HBase 源码阅读（四）HBase 关于LSM Tree的实现- MemStore

4. MemStore 接口

Memstore 的函数不能并行的被调用。调用者需要持有读写锁，这个的实现在HStore中

我们放弃对MemStore中的诸多函数进行查看

直接看MemStore的实现类

AbstractMemStore
CompactingMemStore
DefaultMemStore

4. 1 三个实现类的使用场景

1. `AbstractMemStore`

角色: 基础抽象类
作用:
- AbstractMemStore是一个抽象基类，为HBase中的MemStore实现提供了基本的框架和公共功能。它定义了MemStore的核心操作，例如添加数据、获取数据、刷新数据等，但不具体实现这些操作的细节。
- 它为子类提供了一些基础设施，例如管理内存中的数据结构、维护写入顺序和快照等。子类（如CompactingMemStore和DefaultMemStore）基于这些基础功能，添加自己的具体实现。
总结: AbstractMemStore是MemStore实现的基类，它为不同类型的MemStore实现提供了公共的功能和结构。它本身并不直接被使用，而是作为其他MemStore实现的基础。

2. `CompactingMemStore`（常用的一种MemStore类型）

角色: 带有内存压缩功能的MemStore
作用:
- CompactingMemStore是MemStore的一个实现，它在内存中实现了数据的压缩功能。内存压缩（Compaction）是一种优化技术，旨在减少内存占用和提高读性能。
- 通过在内存中进行压缩，可以将多个冗余的版本合并，减少MemStore中的重复数据，从而降低内存的使用量。这有助于在数据写入频繁的情况下，减少内存压力并提高系统的整体性能。
- 在数据被刷新到磁盘之前，CompactingMemStore会在内存中对数据进行部分整理，合并多个键值对的版本，删除过期的数据。这减少了写入HFile时的数据量，并在某种程度上提高了系统的读写性能。（我们不需要使用该类型）
总结: CompactingMemStore通过在内存中执行部分压缩操作，优化了MemStore的内存使用和数据写入性能。它适用于需要处理大量写入操作并且希望优化内存占用的场景。

3. `DefaultMemStore`（基础实现）

角色: 标准的MemStore实现
作用:
- DefaultMemStore是HBase中MemStore的标准实现。它提供了基本的数据存储功能，将写入的所有数据保存在内存中，直到这些数据被刷新到磁盘。
- 与CompactingMemStore不同，DefaultMemStore没有内存中的压缩功能。它直接按照数据写入的顺序存储数据，当MemStore达到阈值或系统资源不足时，会将数据刷新到HFile。
- DefaultMemStore适用于不需要内存压缩的场景，特别是在数据更新频率不高或内存充足的情况下。
总结: DefaultMemStore是最基础的MemStore实现，适用于对性能和内存优化要求不高的场景。它提供了最直接的内存数据存储和管理方式

AbstractMemStore: 提供了MemStore实现的公共基础功能，是其他MemStore实现的基类。

CompactingMemStore: 实现了内存压缩功能，通过在内存中合并和整理数据，优化内存使用和系统性能。

DefaultMemStore: 标准的MemStore实现，提供了基础的数据存储功能，不包括内存压缩。适用于简单的数据存储需求。

4.2 系统如何指定自己所选择MemStore存储方式

在HBase中，可以通过配置文件或程序代码来指定所使用的MemStore存储方式。具体来说，你可以通过以下方式指定使用哪种MemStore实现：

1. 通过HBase配置文件配置

你可以在HBase的配置文件 hbase-site.xml 中指定使用的 MemStore 实现。配置文件中，相关的配置项是 hbase.regionserver.memstore.impl。以下是配置不同 MemStore 实现的示例：

使用 DefaultMemStore（默认的 MemStore 实现）:

xml
复制代码
<property>
  <name>hbase.regionserver.memstore.impl</name>
  <value>org.apache.hadoop.hbase.regionserver.DefaultMemStore</value>
</property>

使用 CompactingMemStore（带内存压缩功能的 MemStore）:

xml
复制代码
<property>
  <name>hbase.regionserver.memstore.impl</name>
  <value>org.apache.hadoop.hbase.regionserver.CompactingMemStore</value>
</property>

使用自定义的 MemStore 实现: 如果你有一个自定义的 MemStore 实现，可以将其类的完全限定名配置在 hbase.regionserver.memstore.impl 中：
```
xml
复制代码
<property>
  <name>hbase.regionserver.memstore.impl</name>
  <value>com.example.hbase.CustomMemStore</value>
</property>
```

4.3 DefaultMemStore

MemStore 保存对 Store 的内存修改。修改是单元。当要求刷新时，当前的 memstore 会移动到快照并被清除。我们继续从新的 memstore 和备份快照中提供编辑，直到刷新器报告刷新成功。此时我们让快照继续运行。
MemStore 函数不应并行调用。调用者应持有写入和读取锁。这是在 HStore 中完成的。
TODO：当我们删除项目时调整 memstore 的大小，因为它们已被删除。TODO：使用新的 KVSLS，需要确保我们根据 KV 大小的差异更新 HeapSize。

4.4 CompactingMemStore

是否使用内存压缩要看自己业务的场景，我们不涉及对某个key键的连续更新

支持内存压缩的 memstore 实现。在活动集和快照数据结构之间添加了一个压缩管道；它由要压缩的段列表组成。与快照一样，所有管道段都是只读的；更新仅影响活动集。为了确保此属性，我们利用现有的阻止机制——活动集被推送到管道，同时将区域的 updatesLock 保持在独占模式。定期在后台对所有管道段应用压缩，从而产生单个只读组件。当没有扫描仪读取“旧”段时，将丢弃它们。

5. DefaultMemStore的调用！

这时候还需要去找DefaultMemStore的调用历程，DefaultMemStore 出了在其类中实现外，外部调用的位置为HStore类

6. HStore

1. 管理数据的存储与组织

列族管理:
- 在HBase中，每个表可以有多个列族，每个列族的数据被单独存储。HStore负责管理一个特定列族的数据。（这里可以测试一个列，多个列的分配地址，我们到底是怎么存储数据比较合适呢）
- 对于每个列族，HStore管理该列族的所有存储文件（HFile）和内存中的MemStore。
数据写入流程:
- 当数据写入HBase时，首先会写入到内存中的MemStore。
- 当MemStore的数据量达到一定阈值时，数据会被刷新（flush）到磁盘上，生成一个新的HFile。
- HStore负责管理这些HFile的生成和组织，并确保它们被正确地写入和读取。（真是文件的写入）

2. 管理HFile的生命周期

合并与压缩（Compaction）:
- 随着数据不断地写入和刷新，HStore会生成多个HFile。如果不进行管理，这些HFile的数量可能会增加，影响查询性能。
- HStore负责执行合并操作（Compaction），即将多个HFile合并成一个，以减少文件数量，优化读性能。
- 合并操作有两种类型：
  
  Minor Compaction
  
  （小合并）和
  
  Major Compaction
  
  （大合并）。
  - Minor Compaction: 将少量小的HFile合并为一个较大的HFile，通常不会删除已删除的数据（tombstones）。
  - Major Compaction: 将所有的HFile合并为一个，并清除过期或已删除的数据。
文件删除与清理:
- 在合并过程中，旧的HFile会被废弃。HStore负责安全地删除这些不再使用的HFile，释放磁盘空间。

3. 数据读取与查询

读取路径优化
- 当客户端请求读取数据时，HStore会从内存中的MemStore和磁盘上的HFile中获取数据，并合并这些数据返回给客户端。
- HStore负责管理这些数据源的优先级和读取顺序，确保查询操作高效执行。
数据版本管理
- HStore管理数据的多个版本（如果配置允许），可以根据查询的需求返回不同版本的数据。
- 当进行读操作时，HStore会合并来自MemStore和HFile的不同版本的数据，并根据查询的条件返回正确的结果。

4. 参与一致性与恢复机制

参与事务管理
- HBase支持简单的事务操作，例如原子增量、检查并设置（Check and Set）等。HStore在这些操作中，负责确保数据的一致性。
恢复机制
- 在系统崩溃或重启时，HStore参与数据的恢复操作，确保数据的一致性和完整性。

5. MemStore与HFile的桥梁

```
HStore
```
在内存中的
```
MemStore
```
和持久化存储的HFile之间充当桥梁：
- 数据刷新（Flush）: 当MemStore满了时，HStore负责将MemStore中的数据持久化到HFile中。
- 读写均衡: HStore既要确保高效的写入（通过MemStore），也要确保高效的读取（通过合并和索引），在读写之间找到平衡。

6.2 这时候去找HStore 的写入数据流程

写一下随机生成数据插入数据的代码，每三秒插入一批数据 ✅
找一下HStore 写入到MemStore的代码

7. HStore 写入MemStore

7.1 add方法

  public void add(final Iterable<Cell> cells, MemStoreSizing memstoreSizing) {
    lock.readLock().lock();
    try {
      if (this.currentParallelPutCount.getAndIncrement() > this.parallelPutCountPrintThreshold) {
        LOG.trace(this.getTableName() + "tableName={}, encodedName={}, columnFamilyName={} is " +
            "too busy!", this.getRegionInfo().getEncodedName(), this .getColumnFamilyName());
      }
      memstore.add(cells, memstoreSizing);
    } finally {
      lock.readLock().unlock();
      currentParallelPutCount.decrementAndGet();
    }
  }