hbase-bulkload浅析

一、背景

在实际的生产业务中,有这样一种场景,业务上面需要不定期的将一份存放在hdfs上面的海量数据导入到HBase中,作为冷启动的数据,基于目前存在的Hbase版本,可选择的常见方式有两种:基于写入API的方式;基于HBase Bulkload的方式。

二、写入方式对比

1 基于API写入的方式

优势:

  • 实现简单,直接调用HBase简易的写入API即可完成数据的写入。
  • 不用关注底层数据存储的,hbase会将传入的数据根据rowkey发送到指定的RegionServer进行存储。

劣势:

  • 需要访问Region Server,在频繁写入超大数据量的时候容易产生资源问题。
  • 引起RegionServer频繁flush,进而不断compact、split,影响集群稳定性。
  • 引起RegionServer频繁GC,影响集群稳定性;消耗大量CPU资源、带宽资源、内存资源以及IO资源,与其他业务产生资源竞争。
  • 在某些场景下,比如平均KV大小比较大的场景,会耗尽RegionServer的处理线程,导致集群阻塞。

2 基于HBase Bulkload的方式

优势:

  • 数据可以立即被hbase使用,并且不会对集群造成额外的负载和延迟。
  • BulkLoad操作不会预写日志(WALs),因此不会引起过量的flush和split。
  • BulkLoad操作不会引起过多的垃圾回收(GC) 。

劣势:

  • 实现复杂,需要自己将存储数据构造成符合HBase底层HFile存储文件的格式。
  • 底层操作容易很容易造成一些未知的元数据问题。

鉴于两种方式的对比,Bulkload方式不需要将数据写入请求发送给RegionServer处理,可以有效避免基于API写入导致的一切资源问题,所有采用基于HBase Bulkload方式进行海量离线hdfs数据导入HBase是可行的。

三、HBase储存原理

HBase存储数据其底层使用的是HDFS来作为存储介质,HBase的每一张表对应的HDFS目录上的一个文件夹,文件夹名以HBase表进行命名(如果没有使用命名空间,则默认在default目录下),在表文件夹下存放在若干个Region命名的文件夹,Region文件夹中的每个列簇也是用文件夹进行存储的,每个列簇中存储就是实际的数据,以HFile的形式存在。路径格式如下:

/hbase/data/default/<tbl_name>/<region_id>/<cf>/<hfile_id>

四、核心流程

从HBase的视角来看,BulkLoad主要由两个阶段组成:

bulkload工作流程

1 HFile生成阶段

这个阶段会运行一个MapReduce任务,MapReduce的mapper需要自己实现,将HDFS文件中的数据读出来组装成一个复合KV,其中Key是rowkey,Value可以是KeyValue对象、Put对象甚至Delete对象;MapReduce的reducer由HBase负责,通过方法HFileOutputFormat2.configureIncrementalLoad()进行配置,这个方法主要负责以下事项。

  • 根据表信息配置一个全局有序的partitioner。
  • 将partitioner文件上传到HDFS集群并写入DistributedCache。
  • 设置reduce task的个数为目标表Region的个数。
  • 设置输出key/value类满足HFileOutputFormat所规定的格式要求。
  • 根据类型设置reducer执行相应的排序(KeyValueSortReducer或者PutSortReducer)。

这个阶段会为每个Region生成一个对应的HFile文件。

2 HFile导入阶段

HFile准备就绪之后,就可以使用工具completebulkload将HFile加载到在线HBase集群。completebulkload工具主要负责以下工作。

  • 依次检查第一步生成的所有HFile文件,将每个文件映射到对应的Region。
  • 将HFile文件移动到对应Region所在的HDFS文件目录下。
  • 告知Region对应的RegionServer,加载HFile文件对外提供服务。

如果在BulkLoad的中间过程中Region发生了分裂,completebulkload工具会自动将对应的HFile文件按照新生成的Region边界切分成多个HFile文件,保证每个HFile都能与目标表当前的Region相对应。但这个过程需要读取HFile内容,因而并不高效。需要尽量减少HFile生成阶段和HFile导入阶段的延迟,最好能够在HFile生成之后立刻执行HFile导入。


打完收工!
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