Hbase--读取数据快还是写数据快

首先,需要明确的是,Hbase写入速度比读取速度要快,根本原因LSM存储引擎

从存储引擎的角度分析

  • Hbase底层的存储引擎为LSM-Tree(Log-Structured Merge-Tree)。
  • LSM核心思想的核心就是放弃部分读能力,换取写入的最大化能力。LSM Tree ,这个概念就是结构化合并树的意思,它的核心思路其实非常简单,就是假定内存足够大,因此不需要每次有数据更新就必须将数据写入到磁盘中,而可以先将最新的数据驻留在内存中,等到积累到最后多之后,再使用归并排序的方式将内存内的数据合并追加到磁盘队尾(因为所有待排序的树都是有序的,可以通过合并排序的方式快速合并到一起)。
  • LSM树的设计思想非常朴素:将对数据的修改增量保持在内存中,达到指定的大小限制后将这些修改操作批量写入磁盘,不过读取的时候稍微麻烦,需要合并磁盘中历史数据和内存中最近修改操作,所以写入性能大大提升,读取时可能需要先看是否命中内存,否则需要访问较多的磁盘文件。极端的说,基于LSM树实现的HBase的写性能比MySQL高了一个数量级,读性能低了一个数量级。
  • LSM树原理把一棵大树拆分成N棵小树,它首先写入内存中,随着小树越来越大,内存中的小树会flush到磁盘中,磁盘中的树定期可以做merge操作,合并成一棵大树,以优化读性能。

参考博客:https://blog.csdn.net/liaoxiangui/article/details/80597056

Hbase为什么读取速度快

  • HBase能提供实时计算服务主要原因是由其架构和底层的数据结构决定的,即由LSM-Tree(Log-Structured Merge-Tree) + HTable(region分区) + Cache决定——客户端可以直接定位到要查数据所在的HRegion server服务器,然后直接在服务器的一个region上查找要匹配的数据,并且这些数据部分是经过cache缓存的。
  • 前面说过HBase会将数据保存到内存中,在内存中的数据是有序的,如果内存空间满了,会刷写到HFile中,而在HFile中保存的内容也是有序的。当数据写入HFile后,内存中的数据会被丢弃。
  • HFile文件为磁盘顺序读取做了优化,按页存储。下图展示了在内存中多个块存储并归并到磁盘的过程,合并写入会产生新的结果块,最终多个块被合并为更大块。


    hbase读取速度快
  • 多次刷写后会产生很多小文件,后台线程会合并小文件组成大文件,这样磁盘查找会限制在少数几个数据存储文件中。HBase的写入速度快是因为它其实并不是真的立即写入文件中,而是先写入内存,随后异步刷入HFile。所以在客户端看来,写入速度很快。另外,写入时候将随机写入转换成顺序写,数据写入速度也很稳定。
  • 而读取速度快是因为它使用了LSM树型结构,而不是B或B+树。磁盘的顺序读取速度很快,但是相比而言,寻找磁道的速度就要慢很多。HBase的存储结构导致它需要磁盘寻道时间在可预测范围内,并且读取与所要查询的rowkey连续的任意数量的记录都不会引发额外的寻道开销。比如有5个存储文件,那么最多需要5次磁盘寻道就可以。而关系型数据库,即使有索引,也无法确定磁盘寻道次数。而且,HBase读取首先会在缓存(BlockCache)中查找,它采用了LRU(最近最少使用算法),如果缓存中没找到,会从内存中的MemStore中查找,只有这两个地方都找不到时,才会加载HFile中的内容,而上文也提到了读取HFile速度也会很快,因为节省了寻道开销。

举例:
A:如果快速查询(从磁盘读数据),hbase是根据rowkey查询的,只要能快速的定位rowkey, 就能实现快速的查询,主要是以下因素:
1、hbase是可划分成多个region,你可以简单的理解为关系型数据库的多个分区。
2、键是排好序了的
3、按列存储的

  • 首先,能快速找到行所在的region(分区),假设表有10亿条记录,占空间1TB, 分列成了500个region, 1个region占2个G. 最多读取2G的记录,就能找到对应记录;
  • 其次,是按列存储的,其实是列族,假设分为3个列族,每个列族就是666M, 如果要查询的东西在其中1个列族上,1个列族包含1个或者多个HStoreFile,假设一个HStoreFile是128M, 该列族包含5个HStoreFile在磁盘上. 剩下的在内存中。
  • 再次,是排好序了的,你要的记录有可能在最前面,也有可能在最后面,假设在中间,我们只需遍历2.5个HStoreFile共300M
  • 最后,每个HStoreFile(HFile的封装),是以键值对(key-value)方式存储,只要遍历一个个数据块中的key的位置,并判断符合条件可以了。 一般key是有限的长度,假设跟value是1:19(忽略HFile上其它块),最终只需要15M就可获取的对应的记录,按照磁盘的访问100M/S,只需0.15秒。 加上块缓存机制(LRU原则),会取得更高的效率。

B:实时查询

  • 实时查询,可以认为是从内存中查询,一般响应时间在1秒内。HBase的机制是数据先写入到内存中,当数据量达到一定的量(如128M),再写入磁盘中, 在内存中,是不进行数据的更新或合并操作的,只增加数据,这使得用户的写操作只要进入内存中就可以立即返回,保证了HBase I/O的高性能。
  • 实时查询,即反应根据当前时间的数据,可以认为这些数据始终是在内存的,保证了数据的实时响应。

参考博客:https://blog.csdn.net/keda8997110/article/details/50916800

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