1. HBase系統架構圖

整個HBase架構重點關注幾部分：HMaster、HRegionServer、Zookeeper、HRegion（內部包括HLog、StoreFile、MemStore）。

2. HMaster介紹

Hbase叢集採用的是master/slave模式，HMaster是叢集老大（後面簡稱Master），統籌管理，所以乾的底層雜活不多，負載不高。

2.1 Master職責

（1）為RegionServer分配Region。
（2）負責RegionServer的負載均衡。
（3）發現下線或dead的RegionServer，並重新分配其上的Region。
（4）回收HDFS上的垃圾檔案。
（5）處理Schema的更新請求。

2.2 Master工作機制

(1) master上線

1）從zookeeper上獲取唯一一個代表active master的鎖，用來阻止其它master成為master。
2）掃描zookeeper上的server父節點，獲得當前可用的region server列表。
3）和每個region server通訊，獲得當前已分配的region和region server的對應關係。
4）掃描.META.region的集合，計算得到當前還未分配的region，將他們放入待分配region列表。

(2) master下線

由於master只維護表和region的元資料，而不參與表資料IO的過程（定址訪問zk和RegionServer，資料讀寫訪問RegionServer），所以Master的負載很低，master下線僅導致所有元資料的修改被凍結(無法建立刪除表，無法修改表的schema，無法進行region的負載均衡，無法處理region 上下線，無法進行region的合併，唯一例外的是region的split可以正常進行，因為只有region server參與)，表的資料讀寫還可以正常進行。因此master下線短時間內對整個hbase叢集沒有影響。從上線過程可以看到，master儲存的 資訊全是可以冗餘資訊（都可以從系統其它地方收集到或者計算出來），因此，一般hbase叢集中總是有一個master在提供服務，還有一個以上 的’master’在等待時機搶佔它的位置。

3. HRegionServer介紹

HRegionServer（後面簡稱RegionSever）是叢集中的slave，負責處理具體的讀寫請求及對資料的compact和split等具體過程。

3.1 RegionServer職責

(1) 維護Master給它分配的Region，並處理這些Region的I/O請求。
(2) 負責切分在執行過程中不斷變大的Region。

3.2 RegionServer工作機制

(1) regionserver上線

master通過zk來獲取regionserver資訊。當某個regionserver啟動時，首先會在zk的server目錄下建立一個屬於自己的檔案，並獲得該檔案的獨佔鎖。由於master訂閱了server目錄的變更訊息，所以當server目錄下的檔案出現新增或變更時，zk會及時通知master。

(2) regionserver下線

當region server下線時，它和zookeeper的會話斷開，zookeeper而自動釋放代表這臺server的檔案上的獨佔鎖。而master不斷輪詢 server目錄下檔案的鎖狀態。如果master發現某個region server丟失了它自己的獨佔鎖，(或者master連續幾次和region server通訊都無法成功),master就是嘗試去獲取代表這個region server的讀寫鎖，一旦獲取成功，就可以確定：

1. region server和zookeeper之間的網路斷開了。
2. region server掛了。
   的其中一種情況發生了，無論哪種情況，region server都無法繼續為它的region提供服務了，此時master會刪除server目錄下代表這臺region server的檔案，並將這臺region server的region分配給其它還活著的同志。
   如果網路短暫出現問題導致region server丟失了它的鎖，那麼region server重新連線到zookeeper之後，只要代表它的檔案還在，它就會不斷嘗試獲取這個檔案上的鎖，一旦獲取到了，就可以繼續提供服務。

4. Zookeeper介紹

Zookeeper應該可以說是在Hadoop生態中主從結構架構的設計中是大眾情人，它能夠很好的協調整個叢集統統一有序的工作。在HBase的架構中，ZooKeeper提供了類似檔案系統一樣的訪問目錄和檔案（稱為znode）的功能，通常分散式檔案系統利用它協調所有權、註冊服務、監聽更新。
每臺Region伺服器在ZooKeeper中註冊一個自己的臨時節點，主伺服器會利用這些臨時節點來發現可用伺服器，還可以利用臨時節點來跟蹤機器故障和網路分割槽。
在ZooKeeper伺服器中，每個臨時節點都屬於某一個會話，這個會話是客戶端連線ZooKeeper伺服器後自動生成的。每個會話在伺服器中有一個唯一的id，並且客戶端會以此id不斷的向ZooKeeper傳送“心跳”，一旦發生故障ZooKeeper客戶端程序死掉，ZooKeeper伺服器會判定該會話超時，並自動刪除屬於它的臨時節點。
HBase還可以利用ZooKeeper確保只有一個主伺服器在執行，儲存用於發現Region的引導位置，作為一個Region伺服器的登錄檔，一級實現其他目的。ZooKeeper是一個關鍵組成部分，沒有它HBase就無法工作。

Zookeeper的主要功能：

(1) 保證master的唯一性。 原理：master啟動時會從ZK上獲取一個active master鎖，阻止其他節點成為master。
(2) 實時監控RegionServer的狀態，將Regionserver上下線的訊息及時告知master。
(3) 儲存所有Region的定址入口（即ROOT表在哪臺伺服器上）。
(4) 儲存Hbase的Scema（Zookeeper存的是-ROOT-和.META.這兩張表的location，實際存在HBase中），包括有哪些table，每個table有哪些column family。

5. Region介紹

Region是HBase儲存和管理資料的基本單位。Region和RegionServer是多對一的關係，即一個Region只能同時被一個RegionServer使用，而一個RegionServer可以同時處理多個Region。

5.1 Region和Table的關係

Region實際是Table在行方向上的一個個劃分，一般來說一個表在初始的時候只有一個Region，隨著資料的增多，當達到某個閾值時，ReginServer就會把這個Region切分成兩個Region，以此類推。

5.2 Region細分

繼續深究的話，Region還是可以再細分的，它是由一個或多個Store組成的，在這裡有必要搞清楚幾個基本概念：HFile、HLog、StoreFile、MemStore。