HBase -ROOT-和.META.表结构
HBase -ROOT-和.META.表结构
彭苏云 发表于3年前
HBase -ROOT-和.META.表结构
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 在HBase中,大部分的操作都是在RegionServer完成的,Client端想要插入,删除,查询数据都需要先找到相应的RegionServer。什么叫相应的RegionServer?就是管理你要操作的那个Region的RegionServer。Client本身并不知道哪个RegionServer管理哪个Region,那么它是如何找到相应的RegionServer的?本文就是在研究源码的基础上揭秘这个过程。

在前面的文章“HBase存储架构”中我们已经讨论了HBase基本的存储架构。在此基础上我们引入两个特殊的概念:-ROOT-和.META.。这是什么?它们是HBase的两张内置表,从存储结构和操作方法的角度来说,它们和其他HBase的表没有任何区别,你可以认为这就是两张普通的表,对于普通表的操作对它们都适用。它们与众不同的地方是HBase用它们来存贮一个重要的系统信息——Region的分布情况以及每个Region的详细信息。

好了,既然我们前面说到-ROOT-.META.可以被看作是两张普通的表,那么它们和其他表一样就应该有自己的表结构。没错,它们有自己的表结构,并且这两张表的表结构是相同的,在分析源码之后我将这个表结构大致的画了出来:

-ROOT-和.META.表结构

-ROOT-和.META.表结构

我们来仔细分析一下这个结构,每条Row记录了一个Region的信息。

首先是RowKey,RowKey由三部分组成:TableName, StartKey 和 TimeStamp。RowKey存储的内容我们又称之为Region的Name。哦,还记得吗?我们在前面的文章中提到的,用来存放Region的文件夹的名字是RegionName的Hash值,因为RegionName可能包含某些非法字符。现在你应该知道为什么RegionName会包含非法字符了吧,因为StartKey是被允许包含任何值的。将组成RowKey的三个部分用逗号连接就构成了整个RowKey,这里TimeStamp使用十进制的数字字符串来表示的。这里有一个RowKey的例子: 

Java代码     收藏代码
  1. Table1,RK10000,12345678  

 然后是表中最主要的Family:info,info里面包含三个Column:regioninfo, server, serverstartcode。其中regioninfo就是Region的详细信息,包括StartKey, EndKey 以及每个Family的信息等等。server存储的就是管理这个Region的RegionServer的地址。

所以当Region被拆分、合并或者重新分配的时候,都需要来修改这张表的内容。

到目前为止我们已经学习了必须的背景知识,下面我们要正式开始介绍Client端寻找RegionServer的整个过程。我打算用一个假想的例子来学习这个过程,因此我先构建了假想的-ROOT-表和.META.表。

我们先来看.META.表,假设HBase中只有两张用户表:Table1和Table2,Table1非常大,被划分成了很多Region,因此在.META.表中有很多条Row用来记录这些Region。而Table2很小,只是被划分成了两个Region,因此在.META.中只有两条Row用来记录。这个表的内容看上去是这个样子的: 

.META.行记录结构

.META.行记录结构

现在假设我们要从Table2里面插寻一条RowKey是RK10000的数据。那么我们应该遵循以下步骤:

1. 从.META.表里面查询哪个Region包含这条数据。

2. 获取管理这个Region的RegionServer地址。

3. 连接这个RegionServer, 查到这条数据。

好,我们先来第一步。问题是.META.也是一张普通的表,我们需要先知道哪个RegionServer管理了.META.表,怎么办?有一个方法,我们把管理.META.表的RegionServer的地址放到ZooKeeper上面不久行了,这样大家都知道了谁在管理.META.。

貌似问题解决了,但对于这个例子我们遇到了一个新问题。因为Table1实在太大了,它的Region实在太多了,.META.为了存储这些Region信息,花费了大量的空间,自己也需要划分成多个Region。这就意味着可能有多个RegionServer在管理.META.。怎么办?在ZooKeeper里面存储所有管理.META.的RegionServer地址让Client自己去遍历?HBase并不是这么做的。

HBase的做法是用另外一个表来记录.META.的Region信息,就和.META.记录用户表的Region信息一模一样。这个表就是-ROOT-表。这也解释了为什么-ROOT-和.META.拥有相同的表结构,因为他们的原理是一模一样的。

假设.META.表被分成了两个Region,那么-ROOT-的内容看上去大概是这个样子的:

-ROOT-行记录结构

-ROOT-行记录结构

这么一来Client端就需要先去访问-ROOT-表。所以需要知道管理-ROOT-表的RegionServer的地址。这个地址被存在ZooKeeper中。默认的路径是: 

Java代码     收藏代码
  1. /hbase/root-region-server  

 等等,如果-ROOT-表太大了,要被分成多个Region怎么办?嘿嘿,HBase认为-ROOT-表不会大到那个程度,因此-ROOT-只会有一个Region,这个Region的信息也是被存在HBase内部的。 

现在让我们从头来过,我们要查询Table2中RowKey是RK10000的数据。整个路由过程的主要代码在org.apache.hadoop.hbase.client.HConnectionManager.TableServers中: 

Java代码     收藏代码
  1. private HRegionLocation locateRegion(final byte[] tableName,  
  2.         final byte[] row, boolean useCache) throws IOException {  
  3.     if (tableName == null || tableName.length == 0) {  
  4.         throw new IllegalArgumentException("table name cannot be null or zero length");  
  5.     }  
  6.     if (Bytes.equals(tableName, ROOT_TABLE_NAME)) {  
  7.         synchronized (rootRegionLock) {  
  8.             // This block guards against two threads trying to find the root  
  9.             // region at the same time. One will go do the find while the  
  10.             // second waits. The second thread will not do find.  
  11.             if (!useCache || rootRegionLocation == null) {  
  12.                 this.rootRegionLocation = locateRootRegion();  
  13.             }  
  14.             return this.rootRegionLocation;  
  15.         }  
  16.     } else if (Bytes.equals(tableName, META_TABLE_NAME)) {  
  17.         return locateRegionInMeta(ROOT_TABLE_NAME, tableName, row, useCache, metaRegionLock);  
  18.     } else {  
  19.         // Region not in the cache – have to go to the meta RS  
  20.         return locateRegionInMeta(META_TABLE_NAME, tableName, row, useCache, userRegionLock);  
  21.     }  
  22. }  

 这是一个递归调用的过程: 

Java代码     收藏代码
  1. 获取Table2,RowKey为RK10000的RegionServer => 获取.META.,RowKey为Table2,RK10000, 99999999999999的RegionServer => 获取-ROOT-,RowKey为.META.,Table2,RK10000,99999999999999,99999999999999的RegionServer => 获取-ROOT-的RegionServer => 从ZooKeeper得到-ROOT-的RegionServer => 从-ROOT-表中查到RowKey最接近(小于) .META.,Table2,RK10000,99999999999999,99999999999999的一条Row,并得到.META.的RegionServer => 从.META.表中查到RowKey最接近(小于)Table2,RK10000, 99999999999999的一条Row,并得到Table2的RegionServer => 从Table2中查到RK10000的Row  

 到此为止Client完成了路由RegionServer的整个过程,在整个过程中使用了添加“99999999999999”后缀并查找最接近(小于)RowKey的方法。对于这个方法大家可以仔细揣摩一下,并不是很难理解。

最后要提醒大家注意两件事情:

1. 在整个路由过程中并没有涉及到MasterServer,也就是说HBase日常的数据操作并不需要MasterServer,不会造成MasterServer的负担。

2. Client端并不会每次数据操作都做这整个路由过程,很多数据都会被Cache起来。至于如何Cache,则不在本文的讨论范围之内。

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彭苏云
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