一、HBaes介绍
1.1、HBase简介
HBase是一个分布式的、面向列的开源数据库,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。
大:上亿行、百万列
面向列:面向列(簇)的存储和权限控制,列(簇)独立检索
稀疏:对于为空(null)的列,并不占用存储空间,因此,表的设计的非常的稀疏
1.2、HBase的角色
1.2.1、HMaster
功能:
- 监控RegionServer
- 处理RegionServer故障转移
- 处理元数据的变更
- 处理region的分配或移除
- 在空闲时间进行数据的负载均衡
- 通过Zookeeper发布自己的位置给客户端
1.2.2、HRegionServer
功能:
负责存储HBase的实际数据
处理分配给它的Region
刷新缓存到HDFS
维护HLog
执行压缩
负责处理Region分片
组件:Write-Ahead logs
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。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。Store
HFile存储在Store中,一个Store对应HBase表中的一个列簇。MemStore
顾名思义,就是内存存储,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。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。
1.3、HBase的架构
一个RegionServer可以包含多个HRegion,每个RegionServer维护一个HLog,和多个HFiles以及其对应的MemStore。RegionServer运行于DataNode上,数量可以与DatNode数量一致,请参考如下架构图:
1.4 HBase数据模型
确定一个单元格的位置(cell),需要如下四个
rowkey + Colume Family + Colume + timestamp(版本version),数据有版本的概念,即一个单元格可能有多个值,但是只有最新得一个对外显示。
HBase中有两张特殊的Table,-ROOT-和.META.
.META.:记录了用户表的Region信息,.META.可以有多个region
-ROOT-:记录了.META.表的Region信息,-ROOT-只有一个region
Zookeeper中记录了-ROOT-表的location
Client访问用户数据之前需要首先访问zookeeper,然后访问-ROOT-表,接着访问.META.表,最后才能找到用户数据的位置去访问,中间需要多次网络操作,不过client端会做cache缓存,注意:在0.96版本后,Hbase移除了-ROOT-表
Row Key: 行键,Table的主键,Table中的记录默认按照Row Key升序排序
Timestamp:时间戳,每次数据操作对应的时间戳,可以看作是数据的version number
Column Family:
列簇,Table在水平方向有一个或者多个Column Family组成,一个Column Family中可以由任意多个Column组成,即Column Family支持动态扩展,无需预先定义Column的数量以及类型,所有Column均以二进制格式存储,用户需要自行进行类型转换。
Table & Region:
当Table随着记录数不断增加而变大后,会逐渐分裂成多份splits,成为regions,一个region由[startkey,endkey)表示,不同的region会被Master分配给相应的RegionServer进行管理:.
HMaster
HMaster没有单点问题,HBase中可以启动多个HMaster,通过Zookeeper的Master Election机制保证总有一个Master运行,HMaster在功能上主要负责Table和Region的管理工作:
1. 管理用户对Table的增、删、改、查操作
2. 管理HRegionServer的负载均衡,调整Region分布
3. 在Region Split后,负责新Region的分配
4. 在HRegionServer停机后,负责失效HRegionServer 上的Regions迁移
HRegionServer
HRegionServer内部管理了一系列HRegion对象,每个HRegion对应了Table中的一个Region,HRegion中由多个HStore组成。每个HStore对应了Table中的一个Column Family的存储,可以看出每个Column Family其实就是一个集中的存储单元,因此最好将具备共同IO特性的column放在一个Column Family中,这样最高效。
MemStore & StoreFiles
HStore存储是HBase存储的核心了,其中由两部分组成,一部分是MemStore,一部分是StoreFiles。MemStore是Sorted Memory Buffer,用户写入的数据首先会放入MemStore,当MemStore满了以后会Flush成一个StoreFile(底层实现是HFile),当StoreFile文件数量增长到一定阈值,会触发Compact合并操作,将多个StoreFiles合并成一个StoreFile,合并过程中会进行版本合并和数据删除,因此可以看出HBase其实只有增加数据,所有的更新和删除操作都是在后续的compact过程中进行的,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。当StoreFiles Compact后,会逐步形成越来越大的StoreFile,当单个StoreFile大小超过一定阈值后,会触发Split操作,同时把当前Region Split成2个Region,父Region会下线,新Split出的2个孩子Region会被HMaster分配到相应的HRegionServer上,使得原先1个Region的压力得以分流到2个Region上。
HLog
每个HRegionServer中都有一个HLog对象,HLog是一个实现Write Ahead Log的类,在每次用户操作写入MemStore的同时,也会写一份数据到HLog文件中,HLog文件定期会滚动出新的,并删除旧的文件(已持久化到StoreFile中的数据)。当HRegionServer意外终止后,HMaster会通过Zookeeper感知到,HMaster首先会处理遗留的 HLog文件,将其中不同Region的Log数据进行拆分,分别放到相应region的目录下,然后再将失效的region重新分配,领取 到这些region的HRegionServer在Load Region的过程中,会发现有历史HLog需要处理,因此会Replay HLog中的数据到MemStore中,然后flush到StoreFiles,完成数据恢复。
文件类型
HBase中的所有数据文件都存储在Hadoop HDFS文件系统上,主要包括上述提出的两种文件类型:
HFile, HBase中KeyValue数据的存储格式,HFile是Hadoop的二进制格式文件,实际上StoreFile就是对HFile做了轻量级包装,即StoreFile底层就是HFile
HLog File,HBase中WAL(Write Ahead Log) 的存储格式,物理上是Hadoop的Sequence File
Zookeeper中hbase的节点的存储信息:
rs:regionserver节点信息
table-lock:hbase的除meta以外的所有表
Table:hbase的所有的表
二、HBase部署与使用
2.1、部署
2.1.1、Zookeeper正常部署
首先保证Zookeeper集群的正常部署,并启动之:
/opt/module/zookeeper-3.4.5/bin/zkServer.sh start
2.1.2、Hadoop正常部署
Hadoop集群的正常部署并启动:
/opt/module/hadoop-2.8.4/sbin/start-dfs.sh
/opt/module/hadoop-2.8.4/sbin/start-yarn.sh
2.1.3、HBase的解压
解压HBase到指定目录:
tar -zxf /opt/software/hbase-1.3.1-bin.tar.gz -C /opt/module/
2.1.4、HBase的配置文件
需要修改HBase对应的配置文件。
hbase-env.sh修改内容:
export JAVA_HOME=/opt/module/jdk1.8.0_121
export HBASE_MANAGES_ZK=false
尖叫提示:如果使用的是JDK8以上版本,注释掉hbase-env.sh的45-47行,不然会报警告
hbase-site.xml修改内容:
<property>
<name>hbase.rootdir</name>
<value>hdfs://bigdata111:9000/hbase</value>
</property>
<property>
<name>hbase.cluster.distributed</name>
<value>true</value>
</property>
<property>
<name>hbase.master.port</name>
<value>16000</value>
</property>
<property>
<name>hbase.zookeeper.quorum</name>
<value>bigdata111:2181,bigdata112:2181,bigdata113:2181</value>
</property>
<property>
<name>hbase.zookeeper.property.dataDir</name>
<value>/opt/module/zookeeper-3.4.10/zkData</value>
</property>
<property>
<name>hbase.master.maxclockskew</name>
<value>180000</value>
</property>
regionservers:
bigdata111
bigdata112
bigdata113
2.1.5、HBase需要依赖的Jar包(额外,不用配置)
由于HBase需要依赖Hadoop,所以替换HBase的lib目录下的jar包,以解决兼容问题:
删除原有的jar:
rm -rf /opt/module/hbase-1.3.1/lib/hadoop-*
rm -rf /opt/module/hbase-1.3.1/lib/zookeeper-3.4.10.jar
拷贝新jar,涉及的jar有:
hadoop-annotations-2.8.4.jar
hadoop-auth-2.8.4.jar
hadoop-client-2.8.4.jar
hadoop-common-2.8.4.jar
hadoop-hdfs-2.8.4.jar
hadoop-mapreduce-client-app-2.8.4.jar
hadoop-mapreduce-client-common-2.8.4.jar
hadoop-mapreduce-client-core-2.8.4.jar
hadoop-mapreduce-client-hs-2.8.4.jar
hadoop-mapreduce-client-hs-plugins-2.8.4.jar
hadoop-mapreduce-client-jobclient-2.8.4.jar
hadoop-mapreduce-client-jobclient-2.8.4-tests.jar
hadoop-mapreduce-client-shuffle-2.8.4.jar
hadoop-yarn-api-2.8.4.jar
hadoop-yarn-applications-distributedshell-2.8.4.jar
hadoop-yarn-applications-unmanaged-am-launcher-2.8.4.jar
hadoop-yarn-client-2.8.4.jar
hadoop-yarn-common-2.8.4.jar
hadoop-yarn-server-applicationhistoryservice-2.8.4.jar
hadoop-yarn-server-common-2.8.4.jar
hadoop-yarn-server-nodemanager-2.8.4.jar
hadoop-yarn-server-resourcemanager-2.8.4.jar
hadoop-yarn-server-tests-2.8.4.jar
hadoop-yarn-server-web-proxy-2.8.4.jar
zookeeper-3.4.10.jar
尖叫提示:这些jar包的对应版本应替换成你目前使用的hadoop版本,具体情况具体分析。
查找jar包举例:
find /opt/module/hadoop-2.8.4/ -name hadoop-annotations*
然后将找到的jar包复制到HBase的lib目录下即可。
2.1.6、HBase软连接Hadoop配置(额外,不用配置)
ln -s /opt/module/hadoop-2.8.4/etc/hadoop/core-site.xml /opt/module/hbase-1.3.1/conf/core-site.xml
ln -s /opt/module/hadoop-2.8.4/etc/hadoop/hdfs-site.xml /opt/module/hbase-1.3.1/conf/hdfs-site.xml
2.1.7.0 配置环境变量
vi /etc/profile
export HBASE_HOME=/opt/module/hbase-1.3.1
export PATH=PATH
source /etc/profile
2.1.7、HBase远程scp到其他集群
scp -r /opt/module/hbase-1.3.1/ bigdata112:/opt/module/
scp -r /opt/module/hbase-1.3.1/ bigdata113:/opt/module/
2.1.8、HBase服务的启动
启动方式1:
bin/hbase-daemon.sh start master
bin/hbase-daemon.sh start regionserver
尖叫提示: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。
启动方式2:
bin/start-hbase.sh
对应的停止服务:
bin/stop-hbase.sh
2.1.9、查看Hbse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:
2.2 基本操作
2.2 基本操作
进入HBase客户端命令行
bin/hbase shell
- 查看帮助命令
hbase(main)> help
- 查看当前数据库中有哪些表
hbase(main)> list
- 查看当前数据库中有哪些命名空间
hbase(main)> list_namespace
2.2.1 表的操作
创建表
hbase(main)> create 'student','info'
hbase(main)> create 'iparkmerchant_order','smzf'
hbase(main)> create 'staff','info'
- 插入数据到表
hbase(main) > put 'student','1001','info:name','Thomas'
hbase(main) > put 'student','1001','info:sex','male'
hbase(main) > put 'student','1001','info:age','18'
hbase(main) > put 'student','1002','info:name','Janna'
hbase(main) > put 'student','1002','info:sex','female'
hbase(main) > put 'student','1002','info:age','20'
数据插入后的数据模型
- 扫描查看表数据
hbase(main) > scan 'student'
hbase(main) > scan 'student',{STARTROW => '1001', STOPROW => '1001'}
hbase(main) > scan 'student',{STARTROW => '1001'}
注:这个是从哪一个rowkey开始扫描
- 查看表结构
hbase(main):012:0> desc 'student'
- 更新指定字段的数据
hbase(main) > put 'student','1001','info:name','Nick'
hbase(main) > put 'student','1001','info:age','100'
hbase(main) > put 'student','1001','info:isNull',''(仅测试空值问题)
- 查看“指定行”或“指定列族:列”的数据
hbase(main) > get 'student','1001'
hbase(main) > get 'student','1001','info:name'
- 删除数据
删除某rowkey的全部数据:
hbase(main) > deleteall 'student','1001'
- 清空表数据
hbase(main) > truncate 'student'
尖叫提示:清空表的操作顺序为先disable,然后再truncate。
- 删除表
首先需要先让该表为disable状态:
hbase(main) > disable 'student'
检查这个表是否被禁用
hbase(main) > is_enabled 'hbase_book'
hbase(main) > is_disabled 'hbase_book'
恢复被禁用得表
enable 'student'
然后才能drop这个表:
hbase(main) > drop 'student'
尖叫提示:如果直接drop表,会报错:Drop the named table. Table must first be disabled
ERROR: Table student is enabled. Disable it first.
- 统计表数据行数
hbase(main) > count 'student'
- 变更表信息
将info列族中的数据存放3个版本:
hbase(main) > alter 'student',{NAME=>'info',VERSIONS=>3}
查看student的最新的版本的数据
hbase(main) > get 'student','1001'
查看HBase中的多版本
hbase(main) > get 'student','1001',{COLUMN=>'info:name',VERSIONS=>10}
2.2.2 常用Shell操作
- satus 例如:显示服务器状态
hbase> status 'bigdata111'
- exists 检查表是否存在,适用于表量特别多的情况
hbase> exists 'hbase_book'
- is_enabled/is_disabled 检查表是否启用或禁用
hbase> is_enabled 'hbase_book'
hbase> is_disabled 'hbase_book'
- alter 该命令可以改变表和列族的模式,例如:
为当前表增加列族:
hbase> alter 'hbase_book', NAME => 'CF2', VERSIONS => 2
为当前表删除列族:
hbase> alter 'hbase_book', 'delete' => 'CF2'
- disable禁用一张表
hbase> disable 'hbase_book'
hbase> drop 'hbase_book'
- delete
删除一行中一个单元格的值,例如:
hbase> delete 'hbase_book', 'rowKey', 'CF:C'
- truncate清空表数据,即禁用表-删除表-创建表
hbase> truncate 'hbase_book'
- create
创建多个列族:
hbase> create 't1', {NAME => 'f1'}, {NAME => 'f2'}, {NAME => 'f3'}
2.3、读写流程
2.3.1、HBase读数据流程
HRegionServer保存着.META.的这样一张表以及表数据,要访问表数据,首先Client先去访问zookeeper,从zookeeper里面找到.META.表所在的位置信息,即找到这个.META.表在哪个HRegionServer上保存着。
接着Client通过刚才获取到的HRegionServer的IP来访问.META.表所在的HRegionServer,从而读取到.META.,进而获取到.META.表中存放的元数据。
Client通过元数据中存储的信息,访问对应的HRegionServer,然后扫描(scan)所在
HRegionServer的Memstore和Storefile来查询数据。
- 最后HRegionServer把查询到的数据响应给Client。
2.3.2、HBase写数据流程
Client也是先访问zookeeper,找到-ROOT-表,进而找到.META.表,并获取.META.表信息。
确定当前将要写入的数据所对应的RegionServer服务器和Region。
Client向该RegionServer服务器发起写入数据请求,然后RegionServer收到请求并响应。
Client先把数据写入到HLog,以防止数据丢失。
然后将数据写入到Memstore。
如果Hlog和Memstore均写入成功,则这条数据写入成功。在此过程中,如果Memstore达到阈值,会把Memstore中的数据flush到StoreFile中。
当Storefile越来越多,会触发Compact合并操作,把过多的Storefile合并成一个大的Storefile。当Storefile越来越大,Region也会越来越大,达到阈值后,会触发Split操作,将Region一分为二。
尖叫提示:因为内存空间是有限的,所以说溢写过程必定伴随着大量的小文件产生。
2.4、JavaAPI
2.4.1 新建Maven Project
新建项目后在pom.xml中添加依赖:
<dependency>
<groupId>org.apache.hbase</groupId>
<artifactId>hbase-server</artifactId>
<version>1.3.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.hbase</groupId>
<artifactId>hbase-client</artifactId>
<version>1.3.1</version>
</dependency>
2.4.2 编写HBaseAPI
注意,这部分的学习内容,我们先学习使用老版本的API,接着再写出新版本的API调用方式。因为在企业中,有些时候我们需要一些过时的API来提供更好的兼容性。
- 首先需要获取Configuration对象:
public static Configuration conf;
static{
//使用HBaseConfiguration的单例方法实例化
conf = HBaseConfiguration.create();
conf.set("hbase.zookeeper.quorum", "bigdata111");
conf.set("hbase.zookeeper.property.clientPort", "2181");
conf.set("zookeeper.znode.parent", "/hbase");
}
- 判断表是否存在:
public static boolean isTableExist(String tableName) throws MasterNotRunningException, ZooKeeperConnectionException, IOException{
//在HBase中管理、访问表需要先创建HBaseAdmin对象
Connection connection = ConnectionFactory.createConnection(conf);
HBaseAdmin admin = (HBaseAdmin) connection.getAdmin();
//HBaseAdmin admin = new HBaseAdmin(conf);
return admin.tableExists(tableName);
}
- 创建表
public static void createTable(String tableName, String... columnFamily) throws MasterNotRunningException, ZooKeeperConnectionException, IOException{
HBaseAdmin admin = new HBaseAdmin(conf);
//判断表是否存在
if(isTableExist(tableName)){
System.out.println("表" + tableName + "已存在");
//System.exit(0);
}else{
//创建表属性对象,表名需要转字节
HTableDescriptor descriptor = new HTableDescriptor(TableName.valueOf(tableName));
//创建多个列族
for(String cf : columnFamily){
descriptor.addFamily(new HColumnDescriptor(cf));
}
//根据对表的配置,创建表
admin.createTable(descriptor);
System.out.println("表" + tableName + "创建成功!");
}
}
- 删除表
public static void dropTable(String tableName) throws Exception{
HBaseAdmin admin = new HBaseAdmin(conf);
if(isTableExist(tableName)){
admin.disableTable(tableName);
admin.deleteTable(tableName);
System.out.println("表" + tableName + "删除成功!");
}else{
System.out.println("表" + tableName + "不存在!");
}
}
- 向表中插入数据
public static void addRowData(String tableName, String rowKey, String columnFamily, String column, String value) throws Exception{
//创建HTable对象
HTable hTable = new HTable(conf, tableName);
//向表中插入数据
Put put = new Put(Bytes.toBytes(rowKey));
//向Put对象中组装数据
put.add(Bytes.toBytes(columnFamily), Bytes.toBytes(column), Bytes.toBytes(value));
hTable.put(put);
hTable.close();
System.out.println("插入数据成功");
}
- 删除多行数据
public static void deleteMultiRow(String tableName, String... rows) throws IOException{
HTable hTable = new HTable(conf, tableName);
List<Delete> deleteList = new ArrayList<Delete>();
for(String row : rows){
Delete delete = new Delete(Bytes.toBytes(row));
deleteList.add(delete);
}
hTable.delete(deleteList);
hTable.close();
}
- 得到所有数据
public static void getAllRows(String tableName) throws IOException{
HTable hTable = new HTable(conf, tableName);
//得到用于扫描region的对象
Scan scan = new Scan();
//使用HTable得到resultcanner实现类的对象
ResultScanner resultScanner = hTable.getScanner(scan);
for(Result result : resultScanner){
Cell[] cells = result.rawCells();
for(Cell cell : cells){
//得到rowkey
System.out.println("行键:" + Bytes.toString(CellUtil.cloneRow(cell)));
//得到列族
System.out.println("列族" + Bytes.toString(CellUtil.cloneFamily(cell)));
System.out.println("列:" + Bytes.toString(CellUtil.cloneQualifier(cell)));
System.out.println("值:" + Bytes.toString(CellUtil.cloneValue(cell)));
}
}
}
- 得到某一行所有数据
public static void getRow(String tableName, String rowKey) throws IOException{
HTable table = new HTable(conf, tableName);
Get get = new Get(Bytes.toBytes(rowKey));
//get.setMaxVersions();显示所有版本
//get.setTimeStamp();显示指定时间戳的版本
Result result = table.get(get);
for(Cell cell : result.rawCells()){
System.out.println("行键:" + Bytes.toString(result.getRow()));
System.out.println("列族" + Bytes.toString(CellUtil.cloneFamily(cell)));
System.out.println("列:" + Bytes.toString(CellUtil.cloneQualifier(cell)));
System.out.println("值:" + Bytes.toString(CellUtil.cloneValue(cell)));
System.out.println("时间戳:" + cell.getTimestamp());
}
}
- 获取某一行指定“列族:列”的数据
public static void getRowQualifier(String tableName, String rowKey, String family, String qualifier) throws IOException{
HTable table = new HTable(conf, tableName);
Get get = new Get(Bytes.toBytes(rowKey));
get.addColumn(Bytes.toBytes(family), Bytes.toBytes(qualifier));
Result result = table.get(get);
for(Cell cell : result.rawCells()){
System.out.println("行键:" + Bytes.toString(result.getRow()));
System.out.println("列族" + Bytes.toString(CellUtil.cloneFamily(cell)));
System.out.println("列:" + Bytes.toString(CellUtil.cloneQualifier(cell)));
System.out.println("值:" + Bytes.toString(CellUtil.cloneValue(cell)));
}
}
2.4.3 HBaseUtil
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.hbase.HColumnDescriptor;
import org.apache.hadoop.hbase.HTableDescriptor;
import org.apache.hadoop.hbase.NamespaceDescriptor;
import org.apache.hadoop.hbase.TableName;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Admin;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Connection;
import org.apache.hadoop.hbase.client.ConnectionFactory;
import org.apache.hadoop.hbase.util.Bytes;
import java.io.IOException;
import java.text.DecimalFormat;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;
/**
- @author Andy
- 1、NameSpace ====> 命名空间
- 2、createTable ===> 表
- 3、isTable ====> 判断表是否存在
- 4、Region、RowKey、分区键
*/
public class HBaseUtil {
/**
- 初始化命名空间
- @param conf 配置对象
- @param namespace 命名空间的名字
- @throws Exception
*/
public static void initNameSpace(Configuration conf, String namespace) throws Exception {
Connection connection = ConnectionFactory.createConnection(conf);
Admin admin = connection.getAdmin();
//命名空间描述器
NamespaceDescriptor nd = NamespaceDescriptor
.create(namespace)
.addConfiguration("AUTHOR", "Andy")
.build();
//通过admin对象来创建命名空间
admin.createNamespace(nd);
System.out.println("已初始化命名空间");
//关闭两个对象
close(admin, connection);
}
/**
- 关闭admin对象和connection对象
- @param admin 关闭admin对象
- @param connection 关闭connection对象
- @throws IOException IO异常
*/
private static void close(Admin admin, Connection connection) throws IOException {
if (admin != null) {
admin.close();
}
if (connection != null) {
connection.close();
}
}
/**
- 创建HBase的表
- @param conf
- @param tableName
- @param regions
- @param columnFamily
*/
public static void createTable(Configuration conf, String tableName, int regions, String... columnFamily) throws IOException {
Connection connection = ConnectionFactory.createConnection(conf);
Admin admin = connection.getAdmin();
//判断表
if (isExistTable(conf, tableName)) {
return;
}
//表描述器 HTableDescriptor
HTableDescriptor htd = new HTableDescriptor(TableName.valueOf(tableName));
for (String cf : columnFamily) {
//列描述器 :HColumnDescriptor
htd.addFamily(new HColumnDescriptor(cf));
}
//htd.addCoprocessor("hbase.CalleeWriteObserver");
//创建表
admin.createTable(htd,genSplitKeys(regions));
System.out.println("已建表");
//关闭对象
close(admin,connection);
}
/**
- 分区键
- @param regions region个数
- @return splitKeys
*/
private static byte[][] genSplitKeys(int regions) {
//存放分区键的数组
String[] keys = new String[regions];
//格式化分区键的形式 00 01 02
DecimalFormat df = new DecimalFormat("00");
for (int i = 0; i < regions; i++) {
keys[i] = df.format(i) + "";
}
byte[][] splitKeys = new byte[regions][];
//排序 保证你这个分区键是有序得
TreeSet<byte[]> treeSet = new TreeSet<>(Bytes.BYTES_COMPARATOR);
for (int i = 0; i < regions; i++) {
treeSet.add(Bytes.toBytes(keys[i]));
}
//输出
Iterator<byte[]> iterator = treeSet.iterator();
int index = 0;
while (iterator.hasNext()) {
byte[] next = iterator.next();
splitKeys[index++]= next;
}
return splitKeys;
}
/**
- 判断表是否存在
- @param conf 配置 conf
- @param tableName 表名
*/
public static boolean isExistTable(Configuration conf, String tableName) throws IOException {
Connection connection = ConnectionFactory.createConnection(conf);
Admin admin = connection.getAdmin();
boolean result = admin.tableExists(TableName.valueOf(tableName));
close(admin, connection);
return result;
}
}
2.4.4 PropertiesUtil
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.util.Properties;
public class PropertiesUtil {
public static Properties properties = null;
static {
//获取配置文件、方便维护
InputStream is = ClassLoader.getSystemResourceAsStream("hbase_consumer.properties");
properties = new Properties();
try {
properties.load(is);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
- 获取参数值
- @param key 名字
- @return 参数值
*/
public static String getProperty(String key){
return properties.getProperty(key);
}
}
2.4.5 HBaseDAO
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.hbase.HBaseConfiguration;
public class HBaseDAO {
private static String namespace = PropertiesUtil.getProperty("hbase.calllog.namespace");
private static String tableName = PropertiesUtil.getProperty("hbase.calllog.tablename");
private static Integer regions = Integer.valueOf(PropertiesUtil.getProperty("hbase.calllog.regions"));
public static void main(String[] args) throws Exception {
Configuration conf = HBaseConfiguration.create();
conf.set("hbase.zookeeper.property.clientPort", "2181");
conf.set("hbase.zookeeper.quorum", "bigdata111");
conf.set("zookeeper.znode.parent", "/hbase");
if (!HBaseUtil.isExistTable(conf, tableName)) {
HBaseUtil.initNameSpace(conf, namespace);
HBaseUtil.createTable(conf, tableName, regions, "f1", "f2");
}
}
2.5、MapReduce
通过HBase的相关JavaAPI,我们可以实现伴随HBase操作的MapReduce过程,比如使用MapReduce将数据从本地文件系统导入到HBase的表中,比如我们从HBase中读取一些原始数据后使用MapReduce做数据分析。
2.5、官方HBase-MapReduce
- 查看HBase的MapReduce任务的所需的依赖
$ bin/hbase mapredcp
- 执行环境变量的导入
export HADOOP_CLASSPATH=${HBASE_HOME}/bin/hbase mapredcp
- 运行官方的MapReduce任务
-- 案例一:统计Student表中有多少行数据
$ /opt/module/hadoop-2.8.4/bin/yarn jar lib/hbase-server-1.3.1.jar rowcounter ns_ct:calllog
-- 案例二:使用MapReduce将本地数据导入到HBase
(1) 在本地创建一个tsv格式的文件:fruit.tsv,自己建表用\t分割数据
1001 Apple Red
1002 Pear Yellow
1003 Pineapple Yellow
尖叫提示:上面的这个数据不要从word中直接复制,有格式错误
(2) 创建HBase表
hbase(main):001:0> create 'fruit','info'
(3) 在HDFS中创建input_fruit文件夹并上传fruit.tsv文件
/opt/module/hadoop-2.8.4/bin/hdfs dfs -put fruit.tsv /input_fruit/
(4) 执行MapReduce到HBase的fruit表中
$ /opt/module/hadoop-2.8.4/bin/yarn jar lib/hbase-server-1.3.1.jar importtsv
-Dimporttsv.columns=HBASE_ROW_KEY,info:name,info:color fruit
hdfs://bigdata11:9000/input_fruit
(5) 使用scan命令查看导入后的结果
hbase(main):001:0> scan 'fruit'
2.5.1、HBase2HBase
目标:将fruit表中的一部分数据,通过MR迁入到fruit_mr表中。
分步实现:
- 构建ReadFruitMapper类,用于读取fruit表中的数据
import java.io.IOException;
import org.apache.hadoop.hbase.Cell;
import org.apache.hadoop.hbase.CellUtil;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Put;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Result;
import org.apache.hadoop.hbase.io.ImmutableBytesWritable;
import org.apache.hadoop.hbase.mapreduce.TableMapper;
import org.apache.hadoop.hbase.util.Bytes;
public class ReadFruitMapper extends TableMapper<ImmutableBytesWritable, Put> {
@Override
protected void map(ImmutableBytesWritable key, Result value, Context context)
throws IOException, InterruptedException {
//将fruit的name和color提取出来,相当于将每一行数据读取出来放入到Put对象中。
Put put = new Put(key.get());
//遍历添加column行
for(Cell cell: value.rawCells()){
//添加/克隆列族:info
if("info".equals(Bytes.toString(CellUtil.cloneFamily(cell)))){
//添加/克隆列:name
if("name".equals(Bytes.toString(CellUtil.cloneQualifier(cell)))){
//将该列cell加入到put对象中
put.add(cell);
//添加/克隆列:color
}else if("color".equals(Bytes.toString(CellUtil.cloneQualifier(cell)))){
//向该列cell加入到put对象中
put.add(cell);
}
}
}
//将从fruit读取到的每行数据写入到context中作为map的输出
context.write(key, put);
}
}
- 构建WriteFruitMRReducer类,用于将读取到的fruit表中的数据写入到fruit_mr表中
import java.io.IOException;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Put;
import org.apache.hadoop.hbase.io.ImmutableBytesWritable;
import org.apache.hadoop.hbase.mapreduce.TableReducer;
import org.apache.hadoop.io.NullWritable;
public class WriteFruitMRReducer extends TableReducer<ImmutableBytesWritable, Put, NullWritable> {
@Override
protected void reduce(ImmutableBytesWritable key, Iterable<Put> values, Context context)
throws IOException, InterruptedException {
//读出来的每一行数据写入到fruit_mr表中
for(Put put: values){
context.write(NullWritable.get(), put);
}
}
}
- 构建Fruit2FruitMRRunner extends Configured implements Tool用于组装运行Job任务
package MRToHBase;
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.conf.Configured;
import org.apache.hadoop.hbase.HBaseConfiguration;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Put;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Scan;
import org.apache.hadoop.hbase.io.ImmutableBytesWritable;
import org.apache.hadoop.hbase.mapreduce.TableMapReduceUtil;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Job;
import org.apache.hadoop.util.Tool;
import org.apache.hadoop.util.ToolRunner;
import java.io.IOException;
public class Fruit2FruitMRRunner extends Configured implements Tool {
@Override
public int run(String[] strings) throws Exception {
//得到Configuration
Configuration conf = this.getConf();
//创建Job任务
Job job = Job.getInstance(conf, this.getClass().getSimpleName());
job.setJarByClass(Fruit2FruitMRRunner.class);
//配置Job
Scan scan = new Scan();
scan.setCacheBlocks(false);
scan.setCaching(500);
//设置Mapper,注意导入的是mapreduce包下的,不是mapred包下的,后者是老版本
TableMapReduceUtil.initTableMapperJob(
"fruit", //数据源的表名
scan, //scan扫描控制器
ReadFruitMapper.class,//设置Mapper类
ImmutableBytesWritable.class,//设置Mapper输出key类型
Put.class,//设置Mapper输出value值类型
job//设置给哪个JOB
);
//设置Reducer
TableMapReduceUtil.initTableReducerJob(
"fruit_mr",
WriteFruitMRReducer.class,
job);
//设置Reduce数量,最少1个
job.setNumReduceTasks(1);
boolean isSuccess = job.waitForCompletion(true);
if(!isSuccess){
throw new IOException("Job running with error");
}
return isSuccess ? 0 : 1;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
Configuration conf = HBaseConfiguration.create();
int status = ToolRunner.run(conf, new Fruit2FruitMRRunner(), args);
System.exit(status);
}
}
- 打包运行任务
$ /opt/module/hadoop-2.8.4/bin/yarn jar /opt/module/hbase-1.3.1/HBase-1.0-SNAPSHOT.jar MRToHBase.Fruit2FruitMRRunner
尖叫提示:运行任务前,如果待数据导入的表不存在,则需要提前创建之。
2.5.2、HDFS2HBase
目标:实现将HDFS中的数据写入到HBase表中。
分步实现:
- 构建ReadFruitFromHDFSMapper于读取HDFS中的文件数据
import java.io.IOException;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Put;
import org.apache.hadoop.hbase.io.ImmutableBytesWritable;
import org.apache.hadoop.hbase.util.Bytes;
import org.apache.hadoop.io.LongWritable;
import org.apache.hadoop.io.Text;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Mapper;
public class ReadFruitFromHDFSMapper extends Mapper<LongWritable, Text, ImmutableBytesWritable, Put> {
@Override
protected void map(LongWritable key, Text value, Context context) throws IOException, InterruptedException {
//从HDFS中读取的数据
String lineValue = value.toString();
//读取出来的每行数据使用\t进行分割,存于String数组
String[] values = lineValue.split("\t");
//根据数据中值的含义取值
String rowKey = values[0];
String name = values[1];
String color = values[2];
//初始化rowKey
ImmutableBytesWritable rowKeyWritable = new ImmutableBytesWritable(Bytes.toBytes(rowKey));
//初始化put对象
Put put = new Put(Bytes.toBytes(rowKey));
//参数分别:列族、列、值
put.add(Bytes.toBytes("info"), Bytes.toBytes("name"), Bytes.toBytes(name));
put.add(Bytes.toBytes("info"), Bytes.toBytes("color"), Bytes.toBytes(color));
context.write(rowKeyWritable, put);
}
}
- 构建WriteFruitMRFromTxtReducer类
import java.io.IOException;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Put;
import org.apache.hadoop.hbase.io.ImmutableBytesWritable;
import org.apache.hadoop.hbase.mapreduce.TableReducer;
import org.apache.hadoop.io.NullWritable;
public class WriteFruitMRFromTxtReducer extends TableReducer<ImmutableBytesWritable, Put, NullWritable> {
@Override
protected void reduce(ImmutableBytesWritable key, Iterable<Put> values, Context context) throws IOException, InterruptedException {
//读出来的每一行数据写入到fruit_hdfs表中
for(Put put: values){
context.write(NullWritable.get(), put);
}
}
}
- 创建Txt2FruitRunner组装Job
package HDFSToHBase;
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.conf.Configured;
import org.apache.hadoop.fs.Path;
import org.apache.hadoop.hbase.HBaseConfiguration;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Put;
import org.apache.hadoop.hbase.io.ImmutableBytesWritable;
import org.apache.hadoop.hbase.mapreduce.TableMapReduceUtil;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Job;
import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.input.FileInputFormat;
import org.apache.hadoop.util.Tool;
import org.apache.hadoop.util.ToolRunner;
import java.io.IOException;
public class Txt2FruitRunner extends Configured implements Tool {
@Override
public int run(String[] strings) throws Exception {
//得到Configuration
Configuration conf = this.getConf();
//创建Job任务
Job job = Job.getInstance(conf, this.getClass().getSimpleName());
job.setJarByClass(Txt2FruitRunner.class);
Path inPath = new Path("hdfs://bigdata11:9000/input_fruit/fruit.tsv");
FileInputFormat.addInputPath(job, inPath);
//设置Mapper
job.setMapperClass(ReadFruitFromHDFSMapper.class);
job.setMapOutputKeyClass(ImmutableBytesWritable.class);
job.setMapOutputValueClass(Put.class);
//设置Reducer
TableMapReduceUtil.initTableReducerJob("fruit_mr", WriteFruitMRFromTxtReducer.class, job);
//设置Reduce数量,最少1个
job.setNumReduceTasks(1);
boolean isSuccess = job.waitForCompletion(true);
if (!isSuccess) {
throw new IOException("Job running with error");
}
return isSuccess ? 0 : 1;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
Configuration conf = HBaseConfiguration.create();
int status = ToolRunner.run(conf, new Txt2FruitRunner(), args);
System.exit(status);
}
}
- 打包运行
/opt/module/hadoop-2.8.4/bin/yarn jar HDFSToHBase.jar HDFSToHBase.ReadFruitFromHDFSMapper
尖叫提示:运行任务前,如果待数据导入的表不存在,则需要提前创建之。
2.6、与Hive的集成
2.6.1、HBase与Hive的对比
2.6.2、HBase与Hive集成使用
环境准备
因为我们后续可能会在操作Hive的同时对HBase也会产生影响,所以Hive需要持有操作HBase的Jar,那么接下来拷贝Hive所依赖的Jar包(或者使用软连接的形式)。记得还有把zookeeper的jar包考入到hive的lib目录下。
环境变量/etc/profile
export HIVE_HOME=/opt/module/apache-hive-1.2.2-bin
Shell执行
HBASE_HOME/lib/hbase-common-1.3.1.jar ln -s HIVE_HOME/lib/hbase-server-1.3.1.jar
HBASE_HOME/lib/hbase-client-1.3.1.jar ln -s HIVE_HOME/lib/hbase-protocol-1.3.1.jar
HBASE_HOME/lib/hbase-it-1.3.1.jar ln -s HIVE_HOME/lib/htrace-core-3.1.0-incubating.jar
HBASE_HOME/lib/hbase-hadoop2-compat-1.3.1.jar ln -s HIVE_HOME/lib/hbase-hadoop-compat-1.3.1.jar
同时在hive-site.xml中修改zookeeper的属性,如下:
<property>
<name>hive.zookeeper.quorum</name>
<value>bigdata11,bigdata12,bigdata13</value>
<description>The list of ZooKeeper servers to talk to. This is only needed for read/write locks.</description>
</property>
<property>
<name>hive.zookeeper.client.port</name>
<value>2181</value>
<description>The port of ZooKeeper servers to talk to. This is only needed for read/write locks.</description>
</property>
- 案例一
目标:建立Hive表,关联HBase表,插入数据到Hive表的同时能够影响HBase表。
分步实现:
在Hive中创建表同时关联HBase
CREATE TABLE hive_hbase_emp_table1(
empno int,
ename string,
job string,
mgr int,
hiredate string,
sal double,
comm double,
deptno int)
STORED BY 'org.apache.hadoop.hive.hbase.HBaseStorageHandler'
WITH SERDEPROPERTIES ("hbase.columns.mapping" = ":key,info:ename,info:job,info:mgr,info:hiredate,info:sal,info:comm,info:deptno")
TBLPROPERTIES ("hbase.table.name" = "hbase_emp_table1");
尖叫提示:完成之后,可以分别进入Hive和HBase查看,都生成了对应的表
(2) 在Hive中创建临时中间表,用于load文件中的数据
尖叫提示:不能将数据直接load进Hive所关联HBase的那张表中
CREATE TABLE emp(
empno int,
ename string,
job string,
mgr int,
hiredate string,
sal double,
comm double,
deptno int)
row format delimited fields terminated by '\t';
(3) 向Hive中间表中load数据
hive> load data local inpath '/opt/module/datas/emp.txt' into table emp;
(4) 通过insert命令将中间表中的数据导入到Hive关联HBase的那张表中
hive> insert into table hive_hbase_emp_table1 select * from emp;
(5) 查看Hive以及关联的HBase表中是否已经成功的同步插入了数据
Hive:
hive> select * from hive_hbase_emp_table;
HBase:
hbase> scan 'hbase_emp_table'
- 案例二
目标:在HBase中已经存储了某一张表hbase_emp_table,然后在Hive中创建一个外部表来关联HBase中的hbase_emp_table这张表,使之可以借助Hive来分析HBase这张表中的数据。
注:该案例2紧跟案例1的脚步,所以完成此案例前,请先完成案例1。
分步实现:
(1) 在Hive中创建外部表
CREATE EXTERNAL TABLE relevance_hbase_emp(
empno int,
ename string,
job string,
mgr int,
hiredate string,
sal double,
comm double,
deptno int)
STORED BY
'org.apache.hadoop.hive.hbase.HBaseStorageHandler'
WITH SERDEPROPERTIES ("hbase.columns.mapping" =
":key,info:ename,info:job,info:mgr,info:hiredate,info:sal,info:comm,info:deptno")
TBLPROPERTIES ("hbase.table.name" = "hbase_emp_table1");
(2) 关联后就可以使用Hive函数进行一些分析操作了
hive (default)> select * from relevance_hbase_emp;
2.7、Sqoop集成:MySQL TO HBase
Sqoop supports additional import targets beyond HDFS and Hive. Sqoop can also import records into a table in HBase.
之前我们已经学习过如何使用Sqoop在Hadoop集群和关系型数据库中进行数据的导入导出工作,接下来我们学习一下利用Sqoop在HBase和RDBMS中进行数据的转储。
相关参数:
- 案例
目标:将RDBMS中的数据抽取到HBase中
分步实现:
(1) 配置sqoop-env.sh,添加如下内容:
export HBASE_HOME=/opt/module/hbase-1.3.1
(2) 在Mysql中新建一个数据库db_library,一张表book
CREATE DATABASE db_library;
CREATE TABLE db_library.book(
id int(4) PRIMARY KEY NOT NULL AUTO_INCREMENT,
name VARCHAR(255) NOT NULL,
price VARCHAR(255) NOT NULL);
(3) 向表中插入一些数据
INSERT INTO db_library.book (name, price) VALUES('Lie Sporting', '30');
INSERT INTO db_library.book (name, price) VALUES('Pride & Prejudice', '70');
INSERT INTO db_library.book (name, price) VALUES('Fall of Giants', '50');
(4) 执行Sqoop导入数据的操作
手动创建HBase表
hbase> create 'hbase_book','info'
(5) 在HBase中scan这张表得到如下内容
hbase> scan 'hbase_book'
思考:尝试使用复合键作为导入数据时的rowkey。
$ bin/sqoop import \
--connect jdbc:mysql://bigdata11:3306/db_library \
--username root \
--password 000000 \
--table book \
--columns "id,name,price" \
--column-family "info" \
--hbase-create-table \
--hbase-row-key "id" \
--hbase-table "hbase_book" \
--num-mappers 1 \
--split-by id
尖叫提示:sqoop1.4.6只支持HBase1.0.1之前的版本的自动创建HBase表的功能
2.9 Phoenix集成
- Phoenix介绍
可以把Phoenix理解为Hbase的查询引擎,phoenix,由saleforce.com开源的一个项目,后又捐给了Apache。它相当于一个Java中间件,帮助开发者,像使用jdbc访问关系型数据库一些,访问NoSql数据库HBase。
phoenix,操作的表及数据,存储在hbase上。phoenix只是需要和Hbase进行表关联起来。然后再用工具进行一些读或写操作。
其实,可以把Phoenix只看成一种代替HBase的语法的一个工具。虽然可以用java可以用jdbc来连接phoenix,然后操作HBase,但是在生产环境中,不可以用在OLTP中。在线事务处理的环境中,需要低延迟,而Phoenix在查询HBase时,虽然做了一些优化,但延迟还是不小。所以依然是用在OLAT中,再将结果返回存储下来。
2.phoenix安装包解压缩更换目录
tar -zxvf apache-phoenix-4.14.1-HBase-1.2-bin.tar.gz -C /opt/module
mv apache-phoenix-4.14.1-HBase-1.2-bin phoenix-4.14.1
环境变量vi /etc/profile
#在最后两行加上如下phoenix配置
export PHOENIX_HOME=/opt/module/phoenix-4.14.1
export PATH=$PATH:$PHOENIX_HOME/bin
#使环境变量配置生效
source /etc/profile
将主节点的phoenix包传到从节点
$ scp -r phoenix-4.14.1 root@bigdata13:/opt/module
$ scp -r phoenix-4.14.1 root@bigdata12:/opt/module
拷贝hbase-site.xml(注)三台都要
cp hbase-site.xml /opt/module/phoenix-4.14.1/bin/
将如下两个jar包,目录在/opt/module/phoenix-4.14.1下,拷贝到hbase的lib目录,目录在/opt/module/hbase-1.3.1/lib/
(注)三台都要
phoenix-4.10.0-HBase-1.2-server.jar
phoenix-core-4.10.0-HBase-1.2.jar
启动Phoenix
配置好之后重启下hbase。
sqlline.py bigdata11:2181
基本命令
#展示表
> !table
#创建表
> create table test(id integer not null primary key,name varchar);
> create table "Andy"(
id integer not null primary key,
name varchar);
#删除表
drop table test;
#插入数据
> upsert into test values(1,'Andy');
> upsert into users(name) values('toms');
#查询数据
phoenix > select * from test;
hbase > scan 'test'
#退出phoenix
> !q
#删除数据
delete from "Andy" where id=4;
#sum函数的使用
select sum(id) from "Andy";
#增加一列
alter table "Andy" add address varchar;
#删除一列
alter table "Andy" drop column address;
其他语法详见:http://phoenix.apache.org/language/index.html
表映射
#hbase中创建表
create 'teacher','info','contact'
#插入数据
put 'teacher','1001','info:name','Jack'
put 'teacher','1001','info:age','28'
put 'teacher','1001','info:gender','male'
put 'teacher','1001','contact:address','shanghai'
put 'teacher','1001','contact:phone','13458646987'
put 'teacher','1002','info:name','Jim'
put 'teacher','1002','info:age','30'
put 'teacher','1002','info:gender','male'
put 'teacher','1002','contact:address','tianjian'
put 'teacher','1002','contact:phone','13512436987'
#在Phoenix创建映射表
create view "teacher"(
"ROW" varchar primary key,
"contact"."address" varchar,
"contact"."phone" varchar,
"info"."age" varchar,
"info"."gender" varchar,
"info"."name" varchar
);
#在Phoenix查找数据
select * from "teacher";
2.10、节点的管理
2.10.1、服役(commissioning)
当启动regionserver时,regionserver会向HMaster注册并开始接收本地数据,开始的时候,新加入的节点不会有任何数据,平衡器开启的情况下,将会有新的region移动到开启的RegionServer上。如果启动和停止进程是使用ssh和HBase脚本,那么会将新添加的节点的主机名加入到conf/regionservers文件中。
1)$ ./bin/hbase-daemon.sh stop regionserver
2)hbase(main):001:0>balance_switch true
2.10.2、退役(decommissioning)
顾名思义,就是从当前HBase集群中删除某个RegionServer,这个过程分为如下几个过程:
在0.90.2之前,我们只能通过在要卸载的节点上执行
- 停止负载平衡器
hbase> balance_switch false
- 在退役节点上停止RegionServer
[root@bigdata11 hbase-1.3.1] hbase-daemon.sh stop regionserver
- RegionServer一旦停止,会关闭维护的所有region
- Zookeeper上的该RegionServer节点消失
- Master节点检测到该RegionServer下线,开启平衡器
hbase> balance_switch true
- 下线的RegionServer的region服务得到重新分配
这种方法很大的一个缺点是该节点上的Region会离线很长时间。因为假如该RegionServer上有大量Region的话,因为Region的关闭是顺序执行的,第一个关闭的Region得等到和最后一个Region关闭并Assigned后一起上线。这是一个相当漫长的时间。每个Region Assigned需要4s,也就是说光Assigned就至少需要2个小时。该关闭方法比较传统,需要花费一定的时间,而且会造成部分region短暂的不可用。
另一种方案:
新方法
自0.90.2之后,HBase添加了一个新的方法,即“graceful_stop”,只需要在HBase Master节点执行
$ bin/graceful_stop.sh <RegionServer-hostname>
该命令会自动关闭Load Balancer,然后Assigned Region,之后会将该节点关闭。除此之外,你还可以查看remove的过程,已经assigned了多少个Region,还剩多少个Region,每个Region 的Assigned耗时
开启负载平衡器
hbase> balance_switch false