面试题：HBase Minibase存储引擎在高并发读写下的数据一致性保障策略

Question

当HBase Minibase存储引擎面临高并发的读写请求时，可能会出现哪些影响数据一致性的问题？它又是如何通过内部的锁机制、日志机制等策略来应对这些问题，以保障数据一致性的，请详细说明。

Answer 1

高并发读写可能出现的数据一致性问题

1. 读写冲突：高并发场景下，读操作和写操作同时进行，可能导致读到未完成写入的数据，从而破坏数据一致性。例如，一个写操作正在修改某行数据，此时一个读操作并发执行，可能读取到部分修改后、部分未修改的数据，造成数据的不一致读取。
2. 写写冲突：多个写操作同时针对同一行数据进行修改时，如果没有合适的控制机制，可能导致后一个写操作覆盖前一个写操作的部分结果，造成数据丢失或不一致。比如，两个写操作分别尝试增加和减少某行数据的某个字段值，无序执行可能导致最终结果不符合预期。

应对策略

1. 锁机制
   • 行级锁：HBase使用行级锁来保证同一时间只有一个写操作可以修改某一行数据。当一个写操作请求到达时，它会获取目标行的锁。在持有锁期间，其他写操作对该行的修改请求将被阻塞，直到当前写操作完成并释放锁。这样可以避免写写冲突，确保每行数据的修改操作是原子性的，从而保障数据一致性。
   • 读锁与写锁：为了处理读写冲突，HBase可能会使用读写锁机制。写操作获取写锁，读操作获取读锁。写锁具有排他性，即当一个写锁被持有，其他读写操作都不能获取锁，直到写锁释放。读锁则允许多个读操作同时持有，但如果有写锁请求，读锁需要等待所有读操作完成后才能获取，以保证写操作的原子性和数据一致性。
2. 日志机制（WAL，Write - Ahead Log）
   • 预写式日志：HBase的WAL是一种预写式日志机制。在进行写操作时，数据首先被写入到WAL日志中，只有当WAL日志写入成功后，才会将数据写入到MemStore（内存存储）中。这样做的好处是，即使系统在数据写入MemStore之前崩溃，也可以通过重放WAL日志来恢复未完成的写操作，保证数据不会丢失，从而维护数据的一致性。
   • 日志持久化与恢复：WAL日志会定期进行持久化到磁盘。当系统发生故障重启时，HBase会从持久化的WAL日志中读取未完成的写操作，并重新应用这些操作，将数据恢复到故障前的状态，确保数据一致性。同时，WAL日志也用于保证数据的顺序性，所有写操作按照在日志中的顺序进行重放，避免数据顺序错乱导致的一致性问题。