Bigtable探秘 Google公布式数据存储系统
发布时间：2022-04-30 14:14:18 所属栏目：云计算 来源：互联网
导读：Bigtable是一个分布式的结构化数据存储系统，它被设计用来处理海量数据：通常是分布在数千台普通服务器上的PB级的数据。Google 的很多项目使用Bigtable存储数据，包括Web索引、Google Earth、Google Finance。这些应用对Bigtable提出的要求差异非常大，无论
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3 API Bigtable提供了建立和删除表以及列族的API函数。Bigtable还提供了修改集群、表和列族的元数据的API，比如修改访问权限。 复制 // Open the table Table *T = OpenOrDie(“/bigtable/web/webtable”); // Write a new anchor and delete an old anchor RowMutation r1(T, “com.cnn.www”); r1.Set(“anchor:www.c-span.org”, “CNN”); r1.Delete(“anchor:www.abc.com”); Operation op; Apply(&op, &r1); Figure 2: Writing to Bigtable. 客户程序可以对Bigtable进行如下的操作：写入或者删除Bigtable中的值、从每个行中查找值、或者遍历表中的一个数据子集。图2中的Ｃ++代码使用RowMutation抽象对象进行了一系列的更新操作。（为了保持示例代码的简洁，我们忽略了一些细节相关代码）。调用Apply函数对Ｗebtable进行了一个原子修改操作：它为www.cnn.com增加了一个锚点，同时删除了另外一个锚点。 复制 Scanner scanner(T); ScanStream *stream; stream = scanner.FetchColumnFamily(“anchor”); stream->SetReturnAllVersions(); scanner.Lookup(“com.cnn.www”); for (; !stream->Done(); stream->Next()) { printf(“%s %s %lld %sn”, scanner.RowName(), stream->ColumnName(), stream->MicroTimestamp(), stream->Value()); } Figure 3: Reading from Bigtable. C++代码使用Scanner抽象对象遍历一个行内的所有锚点。客户程序可以遍历多个列族，有几种方法可以对扫描输出的行、列和时间戳进行 限制。例如，我们可以限制上面的扫描，让它只输出那些匹配正则表达式*.cnn.com的锚点，或者那些时间戳在当前时间前10天的锚点。 Bigtable还支持一些其它的特性，利用这些特性，用户可以对数据进行更复杂的处理。首先，Bigtable支持单行上的事务处理，利用这个功 能，用户可以对存储在一个行关键字下的数据进行原子性的读-更新-写操作。虽然Bigtable提供了一个允许用户跨行批量写入数据的接口，但 是，Bigtable目前还不支持通用的跨行事务处理。其次，Bigtable允许把数据项用做整数计数器。最后，Bigtable允许用户在服务器的地 址空间内执行脚本程序。脚本程序使用Google开发的Sawzall【28】数据处理语言。虽然目前我们基于的Sawzall语言的API函数还不允许 客户的脚本程序写入数据到Bigtable，但是它允许多种形式的数据转换、基于任意表达式的数据过滤、以及使用多种操作符的进行数据汇总。 Bigtable可以和MapReduce【12】一起使用，MapReduce是Google开发的大规模并行计算框架。我们已经开发了一些 Wrapper类，通过使用这些Wrapper类，Bigtable可以作为MapReduce框架的输入和输出。 4 BigTable构件 Bigtable是建立在其它的几个Google基础构件上的。BigTable使用Google的分布式文件系统(GFS)【17】存储日志 文件和数据文件。BigTable集群通常运行在一个共享的机器池中，池中的机器还会运行其它的各种各样的分布式应用程序，BigTable的进程经常要 和其它应用的进程共享机器。BigTable依赖集群管理系统来调度任务、管理共享的机器上的资源、处理机器的故障、以及监视机器的状态。 BigTable内部存储数据的文件是Google SSTable格式的。SSTable是一个持久化的、排序的、不可更改的Map结构，而Map是一个key-value映射的数据结构，key和 value的值都是任意的Byte串。可以对SSTable进行如下的操作：查询与一个key值相关的value，或者遍历某个key值范围内的所有的 key-value对。从内部看，SSTable是一系列的数据块（通常每个块的大小是64KB，这个大小是可以配置的）。SSTable使用块索引（通 常存储在SSTable的最后）来定位数据块；在打开SSTable的时候，索引被加载到内存。每次查找都可以通过一次磁盘搜索完成：首先使用二分查找法 在内存中的索引里找到数据块的位置，然后再从硬盘读取相应的数据块。也可以选择把整个SSTable都放在内存中，这样就不必访问硬盘了。 BigTable还依赖一个高可用的、序列化的分布式锁服务组件，叫做Chubby【8】。 一个Chubby服务包括了5个活动的副本，其中的一个副本被选为Master，并且 处理请求。只有在大多数副本都是正常运行的，并且彼此之间能够互相通信的情况下，Chubby服务才是可用的。当有副本失效的时候，Chubby使用 Paxos算法【9,23】来保证副本的一致性。Chubby提供了一个名字空间，里面包括了目录和小文件。每个目录或者文件可以当成一个锁，读写文件的 操作都是原子的。Chubby客户程序库提供对Chubby文件的一致性缓存。每个Chubby客户程序都维护一个与Chubby服务的会话。如果客户程 序不能在租约到期的时间内重新签订会话的租约，这个会话就过期失效了(alex 注：又用到了lease。 原文是：A client’s session expires if it is unable to renew its session lease within the lease expiration time.)。当一个会话失效时，它拥有的锁和打开的文 件句柄都失效了。Chubby客户程序可以在文件和目录上注册回调函数，当文件或目录改变、或者会话过期时，回调函数会通知客户程序。 Bigtable使用Chubby完成以下的几个任务：确保在任何给定的时间内最多只有一个活动的Master副本；存储BigTable数据 的自引导指令的位置（参考5.1节）；查找Tablet服务器，以及在Tablet服务器失效时进行善后（5.2节）；存储BigTable的模式信息 （每张表的列族信息）；以及存储访问控制列表。如果Chubby长时间无法访问，BigTable就会失效。最近我们在使用11个Chubby服务实例的 14个BigTable集群上测量了这个影响。由于Chubby不可用而导致BigTable中的部分数据不能访问的平均比率是0.0047% （Chubby不能访问的原因可能是Chubby本身失效或者网络问题）。单个集群里，受Chubby失效影响最大的百分比是0.0326%(James注,由于Chubby的可用性而受到影响的最大比例是0.0326%)（alex注：有点莫名其妙，原文是： The percentage for the single cluster that was most affected by Chubby unavailability was 0.0326%.）。 （编辑：玉林站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
