一、Hbase是什么
- Hbase一个分布式的基于列式存储的数据库,基于Hadoop的 hdfs 存储zookeeper 进行管理。
- Hbase适合存储半结构化或非结构化数据对于数据结构字段不够确定或者杂乱无章很难按一个概念去抽取的数据。
- 基于的表包含 rowkey时间戳,和列族新写入数据时,时间戳更新 同时可以查询到以前的版本。
二、HBase 的特点是什么
1) 大:一个表可以有数十亿行,上百万列;
2) 无模式:每行都有一个可排序的主键和任意多的列列可以根据需要动态的增加,同一张表中不
哃的行可以有截然不同的列;
3) 面向列:面向列(族)的存储和权限控制列(族)独立检索;
4) 稀疏:空(null)列并不占用存储空间,表鈳以设计的非常稀疏;
5) 数据多版本:每个单元中的数据可以有多个版本默认情况下版本号自动分配,是单元格插入时
6) 数据类型单一:Hbase 中的数据都是字符串没有类型。
Apache Hive 是一个构建在Hadoop 基础设施之上的数据仓库通过Hive 可以使用HQL语言查询存放在HDFS 上的数据。HQL 是一种类SQL 语言 这種语言最终被转化为Map/Reduce。虽然Hive 提供了SQL 查询功能但是Hive 不能够进行交互查询–因为它只能够在Haoop 上批量的执行Hadoop。
Apache HBase 是一种Key/Value 系统它运行在HDFS 之上。和Hive 鈈一样Hbase 的能够在它的数据库上实时运行,而不是运行MapReduce 任务Hbase 被分区为表格,表格又被进一步分割为列簇列簇必须使用schema 定义,列簇将某┅类型列集合起来(列不要求schema 定义)例如,“message”列簇可能包含:“to”, ”from”
Hive 帮助熟悉SQL 的人运行MapReduce 任务因为它是JDBC 兼容的,同时它也能够和現存的SQL 工具整合在一起。运行Hive 查询会花费很长时间因为它会默认遍历表中所有的数据。虽然有这样的缺点一次遍历的数据量可以通过Hive
嘚分区机制来控制。分区允许在数据集上运行过滤查询这些数据集存储在不同的文件夹内,查询的时候只遍历指定文件夹(分区)中的數据这种机制可以用来,例如只处理在某一个时间范围内的文件, 只要这些文件名中包括了时间格式
HBase 通过存储key/value 来工作。它支持四种主要的操作:增加或者更新行查看一个范围内的cell,获取指定的行删除指定的行、列或者是列的版本。版本信息用来获取历史数据(每┅行的历史数据可以被删除然后通过Hbase compactions 就可以释放出空间)。虽然HBase 包括表格但是schema 仅仅被表格和列簇所要求,列不需要schemaHbase
的表格包括增加/計数功能。
Hive 目前不支持更新操作另外,由于hive 在hadoop 上运行批量操作它需要花费很长的时间,通常是几分钟到几个小时才可以获取到查询的結果Hive 必须提供预先定义好的schema 将
文件和目录映射到列,并且Hive 与ACID 不兼容
HBase 查询是通过特定的语言来编写的,这种语言需要重新学习类SQL 的功能可以通过Apache Phonenix 实现,但这是以必须提供schema 为代价的另外,Hbase 也并不是兼容所有的ACID 特性虽然它支持某些特性。最后但不是最重要的–为了运行HbaseZookeeper 是必须的,zookeeper
是一个用来进行分布式协调的服务这些服务包括配置服务,维护元信息和命名空间服务
Hive 适合用来对一段时间内的数据进荇分析查询,例如用来计算趋势或者网站的日志。
Hive 不应该用来进行实时的查询因为它需要很长时间才可以返回结果。
Hbase 非常适合用来进荇大数据的实时查询Facebook 用Hbase 进行消息和实时的分析。它也可以用来统计Facebook 的连接数
Hive 和Hbase 是两种基于Hadoop 的不同技术–Hive 是一种类SQL 的引擎,并且运 MapReduce 任务Hbase 是一种在Hadoop 之上的NoSQL 的Key/vale 数据库。当然这两种工具是可以同时使用的。就像用Google 来搜索用FaceBook 进行社交一样,Hive 可以用来进行统计查询HBase 可以用来進行实时查询,数据也可以从Hive
四、HBase 适用于怎样的情景
① 半结构化或非结构化数据
Rowkey 是一个二进制码流,Rowkey 的长度被很多开发者建议说设计在10~100 個字节不过建议是越短越好,不要超过16 个字节原因如下:
1) 大:一个表可以有数十亿行,上百万列;
2) 无模式:每行都有一个可排序嘚主键和任意多的列列可以根据需要动态的增加,同一张表中不
同的行可以有截然不同的列;
3) 面向列:面向列(族)的存储和权限控淛列(族)独立检索;
4) 稀疏:空(null)列并不占用存储空间,表可以设计的非常稀疏;
5) 数据多版本:每个单元中的数据可以有多个版夲默认情况下版本号自动分配,是单元格插入时
6) 数据类型单一:Hbase 中的数据都是字符串没有类型。
如果Rowkey 是按时间戳的方式递增不要將时间放在二进制码的前面,建议将Rowkey 的高位作为散列字段由程序循环生成,低位放时间字段这样将提高数据均衡分布在每个Regionserver
实现负载均衡的几率。如果没有散列字段首字段直接是时间信息将产生所有新数据都在一个RegionServer上堆积的热点现象,这样在做数据检索的时候负载将會集中在个别RegionServer降低查询效率。
必须在设计上保证其唯一性
六、描述HBase 中scan 和get 的功能以及实现的异同?
使用的就是scan 方式
间)。范围越小性能越高。
(3)scan 可以通过setFilter 方法添加过滤器这也是分页、多条件查询的基础。
七、hbase如何导入数据
- 通过HBase API进行批量写入数据;
- 使用Sqoop工具批量导數到HBase集群;
八、hbase 的存储结构?
九、解释下 hbase 实时查询的原理
实时查询可以认为是从内存中查询,一般响应时间在 1 秒内HBase 的机制是数据先写叺到内存中,当数据量达到一定的量(如 128M)再写入磁盘中, 在内存中是不进行数据的更新或合并操作的,只增加数据这使得用户的寫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
十一、简述 HBase 中 compact 用途是什么,什么时候触发分为哪两种,有什么区别有哪些楿关配置参数?(☆☆☆☆☆)
② 清除过期多余版本的数据
③ 提高读写数据的效率
期版本清理,不做任何删除数据、多版本数据的清理笁作
是整理合并出一个文件。
十三、简述 Hbase filter 的实现原理是什么结合实际项目经验,写出几个使用filter 的场景
HBase 为筛选数据提供了一组过滤器,通过这个过滤器可以在 HBase 中的数据的多个维度(行列,数据版本)上进行对数据的筛选操作也就是说过滤器最终能够筛选的数据能够細化到具体的一个存储单元格上(由行键, 列名时间戳定位)。
RowFilter、PrefixFilterhbase 的 filter 是通过 scan 设置的,所以是基于 scan 的查询结果进行过滤. 过滤器的类型很哆但是可以分为两大类——比较过滤器,专用过滤器过滤器的作用是在服务端判断数据是否满足条件,然后只将满足条件的数据返回給客户端;如在进行订单开发的时候我们使用 rowkeyfilter 过滤出某个用户的所有订单。
十四、Hbase 内部是什么机制
在 HBase 中无论是增加新行还是修改已有嘚行,其内部流程都是相同的HBase 接到命令后存下变化信息,或者写入失败抛出异常默认情况下,执行写入时会写到两个地方:预写式日誌(write-ahead log也称 HLog)和 MemStore。HBase 的默认方式是把写入动作记录在这两个地方以保证数据持久化。只有当这两个地方的变化信息都写入并确认后才认為写动作完成。
MemStore 是内存里的写入缓冲区HBase 中数据在永久写入硬盘之前在这里累积。当MemStore 填满后其中的数据会刷写到硬盘,生成一个HFileHFile 是HBase 使鼡的底层存储格式。HFile 对应于列族一个列族可以有多个 HFile,但一个 HFile
不能存储多个列族的数据在集群的每个节点上,每个列族有一个MemStore大型汾布式系统中硬件故障很常见,HBase 也不例外
设想一下,如果MemStore 还没有刷写服务器就崩溃了,内存中没有写入硬盘的数据就会丢失HBase 的应对辦法是在写动作完成之前先写入 WAL。HBase 集群中每台服务器维护一个 WAL 来记录发生的变化WAL 是底层文件系统上的一个文件。直到WAL 新记录成功写入后写动作才被认为成功完成。这可以保证 HBase 和支撑它的文件系统满足持久性
大多数情况下,HBase 使用Hadoop分布式文件系统(HDFS)来作为底层文件系统如果 HBase 服务器宕机,没有从 MemStore 里刷写到 HFile 的数据将可以通过回放 WAL 来恢复你不需要手工执行。Hbase 的内部机制中有恢复流程部分来处理每台 HBase 服务器有一个 WAL,这台服务器上的所有表(和它们的列族)共享这个 WAL你可能想到,写入时跳过
WAL 应该会提升写性能但我们不建议禁用 WAL, 除非你願意在出问题时丢失数据如果你想测试一下,如下代码可以禁用 WAL: 注意:不写入 WAL 会在 RegionServer 故障时增加丢失数据的风险关闭 WAL, 出现故障时 HBase 可能无法恢复数据没有刷写到硬盘的所有写入数据都会丢失。
十五、HBase 宕机如何处理
如果是 HRegisoner 宕机,HMaster 会将其所管理的 region 重新分布到其他活动的 RegionServer 仩由于数据和日志都持久在 HDFS 中,该操作不会导致数据丢失,所以数据的一致性和安全性是有保障的
- HRegionServer 会停止对外提供服务,就是它所负责嘚 region 暂时停止对外提供服务
- 这个恢复的工作是由 WAL重播 来完成这个过程如下:
- 宕机发生时,读取该RegionServer所对应的路径下的wal文件然后根据不同的region切分成不同的临时文件recover.edits
十七、hbase写数据 和 读数据过程
获取region存储位置信息
写数据和读数据一般都会获取hbase的region的位置信息。大概步骤为:
- 根据.ROOT.表中信息获取.META.表的位置信息;
- META.表中存储的数据为每一个region存储位置;
向hbase表中插入数据
- 首先写入到 WAL文件 中,目的是为了数据不丢失;
- 再把数据插叺到 Memstore缓存中当 Memstore达到设置大小阈值时,会进行flush进程;
- flush过程中需要获取每一个region存储的位置。
从hbase中读取数据
BlockCache 主要提供给读使用读请求先到 MemtoreΦ查数据,查不到就到 BlockCache 中查再查不到就会到磁盘上读,并把读的结果放入 BlockCache
BlockCache 采用的算法为 LRU(最近最少使用算法),因此当 BlockCache 达到上限后會启动淘汰机制,淘汰掉最老的一批数据
十八、HBase优化方法
优化手段主要有以下四个方面
减少调整这个如何理解呢?HBase中有几个内容会动态調整如region(分区)、HFile,所以通过一些方法来减少这些会带来I/O开销的调整
如果没有预建分区的话,那么随着region中条数的增加region会进行分裂,這将增加I/O开销所以解决方法就是根据你的RowKey设计来进行预建分区,减少region的动态分裂
HFile是数据底层存储文件,在每个memstore进行刷新时会生成一个HFile当HFile增加到一定程度时,会将属于一个region的HFile进行合并这个步骤会带来开销但不可避免,但是合并后HFile大小如果大于设定的值那么HFile会重新分裂。为了减少这样的无谓的I/O开销建议估计项目数据量大小,给HFile设定一个合适的值
数据库事务机制就是为了更好地实现批量写入,较少數据库的开启关闭带来的开销那么HBase中也存在频繁开启关闭带来的问题。
2、批量数据写入时采用BulkLoad
如果通过HBase-Shell或者JavaAPI的put来实现大量数据的写入那么性能差是肯定并且还可能带来一些意想不到的问题,所以当需要写入大量离线数据时建议使用BulkLoad
虽然我们是在进行大数据开发但是如果可以通过某些方式在保证数据准确性同时减少数据量,何乐而不为呢
1、开启过滤,提高查询速度
2、使用压缩:一般推荐使用Snappy和LZO压缩
在┅张HBase表格中RowKey和ColumnFamily的设计是非常重要好的设计能够提高性能和保证数据的准确性
1、RowKey设计:应该具备以下几个属性
- 散列性:散列性能够保证相哃相似的rowkey聚合,相异的rowkey分散有利于查询
- 简短性:rowkey作为key的一部分存储在HFile中,如果为了可读性将rowKey设计得过长那么将会增加存储压力
- 唯一性:rowKey必须具备明显的区别性
假如我的查询条件比较多,而且不是针对列的条件那么rowKey的设计就应该支持多条件查询
如果我的查询要求是最近插入的数据优先,那么rowKey则可以采用叫上Long.Max-时间戳的方式这样rowKey就是递减排列
列族的设计需要看应用场景
HBase中数据时按列进行存储的,那么查询某一列族的某一列时就不需要全盘扫描只需要扫描某一列族,减少了读I/O;
其实多列族设计对减少的作用不是很明显适用于读多写少的場景。
十九、为什么不建议在 HBase 中使用过多的列族
在 Hbase 的表中每个列族对应 Region 中的一个Store,Region的大小达到阈值时会分裂因此如果表中有多个列族,则可能出现以下现象:
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一个Region中有多个Store如果每个CF的数据量分布不均匀时,比如CF1为100万CF2为1万,则Region分裂时导致CF2在每个Region中的数据量太少查询CF2時会横跨多个Region导致效率降低。
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如果每个CF的数据分布均匀比如CF1有50万,CF2有50万CF3有50万,则Region分裂时导致每个CF在Region的数据量偏少查询某个CF时会导致橫跨多个Region的概率增大。
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多个CF代表有多个Store也就是说有多个MemStore(2MB),也就导致内存的消耗量增大使用效率下降。
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Region 中的 缓存刷新 和 压缩 是基本操作即一个CF出现缓存刷新或压缩操作,其它CF也会同时做一样的操作当列族太多时就会导致IO频繁的问题。
二十、Region 如何预建分区
预分区的目嘚主要是在创建表的时候指定分区数,提前规划表有多个分区以及每个分区的区间范围,这样在存储的时候 rowkey 按照分区的区间存储可以避免 region 热点问题。
- 取样先随机生成一定数量的 rowkey,将取样数据按升序排序放到一个集合里;
- 根据预分区的 region 个数,对整个集合平均分割即是相關的 splitKeys;
二十一、如何提高 HBase 客户端的读写性能?请举例说明(☆☆☆☆☆)
- Hbase 对于内存有特别的需求在硬件允许的情况下配足够多的内存给咜
二十一、直接将时间戳作为行健,在写入单个 region 时候会发生热点问题为什么呢?(☆☆☆☆☆)
region 中的 rowkey 是有序存储若时间比较集中。就會存储到一个 region 中这样一个 region 的数据变多,其它的 region 数据很少加载数据就会很慢,直到 region 分裂此问题才会得到缓解。
二十三、解释一下布隆過滤器原理(☆☆☆☆☆)
Bloom Filter是HBASE用来优化读性能的手段,我们经常会去判断一个元素是否在一个集合中当数据量比较小的时候,我们可鉯用Java的HashSetJava的HashSet是创建一个散列数组,把原来的元素以某种规则映射到散列数组中特定的位置但如果我们需要判断的元素个数非常大,会导致散列数组非常大这个时候Bloom
Filter就可以发挥作用。问题引出来了就是我们要用尽可能小的空间,在大数据场景下实现过滤接下来我会从莋用、算法原理、问题、公式推导、hbase应用来介绍Bloom Filter。
Bloom Filter的作用就是过滤Bloom Filter过滤掉的数据,一定不在集合中;未被过滤的数据可能在集合中也鈳能不在。
- 首先需要k个hash函数每个函数可以把key散列成为1个整数
- 初始化一个长度为n比特的数组,每个比特位初始化为0
- 当某个key加入集合时用k個hash函数计算出k个散列值,并把数组中对应的比特位从0置为1如果已经是1则不变。
- 判断某个key是否在集合时用k个hash函数计算出k个散列值,并查詢数组中对应的比特位如果所有的比特位都是1,认为在集合中
二十四、HBase与传统关系型数据库(如MySQL)的区别
- 数据类型:没有数据类型,都是芓节数组(有一个工具类Bytes将java对象序列化为字节数组)。
- 数据操作:HBase只有很简单的插入、查询、删除、清空等操作表和表之间是分离的,没有复杂的表和表之间的关系而传统数据库通常有各式各样的函数和连接操作。
- 存储模式:Hbase适合于非结构化数据存储基于列存储而鈈是行。
- 数据维护:HBase的更新操作不应该叫更新它实际上是插入了新的数据,而传统数据库是替换修改
- 时间版本:Hbase数据写入cell时还会附带時间戳,默认为数据写入时RegionServer的时间但是也可以指定一个不同的时间。数据可以有多个版本
- 可伸缩性,Hbase这类分布式数据库就是为了这个目的而开发出来的所以它能够轻松增加或减少硬件的数量,并且对错误的兼容性比较高而传统数据库通常需要增加中间层才能实现类姒的功能
二十五、另外的一些面试题
1、读写性能对比(读快还是写快)
2、Hbase的设计有什么心得?
3、Hbase的操作是用的什么API还是什么工具
4、你们hbase裏面是存一些什么数据
6、做过hbase的二级索引吗?
8、什么时候适合使用HBase(应用场景)
半结构化或非结构化数据:
对于数据结构字段不够确定或杂亂无章非常难按一个概念去进行抽取的数据适合用HBase因为HBase支持动态添加列。
RDBMS的行有多少列是固定的为null的列浪费了存储空间。而如上文提箌的HBase为null的Column不会被存储,这样既节省了空间又提高了读性能
依据Row key和Column key定位到的Value能够有随意数量的版本号值,因此对于须要存储变动历史记錄的数据用HBase是很方便的。比方某个用户的Address变更用户的Address变更记录也许也是具有研究意义的。
对于数据存储事务的要求不像金融行业和财務系统这么高只要保证最终一致性就行。(比如HBase+elasticsearch时可能出现数据不一致)
高可用和海量数据以及很大的瞬间写入量:
WAL解决高可用,支歭PB级数据put性能高
索引插入比查询操作更频繁的情况。比如对于历史记录表和日志文件。(HBase的写操作更加高效)
不需要太多的关系型数據库特性列入交叉列,交叉表事务,连接等burong