Hbase solr 二級索引

背景：

某電信項目中採用HBase來存儲用戶終端明細數據，供前臺頁面即時查詢。HBase無可置疑擁有其優勢，但其本身只對rowkey支持毫秒級的快速檢索，對於多字段的組合查詢卻無能爲力。針對HBase的多條件查詢也有多種方案，但是這些方案要麼太複雜，要麼效率太低，本文只對基於Solr的HBase多條件查詢方案進行測試和驗證。

原理：

基於Solr的HBase多條件查詢原理很簡單，將HBase表中涉及條件過濾的字段和rowkey在Solr中建立索引，通過Solr的多條件查詢快速獲得符合過濾條件的rowkey值，拿到這些rowkey之後在HBASE中通過指定rowkey進行查詢。

測試環境：

solr 4.0.0版本，使用其自帶的jetty服務端容器，單節點；

hbase-0.94.2-cdh4.2.1，10臺Lunux服務器組成的HBase集羣。

HBase中2512萬條數據172個字段；

Solr索引HBase中的100萬條數據；

測試結果：

1、100萬條數據在Solr中對8個字段建立索引。在Solr中最多8個過濾條件獲取51316條數據的rowkey值，基本在57-80毫秒。根據Solr返回的rowkey值在HBase表中獲取所有51316條數據12個字段值，耗時基本在15秒；

2、數據量同上，過濾條件同上，採用Solr分頁查詢，每次獲取20條數據，Solr獲得20個rowkey值耗時4-10毫秒，拿到Solr傳入的rowkey值在HBase中獲取對應20條12個字段的數據，耗時6毫秒。

以下列出測試環境的搭建、以及相關代碼實現過程。

一、Solr環境的搭建

因爲初衷只是測試Solr的使用，Solr的運行環境也只是用了其自帶的jetty，而非大多人用的Tomcat；沒有搭建Solr集羣，只是一個單一的Solr服務端，也沒有任何參數調優。

1）在Apache網站上下載Solr 4：http://lucene.apache.org/solr/downloads.html，我們這裏下載的是“apache-solr-4.0.0.tgz”；

2）在當前目錄解壓Solr壓縮包：

cd /opt
tar -xvzf apache-solr-4.0.0.tgz

3）修改Solr的配置文件schema.xml，添加我們需要索引的多個字段（配置文件位於“/opt/apache-solr-4.0.0/example/solr/collection1/conf/”）

   <field name="rowkey" type="string" indexed="true" stored="true" required="true" multiValued="false" /> 
   <field name="time" type="string" indexed="true" stored="true" required="false" multiValued="false" />
   <field name="tebid" type="string" indexed="true" stored="true" required="false" multiValued="false" />
   <field name="tetid" type="string" indexed="true" stored="true" required="false" multiValued="false" />
   <field name="puid" type="string" indexed="true" stored="true" required="false" multiValued="false" />
   <field name="mgcvid" type="string" indexed="true" stored="true" required="false" multiValued="false" />
   <field name="mtcvid" type="string" indexed="true" stored="true" required="false" multiValued="false" />
   <field name="smaid" type="string" indexed="true" stored="true" required="false" multiValued="false" />
   <field name="mtlkid" type="string" indexed="true" stored="true" required="false" multiValued="false" />

另外關鍵的一點是修改原有的uniqueKey，本文設置HBase表的rowkey字段爲Solr索引的uniqueKey：

<uniqueKey>rowkey</uniqueKey>

type 參數代表索引數據類型，我這裏將type全部設置爲string是爲了避免異常類型的數據導致索引建立失敗，正常情況下應該根據實際字段類型設置，比如整型字段設置爲int，更加有利於索引的建立和檢索；

indexed 參數代表此字段是否建立索引，根據實際情況設置，建議不參與條件過濾的字段一律設置爲false；

stored 參數代表是否存儲此字段的值，建議根據實際需求只將需要獲取值的字段設置爲true，以免浪費存儲，比如我們的場景只需要獲取rowkey，那麼只需把rowkey字段設置爲true即可，其他字段全部設置flase；

required 參數代表此字段是否必需，如果數據源某個字段可能存在空值，那麼此屬性必需設置爲false，不然Solr會拋出異常；

multiValued 參數代表此字段是否允許有多個值，通常都設置爲false，根據實際需求可設置爲true。

4）我們使用Solr自帶的example來作爲運行環境，定位到example目錄，啓動服務監聽：

cd /opt/apache-solr-4.0.0/example
java -jar ./start.jar

如果啓動成功，可以通過瀏覽器打開此頁面：http://192.168.1.10:8983/solr/

二、讀取HBase源表的數據，在Solr中建立索引

一種方案是通過HBase的普通API獲取數據建立索引，此方案的缺點是效率較低每秒只能處理100多條數據（或許可以通過多線程提高效率）：

package com.ultrapower.hbase.solrhbase;

import java.io.IOException;

import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.hbase.HBaseConfiguration;
import org.apache.hadoop.hbase.KeyValue;
import org.apache.hadoop.hbase.client.HTable;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Result;
import org.apache.hadoop.hbase.client.ResultScanner;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Scan;
import org.apache.hadoop.hbase.util.Bytes;
import org.apache.solr.client.solrj.SolrServerException;
import org.apache.solr.client.solrj.impl.HttpSolrServer;
import org.apache.solr.common.SolrInputDocument;

public class SolrIndexer {

    /**
     * @param args
     * @throws IOException
     * @throws SolrServerException
     */
    public static void main(String[] args) throws IOException,
            SolrServerException {
        final Configuration conf;
        HttpSolrServer solrServer = new HttpSolrServer(
                "http://192.168.1.10:8983/solr"); // 因爲服務端是用的Solr自帶的jetty容器，默認端口號是8983

        conf = HBaseConfiguration.create();
        HTable table = new HTable(conf, "hb_app_xxxxxx"); // 這裏指定HBase表名稱
        Scan scan = new Scan();
        scan.addFamily(Bytes.toBytes("d")); // 這裏指定HBase表的列族
        scan.setCaching(500);
        scan.setCacheBlocks(false);
        ResultScanner ss = table.getScanner(scan);

        System.out.println("start ...");
        int i = 0;
        try {
            for (Result r : ss) {
                SolrInputDocument solrDoc = new SolrInputDocument();
                solrDoc.addField("rowkey", new String(r.getRow()));
                for (KeyValue kv : r.raw()) {
                    String fieldName = new String(kv.getQualifier());
                    String fieldValue = new String(kv.getValue());
                    if (fieldName.equalsIgnoreCase("time")
                            || fieldName.equalsIgnoreCase("tebid")
                            || fieldName.equalsIgnoreCase("tetid")
                            || fieldName.equalsIgnoreCase("puid")
                            || fieldName.equalsIgnoreCase("mgcvid")
                            || fieldName.equalsIgnoreCase("mtcvid")
                            || fieldName.equalsIgnoreCase("smaid")
                            || fieldName.equalsIgnoreCase("mtlkid")) {
                        solrDoc.addField(fieldName, fieldValue);
                    }
                }
                solrServer.add(solrDoc);
                solrServer.commit(true, true, true);
                i = i + 1;
                System.out.println("已經成功處理 " + i + " 條數據");
            }
            ss.close();
            table.close();
            System.out.println("done !");
        } catch (IOException e) {
        } finally {
            ss.close();
            table.close();
            System.out.println("erro !");
        }
    }

}

另外一種方案是用到HBase的Mapreduce框架，分佈式並行執行效率特別高，處理1000萬條數據僅需5分鐘，但是這種高併發需要對Solr服務器進行配置調優，不然會拋出服務器無法響應的異常：

Error: org.apache.solr.common.SolrException: Server at http://192.168.1.10:8983/solr returned non ok status:503, message:Service Unavailable

MapReduce入口程序：

package com.ultrapower.hbase.solrhbase;

import java.io.IOException;
import java.net.URISyntaxException;

import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.hbase.HBaseConfiguration;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Scan;
import org.apache.hadoop.hbase.mapreduce.TableMapReduceUtil;
import org.apache.hadoop.hbase.util.Bytes;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Job;
import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.output.NullOutputFormat;

public class SolrHBaseIndexer {
    private static void usage() {
        System.err.println("輸入參數: <配置文件路徑> <起始行> <結束行>");
        System.exit(1);
    }

    private static Configuration conf;

    public static void main(String[] args) throws IOException,
            InterruptedException, ClassNotFoundException, URISyntaxException {

        if (args.length == 0 || args.length > 3) {
            usage();
        }

        createHBaseConfiguration(args[0]);
        ConfigProperties tutorialProperties = new ConfigProperties(args[0]);
        String tbName = tutorialProperties.getHBTbName();
        String tbFamily = tutorialProperties.getHBFamily();

        Job job = new Job(conf, "SolrHBaseIndexer");
        job.setJarByClass(SolrHBaseIndexer.class);

        Scan scan = new Scan();
        if (args.length == 3) {
            scan.setStartRow(Bytes.toBytes(args[1]));
            scan.setStopRow(Bytes.toBytes(args[2]));
        }

        scan.addFamily(Bytes.toBytes(tbFamily));
        scan.setCaching(500); // 設置緩存數據量來提高效率
        scan.setCacheBlocks(false);

        // 創建Map任務
        TableMapReduceUtil.initTableMapperJob(tbName, scan,
                SolrHBaseIndexerMapper.class, null, null, job);

        // 不需要輸出
        job.setOutputFormatClass(NullOutputFormat.class);
        // job.setNumReduceTasks(0);

        System.exit(job.waitForCompletion(true) ? 0 : 1);
    }

    /**
     * 從配置文件讀取並設置HBase配置信息
     * 
     * @param propsLocation
     * @return
     */
    private static void createHBaseConfiguration(String propsLocation) {
        ConfigProperties tutorialProperties = new ConfigProperties(
                propsLocation);
        conf = HBaseConfiguration.create();
        conf.set("hbase.zookeeper.quorum", tutorialProperties.getZKQuorum());
        conf.set("hbase.zookeeper.property.clientPort",
                tutorialProperties.getZKPort());
        conf.set("hbase.master", tutorialProperties.getHBMaster());
        conf.set("hbase.rootdir", tutorialProperties.getHBrootDir());
        conf.set("solr.server", tutorialProperties.getSolrServer());
    }
}

對應的Mapper：

package com.ultrapower.hbase.solrhbase;

import java.io.IOException;

import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.hbase.KeyValue;
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.io.Text;
import org.apache.solr.client.solrj.SolrServerException;
import org.apache.solr.client.solrj.impl.HttpSolrServer;
import org.apache.solr.common.SolrInputDocument;

public class SolrHBaseIndexerMapper extends TableMapper<Text, Text> {

    public void map(ImmutableBytesWritable key, Result hbaseResult,
            Context context) throws InterruptedException, IOException {

        Configuration conf = context.getConfiguration();

        HttpSolrServer solrServer = new HttpSolrServer(conf.get("solr.server"));
        solrServer.setDefaultMaxConnectionsPerHost(100);
        solrServer.setMaxTotalConnections(1000);
        solrServer.setSoTimeout(20000);
        solrServer.setConnectionTimeout(20000);
        SolrInputDocument solrDoc = new SolrInputDocument();
        try {
            solrDoc.addField("rowkey", new String(hbaseResult.getRow()));
            for (KeyValue rowQualifierAndValue : hbaseResult.list()) {
                String fieldName = new String(
                        rowQualifierAndValue.getQualifier());
                String fieldValue = new String(rowQualifierAndValue.getValue());
                if (fieldName.equalsIgnoreCase("time")
                        || fieldName.equalsIgnoreCase("tebid")
                        || fieldName.equalsIgnoreCase("tetid")
                        || fieldName.equalsIgnoreCase("puid")
                        || fieldName.equalsIgnoreCase("mgcvid")
                        || fieldName.equalsIgnoreCase("mtcvid")
                        || fieldName.equalsIgnoreCase("smaid")
                        || fieldName.equalsIgnoreCase("mtlkid")) {
                    solrDoc.addField(fieldName, fieldValue);
                }
            }
            solrServer.add(solrDoc);
            solrServer.commit(true, true, true);
        } catch (SolrServerException e) {
            System.err.println("更新Solr索引異常:" + new String(hbaseResult.getRow()));
        }
    }
}

讀取參數配置文件的輔助類：

package com.ultrapower.hbase.solrhbase;

import java.io.File;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.util.Properties;

public class ConfigProperties {

    private static Properties props;
    private String HBASE_ZOOKEEPER_QUORUM;
    private String HBASE_ZOOKEEPER_PROPERTY_CLIENT_PORT;
    private String HBASE_MASTER;
    private String HBASE_ROOTDIR;
    private String DFS_NAME_DIR;
    private String DFS_DATA_DIR;
    private String FS_DEFAULT_NAME;
    private String SOLR_SERVER; // Solr服務器地址
    private String HBASE_TABLE_NAME; // 需要建立Solr索引的HBase表名稱
    private String HBASE_TABLE_FAMILY; // HBase表的列族

    public ConfigProperties(String propLocation) {
        props = new Properties();
        try {
            File file = new File(propLocation);
            System.out.println("從以下位置加載配置文件： " + file.getAbsolutePath());
            FileReader is = new FileReader(file);
            props.load(is);

            HBASE_ZOOKEEPER_QUORUM = props.getProperty("HBASE_ZOOKEEPER_QUORUM");
            HBASE_ZOOKEEPER_PROPERTY_CLIENT_PORT = props.getProperty("HBASE_ZOOKEEPER_PROPERTY_CLIENT_PORT");
            HBASE_MASTER = props.getProperty("HBASE_MASTER");
            HBASE_ROOTDIR = props.getProperty("HBASE_ROOTDIR");
            DFS_NAME_DIR = props.getProperty("DFS_NAME_DIR");
            DFS_DATA_DIR = props.getProperty("DFS_DATA_DIR");
            FS_DEFAULT_NAME = props.getProperty("FS_DEFAULT_NAME");
            SOLR_SERVER = props.getProperty("SOLR_SERVER");
            HBASE_TABLE_NAME = props.getProperty("HBASE_TABLE_NAME");
            HBASE_TABLE_FAMILY = props.getProperty("HBASE_TABLE_FAMILY");

        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException("加載配置文件出錯");
        } catch (NullPointerException e) {
            throw new RuntimeException("文件不存在");
        }
    }

    public String getZKQuorum() {
        return HBASE_ZOOKEEPER_QUORUM;
    }

    public String getZKPort() {
        return HBASE_ZOOKEEPER_PROPERTY_CLIENT_PORT;
    }

    public String getHBMaster() {
        return HBASE_MASTER;
    }

    public String getHBrootDir() {
        return HBASE_ROOTDIR;
    }

    public String getDFSnameDir() {
        return DFS_NAME_DIR;
    }

    public String getDFSdataDir() {
        return DFS_DATA_DIR;
    }

    public String getFSdefaultName() {
        return FS_DEFAULT_NAME;
    }

    public String getSolrServer() {
        return SOLR_SERVER;
    }

    public String getHBTbName() {
        return HBASE_TABLE_NAME;
    }

    public String getHBFamily() {
        return HBASE_TABLE_FAMILY;
    }
}

參數配置文件“config.properties”：

HBASE_ZOOKEEPER_QUORUM=slave-1,slave-2,slave-3,slave-4,slave-5
HBASE_ZOOKEEPER_PROPERTY_CLIENT_PORT=2181
HBASE_MASTER=master-1:60000
HBASE_ROOTDIR=hdfs:///hbase
DFS_NAME_DIR=/opt/data/dfs/name
DFS_DATA_DIR=/opt/data/d0/dfs2/data
FS_DEFAULT_NAME=hdfs://192.168.1.10:9000
SOLR_SERVER=http://192.168.1.10:8983/solr
HBASE_TABLE_NAME=hb_app_m_user_te
HBASE_TABLE_FAMILY=d

三、結合Solr進行HBase數據的多條件查詢：

可以通過web頁面操作Solr索引，

查詢：

http://192.168.1.10:8983/solr/select?(time:201307 AND tetid:1 AND mgcvid:101 AND smaid:101 AND puid:102)

刪除所有索引：

http://192.168.1.10:8983/solr/update/?stream.body=<delete><query>*:*</query></delete>&stream.contentType=text/xml;charset=utf-8&commit=true

通過java客戶端結合Solr查詢HBase數據：

package com.ultrapower.hbase.solrhbase;

import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.hbase.HBaseConfiguration;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Get;
import org.apache.hadoop.hbase.client.HTable;
import org.apache.hadoop.hbase.client.Result;
import org.apache.hadoop.hbase.util.Bytes;
import org.apache.solr.client.solrj.SolrQuery;
import org.apache.solr.client.solrj.SolrServer;
import org.apache.solr.client.solrj.SolrServerException;
import org.apache.solr.client.solrj.impl.HttpSolrServer;
import org.apache.solr.client.solrj.response.QueryResponse;
import org.apache.solr.common.SolrDocument;
import org.apache.solr.common.SolrDocumentList;

public class QueryData {

    /**
     * @param args
     * @throws SolrServerException 
     * @throws IOException 
     */
    public static void main(String[] args) throws SolrServerException, IOException {
        final Configuration conf;
        conf = HBaseConfiguration.create();
        HTable table = new HTable(conf, "hb_app_m_user_te");
        Get get = null;
        List<Get> list = new ArrayList<Get>();
        
        String url = "http://192.168.1.10:8983/solr";
        SolrServer server = new HttpSolrServer(url);
        SolrQuery query = new SolrQuery("time:201307 AND tetid:1 AND mgcvid:101 AND smaid:101 AND puid:102");
        query.setStart(0); //數據起始行，分頁用
        query.setRows(10); //返回記錄數，分頁用
        QueryResponse response = server.query(query);
        SolrDocumentList docs = response.getResults();
        System.out.println("文檔個數：" + docs.getNumFound()); //數據總條數也可輕易獲取
        System.out.println("查詢時間：" + response.getQTime()); 
        for (SolrDocument doc : docs) {
            get = new Get(Bytes.toBytes((String) doc.getFieldValue("rowkey")));
            list.add(get);
        }
        
        Result[] res = table.get(list);
        
        byte[] bt1 = null;
        byte[] bt2 = null;
        byte[] bt3 = null;
        byte[] bt4 = null;
        String str1 = null;
        String str2 = null;
        String str3 = null;
        String str4 = null;
        for (Result rs : res) {
            bt1 = rs.getValue("d".getBytes(), "3mpon".getBytes());
            bt2 = rs.getValue("d".getBytes(), "3mponid".getBytes());
            bt3 = rs.getValue("d".getBytes(), "amarpu".getBytes());
            bt4 = rs.getValue("d".getBytes(), "amarpuid".getBytes());
            if (bt1 != null && bt1.length>0) {str1 = new String(bt1);} else {str1 = "無數據";} //對空值進行new String的話會拋出異常
            if (bt2 != null && bt2.length>0) {str2 = new String(bt2);} else {str2 = "無數據";}
            if (bt3 != null && bt3.length>0) {str3 = new String(bt3);} else {str3 = "無數據";}
            if (bt4 != null && bt4.length>0) {str4 = new String(bt4);} else {str4 = "無數據";}
            System.out.print(new String(rs.getRow()) + " ");
            System.out.print(str1 + "|");
            System.out.print(str2 + "|");
            System.out.print(str3 + "|");
            System.out.println(str4 + "|");
        }
        table.close();
    }
}

小結：

通過測試發現，結合Solr索引可以很好的實現HBase的多條件查詢，同時還能解決其兩個難點：分頁查詢、數據總量統計。

實際場景中大多都是分頁查詢，分頁查詢返回的數據量很少，採用此種方案完全可以達到前端頁面毫秒級的實時響應；若有大批量的數據交互，比如涉及到數據導出，實際上效率也是很高，十萬數據僅耗時10秒。

另外，如果真的將Solr納入使用，Solr以及HBase端都可以不斷進行優化，比如可以搭建Solr集羣，甚至可以採用SolrCloud基於hadoop的分佈式索引服務。

總之，HBase不能多條件過濾查詢的先天性缺陷，在Solr的配合之下可以得到較好的彌補，難怪諸如新蛋科技、國美電商、蘇寧電商等互聯網公司以及衆多遊戲公司，都使用Solr來支持快速查

Hbase solr 二級索引

背景：

原理：

測試環境：

測試結果：

以下列出測試環境的搭建、以及相關代碼實現過程。

一、Solr環境的搭建

二、讀取HBase源表的數據，在Solr中建立索引

三、結合Solr進行HBase數據的多條件查詢：

小結：

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