面试题：HBase中如何通过逻辑视图保障单条数据的完整性

Question

在HBase的逻辑视图下，阐述确保单条数据完整性的常用机制与方法，比如在面对数据写入、更新操作时，HBase是怎样保证数据不出现部分成功、部分失败，进而保证单条数据逻辑上的完整？

Answer 1

1. 原子性操作：
   • 写入操作：HBase 基于行键（Row Key）进行数据存储。对于单个行的写入操作，HBase 保证其原子性。当客户端向 HBase 发起写入请求时，HBase 会将写入操作封装成一个原子操作，要么整个写入成功，要么整个失败。这是通过 HBase 的底层存储架构实现的，写入操作会先写入预写日志（WAL，Write - Ahead Log），然后再写入 MemStore。如果在写入过程中出现故障，系统可以通过重放 WAL 来恢复未完成的写入操作，确保单个行的写入完整性。
   • 更新操作：更新操作本质上也是一种写入操作。HBase 对同一行键的数据更新同样保证原子性。当更新一行数据时，HBase 会将整个更新操作视为一个整体，要么全部成功应用到存储中，要么因错误而回滚。即使在更新过程中部分列族或列的更新出现问题，也不会导致部分数据成功更新，部分失败的情况。例如，如果更新一行数据中的多个列，要么所有列都更新成功，要么都不更新。
2. 事务一致性：
   • MVCC（多版本并发控制）：HBase 支持多版本数据存储，每个单元格（Cell，由行键、列族、列限定符和时间戳标识）可以保存多个版本的数据。在数据写入和更新时，MVCC 机制确保不同事务之间的一致性。当一个事务进行写入或更新操作时，它会获取一个时间戳，这个时间戳用于标识该事务对数据的修改版本。其他并发事务在读取数据时，根据 MVCC 规则，会看到符合其时间戳范围的一致性数据版本，从而保证了数据在逻辑上的完整性，不会出现部分成功写入或更新的数据被错误读取的情况。例如，在高并发的写入和读取场景下，MVCC 可以保证读取操作看到的数据要么是完全更新前的版本，要么是完全更新后的版本，而不会出现部分更新数据的情况。
3. Region 级别的一致性：
   • Region Server 负责：HBase 数据按 Region 进行划分和管理，每个 Region 由一个 Region Server 负责。当进行写入或更新操作时，Region Server 确保在其管理的 Region 内，单条数据的完整性。Region Server 维护着 Region 内数据的状态，并协调 WAL 和 MemStore 的操作。如果某个 Region Server 出现故障，HBase 的 Master 会重新分配该 Region 到其他 Region Server，并通过 WAL 重放来恢复未完成的操作，以保证 Region 内单条数据的完整性。例如，当 Region Server 重启后，它会从 WAL 中重放未完成的写入操作，确保在故障前发起的单条数据写入或更新操作最终是完整的。