HBASE 中 HFile结构

序

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auth: Hadi

Hfile

Hbase 的数据以HFile的形式存在HDFS，以下则是HBase的数据存储逻辑结构：

	NameSpace > Table > Region > CF > HFile

而HFile则是：

	Hfile > Trailer > Load-on-open > bloom Index > Block Data >Root Index > Mediatile Index > Leaf Index > Data Block > KV

HFile存储路径为：

	/hbase/data/<nameSpace>/<tableName>/<encoded-regionname>/<column-family>/<filename>

可以使用hbase命令来读取HFile文件：

	hbase org.apache.hadoop.hbase.io.hfile.HFile -f  /上面的路径指定某个HFile   -p
	// 这个命令还不太行。

逻辑结构

在逻辑结构中，主要为4部分：

Scanned Block
	DataBlock
		存储用户KV数据
	LeafIndexBlock
		存储所索引树的叶子节点数据
	BloomBlock
		布隆过滤器相关数据
		
Non-scanned Block
	MetaBlock
	中间节点数据
	扫描Block不会扫描这块
	
Load-on-open
	会在RegionServer打开HFile时直接加载到内存中
	在Trailer之后
	
Trailer
	记录了HFile的版本信息，和其他各个部分的offset。
	优先被加载到内存中，然后计算出Load-on-open的长度。
	
	version
		最先加载到内存的部分，根据version确定Trailer长度，再加载整个Trailer block
	LoadOnopenDataOffset
		load-on-open区的偏移量（便于将其加载到内存）
	FirstDataBlockOffset
		HFile中第一个Block的偏移量
	LastDataBlockOffset
		HFile中最后一个Block的偏移量
	numEntries
		HFile中kv总数

物理结构

Block块

HFile文件由各种Block组成。Block默认为64KB,所有的Block都拥有相同的数据结构。
每个Block都包含了BlockHeader和BlockData

Header 元数据信息
	核心为BlockType，标识这个Block的类型
	ondiskType
	UncompressedSize
	PrevBlockOffset
Data 具体的数据

BlockType包含八种：

Trailer Block
Meta Block
	存储布隆过滤器相关的元数据信息
	用户自定义的KV对，可以被压缩
	
Data Block
Root Index
	根索引
Intermediate Level Index
	树索引
Leaf Level Index
	叶子索引
Bloom Meta Block
Bloom Block

File info

用户在这一部分添加自己的元信息

DataBlock

存储的KV数据

KeyLength
ValueLength
Key
	rowKey、ColumnFamily、Column Qualifier、TimeStamp、KeyTpe
	KeyType种类包含：put、delete、deleteColumn、deleteFamily
Value
	实际写入数据

DataBlock不是还有一个Magic
个数据块有个Magic头，存储偏移量和首Key。存疑

以上可以看到，在HBASE中存储的不仅仅是数据，而是每一次的操作。

Bloom Block 和 Bloom Index Block

对于给定的key，经过布隆过滤器处理就可以知道HFile中是否存在待检索key。布隆过滤器可以通过计算来获取对应值是否在某个集合中，实现方法是Hash+BitMap实现，具体请参考布隆实现。

不存在的话，就不需要遍历查找该文件，降低IO次数。 布隆过滤器一般会存储在内存中，所以一般整个过程处理耗时基本可以忽略。

在HBase中，为每个HFile都分配了对应的位数组，来存储HFile中K的映射。一旦数据太大就不适合存储在内存中了。因此V2版本将位数组拆分成为了多个位数组。一部分连续的key使用一个数组。这样，一个HFile就会有多个位数组，针对每个key数组有对应的索引，来定位到具体的位数组。

Bloom Index Block 位于Load-on-open部分，在regionServer读取HFile时候，会直接加载到内存中。

所以一个get请求根据布隆过滤器大概分为3步：

• 根据key在Bloom Index Block 所有的索引项中根据BlockKey进行二分查找，定位到对应的Bloom Index Entry
• 根据Bloom index Entry中的BlockIffset以及BlockOndiskSize加载key对应的位数组
• 对key进行hash映射，根据结果判断所在位是1or0

HFlie关于索引的Block

根据索引层级不同，HFlie的索引结构分为

• single-level
• multi-level
  一般2-3级

随着HFile文件越来越大，DataBlock越来越多，索引的数据也就越来越大，无法全部加载到内存。索引使用多级索引，只加载部分索引，从而降低内存使用空间。

索引类型

root Index Block

位于load-ono-open部分
会在regionServer打开HFile时加载到内存中
记录了MidKey相关信息，用于Split操作时，快速定位HFile的切分点位置。

intermediate Index Block

位于Non-Scanned-Block

Leaf Index Block

位于Scanned Block
直接指向时间Data Block

HBase 随机读写

首先使用MemStoreScanner搜索MemStore里面是否含有所查的rowKey，内存中。
同时使用Bloom Block通过一定算法过滤掉大部分一定不包含所查rowKey的HFile。
RegionServer启动的时候就会把Trailer 和Load-on-open-section里的block先后加载到内存// todo 哪里，
所以接下来会查Trailer，因为它记录了每个HFile的偏移量，可以快速排出剩下部分HFile。
读取HFile，根据index Block索引快速查找rowkey所在block位置。
找到block后，查找是否在blockCache中，如果没有就会将其加载到blockCache中。
然后根据查找条件将结果进行放回。

BlockCache

BlockCache会单独发表文章进行讲解，请参考其他blog