面试题：HBase中LSM树版本管理策略下数据的读写流程是怎样的

Question

请详细描述在HBase基于LSM树的版本管理策略背景下，数据写入时如何记录版本信息以及读取时如何根据版本策略获取相应数据。

Answer 1

数据写入时记录版本信息

1. HBase数据结构基础：HBase 中数据以 Key - Value 形式存储，每个单元格（Cell）可以存储多个版本的数据。Key 由行键（Row Key）、列族（Column Family）、列限定符（Column Qualifier）组成，Value 则是实际存储的数据。
2. LSM树写入机制：HBase 基于 LSM（Log - Structured Merge）树结构进行数据写入。当有新数据写入时，首先会写入到内存中的 MemStore（按照 Key 有序存储）。
3. 版本信息记录：在写入 MemStore 时，会为每个写入的数据单元格添加版本信息。版本信息通常是一个时间戳，由系统时间或者用户自定义时间戳组成。例如，在使用 Java API 进行写入操作时，可以通过 Put 对象的 addColumn(byte[] family, byte[] qualifier, long ts, byte[] value) 方法指定时间戳 ts，这个时间戳就是版本标识。当 MemStore 达到一定阈值后，会被刷写到磁盘形成 HFile（Immutable Store File），在 HFile 中数据同样按 Key 有序存储，并且每个单元格的版本信息也会被持久化记录下来。

数据读取时根据版本策略获取相应数据

1. 读取流程概述：当进行数据读取时，首先会在 MemStore 中查找，如果 MemStore 中没有找到，则会在 HFile 中查找。HBase 会根据配置的版本策略来决定返回哪些版本的数据。
2. 版本策略类型：
   • 获取最新版本：这是最常见的策略。HBase 会按照时间戳从大到小排序，返回最新时间戳对应的版本数据。例如，在使用 Get 对象进行读取时，默认返回最新版本数据。如果使用 Java API，代码类似 Get get = new Get(Bytes.toBytes(rowKey)); Result result = table.get(get);，这里 result 中返回的就是最新版本数据。
   • 获取指定数量版本：可以通过设置 Get 对象的 setMaxVersions(int numVersions) 方法来指定获取的版本数量。例如 get.setMaxVersions(3);，HBase 会按照时间戳从大到小排序，返回最新的 3 个版本的数据。
   • 获取指定时间范围内版本：可以通过设置 Get 对象的 setTimeRange(long minStamp, long maxStamp) 方法来指定时间范围。HBase 会返回时间戳在这个范围内的所有版本数据。例如 get.setTimeRange(1600000000000L, 1610000000000L);，则会返回时间戳在 1600000000000 到 1610000000000 之间的版本数据。