面试题：HBase常见故障之Region Server挂掉的分布式处理与恢复

Question

在HBase中，如果一个Region Server突然挂掉，系统会如何进行分布式处理以恢复正常运作？请描述主要的处理步骤和涉及的关键机制。

Answer 1

1. Region Server挂掉检测
   • ZooKeeper检测：ZooKeeper实时监控Region Servers的状态。每个Region Server会在ZooKeeper上创建一个临时节点，当Region Server与ZooKeeper的会话超时（例如由于网络故障、服务器崩溃等原因），ZooKeeper会感知到临时节点消失，从而判定该Region Server挂掉。
2. Master感知与处理
   • Master获取通知：ZooKeeper会将Region Server挂掉的信息通知给HBase Master。Master是HBase集群的管理节点，负责集群的元数据管理和Region分配等重要功能。
   • 停止与该Region Server相关的操作：Master停止向该故障的Region Server发送新的请求，并标记其为不可用状态。
3. Region重新分配
   • 元数据获取：Master从HBase的元数据（.META.表）中获取该Region Server所负责的Region列表。.META.表记录了所有Region的位置信息。
   • 选择新的Region Server：Master根据负载均衡算法，从可用的Region Servers中选择合适的节点来重新承载这些Region。负载均衡算法会考虑诸如Region Server当前承载的Region数量、内存使用情况、CPU利用率等因素。
   • Region迁移：Master通知新选中的Region Server加载故障Region Server上的Region。新的Region Server从HDFS中读取对应Region的数据文件（HFile），将其加载到内存（MemStore）中，并开始提供服务。在加载过程中，新的Region Server会重放HLog（预写日志），以确保数据的一致性和完整性。HLog记录了所有对Region的写操作，通过重放HLog，可以恢复在故障发生时尚未持久化到HFile中的数据。
4. 客户端处理
   • 缓存失效：客户端在进行读写操作时，通常会缓存Region的位置信息。当Region Server挂掉导致Region重新分配后，客户端缓存的位置信息失效。
   • 重新定位：客户端在后续操作中，如果发现请求的Region位置与缓存不一致，会向Master查询最新的Region位置信息，然后重新发起请求到新的Region Server，从而恢复正常的数据读写操作。

关键机制总结：

• ZooKeeper的节点监控机制：用于实时感知Region Server的状态变化。
• HBase Master的管理与调度机制：负责Region的重新分配，确保集群的负载均衡。
• HDFS的数据存储与HLog的日志恢复机制：保证了数据的可靠性和一致性，使得在Region迁移过程中数据不丢失且保持一致状态。