HBase中Memstore简介
2019-01-27
HBase中Memstore对整个系统的性能有着重要的作用，这里将简单介绍一下该模块。
1 Memstore 概述
HBase中，Region是集群节点上最小的数据服务单元，用户数据表由一个或多个Region组成。在Region中每个ColumnFamily的数据组成一个Store。每个Store由一个Memstore和多个HFile组成，如下图所示：
HBase是基于LSM-Tree模型的，所有的数据更新插入操作都首先写入Memstore中（同时会顺序写到日志HLog中），达到指定大小之后再将这些修改操作批量写入磁盘，生成一个新的HFile文件，这种设计可以极大地提升HBase的写入性能；另外，HBase为了方便按照RowKey进行检索，要求HFile中数据都按照RowKey进行排序，Memstore数据在flush为HFile之前会进行一次排序，将数据有序化。
2 Memstore Flush触发条件
- Memstore级别限制：当Region中任意一个MemStore的大小达到了上限（
hbase.hregion.memstore.flush.size，默认128MB），会触发Memstore刷新。 - Region级别限制：当Region中所有Memstore的大小总和达到了上限（
hbase.hregion.memstore.block.multiplier * hbase.hregion.memstore.flush.size，默认2 * 128M = 256M），会触发memstore刷新。 - Region Server级别限制：当一个Region Server中所有Memstore的大小总和达到了上限（
hbase.regionserver.global.memstore.upperLimit * hbase_heapsize，默认 40%的JVM内存使用量），会触发部分Memstore刷新。Flush顺序是按照Memstore由大到小执行，先Flush Memstore最大的Region，再执行次大的，直至总体Memstore内存使用量低于阈值（hbase.regionserver.global.memstore.lowerLimit * hbase_heapsize，默认 38%的JVM内存使用量）。 - 当一个Region Server中HLog数量达到上限（可通过参数
hbase.regionserver.maxlogs配置）时，系统会选取最早的一个 HLog对应的一个或多个Region进行flush - HBase定期刷新Memstore：默认周期为1小时，确保Memstore不会长时间没有持久化。为避免所有的MemStore在同一时间都进行flush导致的问题，定期的flush操作有20000左右的随机延时。
- 手动执行flush：用户可以通过shell命令 flush ‘tablename’或者flush ‘region name’分别对一个表或者一个Region进行flush。
3 Memstore Flush流程
为了减少flush过程对读写的影响，HBase采用了类似于两阶段提交的方式，将整个flush过程分为三个阶段：
- prepare阶段：遍历当前Region中的所有Memstore，将Memstore中当前数据集kvset做一个快照snapshot，然后再新建一个新的kvset。后期的所有写入操作都会写入新的kvset中，而整个flush阶段读操作会首先分别遍历kvset和snapshot，如果查找不到再会到HFile中查找。prepare阶段需要加一把updateLock对写请求阻塞，结束之后会释放该锁。因为此阶段没有任何费时操作，因此持锁时间很短。
- flush阶段：遍历所有Memstore，将prepare阶段生成的snapshot持久化为临时文件，临时文件会统一放到目录.tmp下。这个过程因为涉及到磁盘I/O操作，因此相对比较耗时。
- commit阶段：遍历所有的Memstore，将flush阶段生成的临时文件移到指定的ColumnFamily目录下，针对HFile生成对应的storefile和Reader，把storefile添加到HStore的storefiles列表中，最后再清空prepare阶段生成的snapshot。