一、HBase协处理器实战
大纲:
协处理器介绍
协处理器的分类
演示endpoint对表中某个列进行计数服务端编写
1.1 协处理器介绍
定义:HBase可以让用户的部分逻辑在数据存放端及hbase服务端进行计算的机制(框架)。协处理器允许用户在hbase服务端上运行自己的代码。
HBase作为列数据库最经常被人诟病的特性包括:无法轻易建立“二级索引”,难以执行求和、计数、排序等操作。
比如,在旧版本(<0.92)的Hbase中,统计数据表的总行数,需要使用Counter方法,执行一次MapReduce Job才能得到。
虽然HBase在数据存储层中集成了MapReduce,能够有效用于数据表的分布式计算。然而在很多情况下,做一些简单的相加或者聚合计算的时候,如果直接将计算过程放置在server端,能够减少通讯开销,从而获得很好的性能提升。于是, HBase在0.92之后引入了协处理器(coprocessors)。
协处理器实现了一些激动人心的新特性:能够轻易建立二次索引、复杂过滤器(谓词下推)以及访问控制等。
HBase协处理器的灵感来自于Jeff Dean 09年的演讲。它根据该演讲实现了类似于bigtable的协处理器,包括以下特性:
- 每个表服务器的任意子表都可以运行代码。
- 客户端的高层调用接口 (客户端能够直接访问数据表的行地址,多行读写会自动分片成多个并行的RPC调用)。
- 提供一个非常灵活的、可用于建立分布式服务的数据模型。
- 能够自动化扩展、负载均衡、应用请求路由。
HBase的协处理器灵感来自 bigtable,但是实现细节不尽相同。 HBase建立了一个框架,它为用户提供类库和运行时环境,使得他们的代码能够在HBase region server和master上处理。
1.2 协处理器的分类
分类:协处理器框架为了更好支持其行为的灵活性,提供了两个不同方面的插件。
一个是观察者(observer),类似于关系数据库的触发器。
另一个是终端(endpoint),动态的终端有点像存储过程。
1.2.1 Observer
分为RegionObserver、RegionServerObserver、MasterObserver、WalObserver。
观察者的设计意图是允许用户通过插入代码来重载协处理器框架的upcall方法,而具体的事件触发的callback方法由HBase的核心代码来执行。
协处理器框架处理所有的callback调用细节,协处理器自身只需要插入添加或者改变的功能。
以HBase0.92版本为例,它提供了三种观察者接口:
RegionObserver:提供客户端的数据操纵事件钩子: Get、 Put、 Delete、Scan等。
WALObserver:提供WAL相关操作钩子。
MasterObserver:提供DDL-类型的操作钩子。如创建、删除、修改数据表等。
这些接口可以同时使用在同一个地方,按照不同优先级顺序执行。用户可以任意基于协处理器实现复杂的HBase功能层。 HBase有很多种事件可以触发观察者方法,这些事件与方法从HBase0.92版本起,都会集成在HBase API中。不过这些API可能会由于各种原因有所改动,不同版本的接口改动比较大。
RegionObserver工作原理:
1.2.2 EndPoint
终端是动态RPC插件的接口,它的实现代码被安装在服务器端,从而能够通过HBase RPC唤醒。客户端类库提供了非常方便的方法来调用这些动态接口,它们可以在任意时候调用一个终端,它们的实现代码会被目标region远程执行,结果会返回到终端。用户可以结合使用这些强大的插件接口,为HBase添加全新的特性。
终端的使用如下面流程所示:
定义一个新的protocol接口,必须继承CoprocessorProtocol。
实现终端接口,该实现会被导入region环境执行。
继承抽象类BaseEndpointCoprocessor。
在客户端,终端可以被两个新的HBase Client API调用。
单个region:
HTableInterface.coprocessorProxy(Class<T> protocol, byte[] row)
regions区域:
HTableInterface.coprocessorExec(Class<T> protocol, byte[] startKey, byte[] endKey, Batch.Call<T,R> callable)
整体的EndPoint调用过程范例,如图所示:
官方给的示例程序大体流程:
对Endpoint进行设置的三个方法:
A. 启动全局aggregation,能过操纵所有的表上的数据。通过修改hbase-site.xml这个文件来实现,只需要添加如下代码:
<property> <name>hbase.coprocessor.user.region.classes</name> <value> org.apache.hadoop.hbase.coprocessor.RowCountEndpoint </value> </property>
B. 启用表aggregation,只对特定的表生效。通过HBase Shell 来实现。
(1)disable指定表。
hbase> disable 'mytable'
(2)添加aggregation 。
hbase> alter 'mytable','coprocessor'=>'|org.apache.hadoop.hbase.coprocessor.example.RowCountEndpoint ||'
(3)重启指定表 。
hbase> enable 'mytable'
C. API调用
HTableDescriptor htd=new HTableDescriptor("testTable"); htd.setValue("CORPROCESSOR$1" , path.toString+"|"+RowCountEndpoint.class.getCanonicalName()+"|"+Coprocessor.Priority.USER);
其中path为jar在HDFS中的路径。
Demo1:
package Coprocessor; import java.io.IOException; import java.util.Iterator; import java.util.Map; import org.apache.hadoop.conf.Configuration; import org.apache.hadoop.hbase.HBaseConfiguration; import org.apache.hadoop.hbase.client.HConnection; import org.apache.hadoop.hbase.client.HConnectionManager; import org.apache.hadoop.hbase.client.HTable; import org.apache.hadoop.hbase.client.coprocessor.Batch; import org.apache.hadoop.hbase.coprocessor.example.generated.ExampleProtos; import org.apache.hadoop.hbase.ipc.BlockingRpcCallback; import org.apache.hadoop.hbase.ipc.ServerRpcController; import com.google.protobuf.ServiceException; public class CoprocessorRowCounter { private String rootDir; private String zkServer; private String port; private Configuration conf; private HConnection hConn = null; private CoprocessorRowCounter(String rootDir,String zkServer,String port) throws IOException{ this.rootDir = rootDir; this.zkServer = zkServer; this.port = port; conf = HBaseConfiguration.create(); conf.set("hbase.rootdir", rootDir); conf.set("hbase.zookeeper.quorum", zkServer); conf.set("hbase.zookeeper.property.clientPort", port); hConn = HConnectionManager.createConnection(conf); } public static void main(String[] args) throws ServiceException, Throwable { String rootDir = "hdfs://hadoop1:8020/hbase"; String zkServer = "hadoop1"; String port = "2181"; CoprocessorRowCounter conn = new CoprocessorRowCounter(rootDir,zkServer,port); //Configuration conf = HBaseConfiguration.create(); HTable table = new HTable(conn.conf, "students"); //发送请求 final ExampleProtos.CountRequest request = ExampleProtos.CountRequest.getDefaultInstance(); //回调函数 call方法 Map<byte[],Long> results = table.coprocessorService(ExampleProtos.RowCountService.class, null, null, new Batch.Call<ExampleProtos.RowCountService,Long>() { public Long call(ExampleProtos.RowCountService counter) throws IOException { ServerRpcController controller = new ServerRpcController(); BlockingRpcCallback<ExampleProtos.CountResponse> rpcCallback = new BlockingRpcCallback<ExampleProtos.CountResponse>(); //实现在server端 counter.getRowCount(controller, request, rpcCallback); ExampleProtos.CountResponse response = rpcCallback.get(); if (controller.failedOnException()) { throw controller.getFailedOn(); } //返回 return (response != null && response.hasCount()) ? response.getCount() : 0; } }); int sum = 0; int count = 0; /* Iterator<Long> iter = results.values().iterator(); Long val = iter.next();*/ for (Long l : results.values()) { sum += l; count++; } System.out.println("row count = " + sum); System.out.println("region count = " + count); } }
运行结果:
row count = 4 region count = 1
注意:
- 协处理器配置的加载顺序:先加载配置文件中定义的协处理器,后加载表描述符中的协处理器。
COPROCESSOR$<number>
中的number定义了加载的顺序。- 协处理器配置格式
移除协处理器
Demo2:
package Coprocessor; import java.io.IOException; import java.util.List; import org.apache.hadoop.hbase.Cell; import org.apache.hadoop.hbase.KeyValue; import org.apache.hadoop.hbase.client.Get; import org.apache.hadoop.hbase.coprocessor.BaseRegionObserver; import org.apache.hadoop.hbase.coprocessor.ObserverContext; import org.apache.hadoop.hbase.coprocessor.RegionCoprocessorEnvironment; import org.apache.hadoop.hbase.util.Bytes; public class RegionObserver extends BaseRegionObserver{ private static byte[] fixed_rowkey = Bytes.toBytes("Ivy"); //preGetOp代替preGet /*public void preGetOp(ObserverContext<RegionCoprocessorEnvironment> e, Get get, List<Cell> results) throws IOException { if (Bytes.equals(get.getRow(), fixed_rowkey)) { //行键 列族 列 Cell cell = new KeyValue(get.getRow(), Bytes.toBytes("time"), Bytes.toBytes("time")); results.add(cell); } }*/ @Override public void preGet(ObserverContext<RegionCoprocessorEnvironment> c, Get get, List<KeyValue> result) throws IOException { if (Bytes.equals(get.getRow(), fixed_rowkey)) { //行键 列族 列 KeyValue kv = new KeyValue(get.getRow(), Bytes.toBytes("time"), Bytes.toBytes("time"),Bytes.toBytes(System.currentTimeMillis())); result.add(kv); } } }
打成jar包,上传到hdfs上面。
增加协处理器
disable 'students' alter 'students','coprocessor'=>'hdfs://nameservice1/liguodong/coprocessor.jar|Coprocessor.RegionObserver||' enable 'students'
package HbaseAPI; import java.io.IOException; import java.util.List; import org.apache.hadoop.conf.Configuration; import org.apache.hadoop.hbase.HBaseConfiguration; import org.apache.hadoop.hbase.HColumnDescriptor; import org.apache.hadoop.hbase.HTableDescriptor; import org.apache.hadoop.hbase.KeyValue; import org.apache.hadoop.hbase.MasterNotRunningException; import org.apache.hadoop.hbase.ZooKeeperConnectionException; import org.apache.hadoop.hbase.client.Get; import org.apache.hadoop.hbase.client.HBaseAdmin; import org.apache.hadoop.hbase.client.HConnection; import org.apache.hadoop.hbase.client.HConnectionManager; import org.apache.hadoop.hbase.client.HTableInterface; import org.apache.hadoop.hbase.client.Put; import org.apache.hadoop.hbase.client.Result; import org.apache.hadoop.hbase.io.compress.Compression.Algorithm; import org.apache.hadoop.hbase.io.encoding.DataBlockEncoding; import org.apache.hadoop.hbase.util.Bytes; public class HBaseConnection { private String rootDir; private String zkServer; private String port; private Configuration conf; private HConnection hConn = null; private HBaseConnection(String rootDir,String zkServer,String port) throws IOException{ this.rootDir = rootDir; this.zkServer = zkServer; this.port = port; conf = HBaseConfiguration.create(); conf.set("hbase.rootdir", rootDir); conf.set("hbase.zookeeper.quorum", zkServer); conf.set("hbase.zookeeper.property.clientPort", port); hConn = HConnectionManager.createConnection(conf); } //获取数据 public Result getData(String tableName,String rowkey) throws IOException{ HTableInterface table = hConn.getTable(tableName); //用来获取单个行的相关信息 Get get = new Get(Bytes.toBytes(rowkey)); return table.get(get); } public void format(Result result){ //行键 String rowkey = Bytes.toString(result.getRow()); //Return an cells of a Result as an array of KeyValues KeyValue[] kvs = result.raw(); for (KeyValue kv : kvs) { //列族名 String family = Bytes.toString(kv.getFamily()); //列名 String qualifier = Bytes.toString(kv.getQualifier()); //String value = Bytes.toString(result.getValue(Bytes.toBytes(family), Bytes.toBytes(qualifier))); String value = Bytes.toString(kv.getValue()); System.out.println("rowkey->"+rowkey+", family->" +family+", qualifier->"+qualifier); System.out.println("value->"+value); } } public static void main(String[] args) throws IOException { String rootDir = "hdfs://hadoop1:8020/hbase"; String zkServer = "hadoop1"; String port = "2181"; //初始化 HBaseConnection conn = new HBaseConnection(rootDir,zkServer,port); //输出结果 Result result = conn.getData("students", "Ivy"); conn.format(result); result = conn.getData("students", "Tom"); conn.format(result); } }
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满满的都是干货!