第四章 HBase分布式数据库
### 1、HBase概述
* HBase的技术特点
* 容量大。
* 当关系数据库的单个表的记录在亿级时，则查询和写入的性能都会呈现指数级下降，而HBase对于单表存储百亿或更多的数据都没有性能问题。
* 表结构不固定。
* 可以根据需要动态的增加列，同一张表中不同的行可以有截然不同的列。
* 列式存储。
* 列存储指的是数据在表中是按照列存储的，可动态地增加列，并且可以单独对列进行各种操作。
* 稀疏性。
* 空列并不占用存储空间，表可以非常稀疏。
* 数据类型单一。
* HBase中的数据都是字符串。
* HBase与传统关系数据库的区别
* 1.数据类型方面
* 关系数据库具有丰富的数据类型，如字符串型、数值型、日期型、二进制型等。HBase只有字符串数据类型，数据的实际类型都是交由用户自己编写程序对字符串进行解析的。
* 2.数据操作方面
* 关系数据库包含了丰富的操作，如插入、删除、更新、查询等，其中还涉及各式各样的函数和连接操作。HBase只有很简单的插入、查询、删除、清空等操作，表和表之间是分离的。
* 3.存储模式方面
* 关系数据库是基于行存储的，在关系数据库中读取数据时，需要顺序扫描每个元组，然后从中筛选出所需要查询的属性。HBase是基于列存储的，HBase将列划分为若干个列族，每个列族都由几个文件保存，不同列族的文件时分离的，它的优点是:可以降低IO开销，支持大量并发用户查询，仅需要处理所要查询的列，不需要处理与查询无关的大量数据列。
* 4.数据维护方面
* 在关系数据库中，更新操作会用最新的当前值去替换元组中原来的旧值。而HBase执行的更新操作不会删除数据旧的版本，而是添加一个新的版本，旧的版本仍然保留。
* 5.可伸缩性方面
* HBase分布式数据库就是为了实现灵活的水平扩展而开发的，所以它能够轻松增加或减少硬件的数量来实现性能的伸缩。而传统数据库通常需要增加中间层才能实现类似的功能，很难实现横向扩展，纵向扩展的空间也比较有限。
* HBase与Hadoop中其他组件的关系
* HBase作为Hadoop生态系统的一部分，一方面它的运行依赖于Hadoop生态系统中的其他组件;另一方面，HBase又为Hadoop生态系统的其他组件提供了强大的数据存储和处理能力。
* 
### 2、HBase系统架构和数据访问流程
* 系统架构
* HBase采用MasterlSlave架构，由HMaster服务器、HRegionServer服务器和ZooKeeper协同服务器构成。在底层，HBase将数据存储于HDFS中。HBase系统架构如图所示。
* 
* 1.客户端
* 客户端包含访问HBase的接口，同时在缓存中维护着已经访问过的HRegion位置信息，用来加快后续数据访问过程。
* 2.Zookeeper服务器
* Zookeeper服务器用来为HBase集群提供稳定可靠的协同服务，Zookeeper存储了-ROOT-表的地址和HMaster的地址，客户端通过-ROOT-表可找到自己所需的数据。
* 3.HMaster服务器
* 每台HRegionServer都会和HMaster服务器通信。
* HMaster服务器的主要任务就是告诉每个HRegionServer它主要维护哪些HRegion。
* HMaster用于
* 协调多个HRegionServer，
* 侦测各个HRegionServer的状态，
* 负责分配HRegion给HRegionServer，
* 平衡HRegionServer之间的负载。
* 4.HRegionServer
* 维护HMaster分配给它的HRegion，
* 处理用户对这些Hegion的I/O请求，
* 还负责切分在运行过程中变得过大的HRegion。
* 内部管理了一系列HRegion对象
* 每个HRegion对应了表（Table）中的一个Region。
* HBase表根据Row Key的范围被水平拆分成若干个HRegion。每个HRegion都包含了这个HRegion的start key和end key之间的所有行（(row） 。
* 数据访问流程
* -ROOT-表
* -ROOT-表是一张存储.META,表的表，记录了.META,表的HRegion信息。
* 
* .META.表
* 
* 假设要从Table2里面查询一条Row Key是RK10000的数据，那么应该遵循以下步骤:
* ①从.META.表里面查询哪个HRegion包含这条数据。 ②获取管理这个HRegion的HRegionServer地址。 ③连接这个HRegionServer，查到这条数据。
### 3、HBase数据表
* 逻辑视图
* 1.行键（Row Key）
* 2.列族（ Column Family）和列名（Column Name )
* HBase表中的每个列都归属于某个列族，列族必须作为表模式(Schema)定义的一部分预先定义。在每个列族中，可以存放很多的列，而每行每列族中列的数量可以不相同。
* 3.单元格(Cell)
* 在HBase表中，通过行键、列族和列名确定一个"单元格"(Cell）。每个单元格中可以保存一个字段数据的多个版本，每个版本对应一个不同的时间戳
* 4.时间戳（Time Stamp）
* 5.区域
* HBase数据表物理视图
* 在HBase表的逻辑视图层面，HBase中的每个表是由许多行组成的。
* 但在物理存储层面，它是采用基于列的存储方式。
* 可简单认为每个Column Family对应一张存储表，表格的Row Key、Column Family .Column Name、Time Stamp唯一确定一条记录。
### 4、HBase安装
### 5、HBase配置
### 6、HBase的Shell操作
* 基本命令
* 1.获取帮助help
* 2.查看服务器状态status
* 3.查看当前用户whoami
* 4.命名空间相关命令
* (1)列出所有命名空间命令list_namespace
* (2)创建命名空间命令create namespace
* (3)查看命名空间命令describe_namespace
* (4)创建表命令create
* (5)列出指定命名空间下的所有表命令 list_namespace_tables
* (6〉使表无效命令disable
* (7)删除表命令drop
* (8）删除命名空间命令drop namespace
* 创建表
* 在关系数据库中，需要首先创建数据库，然后再创建表，但在HBasc数据库中，不需要创建数据库，可直接创建表。HBase创建表的语法格式如下:
* create\<表名称\>,\<列族名称1\>\[,'列族名称2'...\]
* HBase中的表至少要有一个列族，列族直接影响HBasc数据存储的物理特性。
* 插入与更新表中的数据
* put\<表名\>,\<行键\>,\<列族名:列名\>,\<值\>\[,时间戳\]
* 例如给表student添加数据:行键是0001，列族名是baseInfo，列名是Sname,值是ding。
* put 'student, '0001,'baseInfo:Sname'，'ding'
* 查看表中的数据
* 1.查询某行数据get
* 2.浏览表中全部数据scan
* 删除表中的数据
* delete命令用于删除一个单元格数据
* deleteall命令用于删除一行数据
* truncate命令用于删除表中的所有数据
* 表的启用/禁用
* enable和disable可以启用/禁用表
* is_enabled和is_disabled来检查表是否被禁用。
* 修改表结构
* 修改表结构必须先禁用表。
* disable 'student'#禁用student表
* 1.添加列族alter '表名',列族名'
* 2删除列族 alter '表名',{NAME=\>'列族名',METHOD =\> 'delete'}
* alter 'student'，{NAME=\> 'teacherInfo'，METHOD =\> 'delete"}
* 删除HBase表
* 第一步禁用表，第二步删除表。
* disable 'student'#禁用student表
* drop 'student'#删除student表
### 7、HBase的Java API操作