HBase的replication原理及部署

一、hbase replication原理

hbase 的复制方式是 master-push 方式，即主集群推的方式，主要是因为每个rs都有自己的WAL。 一个master集群可以复制给多个从集群，复制是异步的，运行集群分布在不同的地方，这也意味着从集群和主集群的数据不是完全一致的，它的目标就是最终一致性。

1. Replication 总体结构

直接引用社区的架构图如下，主集群的hlog中记录了所有针对table的变更（目前的ddl不同步），通过实时读取hlog中的entry来解析变更的数据然后发送到从集群中去。

2. HBase的写流程

3. Replication 工作流程

4. Replication Zookeeper上的结构

示例图如下（此图主要目的为展示结构，图中文字信息仅供参考，以下文解释说明部分为准）：

【解释说明】

hbase复制的状态都存储在zookeeper中，默认情况下存储到 /hbase/replication，这个目录有三个子节点： peers znode、rs znode和state。peer 节点管理slave集群在zk上的配置；state节点记录replication运行的状态；rs 节点记录着本集群rs中对应的hlog同步的信息，包括check point信息。（如果人为的删除 /hbase/replication 节点，会造成复制丢失数据）

peers znode：

存储在 zookeeper中/hbase/replication/peers 目录下，这里存储了所有的replication peers，还有他们的状态。peer的值是它的cluster的key，key包括了cluster的信息有： zookeeper，zookeeper port以及hbase在hdfs的目录。

/hbase/replication/peers

  /1 [Value: zk1.host.com,zk2.host.com,zk3.host.com:2181:/hbase]

  /2 [Value: zk5.host.com,zk6.host.com,zk7.host.com:2181:/hbase]  

每个peer都有一个子节点，标示replication是否激活，这个节点没有任何子节点，只有一个boolean值。

/hbase/replication/peers

  /1/peer-state [Value: ENABLED]

  /2/peer-state [Value: DISABLED]

rs znode：

rs node包含了哪些WAL是需要复制的，包括：rs hostname，client port以及start code。

/hbase/replication/rs

  /hostname.example.org,6020,1234

  /hostname2.example.org,6020,2856

每一个rs znode包括一个WAL replication 队列，

/hbase/replication/rs

  /hostname.example.org,6020,1234

    /1

    /2    

[说明] hostname.example.org的start code为1234的wal需要复制到peer 1和peer 2。

每一个队列都有一个znode标示每一个WAL上次复制的位置，每次复制的时候都会更新这个值。

/hbase/replication/rs

  /hostname.example.org,6020,1234

    /1

      23522342.23422 [VALUE: 254]

      12340993.22342 [VALUE: 0]  

二、replication的配置部署

1. 准备

既然是集群间的备份那么我们至少需要准备两个HBase集群来进行试验，并且需要满足：

集群间版本需要一致

集群间服务器需要互通

相关表及表结构在两个集群上存在且相同

2.启用replication步骤

1> HBase默认此特性是关闭的，需要在集群上（所有集群）进行设定并重启集群，通过手动修改或ambari界面管理在hbase-site.xml配置文件中将hbase.replication参数设定为true。

【参考】

master集群配置文件

<property>
    <name>hbase.replication</name>
    <value>true</value>
    <description> 打开replication功能</description>
</property>
<property>
    <name>replication.source.nb.capacity</name>
    <value>5000</value>
    <description> 主集群每次像备集群发送的entry最大的个数，推荐5000.可根据集群规模做出适当调整,slave集群服务器如果较多，可适当增大</description>
</property>
<property>
    <name>replication.source.size.capacity</name>
    <value>4194304</value>
    <description> 主集群每次像备集群发送的entry的包的最大值大小，不推荐过大</description>
</property>
<property>
    <name>replication.source.ratio</name>
    <value>1</value>
    <description> 主集群里使用slave服务器的百分比</description>
</property>
<property>
    <name>hbase.regionserver.wal.enablecompression</name>
    <value>false</value>
    <description> 主集群关闭hlog的压缩</description>
</property>
<property>
    <name> replication.sleep.before.failover</name>
    <value>5000</value>
    <description> 主集群在regionserver当机后几毫秒开始执行failover</description>
</property>

slave 集群配置文件

<property>
    <name>hbase.replication</name>
    <value>true</value>
    <description>打开replication功能</description>
</property>

2>在主/源集群上和从/目标集群上都新建表：

create 'usertable', 'family'

3>在主集群上设定需要向哪个集群上replication数据

add_peer:增加一个slave集群,一旦add，那么master集群就会向这个slave集群上replication那些在master集群上表列族制定了REPLICATION_SCOPE=>'1'的信息。

[Addpeer]   hbase> add_peer '1',"zk1,zk2,zk3:2182:/hbase-prod" (zk的地址，端口和Slave的zk address)

示例：add_peer '1','xufeng-1:2181:/hbase_backup'  //重要

#set_peer_tableCFs '1','usertable'

4>在主集群上打开表student的复制特性

disable 'usertable'

alter 'usertable',{NAME => 'family',REPLICATION_SCOPE => '1'}    //重要

enable 'usertable'

5>测试replication功能

//上面配置好replication功能后，执行此三条命令会发现slave集群相应的跟着发生了相同变化

put 'usertable','row1','family:info','zzzz'

scan 'usertable',{STARTROW=>'row1',ENDROW=>'row1'}

delete 'usertable','row1','family:info'  

6>附：相关命令

shell环境为我们提供了很多方法去操作replication特性。

set_peer_tableCFs：重新设定想slave集群replication哪些表的哪些列族，只对列族REPLICATION_SCOPE=>'1'有效

show_peer_tableCFs：观察某个slave集群上呗replication的表和列族信息

append_peer_tableCFs：与set_peer_tableCFs相比是增量设定，不会覆盖原有信息。

remove_peer_tableCFs：与append_peer_tableCFs操作相反。

list_replicated_tables：列出在master集群上所有设定为REPLICATION_SCOPE=>'1'的信息

list_peers：显示当前master集群一共向哪些集群进行replication

hbase(main):009:0> list_peers

 PEER_ID CLUSTER_KEY STATE TABLE_CFS

 1 xufeng-1:2181:/hbase_backup ENABLED

1 row(s) in 0.0110 seconds

disable_peer:停止向某个slave集群进行replication

hbase(main):010:0> disable_peer '1'

0 row(s) in 0.0110 seconds

hbase(main):011:0> list_peers

 PEER_ID CLUSTER_KEY STATE TABLE_CFS

 1 xufeng-1:2181:/hbase_backup DISABLED

1 row(s) in 0.0070 seconds

enable_peer:与disable_peer意义相反

hbase(main):031:0> enable_peer '1'

0 row(s) in 0.0070 seconds

hbase(main):032:0> list_peers

 PEER_ID CLUSTER_KEY STATE TABLE_CFS

 1 xufeng-1:2181:/hbase_backup ENABLED

1 row(s) in 0.0080 seconds

三、运维经验及遇到的问题

1.replication不会根据实际插入的顺序来进行，只保证和master集群最终一致性。

2.所有对于replication的shell操作，只对列族为REPLICATION_SCOPE=>'1'才有效。

3.如果写入量较大，Slave 集群必须做好table 的region提前分配，防止写入全部落入1台服务器。

4.暂停服务和重新服务期间的数据还是可以被同步到slave中的，而停止服务和启动服务之间的数据不会被同步。也即同步是针对配置replication后复制的新数据，旧数据需要手动迁移

5.主集群对于同步的数据大小和个数采用默认值较大，容易导致备集群内存被压垮。建议配置减少每次同步数据的大小

          replication.source.size.capacity4194304

          replication.source.nb.capacity2000

6.replication目前无法保证region级别的同步顺序性。需要在slave 集群需要打开KEEP_DELETED_CELLS=true，后续可以考虑在配置检测到属于slave集群就直接把这个值打开

7.stop_replication后再start_replication，如果当前写的hlog没有滚动，停止期间的日志会被重新同步过去，类似的如果stop replication后进行了rollhlog操作（手动或重启集群），重新startreplication，新写入的数据不能被马上动态同步过去，需要再rollhlog一次。

8.replication.source.ratio 默认值为0.1，这样导致slave集群里只有10%对外提供转发服务，导致这一台压力过大，建议测试环境将此值改为1。

9.目前replication 对于压缩的hlog的wal entry 无法解析，导致无法同步配置压缩hlog 集群的数据。这是有数据字典引起的，目前建议主集群中的配置hbase.regionserver.wal.enablecompression设false。

10.不要长时间使得集群处于disable状态，这样hlog会不停的roll后在ZK上增加节点，最终使得zk节点过多不堪重负。

暂时先整理这么多。