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大数据入门-什么是HBase

news 2024/11/15 1:21:59

一、概念

二、架构

1.Client

2.Zookeeper

3.HMaster

4.HRegionServer

三、特性

1.数据存储庞大

2.支持随机读写

3.轻松融入生态

4.数据强一致性

5.性能足够高效

四、适用场景

五、其他事宜

1.权益备注

2.支持博主

大数据入门系列文章

这里简单介绍的HBase的概念、设计理念、数据模型、逻辑结构、架构等。至于比较详细的介绍，会单独针对这个组件进行详细介绍，可以关注博客后续阅读。

一、概念

HBase是一个分布式的、面向列的开源数据库，该技术来源于 Fay Chang 所撰写的Google论文“Bigtable：一个结构化数据的分布式存储系统”。就像Bigtable利用了Google文件系统（File System）所提供的分布式数据存储一样，HBase在Hadoop之上提供了类似于Bigtable的能力。HBase是Apache的Hadoop项目的子项目。HBase不同于一般的关系数据库，它是一个适合于非结构化数据存储的数据库。另一个不同的是HBase基于列的而不是基于行的模式。

Apache HBase是以HDFS为数据存储的，一种分布式、可扩展的NoSQL数据库。

HBase数据模型：HBase的设计理念依据Google的BigTable论文，论文中对于数据模型的首句介绍。BigTable是一个稀疏的、分布式的、持久的多维排序map（映射）。该map由行键、列键和时间戳索引。map中的每个值都是一个未解释的字节数组。

最终理解HBase数据模型的关键在于稀疏、分布式、多维、排序的映射。其中映射map指代非关系型数据库的Key-Value结构。

HBase逻辑结构：存储数据稀疏，数据存储多维，不同的行具有不同的列。数据存储整体有序，按照RowKey的字典排列，RowKey为Byte数组。

二、架构

HBase整体的基础架构如下图

1.Client

使用HBase RPC机制与HMaster和HRegionServer进行通信，Client与HMaster进行通信管理类操作，Client与HRegionServer进行数据读写类操作。

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。

Zookeeper Quorum存储-ROOT-表地址、HMaster地址，HRegionServer把自己以Ephedral方式注册到Zookeeper中，HMaster随时感知各个HRegionServer的健康状况，Zookeeper避免HMaster单点问题。

3.HMaster

HMaster主要是维护一些集群的元数据信息，同时监控RegionServer的服务状态，并且通过Zookeeper提供集群服务，向客户端暴露集群的服务端信息。

4.HRegionServer

HBase中最核心的模块，主要负责响应用户I/O请求，向HDFS文件系统中读写数据HBase中最核心的模块，主要负责响应用户I/O请求，向HDFS文件系统中读写数据。

三、特性

1.数据存储庞大

HBase支持非常大的数据集，数十亿行，数百万列。如此庞大的数据量级，足以撑爆我们在J2EE阶段学习过的所有数据存储引擎。

2.支持随机读写

HBase支持大数据量的随机、实时读写操作。在海量数据中，可以实现毫秒级的数据读写。

3.轻松融入生态

HBase从一开始就深度集成了Hadoop。HBase基于Hadoop进行文件持久化，还继承了Hadoop带来的强大的可扩展性。Hadoop可以基于廉价PC机组建庞大的应用集群。HBase也深度集成了Hadoop的MapReduce计算框架，并且也正在积极整合Spark。这使得HBase能够很轻松的融入到整个大数据生态圈。

4.数据强一致性

HBase的数据是强一致性的，从CAP理论来看，HBase是属于CP的。这种设计可以让程序员不需要担心脏读、幻读这些事务最终一致性带来的问题。

5.性能足够高效

最后最重要的还是HBase的框架性能是足够高效的。HBase的开源社区非常活跃，他的性能经过很多大型商业产品的验证。Facebook的整个消息流转的基础设施就构建于HBase之上。

四、适用场景

这里不妨拿Hive来比较一下，有助于我们理解HBase的适用场景。
Hive提供了基于SQL的对海量数据进行查询统计的功能，但是Hive不存储数据，所有数据操作都是对HDFS上的文件进行操作，所以他对数据的查询操作能做的优化比较有限。同时Hive也无法直接管理数据，对数据的管理依赖于MapReduce，所以延迟非常高。所以Hive通常只适用于一些OLAP的场景，并且通常是与其他组件结合一起进行使用。
而HBase与Hive的区别就非常明显。HBase基于HDFS来存储数据，但是他存储的数据都是经过自己优化索引后的数据，所以他对数据的存储是非常高效的，比HDFS直接存储文件的性能要高很多，可以作为整个大数据的存储基石。而HBase以类似于Redis的列式存储来管理数据，对数据的增删改都会非常高效，可以达到毫秒级响应。同时，也提供了完善的客户端API，所以他完全可以作为传统意义上的数据库使用，适用于大部分的OLTP的场景。但是他的缺点也比较明显，基于列式存储的数据，天生就不太适合大规模的数据统计，所以在很多OLAP的场景，需要结合其他一些组件如spark、hive等，来提供大规模数据统计的功能。