Hbase探究——如何避免一行数据过大导致加载至内存出现out of memory的情况

由于最近项目中需要使用Hbase表，并且对其进行查询操作，因而我们先来了解下Hbase表的存储结构和原理。首先熟悉下hbase表的设计：

1 、hbase表设计：

    hbase使用三维有序存储，三维是指：rowkey（行主键），column key(columnFamily+qualifier)，timestamp(时间戳)。我们知道rowkey是行的主键，而且hbase只能指定rowkey，或者一个rowkey范围（即scan）来查找数据。所以rowkey的设计是至关重要的，关系到你应用层的查询效率。我们知道，rowkey是以字典顺序排序的。比如，有两个rowkey：aa、bb，因为按字典排序，那么rowkey1是排在 rowkey2前面的。这个理解了，我们在根据rowkey范围查询的时候，我们一般是知道startRowkey和endRowkey的，这样查询的范围就确定下来了，就可以快速查询到这个范围内的所有数据，而且不需要遍历，这也是hbase的优势之一。比如说rowkey设计为：用户ID-日期，那么查某个用户某天的数据，startKEY为1234-20140729，endKey为:1234+20140730，那么你查到的就是用户为1234在20140729这一天的数据。

关于如何创建表等内容请参看：http://free9277.iteye.com/blog/2097964

2 、我们理解了Hbase表的存储原理之后，我们接下来谈谈我们项目中遇到的需求：有一张object表和block表。表结构如下：

Table Name	Object
RowKey	Object Id		“testbucket/pic/1.jpg”
Column Family	Column	Description	Value
M	“acl”	访问权限	字串
	“version_owner”	对象拥有者	“admin”
	“copy_policy”	对象拷贝策略	“AZ1:3”
	“encryption”	对象加密算法	“AES256”
	“version_del_ts”	对象删除时戳	0:未删除；  其他:删除时间;
	“mime”	Object的MIME类型	“text/plain”
	“meta”	自定义元数据列表	字串
	“size”	实体数据大小	大小
	“blockNum”	该Object拥有的Block数目	数量
	“lastModified”	版本最后修改时间	时间
	“etag”	MD5算法生成的16字节数组	字串

Table Name	Block
Row Key	ObjectId		“testbucket/pic/1.jpg” +version +Block.partID +partID.timestamp
Column Family	Column	Description	Value
M	Block.seqNum +Block.timestamp + storageID	Block信息	Block.offset +Block.size +Block.checksum +Block.Flag

观察上面两张表的结构我们可以知道：

object表中的的RowKey是不一样，因而可以通过设置startkey和endkey来进行多个block的选择；而且我们可以确定每一个object对象的行数据信息是一致的，不会出现增长的情况。但是我们看block表：同一个对象的每个block信息在hbase表中的RowKey是一样的，因而我们查找出的一行数据就是整个obj的所有block信息；这样子就会出现一个问题：如果我们的obj很大，达到TB级别，而我们的block块设置的是几M，这样子就会造成block表中的一行信息非常大，最大可以达到GB级别，所以即使是查询一条数据也会出现加载至内存中的数据过大。如何一次只显示一行信息的一部分呢？

我们知道scan查找的最小粒度是1行，所以从行上面我们是没有办法实现的，因而我们只能是从列方面考虑：经过查看Hbase的api接口，我们发现列向有过滤器，可以用过滤器进行过滤，具体包含如下几个类（具体类的作用及实现原理请查看Hbase的api接口：http://hbase.apache.org/apidocs/index.html）：

ColumnCountGetFilter

ColumnPaginationFilter

ColumnRangeFilter

ColumnPrefixFilter

通过这几个类中的一个我们就可以实现该功能。以下是我的功能函数，当我只要给出column的范围就能找到这一行的相关数据了，从而避免了out of memory 情况的发生：

/**
 * 根据[minColumn,maxColumn)范围显示一条row中该范围内的column信息，目前设置的是 10*副本数
 * @param objId
 * @param version
 * @param minColumn
 * @param maxColumn
 * @param allBlockList
 * @param goodBlockList
 * @param badBlockList
 * @throws IOException
 */
public static void getTenBlock(String objId, long version, byte[] minColumn, byte[] maxColumn,
List<Block> allBlockList,
LinkedList<LinkedList<Block>> goodBlockList,
LinkedList<LinkedList<Block>> badBlockList) throws IOException {
if ((null == allBlockList) || (null == goodBlockList)
|| (null == badBlockList)) {
return;
}

ObjVersion ov = ObjDB.getObjVersion(objId, version);
Scan scan = new Scan();
scan.addFamily(COL_FAMILY_M);
Filter ColumnFilter = new  ColumnRangeFilter(minColumn, true, maxColumn, false); //设置过滤器
scan.setFilter(ColumnFilter);
byte[] startKey = BlockDB.parmToTwoBytes(objId, version);

List<Result> results = new ArrayList<Result>();
try {
results = MetaStorageHBaseClient.scan(
MetaStorageHBaseClient.TABLE_BLOCK, scan, 1,
MetaStorageHBaseClient.makeStartKey(startKey), 
MetaStorageHBaseClient.makeStopKey(startKey));
if (0 != results.size()) {
for (Result r : results) {
LinkedList<Block> subAllBlockList = new LinkedList<Block>();
LinkedList<LinkedList<Block>> subGoodBlockList = new LinkedList<LinkedList<Block>>();
BlockDB.parseBlock(r, subAllBlockList, subGoodBlockList);
if (subAllBlockList.size() > 0) {
allBlockList.addAll(subAllBlockList);
int partId = subAllBlockList.get(0).getPartId();
long partIdTs = subAllBlockList.get(0)
.getPartIdTs();
if ((null != ov)
&& (ov.isPartGood(partId, partIdTs))) {
goodBlockList.addAll(subGoodBlockList);
} else {
badBlockList.addAll(subGoodBlockList);
}
}
}
}
} catch (Exception e) {
LOG.error("Exception:", e);
}
}