HBase(2.4)-HBase读写操做、root和meta表

1. HBase读写流程

上图是RegionServer数据存储关系图。上文提到，HBase使用MemStore和StoreFile存储对表的更新。数据在更新时首先写入HLog和MemStore。MemStore中的数据是排序的，当MemStore累计到必定阈值时，就会建立一个新的MemStore，而且将老的MemStore添加到Flush队列，由单独的线程Flush到磁盘上，成为一个StoreFile。与此同时，系统会在Zookeeper中记录一个CheckPoint，表示这个时刻以前的数据变动已经持久化了。当系统出现意外时，可能致使MemStore中的数据丢失，此时使用HLog来恢复CheckPoint以后的数据。
StoreFile是只读的，一旦建立后就不能够再修改。所以Hbase的更新实际上是不断追加的操做。当一个Store中的StoreFile达到必定阈值后，就会进行一次合并操做,将对同一个key的修改合并到一块儿，造成一个大的StoreFile。当StoreFile的大小达到必定阈值后，又会对 StoreFile进行切分操做，等分为两个StoreFile。

1.1 写操做流程
(1) Client经过Zookeeper的调度，向RegionServer发出写数据请求，在Region中写数据。
(2) 数据被写入Region的MemStore，直到MemStore达到预设阈值。
(3) MemStore中的数据被Flush成一个StoreFile。
(4) 随着StoreFile文件的不断增多，当其数量增加到必定阈值后，触发Compact合并操做，将多个StoreFile合并成一个StoreFile，同时进行版本合并和数据删除。
(5) StoreFiles经过不断的Compact合并操做，逐步造成愈来愈大的StoreFile。
(6) 单个StoreFile大小超过必定阈值后，触发Split操做，把当前Region Split成2个新的Region。父Region会下线，新Split出的2个子Region会被HMaster分配到相应的RegionServer上，使得原先1个Region的压力得以分流到2个Region上。
能够看出HBase只有增添数据，全部的更新和删除操做都是在后续的Compact历程中举行的，使得用户的写操做只要进入内存就能够马上返回，实现了HBase I/O的高性能。

1.2 读操做流程
(1) Client访问Zookeeper，查找-ROOT-表，获取.META.表信息。
(2) 从.META.表查找，获取存放目标数据的Region信息，从而找到对应的RegionServer。
(3) 经过RegionServer获取须要查找的数据。
(4) Regionserver的内存分为MemStore和BlockCache两部分，MemStore主要用于写数据，BlockCache主要用于读数据。读请求先到MemStore中查数据，查不到就到BlockCache中查，再查不到就会到StoreFile上读，并把读的结果放入BlockCache。
寻址过程：client–>Zookeeper–>-ROOT-表–>META表–>RegionServer–>Region–>client

2.ROOT表和META表
2.1 -ROOT-表结构
HBase的用-ROOT-表来记录.META.的Region信息，就和.META.记录用户表的Region信息如出一辙。-ROOT-只会有一个Region。
这么一来Client端就须要先去访问-ROOT-表。因此须要知道管理-ROOT-表的RegionServer的地址。这个地址被存在ZooKeeper中。默认的路径是：
/hbase/root-region-server

2.2 .META.表结构

2.3 两个表的关系
HBase的全部Region元数据被存储在.META.表中2.1，随着Region的增多，.META.表中的数据也会增大，并分裂成多个新的Region。为了定位.META.表中各个Region的位置，把.META.表中全部Region的元数据保存在-ROOT-表中，最后由Zookeeper记录-ROOT-表的位置信息。全部客户端访问用户数据前，须要首先访问Zookeeper得到-ROOT-的位置，而后访问-ROOT-表得到.META.表的位置，最后根据.META.表中的信息肯定用户数据存放的位置，以下图所示。

-ROOT-表永远不会被分割，它只有一个Region，这样能够保证最多只须要三次跳转就能够定位任意一个Region。为了加快访问速度，.META.表的全部Region所有保存在内存中。客户端会将查询过的位置信息缓存起来，且缓存不会主动失效。若是客户端根据缓存信息还访问不到数据，则询问相关.META.表的Region服务器，试图获取数据的位置，若是仍是失败，则询问-ROOT-表相关的.META.表在哪里。最后，若是前面的信息所有失效，则经过ZooKeeper从新定位Region的信息。因此若是客户端上的缓存所有是失效，则须要进行6次网络来回，才能定位到正确的Region。