HBase概述安装及操作
第1章 HBase简介
1.1什么是HBase
HBase是一个高可靠性、面向列的分布式存储系统，利用HBASE技术可在廉价PC Server上搭建起大规模结构化存储集群。
HBase的目标是存储并处理大型的数据，更具体来说是仅需使用普通的硬件配置，就能够处理由成千上万的行和列所组成的大型数据。
HBase是Google Bigtable的开源实现，但是也有很多不同之处。比如：Google Bigtable利用GFS作为其文件存储系统，HBase利用Hadoop HDFS作为其文件存储系统；Google运行MAPREDUCE来处理Bigtable中的海量数据，HBase同样利用Hadoop MapReduce来处理HBase中的海量数据；Google Bigtable利用Chubby作为协同服务，HBase利用Zookeeper作为对应
1.2 Hbase特点
1）海量存储
Hbase适合存储PB级别的海量数据，在PB级别的数据以及采用廉价PC存储的情况下，能在几十到百毫秒内返回数据。这与Hbase的极易扩展性相关。正是因为Hbase良好的扩展性，才为海量数据的存储提供了便利。
2）列式存储
这里的列式存储其实说的是列族存储，Hbase是根据列族来存储数据的。列族下面可以有非常多的列，列族在创建表的时候就必须指定。
3）极易扩展
Hbase的扩展性主要体现在两个方面，一个是基于上层处理能力（RegionServer）的扩展，一个是基于存储的扩展（HDFS）。
通过横向添加RegionSever的机器，进行水平扩展，提升Hbase上层的处理能力，提升Hbsae服务更多Region的能力。
备注：RegionServer的作用是管理region、承接业务的访问,通过横向添加Datanode的机器，进行存储层扩容，提升Hbase的数据存储能力和提升后端存储的读写能力。
4）高并发
在并发的情况下，Hbase的单个IO延迟下降并不多。能获得高并发、低延迟的服务。
5）稀疏
稀疏主要是针对Hbase列的灵活性，在列族中，你可以指定任意多的列，在列数据为空的情况下，是不会占用存储空间的。
1.3 HBase架构
从图中可以看出Hbase是由Client、Zookeeper、Master、HRegionServer、HDFS等几个组件组成，下面来介绍一下几个组件的相关功能：
1）Client
Client包含了访问Hbase的接口，另外Client还维护了对应的cache来加速Hbase的访问，比如cache的.META.元数据的信息。
2）Zookeeper
HBase通过Zookeeper来做master的高可用、RegionServer的监控、元数据的入口以及集群配置的维护等工作。具体工作如下：
通过Zoopkeeper来保证集群中只有1个master在运行，如果master异常，会通过竞争机制产生新的master提供服务
通过Zoopkeeper来监控RegionServer的状态，当RegionSevrer有异常的时候，通过回调的形式通知Master RegionServer上下线的信息（就是使用zk完成的服务器上下线机制）
通过Zoopkeeper存储元数据的统一入口地址
3）Hmaster
master节点的主要职责如下：
为RegionServer分配Region
维护整个集群的负载均衡
维护集群的元数据信息
发现失效的Region，并将失效的Region分配到正常的RegionServer上
当RegionSever失效的时候，协调对应Hlog的拆分
4）HregionServer
HregionServer直接对接用户的读写请求，是真正的“干活”的节点。它的功能概括如下：
管理master为其分配的Region
处理来自客户端的读写请求
负责和底层HDFS的交互，存储数据到HDFS
负责Region变大以后的拆分
负责Storefile的合并工作
5）HDFS
HDFS为Hbase提供最终的底层数据存储服务，同时为HBase提供高可用（Hlog存在HDFS）的支持，具体功能概括如下：
提供元数据和表数据的底层分布式存储服务
数据多副本，保证高可靠和高可用性
1.3 HBase中的角色
1.3.1 HMaster
功能
1．监控RegionServer
2．处理RegionServer故障转移
3．处理元数据的变更
4．处理region的分配或转移
5．在空闲时间进行数据的负载均衡
6．通过Zookeeper发布元数据的位置给客户端
1.3.2 RegionServer
功能
1．负责存储HBase的实际数据
2．处理分配给它的Region
3．刷新缓存到HDFS
4．维护Hlog(每个regionserver都有一个Hlog)
5．执行压缩
6．负责处理Region分片（自动分片）
1.2.3 其他组件
1．Write-Ahead logs（WAL,HLOG&edits日志）
HBase的修改记录，当对HBase读写数据的时候，数据不是直接写进磁盘，它会在内存中保留一段时间（时间以及数据量阈值可以设定）。但把数据保存在内存中可能有更高的概率引起数据丢失，为了解决这个问题，数据会先写在一个叫做Write-Ahead logfile的文件中，然后再写入内存中。所以在系统出现故障的时候，数据可以通过这个日志文件重建。
2．Region
Hbase表的分片，HBase表会根据RowKey值被切分成不同的region存储在RegionServer中，在一个RegionServer中可以有多个不同的region。
3．Store
HFile存储在Store中，一个Store对应HBase表中的一个列族。
4．MemStore
内存存储，位于内存中，用来保存当前的数据操作，所以当数据保存在WAL中之后，RegsionServer会在内存中存储键值对。
5．HFile
这是在磁盘上保存原始数据的实际的物理文件，是实际的存储文件。StoreFile是以HFile的形式存储在HDFS的。
第2章 HBase安装
2.1 Zookeeper正常部署
首先保证Zookeeper集群的正常部署，并启动之：
[[email protected] zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start
[[email protected] zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start
[[email protected] zookeeper-3.4.10]$ bin/zkServer.sh start
2.2 Hadoop正常部署
Hadoop集群的正常部署并启动：
[[email protected] hadoop-2.7.2]$ sbin/start-dfs.sh
[[email protected] hadoop-2.7.2]$ sbin/start-yarn.sh
2.3 HBase的解压
解压HBase到指定目录：
[[email protected] software]$ tar -zxvf hbase-1.3.1-bin.tar.gz -C /opt/module
2.4 HBase的配置文件
修改HBase对应的配置文件。
1）hbase-env.sh修改内容：
export JAVA_HOME=/opt/module/jdk1.8.0_144
export HBASE_MANAGES_ZK=false
2）hbase-site.xml修改内容：
|
<configuration> <property> <name>hbase.rootdir</name> <value>hdfs://hadoop101:9000/hbase</value> </property>
<property> <name>hbase.cluster.distributed</name> <value>true</value> </property>
<!-- 0.98后的新变动，之前版本没有port,默认端口为60000 --> <property> <name>hbase.master.port</name> <value>16000</value> </property>
<property> <name>hbase.zookeeper.quorum</name> <value>hadoop101:2181,hadoop102:2181,hadoop103:2181</value> </property>
<property> <name>hbase.zookeeper.property.dataDir</name> <value>/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData</value> </property> </configuration> |
3）regionservers：
|
hadoop101 hadoop102 hadoop103 |
4）软连接hadoop配置文件到hbase：
[[email protected] module]$ ln -s /opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop/core-site.xml
/opt/module/hbase-1.3.1/conf/core-site.xml
[[email protected] module]$ ln -s /opt/module/hadoop-2.7.2/etc/hadoop/hdfs-site.xml
/opt/module/hbase-1.3.1/conf/hdfs-site.xml
2.5 HBase远程发送到其他节点
2.6 HBase服务的启动
1．启动方式1
[[email protected] hbase]$ bin/hbase-daemon.sh start master
[[email protected] hbase]$ bin/hbase-daemon.sh start regionserver
提示：如果集群之间的节点时间不同步，会导致regionserver无法启动，抛出ClockOutOfSyncException异常。
修复提示：
a、同步时间服务
b、属性：hbase.master.maxclockskew设置更大的值
|
<property> <name>hbase.master.maxclockskew</name> <value>180000</value> <description>Time difference of regionserver from master</description> </property> |
2．启动方式2
[[email protected] hbase]$ bin/start-hbase.sh
对应的停止服务：
[[email protected] hbase]$ bin/stop-hbase.sh
2.7 查看HBase页面
启动成功后，可以通过“host:port”的方式来访问HBase管理页面，例如：
第3章 HBase Shell操作
3.1 基本操作
1．进入HBase客户端命令行（任意节点均可）
[[email protected] hbase]$ bin/hbase shell
2．查看帮助命令
hbase(main):001:0> help
3．查看当前数据库中有哪些表
hbase(main):002:0> list
3.2 表的操作
1．创建表
hbase(main):002:0> create 'student','info' （单双引号无所谓）
2．插入数据到表
hbase(main):003:0> put 'student','1001','info:sex','male'
hbase(main):004:0> put 'student','1001','info:age','18'
hbase(main):005:0> put 'student','1002','info:name','Janna'
hbase(main):006:0> put 'student','1002','info:sex','female'
hbase(main):007:0> put 'student','1002','info:age','20'
3．扫描查看表数据
hbase(main):008:0> scan 'student'
hbase(main):009:0> scan 'student',{STARTROW => '1001', STOPROW => '1002'}
hbase(main):010:0> scan 'student',{STARTROW => '1001'}
4．查看表结构
hbase(main):011:0> describe 'student'
5．更新指定字段的数据
hbase(main):012:0> put 'student','1001','info:name','Nick'
hbase(main):013:0> put 'student','1001','info:age','100'
6．查看“指定行”或“指定列族:列”的数据
hbase(main):014:0> get 'student','1001'
hbase(main):015:0> get 'student','1001','info:name'
7．统计表数据行数
hbase(main):021:0> count 'student'
8．删除数据
删除某rowkey的全部数据：
hbase(main):016:0> deleteall 'student','1001'
删除某rowkey的某一列数据：
hbase(main):017:0> delete 'student','1002','info:sex'
9．清空表数据（表结构还在）
hbase(main):018:0> truncate 'student'
提示：清空表的操作顺序为先disable，然后再truncate。
10．删除表
首先需要先让该表为disable状态：
hbase(main):019:0> disable 'student'
然后才能drop这个表：
hbase(main):020:0> drop 'student'
提示：如果直接drop表，会报错：ERROR: Table student is enabled. Disable it first.
11．变更表信息
将info列族中的数据存放3个版本：
hbase(main):022:0> alter 'student',{NAME=>'info',VERSIONS=>3}
hbase(main):022:0> get 'student','1001',{COLUMN=>'info:name',VERSIONS=>3}
第4章 HBase数据结构
4.1 RowKey
与nosql数据库们一样,RowKey是用来检索记录的主键。访问HBASE table中的行，只有三种方式：
1.通过单个RowKey访问
2.通过RowKey的range
3.全表扫描
RowKey行键 (RowKey)可以是任意字符串(最大长度是64KB，实际应用中长度一般为 10-100bytes)，在HBASE内部，RowKey保存为字节数组。存储时，数据按照RowKey的字典序(byte order)排序存储。设计RowKey时，要充分利用排序存储这个特性，将经常一起读取的行存储放到一起。(位置相关性)
4.2 Column Family
列族：HBASE表中的每个列，都归属于某个列族。列族是表的schema的一部分(而列不是)，必须在使用表之前定义。列名都以列族作为前缀。例如 courses:history，courses:math都属于courses 这个列族。
4.3 Time Stamp
HBASE 中通过rowkey和columns确定的为一个存贮单元称为cell。cell中的数据是没有类型的，全部是字节数组形式存贮。每个 cell都保存 着同一份数据的多个版本。版本通过时间戳来索引。时间戳的类型是 64位整型。时间戳可以由HBASE(在数据写入时自动 )赋值，此时时间戳是精确到毫秒 的当前系统时间。时间戳也可以由客户显式赋值。如果应用程序要避免数据版 本冲突，就必须自己生成具有唯一性的时间戳。每个 cell中，不同版本的数据按照时间倒序排序，即最新的数据排在最前面。
为了避免数据存在过多版本造成的的管理 (包括存贮和索引)负担，HBASE提供 了两种数据版本回收方式。一是保存数据的最后n个版本，二是保存最近一段 时间内的版本（比如最近七天）。用户可以针对每个列族进行设置。
4.5 命名空间
命名空间的结构:
1) Table：表，所有的表都是命名空间的成员，即表必属于某个命名空间，如果没有指定，则在default默认的命名空间中。Create_namespace
2) RegionServer group：一个命名空间包含了默认的RegionServer Group。
3) Permission：权限，命名空间能够让我们来定义访问控制列表ACL（Access Control List）。例如，创建表，读取表，删除，更新等等操作。
4) Quota：限额，可以强制一个命名空间可包含的region的数量。