Hbase-2.0.0_03_Hbase數據模型

来源:https://www.cnblogs.com/zhanglianghhh/archive/2018/08/20/9506006.html
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1. hbase數據模型 1.1. HBase數據模型術語 Table HBase表由多行組成。 Row HBase中的一行由一個行鍵和一個或多個列組成，列的值與這些列相關聯。存儲行時，按行鍵按字母順序排列。因此，行鍵的設計非常重要。目標是以這樣一種方式存儲數據，即相關的行彼此接近。常見的行鍵模式是 ...


 

1. hbase數據模型

 

1.1. HBase數據模型術語

Table

       HBase表由多行組成。

 

Row

       HBase中的一行由一個行鍵和一個或多個列組成，列的值與這些列相關聯。存儲行時，按行鍵按字母順序排列。因此，行鍵的設計非常重要。目標是以這樣一種方式存儲數據，即相關的行彼此接近。常見的行鍵模式是網站域。如果您的行鍵是域，您可能應該反向存儲它們(org.apache.www, org.apache.mail, org.apache.jira)。這樣，所有Apache域都在表中彼此接近，而不是基於子域的第一個字母展開。

 

Column

       HBase中的列由列族和列限定符組成，列限定符由:(冒號)字元分隔。

 

Column Family

       列族物理地混合了一組列及其值，通常是出於性能原因。每個列族都有一組存儲屬性，比如它的值是否應該緩存在記憶體中，它的數據是如何壓縮的，或者它的行鍵是如何編碼的，等等。表中的每一行都有相同的列族，儘管給定的行可能不會在給定的列族中存儲任何內容。

 

Column Qualifier

       列限定符被添加到列族中，以提供給定數據塊的索引。給定一個列族內容，一個列限定符可能是content:html，另一個可能是content:pdf。雖然列族在創建表時是固定的，但是列限定符是可變的，並且在行之間可能會有很大的不同。

 

Cell

       單元格是行、列族和列限定符的組合，並且包含一個值和時間戳，其中時間戳表示值(value)的版本。

 

Timestamp

       時間戳與每個值一起寫入，是值的給定版本標識符。預設情況下，時間戳表示寫入數據時RegionServer上的時間，但在將數據放入單元格時可以指定不同的時間戳值。

 

1.2. 概念視圖

       下麵的例子是BigTable論文第2頁的一個稍微修改過的形式。有一個名為webtable的表，它包含兩行(com.cn .www和com.example.www)和三個名為contents、anchor和people的列族。在本例中，對於第一行(com.cn.www)， anchor包含兩列(anchor:cssnsi.com, anchor:my.look.ca)， contents包含一列(contents:html)。這個示例包含帶有row key com.cn.www的行的5個版本，以及帶有row key com.example.www的行的一個版本。contents:html列限定符包含給定網站的全部html。anchor列族的限定詞每個都包含外部站點，該站點鏈接到由行表示的站點，以及在其鏈接的錨中使用的文本。people列族代表與站點相關的人員。

1 Column Names:
2     按照慣例，列名由列族首碼和限定符組成。例如，contents:html由列族contents和html限定符組成。冒號(:)將列族從列族限定詞中分隔開。

 

Table webtable

Row Key

Time Stamp

ColumnFamily contents

ColumnFamily anchor

ColumnFamily people

"com.cnn.www"

t9

  

anchor:cnnsi.com = "CNN"

  

"com.cnn.www"

t8

  

anchor:my.look.ca = "CNN.com"

  

"com.cnn.www"

t6

contents:html = "<html>…​"

    

"com.cnn.www"

t5

contents:html = "<html>…​"

    

"com.cnn.www"

t3

contents:html = "<html>…​"

    

"com.example.www"

t5

contents:html = "<html>…​"

  

people:author = "John Doe"

 

       表中看起來為空的單元格在HBase中不占用空間，實際上也不存在。這就是HBase“稀疏”的原因。表格視圖並不是查看HBase數據的唯一方法，甚至也不是最精確的方法。以下表示的信息與多維地圖相同。這隻是為了說明目的而做的一個模型，可能並不完全準確。

 1 {
 2   "com.cnn.www": {
 3     contents: {
 4       t6: contents:html: "<html>..."
 5       t5: contents:html: "<html>..."
 6       t3: contents:html: "<html>..."
 7     }
 8     anchor: {
 9       t9: anchor:cnnsi.com = "CNN"
10       t8: anchor:my.look.ca = "CNN.com"
11     }
12     people: {}
13   }
14   "com.example.www": {
15     contents: {
16       t5: contents:html: "<html>..."
17     }
18     anchor: {}
19     people: {
20       t5: people:author: "John Doe"
21     }
22   }
23 }

 

1.3. 物理視圖

       雖然在概念級別的表可以看作是稀疏的行集，但是它們是由列族物理存儲的。一個新的列限定符(column_family:column_qualifier)可以在任何時候添加到現有的列。

 

ColumnFamily anchor

Row Key

Time Stamp

Column Family anchor

"com.cnn.www"

t9

anchor:cnnsi.com = "CNN"

"com.cnn.www"

t8

anchor:my.look.ca = "CNN.com"

 

ColumnFamily contents

Row Key

Time Stamp

ColumnFamily contents:

"com.cnn.www"

t6

contents:html = "<html>…​"

"com.cnn.www"

t5

contents:html = "<html>…​"

"com.cnn.www"

t3

contents:html = "<html>…​"

 

       概念視圖中顯示的空單元格根本不存儲。因此，對content:html列的請求在戳記t8時不會返回任何值。類似地，請求一個anchor:my.look.ca在時間戳t9上的值不會返回任何值。但是，如果沒有提供時間戳，則返回特定列的最新值。由於時間戳是按降序存儲的，所以對於多個版本，最近的版本也是第一個找到的版本。因此，請求一個行為com.cnn.www的所有列的值，如果沒有指定時間戳那麼為：contents:html的值來自時間戳t6，anchor:cnnsi.com的值來自時間戳t9，anchor:my.look.ca的值來自時間戳t8。

 

1.4. Table

       表在模式定義時預先聲明。

 

1.5. Row

       行鍵是未解釋的位元組。行按字典順序排序，表中第一個出現的順序是最低的。空位元組數組用於表示表名稱空間的開始和結束。

 

1.6. Column Family

       Apache HBase中的列被分組為列族。列族的所有列成員具有相同的首碼。例如，列courses:history和courses:math都是列族courses系列的成員。冒號(:)將列族從列族限定詞中分隔開。列族首碼必須由可列印字元組成。限定尾(列族限定符)可以由任意位元組組成。列族必須在模式定義時預先聲明，而列不需要在模式定義時定義，但可以在表啟動並運行時動態添加。

       物理上，所有列族成員都存儲在文件系統中。由於調優和存儲規範是在列族級別執行的，因此建議所有列族成員具有相同的一般訪問模式和大小特征。

 

1.7. Cells

       一個{row, column, version}元組在HBase中確切地指定一個單元格。單元格內容是未解釋的位元組

 

1.8. Time Stamp

       HBASE 中通過rowkey和columns確定的為一個存貯單元稱為cell。每個 cell都保存 著同一份數據的多個版本。版本通過時間戳來索引。時間戳的類型是 64位整型。時間戳可以由HBASE(在數據寫入時自動 )賦值，此時時間戳是精確到毫秒的當前系統時間。時間戳也可以由客戶顯式賦值，如果應用程式要避免數據版本衝突，就必須自己生成具有唯一性的時間戳。每個cell中，不同版本的數據按照時間倒序排序，即最新的數據排在最前面。

       為了避免數據存在過多版本造成的的管理 (包括存貯和索引)負擔，HBASE提供了兩種數據版本回收方式。一是保存數據的最後n個版本，二是保存最近一段時間內的版本（比如最近七天）。用戶可以針對每個列族進行設置。

 

1.9. Versions

       一個{row, column, version}元組在HBase中確切地指定一個單元格。它可以有無限數量的單元格，其中行和列是相同的，但單元格地址僅在版本維度上不同。

 

       雖然行和列鍵表示為位元組，但是使用長整數指定版本。通常如此長的時間包含時間實例，例如java.util.Date.getTime()或System.currentTimeMillis()返回的時間，即當前時間與1970年1月1日午夜之間的差值(以毫秒為單位)。

       HBase版本維度以遞減順序存儲，因此在從存儲文件中讀取數據時，首先找到最近的值。

 

       在HBase中，對於單元版本的語義有很多混淆。特別是:

  • 如果對一個單元格的多次寫入具有相同的版本，那麼只有最後一次寫入是可讀取的。
  • 以非遞增的版本順序編寫單元格是可以的。

 

       下麵我們將描述當前HBase中的版本維度是如何工作的。有關HBase版本的討論，請參閱HBase -2406。在HBase中彎曲時間可以很好地讀取HBase的版本或時間維度。它比這裡提供的更詳細地介紹了版本控制。

 

1.9.1. Specifying the Number of Versions to Store

       為給定列存儲的最大版本數是列模式的一部分，在創建表時指定，或者通過alter命令指定，通過HColumnDescriptor.DEFAULT_VERSIONS。在HBase 0.96之前，預設保留的版本數量為3個，但是在0.96和更新版本中更改為1個。

 

Modify the Maximum Number of Versions for a Column Family

1 這個例子使用HBase Shell來保持列族f1中所有列的最多5個版本。還可以使用HColumnDescriptor。
2 hbase> alter 't1', NAME => 'f1', VERSIONS => 5

 

示例：

修改表user的info1列族VERSIONS信息

hbase(main):010:0> describe 'user'
Table user is ENABLED    
user                     
COLUMN FAMILIES DESCRIPTION
{NAME => 'info1', VERSIONS => '1', EVICT_BLOCKS_ON_CLOSE => 'false', NEW_VERSION_BEHAVIOR => 'false', KEEP_DELETED_CELLS => 'FALSE', CACHE_DATA_ON_WRITE => 'false', DATA_BLOCK_ENCODING => 'NONE', TTL => 'FOREVER', MIN_VERSIONS => '0', REPLICATION_SCOPE => '0', BLOOMFILTER => 'ROW', CACHE_INDEX_ON_WRITE => 'false', IN_MEMORY => 'false', CACHE_BLOOMS_ON_WRITE => 'false', PREFETCH_BLOCKS_ON_OPEN => 'false', COMPRESSION => 'NONE', BLOCKCACHE => 'true', BLOCKSIZE => '65536'}                                                                                                   
{NAME => 'info2', VERSIONS => '1', EVICT_BLOCKS_ON_CLOSE => 'false', NEW_VERSION_BEHAVIOR => 'false', KEEP_DELETED_CELLS => 'FALSE', CACHE_DATA_ON_WRITE => 'false', DATA_BLOCK_ENCODING => 'NONE', TTL => 'FOREVER', MIN_VERSIONS => '0', REPLICATION_SCOPE => '0', BLOOMFILTER => 'ROW', CACHE_INDEX_ON_WRITE => 'false', IN_MEMORY => 'false', CACHE_BLOOMS_ON_WRITE => 'false', PREFETCH_BLOCKS_ON_OPEN => 'false', COMPRESSION => 'NONE', BLOCKCACHE => 'true', BLOCKSIZE => '65536'}                                                                                                   
{NAME => 'info3', VERSIONS => '1', EVICT_BLOCKS_ON_CLOSE => 'false', NEW_VERSION_BEHAVIOR => 'false', KEEP_DELETED_CELLS => 'FALSE', CACHE_DATA_ON_WRITE => 'false', DATA_BLOCK_ENCODING => 'NONE', TTL => 'FOREVER', MIN_VERSIONS => '0', REPLICATION_SCOPE => '0', BLOOMFILTER => 'ROW', CACHE_INDEX_ON_WRITE => 'false', IN_MEMORY => 'false', CACHE_BLOOMS_ON_WRITE => 'false', PREFETCH_BLOCKS_ON_OPEN => 'false', COMPRESSION => 'NONE', BLOCKCACHE => 'true', BLOCKSIZE => '65536'} 
3 row(s)
Took 0.1262 seconds    
hbase(main):014:0* alter 'user' ,NAME => 'info1', VERSIONS => 5   # 註意：大小寫敏感
Updating all regions with the new schema...
1/1 regions updated.
Done.
Took 2.3592 seconds      
hbase(main):015:0> describe 'user'
Table user is ENABLED  
user                   
COLUMN FAMILIES DESCRIPTION  
{NAME => 'info1', VERSIONS => '5', EVICT_BLOCKS_ON_CLOSE => 'false', NEW_VERSION_BEHAVIOR => 'false', KEEP_DELETED_CELLS => 'FALSE', CACHE_DATA_ON_WRITE => 'false', DATA_BLOCK_ENCODING => 'NONE', TTL => 'FOREVER', MIN_VERSIONS => '0', REPLICATION_SCOPE => '0', BLOOMFILTER => 'ROW', CACHE_INDEX_ON_WRITE => 'false', IN_MEMORY => 'false', CACHE_BLOOMS_ON_WRITE => 'false', PREFETCH_BLOCKS_ON_OPEN => 'false', COMPRESSION => 'NONE', BLOCKCACHE => 'true', BLOCKSIZE => '65536'}                                                                                                   
{NAME => 'info2', VERSIONS => '1', EVICT_BLOCKS_ON_CLOSE => 'false', NEW_VERSION_BEHAVIOR => 'false', KEEP_DELETED_CELLS => 'FALSE', CACHE_DATA_ON_WRITE => 'false', DATA_BLOCK_ENCODING => 'NONE', TTL => 'FOREVER', MIN_VERSIONS => '0', REPLICATION_SCOPE => '0', BLOOMFILTER => 'ROW', CACHE_INDEX_ON_WRITE => 'false', IN_MEMORY => 'false', CACHE_BLOOMS_ON_WRITE => 'false', PREFETCH_BLOCKS_ON_OPEN => 'false', COMPRESSION => 'NONE', BLOCKCACHE => 'true', BLOCKSIZE => '65536'}                                                                                                   
{NAME => 'info3', VERSIONS => '1', EVICT_BLOCKS_ON_CLOSE => 'false', NEW_VERSION_BEHAVIOR => 'false', KEEP_DELETED_CELLS => 'FALSE', CACHE_DATA_ON_WRITE => 'false', DATA_BLOCK_ENCODING => 'NONE', TTL => 'FOREVER', MIN_VERSIONS => '0', REPLICATION_SCOPE => '0', BLOOMFILTER => 'ROW', CACHE_INDEX_ON_WRITE => 'false', IN_MEMORY => 'false', CACHE_BLOOMS_ON_WRITE => 'false', PREFETCH_BLOCKS_ON_OPEN => 'false', COMPRESSION => 'NONE', BLOCKCACHE => 'true', BLOCKSIZE => '65536'} 
3 row(s)
Took 0.0814 seconds

　　

添加數據並查看結果

 1 hbase(main):019:0> put 'user','1234','info1:name','zhang' 
 2 hbase(main):019:0> put 'user','1234','info1:name','zhang1' 
 3 hbase(main):019:0> put 'user','1234','info1:name','zhangsan' 
 4 hbase(main):019:0> put 'user','1234','info1:name','zhangsan2'
 5 hbase(main):019:0> put 'user','1234','info1:name','lisi'
 6 hbase(main):019:0> put 'user','1234','info1:name','zhaoliu'
 7 ### 產看結果
 8 hbase(main):042:0> get 'user','1234',{COLUMN=>'info1',VERSIONS=>5}  # 註意：即使VERSIONS=>6，也只顯示5個，因為VERSIONS => '5'
 9 ### 也可以指定列  get 'user','1234',{COLUMN=>'info1:name',VERSIONS=>5} 
10 COLUMN                                           CELL                                      
11  info1:name                                      timestamp=1534221416212, value=zhaoliu    
12  info1:name                                      timestamp=1534217862282, value=lisi       
13  info1:name                                      timestamp=1534217857274, value=zhangsan2  
14  info1:name                                      timestamp=1534217598847, value=zhangsan   
15  info1:name                                      timestamp=1534145642332, value=zhang1     
16 1 row(s)
17 Took 0.0215 seconds

 

Modify the Minimum Number of Versions for a Column Family

1 你還可以指定每個列族存儲的版本的最小數量。預設情況下，該值被設置為0，這意味著該特性被禁用。下麵的示例通過HBase Shell將列族f1中所有列的最低版本數設置為2。你也可以使用HColumnDescriptor。
2 hbase> alter 't1', NAME => 'f1', MIN_VERSIONS => 2

 

       從HBase 0.98.2開始，可以通過設置hbase.column.max.version為所有新創建的列保持最大版本數，指定全局預設值在hbase-site.xml中配置。參見hbase.column.max.version。

 

1.9.2. Delete

       有三種不同類型的內部刪除標記。

  • Delete:一個列的指定版本
  • Delete column:一個列的所有版本
  • Delete family: 用於特定ColumnFamily的所有列

 

       當刪除整個行時，HBase將在內部為每個ColumnFamily創建一個墓碑(而不是每一列)。

 

       通過創建墓碑標記刪除工作。例如，假設我們要刪除一行。為此，您可以指定一個版本，或者預設使用currentTimeMillis。這意味著刪除所有版本小於或等於這個版本的單元格。HBase從不在修改數據，因此例如delete不會立即刪除(或標記為已刪除)與delete條件對應的存儲文件中的條目。相反，會寫一個所謂的墓碑，將會掩蓋刪除的值。當HBase進行一次大的壓實時，將對墓碑進行處理，實際地除去那些死值，以及墓碑本身。如果刪除一行時指定的版本大於行中任何值的版本，則你可以認為刪除完整的行。

 

1.9.3. Major compactions change query results

       在t1、t2和t3上創建三個單元格版本，最大版本設置為2。因此，在獲得所有版本時，只返回t2和t3處的值。但是如果刪除t2或t3的版本，t1的版本將再次出現。很明顯，一旦一個重要的壓縮運行，這樣的行為將不再是這樣了…(參見HBase中彎曲時間的垃圾收集)。

 

1.10. Sort Order

       所有數據模型操作HBase都以排序的順序返回數據。首先是row，然後是ColumnFamily，然後是column qualifier，最後是timestamp(反向排序，所以首先返回最新的記錄)。

 

1.11. Column Metadata

       ColumnFamily實例沒有存儲的列元數據之外的內部KeyValue信息。因此,雖然HBase可以支持每行有大數量的列，但是多行之間的列差異，是你的責任去保持跟蹤列名。

       獲得一個ColumnFamily的完整列集的唯一方法是處理所有的行。有關HBase如何在內部存儲數據的更多信息，請參閱keyvalue。

 

1.12. Joins

       HBase是否支持連接是列表中常見的問題，答案很簡單:它不支持連接，至少不支持RDBMS連接的方式(例如，SQL中的等連接或外連接)。如本章所示，HBase中的讀取數據模型操作是Get和Scan。

       然而，這並不意味著應用程式中不支持等效連接功能，但是您必須自己完成。

 


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