1. HBase系统架构图
整个HBase架构重点关注几部分：HMaster、HRegionServer、Zookeeper、HRegion（内部包括HLog、StoreFile、MemStore）。
2. HMaster介绍
Hbase集群采用的是master/slave模式，HMaster是集群老大（后面简称Master），统筹管理，所以干的底层杂活不多，负载不高。
2.1 Master职责
（1）为RegionServer分配Region。
（2）负责RegionServer的负载均衡。
（3）发现下线或dead的RegionServer，并重新分配其上的Region。
（4）回收HDFS上的垃圾文件。
（5）处理Schema的更新请求。
2.2 Master工作机制
(1) master上线
1）从zookeeper上获取唯一一个代表active master的锁，用来阻止其它master成为master。
2）扫描zookeeper上的server父节点，获得当前可用的region server列表。
3）和每个region server通信，获得当前已分配的region和region server的对应关系。
4）扫描.META.region的集合，计算得到当前还未分配的region，将他们放入待分配region列表。
(2) master下线
由于master只维护表和region的元数据，而不参与表数据IO的过程（寻址访问zk和RegionServer，数据读写访问RegionServer），所以Master的负载很低，master下线仅导致所有元数据的修改被冻结(无法创建删除表，无法修改表的schema，无法进行region的负载均衡，无法处理region 上下线，无法进行region的合并，唯一例外的是region的split可以正常进行，因为只有region server参与)，表的数据读写还可以正常进行。因此master下线短时间内对整个hbase集群没有影响。从上线过程可以看到，master保存的 信息全是可以冗余信息（都可以从系统其它地方收集到或者计算出来），因此，一般hbase集群中总是有一个master在提供服务，还有一个以上 的’master’在等待时机抢占它的位置。
3. HRegionServer介绍
HRegionServer（后面简称RegionSever）是集群中的slave，负责处理具体的读写请求及对数据的compact和split等具体过程。
3.1 RegionServer职责
(1) 维护Master给它分配的Region，并处理这些Region的I/O请求。
(2) 负责切分在运行过程中不断变大的Region。
3.2 RegionServer工作机制
(1) regionserver上线
master通过zk来获取regionserver信息。当某个regionserver启动时，首先会在zk的server目录下建立一个属于自己的文件，并获得该文件的独占锁。由于master订阅了server目录的变更消息，所以当server目录下的文件出现新增或变更时，zk会及时通知master。
(2) regionserver下线
当region server下线时，它和zookeeper的会话断开，zookeeper而自动释放代表这台server的文件上的独占锁。而master不断轮询 server目录下文件的锁状态。如果master发现某个region server丢失了它自己的独占锁，(或者master连续几次和region server通信都无法成功),master就是尝试去获取代表这个region server的读写锁，一旦获取成功，就可以确定：
- region server和zookeeper之间的网络断开了。
- region server挂了。
的其中一种情况发生了，无论哪种情况，region server都无法继续为它的region提供服务了，此时master会删除server目录下代表这台region server的文件，并将这台region server的region分配给其它还活着的同志。
如果网络短暂出现问题导致region server丢失了它的锁，那么region server重新连接到zookeeper之后，只要代表它的文件还在，它就会不断尝试获取这个文件上的锁，一旦获取到了，就可以继续提供服务。
4. Zookeeper介绍
Zookeeper应该可以说是在Hadoop生态中主从结构架构的设计中是大众情人，它能够很好的协调整个集群统统一有序的工作。在HBase的架构中，ZooKeeper提供了类似文件系统一样的访问目录和文件（称为znode）的功能，通常分布式文件系统利用它协调所有权、注册服务、监听更新。
每台Region服务器在ZooKeeper中注册一个自己的临时节点，主服务器会利用这些临时节点来发现可用服务器，还可以利用临时节点来跟踪机器故障和网络分区。
在ZooKeeper服务器中，每个临时节点都属于某一个会话，这个会话是客户端连接ZooKeeper服务器后自动生成的。每个会话在服务器中有一个唯一的id，并且客户端会以此id不断的向ZooKeeper发送“心跳”，一旦发生故障ZooKeeper客户端进程死掉，ZooKeeper服务器会判定该会话超时，并自动删除属于它的临时节点。
HBase还可以利用ZooKeeper确保只有一个主服务器在运行，存储用于发现Region的引导位置，作为一个Region服务器的注册表，一级实现其他目的。ZooKeeper是一个关键组成部分，没有它HBase就无法工作。
Zookeeper的主要功能：
(1) 保证master的唯一性。 原理：master启动时会从ZK上获取一个active master锁，阻止其他节点成为master。
(2) 实时监控RegionServer的状态，将Regionserver上下线的消息及时告知master。
(3) 存储所有Region的寻址入口（即ROOT表在哪台服务器上）。
(4) 存储Hbase的Scema（Zookeeper存的是-ROOT-和.META.这两张表的location，实际存在HBase中），包括有哪些table，每个table有哪些column family。
5. Region介绍
Region是HBase存储和管理数据的基本单位。Region和RegionServer是多对一的关系，即一个Region只能同时被一个RegionServer使用，而一个RegionServer可以同时处理多个Region。
5.1 Region和Table的关系
Region实际是Table在行方向上的一个个划分，一般来说一个表在初始的时候只有一个Region，随着数据的增多，当达到某个阈值时，ReginServer就会把这个Region切分成两个Region，以此类推。
5.2 Region细分
继续深究的话，Region还是可以再细分的，它是由一个或多个Store组成的，在这里有必要搞清楚几个基本概念：HFile、HLog、StoreFile、MemStore。