HBase2实战：HBase Flink和Kafka整合

1.概述

Apache官方发布HBase2已经有一段时间了，HBase2中包含了许多个Features，从官方JIRA来看，大约有4500+个ISSUES（查看地址），从版本上来看是一个非常大的版本了。本篇博客将为大家介绍HBase2的新特性，以及如何在实战中与Flink、Kafka等组件进行整合。

2.内容

HBase2有哪些新特性值得我们去关注，这里给大家列举部分特定。

2.1 部分新特性预览

2.1.1 Region分配优化

在HBase中遇到比较频繁的问题就是RIT问题，而在新特性中，对于Region的管理和分配有了新的调整。AssignmentManager基于ProcedureV2实现，可以快速的分配Region，另外维护Region的State存储不再依赖Zookeeper，能够更好的面对Region长时间的RIT问题。

具体参考JIRA单：[HBASE-14614]、[HBASE-17844]、[HBASE-14350]

2.1.2 Offheap优化

在HBase2中减少了对Heap内存的使用，改为Offheap内存，减少垃圾的产生，以及减少GC的停顿时间。

参考JIRA单：[HBASE-11425]

2.1.3 Compaction优化

在HBase2中，引入了MemStore新的实现类CompactingMemstore，这个类和默认的DefaultMemStore类的区别在于实现了在内存中进行Compaction。

CompactingMemstore中，数据是通过Segment作为单位进行组织的，一个MemStore中包含多个Segment。数据最开始写入时会进入到一个处理Active状态的Segment中，这个Segment是可以被修改的。当该Active状态的Segment中的数据达到阀值后，不是直接Flush到HDFS的HFile文件中，而是先Flush到内存中的一个不可修改的Segment中。CompactingMemstore会在后台将多个不可修改的Segment合并为一个更大、更紧凑的Segment。

如果RegionServer需要把MemStore中的数据Flush到磁盘，会先选择其他类型的MemStore，然后在选择CompactingMemstore。这是由于CompactingMemstore对内存的管理更加高效，所以延长CompactingMemstore的生命周期可以减少总的I/O。当CompactingMemstore被Flush到磁盘时，不可修改的Segment会被移到一个快照中进行合并，然后写入HFile。

参考JIRA单：[HBASE-15991]

2.1.4 RegionServer Group

在引入RegionServer Group之前，HBase默认使用StochasticLoadBalancer策略将表的Region移到到RegionServer里面。在HBase2中，可以将RegionServer划分到多个逻辑组中，这样可以提供多租户的能力。

参考JIRA单：[HBASE-6721]、[HBASE-16430]、[HBASE-17589]、[HBASE-17350]、[HBASE-17349]

2.1.5 Add new AsyncRpcClient

在HBase2中，客户端请求改为异步RPC机制，不再是同步Wait，这样能大大有效的提高客户端请求的并发量，有效的提高资源利用率。

参考JIRA单：[HBASE-13784]、[HBASE-12684]

3.实战整合

了解了HBase2的一些新特性之后，如何将HBase2运用到实际项目中去，下面将为大家介绍如何将HBase整合到Flink和Kafka中。数据流向如下图所示：

3.1 基础环境

整合环境如下所示：

• JDK1.8
• HBase-2.1.1
• Flink-1.7.1
• Kafka-2.1.0

3.1.1 依赖JAR

整合实战项目，需要依赖的JAR信息如下：

<dependency>
    <groupId>org.apache.flink</groupId>
    <artifactId>flink-connector-kafka-0.11_2.12</artifactId>
    <version>1.7.1</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.flink</groupId>
    <artifactId>flink-streaming-java_2.12</artifactId>
    <version>1.7.1</version>
    <scope>provided</scope>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.flink</groupId>
    <artifactId>flink-hbase_2.12</artifactId>
    <version>1.7.1</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.flink</groupId>
    <artifactId>flink-core</artifactId>
    <version>1.7.1</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.hadoop</groupId>
    <artifactId>hadoop-common</artifactId>
    <version>2.7.4</version>
</dependency>

建议使用Maven来管理，可以很方便的将上述依赖信息配置到pom.xml文件中。

3.2 数据准备

准备数据源，将数据写入到Kafka集群，通过Flink进行消费，进行业务逻辑处理，然后将处理后的结果写入到HBase进行落地。数据准备的实现代码如下：

public class JProducer extends Thread {

    public static void main(String[] args) {
        JProducer jproducer = new JProducer();
        jproducer.start();
    }
    
    @Override
    public void run() {
        producer();
    }

    private void producer() {
        Properties props = config();
        Producer<String, String> producer = new KafkaProducer<>(props);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            String json = "{"id":" + i + ","ip":"192.168.0." + i + "","date":" + new Date().toString() + "}";
            String k = "key" + i;
            producer.send(new ProducerRecord<String, String>("flink_topic", k, json));
        }
        producer.close();
    }

    private Properties config() {
        Properties props = new Properties();
        props.put("bootstrap.servers", "dn1:9092,dn2:9092,dn3:9092");
        props.put("acks", "1");
        props.put("retries", 0);
        props.put("batch.size", 16384);
        props.put("linger.ms", 1);
        props.put("buffer.memory", 33554432);
        props.put("key.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        props.put("value.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        props.put("partitioner.class", "org.smartloli.kafka.connector.flink.producer.TestSimplePartitioner");
        return props;
    }
}

通过上述应用程序，将生产的消息数据写入到Kafka的Topic中，准备好数据源。

3.3 处理数据并落地到HBase

使用Flink消费Kafka集群中刚刚准备好的数据源，然后进行逻辑处理后，将结果写入到HBase集群进行存储，具体实现代码如下：

public class FlinkHBase {

    private static String zkServer = "dn1,dn2,dn3";
    private static String port = "2181";
    private static TableName tableName = TableName.valueOf("testflink");
    private static final String cf = "ke";
    private static final String topic = "flink_topic";

    public static void main(String[] args) {
        final StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
        env.enableCheckpointing(1000);
        env.setStreamTimeCharacteristic(TimeCharacteristic.EventTime);

        DataStream<String> transction = env.addSource(new FlinkKafkaConsumer010<String>(topic, new SimpleStringSchema(), configByKafka()));
        transction.rebalance().map(new MapFunction<String, Object>() {
            private static final long serialVersionUID = 1L;

            public String map(String value) throws IOException {
                write2HBase(value);
                return value;
            }
        }).print();
        try {
            env.execute();
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }

    public static Properties configByKafka() {
        Properties props = new Properties();
        props.put("bootstrap.servers", "dn1:9092,dn2:9092,dn3:9092");
        props.put("group.id", "kv_flink");
        props.put("enable.auto.commit", "true");
        props.put("auto.commit.interval.ms", "1000");
        props.put("key.deserializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");
        props.put("value.deserializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");
        return props;
    }

    public static void write2HBase(String value) throws IOException {
        Configuration config = HBaseConfiguration.create();

        config.set("hbase.zookeeper.quorum", zkServer);
        config.set("hbase.zookeeper.property.clientPort", port);
        config.setInt("hbase.rpc.timeout", 30000);
        config.setInt("hbase.client.operation.timeout", 30000);
        config.setInt("hbase.client.scanner.timeout.period", 30000);

        Connection connect = ConnectionFactory.createConnection(config);
        Admin admin = connect.getAdmin();
        if (!admin.tableExists(tableName)) {
            admin.createTable(new HTableDescriptor(tableName).addFamily(new HColumnDescriptor(cf)));
        }
        Table table = connect.getTable(tableName);
        TimeStamp ts = new TimeStamp(new Date());
        Date date = ts.getDate();
        Put put = new Put(Bytes.toBytes(date.getTime()));
        put.addColumn(Bytes.toBytes(cf), Bytes.toBytes("test"), Bytes.toBytes(value));
        table.put(put);
        table.close();
        connect.close();
    }
}

将该应用程序提交到Flink集群，通过Flink消费Kafka集群中的数据，成功执行该应用程序后，可以到HBase集群进行验证，看数据是否有写入成功。

3.4 数据验证

进入到HBase集群，执行hbase shell命令进入到Console界面，然后执行如下命令查看数据是否有写入成功：

hbase(main):009:0> scan 'testflink',LIMIT=>2

执行上述命令，结果如下所示：

4.总结

HBase2发布的新特性很有必要去研究和剖析，对于优化HBase集群或多或少有些许帮助。通过研究这些新特性，来帮助我们有效的应用到实战项目中。

5.结束语

这篇博客就和大家分享到这里，如果大家在研究学习的过程当中有什么问题，可以加群进行讨论或发送邮件给我，我会尽我所能为您解答，与君共勉！

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