Hbase基本知识介绍

1. Hbase简介

1.1 什么是Hbase

• Hbase 是一个高可靠性、高性能、面向列、可伸缩的分布式存储系统，利用HBASE技术可在廉价PC Server上搭建起大规模结构化存储集群；
• Hbase目的是存储并处理大型的数据，更具体来说是仅需使用普通的硬件配置，就能够处理由成千上万的行和列所组成的大型数据。
• Hbase是Google Bigtable的开源实现，但是也有很多不同之处。比如：Google Bigtable利用GFS作为其文件存储系统，HBASE利用Hadoop HDFS作为其文件存储系统；Google运行MapReduce来处理Bigtable中的海量数据，HBASE同样利用Hadoop MapReduce来处理HBASE中的海量数据；Google Bigtable利用Chubby作为协同服务，HBASE利用Zookeeper作为对应；

系统	文件存储系统	海量数据处理	分布式协调系统
Hbase	Hadoop HDFS	Hadoop MapReduce	Zookeeper
Google Bigtable	Google GFS	Google MapReduce	Chubby

关于Hbase相关技术问题，可以登录中国HBase技术社区，讨论学习

1.2 与传统关系型数据库的对比

序号	项目	Hbase	传统关系型数据库
①	数据量	支持线性扩展，可通过节点扩展进行支撑大量数据	数据量大时，无法存储
②	查询性能	通过zookeeper协调查找数据，访问速度快	数据量达到一定程度，查询性能缓慢
③	备份机制	备份机制数据存储在Hadoop HDFS上，备份机制健全	没有很好的备份机制

1.3 Hbase架构

2. Hbase安装模式

前提：安装jdk 和 hadoop，并配置了它们的环境变量，Hbase与Hadoop版本兼容可参考本文最后的图片

2.1 单机模式

1.直接解压安装包
	tar -zxvf xxxxx.tar.gz
2.修改conf/hbase-site.xml，配置hbase使用的数据文件的位置，默认在/tmp/hbase-[username],此目录是linux的临时目录，可能会被系统清空，所以最好修改一下：
	
		hbase.rootdir
		file:////hbase
	

2.2 伪分布式模式

1.修改conf/hbase-env.sh修改JAVA_HOME
	export JAVA_HOME=xxxx
2.修改hbase-site.xml,配置使用hdfs
	
		hbase.rootdir
		hdfs://ha01:9000/hbase
	
	
		dfs.replication
		1
	
启动hbase

2.3 完全分布式模式

1.修改conf/hbase-env.sh修改JAVA_HOME
	export JAVA_HOME=xxxx
2.修改hbase-site.xml，配置开启完全分布式模式
	配置hbase.cluster.distributed为true
	配置hbase.rootdir设置为HDFS访问地址
		
			hbase.rootdir
			hdfs://ha01:9000/hbase
		
		
			dfs.replication
			1
		
		
			hbase.cluster.distributed
			true
		
		
			hbase.zookeeper.quorum
			ha01:2181,ha02:2181,ha03:2181
		

3.修改conf/hbase-env.sh禁用对Hbase自身默认的zookeeper的自动管理：
		export HBASE_MANAGES_ZK false
4.配置region服务器,修改conf/regionservers文件，其中配置所有hbase主机，每个主机名独占一行，hbase启动或关闭时会按照该配置顺序启动或关闭主机中的hbase
5.HBASE配置文件说明
	hbase-env.sh配置HBase启动时需要的相关环境变量
	hbase-site.xml配置HBase基本配置信息
	HBASE启动时默认使用hbase-default.xml中的配置，如果需要可以修改hbase-site.xml文件，此文件中的配置将会覆盖hbase-default.xml中的配置
	修改配置后要重启hbase才会起作用
6.启动集群
	启动zookeeper
	启动hadoop
	启动hbase
	访问http://xxxxx:60010来访问web界面，通过web见面管理hbase
	也可以通过hbase shell脚本来访问bhase
7.启动备用master实现高可用
	hbase-daemon.sh start master
8.关闭集群
	stop-hbase.sh

Hbase集群，Hadoop集群和Zookeeper集群的整合后期会在相关文章中进行详细讲解，Hadoop集群的搭建可参考离线计算—Hadoop集群搭建

3. Hbase数据模型

3.1 逻辑视图

3.2 物理视图

• Cell：{row key, columnFamily, version} 唯一确定的单元，无类型，以字节码存储
• 存储形式： Key-Value 形式；
  
• 多版本特性：通过不同Time Stamp（时间戳）的多个Key-Value来实现的多版本；
• 新的版本：put，delete会产生新的Cell，也就是生成新版本；
• 默认配置：默认只存放数据的三个版本，可以通过配置修改存放的版本数或者版本过期时间；
• 查询：默认返回最新版本的数据，旧数据可通过制定版本号或版本数获取
  
• CF（列族）：相同列族的数据存在相同文件里面，不同列族存在不同文件里面

3.3 Row Key(行键)

Row Key行键，用来检索记录的主键。访问Hbase Table中的行，只有 3 种方式：

1. 通过单个row key访问
2. 通过row key的range（正则）
3. 全表扫描

• 类型：任意字符串
• 长度要求：最大长度是 64KB，实际应用中长度一般为 10-100bytes
• 存储形式：在HBASE内部，row key保存为字节数组。
• 数据存储方式：数据按照Row key的字典序(byte order)排序存储，注：设计key时，要充分排序存储这个特性，将经常一起读取的行存储放到一起。

3.4 Columns Family(列簇)

• Hbase表中的每个列，都归属于某个列族
• 列族是表的schema的一部分(而列不是)，必须在使用表之前定义；
• 列名都以列族作为前缀。例如 courses:history，courses:math都属于courses 这个列族

3.5 Cell（存贮单元）

• 由{row key, columnsFamily, version} 唯一确定的单元；
• cell中 的数据是没有类型的，全部是字节码形式存贮。
• 关键字：无类型、字节码

3.6 Time Stamp（时间戳）

• Hbase 中通过rowkey和columnsFamily确定的为一个存贮单元称为cell；
• 每个 cell都保存着同一份数据的多个版本；
• 版本通过Time Stamp时间戳来索引，时间戳的类型是 64位整型，Time Stamp时间戳可以由Hbase(在数据写入时自动 )赋值，此时时间戳是精确到毫秒 的当前系统时间。时间戳也可以由客户显式赋值。如果应用程序要避免数据版 本冲突，就必须自己生成具有唯一性的时间戳。每个 cell中，不同版本的数据按照时间倒序排序，即最新的数据排在最前面。
• 为了避免数据存在过多版本造成的的管理 (包括存贮和索引)负担，Hbase 提供了两种数据版本回收方式：一是保存数据的最后n个版本；二是保存最近一段 时间内的版本（比如最近七天）。
• 数据版本当前默认是只存放数据的三个版本，用户可以针对每个列族进行设置；

4. Hbase与Hadoop版本兼容