Hbase-2.0.0_03_Hbase数据模型
1. hbase数据模型
1.1. HBase数据模型术语
Table
HBase表由多行组成。
Row
HBase中的一行由一个行键和一个或多个列组成，列的值与这些列相关联。存储行时，按行键按字母顺序排列。因此，行键的设计非常重要。目标是以这样一种方式存储数据，即相关的行彼此接近。常见的行键模式是网站域。如果您的行键是域，您可能应该反向存储它们(org.apache.www, org.apache.mail, org.apache.jira)。这样，所有Apache域都在表中彼此接近，而不是基于子域的第一个字母展开。
Column
HBase中的列由列族和列限定符组成，列限定符由:(冒号)字符分隔。
Column Family
列族物理地混合了一组列及其值，通常是出于性能原因。每个列族都有一组存储属性，比如它的值是否应该缓存在内存中，它的数据是如何压缩的，或者它的行键是如何编码的，等等。表中的每一行都有相同的列族，尽管给定的行可能不会在给定的列族中存储任何内容。
Column Qualifier
列限定符被添加到列族中，以提供给定数据块的索引。给定一个列族内容，一个列限定符可能是content:html，另一个可能是content:pdf。虽然列族在创建表时是固定的，但是列限定符是可变的，并且在行之间可能会有很大的不同。
Cell
单元格是行、列族和列限定符的组合，并且包含一个值和时间戳，其中时间戳表示值(value)的版本。
Timestamp
时间戳与每个值一起写入，是值的给定版本标识符。默认情况下，时间戳表示写入数据时RegionServer上的时间，但在将数据放入单元格时可以指定不同的时间戳值。
1.2. 概念视图
下面的例子是BigTable论文第2页的一个稍微修改过的形式。有一个名为webtable的表，它包含两行(com.cn .www和com.example.www)和三个名为contents、anchor和people的列族。在本例中，对于第一行(com.cn.www)， anchor包含两列(anchor:cssnsi.com, anchor:my.look.ca)， contents包含一列(contents:html)。这个示例包含带有row key com.cn.www的行的5个版本，以及带有row key com.example.www的行的一个版本。contents:html列限定符包含给定网站的全部html。anchor列族的限定词每个都包含外部站点，该站点链接到由行表示的站点，以及在其链接的锚中使用的文本。people列族代表与站点相关的人员。
1 Column Names: 2 按照惯例，列名由列族前缀和限定符组成。例如，contents:html由列族contents和html限定符组成。冒号(:)将列族从列族限定词中分隔开。
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" |
表中看起来为空的单元格在HBase中不占用空间，实际上也不存在。这就是HBase“稀疏”的原因。表格视图并不是查看HBase数据的唯一方法，甚至也不是最精确的方法。以下表示的信息与多维地图相同。这只是为了说明目的而做的一个模型，可能并不完全准确。
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. 物理视图
虽然在概念级别的表可以看作是稀疏的行集，但是它们是由列族物理存储的。一个新的列限定符(column_family:column_qualifier)可以在任何时候添加到现有的列。
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>…" |
概念视图中显示的空单元格根本不存储。因此，对content:html列的请求在戳记t8时不会返回任何值。类似地，请求一个anchor:my.look.ca在时间戳t9上的值不会返回任何值。但是，如果没有提供时间戳，则返回特定列的最新值。由于时间戳是按降序存储的，所以对于多个版本，最近的版本也是第一个找到的版本。因此，请求一个行为com.cnn.www的所有列的值，如果没有指定时间戳那么为：contents:html的值来自时间戳t6，anchor:cnnsi.com的值来自时间戳t9，anchor:my.look.ca的值来自时间戳t8。
1.4. Table
表在模式定义时预先声明。
1.5. Row
行键是未解释的字节。行按字典顺序排序，表中第一个出现的顺序是最低的。空字节数组用于表示表名称空间的开始和结束。
1.6. Column Family
Apache HBase中的列被分组为列族。列族的所有列成员具有相同的前缀。例如，列courses:history和courses:math都是列族courses系列的成员。冒号(:)将列族从列族限定词中分隔开。列族前缀必须由可打印字符组成。限定尾(列族限定符)可以由任意字节组成。列族必须在模式定义时预先声明，而列不需要在模式定义时定义，但可以在表启动并运行时动态添加。
物理上，所有列族成员都存储在文件系统中。由于调优和存储规范是在列族级别执行的，因此建议所有列族成员具有相同的一般访问模式和大小特征。
1.7. Cells
一个{row, column, version}元组在HBase中确切地指定一个单元格。单元格内容是未解释的字节
1.8. Time Stamp
HBASE 中通过rowkey和columns确定的为一个存贮单元称为cell。每个 cell都保存 着同一份数据的多个版本。版本通过时间戳来索引。时间戳的类型是 64位整型。时间戳可以由HBASE(在数据写入时自动 )赋值，此时时间戳是精确到毫秒的当前系统时间。时间戳也可以由客户显式赋值，如果应用程序要避免数据版本冲突，就必须自己生成具有唯一性的时间戳。每个cell中，不同版本的数据按照时间倒序排序，即最新的数据排在最前面。
为了避免数据存在过多版本造成的的管理 (包括存贮和索引)负担，HBASE提供了两种数据版本回收方式。一是保存数据的最后n个版本，二是保存最近一段时间内的版本（比如最近七天）。用户可以针对每个列族进行设置。
1.9. Versions
一个{row, column, version}元组在HBase中确切地指定一个单元格。它可以有无限数量的单元格，其中行和列是相同的，但单元格地址仅在版本维度上不同。
虽然行和列键表示为字节，但是使用长整数指定版本。通常如此长的时间包含时间实例，例如java.util.Date.getTime()或System.currentTimeMillis()返回的时间，即当前时间与1970年1月1日午夜之间的差值(以毫秒为单位)。
HBase版本维度以递减顺序存储，因此在从存储文件中读取数据时，首先找到最近的值。
在HBase中，对于单元版本的语义有很多混淆。特别是:
- 如果对一个单元格的多次写入具有相同的版本，那么只有最后一次写入是可读取的。
- 以非递增的版本顺序编写单元格是可以的。
下面我们将描述当前HBase中的版本维度是如何工作的。有关HBase版本的讨论，请参阅HBase -2406。在HBase中弯曲时间可以很好地读取HBase的版本或时间维度。它比这里提供的更详细地介绍了版本控制。
1.9.1. Specifying the Number of Versions to Store
为给定列存储的最大版本数是列模式的一部分，在创建表时指定，或者通过alter命令指定，通过HColumnDescriptor.DEFAULT_VERSIONS。在HBase 0.96之前，默认保留的版本数量为3个，但是在0.96和更新版本中更改为1个。
Modify the Maximum Number of Versions for a Column Family
1 这个例子使用HBase Shell来保持列族f1中所有列的最多5个版本。还可以使用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 # 注意：大小写敏感
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
添加数据并查看结果
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 ### 产看结果 8 hbase(main):042:0> get 'user','1234',{COLUMN=>'info1',VERSIONS=>5} # 注意：即使VERSIONS=>6，也只显示5个，因为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 你还可以指定每个列族存储的版本的最小数量。默认情况下，该值被设置为0，这意味着该特性被禁用。下面的示例通过HBase Shell将列族f1中所有列的最低版本数设置为2。你也可以使用HColumnDescriptor。 2 hbase> alter 't1', NAME => 'f1', MIN_VERSIONS => 2
从HBase 0.98.2开始，可以通过设置hbase.column.max.version为所有新创建的列保持最大版本数，指定全局默认值在hbase-site.xml中配置。参见hbase.column.max.version。
1.9.2. Delete
有三种不同类型的内部删除标记。
- Delete:一个列的指定版本
- Delete column:一个列的所有版本
- Delete family: 用于特定ColumnFamily的所有列
当删除整个行时，HBase将在内部为每个ColumnFamily创建一个墓碑(而不是每一列)。
通过创建墓碑标记删除工作。例如，假设我们要删除一行。为此，您可以指定一个版本，或者默认使用currentTimeMillis。这意味着删除所有版本小于或等于这个版本的单元格。HBase从不在修改数据，因此例如delete不会立即删除(或标记为已删除)与delete条件对应的存储文件中的条目。相反，会写一个所谓的墓碑，将会掩盖删除的值。当HBase进行一次大的压实时，将对墓碑进行处理，实际地除去那些死值，以及墓碑本身。如果删除一行时指定的版本大于行中任何值的版本，则你可以认为删除完整的行。
1.9.3. Major compactions change query results
在t1、t2和t3上创建三个单元格版本，最大版本设置为2。因此，在获得所有版本时，只返回t2和t3处的值。但是如果删除t2或t3的版本，t1的版本将再次出现。很明显，一旦一个重要的压缩运行，这样的行为将不再是这样了…(参见HBase中弯曲时间的垃圾收集)。
1.10. Sort Order
所有数据模型操作HBase都以排序的顺序返回数据。首先是row，然后是ColumnFamily，然后是column qualifier，最后是timestamp(反向排序，所以首先返回最新的记录)。
1.11. Column Metadata
ColumnFamily实例没有存储的列元数据之外的内部KeyValue信息。因此,虽然HBase可以支持每行有大数量的列，但是多行之间的列差异，是你的责任去保持跟踪列名。
获得一个ColumnFamily的完整列集的唯一方法是处理所有的行。有关HBase如何在内部存储数据的更多信息，请参阅keyvalue。
1.12. Joins
HBase是否支持连接是列表中常见的问题，答案很简单:它不支持连接，至少不支持RDBMS连接的方式(例如，SQL中的等连接或外连接)。如本章所示，HBase中的读取数据模型操作是Get和Scan。
然而，这并不意味着应用程序中不支持等效连接功能，但是您必须自己完成。
