CN107888686B - 一种位于HBase客户端的用户数据有效性验证方法 - Google Patents

一种位于HBase客户端的用户数据有效性验证方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种位于HBase客户端的用户数据有效性验证方法，包括在HBase客户端的基于HBase的tablemeta表和基于HBase的ManageUserTableMeta类；tablemeta表用于存储用户表元数据，所述用户表元数据包括表名、列族、列成员；ManageUserTableMeta类封装了：建立用户表元数据、维护用户表元数据、在客户端验证用户表元数据。本发明提供的技术方案能够减轻HBase服务器的负载，减少HBase服务器资源和集群网络资源的开销。

Description

一种位于HBase客户端的用户数据有效性验证方法
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种位于HBase客户端的用户数据有效性验证方法。
背景技术
HBase是成熟的具有广泛应用的分布式在线存储系统，应用HBase需频繁写入、读取、删除操作HBase用户表单元格数据，操作HBase用户表单元格数据的方法是通过HBase用户表的行关键字、列族:列成员和单元格版本号的组合。读写删HBase用户表数据需与HBase集群服务器通信，以验证表名和列族是否存在，该验证将占用HBase服务器和网络资源，若不验证将因表名或者列族不存在而引发异常。
发明内容
本发明旨在提供一种位于HBase客户端的用户数据有效性验证方法，能够减轻HBase服务器的负载，减少HBase服务器资源和集群网络资源的开销。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明公开的位于HBase客户端的用户数据有效性验证方法，包括在HBase客户端的基于HBase的tablemeta表和基于HBase的ManageUserTableMeta类；
所述tablemeta表用于存储用户表元数据，所述用户表元数据包括表名、列族、列成员；
所述ManageUserTableMeta类封装了：建立用户表元数据、维护用户表元数据、在客户端验证用户表元数据；
所述建立用户表元数据包括：将用户表元数据缓存在HBase客户端的hashmaptm变量中或者从tablemeta表将用户表元数据加载到hashmaptm中；
所述维护用户表元数据包括：当创建、重命名和删除用户表名时，或者当增加、重命名和删除列族名时，或者当列族及其列成员集加载和移除时，更新tablemeta表中的用户表元数据；
所述在客户端验证用户表元数据包括：利用tablemeta表验证用户请求的用户表元数据。
优选的，所述tablemeta表只在首次启动时建立。
进一步的，所述ManageUserTableMeta类还封装了：输出用户表元数据。
优选的，所述tablemeta表的行关键字为用户表名+分隔符+列族名；tablemeta表的列族为metadata，列成员为qualifierset和loadmem，列成员qualifierset存储用户表和列族对应的列成员集合；列成员loadmem为布尔类型，列成员loadmem表明列族中的所有列成员是否要加载HBase客户端，列成员loadmem取值为逻辑真表明列族需加载到HBase客户端，否则不加载，列成员loadmem默认取值为逻辑真，加载的粒度为列族的所有列成员。
优选的，在建立用户表元数据时，所述用户表元数据永久存储在tablemeta表中。
优选的，所述ManageUserTableMeta类包括：
MakeTable函数，用于在创建用户表时维护用户表元数据；
addfamilies函数，用于在增加列族时维护用户表元数据；
deletefamilies函数，用于在删除列族时维护用户表元数据；
FamiliesRename函数，用于在列族重命名时维护用户表元数据；Rebuild函数，用于重建用户表元数据。
用户表表名和列族名的验证应放到HBase客户端执行，必须将表名和列族名缓存在客户端的内存缓存中。HBase主要应用在大数据的实时读取场合，如果读取记录的列成员不存在，则读取结果为NULL，虽然结果是NULL，但是读取操作仍需消耗HBase服务器和HBase集群网络的资源，因此客户端不仅要缓存用户表名和列族名，而且需缓存列族的列成员集。在关系数据库中将表名、字段定义为表元数据，类似地，在本发明中将用户表名、列族及其列成员集定义为HBase的用户表元数据。
目前关于HBase元数据的研究如下：HBase的.ROOT根数据表存储了表名+开始行关键字+ID等元数据，本发明所定义的用户表元数据不同在于：.ROOT根数据表目的是定位数据存储所在的HRegionServer，本发明中的用户表元数据目的是在HBase客户端验证用户表名、列族名、列成员是否存在。在HBase客户端内存中缓冲用户表元数据，涉及到表设计要求和HashMap技术背景。
(1)HBase表设计要点：将功能相似的列成员组织为一个列族，同一表中列族名不能相同，同一列族中列成员不能相同。本发明根据HBase表设计要求，设计用户表表名到列成员集合的二级映射：以用户表名为关键字映射到列族名和列成员集合，以列族名为关键字映射到列成员集合。
(2)HashMap技术要点：TreeMap和HashMap技术支持泛型、一级映射和二级映射，TreeMap以树数据结构存储键值对数据，支持按关键字排序，增删改插的时间复杂度为O(n)，HashMap以哈希表存储键值对数据，不支持排序，增删改插的时间复杂度为O(1)。
本发明实施例提供的位于HBase客户端的用户数据有效性验证方法，将原来存储在HBase集群服务器上的用户表元数据，建立在HBase客户端上，并通过HBase客户端上的用户表元数据来进行用户数据验证，因此，本发明不需要与HBase集群服务器进行通信，从而极大地减轻了HBase集群服务器的负载，并减少了HBase集群服务器的网络开销。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，本发明公开的位于HBase客户端的用户数据有效性验证方法，具体包括：
一、设计tablemeta表
为了永久存储用户表元数据和从永久存储数据中加载用户表元数据到HBase客户端，需首先设计tablemeta表。表tablemeta的行关键字为用户表名+分隔符+列族名组合，分隔符的选取要求为能区分用户表名和列族名即可。表tablemeta的列族为metadata，列成员为qualifierset和loadmem。列成员qualifierset存储用户表和列族对应的列成员集合，列成员loadmem为布尔类型，表明列族中的所有列成员是否要加载HBase客户端，如取值为逻辑真表明列族需加载到HBase客户端，否则不加载，默认取值为逻辑真，加载的粒度为列族的所有列成员。
二、ManageUserTableMeta类
ManageUserTableMeta类封装了：建立用户表元数据(表名、列族、列成员)；维护用户表元数据；运用用户表元数据在HBase客户端验证表名、列族名和列成员。建立用户表元数据的任务：建立用户表元数据时将用户表元数据缓存在HBase客户端的hashmaptm变量中，或者初始化时从tablemeta表将用户表元数据加载到hashmaptm中。当创建、重命名和删除用户表名时，当增加、重命名和删除列族名时，当列族及其列成员集加载和移除管理时，更新用户表元数据；根据用户要求重建用户表元数据。ManageUserTableMeta类的成员变量和成员函数描述如下：
ManageUserTableMeta类成员变量：
Private HashMap<String,HashMap<String,StringBuilder>>hashmaptm
Private Configuration conf
Private HBaseAdmin admin
Private HTable htable
ManageUserTableMeta类的成员函数：
(一)用户表元数据的建立函数
1、类构造函数
函数功能：初始化HBase环境，在HBase客户端中建立用户表元数据
输入参数：无
输出参数：无
函数算法：
Step1：初始化HBase运行变量hashmaptm、conf、admin、htable
Step2：调用BuildUserTableMeta()函数//建立用户表元数据
2、BuildUserTableMeta函数
函数功能：建立用户表元数据
输入参数：无
输出参数：无
函数算法：
Figure BDA0001467871500000061
Figure BDA0001467871500000071
3、AppendWrite函数
函数功能：在HBase客户端缓存用户表元数据，并同步存储在tablemeta表中，默认列族所有列成员加到HBase客户端，提供向HTable.put函数调用之前或者之后写入用户表元数据
输入参数：String tablename，String[]families，String[]qualifierset
输出参数：无
函数算法：
Figure BDA0001467871500000072
Figure BDA0001467871500000081
Figure BDA0001467871500000091
(二)用户表元数据的维护函数
4、MakeTable函数
函数功能：根据用户表名和列族名创建表，并将用户表元数据(表名、列族、列成员集合)写入hashmaptm和tablemeta中
输入参数：String tablename，String[]families
输出参数：无
函数算法：
Step1：根据tablename，初始化数据类型HTableDescriptor变量htd
Step2：循环将families列族名数组元素添加到htd
Step3：使用变量htd和admin.create函数创建用户表
Step4：构造与families相同数量的qualifierset集合，集合每个元素为空
Step5：AppendWrite(tablename,families,qualifierset)
5、TableRename函数
函数功能：重命名用户表时，更新用户表元数据
输入参数：String OldTablename,String NewTablename
输出参数：无
函数算法：
Figure BDA0001467871500000101
6、TableDelete函数
函数功能：删除hashmaptm和tablemeta表中的用户表元数据
输入参数：String tablename
输出参数：无
函数算法：
Figure BDA0001467871500000102
Figure BDA0001467871500000111
7、AddFamilies函数
函数功能：向用户表元数据增加列族
输入参数：String tablename,String[]families
输出参数：无
函数算法：
Step1：初始化qualifierset一维字符串对象数组，每个元素为空，长度与families数组相同
Step2：调用AppendWrite(tablename,families,qualifies)函数
8、FamiliesRename函数
函数功能：将用户表旧列族名批量修改为新列族名
输入参数：String tablename，String[]oldfamilies，String[]newfamilies
输出参数：无
函数算法：
Figure BDA0001467871500000112
Figure BDA0001467871500000121
9、DeleteFamilies函数
函数功能：删除用户表列族及列成员集
输入参数：String tablename,String[]families
输出参数：无
函数算法：
Figure BDA0001467871500000122
Figure BDA0001467871500000131
10、LoadOrRemoveFamilyQualifierSet函数
函数功能：从hashmaptm中移除列族和列成员，或者从tablemeta表中加载列族和列成员加载到hashmaptm中；设置datameta:loadmem为相应值，以便下次启动能自动加载列族和列成员集合
输入参数：String tablename,String family,Boolean load
输出参数：RetString
函数算法：
Figure BDA0001467871500000132
Figure BDA0001467871500000141
Figure BDA0001467871500000151
11、Rebuild函数
函数功能：删除存储用户表元数据的tablemeta表和删除缓存在hashmaptm中的用户表元数据，重建用户表元数据
输入参数：无
输出参数：无
函数算法：
Figure BDA0001467871500000152
(三)用户表元数据的应用函数
12、CheckTableName函数
函数功能：给定用户表表名验证列族是否存在
输入参数：String tablename
输出参数：RetStr
函数算法：
Figure BDA0001467871500000161
13、CheckFamily函数
函数功能：给定用户表表名和列族名，验证列族是否存在，同时检查表是否存在
输入参数：String tablename，String family
输出参数：RetStr
函数算法：
Figure BDA0001467871500000162
Figure BDA0001467871500000171
14、CheckQualifier函数
函数功能：给定用户表表名、列族名和列成员，验证列成员是否存在，同时检查表名和列族是否存在
输入参数：String tablename，String family，String qualifier
输出参数：RetStr
函数算法：
Figure BDA0001467871500000172
Figure BDA0001467871500000181
15、GetQualifiers函数
函数功能：返回用户表的所有列族及列成员集
输入参数：String tablename,String family
输出参数：RetHashMap
函数算法：
Step1：RetHashMap←hashmaptm.get(tablename)
Step2：return RetHashMap
三、应用
1、向HBase用户表中写入、读取、删除数据时，利用缓存在HBase客户端的用户表元数据(表名、列族、列成员集)通过ManageUserTableMeta类的CheckTableName函数、CheckFamily函数、CheckQualifier函数在HBase客户端中验证表名、列族和列成员有效性。
2、利用ManageUserTableMeta类的getQualifiers函数输出用户表的列成员集，利用表名、列族和列成员集实现用户表数据的导入和用户表的远程管理。将欲导入表(如电子表格)字段与用户表的列族:列成员建立关联，能将数据自动导入用户表中。远程管理用户表包括浏览用户表、列族及列成员集，创建、重命名和删除用户表，添加、重命名和删除列族。
四、特点
1、以HBase客户端内存开销换取在HBase客户端中验证用户表表名、列族名和列成员：用户表元数据(表名、列族、列成员集)缓存在HBase客户端的hashmaptm全局变量中，通过ManageUserTableMeta类的CheckTableName函数、CheckFamily函数、CheckQualifier函数在HBase客户端验证用户表名、列族、列成员的有效性，此验证不需与HBase集群的服务器建立连接，减轻了HBase服务器的负载，减少了HBase集群的网络IO开销。
2、在建立用户表元数据时，将用户表元数据永久存储到tablemeta表中，此后初始化ManageUserTableMeta对象能从tablemeta表自动加载用户表元数据到HBase客户端hashmaptm全局变量，新建用户表元数据只需建立1次。
3、维护HBase客户端的全局变量hashmaptm和tablemeta表中用户表元数据：调用ManageUserTableMeta类的MakeTable函数在创建用户表时维护用户表元数据；调用addfamilies函数和deletefamilies函数在增加和删除列族时维护用户表元数据；调用FamiliesRename函数在列族重命名时维护用户表元数据；调用Rebuild函数重建用户表元数据。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种位于HBase客户端的用户数据有效性验证方法，其特征在于，包括在HBase客户端的基于HBase的tablemeta表和基于HBase的ManageUserTableMeta类；
所述tablemeta表用于存储用户表元数据，所述用户表元数据包括表名、列族、列成员；
所述ManageUserTableMeta类封装了：建立用户表元数据、维护用户表元数据、在客户端验证用户表元数据；
所述建立用户表元数据包括：将用户表元数据缓存在HBase客户端的hashmaptm变量中或者从tablemeta表将用户表元数据加载到hashmaptm中；
所述维护用户表元数据包括：当创建、重命名和删除用户表名时，或者当增加、重命名和删除列族名时，或者当列族及其列成员集加载和移除时，更新tablemeta表中的用户表元数据；
所述在客户端验证用户表元数据包括：利用tablemeta表验证用户请求的用户表元数据；
所述tablemeta表只在首次启动时建立；
所述tablemeta表的行关键字为用户表名+分隔符+列族名；tablemeta表的列族为metadata，列成员为qualifierset和loadmem，列成员qualifierset存储用户表和列族对应的列成员集合；列成员loadmem为布尔类型，列成员loadmem表明列族中的所有列成员是否要加载HBase客户端，列成员loadmem取值为逻辑真表明列族需加载到HBase客户端，否则不加载，列成员loadmem默认取值为逻辑真，加载的粒度为列族的所有列成员。
2.根据权利要求1所述的位于HBase客户端的用户数据有效性验证方法，其特征在于，所述ManageUserTableMeta类还封装了：输出用户表元数据。
3.根据权利要求1所述的位于HBase客户端的用户数据有效性验证方法，其特征在于，在建立用户表元数据时，所述用户表元数据永久存储在tablemeta表中。
4.根据权利要求1所述的位于HBase客户端的用户数据有效性验证方法，其特征在于，所述ManageUserTableMeta类包括：
MakeTable函数，用于在创建用户表时维护用户表元数据；
addfamilies函数，用于在增加列族时维护用户表元数据；
deletefamilies函数，用于在删除列族时维护用户表元数据；
FamiliesRename函数，用于在列族重命名时维护用户表元数据；
Rebuild函数，用于重建用户表元数据。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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