分布式數(shù)據(jù)庫(kù)HBase 參考答案

《分布式數(shù)據(jù)庫(kù)HBase》參考答案第1章數(shù)據(jù)庫(kù)概述練習(xí)題答案1.選擇題（1）ABC；（2）C；（3）ABCD；2.簡(jiǎn)答題（1）常見(jiàn)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)有哪些？答:常見(jiàn)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)有Oracle公司的Oracle和MySQL、IBM公司的DB2、Microsoft公司的Access和SQLServer.（2）分布式數(shù)據(jù)庫(kù)與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)有什么區(qū)別？答:分布式數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在多臺(tái)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)上，而關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上。傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)采用二維表的儲(chǔ)存方式，以行和列的方式進(jìn)行存儲(chǔ)。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)通常以數(shù)據(jù)集的方式，將大量數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在一起，類似于鍵值對(duì)、圖結(jié)構(gòu)或者文檔。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用場(chǎng)景、可靠性和管理復(fù)雜性等方面存在明顯的區(qū)別。第2章HBase簡(jiǎn)介與安裝練習(xí)題答案1.單選題（1）A；（2）A；（3）D；（4）A；（5）C；（6）A2.多選題（1）BCD；（2）ABCD；（3）AB第3章HBase原理與架構(gòu)練習(xí)題答案1.HBase的核心組件有哪些？（1）Client。Client是整個(gè)HBase系統(tǒng)的入口，可以通過(guò)Client直接操作HBase。（2）ZooKeeper。ZooKeeper是一個(gè)開(kāi)放源代碼的分布式應(yīng)用程序協(xié)調(diào)服務(wù)，是Hadoop和HBase的重要組件。（3）HMaster。HMaster管理HRegionServer的負(fù)載均衡，調(diào)整HRegion的分布。例如，在Region分片后，HMaster負(fù)責(zé)將HRegion分配至HRegionserver；在HRegionserver宕機(jī)后，HMaster會(huì)將HRegionserver內(nèi)的HRegion遷移至其他HRegionserver上。（4）HRegionServer。HRegionServer主要負(fù)責(zé)響應(yīng)用戶的I/O請(qǐng)求，在HDFS文件系統(tǒng)中讀/寫數(shù)據(jù)，是HBase中核心的模塊。HRegionServer內(nèi)部管理了一系列HRegion，HRegion對(duì)應(yīng)了Table中的一個(gè)Region，HRegion由多個(gè)HStore組成。2.請(qǐng)簡(jiǎn)要描述HBase的讀流程。（1）Client先訪問(wèn)zookeeper，獲取hbase:meta表位于哪個(gè)RegionServer。（2）訪問(wèn)對(duì)應(yīng)的RegionServer，獲取hbase:meta表，根據(jù)讀請(qǐng)求的namespace:table/rowkey，查詢出目標(biāo)數(shù)據(jù)位于哪個(gè)RegionServer中的哪個(gè)Region中。并將該table的region信息以及meta表的位置信息緩存在客戶端的metacache，方便下次訪問(wèn)。（3）與目標(biāo)RegionServer進(jìn)行通訊；（4）分別在BlockCache（讀緩存），MemStore和StoreFile（HFile）中查詢目標(biāo)數(shù)據(jù)，并將查到的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行合并。此處所有數(shù)據(jù)是指同一條數(shù)據(jù)的不同版本（timestamp）或者不同的類型（Put/Delete）。（5）將從文件中查詢到的數(shù)據(jù)塊（Block，HFile數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，默認(rèn)大小為64KB）緩存到BlockCache。（6）將合并后的最終結(jié)果返回給客戶端。3.請(qǐng)簡(jiǎn)要描述HBase的寫流程。（1）Client先訪問(wèn)zookeeper，獲取hbase:meta表位于哪個(gè)RegionServer。（2）訪問(wèn)對(duì)應(yīng)的RegionServer，獲取hbase:meta表，根據(jù)讀請(qǐng)求的namespace:table/rowkey，查詢出目標(biāo)數(shù)據(jù)位于哪個(gè)RegionServer中的哪個(gè)Region中。并將該table的region信息以及meta表的位置信息緩存在客戶端的metacache，方便下次訪問(wèn)。（3）與目標(biāo)RegionServer進(jìn)行通訊；（4）將數(shù)據(jù)順序?qū)懭耄ㄗ芳樱┑絎AL；（5）將數(shù)據(jù)寫入對(duì)應(yīng)的MemStore，數(shù)據(jù)會(huì)在MemStore進(jìn)行排序；（6）向客戶端發(fā)送ack；（7）等達(dá)到MemStore的刷寫時(shí)機(jī)后，將數(shù)據(jù)刷寫到HFile。第4章HBaseShell練習(xí)題答案1.如何在命令行中啟動(dòng)HBaseShell？答：在命令行中啟動(dòng)HBaseShell，可以執(zhí)行以下命令：hbaseshell這條命令將啟動(dòng)HBaseShell，并顯示一個(gè)命令提示符，表示HBaseShell已經(jīng)就緒。用戶可以在提示符下輸入各種HBaseShell命令進(jìn)行操作。2.列出至少三個(gè)HBaseShell中用于獲取幫助的命令。答：help：這個(gè)命令用于查看HBaseShell的所有命令的列表。通過(guò)輸入help并回車，你將看到一個(gè)包含所有可用命令的列表，這些命令按功能分類組織。help'command-name'：如果你想要獲取特定命令的詳細(xì)信息或使用方法，可以在help命令后面加上命令的名稱。例如，輸入helpcreate將顯示關(guān)于create命令的詳細(xì)信息，包括其用途、語(yǔ)法和參數(shù)等。version：這個(gè)命令用于查看當(dāng)前HBase的版本信息。雖然它主要用于版本檢查，但它也可以幫助你確認(rèn)你正在使用的HBaseShell的版本，以及任何與版本相關(guān)的注意事項(xiàng)或限制。3.描述HBase中命名空間的作用，并給出創(chuàng)建新命名空間的命令示例。答：在HBase中，命名空間（Namespace）是一個(gè)用于組織和隔離不同表集合的機(jī)制。通過(guò)命名空間，你可以將相關(guān)的表組織在一起，并在邏輯上將它們與其他表隔離開(kāi)來(lái)。這種隔離有助于更好地管理、監(jiān)控和維護(hù)HBase集群中的表。hbase(main):006:0>create_namespace'ns1'4.如果你想在Student表中添加一個(gè)新的列族Scores，應(yīng)該使用哪個(gè)命令？答：在HBase中，如果你想在Student表中添加一個(gè)新的列族Scores，應(yīng)該使用alter命令。具體的命令如下：hbase(main):001:0>alter'student',{NAME=>'scores'}5.如果要?jiǎng)h除Student表中行鍵為001，列族為info，列名為name的數(shù)據(jù)，應(yīng)該使用哪個(gè)命令？答：在HBase中，刪除特定行鍵、列族和列名的數(shù)據(jù)，需要使用delete命令。為了刪除student表中行鍵為001，列族為info，列名為name的數(shù)據(jù)，應(yīng)該使用以下命令：hbase(main):001:0>delete'student','001','info:name'6.假設(shè)你負(fù)責(zé)管理一個(gè)HBase數(shù)據(jù)庫(kù)，其中存儲(chǔ)了用戶信息?，F(xiàn)在需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的表來(lái)存儲(chǔ)用戶的訂單信息，每個(gè)訂單包含訂單號(hào)、商品名稱和數(shù)量。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)表結(jié)構(gòu)，并給出創(chuàng)建表、插入數(shù)據(jù)、查詢數(shù)據(jù)的HBaseShell命令示例。答：為了存儲(chǔ)用戶的訂單信息，我們可以在HBase中創(chuàng)建一個(gè)名為user_orders的表。在這個(gè)表中，行鍵（RowKey）可以是訂單號(hào)，這樣便于唯一標(biāo)識(shí)和檢索每個(gè)訂單。列族（ColumnFamily）可以包含商品名稱和數(shù)量等信息。以下是表結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：表名：user_orders列族：order_details：用于存儲(chǔ)訂單詳情，如商品名稱和數(shù)量。在HBase中，列名通常是列族名和列限定符的組合，用冒號(hào)（:）分隔。因此，我們可以將商品名稱作為列限定符，數(shù)量作為該列的值。HBaseShell命令示例如下：（1）創(chuàng)建表hbase(main):001:0>create'user_orders','order_details'（2）插入數(shù)據(jù)假設(shè)我們有一個(gè)訂單，訂單號(hào)為ORDER123，包含商品ProductA數(shù)量為5和商品ProductB數(shù)量為3。插入這些數(shù)據(jù)的命令如下：hbase(main):002:0>put'user_orders','ORDER123','order_details:ProductA',5hbase(main):003:0>put'user_orders','ORDER123','order_details:ProductB',3（3）查詢數(shù)據(jù)要查詢訂單ORDER123中所有商品的信息，我們可以使用get命令：hbase(main):004:0>get'user_orders','ORDER123'如果要查詢特定商品的信息，比如商品ProductA的數(shù)量，可以使用scan命令結(jié)合過(guò)濾器：hbase(main):005:0>scan'user_orders',{FILTER=>"KeyOnlyFilter(||)ANDColumnPrefixFilter('order_details:ProductA')"}第5章HBaseAPI練習(xí)題答案1.描述HBaseAPI在大數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中的位置和作用。答：HBaseAPI在大數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)核心位置，是連接外部系統(tǒng)與HBase的關(guān)鍵橋梁。它提供了豐富的操作接口，支持創(chuàng)建表、插入、查詢和刪除數(shù)據(jù)等操作，滿足大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的需求。同時(shí)，HBaseAPI支持多種編程語(yǔ)言，提高了開(kāi)發(fā)的靈活性和效率。作為大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的重要組成部分，HBaseAPI與其他大數(shù)據(jù)處理和分析工具緊密集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的聯(lián)合查詢和實(shí)時(shí)分析。它使得大數(shù)據(jù)應(yīng)用能夠高效處理海量數(shù)據(jù)，為業(yè)務(wù)決策提供有力支持。2.為什么Java是處理HBase數(shù)據(jù)的首選語(yǔ)言？答：Java是處理HBase數(shù)據(jù)的首選語(yǔ)言，主要因?yàn)镠Base本身由Java編寫，因此JavaAPI對(duì)HBase的支持十分完善，提供了豐富的操作接口。此外，Java擁有強(qiáng)大的社區(qū)支持和豐富的生態(tài)系統(tǒng)，為開(kāi)發(fā)者提供了豐富的資源和幫助。Java的跨平臺(tái)性也確保了HBase應(yīng)用的廣泛適用性。同時(shí)，Java在大數(shù)據(jù)處理方面具備優(yōu)勢(shì)，能夠高效處理海量數(shù)據(jù)，并提供強(qiáng)大的并發(fā)處理能力。因此，Java是處理HBase數(shù)據(jù)的理想選擇，能夠滿足開(kāi)發(fā)者的需求并提升數(shù)據(jù)處理效率。3.創(chuàng)建一個(gè)用戶信息表：假設(shè)你正在開(kāi)發(fā)一個(gè)用戶管理系統(tǒng)，需要存儲(chǔ)用戶的基本信息，如用戶名、密碼、郵箱和電話號(hào)碼。你可以使用HBase創(chuàng)建一個(gè)表來(lái)存儲(chǔ)這些信息。（1）使用JavaAPI，創(chuàng)建一個(gè)名為"user_info"的表，并定義列族"basic_info"。（2）插入一些示例數(shù)據(jù)，如用戶名、密碼、郵箱和電話號(hào)碼。（3）使用JavaAPI查詢表中的數(shù)據(jù)，并驗(yàn)證數(shù)據(jù)的正確性。答：確保有一個(gè)運(yùn)行中的HBase實(shí)例，并且已經(jīng)在項(xiàng)目中包含了HBase的Java客戶端庫(kù)。以下是一個(gè)Java示例，用于創(chuàng)建名為"user_info"的表，定義列族"basic_info"，插入示例數(shù)據(jù)，并查詢驗(yàn)證數(shù)據(jù)。importorg.apache.hadoop.conf.Configuration;importorg.apache.hadoop.hbase.HBaseConfiguration;importorg.apache.hadoop.hbase.TableName;importorg.apache.hadoop.hbase.client.*;importorg.apache.hadoop.hbase.util.Bytes;importjava.io.IOException;publicclassHBaseUserInfoExample{publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException{//創(chuàng)建HBase配置對(duì)象Configurationconfig=HBaseConfiguration.create();config.set("hbase.zookeeper.quorum","localhost");//設(shè)置ZooKeeper的地址，根據(jù)實(shí)際情況修改config.set("perty.clientPort","2181");//設(shè)置ZooKeeper的端口號(hào)//創(chuàng)建HBase連接try(Connectionconnection=ConnectionFactory.createConnection(config);Adminadmin=connection.getAdmin()){//創(chuàng)建名為"user_info"的表，包含列族"basic_info"TableNametableName=TableName.valueOf("user_info");if(!admin.tableExists(tableName)){TableDescriptorBuildertableDescriptorBuilder=TableDescriptorBuilder.newBuilder(tableName);tableDescriptorBuilder.setColumnFamily(ColumnFamilyDescriptorBuilder.of("basic_info"));admin.createTable(tableDescriptorBuilder.build());System.out.println("Table'user_info'createdsuccessfully.");}else{System.out.println("Table'user_info'alreadyexists.");}//插入示例數(shù)據(jù)try(Tabletable=connection.getTable(tableName)){Putput=newPut(Bytes.toBytes("user1"));//設(shè)置行鍵為"user1"put.addColumn(Bytes.toBytes("basic_info"),Bytes.toBytes("username"),Bytes.toBytes("john_doe"));put.addColumn(Bytes.toBytes("basic_info"),Bytes.toBytes("password"),Bytes.toBytes("password123"));put.addColumn(Bytes.toBytes("basic_info"),Bytes.toBytes("email"),Bytes.toBytes("john.doe@"));put.addColumn(Bytes.toBytes("basic_info"),Bytes.toBytes("phone"),Bytes.toBytes("1234567890"));table.put(put);System.out.println("Datainsertedsuccessfully.");}//查詢并驗(yàn)證數(shù)據(jù)try(Tabletable=connection.getTable(tableName);ResultScannerscanner=table.getScanner(newScan())){for(Resultresult:scanner){byte[]rowKey=result.getRow();System.out.println("Rowkey:"+Bytes.toString(rowKey));for(Cellcell:result.rawCells()){Stringfamily=Bytes.toString(CellUtil.cloneFamily(cell));Stringqualifier=Bytes.toString(CellUtil.cloneQualifier(cell));Stringvalue=Bytes.toString(CellUtil.cloneValue(cell));System.out.println(""+family+":"+qualifier+"="+value);}}}}}}4.使用過(guò)濾器優(yōu)化查詢：假設(shè)你正在開(kāi)發(fā)一個(gè)電商網(wǎng)站，需要存儲(chǔ)商品信息，并能夠根據(jù)不同的條件進(jìn)行查詢。你可以使用HBase存儲(chǔ)商品信息，并使用過(guò)濾器來(lái)優(yōu)化查詢。（1）使用JavaAPI創(chuàng)建一個(gè)名為"products"的表，并定義列族"info"。（2）插入一些示例數(shù)據(jù)，包括商品ID、名稱、價(jià)格和描述等信息。（3）使用JavaAPI創(chuàng)建一個(gè)過(guò)濾器，僅選擇價(jià)格低于100元的商品。（4）使用帶有過(guò)濾器的查詢來(lái)獲取滿足條件的商品列表，并驗(yàn)證結(jié)果。答：確保有一個(gè)運(yùn)行中的HBase實(shí)例，并且已經(jīng)在項(xiàng)目中包含了HBase的Java客戶端庫(kù)。下面是一個(gè)Java示例，用于創(chuàng)建一個(gè)名為"products"的表，定義列族"info"，插入示例數(shù)據(jù)，并使用過(guò)濾器來(lái)查詢價(jià)格低于100元的商品。importorg.apache.hadoop.conf.Configuration;importorg.apache.hadoop.hbase.*;importorg.apache.hadoop.hbase.client.*;importorg.apache.hadoop.hbase.filter.*;importorg.apache.hadoop.hbase.util.Bytes;importjava.io.IOException;publicclassHBaseProductExample{publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException{//創(chuàng)建HBase配置對(duì)象Configurationconfig=HBaseConfiguration.create();config.set("hbase.zookeeper.quorum","localhost");//設(shè)置ZooKeeper的地址，根據(jù)實(shí)際情況修改config.set("perty.clientPort","2181");//設(shè)置ZooKeeper的端口號(hào)//創(chuàng)建HBase連接try(Connectionconnection=ConnectionFactory.createConnection(config);Adminadmin=connection.getAdmin()){//創(chuàng)建名為"products"的表，包含列族"info"TableNametableName=TableName.valueOf("products");if(!admin.tableExists(tableName)){TableDescriptorBuildertableDescriptorBuilder=TableDescriptorBuilder.newBuilder(tableName);tableDescriptorBuilder.setColumnFamily(ColumnFamilyDescriptorBuilder.of("info"));admin.createTable(tableDescriptorBuilder.build());System.out.println("Table'products'createdsuccessfully.");}else{System.out.println("Table'products'alreadyexists.");}//插入示例數(shù)據(jù)try(Tabletable=connection.getTable(tableName)){Putput1=newPut(Bytes.toBytes("product1"));put1.addColumn(Bytes.toBytes("info"),Bytes.toBytes("name"),Bytes.toBytes("ProductA"));put1.addColumn(Bytes.toBytes("info"),Bytes.toBytes("price"),Bytes.toBytes("50"));put1.addColumn(Bytes.toBytes("info"),Bytes.toBytes("description"),Bytes.toBytes("DescriptionforProductA"));Putput2=newPut(Bytes.toBytes("product2"));put2.addColumn(Bytes.toBytes("info"),Bytes.toBytes("name"),Bytes.toBytes("ProductB"));put2.addColumn(Bytes.toBytes("info"),Bytes.toBytes("price"),Bytes.toBytes("150"));put2.addColumn(Bytes.toBytes("info"),Bytes.toBytes("description"),Bytes.toBytes("DescriptionforProductB"));table.put(put1);table.put(put2);System.out.println("Datainsertedsuccessfully.");}//創(chuàng)建過(guò)濾器，僅選擇價(jià)格低于100元的商品Filterfilter=newSingleColumnValueFilter(Bytes.toBytes("info"),//列族Bytes.toBytes("price"),//列限定符CompareOperator.LESS,//比較操作符newBinaryComparator(Bytes.toBytes("100"))//比較的值);//使用帶有過(guò)濾器的查詢來(lái)獲取滿足條件的商品列表try(Tabletable=connection.getTable(tableName);ResultScannerscanner=table.getScanner(newScan().setFilter(filter))){for(Resultresult:scanner){byte[]rowKey=result.getRow();StringrowKeyStr=Bytes.toString(rowKey);System.out.println("Rowkey:"+rowKeyStr);for(Cellcell:result.rawCells()){Stringfamily=Bytes.toString(CellUtil.cloneFamily(cell));Stringqualifier=Bytes.toString(CellUtil.cloneQualifier(cell));Stringvalue=Bytes.toString(CellUtil.cloneValue(cell));System.out.println(""+family+":"+qualifier+"="+value);}}}}}}第6章HBase模式設(shè)計(jì)與優(yōu)化練習(xí)題答案1.選擇題（1）D；（2）B；（3）B；（4）B；（5）D；（6）B；（7）A；（8）B；（9）B；（10）B2.思考題（1）行鍵設(shè)計(jì)對(duì)HBase表性能有何影響，你會(huì)如何設(shè)計(jì)一個(gè)高效的行鍵？答：①行鍵設(shè)計(jì)對(duì)HBase表性能的影響查詢性能：行鍵決定數(shù)據(jù)在HBase中的存儲(chǔ)順序，因此直接影響查詢效率。合理的行鍵設(shè)計(jì)可以減少全表掃描，提高查詢速度。數(shù)據(jù)分布：行鍵影響數(shù)據(jù)在HBaseRegion中的分布。糟糕的行鍵設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)熱點(diǎn)問(wèn)題，造成某些Region負(fù)載過(guò)重，影響整體性能。數(shù)據(jù)壓縮和存儲(chǔ)：行鍵的長(zhǎng)度和唯一性影響存儲(chǔ)效率和壓縮比率。較短的行鍵可以節(jié)省存儲(chǔ)空間。②高效行鍵設(shè)計(jì)策略避免數(shù)據(jù)熱點(diǎn)：通過(guò)在行鍵中引入隨機(jī)化元素（如哈希前綴）或使用復(fù)合鍵（如用戶ID+時(shí)間戳），避免所有請(qǐng)求集中在一個(gè)Region?？紤]查詢模式：設(shè)計(jì)行鍵時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮常見(jiàn)的查詢模式，使得常用查詢能通過(guò)行鍵前綴快速定位數(shù)據(jù)。簡(jiǎn)短且唯一：行鍵應(yīng)盡可能簡(jiǎn)短，以節(jié)省存儲(chǔ)空間，但仍需保持唯一性以避免數(shù)據(jù)覆蓋。（2）列族在HBase表設(shè)計(jì)中扮演什么角色，如何合理規(guī)劃列族以優(yōu)化性能和存儲(chǔ)？答：①列族在HBase表設(shè)計(jì)中扮演的角色數(shù)據(jù)分組、存儲(chǔ)管理、內(nèi)存管理。②合理規(guī)劃列族策略保持列族數(shù)量適中，通常建議1-3個(gè)列族，以避免過(guò)多的I/O操作和內(nèi)存消耗。按訪問(wèn)模式分組，將訪問(wèn)頻率、存儲(chǔ)時(shí)間相似的列放在同一個(gè)列族，以優(yōu)化塊緩存和存儲(chǔ)配置。列族名稱簡(jiǎn)短，列族名稱在每個(gè)數(shù)據(jù)單元中存儲(chǔ)，簡(jiǎn)短名稱可以節(jié)省存儲(chǔ)空間。（3）如何利用HBase的TTL特性管理數(shù)據(jù)生命周期，有哪些具體應(yīng)用場(chǎng)景？答：TTL（TimetoLive）用于自動(dòng)刪除超過(guò)指定時(shí)間的數(shù)據(jù)，幫助管理數(shù)據(jù)的生命周期。常用于日志管理系統(tǒng)、緩存系統(tǒng)和時(shí)間序列數(shù)據(jù)中，自動(dòng)清除過(guò)期數(shù)據(jù)，減少存儲(chǔ)壓力并優(yōu)化查詢性能。（4）HBase表的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展性如何影響Schema設(shè)計(jì)，你在設(shè)計(jì)中如何考慮這一特性？答：①動(dòng)態(tài)擴(kuò)展性的影響Schema靈活性：HBase允許動(dòng)態(tài)添加或刪除列，因此在設(shè)計(jì)Schema時(shí)可以考慮未來(lái)可能的變化和擴(kuò)展需求，而無(wú)需預(yù)先定義所有可能的列。預(yù)分區(qū)策略：為了支持?jǐn)?shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，可以在Schema設(shè)計(jì)中使用預(yù)分區(qū)策略，確保當(dāng)數(shù)據(jù)量增加時(shí)能夠均勻分布在各個(gè)Region中。表的適應(yīng)性：動(dòng)態(tài)擴(kuò)展性要求Schema設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)數(shù)據(jù)規(guī)模和訪問(wèn)模式的變化，例如預(yù)留字段或設(shè)計(jì)靈活的RowKey結(jié)構(gòu)。②設(shè)計(jì)考慮預(yù)留字段：在行鍵或列族設(shè)計(jì)時(shí)考慮未來(lái)可能需要的擴(kuò)展，避免Schema的過(guò)度固定化。預(yù)分區(qū)：在表創(chuàng)建時(shí)預(yù)先定義分區(qū)，確保數(shù)據(jù)在RegionServer之間均勻分布，避免數(shù)據(jù)傾斜。模塊化設(shè)計(jì)：將Schema設(shè)計(jì)得更模塊化，允許不同模塊的數(shù)據(jù)獨(dú)立擴(kuò)展和變化，而不會(huì)影響整體Schema的穩(wěn)定性。（5）在設(shè)計(jì)HBase表時(shí)，應(yīng)如何平衡數(shù)據(jù)冗余和容錯(cuò)性需求？答：①關(guān)于平衡數(shù)據(jù)冗余和容錯(cuò)性數(shù)據(jù)冗余：通過(guò)數(shù)據(jù)冗余（如多副本存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)重復(fù)寫入）來(lái)提高容錯(cuò)性，但這會(huì)增加存儲(chǔ)成本和管理復(fù)雜度。容錯(cuò)性：在HBase中，數(shù)據(jù)的高可用性和容錯(cuò)性主要通過(guò)HDFS的多副本機(jī)制和HBase的自動(dòng)恢復(fù)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。②策略必要的冗余：根據(jù)業(yè)務(wù)需求，決定哪些數(shù)據(jù)需要冗余存儲(chǔ)。對(duì)于關(guān)鍵數(shù)據(jù)，可以采用多副本或定期備份的方式來(lái)提高容錯(cuò)性。優(yōu)化存儲(chǔ)：避免過(guò)度冗余，對(duì)于非關(guān)鍵數(shù)據(jù)，可以通過(guò)減少副本數(shù)量或使用壓縮技術(shù)來(lái)節(jié)省存儲(chǔ)空間。多級(jí)容錯(cuò)：結(jié)合HDFS的多副本存儲(chǔ)和應(yīng)用層的數(shù)據(jù)校驗(yàn)機(jī)制，提供多級(jí)別的容錯(cuò)保護(hù)，既保證數(shù)據(jù)的高可用性，又控制存儲(chǔ)成本。第七章MapReduceOnHBase練習(xí)題答案1.實(shí)驗(yàn)名稱HBase中的MapReduce。2.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握MapReduce與Hbase結(jié)合的方法。(2)掌握Hbase對(duì)MapReduce結(jié)果的操作。3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容統(tǒng)計(jì)每個(gè)單詞出現(xiàn)的頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)指定目錄或文件中單詞的出現(xiàn)次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將結(jié)果保存到指定的HBase表。4.實(shí)驗(yàn)步驟統(tǒng)計(jì)每個(gè)單詞出現(xiàn)的次數(shù)步驟1：新建Maven工程hbase_mr。打開(kāi)IDEA，在菜單欄中依次選擇file->new->NewProject，如圖7-1所示。圖7-1新建工程步驟2：選擇新建項(xiàng)目類型Maven，選擇ProjectSDK，如圖7-2所示。圖7-2選擇工程類型步驟3：設(shè)置項(xiàng)目名和存儲(chǔ)路徑，添加組名，如圖7-3所示。圖7-3設(shè)置工程參數(shù)步驟4：添加依賴。在工程左側(cè)結(jié)構(gòu)的pom.xml中添加依賴，具體依賴如下。<dependencies>

<dependency>

<groupId>org.apache.hadoop</groupId>

<artifactId>hadoop-client</artifactId>

<version>3.1.4</version>

</dependency>

<dependency>

<groupId>org.apache.hadoop</groupId>

<artifactId>hadoop-auth</artifactId>

<version>3.1.4</version>

</dependency>

<!--/artifact/org.apache.hbase/hbase-client-->

<dependency>

<groupId>org.apache.hbase</groupId>

<artifactId>hbase-client</artifactId>

<version>2.4.6</version>

</dependency>

<dependency>

<groupId>org.apache.hbase</groupId>

<artifactId>hbase-mapreduce</artifactId>

<version>2.4.6</version>

</dependency>

<dependency>

<groupId>org.apache.hbase</groupId>

<artifactId>hbase-server</artifactId>

<version>2.4.6</version>

</dependency>

<dependency>

<groupId>junit</groupId>

<artifactId>junit</artifactId>

<version>4.12</version>

<scope>test</scope>

</dependency>

<dependency>

<groupId>org.testng</groupId>

<artifactId>testng</artifactId>

<version>6.14.3</version>

<scope>test</scope>

</dependency>

</dependencies>添加完成后打開(kāi)Maven界面，點(diǎn)擊右上角圖標(biāo)更新依賴，如圖7-4所示。圖7-4更新依賴示意圖步驟5：開(kāi)發(fā)MR程序?qū)崿F(xiàn)功能，分別編寫WordCountMapper類、WordCountReducer類和WordCount類。其中在靜態(tài)類WordCountMapper實(shí)現(xiàn)map()方法，在map()方法對(duì)讀入的每個(gè)單詞key構(gòu)造生成（key,1）。WordCountReducer將map傳輸過(guò)來(lái)的鍵值對(duì)進(jìn)行計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)單詞統(tǒng)計(jì)。WordCount類中設(shè)置設(shè)置Map處理類，設(shè)置Reduce處理類以及設(shè)置輸入和輸出目錄。具體實(shí)現(xiàn)代碼如下。importjava.io.IOException;

importorg.apache.hadoop.conf.Configuration;

importorg.apache.hadoop.fs.Path;

importorg.apache.hadoop.io.IntWritable;

importorg.apache.hadoop.io.LongWritable;

importorg.apache.hadoop.io.Text;

importorg.apache.hadoop.mapreduce.Job;

importorg.apache.hadoop.mapreduce.Mapper;

importorg.apache.hadoop.mapreduce.Reducer;

importorg.apache.hadoop.mapreduce.lib.input.FileInputFormat;

importorg.apache.hadoop.mapreduce.lib.output.FileOutputFormat;

importorg.apache.hadoop.util.GenericOptionsParser;

publicclassWordCount{

//計(jì)數(shù)變量

privatestaticfinalIntWritableONE=newIntWritable(1);

/**

*@authorMapper<LongWritable,Text,Text,IntWritable>中LongWritable,IntWritable是Hadoop數(shù)據(jù)類型表示長(zhǎng)整型和整形

*<p>

*LongWritable,Text表示輸入類型(比如本應(yīng)用單詞計(jì)數(shù)輸入是偏移量(字符串中的第一個(gè)單詞的其實(shí)位置),對(duì)應(yīng)的單詞(值))

*Text,IntWritable表示輸出類型輸出是單詞和他的個(gè)數(shù)

*注意：map函數(shù)中前兩個(gè)參數(shù)LongWritablekey,Textvalue和輸出類型不一致

*所以后面要設(shè)置輸出類型要使他們一致

*/

//Map過(guò)程

publicstaticclassWordCountMapperextendsMapper<LongWritable,Text,Text,IntWritable>{

/***

*/

@Override

protectedvoidmap(LongWritablekey,Textvalue,Mapper<LongWritable,Text,Text,IntWritable>.Contextcontext)

throwsIOException,InterruptedException{

//默認(rèn)的map的value是每一行,我這里自定義的是以空格分割

String[]vs=value.toString().split("\\s");

for(Stringv:vs){

//寫出去

context.write(newText(v),ONE);

}

}

}

//Reduce過(guò)程

/***

*@author

*Text,IntWritable輸入類型,從map過(guò)程獲得既map的輸出作為Reduce的輸入

*Text,IntWritable輸出類型

*/

publicstaticclassWordCountReducerextendsReducer<Text,IntWritable,Text,IntWritable>{

@Override

protectedvoidreduce(Textkey,Iterable<IntWritable>values,

Reducer<Text,IntWritable,Text,IntWritable>.Contextcontext)throwsIOException,InterruptedException{

intcount=0;

for(IntWritablev:values){

count+=v.get();//單詞個(gè)數(shù)加一

}

context.write(key,newIntWritable(count));

}

}

publicstaticvoidmain(String[]args){

Configurationconf=newConfiguration();

try{

//得到一個(gè)Job并設(shè)置名字

Jobjob=Job.getInstance(conf,"wordcount1");

//設(shè)置Jar使本程序在Hadoop中運(yùn)行

job.setJarByClass(WordCount.class);

//設(shè)置Map處理類

job.setMapperClass(WordCountMapper.class);

//設(shè)置map的輸出類型,因?yàn)椴灰恢?所以要設(shè)置

job.setMapOutputKeyClass(Text.class);

job.setMapOutputValueClass(IntWritable.class);

//設(shè)置Reduce處理類

job.setReducerClass(WordCountReducer.class);

//設(shè)置輸入和輸出目錄

FileInputFormat.addInputPath(job,newPath("hdfs://master:8020/user/root/words.txt"));

FileOutputFormat.setOutputPath(job,newPath("hdfs://master:8020/hbase/wordcount"));

//啟動(dòng)運(yùn)行

System.exit(job.waitForCompletion(true)?0:1);

}catch(IOExceptione){

e.printStackTrace();

}catch(ClassNotFoundExceptione){

e.printStackTrace();

}catch(InterruptedExceptione){

e.printStackTrace();

}

}

}步驟6：打開(kāi)IDEA中Maven界面，同時(shí)選擇clean和package,點(diǎn)擊運(yùn)行將代碼打成jar包。打包過(guò)程如圖7-5所示。圖7-5打包過(guò)程上傳jar包到集群，通過(guò)yarn調(diào)度執(zhí)行提交任務(wù)。[root@masteropt]#yarnjarhbase_mr-1.0-SNAPSHOT.jarcom.huan.mr1.WordCount步驟7：查看HDFS上文件以及文件內(nèi)容。具體代碼如下。如圖7-6所示。[root@masteropt]#hdfsdfs-ls/hbase/wordcount圖7-6wordcount文件讀取單詞計(jì)數(shù)結(jié)果，代碼如下。如圖7-7所示。[root@masteropt]#hdfsdfs-cat/hbase/wordcount/part-r-00000圖7-7wordcount文件內(nèi)容第8章HBase綜合實(shí)戰(zhàn)練習(xí)題答案1.實(shí)驗(yàn)名稱MySQL數(shù)據(jù)遷移到HBase2.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握J(rèn)avaAPI操作MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)的方法。(2)掌握J(rèn)avaAPI操作HBase的方法。3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容將MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中學(xué)生信息表studentInfo、課程信息表courseInfo和成績(jī)表gradeInfo的數(shù)據(jù)聚合到HBase同一張表中，將studentInfo表映射到HBase的StuInfo列族，將gradeInfo和courseInfo表信息映射到Grades列族中。（1）MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)到HBase的表設(shè)計(jì)。（2）實(shí)現(xiàn)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)讀取。（3）HBase表的創(chuàng)建。（4）HBase表連接以及數(shù)據(jù)查詢4.實(shí)驗(yàn)步驟（1）創(chuàng)建Coursesel.sql文件步驟1：SQL文件內(nèi)容如下：SETNAMESutf8mb4;SETFOREIGN_KEY_CHECKS=0;--------------------------------Tablestructureforcourseinfo------------------------------DROPTABLEIFEXISTS`courseinfo`;CREATETABLE`courseinfo`(`課程號(hào)`int(11)NOTNULL,`課程名`char(20)CHARACTERSETutf8COLLATEutf8_general_ciNOTNULL,`教師`char(20)CHARACTERSETutf8COLLATEutf8_general_ciNULLDEFAULTNULL,PRIMARYKEY(`課程號(hào)`)USINGBTREE)ENGINE=InnoDBCHARACTERSET=utf8COLLATE=utf8_general_ciROW_FORMAT=Compact;--------------------------------Recordsofcourseinfo------------------------------INSERTINTO`courseinfo`VALUES(1,'Spark','liu');INSERTINTO`courseinfo`VALUES(2,'Scala','zhang');INSERTINTO`courseinfo`VALUES(3,'Python','sun');--------------------------------Tablestructureforgradeinfo------------------------------DROPTABLEIFEXISTS`gradeinfo`;CREATETABLE`gradeinfo`(`學(xué)號(hào)`int(11)NOTNULL,`課程號(hào)`int(11)NOTNULL,`成績(jī)`int(3)NULLDEFAULTNULL,PRIMARYKEY(`學(xué)號(hào)`,`課程號(hào)`)USINGBTREE)ENGINE=InnoDBCHARACTERSET=utf8COLLATE=utf8_general_ciROW_FORMAT=Compact;--------------------------------Recordsofgradeinfo------------------------------INSERTINTO`gradeinfo`VALUES(1,1,80);INSERTINTO`gradeinfo`VALUES(1,2,90);INSERTINTO`gradeinfo`VALUES(2,1,85);INSERTINTO`gradeinfo`VALUES(2,2,78);INSERTINTO`gradeinfo`VALUES(2,3,88);INSERTINTO`gradeinfo`VALUES(3,1,98);INSERTINTO`gradeinfo`VALUES(3,2,80);--------------------------------Tablestructureforstudentinfo------------------------------DROPTABLEIFEXISTS`studentinfo`;CREATETABLE`studentinfo`(`學(xué)號(hào)`int(11)NOTNULL,`姓名`char(20)CHARACTERSETutf8COLLATEutf8_general_ciNOTNULL,`年齡`int(11)NULLDEFAULTNULL,`性別`tinyint(1)NULLDEFAULTNULL,PRIMARYKEY(`學(xué)號(hào)`)USINGBTREE)ENGINE=InnoDBCHARACTERSET=utf8COLLATE=utf8_general_ciROW_FORMAT=Compact;--------------------------------Recordsofstudentinfo------------------------------INSERTINTO`studentinfo`VALUES(1,'zhangsan',18,1);INSERTINTO`studentinfo`VALUES(2,'lisi',18,0);INSERTINTO`studentinfo`VALUES(3,'wanwu',19,1);SETFOREIGN_KEY_CHECKS=1;步驟2：登陸MySQL，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，代碼如下。createdatabasecoursesel;步驟3：導(dǎo)入數(shù)據(jù)，代碼如下。usecoursesel;sourcecoursesel.sql;步驟4：查看數(shù)據(jù)是否導(dǎo)入，代碼如下。showtables;返回結(jié)果如圖8-1所示。圖8-1MySQL表（2）通過(guò)JavaAPI讀取MySQL數(shù)據(jù)中學(xué)生信息表StudentInfo內(nèi)容步驟1：注冊(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的驅(qū)動(dòng)，代碼如下。Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");步驟2：打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接，代碼如下。#打開(kāi)mysql數(shù)據(jù)庫(kù)連接Stringurl="jdbc:mysql://localhost:3306/coursesel";Stringusername="root";Stringpassword="******";conn=DriverManager.getConnection(url,username,password);stmt=conn.createStatement();其中，url參數(shù)localhost為本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，如果遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)可使用ip:port形式，例如“3:3306”。接下來(lái)兩個(gè)參數(shù)分別為連接數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶名和密碼，最后一個(gè)為用到的具體數(shù)據(jù)庫(kù)名。步驟3：獲取學(xué)生表studentinfo基本信息，代碼如下。Stringsql="select*fromstudentinfo";rs=stmt.executeQuery(sql); LinkedListlink=newLinkedList(); while(rs.next()){ intid=rs.getInt("學(xué)號(hào)");//?? Stringname=rs.getString("姓名"); System.out.println(id+""+name); link.add(id); }返回結(jié)果如圖8-2所示.圖8-2studentinfo查詢結(jié)果步驟4：獲取課程信息。通過(guò)以上獲取查詢的結(jié)果，返回的學(xué)生學(xué)號(hào)為L(zhǎng)inkedList結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)多行數(shù)據(jù)。然后針對(duì)每個(gè)學(xué)生從gradeinfo和courseinfo表中獲取課程信息，代碼如下。for(Objectobj:link){ StringsqlCourse="SELECTcourseinfo.課程名,gradeinfo.成績(jī)"+"FROMstudentinfo,courseinfo,gradeinfo" +"WHEREstudentinfo.學(xué)號(hào)=gradeinfo.學(xué)號(hào)"+"andcourseinfo.課程號(hào)=gradeinfo.課程號(hào)" +"andstudentinfo.學(xué)號(hào)="+obj; stmt=conn.createStatement(); rs1=stmt.executeQuery(sqlCourse); while(rs1.next()){ StringcourseName=rs1.getString(1); intcou=rs1.getInt(2); System.out.println(courseName+""+cou); } }經(jīng)過(guò)此查詢后可以獲取每個(gè)學(xué)生的選課信息和成績(jī)，顯示結(jié)果如圖8-3所示。圖8-3獲取學(xué)生課程信息3.將MySQL數(shù)據(jù)導(dǎo)入HBase表步驟1：創(chuàng)建HBase表，通過(guò)JavaAPI連接HBase，創(chuàng)建表courseGrade。具體實(shí)現(xiàn)代碼如下。//建立與HBase的連接Configurationconf=HBaseConfiguration.create();//配置與HBase連接的參數(shù)conf.set("hbase.master","master:16000");conf.set("hbase.rootdir","hdfs://master:8020/hbase");conf.set("hbase.zookeeper.quorum","master,slave1,slave2");conf.set("perty.clientPort","2181");連接HBase后，實(shí)例化admin，使用addFamily()方法依次添加兩個(gè)列族，admin使用createTable()方法創(chuàng)建表。具體代碼如下：HTableDescriptorht=newHTableDescriptor("courseGrade"); ht.addFamily(newHColumnDescriptor("StuInfo")); ht.addFamily(newHColumnDescriptor("Grades")); //創(chuàng)建表 if(admin.tableExists(tableName)){ if(admin.isTableEnabled(tableName)){ admin.disableTable(tableName); System.out.println("禁用表"); } admin.deleteTable(tableName); System.out.println("已刪除表"+tableName.toString()); }admin.createTable(ht);步驟2：將MySQL數(shù)據(jù)導(dǎo)入HBase的courseGrade表。向列族中插入數(shù)據(jù)。連接MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)讀取結(jié)果集，將查詢到的studentinfo表的學(xué)號(hào)信息作為rowKey，表中的姓名、年齡、性別作為列族StuInfo的列。通過(guò)MySQL連接查詢語(yǔ)句，指定查詢條件為學(xué)號(hào)，查詢到對(duì)應(yīng)的課程名和成績(jī)作為列族Grades的列名和對(duì)應(yīng)的單元格值。具體代碼如下所示：importjava.sql.Connection;importjava.sql.DriverManager;importjava.sql.ResultSet;importjava.sql.Statement;importorg.apache.hadoop.hbase.TableName;importorg.apache.hadoop.hbase.client.ConnectionFactory;importorg.apache.hadoop.hbase.client.Put;importorg.apache.hadoop.hbase.client.Table;importorg.apache.hadoop.hbase.util.Bytes;importorg.apache.hadoop.conf.Configuration;importorg.apache.hadoop.hbase.HBaseConfiguration;import.URLDecoder;import.URLEncoder;publicclassMySQLToHBase{publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{//MySQLconnectionsetup ResultSetrs1=null; Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");StringmysqlUrl="jdbc:mysql://localhost:3306/coursesel?characterEncoding=utf-8";StringmysqlUser="root";StringmysqlPassword="123456";java.sql.ConnectionmysqlConn=DriverManager.getConnection(mysqlUrl,mysqlUser,mysqlPassword);Statementstmt=mysqlConn.createStatement();ResultSetrs=stmt.executeQuery("SELECT*FROMstudentinfo");//HBaseconnectionsetupConfigurationconf=HBaseConfiguration.create();//AddHBaseconfigurationsettingshere(e.g.,zookeeperquorum,HBasemaster,etc.)conf.set("hbase.master","master:16000"); conf.set("hbase.rootdir","hdfs://master:8020/hbase"); conf.set("hbase.zookeeper.quorum","master,slave1,slave2"); conf.set("perty.clientPort","2181");org.apache.hadoop.hbase.client.ConnectionhbaseConn=ConnectionFactory.createConnection(conf);Tabletable=hbaseConn.getTable(TableName.valueOf("courseGrade"));//IterateoverMySQLresultsandwritetoHBasewhile(rs.next()){introwKey=rs.getInt("學(xué)號(hào)");//AdjustthistomatchyourrowkeyPutput=newPut(Integer.toString(rowKey).getBytes());Stringname=rs.getString("姓名");intage=rs.getInt("年齡");intsex=rs.getInt("性別");System.out.println