1.概述
在分布式系統中，負載均衡是一個非常重要的功能，在HBase中通過Region的數量來實作負載均衡，HBase中可以通過hbase.master.loadbalancer.class來實作自定義負載均衡算法。下面将為大家剖析HBase負載均衡的相關内容以及性能名額。
2.内容
在HBase系統中，負載均衡是一個周期性的操作，通過負載均衡來均勻配置設定Region到各個RegionServer上，通過hbase.balancer.period屬性來控制負載均衡的時間間隔，預設是5分鐘。觸發負載均衡操作是有條件的，但是如果發生如下情況，則不會觸發負載均衡操作：
- 負載均衡自動操作balance_switch關閉，即：balance_switch false
- HBase Master節點正在初始化操作
- HBase叢集中正在執行RIT，即Region正在遷移中
- HBase叢集正在處理離線的RegionServer
2.1 負載均衡算法
HBase在執行負載均衡操作時，如何判斷各個RegionServer節點上的Region個數是否均衡，這裡通過以下步驟來判斷：
- 計算均衡值的區間範圍，通過總Region個數以及RegionServer節點個數，算出平均Region個數，然後在此基礎上計算最小值和最大值
- 周遊超過Region最大值的RegionServer節點，将該節點上的Region值遷移出去，直到該節點的Region個數小于等于最大值的Region
- 周遊低于Region最小值的RegionServer節點，配置設定叢集中的Region到這些RegionServer上，直到大于等于最小值的Region
- 負責上述操作，直到叢集中所有的RegionServer上的Region個數在最小值與最大值之間，叢集才算到達負載均衡，之後，即使再次手動執行均衡指令，HBase底層邏輯判斷會執行忽略操作
2.2 執行個體分析
下面筆者通過一個實際的應用場景來給大家剖析HBase負載均衡算法的實作流程。舉個例子，假如我們目前有一個5台節點規模的HBase叢集（包含Master和RegionServer），其中2台Master和3台RegionServer組成，每台RegionServer上的Region個數，如下圖所示。
在執行負載均衡操作之前，會計算叢集中總的Region個數，目前執行個體中叢集中的Region總個數為175+56+99=330。然後計算每個RegionServer需要容納的Region平均值。計算結果如下：
平均值(110) = 總Region個數(330) / RegionServers總數(3) 計算最小值和最大值來判斷HBase叢集是否需要進行負載均衡操作，計算公式如下：
# hbase.regions.slop 權重值，預設為0.2
最小值 = Math.floor(平均值 * (1-0.2))
最大值 = Math.ceil(平均值 * (1+0.2)) HBase叢集如果判斷各個RegionServer中的最小Region個數大于計算後的最小值，并且最大Region個數小于最大值，這是直接傳回不會觸發負載均衡操作。根據執行個體中給出的Region數，計算得出最小值Region為88，最大值Region為120。
由于執行個體中RegionServer2的Region個數為56，小于最小值Region數88，而RegionServer1的Region個數為175，大于了最大值Region數120，是以需要負載均衡操作。
HBase系統有提供管理者指令，來操作負載均衡，具體操作如下：
# 使用hbase shell指令進入到HBase控制台，然後開啟自動執行負載均衡
hbase(main):001:0> balance_switch true 這樣HBase負載均衡自動操作就開啟了，但是，如果我們需要立即均衡叢集中的Region個數怎麼辦？這裡HBase也提供了管理指令，通過balancer指令來實作，操作如下：
hbase(main):001:0> balancer 但是，這樣每次手動執行，每次均衡的個數不一定能滿足要求，那麼我們可以通過封裝該指令，用腳本來排程執行，具體實作代碼如下：
#! /bin/bash
num=$1
echo "[`date "+%Y-%m-%d %H:%M:%S"`] INFO : RegionServer Start Balancer..."
if [ ! -n "$num" ]; then
echo "[`date "+%Y-%m-%d %H:%M:%S"`] INFO : Default Balancer 20 Times."
num=20
elif [[ $num == *[!0-9]* ]]; then
echo "[`date "+%Y-%m-%d %H:%M:%S"`] INFO : Input [$num] Times Must Be Number."
exit 1
else
echo "[`date "+%Y-%m-%d %H:%M:%S"`] INFO : User-Defined Balancer [$num] Times."
fi
for (( i=1; i<=$num; i++ ))
do
echo "[`date "+%Y-%m-%d %H:%M:%S"`] INFO : Balancer [$i] Times,Total [$num] Times."
echo "balancer"|hbase shell
sleep 5
done 腳本預設執行20次，可以通過輸入一個整型參數來自定義執行次數。
當HBase叢集檢查完所有的RegionServer上的Region個數已打要求，那麼此時叢集的負載均衡操作就已經完成了。如果沒有達到要求，可以再次執行上述腳本，直到所有的Region個數在最小值和最大值之間為止。當HBase叢集中所有的RegionServer完成負載均衡後，執行個體中的各個RegionServer上的Region個數分布，如下圖所示。
此時，各個RegionServer節點上的Region個數均在最小值和最大值範圍内，HBase叢集各個RegionServer節點上的Region處理均衡狀态。
3.性能名額
在HBase系統中，有一個非常重要的性能名額，那就是叢集處理請求的延時。HBase系統為了反應叢集内部處理請求所耗費的時間，提供了一個工具類，即：org.apache.hadoop.hbase.tool.Canary，這個類主要使用者檢查HBase系統的耗時狀态。如果不知道使用方法，可以通過help指令來檢視具體的用法，指令如下：
hbase org.apache.hadoop.hbase.tool.Canary -help （1）檢視叢集中每個表中每個Region的耗時情況
hbase org.apache.hadoop.hbase.tool.Canary （2）檢視money表中每個Region的耗時情況，多個表之間使用空格分割
# 檢視money表和person表
hbase org.apache.hadoop.hbase.tool.Canary money person （3）檢視每個RegionServer的耗時情況
hbase org.apache.hadoop.hbase.tool.Canary -regionserver dn1 通常情況下，我們比較關注每個RegionServer節點的耗時情況，将該指令封裝一下，然後列印叢集中每個RegionServer的耗時情況，腳本實作如下所示：
#########################################################
# 将捕獲的RS耗時，寫入到InfluxDB中進行存儲，用于繪制曆史趨勢圖
#########################################################
#!/bin/bash
post_influxdb_write='http://influxdb:8086/write?db=telegraf_rs'
source /home/hadoop/.bash_profile
for i in `cat rs.list`
do
timespanStr=`(hbase org.apache.hadoop.hbase.tool.Canary -regionserver $i 2>&1) | grep tool.Canary`
timespanMs=`echo $timespanStr|awk -F ' ' '{print $NF}'`
timespan=`echo $timespanMs|awk -F "ms" '{print $1}'`
echo `date +'%Y-%m-%d %H:%M:%S'` INFO : RegionServer $i delay $timespanMs .
currentTime=`date "+%Y-%m-%d %H:%M:%S"`
currentTimeStamp=`date -d "$currentTime" +%s`
insert_sql="regionsever,host=$i value=$timespan ${currentTimeStamp}000000000"
#echo $insert_sql
curl -i -X POST "$post_influxdb_write" --data-binary "$insert_sql"
done
exit 4.總結
在維護HBase叢集時，比如重新開機某幾個RegionServer節點後，可能會發送Region不均衡的情況，這時如果開啟自動均衡後，需要立即使目前叢集上其他RegionServer上的Region處于均衡狀态，那麼就可以使用手動均衡操作。另外，HBase叢集中各個RegionServer的耗時情況，能夠反映目前叢集的健康狀态。
5.結束語
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