[置顶] hbase的Region分裂代码分析

region分裂有2种触发情景：1是用户手动触发(参见HRegionServer的splitRegion方法)，2是后台flush线程flush完一个region的memstore时，会去检查这个region是否需要分裂(参见MemStoreFlushe的flushRegion方法)。这两种情景在代码实现上并无多大差异。

1.下面以手动的split为例分析，手动split有HregionServer的splitRegion开始

 @Override//手动split的实现
 public void splitRegion(HRegionInfo regionInfo, byte[] splitPoint)
     throws NotServingRegionException, IOException {
   checkOpen();
   HRegion region = getRegion(regionInfo.getRegionName());
   region.flushcache();//刷新memstore，减少内存堆积
   region.forceSplit(splitPoint);//强制split
   compactSplitThread.requestSplit(region, region.checkSplit());//通过compactSplitThread线程池完成split，具体由SplitRequest的run方法负责，SplitRequest内部会创建一个SplitTransaction来完成split
 }

其中compactSplitThread.requestSplit(region, region.checkSplit())中region.checkSplit()会计算该region的分裂点,看代码

 public byte[] checkSplit() {
   // Can't split ROOT/META
   //默认使用IncreasingToUpperBoundRegionSplitPolicy的分裂检查实现，有两种情况需要分裂：
   //        1.splitRequest=true
   //        2.check到该region下有store大于阀值，这个阀值和hbase.hregion.max.filesize和该region所在的RegionServer上和该Region属于同一表的region个数有关，具体见 getSizeToCheck方法。注意，如果该region下存在一个storefile是reference类型的文件则不能split
   if (!splitPolicy.shouldSplit()) {
     return null;
   }

   //判定该region是否分裂，如果有reference的storefile则不分裂，否则使用StoreFile.Reader得到最大的storefile，通过HFileBlockIndex得到该最大storefile的midkey   TODO midkey的获得还需深入细看
   byte[] ret = splitPolicy.getSplitPoint();

   return ret;
 }

2.接下来接着看SplitRequest的run方法主要部分

 SplitTransaction st = new SplitTransaction(parent, midKey);
 if (!st.prepare()) return;  //再次判断有没有reference的region，创建两个新的region对象，代表分裂后产生的两个dautghter region
 st.execute(this.server, this.server);

下面分析下SplitRequest的execute做了什么

 public PairOfSameType<HRegion> execute(final Server server,
     final RegionServerServices services)
 throws IOException {
   PairOfSameType<HRegion> regions = createDaughters(server, services);//在zk上创建一个ephemeral node，以防regionserver在分裂过程中down掉，Zookeeper临时路径是/hbase/region-in-transition/regionEncodedName，在parent region的hdfs下创建.splits文件夹，关闭当前待分裂region
   openDaughters(server, services, regions.getFirst(), regions.getSecond());
   transitionZKNode(server, services, regions.getFirst(), regions.getSecond());
   return regions;
 }

先分析 createDaughters

 PairOfSameType<HRegion> createDaughters(final Server server,
       final RegionServerServices services) throws IOException {
    this.fileSplitTimeout = testing ? this.fileSplitTimeout :
       server.getConfiguration().getLong("hbase.regionserver.fileSplitTimeout",
           this.fileSplitTimeout);//split超时时间，默认30s
    if (server != null && server.getZooKeeper() != null) {
       try {
         createNodeSplitting(server.getZooKeeper(),
           this.parent.getRegionInfo(), server.getServerName());//在zk创建一个临时的节点，保存split状态为RS_ZK_REGION_SPLITTING，表示开始region分裂
       } catch (KeeperException e) {
         throw new IOException("Failed creating SPLITTING znode on " +
           this.parent.getRegionNameAsString(), e);
       }
    }
     createSplitDir(this.parent.getFilesystem(), this.splitdir);  //在hdfs上为这个region的split过程创建临时工作目录/hbase/tableName/regionEncodedName/.splits
     this.journal.add(JournalEntry.CREATE_SPLIT_DIR);

     List<StoreFile> hstoreFilesToSplit = null;
     Exception exceptionToThrow = null;
     try{
       hstoreFilesToSplit = this.parent.close(false);  //关闭当前region，关闭前会等待region的flush和compact都完成(通过writestate同步实现)，还会判断memstore的size小于5m(默认)时，会preFlush,然后关闭该region,region停止读写
     } catch (Exception e) {
       exceptionToThrow = e;
     }

     if (!testing) {
       services.removeFromOnlineRegions(this.parent.getRegionInfo().getEncodedName());  //从regionserver的online服务中移除
     }
     this.journal.add(JournalEntry.OFFLINED_PARENT);

     splitStoreFiles(this.splitdir, hstoreFilesToSplit);//通过创建与该region下storefile个数相同的线程池子进行并行分裂,见StoreFileSplitter的splitStoreFile方法,其核心走StoreFile.split方法

     this.journal.add(JournalEntry.STARTED_REGION_A_CREATION);
     HRegion a = createDaughterRegion(this.hri_a, this.parent.rsServices); //region读写数为父region的一半
     this.journal.add(JournalEntry.STARTED_REGION_B_CREATION);
     HRegion b = createDaughterRegion(this.hri_b, this.parent.rsServices);

     if (!testing) {
     //在.META.表中下线split的region，修改.META.表的该region信息，把offline split设置为true，添加列：splitA和splitB
         MetaEditor.offlineParentInMeta(server.getCatalogTracker(), this.parent.getRegionInfo(), a.getRegionInfo(), b.getRegionInfo());
     }
 ｝

StoreFile的split方法

 static Path split(final FileSystem fs,   final Path splitDir,   final StoreFile f,  final byte [] splitRow, final Reference.Range range)
     throws IOException {

   // 检查split的key是否在storefile中
   if (range == Reference.Range.bottom) {
     //check if smaller than first key
     KeyValue splitKey = KeyValue.createLastOnRow(splitRow);
     byte[] firstKey = f.createReader().getFirstKey();
     // If firstKey is null means storefile is empty.
     if (firstKey == null) return null;
     if (f.getReader().getComparator().compare(splitKey.getBuffer(),
         splitKey.getKeyOffset(), splitKey.getKeyLength(),
         firstKey, 0, firstKey.length) < 0) {
       return null;
     }
   }
   else {
     //check if larger than last key.
     KeyValue splitKey = KeyValue.createFirstOnRow(splitRow);
     byte[] lastKey = f.createReader().getLastKey();
     // If lastKey is null means storefile is empty.
     if (lastKey == null) return null;
     if (f.getReader().getComparator().compare(splitKey.getBuffer(),
         splitKey.getKeyOffset(), splitKey.getKeyLength(),
         lastKey, 0, lastKey.length) > 0) {
       return null;
     }
   }

   /*生成类型为reference的storefile文件,比如encode name为a，column family为cf(该cf下有名为hfile的storefile)的region分裂后会形成名为b和c的引用文件，此时在hdfs中该region下的目录结构为
 /hbase/tableName/a/cf/hfile
 /hbase/tableName/b/.splits/cf/hfile.a
 /hbase/tableName/c/.splits/cf/hfile.a
 这两个引用文件的storefile的内容由原storefile的中间rowkey和range组成，reference文件的个数与原split region的storefile文件个数相同
 */
   Reference r = new Reference(splitRow, range);
   String parentRegionName = f.getPath().getParent().getParent().getName();
   Path p = new Path(splitDir, f.getPath().getName() + "." + parentRegionName);
   return r.write(fs, p);
 }

 

再来看一下openDaughters

 void openDaughters(final Server server,
       final RegionServerServices services, HRegion a, HRegion b)
       throws IOException {

       //并行打开两个daughters
       DaughterOpener aOpener = new DaughterOpener(server, a);
       DaughterOpener bOpener = new DaughterOpener(server, b);
       aOpener.start();
       bOpener.start();

       if (services != null) {
         try {
           services.postOpenDeployTasks(b, server.getCatalogTracker(), true); // compact有references的storefile，compact操作最终清理掉这些reference文件，并把实际文件的内容写到region中去。将regioninfo信息和location的位置信息put到.META.表中
           services.addToOnlineRegions(b);  //添加region对象到regionserver的online列表中，终于可以对外提供服务了
           services.postOpenDeployTasks(a, server.getCatalogTracker(), true);
           services.addToOnlineRegions(a);
         } catch (KeeperException ke) {
           throw new IOException(ke);
         }
       }
   }

最后梳理下整个流程：

检查该region是否需要分裂，如果满足分裂条件，则通过region.checkSplit()拿到midkey，并把该分裂请求SplitRequest提交给后台的CompactSplitThread线程池去执行，SplitRequest内部会创建SplitTransaction来实现分裂，其过程如下：

* 根据该region和midkey创建两个新的region对象HRegionInfo，代表分裂后的两个dautghter region  

* 在zk上创建一个临时节点(名称为“/hbase/region-in-transition/region-name”的znode)，以防regionserver在分裂过程中down掉，保存split状态为RS_ZK_REGION_SPLITTING，表示开始region分裂。同时因为master一直watch znode(/hbase/region-in-transition),所以master会知道这个region的变化，以防master对其进行move等操作

* 在该region所在的hdfs路径下创建.splits文件夹

* 关闭该region，关闭前会等待region的flush和compact都完成(通过writestate同步实现)，还会判断如果memstore的size小于5m(默认)时，会preFlush,然后关闭该region,region停止读写,并从regionserver的online服务中移除

* 通过创建与该region下storefile个数相同的线程池子进行storefile的并行分裂,见StoreFileSplitter的splitStoreFile方法,其核心走StoreFile.split方法，其生成类型为reference的storefile文件,比如encode name为a，column family为cf(该cf下有名为hfile的storefile)的region分裂后会形成名为b和c的引用文件，此时在hdfs中该region下的目录结构为 

/hbase/tableName/a/cf/hfile 
/hbase/tableName/b/.splits/cf/hfile.a 
/hbase/tableName/c/.splits/cf/hfile.a 
这两个引用文件的storefile的内容由原storefile的中间rowkey和range组成，reference文件的个数与原split region的storefile文件个数相同 

* 在.META.表中下线split的region，修改.META.表的该region信息，把offline split设置为true，添加列：splitA和splitB  

*  并行打开两个daughters region，CompactSplitThread后台线程会compact有references的storefile，compact操作最终清理掉这些reference文件，把实际文件的内容写到daughters region中去。并将daughter region的regioninfo信息和location的位置信息put到.META.表中

 * 添加region对象到regionserver的online列表中，终于可以对外提供服务了

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参考文章：

http://blog.csdn.net/c77_cn/article/details/38758545

http://www.cnblogs.com/foxmailed/p/3970050.html