HBase是一个分布式的、面向列的数据库,它可以存储海量的结构化或半结构化的数据。HBase的一个重要特性是它支持多版本的数据,也就是说,同一个行键(row key)和列(column)可以有多个时间戳(timestamp)对应的值。这样,用户可以查询或回滚到任意一个历史版本的数据,也可以设置版本的保留策略,以节省存储空间。
那么,HBase是如何管理这些不同版本的数据的呢?答案就是通过一个叫做序列号(seqid)的机制。seqid是HBase内部使用的一个递增的数字,它用来标识每一次对数据的修改操作,包括插入、更新和删除。每个HBase集群都有一个全局唯一的seqid生成器,它负责为每个RegionServer分配一个seqid区间,然后每个RegionServer再为自己管理的每个Region分配一个子区间。这样,每个Region都可以独立地生成自己的seqid,而不需要和其他Region通信或同步。
seqid有什么作用呢?首先,它可以用来区分不同版本的数据。当用户对某个行键和列进行修改操作时,HBase会为该操作分配一个seqid,并将其作为该数据的内部时间戳。这样,同一个行键和列就可以有多个不同的seqid,从而形成多个版本。用户可以通过指定时间范围或版本数来查询或删除某个版本的数据。HBase会根据seqid的大小来判断哪个版本是最新的,哪些版本是过期的。
其次,seqid可以用来保证数据一致性和容错性。当用户对某个行键和列进行修改操作时,HBase会先将该操作写入内存缓冲区(MemStore),然后返回给用户一个成功的响应。这样可以提高写入性能,但也带来了数据丢失的风险,因为如果RegionServer发生故障,那么MemStore中还没有持久化到磁盘的数据就会丢失。为了解决这个问题,HBase引入了一个叫做预写日志(Write-Ahead Log, WAL)的机制。WAL是一个追加式的文件,它记录了每一次对数据的修改操作及其对应的seqid。当用户对某个行键和列进行修改操作时,HBase会先将该操作及其seqid写入WAL,然后再写入MemStore。这样,即使RegionServer发生故障,也可以通过WAL来恢复丢失的数据。而且,由于WAL中记录了每个操作的seqid,所以可以保证恢复后的数据和原始数据是一致的,不会出现重复或遗漏的情况。
除了WAL之外,HBase还有另一个重要的文件类型,就是存储文件(StoreFile)。StoreFile是HBase将MemStore中的数据持久化到磁盘上时生成的文件,它采用了一种叫做HFile的格式。HFile是一种基于键值对(key-value pair)的文件格式,它将键值对按照键(key)排序存储,并提供了快速查找和压缩等功能。