HBase学习笔记——基于HBase的日志系统的性能优化

我之前参与过一个日志系统的开发，存储用HBase。我简单罗列下用到的HBase优化，备忘。以后把它整理成更友好的介绍性文章。

系统简介

有一张大的日志数据表，保存所有日志。row key是 hash + app id + log-severity + timestamp + host等，cell保存日志正文数据。

可以看到row key的hash保证日志散列在各个region中，写入、查询的负载均衡。但是无法通过它进行范围查询，所以为不同查询模式，建立了多张索引表。

为不同的日志级别（DEBUG, INFO, WARN, ERROR, FATAL）分别建立了一张索引表。在每张索引表中，row key是 app id + timestamp + host等。也就是说，用于通常选择一个应用，加上时间范围，也可以进一步选择一台应用服务器，来查询日志。

表结构相关优化

多条日志打包，压缩保存。

我们发现，如果简单地将一条日志保存为HBase表中的一行，会导致HBase表记录数很大，row key数量很大，region数量很多，HBase元数据开销很大。这会造成HBase集群不稳定。
于是，我们决定将多条日志打成一个包（chunk）。一个包作为HBase表中的一行保存，大大减少了HBase表的记录数，减轻了HBase元数据的开销。打包是通过写入日志时，在应用服务器的内存中收集日志直到字节数超出一定阈值来实现的。
除了打包，压缩也是在应用服务器端完成的，而不是依靠HBase (column family的compression配置)完成。因为我们希望压缩不仅能节省HBase存储空间，还要能节省应用服务器和HBase之间的网络流量。
打包时，根据row key的语义，正确设置row key。比如开始时间是第一条日志的开始时间，结束时间是最后一条日志的结束时间。
时间上相邻的日志，其正文内容往往很相似。因此，将多条日志打包压缩，比一条一条日志分开压缩，能获得更高的压缩率，节省网络传输带宽和存储。
打包意味着查询时的解包。为此我们部署了coprocessor在HBase集群中，充分利用HBase集群的CPU解包。

fuzzy row filter

通常来说，只有查询条件是row key的前缀，这个row key才能被用于查询。例如如果某张表的row key是 app id + host，则它能被用于根据某个应用id 的日志查询， 和 根据应用id + host的查询。
如果要根据host查询，上述row key就不行了，不符合前缀匹配。我们得遍历整个表中所有的row key，对每个row key检查它是否以查询条件中给定的host结尾——十分低效。假如有10个应用，每一个应用有100个host，我们只能遍历10*100=1000条记录，找到给定host的记录。
但是，应用FuzzyRowFilter后，我们仍然可以部分利用这个row key，只根据host查询。

虽然row key的首部是app id，导致我们必须遍历所有app id，但是在扫描一个app id下的所有row key时，通过fuzzy row filter，可以利用row key的**全局分布式索引树（-ROOT-, .META, region ）** 直接跳转到查询条件给定的host开始处进行扫描。因此，我们只需要为每个app id，从查询条件的host处开始扫描，共100次扫描。

系统配置类优化

HBase客户端优化——牺牲可靠性，提高日志写入的吞吐量

关闭WAL，直接写入日志。
适当增加writer buffer大小。
批量Put，传入List；关闭autoFlush。

压缩算法改用snappy，牺牲压缩率，降低CPU消耗，提高吞吐量。

调整HFile data block大小。data block越大，索引粒度越粗，顺序访问吞吐量越高。

在一个data block内部，通常只能顺序遍历，看我们搜索的Key是否存在。但是，也可以启用bloom filter，很快地告诉我们，一个Key是否一定不在这个data block中。

关闭某些column family的block cache缓存。

查询时，只有重复性的、随机的访问，才能命中block cache。如果某一个列只是用于海浪数据的顺序访问，那么对它缓存没有意义，相反，它能冲掉block cache本应该缓存的其他列的数据。对于这样的列， 应该关闭block cache缓存。

日志归档

　 * 写入HBase的日志，TTL设为7天。HBase用于实时的web查询，只能看这7天的日志。

这个系统有另外一路，实时写日志进HDFS，供HIVE分析。这是用于离线查询7天以前的历史日志的。

HBase默认存三个版本的cell，对日志来说没有必要，只需要存一个版本。

顺便提下与HBase无关的其他优化

通常我们会用**先进先出**的队列保存临时积压的日志。但是，在日志系统的场景中，当日志积压时，让用户看到最新写入的日志，比让用户看到历史日志更重要。因此我们用**先进后出**的栈，保存临时积压的日志。

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