hbase 是强一致性的海量数据库，无论是读写性能，或是数据容量，还是一致性方面，hbase 都有非常优秀的表现。
本文从架构方面探讨 hbase 的主要设计，从而在需要 hbase 的场合能够更好的设计和判断。
首先，先来看看 hbase 的整体架构。除了 DFS 组件，hbase 的基本组件图实际上就是 Zookeeper，HMaster，RegionServer。
其中，RegionServer 作为数据的实际存取服务器，主要负责数据的最终存取，一般情况都是多台；
RegionServer 根据不同的 row key 划分为许多 region，每个 region 按顺序存放从 startKey 到 endKey 的数据。每个 RegionServer 有下面这些组件：
一个 WAL: write ahead log. 听名知其意，该文件是落库前先写的日志文件，它最主要的作用是恢复数据用，类似于 mysql 的 binlog。保存在 HDFS 中
一个 BlockCache: regionServer 的读缓存。保存使用最频繁的数据，使用 LRU 算法换出不需要的数据。
多个 Region: 每个 region 包含多个 store，每个 CF 拥有一个 store
store: 每个 store 包含多个 storeFile 和一个 memstore
Memstore: region 的写缓存。保存还未写入 HFile 的数据，写入数据前会先做排序，每个 region 每个 CF 都会拥有一个 Memstore，这就是为什么 CF 不能建太多的原因。
storeFile: 真正存储 keyvalue 数据的文件，其保存的文件是排序过的。一个 storeFile 对应一个 HFile。保存在 HDFS 中
HFile 分为数据块，索引块，bloom 过滤器以及 trailer。
Trailer 主要记录了 HFile 的基本信息，各个部分的偏移和地址信息。
Data block 主要存储用户的 key-value 数据
Bloom filter 主要用来快速定位文件是否不在数据块。
比较容易混淆的是 zookeeper 和 hmaster。
Zookeeper 负责保持多台 Hmaster 中只有一台是活跃的；存储 Hbase 的 schema，table，CF 等元信息；存储所有的 region 入口；监控 regionServer 的状态，并将该信息通知 hmaster。可以看出来，zookeeper 几乎是负责整个集群的关键信息存取以及关键状态监控。如果 zookeeper 挂了，那么整个 hbase 集群几乎就是不可用的状态。
Hmaster 则是负责对 table 元数据的管理；对 HRegion 的负载均衡，调整 HRegion 的布局，比如分裂和合并；包括恢复数据的迁移等。Hmaster 相当于对 RegionServer 的后台管理，对于一些定制的管理行为，zookeeper 不可能帮你完成，于是乎才有了 hmaster。如果 hmaster 挂了，除了不能对 table 进行管理配置，不能扩展 region，并不会影响整体服务的可用性。
接下来我们来关注一些关键流程。
客户端首次读写的流程：
1. 客户端首先从 zookeeper 中得到 META table 的位置，根据 META table 的存储位置得到具体的 RegionServer 是哪台
2. 询问具体的 RegionServer
写流程：
1. 首先写入 WAL 日志，以防 crash。
2. 紧接着写入 Memstore，即写缓存。由于是内存写入，速度较快。
3. 立马返回客户端表示写入完毕。
4. 当 Memstore 满时，从 Memstore 刷新到 HFile，磁盘的顺序写速度非常快，并记录下最后一次最高的 sequence 号。这样系统能知道哪些记录已经持久化，哪些没有。
读流程：
1. 首先到读缓存 BlockCache 中查找可能被缓存的数据
2. 如果未找到，到写缓存查找已提交但是未落 HFile 的数据
3. 如果还未找到， 到 HFile 中继续查找数据
数据紧凑：
数据从 memStore 刷新到 HFile 时，为了保持简单，都是每个 memStore 放一个 HFile，这会带来大量小 HFile 文件，使得查询时效率相对较低，于是，采用数据紧凑的方式将多个小文件压缩为几个大文件。其中，minor compaction 是自动将相关的小文件做一些适当的紧凑，但不彻底；而 major compaction 则是放在午夜跑的定时任务，将文件做最大化的紧凑。
数据恢复流程：
当 RegionServer 挂了，zookeeper 很快就能检测到，于是将其下的 region 状态设置为不可用。Hmaster 随即开始恢复的流程。
1. HFile 本身有 2 个备份，而且有专门的 HDFS 来管理其下的文件。因此对 HFile 来说并不需要恢复。
2. Hmaster 重置 region 到新的 regionServer
3. 之前在 MemStore 中丢失的数据，通过 WAL 分裂先将 WAL 按照 region 切分。切分的原因是 WAL 并不区分 region，而是所有 region 的 log 都写入同一个 WAL。
4. 根据 WAL 回放并恢复数据。回放的过程实际上先进 MemStore，再 flush 到 HFile
