HBase -- 三个重要机制， 预分区，HBase的rowKey设计技巧

HBase三个重要机制

1、flush机制

1.（hbase.regionserver.global.memstore.size）默认;堆大小的40%

regionServer的全局memstore的大小，超过该大小会触发flush到磁盘的操作,默认是堆大小的40%,而且regionserver级别的flush会阻塞客户端读写

2.（hbase.hregion.memstore.flush.size）默认：128M

单个region里memstore的缓存大小，超过那么整个HRegion就会flush,

3.（hbase.regionserver.optionalcacheflushinterval）默认：1h

内存中的文件在自动刷新之前能够存活的最长时间

4.（hbase.regionserver.global.memstore.size.lower.limit）默认：堆大小 * 0.4 * 0.95

有时候集群的“写负载”非常高，写入量一直超过flush的量，这时，我们就希望memstore不要超过一定的安全设置。在这种情况下，写操作就要被阻塞一直到memstore恢复到一个“可管理”的大小, 这个大小就是默认值是堆大小 * 0.4 * 0.95，也就是当regionserver级别的flush操作发送后,会阻塞客户端写,一直阻塞到整个regionserver级别的memstore的大小为 堆大小 * 0.4 *0.95为止

5.（hbase.hregion.preclose.flush.size）默认为：5M

当一个 region 中的 memstore 的大小大于这个值的时候，我们又触发 了 close.会先运行“pre-flush”操作，清理这个需要关闭的memstore，然后 将这个 region 下线。当一个 region 下线了，我们无法再进行任何写操作。 如果一个 memstore 很大的时候，flush  操作会消耗很多时间。"pre-flush" 操作意味着在 region 下线之前，会先把 memstore 清空。这样在最终执行 close 操作的时候，flush 操作会很快。

6.（hbase.hstore.compactionThreshold）默认：超过3个

一个store里面允许存的hfile的个数，超过这个个数会被写到新的一个hfile里面 也即是每个region的每个列族对应的memstore在fulsh为hfile的时候，默认情况下当超过3个hfile的时候就会 对这些文件进行合并重写为一个新文件，设置个数越大可以减少触发合并的时间，但是每次合并的时间就会越长

 

2、compact机制

把小的storeFile文件合并成大的Storefile文件。

清理过期的数据，包括删除的数据

将数据的版本号保存为3个

3、split机制

当Region达到阈值，会把过大的Region一分为二。

默认一个HFile达到10Gb的时候就会进行切分

 

HBase的预分区

1、为何要预分区？

* 增加数据读写效率

* 负载均衡，防止数据倾斜

* 方便集群容灾调度region

* 优化Map数量

 

2、如何预分区？

每一个region维护着startRow与endRowKey，如果加入的数据符合某个region维护的rowKey范围，则该数据交给这个region维护。

 

3、如何设定预分区？

        1、手动指定预分区

create 'staff','info','partition1',SPLITS => ['1000','2000','3000','4000']​​​​​​​

      2、使用16进制算法生成预分区

create 'staff2','info','partition2',{NUMREGIONS => 15, SPLITALGO => 'HexStringSplit'}

      3、分区规则创建于文件中

cd /export/servers/
vim splits.txt

aaaa
bbbb
cccc
dddd

create 'staff3','partition2',SPLITS_FILE => '/export/servers/splits.txt'

 

HBase的rowKey设计技巧

HBase是三维有序存储的，通过rowkey（行键），column key（column family和qualifier）和TimeStamp（时间戳）这个三个维度可以对HBase中的数据进行快速定位。

HBase中rowkey可以唯一标识一行记录，在HBase查询的时候，有以下几种方式：

1. 通过get方式，指定rowkey获取唯一一条记录
2. 通过scan方式，设置startRow和stopRow参数进行范围匹配
3. 全表扫描，即直接扫描整张表中所有行记录

1 rowkey长度原则

rowkey是一个二进制码流，可以是任意字符串，最大长度64kb，实际应用中一般为10-100bytes，以byte[]形式保存，一般设计成定长。

建议越短越好，不要超过16个字节，原因如下：

1. 数据的持久化文件HFile中是按照KeyValue存储的，如果rowkey过长，比如超过100字节，1000w行数据，光rowkey就要占用100*1000w=10亿个字节，将近1G数据，这样会极大影响HFile的存储效率；
2. MemStore将缓存部分数据到内存，如果rowkey字段过长，内存的有效利用率就会降低，系统不能缓存更多的数据，这样会降低检索效率。

2 rowkey散列原则

如果rowkey按照时间戳的方式递增，不要将时间放在二进制码的前面，建议将rowkey的高位作为散列字段，由程序随机生成，低位放时间字段，这样将提高数据均衡分布在每个RegionServer，以实现负载均衡的几率。如果没有散列字段，首字段直接是时间信息，所有的数据都会集中在一个RegionServer上，这样在数据检索的时候负载会集中在个别的RegionServer上，造成热点问题，会降低查询效率。

 

3 rowkey唯一原则

必须在设计上保证其唯一性，rowkey是按照字典顺序排序存储的，因此，设计rowkey的时候，要充分利用这个排序的特点，将经常读取的数据存储到一块，将最近可能会被访问的数据放到一块。

 

4什么是热点

HBase中的行是按照rowkey的字典顺序排序的，这种设计优化了scan操作，可以将相关的行以及会被一起读取的行存取在临近位置，便于scan。然而糟糕的rowkey设计是热点的源头。

热点发生在大量的client直接访问集群的一个或极少数个节点（访问可能是读，写或者其他操作）。大量访问会使热点region所在的单个机器超出自身承受能力，引起性能下降甚至region不可用，这也会影响同一个RegionServer上的其他region，由于主机无法服务其他region的请求。

设计良好的数据访问模式以使集群被充分，均衡的利用。为了避免写热点，设计rowkey使得不同行在同一个region，但是在更多数据情况下，数据应该被写入集群的多个region，而不是一个。下面是一些常见的避免热点的方法以及它们的优缺点：

1加盐

这里所说的加盐不是密码学中的加盐，而是在rowkey的前面增加随机数，具体就是给rowkey分配一个随机前缀以使得它和之前的rowkey的开头不同。分配的前缀种类数量应该和你想使用数据分散到不同的region的数量一致。加盐之后的rowkey就会根据随机生成的前缀分散到各个region上，以避免热点。

2哈希

哈希会使同一行永远用一个前缀加盐。哈希也可以使负载分散到整个集群，但是读却是可以预测的。使用确定的哈希可以让客户端重构完整的rowkey，可以使用get操作准确获取某一个行数据。

3反转

第三种防止热点的方法时反转固定长度或者数字格式的rowkey。这样可以使得rowkey中经常改变的部分（最没有意义的部分）放在前面。这样可以有效的随机rowkey，但是牺牲了rowkey的有序性。

反转rowkey的例子以手机号为rowkey，可以将手机号反转后的字符串作为rowkey，这样的就避免了以手机号那样比较固定开头导致热点问题

4时间戳反转

一个常见的数据处理问题是快速获取数据的最近版本，使用反转的时间戳作为rowkey的一部分对这个问题十分有用，可以用 Long.Max_Value - timestamp 追加到key的末尾，例如 [key][reverse_timestamp] , [key] 的最新值可以通过scan [key]获得[key]的第一条记录，因为HBase中rowkey是有序的，第一条记录是最后录入的数据。

其他一些建议：

尽量减少行键和列族的大小在HBase中，value永远和它的key一起传输的。当具体的值在系统间传输时，它的rowkey，列名，时间戳也会一起传输。如果你的rowkey和列名很大，这个时候它们将会占用大量的存储空间。

列族尽可能越短越好，最好是一个字符。

冗长的属性名虽然可读性好，但是更短的属性名存储在HBase中会更好