HBase的运算有多快，HBase运算


简介

HBase是模仿google bigtable的开源产品，又是hadoop的衍生品，hadoop作为离线计算系统已经得到业界的普遍认可，并经过N多公司大规模使用的验证，自然地认为Hbase也将随之获得成功。


《HBase: The Definitive Guide》第8章讲述hbase的架构，从架构上看，其架构很完美：

  • LSM - 解决磁盘随机写问题(顺序写才是王道)；
  • HFile - 解决数据索引问题(只有索引才能高效读)；
  • WAL - 解决数据持久化(面对故障的持久化解决方案)；
  • zooKeeper - 解决核心数据的一致性和集群恢复；
  • Replication - 引入类似MySQL的数据复制方案，解决可用性；

此外还有：自动分拆Split、自动压缩(compaction,LSM的伴生技术)、自动负载均衡、自动region迁移。


HBase的一致性

关于HBase的一致性模型，众说纷纭，到底是强一致性还是最终一致性，还需要多了解一下，这里不做讨论。但是有一点可以确认的是对于单行键，具有秒级别的读写性能（强一致性？？？）

HBase运算有多快

定义一些变量：
  • n = 表中KeyValue条目数量（包括Put的结果和Delete留下的墓碑标示）；
  • b = HFile里数据块（HFile Block）的数量；
  • e = 平均一个HFile里KeyValue条目的数量（如果知道行的大小，可以计算得到）
  • c = 每行里列的平均数量
注意，这是在单列族语境中讨论这一点。
先来定义针对指定行健查找相关HFile数据块需要的时间。无论是你在单行上执行get()命令，还是为一次扫描查找起始键，都会有这个动作。
第一步，客户端寻找正确的RegionServer和region。花费3次固定预算找到正确的region——查找ZK，查找--ROOT--， 查找.META.。这是一次O(1)运算。
在指定的region上，行在读过程里可能存在于两个地方：如果还没有刷写到硬盘就位于MemStore，如果已经刷写则位于一个HFile里。简化起见，我们假设只有一个HFile，这一行要门在这个文件里，要么还没刷写，在MemStore里。
让我们用 e 合理代表指定时间在MemStore里的条目数量。如果一行在MemStore里，因为MemStore是使用SkipList实现的，所以查找行的时间复杂度是O(log e)。如果一行已经刷写到硬盘上，需要找到正确的HFile数据块。数据块索引是排过序的，所以查找正确的数据块是一次时间复杂度为O(log b)的运算。查找行里KeyValue对象是在数据块里的一次线性扫描操作。在你找到第一个KeyValue对象后，随后查找剩下的对象就是一次线性扫描。假设行里的单元都在同一个数据块里，扫描的时间复杂度是O(e/b)。如果行里的单元不在同一个数据块里，这种扫描需要访问多个连续数据块里的数据，所以这时的运算由读取的行数决定，其时间复杂度是O(c)。也就是说，这种扫描的时间复杂度是O(max(c, e/b)).
总之，查找某一行的开销如下所示： O(1) 用于查找region + O(log e)用来在MemStore里定位KeyValue，如果它还在MemStore里； 或者O(1)用来查找region + O(log b) 用来在HFile里查找正确的数据块 + O(max(c, e/b))用来查找扫描的决定性部分，如果它已经刷写到硬盘上了
在访问HBase中的数据时，决定性因素是扫描HFile数据块找到相关KeyValue对象所花费的时间。如果使用宽行，这会在扫描过程中增加处理整行的开销。所有这些分析，都假设知道要查找的行的行健。
如果不知道行健，你需要扫描整个区间（可能是整张表）来查找你关心的行，这个时间复杂度是O(n)。在这样的情况下，你将不再有益于把扫描限定在若干Hfile数据块里。
这里没有讨卵硬盘寻道开销。如果要从HFile里读取的数据已经被加载进数据块缓存，前面的分析是正确的。如果数据还需要从HDFS读到数据块缓存，从硬盘读取数据的开销会增加很多，从学术上将这种分析已经没有意义。
因为行健是所有这些索引的决定性因素，所以结论是访问宽行要比访问窄行开销大。如果知道行健，按照HBase建立索引的内部工作原理，你会从中得到很大好处。 

reference

1、HBase权威指南 2、HBase实战 3、HBase整体架构

相关内容