面试题：HBase WAL如何保证数据一致性及故障恢复机制

Question

在HBase分布式环境下，HBase WAL是如何通过自身机制来保证数据的一致性的？当RegionServer发生故障时，HBase如何利用WAL进行数据恢复？请详细说明。

Answer 1

HBase WAL保证数据一致性机制

1. 预写日志（Write - Ahead Log）：
   • HBase在对数据进行任何修改（如Put、Delete操作）之前，会首先将这些操作记录到WAL中。这确保了即使在数据实际写入MemStore（内存存储结构）之前发生故障，数据修改操作也不会丢失。
   • WAL以HLog文件的形式存在，每个RegionServer都有自己的WAL，记录该RegionServer上所有Region的修改操作。
2. 顺序写入：
   • WAL采用顺序写入的方式。顺序写入比随机写入快很多，因为磁盘对顺序I/O的性能支持更好。这种高效的写入方式保证了在高并发写入场景下，WAL能够快速记录数据修改，从而保障数据一致性。
3. 日志刷写（Flush）机制：
   • 当MemStore达到一定的阈值（如默认的128MB）时，会触发Flush操作，将MemStore中的数据持久化到HFile（磁盘存储文件）中。在Flush过程中，会同时记录相关的刷写信息到WAL。
   • 这样，即使在Flush过程中发生故障，通过WAL中的刷写信息，可以确保数据不会重复写入或丢失，保证了数据一致性。

RegionServer故障时利用WAL进行数据恢复

1. 故障检测：
   • HMaster会监控所有RegionServer的状态。当RegionServer发生故障时，HMaster会及时检测到，并标记该RegionServer及其管理的Region为不可用。
2. WAL分割：
   • HMaster会将故障RegionServer的WAL日志文件（HLog）分割成多个小的HLog片段，每个片段对应一个Region。这是因为一个RegionServer的WAL可能包含多个Region的操作记录。
3. Region重新分配：
   • HMaster会将故障RegionServer管理的Region重新分配到其他可用的RegionServer上。
4. 数据重放：
   • 新接手Region的RegionServer会读取分配给该Region的WAL片段，并按照记录的操作顺序重放这些操作。比如重放Put操作来恢复数据的插入，重放Delete操作来确保数据的删除。
   • 在重放过程中，会结合MemStore和HFile中的已有数据进行合并和更新，从而完整地恢复Region在故障前的状态，保证数据的一致性和完整性。