前言：掌握Hbase的重要性不言而喻，掌握Hbase的設計原理更是重中之重。本文是對HBase原理進行講解系列文章的開篇，本文儘量詳細的從整體上介紹HBase的架構，並對每個部分的名詞進行初步解釋，使我們對HBase有個整體的瞭解。
一、邏輯存儲模型
HBase以表的形式存儲數據，表由行和列組成。列劃分爲若干個列族，如下圖所示：
001.jpg
RowKey：Hbase使用Rowkey來唯一的區分某一行的數據。如圖中"rk001"
列族：Hbase通過列族劃分數據的存儲，列族下面可以包含任意多的列，實現靈活的數據存取。Hbase的列族不是越多越好，官方推薦的是列族最好小於或者等於3。我們使用的場景一般是1個列族。如圖中的“CF1”列族，下面包含兩個列："Name"和"Alias"。
時間戳：TimeStamp對Hbase來說至關重要，因爲它是實現Hbase多版本的關鍵。在Hbase中使用不同的timestame來標識相同rowkey行對應的不通版本的數據。
Cell：HBase 中通過 rowkey 和 columns 確定的爲一個存儲單元稱爲 cell。每個 cell 都保存着同一份 數據的多個版本。版本通過時間戳來索引。
二、物理存儲模型
HBase的物理存儲模型如下圖：
002.png
我們知道，在HBase中，數據以表的形式存儲，表由很多行組成，每一行由Row key（行鍵）以及一個或多個的列值組成。我們可以這麼想，當表有很多很多的Row時，我們把這個表按某些規則（比如每500條）拆分成很多部分，那麼拆分後的每一部分就是所謂的HRegion，這個HRegion作爲一個整體被HMaster分配到某一個RegionServer中。這裏可以這樣理解，把HMaster想象成一個老大，他把HRegion給分配到某一個服務器上，這樣一來，一個表就被分成多個HRegion並可能分配到了不同的RegionServer上。我們剛說HRegion是一個整體，意思是他不能再繼續往下分割了，他必須在一個RegionServer上。
三、總體架構
HBase的總體結構圖如下：
003.png
包括了HMaster、HRegionSever、HRegion、HLog、Store、MemStore、StoreFile、HFile等。接下來我先用自己的理解把這個結構描述一下，然後再分別介紹每個部分，建議再開一個屏幕對照着架構圖看。HBase底層依賴HDFS，通過DFS Cilent進行HDFS操作。HMaster負責把HRegion分配給HRegionServer，每一個HRegionServer可以包含多個HRegion，多個HRegion共享HLog，HLog用來做災難恢復。每一個HRegion由一個或多個Store組成，一個Store對應表的一個列族，每個Store中包含與其對應的MemStore以及一個或多個StoreFile（是實際數據存儲文件HFile的輕量級封裝），MemStore是在內存中的，保存了修改的數據，MemStore中的數據寫到文件中就是StoreFile。
3.1 HMaster
HMaster的主要功能有：
①把HRegion分配到某一個RegionServer。
②有RegionServer宕機了，HMaster可以把這臺機器上的Region遷移到active的RegionServer上。
③對HRegionServer進行負載均衡。
④通過HDFS的dfs client接口回收垃圾文件（無效日誌等）
注：HMaster沒有單點問題，HBase中可以啓動多個HMaster，通過Zookeeper的Master Election機制保證總有一個Master運行。
3.2 HRegionServer
①維護HMaster分配給它的HRegion，處理對這些HRegion的IO請求，也就是說客戶端直接和HRegionServer打交道。（從圖中也能看出來）
②負責切分正在運行過程中變得過大的HRegion
3.3 HRegion
下面我們看看HRegion的結構：
004.jpg
每個HRegion由多個Store構成，每個Store保存一個列族（Columns Family），表有幾個列族，則有幾個Store，每個Store由一個MemStore和多個StoreFile組成，MemStore是Store在內存中的內容，寫到文件後就是StoreFile。StoreFile底層是以HFile的格式保存。
3.4 HLog
HLog(WAL log)：WAL意爲write ahead log（預寫日誌），用來做災難恢復使用，HLog記錄數據的變更，包括序列號和實際數據，所以一旦region server 宕機，就可以從log中回滾還沒有持久化的數據。
3.5 HFile
HBase的數據最終是以HFile的形式存儲在HDFS中的，HBase中HFile有着自己的格式。此處不細講，留待後面文章詳解。
四、總結
本文從整體上簡單介紹了HBase的架構，後續文章將會對HBase內部的細節、讀寫流程等進行分析。敬請期待。
作者：小北覓
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