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本文介绍了kudu是什么，为什么需要kudu?
基础架构，存储机制，kudu的工作机制及KUDU的java操作案例。
本文来自 csdn，由火龙果软件Anna编辑、推荐。 |
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1、 kudu简介
1.1、kudu是什么？
简单来说:dudu是一个与hbase类似的列式存储分布式数据库。
官方给kudu的定位是:在更新更及时的基础上实现更快的数据分析
1.2、为什么需要kudu？
1.2.1、hdfs与hbase数据存储的缺点
目前数据存储有了HDFS与hbase，为什么还要额外的弄一个kudu呢?
HDFS:使用列式存储格式Apache Parquet，Apache
ORC，适合离线分析，不支持单条纪录级别的update操作，随机读写性能差
HBASE:可以进行高效随机读写，却并不适用于基于SQL的数据分析方向，大批量数据获取时的性能较差。
正因为HDFS与HBASE有上面这些缺点，KUDU较好的解决了HDFS与HBASE的这些缺点，它不及HDFS批处理快，也不及HBase随机读写能力强，但是反过来它比HBase批处理快（适用于OLAP的分析场景），而且比HDFS随机读写能力强（适用于实时写入或者更新的场景），这就是它能解决的问题。
2、架构介绍
2.1、基本架构
2.1.1、概念
Table（表）：一张table是数据存储在kudu的位置。Table具有schema和全局有序的primary
key(主键)。Table被分为很多段，也就是tablets.
Tablet (段)：一个tablet是一张table连续的segment，与其他数据存储引擎或关系型数据的partition相似。Tablet存在副本机制，其中一个副本为leader
tablet。任何副本都可以对读取进行服务，并且写入时需要在所有副本对应的tablet server之间达成一致性。
Tablet server：存储tablet和为tablet向client提供服务。对于给定的tablet，一个tablet
server充当leader，其他tablet server充当该tablet的follower副本。只有leader服务写请求，leader与follower为每个服务提供读请求。
Master：主要用来管理元数据(元数据存储在只有一个tablet的catalog
table中)，即tablet与表的基本信息，监听tserver的状态
Catalog Table: 元数据表，用来存储table(schema、locations、states)与tablet（现有的tablet列表，每个tablet及其副本所处tserver，tablet当前状态以及开始和结束键）的信息。
3、存储机制
3.1 存储结构全景图
3.2、存储结构解析
一个Table包含多个Tablet，其中Tablet的数量是根据hash或者range进行设置
一个Tablet中包含MetaData信息和多个RowSet信息
一个Rowset中包含一个MemRowSet与0个或多个DiskRowset，其中MemRowSet存储insert的数据，一旦MemRowSet写满会flush到磁盘生成一个或多个DiskRowSet，此时MemRowSet清空。MemRowSet默认写满1G或者120s
flush一次
(注意:memRowSet是行式存储，DiskRowSet是列式存储，MemRowSet基于primary
key有序)。每隔tablet中会定期对一些diskrowset做compaction操作，目的是对多个diskRowSet进行重新排序，以此来使其更有序并减少diskRowSet的数量，同时在compaction的过程中慧慧resolve掉deltaStores当中的delete记录
一个DiskRowSet包含baseData与DeltaStores两部分，其中baseData存储的数据看起来不可改变，DeltaStores中存储的是改变的数据
DeltaStores包含一个DeltaMemStores和多个DeltaFile,其中DeltaMemStores放在内存，用来存储update与delete数据，一旦DeltaMemStores写满，会flush成DeltaFile。
当DeltaFile过多会影响查询性能，所以KUDU每隔一段时间会执行compaction操作，将其合并到baseData中，主要是resolve掉update数据。
4、kudu的工作机制
4.1、概述
1、kudu主要角色分为master与tserver
2、master主要负责:管理元数据信息，监听server，当server宕机后负责tablet的重分配
3、tserver主要负责tablet的存储与和数据的增删改查
4.2 内部实现原理图
4.2、读流程
4.2.1、概述
客户端将要读取的数据信息发送给master，master对其进行一定的校验，比如表是否存在，字段是否存在。Master返回元数据信息给client，然后client与tserver建立连接，通过metaData找到数据所在的RowSet，首先加载内存里面的数据(MemRowSet与DeltMemStore),然后加载磁盘里面的数据，最后返回最终数据给client.
4.2.2、详细步骤图
4.2.3、详细步骤解析
1、客户端master请求查询表指定数据
2、master对请求进行校验，校验表是否存在，schema中是否存在指定查询的字段，主键是否存在
3、master通过查询catalog Table返回表，将tablet对应的tserver信息、tserver状态等元数据信息返回给client
4、client与tserver建立连接，通过metaData找到primary
key对应的RowSet。
5、首先加载RowSet内存中MemRowSet与DeltMemStore中的数据
6、然后加载磁盘中的数据，也就是DiskRowSet中的BaseData与DeltFile中的数据
7、返回数据给Client
8、继续4-7步骤，直到拿到所有数据返回给client
4.3、Insert流程
4.3.1、概述
Client首先连接master，获取元数据信息。然后连接tserver，查找MemRowSet与DeltMemStore中是否存在相同primary
key，如果存在，则报错;如果不存在，则将待插入的数据写入WAL日志，然后将数据写入MemRowSet。
4.3.2、详细步骤图
4.3.3、详细步骤解析
1、client向master请求预写表的元数据信息
2、master会进行一定的校验，表是否存在，字段是否存在等
3、如果master校验通过，则返回表的分区、tablet与其对应的tserver给client；如果校验失败则报错给client。
4、client根据master返回的元数据信息，将请求发送给tablet对应的tserver.
5、tserver首先会查询内存中MemRowSet与DeltMemStore中是否存在与待插入数据主键相同的数据，如果存在则报错
6、tserver会讲写请求预写到WAL日志，用来server宕机后的恢复操作
7、将数据写入内存中的MemRowSet中，一旦MemRowSet的大小达到1G或120s后，MemRowSet会flush成一个或DiskRowSet,用来将数据持久化
8、返回client数据处理完毕
4.4、数据更新流程
4.4.1、概述
Client首先向master请求元数据，然后根据元数据提供的tablet信息，连接tserver，根据数据所处位置的不同，有不同的操作:在内存MemRowSet中的数据，会将更新信息写入数据所在行的mutation链表中；在磁盘中的数据，会将更新信息写入DeltMemStore中。
4.4.2、详细步骤图
4.4.3、详细步骤解析
1、client向master请求预更新表的元数据，首先master会校验表是否存在，字段是否存在，如果校验通过则会返回给client表的分区、tablet、tablet所在tserver信息
2、client向tserver发起更新请求
3、将更新操作预写如WAL日志，用来在server宕机后的数据恢复
4、根据tserver中待更新的数据所处位置的不同，有不同的处理方式:
如果数据在内存中，则从MemRowSet中找到数据所处的行，然后在改行的mutation链表中写入更新信息，在MemRowSet
flush的时候，将更新合并到baseData中
如果数据在DiskRowSet中，则将更新信息写入DeltMemStore中，DeltMemStore达到一定大小后会flush成DeltFile。
5、更新完毕后返回消息给client。
5、KUDU的java操作
5.1、导入依赖
<dependency>
<groupId>org.apache.kudu</groupId>
<artifactId>kudu-client</artifactId>
<version>${kudu.version}</version>
<scope>test</scope>
</dependency>
<!--导入kudu的客户端工具-->
<dependency>
<groupId>org.apache.kudu</groupId>
<artifactId>kudu-client-tools</artifactId>
<version>${kudu.version}</version>
</dependency>
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5.2、API
5.2.1、表创建
/**
* 创建表
* @throws Exception
*/
public static void createTable() throws Exception{
//1、创建一个client
KuduClient client new KuduClientBuilder(KUDU_MASTER).build();
//2、创建schema信息
List<ColumnSchema> columns = new ArrayList<ColumnSchema>();
columns.add (new ColumnSchema.ColumnSchemaBuilder
("id", Type.INT32).key(true).nullable(false).build());
columns.add(new ColumnSchema.ColumnSchemaBuilder
("name", Type.STRING).key(false).nullable(false).build());
columns.add(new ColumnSchema.ColumnSchemaBuilder("age",
Type.INT32).key(false).nullable(false).build());
Schema schema = new Schema(columns);
//3、指定分区字段
List<String> partions = new ArrayList<String>();
partions.add("id");
//4、指定分区方式为hash分区、6个分区，一个副本
CreateTableOptions options = new CreateTableOptions().addHashPartitions(partions,
6).setNumReplicas(1);
//5、创建表，
client.createTable("person",schema,options);
client.close();
}
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5.2.2、Insert
/**
* 插入数据
* @throws Exception
*/
public static void add() throws Exception{
//1、创建一个client
KuduClient client = new KuduClientBuilder(KUDU_MASTER).build();
//2、打开表
KuduTable table = client.openTable("person");
//3、创建一个session会话
KuduSession session = client.newSession();
//4、创建插入
Insert insert = table.newInsert();
//5、指定插入数据
insert.getRow().addInt("id",1);
insert.getRow().addInt("age",18);
insert.getRow().addString("name","张三");
//6、应用插入
session.apply(insert);
session.close();
client.close();
}
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5.2.3、update
/**
* 更新数据
* @throws Exception
*/
public static void update() throws Exception{
//1、创建kudu client
KuduClient client = new KuduClientBuilder (KUDU_MASTER).build();
//2、打开表
KuduTable table = client.openTable ("person");
KuduSession session = client.newSession();
Update update = table.newUpdate();
update.getRow().addInt("id",1);
update.getRow().addString("name","李四");
session.apply(update);
session.flush();
session.close();
client.close();
} |
5.2.4、delete
/**
* 删除数据
* @throws Exception
*/
public static void delete() throws Exception{
//1、创建kudu client
KuduClient client = new KuduClientBuilder(KUDU_MASTER).build();
//2、打开表
KuduTable table = client.openTable("person");
KuduSession session = client.newSession();
Delete delete = table.newDelete();
delete.getRow().addInt("id",1); session.apply(delete);
session.flush();
session.close();
client.close();
}
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5.2.5、query
/**
* 条件查询 select * from person where id=1
* @throws Exception
*/
public static void query() throws Exception{
//1、创建kudu client
KuduClient client = new KuduClientBuilder (KUDU_MASTER).build();
//2、打开表
KuduTable table = client.openTable("person");
//3、创建scanner扫描器
KuduScanner.KuduScannerBuilder kuduScannerBuilder
= client.newScannerBuilder(table);
//4、创建查询条件
KuduPredicate filter = KuduPredicate.newComparisonPredicate
(table.getSchema( ).getColumn("id"),
KuduPredicate.ComparisonOp.EQUAL, 1);
//5、将查询条件加入到scanner中
KuduScanner scanner = kuduScannerBuilder.addPredicate (filter).build();
//6、获取查询结果
while (scanner.hasMoreRows()){
RowResultIterator rows = scanner.nextRows();
while (rows.hasNext()){
RowResult row = rows.next();
Integer id = row.getInt("id");
String name = row.getString("name");
int age = row.getInt ("age");
System.out.println (id+"---"+name+"---"+age);
}
}
//7、关闭client
client.close();
}
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