Hbase常见问题

Posted 2020-12-12 yuansai

Hbase系统架构图

1、数据热点问题

产生数据热点问题的原因：

（1）Hbase的数据是按照字典排序的，当大量连续的rowkey集中写到个别的region，各个region之间实际分布不均衡；

（2）创建表时没有提前预分区，创建的表默认只有一个region，大量的数据写入当前region；

（3）创建表已经提前预分区，但是设计的rowkey没有规律可循。

热点问题的解决方案：

（1）随机数+业务主键，如果更好的让最近的数据get到，可以加上时间戳；

（2）Rowkey设计越短越好，不要超过10-100个字节；

（3）映射regionNo，这样既可以让数据均匀分布到各个region中，同时可以根据startkey和endkey可以个get到同一批数据。

2、描述hbase的rowkey的设计原理

三大设计原则：

（1）唯一性原则

rowkey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。

（2）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：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；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。目前操作系统都是64位系统，内存8字节对齐，控制在16个字节，8字节的整数倍利用了操作系统的最佳特性。

（3）散列原则

加盐：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

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

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

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 ,[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。比如需要保存一个用户的操作记录，按照操作时间倒序排序，在设计rowkey的时候，可以这样设计userId反转，在查询用户的所有操作记录数据的时候，直接指定反转后的userId，startRow是userId反转,stopRow是userId反转如果需要查询某段时间的操作记录，startRow是user反转，stopRow是userId反转

3、hbase中compact的用途

在HBase中，每当memstore的数据flush到磁盘后，就形成一个storefile，当storefile的数量越来越大时，会严重影响HBase的读性能 ，HBase内部的compact处理流程是为了解决MemStore Flush之后，文件数目太多，导致读数据性能大大下降的一种自我调节手段，它会将文件按照某种策略进行合并，大大提升HBase的数据读性能。

主要起到如下几个作用：

（1）合并文件

（2）清除删除、过期、多余版本的数据

（3）提高读写数据的效率

这两种compaction方式的区别是：

1、Minor操作只用来做部分文件的合并操作以及包括minVersion=0并且设置ttl的过期版本清理，不做任何删除数据、多版本数据的清理工作。

2、Major操作是对Region下的HStore下的所有StoreFile执行合并操作，最终的结果是整理合并出一个文件。

compaction触发时机：

（1）Memstore刷写后，判断是否compaction

（2）CompactionChecker线程，周期轮询

4、Hbase中regionserver挂了 如何恢复数据

引起RegionServer宕机的原因各种各样，有因为Full GC导致、网络异常导致、官方Bug导致（close wait端口未关闭）以及DataNode异常导致等等

HBase检测宕机是通过Zookeeper实现的， 正常情况下RegionServer会周期性向Zookeeper发送心跳，一旦发生宕机，心跳就会停止，超过一定时间（SessionTimeout）Zookeeper就会认为RegionServer宕机离线，并将该消息通知给Master

一旦RegionServer发生宕机，HBase都会马上检测到这种宕机，并且在检测到宕机之后会将宕机RegionServer上的所有Region重新分配到集群中其他正常RegionServer上去，再根据HLog进行丢失数据恢复，恢复完成之后就可以对外提供服务，整个过程都是自动完成的，并不需要人工介入.

5、简单介绍Hbase的二级索引

默认情况下，Hbase只支持rowkey的查询，对于多条件的组合查询的应用场景，不够给力。

如果将多条件组合查询的字段都拼接在RowKey中显然又不太可能

全表扫描再结合过滤器筛选出目标数据(太低效)，所以通过设计HBase的二级索引来解决这个问题。

所谓的二级索引其实就是创建新的表，并建立各列值（family：column）与行键（rowkey）之间的映射关系。这种方式需要额外的存储空间，属于一种以空间换时间的方式

6、Hbase的优化

内存优化

垃圾回收优化:CMS, G1(Region）

JVM启动：-Xms(1/64) –Xmx(1/4)

Region优化

预分区

禁用major合并，手动合并

客户端优化

批处理

7、Hbase和mysql的区别

数据存储方式：

mysql面向行存储数据；

hbase面向列存储数据，有利于压缩和统计

数据之间的联系：

mysql存储关系型数据，结构化数据

Hbase存储的非关系型数据，存储结构化和非结构化数据

事务处理：

mysql数据库存在事务，欣慰着重于计算

hbase数据库侧重于海量数据存储，所以没有事务概念

8、hbase如何导入数据

通过HBase API进行批量写入数据； 使用Sqoop工具批量导数到HBase集群； 使用MapReduce批量导入； HBase BulkLoad的方式。

9、Hbase 和 hive 区别

共同点：

hbase与hive都是架构在hadoop之上的。都是用hadoop作为底层存储。

区别：

Hive是建立在Hadoop之上为了减少MapReducejobs编写工作的批处理系统，HBase是为了支持弥补Hadoop对实时操作的缺陷的项目 。

想象你在操作RMDB数据库，如果是全表扫描，就用Hive+Hadoop，如果是索引访问，就用HBase+Hadoop；

Hive query就是MapReduce jobs可以从5分钟到数小时不止，HBase是非常高效的，肯定比Hive高效的多； Hive本身不存储和计算数据，它完全依赖于 HDFS 和 MapReduce，Hive中的表纯逻辑； hive借用hadoop的MapReduce来完成一些hive中的命令的执行； hbase是物理表，不是逻辑表，提供一个超大的内存hash表，搜索引擎通过它来存储索引，方便查询操作； hbase是列存储；hdfs 作为底层存储，hdfs 是存放文件的系统，而 Hbase 负责组织文件； hive 需要用到 hdfs 存储文件，需要用到 MapReduce 计算框架。

9、hbase 实时查询的原理

实时查询，可以认为是从内存中查询，一般响应时间在 1 秒内。HBase 的机制是数据先写入到内存中，当数据量达到一定的量（如 128M），再写入磁盘中， 在内存中，是不进行数据的更新或合并操作的，只增加数据，这使得用户的写操作只要进入内存中就可以立即返回，保证了 HBase I/O 的高性能。

10、Hbase中scan和get的功能以及实现的异同

HBase的查询实现只提供两种方式：

1、按指定RowKey 获取唯一一条记录，get方法（org.apache.hadoop.hbase.client.Get） Get 的方法处理分两种 : 设置了ClosestRowBefore 和没有设置的rowlock .主要是用来保证行的事务性，即每个get 是以一个row 来标记的.一个row中可以有很多family 和column.

2、按指定的条件获取一批记录，scan方法(org.apache.Hadoop.hbase.client.Scan）实现条件查询功能使用的就是scan 方式.

（1）scan 可以通过setCaching 与setBatch 方法提高速度(以空间换时间)；

（2）scan 可以通过setStartRow 与setEndRow 来限定范围([start，end)start 是闭区间， end 是开区间)。范围越小，性能越高。

（3）scan 可以通过setFilter 方法添加过滤器，这也是分页、多条件查询的基础。