《HBase数据库应用案例教程》教案 项目5 HBase原理实现.docx

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课题

HBase原理实现

课时

6课时（270min）

教学目标

知识目标：

（1）了解Region的定义和定位方式

（2）了解RegionServer的组成及数据的读写流程

（3）理解WAL机制的核心思想

（4）理解Region的拆分方式和负载均衡原理

（5）理解StoreFile的合并方式

（6）掌握HBase运维管理和数据管理的方法

技能目标：

（1）能够使用合适的拆分方式对Region进行拆分

（2）能够根据实际情况添加或删除RegionServer节点

（3）能够使用HBase的数据导出、数据导入、数据拷贝和快照恢复功能对数据进行管理

素养目标：

（1）提高灵活处理问题的能力，从而更好地适应不断变化的环境

（2）养成未雨绸缪的习惯，增强忧患意识

教学重难点

教学重点：Region的定义和定位方式，RegionServer的组成，WAL机制的核心思想，Region的拆分方式和负载均衡原理，StoreFile的合并方式

教学难点：HBase运维管理和数据管理的方法

教学方法

案例分析法、问答法、讨论法、讲授法

教学用具

电脑、投影仪、多媒体课件、教材

教学过程

主要教学内容及步骤

课前任务

【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过APP或其他学习软件，收集并了解HBase原理实现的相关知识，并让学生在学习平台上留言讨论

【学生】登录学习平台收集相关资料，思考并留言讨论

考勤

【教师】使用APP进行签到

【学生】按照老师要求签到

问题导入

【教师】播放“HBase数据管理”视频（详见教材），并提出以下问题：

问题1：你遇到过数据丢失的情况吗？你是如何应对的？

问题2：在HBase中，数据管理包括哪些方式，它们各有哪些优缺点？

【学生】观看、思考、回答

【教师】总结学生的回答，导入本节课课题：HBase原理实现

传授新知

【教师】讲解Region的定义和定位方式，RegionServer的组成及数据的读写流程，WAL机制的核心思想，Region的拆分方式和负载均衡原理，StoreFile的合并方式，HBase运维管理和数据管理的方法等知识

5.1HBase工作原理

5.1.1Region概述

1．表和Region

HBase通常由很多表组成，表中的行按照行键的字典顺序进行排列。随着数据的不断插入，表中的行会越来越多。因此，需要根据某种拆分方式对表进行拆分形成分区（Region），然后将这些分区分别存储到不同节点上。

?【教师】利用多媒体展示“Region在RegionServer上的分布”图片，并进行讲解

在HBase中，Region是数据存储和访问的基本单元。Master负责将不同的Region分配到不同的RegionServer，但是同一个Region只能分配到同一个RegionServer，RegionServer将维护分配给自己的Region列表，如图所示。

2．Region定位

在HBase中，当客户端需要插入、删除或查询数据时，首先需要确定数据对应Region所在的RegionServer地址，这一过程称为Region定位。

（1）“hbase:meta”表。

每个Region都使用Region标识符来唯一标识。要定位Region的位置，可以借助“hbase:meta”表（该表存储了HBase集群中所有表的所有Region信息）。“hbase:meta”表的每行包含两部分，分别是Region标识符和RegionServer标识符，通过两者之间的对应关系就可以知道每个Region具体分布在哪个RegionServer。

?【教师】随机邀请学生回答以下问题：

“hbase:meta”表中的“hbase”和“meta”分别表示什么？

?【学生】聆听、思考、回答

?【教师】总结学生的回答

?【教师】利用多媒体展示“查看‘hbase:meta’表中的数据”图片，并进行讲解

“hbase:meta”表的结构和普通表没有区别，也是采用键值对（key/value）存储模式。使用HBaseShell提供的scan命令可以查看“hbase:meta”表中的数据，如图所示。

由图可以看出，“hbase:meta”表中的每行记录了一个?Region?的信息。其中，行键的结构如下。

TableName,StartKey,Timestamp.EncodedName.

其中，TableName是表名；StartKey是Region中存储数据的开始行键，第一个Region的开始行键为空；Timestamp是Region创建的时间戳；EncodedName是Region名称的编码字符串，它是由表名、开始行键和Region创建的时间戳进行字符串编码