面试题：HBase中Region分裂时并发控制的基本机制是什么

Question

在HBase的Region分裂场景下，简要阐述其并发控制所采用的基本机制，以及这些机制如何防止数据的不一致或冲突。

Answer 1

并发控制基本机制

1. 基于锁的机制
   • 行锁：HBase使用行锁来确保同一时间只有一个写操作可以修改某一行数据。在Region分裂时，对涉及到分裂的行数据加锁，防止其他写入操作干扰分裂过程中数据的一致性。例如，当一个Region要分裂成两个子Region时，对于边界行数据，会加锁以避免在分裂过程中其他客户端对这些行进行写入修改。
   • Region锁：Region级别的锁用于在Region分裂过程中，防止其他操作（如写入、读取等）对该Region进行干扰。当一个Region开始分裂时，会获取该Region的锁，使得其他操作等待分裂完成后才能对该Region进行操作。
2. WAL（Write - Ahead Log）
   • WAL是HBase用于保证数据持久性和一致性的重要机制。在Region分裂场景下，所有的写操作在写入MemStore之前，都会先写入WAL。这样即使在分裂过程中出现故障，也可以通过重放WAL日志来恢复未完成的写入操作，确保数据不会丢失。例如，在分裂过程中，如果有新的写入请求，这些请求会先记录到WAL中，然后才会尝试在MemStore中进行处理（如果允许的话）。
3. 版本控制
   • HBase为每个单元格维护多个版本的数据。在Region分裂过程中，版本号可以帮助确定数据的先后顺序。例如，当分裂后的子Region可能会收到来自不同客户端的写请求，版本号可以用来判断哪些数据是最新的，从而避免数据覆盖错误。

防止数据不一致或冲突的方式

1. 基于锁的机制防止冲突
   • 行锁：通过对行数据加锁，在分裂过程中，如果有其他客户端尝试写入被锁的行，该写入操作会被阻塞，直到分裂完成且锁被释放。这就保证了在分裂过程中，边界行数据不会被其他写入操作破坏，防止了数据不一致。例如，假设一个Region按照行键范围进行分裂，在分裂点的行数据加锁后，其他写入操作无法修改这些行，避免了分裂过程中对这些关键行数据的并发修改冲突。
   • Region锁：获取Region锁后，在分裂期间，其他对该Region的读写操作都会被阻塞。这样就防止了在分裂过程中，新的写入或读取操作与分裂操作之间产生冲突。比如，不会出现读取到部分分裂后、部分未分裂数据的情况，保证了数据的一致性。
2. WAL防止数据丢失和不一致
   • 在Region分裂时，由于所有写操作先记录到WAL，即使分裂过程中出现异常，系统重启后可以通过重放WAL日志恢复未完成的写入。这保证了数据的持久性，不会因为分裂过程中的故障而丢失数据，进而防止了数据不一致。例如，如果在分裂过程中，一个写操作已经写入WAL但还未在MemStore中持久化时系统崩溃，重放WAL可以恢复该写操作，保证数据的完整性。
3. 版本控制防止数据覆盖冲突
   • 版本号可以帮助判断数据的先后顺序。在Region分裂后，子Region可能会接收到多个写请求，通过比较版本号，HBase可以确定最新的数据，避免旧版本数据覆盖新版本数据的情况，从而防止数据不一致。例如，客户端A和客户端B先后对分裂后子Region中的同一单元格进行写入，版本号高的写入操作数据会被保留，低版本的会被忽略，确保了数据的一致性。