В системе распределенных баз данных согласованность данных и восстановление после сбоев являются двумя очень важными проблемами. Как типичная распределенная база данных NoSQL, HBase обеспечивает эффективную производительность чтения и записи, а также горизонтальную масштабируемость и широко используется в сценариях с большими данными. Однако перед лицом неизбежных сбоев узлов и разделов сети в распределенной архитектуре обеспечение согласованности данных и быстрое восстановление после сбоев являются важными целями проектирования системы HBase.
В распределенных системах согласованность данных обычно можно разделить на следующие три типа:
тип консистенции | описывать |
---|---|
сильная консистенция | Каждая операция чтения может считывать последние результаты записи. |
конечная согласованность | При отсутствии новых операций записи данные в конечном итоге достигнут согласованного состояния, но операции чтения могут получить данные с истекшим сроком действия. |
слабая консистенция | Система не гарантирует, что данные достигнут согласованного состояния, и может возвращать противоречивые данные. |
HBaseизсильная консистенция Модель
HBaseследоватьсильная консистенция Модель,То есть после каждой операции записи,Клиент может прочитать последние данные. Это делается с помощью следующего механизма:
Таблица механизма WAL (Write Ahead Log)
механизм | описывать |
---|---|
WALмеханизм | Перед каждой записью данных HBase сначала записывает данные в файл журнала WAL. |
Защита от потери данных | Убедитесь, что данные не потеряны после непредвиденных сбоев. |
Процесс записи журнала | Операция записи не будет завершена по-настоящему, пока все реплики не будут успешно записаны в журнал. |
Таблицы MemStore и HFileмеханизм
механизм | описывать |
---|---|
MemStore | Данные сначала записываются в MemStore и временно сохраняются в памяти. |
Флэш-диск | Когда данные в MemStore достигают определенного размера, данные преобразуются в формат Флэш-диск и создается файл HFile. |
Чтение приоритета операции | Во время операций чтения HBase отдает приоритет чтению последних данных в MemStore, чтобы обеспечить согласованность чтения данных. |
Примеры кода для достижения согласованности данных
В приведенном ниже коде мы покажем, как обеспечить согласованность данных с помощью WAL и MemStore.
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.hbase.HBaseConfiguration;
import org.apache.hadoop.hbase.client.*;
import org.apache.hadoop.hbase.util.Bytes;
public class HBaseConsistencyExample {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// Создать объект конфигурации HBase
Configuration config = HBaseConfiguration.create();
try (Connection connection = ConnectionFactory.createConnection(config)) {
Table table = connection.getTable(TableName.valueOf("user_data"));
// Вставьте фрагмент данных
Put put = new Put(Bytes.toBytes("user123"));
put.addColumn(Bytes.toBytes("personal_info"), Bytes.toBytes("name"), Bytes.toBytes("Alice"));
put.addColumn(Bytes.toBytes("personal_info"), Bytes.toBytes("age"), Bytes.toBytes("30"));
table.put(put);
// Обеспечьте согласованность данных с помощью WALмеханизма.
put.setDurability(Durability.SYNC_WAL); // Используйте журналы WAL для обеспечения сохранности данных.
table.put(put);
System.out.println("Data inserted with WAL enabled.");
// Получите данные и проверьте согласованность
Get get = new Get(Bytes.toBytes("user123"));
Result result = table.get(get);
String name = Bytes.toString(result.getValue(Bytes.toBytes("personal_info"), Bytes.toBytes("name")));
String age = Bytes.toString(result.getValue(Bytes.toBytes("personal_info"), Bytes.toBytes("age")));
System.out.println("Name: " + name + ", Age: " + age);
}
}
}
по этому коду,Вы можете увидеть, как использовать WALмеханизм HBase для обеспечения согласованности данных. Даже если во время записи произошел сбой,Мы также можем гарантировать, что данные не будут потеряны через журналы WAL.
HBase имеет встроенный механизм отказоустойчивости и восстановления.,Чтобы гарантировать, что в случае возникновения непредвиденных ситуаций, таких как сбой узла и раздела сети,,Систему можно быстро восстановить, а обслуживание продолжить.
Восстановление после сбоя сервера региона
Единицей хранения данных в HBase является регион, а сервер региона отвечает за управление несколькими регионами. При сбое сервера региона HBase выполняет восстановление после сбоя, выполнив следующие шаги:
Шаги восстановления | описывать |
---|---|
Ошибка обнаружения мастера | Главный узел HBase контролирует все серверы региона. Когда сервер региона обнаруживается отключенным, запускается процесс восстановления после сбоя. |
Переназначить регион | Главный узел перераспределяет регион, размещенный на вышедшем из строя сервере региона, другим доступным серверам региона. |
Восстановить данные из журналов WAL | Новый сервер региона считывает журнал WAL вышедшего из строя сервера региона и применяет незавершенные операции записи к размещенным на нем регионам, чтобы гарантировать, что данные не будут потеряны. |
Примеры кода для восстановления после сбоя
Чтобы смоделировать регион сбоя сервера, следующий код показывает, как обрабатывать механизм перераспределения региона и восстановления данных.
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.hbase.HBaseConfiguration;
import org.apache.hadoop.hbase.client.*;
import org.apache.hadoop.hbase.TableName;
import org.apache.hadoop.hbase.util.Bytes;
public class HBaseFailureRecoveryExample {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// Настроить HBase
Configuration config = HBaseConfiguration.create();
try (Connection connection = ConnectionFactory.createConnection(config)) {
Table table = connection.getTable(TableName.valueOf("user_data"));
// Имитировать регион Восстановление данных после сбоя сервера
Get get = new Get(Bytes.toBytes("user123"));
Result result = table.get(get);
if (!result.isEmpty()) {
String name = Bytes.toString(result.getValue(Bytes.toBytes("personal_info"), Bytes.toBytes("name")));
String age = Bytes.toString(result.getValue(Bytes.toBytes("personal_info"), Bytes.toBytes("age")));
System.out.println("Recovered Name: " + name + ", Recovered Age: " + age);
} else {
System.out.println("Data not found, recovery in progress...");
}
// Вы можете продолжить работу с данными после перераспределения региона.
Put put = new Put(Bytes.toBytes("user123"));
put.addColumn(Bytes.toBytes("personal_info"), Bytes.toBytes("address"), Bytes.toBytes("New York"));
table.put(put);
System.out.println("New data inserted after recovery.");
}
}
}
Этот код имитирует обработку после сбоя сервера региона, данные восстанавливаются через журнал WAL и регион перераспределяется. Пользователи могут продолжать нормально работать с данными после устранения сбоя.
Случай согласованности данных
в системе комментариев пользователей,Данные комментариев пользователей должны записываться в режиме реального времени и быть легко читаемыми. WALмеханизм от HBase,Мы можем гарантировать, что даже в случае сбоя системы во время процесса записи,Данные по-прежнему можно восстановить через журналы WAL.,Убедитесь, что комментарии пользователей не теряются.
Структура таблицы спроектирована следующим образом:
кланы | Список | иллюстрировать |
---|---|---|
comments | commentId | Уникальный идентификатор комментария |
comments | userId | ID пользователя |
comments | commentText | Содержание комментария |
comments | timestamp | Время комментирования |
Put put = new Put(Bytes.toBytes("comment_20230906_001"));
put.addColumn(Bytes.toBytes("comments"), Bytes.toBytes("userId"), Bytes.toBytes("user123"));
put.addColumn(Bytes.toBytes("comments"), Bytes.toBytes("commentText"), Bytes.toBytes("This is a great post!"));
put.addColumn(Bytes.toBytes("comments"), Bytes.toBytes("timestamp"), Bytes.toBytes(System.currentTimeMillis()));
put.setDurability(Durability.SYNC_WAL); // Использование механизма журналов WAL
table.put(put);
Обеспечьте согласованность записи данных посредством WALмеханизма, и комментарии пользователей не будут потеряны, даже если система выйдет из строя.
Случай восстановления после сбоя
В системе заказов электронной коммерции, Регион После сбоя сервера,Данные заказа должны быть восстановлены быстро и последовательно. В этом сценарии,HBase использует перераспределение региона главного узла и механизм восстановления журналов WAL.,Убедитесь, что информация о заказе не потеряна.
Структура таблицы спроектирована следующим образом:
кланы | Список | иллюстрировать |
---|---|---|
orders | orderId | Уникальный идентификатор заказа |
orders | userId | ID пользователя |
orders | productId | Идентификатор продукта |
orders | orderStatus | Статус заказа |
orders | timestamp | время заказа |
Код развертывания следующий:
Get get = new Get(Bytes.toBytes("order_20230906_001"));
Result result = table.get(get);
if (!result.isEmpty()) {
String orderStatus = Bytes.toString(result.getValue(Bytes.toBytes("orders"), Bytes.toBytes("orderStatus")));
System.out.println("Recovered Order Status: " + orderStatus);
} else {
System.out.println
("Order not found, recovery in progress...");
}
После сбоя системы данные заказа можно быстро восстановить через журнал WAL, чтобы обеспечить высокую доступность системы.
HBase использует модель сильной консистенции и эффективный механизм восстановления после сбоев.,Он может обеспечить стабильные и эффективные услуги хранения данных в крупномасштабных распределенных системах. Согласованность данных гарантируется благодаря совместной работе WAL и MemStore.,Устранение сбоев достигается за счет координации Мастер-узла и воспроизведения журналов WAL.