HBase是一个分布式，面向对象的开源数据库，该技术来源于Google论文“Bigtable：一个结构化数据的分布式存储系统”。

就像Bigtable利用了Google文件系统（File System）所提供的分布式数据存储一样，HBase在hadoop之上提供了类似于Bigtable的能力。

HBase是apache的Hadoop项目的子项目。

HBase不同于一般的关系型数据库，它是一个适合于非结构化数据存储的数据库，另一个不同的是HBase基于列的而不是基于行模式。

HBase存储的是松散型数据（稀疏型的数据,并不是每个列都有数据,保证查询的效率，比如学生表中有的只有学号，而没有年龄，有的没有成绩，存储时只需要存储学号，空值不需要存储）。

1、逻辑模型

以表的形式存放数据

表由行和列组成，每个列属于某个列族，由行和列确定的存储单元称为元素

每个元素保存了同一份数据的多个版本，由时间戳来标识区分

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注释：

a） 之所以有多个时间戳，是因为HBase中数据无法update，只能插入新的时间戳版本的数据。

b）删除时，也是插入一行，然后加入一个删除的标记。

下面，我们来介绍一些概念：

1) 行键（Rowkey）

行键是数据行在表里面的唯一标识，并作为检索记录的主键

访问表里面的行只有三种方式：

a) 通过单个行键访问

b) 给定行键的范围访问

c) 全表扫描

行键可以是最大长度不超过64kb的任意字符串，并按照字典序存储

对于经常要一起读取的行，要对行键值精心设计，以便他们能够存放在一起存储。

总结：

--行键是字节数组, 任何字符串都可以作为行键；
-- 表中的行根据行键进行排序，数据按照Row key的字节序(byteorder)排序存储；
-- 所有对表的访问都要通过行键（单个RowKey访问，或RowKey范围访问，或全表扫描)

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2) 列族( ColumnFamily )

列表示为<列族>:<限定符>

HBase在磁盘上按照列族存储数据，这种列式数据库的设计非常适合于数据分析的情形。

列族里的元素最好具有相同的读写方式（例如等长的字符串），以提高性能。

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总结：

-- CF(ColumnFamily列族)必须在表定义时给出

--每个CF可以有一个或多个列成员(ColumnQualifier)，列成员不需要在表定义时给出，新的列族成员可以随后按需、动态加入

--数据按CF分开存储，HBase所谓的列式存储就是根据CF分开存储（每个CF对应一个Store），这种设计非常适合于数据分析的情形

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3) 时间戳（TimeStamp）

对应每次数据操作的时间，可由系统自动生成，也可以由用户显式的赋值

HBase支持两种数据版本回收方式：

a) 每个数据单元，只能存储指定个数的最新版本

b) 保存指定时间长度的版本（例如7天）

常见的客户端时间查询：“某个时刻起的最新数据”或者“给我全部版本的数据”

总结：

--每个Cell可能又多个版本，它们之间用时间戳区分

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4) 单元格（Cell）或称为元素

-- Cell (元素)由行键，列族:限定符，时间戳唯一决定

-- Cell(元素)中的数据是没有类型的，全部以字节码形式存贮

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5) 区域(Region）

--HBase自动把表水平（按Row）划分成多个区域(region)，每个region会保存一个表里面某段连续的数据；
-- 每个表一开始只有一个region，随着数据不断插入表，region不断增大，当增大到一个阈值的时候，region就会等分会两个新的region；
-- 当table中的行不断增多，就会有越来越多的region。这样一张完整的表被保存在多个Region上。

-- HRegion是HBase中分布式存储和负载均衡的最小单元。最小单元表示不同的HRegion可以分布在不同的HRegionServer上。但一个HRegion不会拆分到多个server上。

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2、HBase物理存储

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所有的列族都在同一列。

Table中的所有行都按照row key的字典序排列。

Table 在行的方向上分割为多个HRegion，多个HRegion可以位于不同的HRegionServer上面。

region按大小分割的，每个表一开始只有一个region，随着数据不断插入表，region不断增大，当增大到一个阀值的时候，HRegion就会等分成两个新的HRegion。当table中的行不断增多，就会有越来越多的HRegion。

HRegion是Hbase中分布式存储和负载均衡的最小单元。最小单元就表示不同的HRegion可以分布在不同的HRegion server上。但一个HRegion是不会拆分到多个server上的。

HRegion虽然是分布式存储的最小单元，但并不是存储的最小单元。

事实上，HRegion由一个或者多个Store组成，每个Store保存一个columns family。

每个Strore又由一个memStore和0至多个StoreFile组成。StoreFile以HFile格式保存在HDFS上。

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3、HBase物理模型

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HMaster HBase = Master HBase

HRegionServer = HBase RegionServer

1） Region和Region服务器

表在行方向上，按照行键范围划分成若干的Region;

每个表最初只有一个region，当记录数增加到超过某个阀值时，开始分裂成两个region;

物理上所有数据存放在HDFS，由Region服务器提供region的管理;

一台物理节点只能跑一个HRegionServer;

一个HRegionServer可以管理很多的Region实例;

一个Region实例包括HLog日志和存放数据的Store（一个或多个）,每个Store保存一个Columns Family（列族）；

每个Store又由一个memStore和0至多个StoreFile组成；

StoreFile以HFile格式保存在HDFS上面。

HMaster作为总控节点；

Zookeeper负责调度。

2） HLog

用于灾难恢复；

预写式日志（WAL，Write-Ahead Logging），记录所有更新操作，操作先记录日志，数据才会写入数据文件。