大数据组件-Hbase

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目录

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概念

特点

分布式

hbase原理

hbase架构

Hbase Shell操作

基本操作

表的操作

hbase数据结构

HBase原理

数据flush过程

数据合并过程

概念

• HBase是一个基于HDFS口的非关系型面向列的分布式数据库。这是一个NoSQL开源数据库，其中的数据存储在行和列中。单元格是行和列的交集。
• 每个单元格值都包含一个"版本”属性,该属性仅是唯一标识该 单元格的时间戳。映射中的每个值都是不间断的字节数组

特点

• 海量存储
  • Hbase适合存储PB级别的海量数据，在PB级别的数据以及采用廉价PC存储的情况下，能在几十到百毫秒内返回数据。这与Hbase的极易扩展性息息相关。正式因为Hbase良好的扩展性，才为海量数据的存储提供了便利
• 列存储
  • 这里的列式存储其实说的是列族（ColumnFamily）存储，Hbase是根据列族来存储数据的。列族下面可以有非常多的列，列族在创建表的时候就必须指定
• 极易扩展
  • Hbase的扩展性主要体现在两个方面，一个是基于上层处理能力（RegionServer）的扩展，一个是基于存储的扩展（HDFS）。 通过横向添加RegionSever的机器，进行水平扩展，提升Hbase上层的处理能力，提升Hbsae服务更多Region的能力。
  • 备注：RegionServer的作用是管理region、承接业务的访问，这个后面会详细的介绍通过横向添加Datanode的机器，进行存储层扩容，提升Hbase的数据存储能力和提升后端存储的读写能力。
• 高并发
  • 由于目前大部分使用Hbase的架构，都是采用的廉价PC，因此单个IO的延迟其实并不小，一般在几十到上百ms之间。这里说的高并发，主要是在并发的情况下，Hbase的单个IO延迟下降并不多。能获得高并发、低延迟的服务。
• 稀疏
  • 稀疏主要是针对Hbase列的灵活性，在列族中，你可以指定任意多的列，在列数据为空的情况下，是不会占用存储空间的。

分布式

• 分布式用户​

  
  

  
  

  • 为了解决分布式用户下集群上session类的用户数据进行更好的进程之间通信，减少程序进程之间的通信消耗演变而来的——Spring

• 分布式系统​

  
  

  
  

• 客户负载均衡

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  • 并发：指的是线程的并发，抢占资源
  • s并行：指的是进程的并行，多核cpu，同时进行
• • 去中心化，无需负载均衡的引导，都会知道数据的流向，这就是Redies无需负载均衡器中心，结点互相保留了信息

  hbase原理

  
  

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hbase架构

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• Region：分区
• HLog：预写日志
• Stor：列族
• ZK：zookeeper高可用，检测节点心跳
• HMaster：Hbase的集群master
• Men Store:Cache缓存

Hbase Shell操作

基本操作

1.进入HBase客户端命令行

hbase shell

1. 查看帮助命令

hbase(main):001:0> help

1. 查看当前数据库中有哪些表

hbase(main):002:0> list

表的操作

1．创建表

hbase(main):002:0> create 'student','info'

2．插入数据到表

hbase(main):003:0> put 'student','1001','info:sex','male'

hbase(main):004:0> put 'student','1001','info:age','18'

hbase(main):005:0> put 'student','1002','info:name','Janna'

hbase(main):006:0> put 'student','1002','info:sex','female'

hbase(main):007:0> put 'student','1002','info:age','20'

3．扫描查看表数据

hbase(main):008:0> scan 'student'

hbase(main):009:0> scan 'student',{STARTROW => '1001', STOPROW => '1001'}

hbase(main):010:0> scan 'student',{STARTROW => '1001'}

• {STARTROW => '1001', STOPROW => '1001'}：查看的是startrow(开始行)从1001(包含边界值)，到stoprow(不包含边界值)，比较的方式一类似ASCII码的逐位比较大小，若没有一位大于stoprow值则视为比其小。

4．查看表结构

hbase(main):011:0> describe 'student'

5．更新指定字段的数据

hbase(main):012:0> put 'student','1001','info:name','Nick'

hbase(main):013:0> put 'student','1001','info:age','100'

• 覆盖原有的达到更新

6．查看“指定行”或“指定列族:列”的数据

hbase(main):014:0> get 'student','1001'

hbase(main):015:0> get 'student','1001','info:name'

7．统计表数据行数

hbase(main):021:0> count 'student'

8．删除数据

删除某rowkey的全部数据：

hbase(main):016:0> deleteall 'student','1001'

删除某rowkey的某一列数据：

hbase(main):017:0> delete 'student','1002','info:sex'

9．清空表数据

hbase(main):018:0> truncate 'student'

• 提示：清空表的操作顺序为先disable，然后再truncate。

10．删除表

首先需要先让该表为disable状态：

hbase(main):019:0> disable 'student'

然后才能drop这个表：

hbase(main):020:0> drop 'student'

• 提示：如果直接drop表，会报错：ERROR: Table student is enabled. Disable it first.

11．变更表信息

将info列族中的数据存放3个版本：

hbase(main):022:0> alter 'student',{NAME=>'info',VERSIONS=>3}
hbase(main):022:0> get 'student','1001',{COLUMN=>'info:name',VERSIONS=>3}

• VERSIONS：可以指定保存版本数量，put真正表示的新增，只不过展示数据的只展示最新的那条，想看之前的数据可以通过保存版本数据量之内的数据，结合TimeStamp时间戳进行判断。
• scan 't1',{RAW ⇒true,VERSION ⇒ 10}可以查看已经删除，但还没有被被真正的删除的隐藏起来找时机删除的信息

12.查看命名空间列表

hbase(main):007:0> list_namespace

13.创建命名空间

hbase(main):008:0> create_namespace 'infomation'

14.删除命名空间

hbase(main):009:0> drop_namespace 'infomation'

15.往创建的命名空间里添加表

hbase(main):010:0> create 'infomation:emp','info'

hbase数据结构

• RowKey

  RowKey用于检索记录的主键，访问HBase table中的行有三种方式：

  1. 通过单个RowKey访问（get）
  2. 通过RowKey的range（正则)（like）
  3. 全表扫描（scan）

  RowKey行键可以是任意字符串（最大长度64KB，实际长度为10~100byte）RowKey保存为字节数组（字节压缩的能力更大，更好利用空间），存储时按照RowKey（byte order）的字典顺序存储。设计Rowkey时，要充分利用排序存储这个特性，将经常一起读取的行存储到一起(位置相关性)。

• Column Family

  列族：HBase表中的每个列，都属于某个列族。列族是schema的一部分（列不是），必须在使用表定义之前定义。列名都以列族作为前缀，例如:course:history,course:math属于course这个列族。

• Cell

  由{rowkey,column Family:column,version}唯一确定的单元。cell中的数据时没有类型的，全是字节码形式存储。（无类型、字节码）

• Time Stamp

  HBase中通过Rowkey和Columns确定的为一个存储单元称为cell。每个cell都保管着同一份数据的多个版本。

• Name Space(命名空间)​

  
  

  
  

  1) Table：表，所有的表都是命名空间的成员，即表必属于某个命名空间，如果没有指定，则在default默认的命名空间中。

  **2) RegionServer group：**一个命名空间包含了默认的RegionServer Group。

  **3) Permission：**权限，命名空间能够让我们来定义访问控制列表ACL（Access Control List）。例如，创建表，读取表，删除，更新等等操作。

  **4) Quota：**限额，可以强制一个命名空间可包含的region的数量。

HBase原理

• 读流程​

  
  

  
  

  1）Client先访问zookeeper，从meta表读取region的位置，然后读取meta表中的数据。meta中又存储了用户表的region信息；

  2）根据namespace、表名和rowkey在meta表中找到对应的region信息；

  3）找到这个region对应的regionserver；

  4）查找对应的region；

  5）先从MemStore找数据，如果没有，再到BlockCache里面读；

  6）BlockCache还没有，再到StoreFile（HFile）上读(为了读取的效率)；

  7）如果是从StoreFile（HFile）里面读取的数据，不是直接返回给客户端，而是先写入BlockCache，再返回给客户端。

• 写流程数据flush过程​

  
  

  
  

  1）Client向HregionServer发送写请求；

  2）HregionServer将数据写到HLog（write ahead log）。为了数据的持久化和恢复；

  3）HregionServer将数据写到内存（MemStore）；

  4）反馈Client写成功。

  数据flush过程

  1）当MemStore数据达到阈值（默认是128M，老版本是64M），将数据刷到硬盘，将内存中的数据删除，同时删除HLog（预写日志）中的历史数据；

  2）并将数据存储到HDFS中；

  3）在HLog（预写日志）中做标记点。

  数据合并过程

  1）当数据块达到3块，Hmaster触发合并操作，Region将数据块加载到本地，进行合并；

  2）当合并的数据超过256M，进行拆分，将拆分后的Region分配给不同的HregionServer管理；

  3）当HregionServer宕机后，将HregionServer上的hlog（预写日志）拆分，然后分配给不同的HregionServer加载，修改.META.；

  4）注意：HLog（预写日志）会同步到HDFS。

  
  

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