HBase简介，架构，使用场景介绍

我会带着你远行 2022-05-25 09:58 228阅读 0赞

**一、Hbase出现的缘由及简介**

自1970年以来，关系数据库用于数据存储和维护有关问题的解决方案。大数据的出现后，好多公司实现处理大数据并从中受益，并开始选择像  [Hadoop][]  的解决方案。

Hadoop使用分布式文件系统，用于存储大数据，并使用MapReduce来处理。Hadoop擅长于存储各种格式的庞大的数据，任意的格式甚至非结构化的处理。

**Hadoop的限制**

Hadoop只能执行批量处理，并且只以顺序方式访问数据。这意味着必须搜索整个数据集，即使是最简单的搜索工作。

当处理结果在另一个庞大的数据集，也是按顺序处理一个巨大的数据集。在这一点上，一个新的解决方案，需要访问数据中的任何点（随机访问）单元。

**Hadoop随机存取数据库**

应用程序，如HBase, Cassandra, couchDB, Dynamo 和  [MongoDB][]  都是一些存储大量数据和以随机方式访问数据的数据库。

**HBase是什么?**

HBase是建立在Hadoop文件系统之上的分布式面向列的数据库。它是一个开源项目，是横向扩展的。

HBase是一个数据模型，类似于谷歌的大表设计，可以提供快速随机访问海量结构化数据。它利用了Hadoop的文件系统（HDFS）提供的容错能力。

它是Hadoop的生态系统，提供对数据的随机实时读/写访问，是Hadoop文件系统的一部分。

人们可以直接或通过HBase的存储HDFS数据。使用HBase在HDFS读取消费/随机访问数据。 HBase在Hadoop的文件系统之上，并提供了读写访问。

![Image 1][]

**HBase 和 HDFS**

**HBase的存储机制**

HBase是一个面向列的数据库，在表中它由行排序。表模式定义只能列族，也就是键值对。一个表有多个列族以及每一个列族可以有任意数量的列。后续列的值连续地存储在磁盘上。表中的每个单元格值都具有时间戳。总之，在一个HBase：

*  表是行的集合。
 *  行是列族的集合。
 *  列族是列的集合。
 *  列是键值对的集合。

下面给出的表中是HBase模式的一个例子。

<table style="table-layout:fixed;white-space:nowrap;width:0px;">                
 <tbody> 
  <tr style="height:40px;"> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;background-color:rgb(238,238,238);text-align:center;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">Rowide</span> 
    </div></td> 
   <td colspan="3" style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;background-color:rgb(238,238,238);text-align:center;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">Column Family</span> 
    </div></td> 
   <td colspan="3" style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;background-color:rgb(238,238,238);text-align:center;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">Column Family</span> 
    </div></td> 
   <td colspan="3" style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;background-color:rgb(238,238,238);text-align:center;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">Column Family</span> 
    </div></td> 
   <td colspan="3" style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;background-color:rgb(238,238,238);text-align:center;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">Column Family</span> 
    </div></td> 
  </tr> 
  <tr style="height:40px;"> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;background-color:rgb(238,238,238);text-align:center;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;background-color:rgb(238,238,238);text-align:center;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">col1</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;background-color:rgb(238,238,238);text-align:center;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">col2</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;background-color:rgb(238,238,238);text-align:center;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">col3</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;background-color:rgb(238,238,238);text-align:center;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">col1</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;background-color:rgb(238,238,238);text-align:center;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">col2</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;background-color:rgb(238,238,238);text-align:center;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">col3</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;background-color:rgb(238,238,238);text-align:center;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">col1</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;background-color:rgb(238,238,238);text-align:center;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">col2</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;background-color:rgb(238,238,238);text-align:center;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">col3</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;background-color:rgb(238,238,238);text-align:center;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">col1</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;background-color:rgb(238,238,238);text-align:center;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">col2</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;background-color:rgb(238,238,238);text-align:center;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">col3</span> 
    </div></td> 
  </tr> 
  <tr style="height:40px;"> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">1</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
  </tr> 
  <tr style="height:40px;"> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">2</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
  </tr> 
  <tr style="height:40px;"> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">3</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
   <td style="color:rgb(57,57,57);border-color:rgb(167,167,167);vertical-align:top;white-space:pre-wrap;"> 
    <div> 
     <span style="font-family:'Microsoft YaHei', STXihei;color:rgb(0,0,0);background-color:transparent;">&nbsp;</span> 
    </div></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**面向列和面向行**

面向列的数据库是存储数据表作为数据列的部分，而不是作为行数据。总之它们拥有列族。

下图显示了列族在面向列的数据库：

![Image 1][]

**HBase 和 RDBMS**

**HBase的特点**

*  HBase线性可扩展。
 *  它具有自动故障支持。
 *  它提供了一致的读取和写入。
 *  它集成了Hadoop，作为源和目的地。
 *  客户端方便的Java API。
 *  它提供了跨集群数据复制。

**在哪里可以使用HBase？**

*  Apache HBase曾经是随机，实时的读/写访问大数据。
 *  它承载在集群普通硬件的顶端是非常大的表。
 *  Apache HBase是此前谷歌Bigtable模拟非关系型数据库。 Bigtable对谷歌文件系统操作，同样类似Apache HBase工作在Hadoop HDFS的顶部。

**HBase的应用**

*  它是用来当有需要写重的应用程序。
 *  HBase使用于当我们需要提供快速随机访问的数据。
 *  很多公司，如Facebook，Twitter，雅虎，和Adobe内部都在使用HBase。

**二、HBase架构**

在HBase中，表被分割成区域，并由区域服务器提供服务。区域被列族垂直分为“Stores”。Stores被保存在HDFS文件。下面显示的是HBase的结构。

**注意：** 术语“store”是用于区域来解释存储结构。

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HBase有三个主要组成部分：客户端库，主服务器和区域服务器。区域服务器可以按要求添加或删除。

**主服务器**

主服务器是 -

*  分配区域给区域服务器并在Apache ZooKeeper的帮助下完成这个任务。
 *  处理跨区域的服务器区域的负载均衡。它卸载繁忙的服务器和转移区域较少占用的服务器。
 *  通过判定负载均衡以维护集群的状态。
 *  负责模式变化和其他元数据操作，如创建表和列。

**区域**

区域只不过是表被拆分，并分布在区域服务器。

**区域服务器**

区域服务器拥有区域如下 -

*  与客户端进行通信并处理数据相关的操作。
 *  句柄读写的所有地区的请求。
 *  由以下的区域大小的阈值决定的区域的大小。

需要深入探讨区域服务器：包含区域和存储，如下图所示：

![Image 1][]

存储包含内存存储和HFiles。memstore就像一个高速缓存。在这里开始进入了HBase存储。数据被传送并保存在Hfiles作为块并且memstore刷新。

**Zookeeper**

*  Zookeeper管理是一个开源项目，提供服务，如维护配置信息，命名，提供分布式同步等
 *  Zookeeper代表不同区域的服务器短暂节点。主服务器使用这些节点来发现可用的服务器。
 *  除了可用性，该节点也用于追踪服务器故障或网络分区。
 *  客户端通过与zookeeper区域服务器进行通信。
 *  在模拟和独立模式，HBase由zookeeper来管理。

**三、Hbase使用场景**

**    1、基本概念**

HBase是一种Hadoop数据库，经常被描述为一种稀疏的，分布式的，持久化的，多维有序映射，它基于行键、列键和时间戳建立索引，是一个可以随机访问的存储和检索数据的平台。HBase不限制存储的数据的种类，允许动态的、灵活的数据模型，不用SQL语言，也不强调数据之间的关系。HBase被设计成在一个服务器集群上运行，可以相应地横向扩展。

**    2、HBase使用场景和成功案例**

*  互联网搜索问题：爬虫收集网页，存储到BigTable里，MapReduce计算作业扫描全表生成搜索索引，从BigTable中查询搜索结果，展示给用户。
 *  抓取增量数据：例如，抓取监控指标，抓取用户交互数据，遥测技术，定向投放广告等
 *  内容服务
 *  信息交互

参考网址： [https://www.yiibai.com/hbase/][https_www.yiibai.com_hbase]

[Hadoop]: http://www.yiibai.com/hadoop/
[MongoDB]: http://www.yiibai.com/mongodb/
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