关于hbaseRegion和hbaseRowKey的一些处理

我遇到了什么问题？

我的habse一共有三台服务器，其中一台忙的要死，另外两台吃瓜看戏，我的业务都在其中一个服务器上，导致数据的读写瓶颈。

先说一下hbase的概况，有一个整体了解，我们再讲原因。

长话短说，hbase是列簇存储, 查询的时候需要根据rowkey进行数据的K-V检索。
为了管理数据，hbase构建了region记录当前region存储的rowkey的范围，及真实数据。
为了支持分布式，一个表会存在多个region，分布在不同的机器。

概况有了，讲一下我遇到的问题。

我司三台服务器，三条频繁使用hbase的业务线，平均一条业务线一台机器，虽然公司抠抠索索，但是这个资源也基本够用了啊！怎么导致数据写入瓶颈了呢？而且是突然不行了？

1. 首先内部排查，突然不行了，是不是后台发版导致的。比如：上线了redis的keys,会把redis搞蹦，hbase是不是上线了类似的容易导致异常的指令。
2. 再排查，仅仅是我的服务不行还是大家试用hbase的都不行，自己不行就先自己找原因。大家都不行就外部找原因。
3. 外部排查，是不是服务器不行？比如：物理的宿主机异常。检测之后正常。
4. 细节上排查，为什么慢，找到一个请求，看看服务器在干啥？服务器在进行fullGC，能否开启并行GC，（上次异常是fullGC的原因，已经开启了并行gc稳定运行了将近3年。）
5. 根据服务器特性分析，一个服务器繁忙，两外两个服务器空闲，查看分析一下服务器的cpu使用差异。
   异常后的三个节点cpu使用：4:1:1。整体百分之60的压力给到了一个服务器。超出了设计的用量一倍。崩了，真的不稀奇。为啥流量差异这么大呢？继续定位。
   先看一下我的这个表的region数据，根据请求量排序查看。数量级是4百万，往下拖一下后面的数量级才4千，差了一千倍。而且恰恰这两个region,都恰好在我的繁忙机器上。
   
   真相破案了。
   三条业务线的数据读写请求都集中在最近的几个region，当这几个region都集中在一台服务器上的时候，像级了三体描述的三日凌空。我的服务器瘫了，瘫了，了。
   请求集中到最近几个region这是病，要治， 刚好我有药，需要的划到底下。

问题定位到了，开始分析产生原因（不感兴趣的可以跳过，不影响后续阅读）

1. habse怎么管理这些rowkey?
   hbase系统内部给了一个管理rowkey的东西. 它就是我们本期说的region.
   region存储了什么? 一张表对应多个region(详见：list_regions)，region存储了自己所在的serverName节点信息. 存储了rowkey的startKey和endKey
   这个范围内的rowkey都会经过这个region统一进行调配.去哪个节点位置查数据, 去哪个节点位置改数据.
   哦，原来请求到达，我们要先根据rowkey去region列表（去匹配startkey和endKey）检索的数据所在region信息（详见：locate_region）。
   再去region对应的服务器，检索当前rowkey对应的文件存储信息。再去各个节点读取数据。
2. region为什么会创建多个？
   每个region会对应一个具体的server服务器来帮助查询rowkey对应的文件信息。
   如果单个region那么压力都积压到一个server服务器了，没有充分利用起来分布式的优点 。
3. region是需要我们手动创建拆分指定，还是自动指定？
   hbase的内置策略，当数据量超过阈值（10GB）,会自动进行当前的region拆分。拆分为两个，这个过程资源消耗比较大。
   可以通过预生成的方式进行region的生成（有些场景有必要，有些场景没有必要）。
   比如0-100，再填充101的时候发现过大要拆分了，0-100拆分成了0-80， 80-160. 那么我们在创建region的时候就可以直接创建0-80,80-160.
   现在我们同一个表的不同rowkey查询的时候走不同的region, 不同的region可能分布在不同的server服务器。 nice。
4. 为什么运行过程中为什么单个节点负载高，其它节点负载低?
   很多情况下rowkey设计不合理导致的。（嗯，我们现在就是直接copy了自增业务主键）。数据不断写，region到达顶峰，不断拆分。但是业务的增删改查，大部分都是发生在近期的数据。这就导致热数据比较集中。你会发现这会热数据的region在1号服务器，1号服务器忙的要死，其余服务器全在吃瓜看戏。一个表这样还好些，压力能扛住，但是当核心的3-5个服务的热数据同时在1号节点的时候，灾难真的来临了。

原因找到了，看一下改正方案吧！

RowKey的三大设计原则

region能不能均衡分布。取决于rowkey.

1、散列原则，不要用类似于时间戳这样的不断增大的数据直接作为RowKey，如果确实需要用时间戳，可以把它放在低位，高位用散列来占位。
2、长度原则，其实总结就一句话，rowkey只是一个唯一标识符，并没有更多的实际意义，所以不要搞得太长（16字节），
3、唯一性原则，这一点没什么好说的，RowKey需要唯一确定一条数据，所以必须唯一。

咱们说一下散列的常用方式。常见的有hash（md5生成）/加盐（加用户id等）/反转（逆序）
个人推荐用逆序，好处及具体实现方式见后附。

rowkey的散列处理方式反转具体如何做

在网上看了一下大神们的反转策略，感觉和我的业务场景不太一样。
我现在的方案是反转，然后末尾补0，到我的预测数量级比如我预测数量级是最大百亿数据，那么我补0补齐至10位。
优点： 当时数量级跃迁时，不会产生数据倾斜（热数据集中）
缺点：rowKey的长度比常规更大，占用更多资源。

我现在的反转方案是这样的。

1 反转为 1000000000（1后补0至10位）
2 反转为 2000000000（5后补0至10位）
5 反转为 5000000000（5后补0至10位）
10 反转为 0100000000（01后补0至10位）
50 反转为 0500000000（05后补0至10位）
100 反转为 0010000000（001后补0至10位）
500 反转为 0050000000（005后补0至10位）
1000反转为 0001000000（0001后补0至10位）
5000反转为 0005000000（0005后补0至10位）
正常反转之后末尾补0凑够指定位数。（rowkey的长度可能比较长）。
只要没有超过我们的预期数据量，那么这个rowkey在哪个位置就由原始数据的末尾几位决定的（反转之后成为了首位）。如果拆了10个region.
结尾为1的落在了1000000-2000000区间，结尾为2 的落在了2000000-3000000区间。。。。
数量级从十万级别升级到了百万级别。热数据还是根据结尾的值均匀分布。
如果随着时间的增加，新数据来了，老数据走了。来的数据末位数有1有2，走的数据末位数有1有2.
基本能保持平衡，很难会出现某些region里面没有数据的情况。

为什么数据跃迁之后不补零会导致热点数据集中。

假如跃迁之前我的数据量级是不足百万，99万的数据拆分了99个region（1万一个）。
产生第1000001数据时反转=1000001 比百万数据多了一个量级。

原始数量为123456位，最新的为1234567位。
1000002—>2000001
1000003–>3000001
1000004–>4000001
1001004–>4001001

1百万之后的数据都会分配到。起止点最大的region, 并且已有的其他region,因为数量级较小，不会被分配新的数据，热点数据集中在某几个region,发生了数据倾斜。
即便后续新节点拆分，那么热数据也是集中在新拆分的几个节点里面，前面的99个节点基本被废弃了。

我们数据不单单填充啊！还是存在删除的情况。但是数据删除之后即便region里面没有数据了，region的这个拆分还是依然保留的。如果随着时间的增加，新数据来了，老数据走了，前面的这个99个region里面没有数据了，但是region依然存在。

指标不治本的临时解决方案。

你说“我现在服务器都崩了，你给我讲rowkey怎么改，改完规则，测试，上线。3天出去了。咋整？”
不慌哈！指标不治本的解决方案咱也有。
现在数据倾斜，热点数据集中到某几个region,我们把他迁移走不就成了吗？

hbase 有一个move指令，迁移region到其它的服务器，可以指定服务器，也可以让hbase根据自己的规则选择最优服务器。

encodedRegionName 是region名称的hash后缀。 如果region名称是：TestTable,0094429456,1289497600452.527db22f95c8a9e0116f0cc13c680396. 那么endodeedRegionName是527db22f95c8a9e0116f0cc13c680396
我们的命令就是
move ‘527db22f95c8a9e0116f0cc13c680396’

热点的region移动出去，服务的cpu就降下来了。

根治方法

更改rowkey的生成规则， 如果是因为rowkey生成规则不合适导致的热点数据集中的数据倾斜，就需要更改rowKey的生成规则（强推逆序简单可靠）， 更改rowKey的生成规则后记得同时更改，读和写，并且要考虑历史已经写入数据的兼容性。

1. 考虑新的规则写入数据是否和历史数据重合。
2. 程序如何能设置分割线，同时读取新的规则写入的key和老的规则写入的key。

其他问题。

hbase的region会自动删除吗？

有些业务可能只保留近期几年的数据，hbase可以通过ttl来进行设置。hbase内置的检索规则会最终删除这些数据。如果一个region内部对应的rowkey数据都删除了， 我的region会自动删除吗？不会！
我们前面也讲过，region可以进行预生成。都能预生成了。预生成的就是没有对应数据的region.所以系统上是默认支持这样的。 我的数据不断存储，不断ttl删除，region也不断增大，有什么解决方案吗？使用现有的命令行进行merge(详见merge_region）

查看单个表的region信息

help list_regions
hbase> list_regions 'table_name'
hbase> list_regions 'table_name', 'server_name'
hbase> list_regions 'table_name', {SERVER_NAME => 'server_name', LOCALITY_THRESHOLD => 0.8}
hbase> list_regions 'table_name', {SERVER_NAME => 'server_name', LOCALITY_THRESHOLD => 0.8}, ['SERVER_NAME']
hbase> list_regions 'table_name', {}, ['SERVER_NAME', 'start_key']
hbase> list_regions 'table_name', '', ['SERVER_NAME', 'start_key']