HBase存储文件格式概述

转自：http://forchenyun.iteye.com/blog/828549

概述

HBase是基于Bigtable论文的面向列的分布式存储系统，其存储设计是基于Memtable/SSTable的。其它如Cassandra都是采用的该设计。

整个存储分为两部分，一部分为内存中的MemStore(Memtable)，另外一部分为磁盘(这里是HDFS)上的HFile(SSTable)。下面分别讲述两种类型的存储分别的实现：

MemStore中最重要的变量是：

volatile KeyValueSkipListSet kvset;

volatile KeyValueSkipListSet kvset;

这里的KeyValueSkipListSet里面实际是这样的：

private final ConcurrentNavigableMap<KeyValue, KeyValue> delegatee;

private final ConcurrentNavigableMap<KeyValue, KeyValue> delegatee;

换句话说，其实就是一个放内存的Map存放着kv。

HFile是HBase实际的文件存储格式，它是基于TFile的文件格式，替换了早期的MapFile，改进了性能。

然后HBase会进行控制，当MemStore写满了以后进行刷磁盘操作。

而HLog是HBase的日志格式实现，主要是在写入的时候进行write-ahead-log，主要为recovery而做。

HFile

HFile是HBase中实际存数据的文件，为HBase提供高效快速的数据访问。它是基于Hadoop的TFile，模仿Google Bigtable 架构中的SSTable格式。之前的Hadoop的MapFiles已经被证明性能不能到达我们的期望。文件格式如下：

文件是变长的，唯一固定的块是File info和Trailer，如图所示，Trailer有指向其它块的指针，这些指针也写在了文件里，Index块记录了data和meta块的偏移量，data和meta块都是可选的。

块的大小是由表创建时的HColumnDescriptor指定的，如下是master web interface上看到的一个例子：

{NAME => 'docs', FAMILIES => [{NAME => 'cache', COMPRESSION => 'NONE', VERSIONS => '3', TTL => '2147483647', BLOCKSIZE => '65536', IN_MEMORY => 'false', BLOCKCACHE => 'false'}, {NAME => 'contents', COMPRESSION => 'NONE', VERSIONS => '3', TTL => '2147483647', BLOCKSIZE => '65536', IN_MEMORY => 'false', BLOCKCACHE => 'false'}, ...

默认的大小是64KB，下面是一段关于HFile的解释：

“最小的块大小。我们建议通常将其设置为8KB到1MB之间，如果经常进行基于primary key的顺序访问，可以设置更大的块大小，但是这样会带来低效的随机访问效率（更多的数据需要被解压缩）。更小的块大小将带来更好的随机访问效率，但是会耗费更多的内存去维持索引，并且在创建的时候会比较慢，因为需要flush压缩流，这将导致一个FS I/O flush。由于内部的压缩codec的缓存，最小的块大小可以为20-30KB”

上图是HFile中每个KeyValue的格式，和普通的key-value没有太大的区别。

HLog

源码中的实现类是HLog。每个HRegionServer会对应一个HLog，HRegion在初始化的时候HRegionServer会将该HLog的实例作为构造函数传入其中。HLog的核心函数是其append()函数。

在HLog中，会维持一个Sequence Number，是一个AtomicLong型，当一个Region启动的时候会从HFile的Meta field里面读出当前的Sequence Number。

如图所示，由于HLog是Region之间共享的，因此，log的顺序是不定的，这一点后面会提到。当一个HRegionServer崩溃掉后，HMaster会让HRegionServer重启的时候根据日志进行恢复。

当前的WAL使用的是Hadoop下的SequenceFile格式，其key是HLogKey实例，它包括以下内容：

private byte [] encodedRegionName;

private byte [] tablename;

private long logSeqNum;

// Time at which this edit was written.

private long writeTime;

private byte clusterId;

private byte [] encodedRegionName;



private byte [] tablename;



private long logSeqNum;



// Time at which this edit was written.



private long writeTime;



private byte clusterId;

由于操作系统处理批量的数据要块过单个单个的处理，因此，需要进行flush日志。LogFlusher实现了该功能，它调用了HLog.optionalSync()，它将检查是否到了hbase.regionserver.optionallogflushinterval，默认是10秒。

         日志的大小会有一个限制，这是用hbase.regionserver.logroll.period参数控制的，默认是1个小时。到点以后LogRoller会触发操作，检查当前的Sequence Number，看小于它的所有日志是否完整。

参考文献

http://www.larsgeorge.com/

主要参考自larsgeorge的hbase系列文章