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HBase客戶端API提供了Write Buffer的方式，即批量提交一批Put對象到HBase服務端。本文將結合HBase相關源碼，分析如何在實際項目中合理設置和使用它。
1. 什麼時候需要Write Buffer？
默認情況下，一次Put操作即要與Region Server執行一次RPC操作，其執行過程可以被拆分爲以下三個部分：
- T1：RTT(Round-Trip Time)，即網絡往返時延，它指從客戶端發送數據開始，到客戶端收到來自服務端的確認，總共經歷的時延，不包括數據傳輸的時間；
- T2：數據傳輸時間，即Put所操作的數據在客戶端與服務端之間傳輸所消耗的時間開銷，當數據量大的時候，T2的時間開銷不容忽略；
- T3：服務端處理時間，對於Put操作，即寫入WAL日誌（如果設置了WAL標識爲true）、更新MemStore等。
其中，T2和T3都是不可避免的時間開銷，那麼能不能減少T1呢？假設我們將多次Put操作打包起來一次性提交到服務端，則可以將T1部分的總時間從T1 * N降低爲T1，其中T1指的是單次RTT時間，N爲Put的記錄條數。
正是出於上述考慮，HBase爲用戶提供了客戶端緩存批量提交的方式（即Write Buffer）。假設RTT的時間較長，如1ms，則該種方式能夠顯著提高整個集羣的寫入性能。
那麼，什麼場景下適用於該種模式呢？下面簡單分析一下：
- 如果Put提交的是小數據（如KB級別甚至更小）記錄，那麼T2很小，因此，通過該種模式減少T1的開銷，能夠明顯提高寫入性能。
- 如果Put提交的是大數據（如MB級別）記錄，那麼T2可能已經遠大於T1，此時T1與T2相比可以被忽略，因此，使用該種模式並不能得到很好的性能提升，不建議通過增大Write Buffer大小來使用該種模式。
2. 如何配置使用Write Buffer？
如果要啓動Write Buffer模式，則調用HTable的以下API將auto flush設置爲false：
void setAutoFlush(boolean autoFlush)
默認配置下，Write Buffer大小爲2MB，可以根據應用實際情況，通過以下任意方式進行自定義：
1） 調用HTable接口設置，僅對該HTable對象起作用：
void setWriteBufferSize(long writeBufferSize) throws IOException
2） 在hbase-site.xml中配置，所有HTable都生效（下面設置爲5MB）：
<property>
<name>hbase.client.write.buffer</name>
<value>5242880</value>
</property>
該種模式下向服務端提交的時機分爲顯式和隱式兩種情況：
1） 顯式提交：用戶調用flushCommits()進行提交；
2） 隱式提交：當Write Buffer滿了，客戶端會自動執行提交；或者調用了HTable的close()方法時無條件執行提交操作。
3. 如何確定每次flushCommits()時實際的RPC次數？
客戶端提交後，所有的Put操作可能涉及不同的行，然後客戶端負責將這些Put對象根據row key按照 region server分組，再按region server打包後提交到region server，每個region server做一次RPC請求。如下圖所示：
4. 如何確定每次flushCommits()時提交的記錄條數？
下面我們先從HBase存儲原理層面“粗略”分析下HBase中的一條Put記錄格式：
HBase中Put對象的大小主要由若干個KeyValue對的大小決定（Put繼承自org/apache/hadoop/hbase/client/Mutation.java，具體見Mutation的代碼所示），而KeyValue類中自帶的字段佔用約50~60 bytes（參考源碼：org/apache/hadoop/hbase/KeyValue.java），那麼客戶端Put一行數據時，假設column qualifier個數爲N，row key長度爲L1 bytes，value總長度爲L2 bytes，則該Put對象佔用大小可按以下公式預估：
Put Size = ((50~60) + L1) * N + L2) bytes
下面我們通過對HBase的源碼分析來進一步驗證以上理論估算值：
HBase客戶端執行put操作後，會調用put.heapSize()累加當前客戶端buffer中的數據，滿足以下條件則調用flushCommits()將客戶端數據提交到服務端：
1）每次put方法調用時可能傳入的是一個List，此時每隔DOPUT_WB_CHECK條（默認爲10條），檢查當前緩存數據是否超過writeBufferSize，超過則強制執行刷新；
2）autoFlush被設置爲true，此次put方法調用後執行一次刷新；
3）autoFlush被設置爲false，但當前緩存數據已超過設定的writeBufferSize，則執行刷新。
private void doPut(final List<Put> puts) throws IOException {
int n = 0;
for (Put put : puts) {
validatePut(put);
writeBuffer.add(put);
currentWriteBufferSize += put.heapSize();
// we need to periodically see if the writebuffer is full instead
// of waiting until the end of the List
n++;
if (n % DOPUT_WB_CHECK == 0
&& currentWriteBufferSize > writeBufferSize) {
flushCommits();
}
}
if (autoFlush || currentWriteBufferSize > writeBufferSize) {
flushCommits();
}
}
由上述代碼可見，通過put.heapSize()累加客戶端的緩存數據，作爲判斷的依據；那麼，我們可以編寫一個簡單的程序生成Put對象，調用其heapSize()方法，就能得到一行數據實際佔用的客戶端緩存大小（該程序需要傳遞上述三個變量：N，L1，L2作爲參數）：
import org.apache.hadoop.hbase.client.Put;
import org.apache.hadoop.hbase.util.Bytes;
public class PutHeapSize {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
if (args.length != 3) {
System.out.println("Invalid number of parameters: 3 parameters!");
System.exit(1);
}
int N = Integer.parseInt(args[0]);
int L1 = Integer.parseInt(args[1]);
int L2 = Integer.parseInt(args[2]);
byte[] rowKey = new byte[L1];
byte[] value = null;
Put put = new Put(rowKey);
for (int i = 0; i < N; i++) {
put.add(Bytes.toBytes("cf"), Bytes.toBytes("c" + i), value);
}
System.out.println("Put Size: " + (put.heapSize() + L2) + " bytes");
}
}[](javascript:void(0);
該程序可以用來預估當前設置的write buffer可以一次性批量提交的記錄數：
Puts Per Commit = Write Buffer Size / Put Size
更進一步地，如果知道業務中的每秒產生的數據量，就可知道客戶端大概多長時間會隱式調用flushCommits()向服務端提交一次；同時也可反過來根據數據實時刷新頻率調整Write Buffer大小。
5. Write Buffer有什麼潛在的問題？
首先，Write Buffer存在於客戶端的本地內存中，那麼當客戶端運行出現問題時，會導致在Write Buffer中未提交的數據丟失；由於HBase服務端還未收到這些數據，因此也無法通過WAL日誌等方式進行數據恢復。
其次，Write Buffer方式本身會佔用客戶端和HBase服務端的內存開銷，具體見下節的詳細分析。
6. 如何預估Write Buffer佔用的內存？
客戶端通過Write Buffer方式提交的話，會導致客戶端和服務端均有一定的額外內存開銷，Write Buffer Size越大，則佔用的內存越大。客戶端佔用的內存開銷可以粗略使用以下公式預估：
hbase.client.write.buffer * number of HTable object for writing
而對於服務端來說，可以使用以下公式預估佔用的Region Server總內存開銷：
hbase.client.write.buffer * hbase.regionserver.handler.count * number of region server
其中，hbase.regionserver.handler.count爲每個Region Server上配置的RPC Handler線程數。
7. Ref
- https://www.cnblogs.com/panfeng412/archive/2012/10/16/how-to-use-hbase-client-write-buffer.html