HBase LSM树

LSM树全称是基于日志结构的合并树(Log-Structured Merge-Tree)。No-SQL数据库一般采用LSM树作为数据结构,HBase也不例外。众所周知,RDBMS一般采用B+树作为索引的数据结构,如图1。RDBMS中的B+树一般是3层n路的平衡树。B+树的节点对应于磁盘数据块。因此对于RDBMS,数据更新操作需要5次磁盘操作(从B+树3次找到记录所在数据块,再加上一次读和一次写)。

在RDBMS中,数据随机无序写在磁盘块中,如果没有B+树,读性能会很低。B+树对于数据读操作能很好地提高性能,但对于数据写,效率不高。对于大型分布式数据系统,B+树还无法与LSM树相抗衡。

B+Tree.png

LSM树可以看成n层合并树。在HBase中,它把随机写转换成对Memstore和HFile的连续写。下图展示了LSM树数据写的过程。

lsm tree.png

数据写(插入,更新):数据首先顺序写如HLog (WAL), 然后写到MemStore, 在MemStore中,数据是一个2层B+树(图2中的C0树)。MemStore满了之后,数据会被刷到StoreFile (hFile),在storefile中,数据是3层B+树(图中的C1树),并针对顺序磁盘操作进行优化。

数据读:首先搜索MemStore,如果不在MemStore中,则到storefile中寻找。

数据删除:不会去删除磁盘上的数据,而是为数据添加一个删除标记。在随后的major compaction中,被删除的数据和删除标记才会真的被删除。

LSM数据更新只在内存中操作,没有磁盘访问,因此比B+树要快。对于数据读来说,如果读取的是最近访问过的数据,LSM树能减少磁盘访问,提高性能。

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