使用ElasticSearch賦能HBase二級索引 | 實踐一年後總結

前言：還記得那是2018年的一個夏天，天氣特別熱，我一邊擦汗一邊聽領導大刀闊斧的講述自己未來的改革藍圖。會議開完了，核心思想就是：我們要搞一個數據大池子，要把公司能灌的數據都灌入這個大池子，然後讓別人用 各種姿勢 來撈這些數據。系統從開始打造到上線差不多花了半年多不到一年的時間，線上穩定運行也有一年多的時間。今天想簡單做個總結。

一。背景介紹

公司成立差不多十五六年了，老公司了。也正是因為資格老，業務迭代太多了，各個業務線錯綜複雜，介面調用也密密麻麻。有時候A向B要數據，有時候B向C要介面，有時候C向A要服務；各個業務線各有各的財產，各自為營，像一個個小諸侯擁兵自重，跑腿費會議費都貴的很。面對這個現狀，我們急需進行一波大改造了。

而這個系統（我們暫且叫它天池吧），正是為了整合公司各個業務線的資源，改造這個錯綜複雜的蜘蛛網為簡單的直線班車。省去不必要的介面調用、業務穿插、會議溝通以及不知去哪裡拿數據、拿不到數據、拿數據慢的困擾。當然，更節省了產品、開發人員的時間，提升了各業務線整體工作效率。

幾個詞形容一下天池：穩、快、大、省、清晰。

二。業務梳理

經過對公司各線業務進行梳理，總結出以下幾大常見的數據輸出模型：

• Key-Value快速輸出型，最簡單的kv查詢，併發量可能很高，速度要求快。比如風控。

• Key-Map快速輸出型，定向輸出，比如常見的通過文章id獲取文章詳情數據，kv查詢升級版。

• MultiKey-Map批量輸出型，比如常見的推薦Feed流展示，Key-Map查詢升級版。

• C-List多維查詢輸出型，指定多個條件進行數據過濾，條件可能很靈活，分頁輸出滿足條件的數據。這應該是非常常見的，比如篩選指定標簽或打分的商品進行推薦、獲取指定用戶過去某段時間買過的商品等等。

• G-Top統計排行輸出型，根據某些維度分組，展示排行。如獲取某論壇熱度最高Top10帖子。

• G-Count統計分析輸出型，數倉統計分析型需求。

• Multi-Table混合輸出型，且不同表查詢條件不同，如列表頁混排輸出內容。

• Term分詞輸出型

或許還有更多數據模型，這裡就不再列舉了。從前端到後臺，無論再多數據模型，其實都可以轉化為索引+KV的形式進行輸出，甚至有時候，我覺得索引+KV>SQL。

基於此業務數據模型分析及公司對ElasticSearch的長期使用，我們最終選擇了HBase + ElasticSearch這樣的技術方案來實現。

三。架構設計與模塊介紹

先看一下整體架構圖，如下圖：

整個天池系統核心主要分為數據接入層、策略輸出層、元數據管理、索引建立、平臺監控以及離線數據分析六大子模塊，下麵將分別對其進行介紹。

1. 數據接入模塊介紹

數據接入模塊我們主要對HBase-Client API進行了二次輕封裝，支持線上RESTFUL服務介面和離線SDK包兩種主要方式對外提供服務，同時相容HBase原生API和HBase BulkLoad大批量數據寫入。

其中，線上RESTFUL服務以HBase Connection長連接的方式對外提供服務，好處是：在性能影響不大的情況下方便跨語言操作，更主要的一點是便於管理。在這一層，可以做很多工作，比如許可權管理、負載均衡、失敗恢復、動態擴縮容、數據介面監控等等，當然這一切都要感謝K8S的強大能力。

2. 策略輸出模塊介紹

該模塊主要就是對接我們上文業務梳理模塊歸納的各種業務需求，都由此模塊提供服務。顧名思義，策略模塊主要用於為用戶配置策略，或用戶自己配置策略，最終基於策略生成策略ID。

這一層我們主要是對ElasticSearch和HBase的一些封裝，通過動態模板將用戶請求轉化為ElasticSearch DSL語句，而後對ES進行查詢，直接返回數據或是獲取到rowkey進而查詢HBase進行結果返回。

通過元數據管理中心，我們可以判斷出用戶所需欄位是否被索引欄位覆蓋，是否有必要二次查詢HBase返回結果。而這整個查詢過程，用戶並不會感知，他們只需要一個PolicyID即可。

當然，我們也在不斷普及用戶如何通過後臺自己配置生成策略。合作較多的業務方，甚至可以自己在測試環境配置好一切，完成數據的自助獲取工作。而我們需要做的，只是一鍵同步測試環境的策略到線上環境，並通知他們線上已可用。整個過程5~10分鐘，一個新的介面就誕生了。

其次，由於ES抗壓能力畢竟不如HBase猛，我們的策略介面也會根據業務需求決定是否開啟緩存。事實上，大部分介面是可以接受短時間內數據緩存的。當然像簡單KV、K-Map、Mk-Map這種是直接走HBase的，需求量也挺大。

到目前為止，上述業務輸出模型基本都已支持動態策略配置。這真的要感謝ElasticSearch強大的語法和業務場景覆蓋能力，畢竟在我看來，ElasticSearch更像是一個為業務而生的產品。深入瞭解ES後，你會發現在有些方面它真的比SQL更強大；現在我們的策略平臺甚至支持分詞查詢、分桶查詢、多表聯合查詢、TopN、聚合查詢等多種複合查詢，這都要感謝ElasticSearch強大的功能。

3. 元數據管理模塊介紹

大家都知道HBase是No-Schema模型，元數據管理層我們也就是為其和ES做一個虛擬的Schema管理，同時去動態控制哪些欄位要建索引。在數據接入的時候，我們會通過元數據中心判斷數據是否符合規則（我們自己定的一些規則）；在數據輸出的時候，我們控制哪些策略需要走緩存，哪些策略不需要走HBase等等。其次，維護一套元數據方便我們做一些簡單的頁面指標監控，並對ES和HBase有一個匯流排控制（如建表刪表等），該模塊就不多說了。

4. 索引建立模塊介紹

這個模塊呢，其實算是相對比較複雜的一個模塊。我們沒有採用HBase + WAL + ES的方式而是HBase + Kafka + ES 的方式去同步索引數據。一是因為WAL層不太好控制和監控，二是ES消費WAL的效率問題，三是WAL層數據一致性不好維護。

所以我們把一部分的工作放到了數據接入層，在數據寫完HBase之後，即對外響應Success並非同步將數據推至Kafak隊列中等待ES去二次消費；寫入失敗則對外拋出異常，我們首先要保證的是，寫入HBase要麼成功，要麼失敗。

在ES消費層，我們是可以動態指定消費線程數量的。當Kafka Lag堆積超過一定閾值（閾值可進行Group級調節和監控），會進行警報，並動態調整消費線程數。

在數據一致性方面，我們也做了大量工作，且我們只保證數據最終一致性。當數據寫入HBase成功之後，我們會對寫Kafka和寫ES進行鏈路追蹤，任何一個環節一旦寫入失敗，即將Failed Key寫入黑名單（Redis存儲）。

對於進入黑名單的數據，我們會起定時調度線程去掃描這些Key併進行自動回補索引。回補方式是：到HBase中拿最新的數據再次寫入隊列中去。如果此時又失敗，我們會把這些Key放入終極死亡名單（Redis存儲），並通過定時調度線程去掃描這個死亡名單，如果有屍體，則報警，此時人力介入。

這種分層處理方式，也是借鑒了些許HBase LSM的思想，勿噴勿噴~

我簡單畫了一下這個流程，方便大家理解，見下圖：

5. 平臺監控模塊介紹

該模塊不再細說了，主要是Hadoop集群、HBase集群的監控，外加K8S平臺監控。K8S監控平臺主要基於Prometheus+Grafana+Fluent實現。

6. 離線數據分析模塊介紹

該模塊依賴於HBase Replication集群間複製功能實現。數據在同步至離線HBase集群之後，主要用於對接數據倉庫、Spark讀寫分析、大範圍掃描操作等等。主要是減小面向分析型作業對線上實時平臺的影響。

六大模塊就簡單介紹到這裡。

四。心得

總的感受：使用ES賦能HBase感覺很融洽，ES很棒，ES+HBase真的可以媲美SQL了。

好像ES天生跟HBase是一家人，HBase支持動態列，ES也支持動態列，這使得兩者結合在一起很融洽。而ES強大的索引功能正好是HBase所不具備的，如果只是將業務索引欄位存入ES中，體量其實並不大；甚至很多情況下，業務索引欄位60%以上都是Term類型，根本不需要分詞。雖然我們還是支持了分詞，比如多標簽索引就會用到。

很多設計者可能會覺得HBase + Kafka + ES三者結合在一起有點太重了，運維成本很高，有點望而卻步。但轉換角度想一下，我們不就是搞技術的嘛，這下子可以三個成熟產品一起學了！現在看來，收穫還是大於付出的。

至於ES和Solr選擇誰去做二級索引的問題，我覺得差別不大，根據自家公司的現狀做選擇就好了。

最後，還是要為ElasticSearch點個贊！不錯的產品！

五。未來要做的事

• 多租戶全鏈路打通
• 策略層SQL支持
• 系統不斷優化、產品化

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