HBase可以支持百TB數據規模、數百萬QPS壓力下的毫秒響應，適用于大數據背景下的風控和推薦等在線場景。阿里云HBase服務了多家金融、廣告、媒體類業務中的風控和推薦，持續的在高可用、低延遲、低成本方向上進行優化。目前單集群承諾可用性99.9%，SSD機型上可以做到請求毛刺99.5% < 50ms，以及新上線的表內冷熱分離可以加速熱數據訪問性能、減少冷數據存儲成本并且在API上對用戶透明。為了進一步滿足客戶在可用性以及低延遲上的訴求，阿里云HBase將提供以主備架構為平臺，以冗余、并發、隔離、降級等全方位服務為支撐的高可用解決方案，目標提供99.99%可用性、99.9%請求小于50ms。目前高可用項目一期已經完成，本文將介紹主備架構以及一鍵切換能力。

HBase單集群可用性

一個HBase系統包含了Zookeeper、HDFS、HBase三個組件。其中Zookeeper在數據和計算上都進行了冗余，且是一個可自愈系統，單節點故障可在秒級恢復。HBase對Zookeeper是輕依賴，一般不會出現大問題。HDFS是一個Master-Slave模式的分布式文件系統，存在中心節點Namenode，Namenode支持以HA方式部署，單Namenode故障可秒級恢復，在兩個NN都宕機的情況下依然可以重啟自愈，但恢復時間取決于回放日志大小，在分鐘級別。數據多副本冗余，Datanode單節點宕機不中斷服務。HBase也是一個Master-Slave模式的分布式系統，其中HMaster不參與讀寫路徑，因此HMaster宕機不中斷服務，但長期宕機會影響負載均衡、Failover等能力，HMaster支持HA方式部署。HBase還有一個單點是Meta服務，它隨機選擇一個RegionServer節點作為宿主，如果meta服務不可用則所有請求路由會失效，導致整體不可用。由于客戶端有路由緩存，meta服務停機不會立即造成不可用。HBase數據分片使用Range Partition的方式，每一個Region由一個RegionServer服務，即HBase的計算服務是0冗余，因此當RegionServer故障時多個分片不可服務。HBase Failover機制可以自愈，單RegionServer宕機恢復時間在分鐘級，多個RegionServer宕機恢復時間在10分鐘~1小時時間不等。

單集群HBase高可用部署

組件角色高可用機制故障影響Zookeeper數據、計算冗余單點宕機秒級服務HDFSNamenode雙節點HA部署單點宕機秒級恢復，雙節點宕機恢復時間在分鐘級Datanode數據、計算冗余單點宕機不中斷服務HBaseHMaster雙節點HA部署不影響數據讀寫Meta服務單點，可自愈影響全局不可用Region單點，可自愈局部不可用，單點分鐘級恢復，多點恢復時間可達小時級別

內核或運行環境Bug造成HBase自愈不可控

case1 某金融公司自建HBase因ECS重啟導致WAL數據破壞，HBase Failover無法進行，集群不可用無法自愈 case2 某視頻公司自建HBase集群Meta數據陷入不一致無法恢復，造成分區無法上線，部分表不可用無法自愈 case3 某媒體公司IO壓力較大經常觸發空間泄漏Bug，導致空間不足集群宕機無法自愈 以上是真實的案例，Bug是不可避免的，未知Bug處理考驗內核團隊的技術實力，需要具備外科手術的能力，但其處理時間是不可預期的。

云HBase主備高可用方案

故障恢復時間可預知的高可用系統，故障發生時可以在分鐘級別恢復讀寫能力。實現方案選擇經典的主備模式，也支持主主模式。備集群部署在同城的不同機房內，在資源層面完全隔離，軟件可部署不同的版本，最大程度保持兩個集群的獨立性。從經驗數據出發，單機房故障恢復時間的上限為1個小時，在這1個小時內另一個機房也發生故障的概率非常低，有兩種情況除外：第一種是城市級災難，這個需要異地容災方案；第二種是故障源于業務流量增長，系統過載，此時的解決方案是限流或者擴容。這兩種情況不在本文設計考慮之內。系統提供一鍵切換能力，不需要客戶端重啟，每一個客戶端在收到切換信號時會自動完成連接的切換，客戶端的切換是并發進行的，所有客戶端可以在10秒內完成切換。

高可用方案可以獨立提供給自建使用，支持自建和云HBase混合主備。如果你已經擁有一個HBase集群，可以方便的彈出一個冗余備集群，備集群的建表和數據復制都是自動完成。當故障發生時，可以在控制臺切換流量到備庫，待主集群恢復后再把流量切回。云HBase高可用服務是一個獨立的服務，可以看做是基于HBase之上的一個中間件，支持混合云是我們的設計原則，云上同VPC下的自建HBase、EMR HBase、云HBase可以方便的進行主備混合使用，對于IDC自建HBase或者它云上的HBase則需要用戶自行解決網絡聯通。

簡單易用，HBase客戶端從普通模式轉化為高可用模式不需要修改代碼。云HBase會提供一個插件集成到HBase客戶端，并且為高可用提供一個新的Endpoint。這個Endpoint就是簡單的 ip+port，用來替換單集群模式下的Zookeeper地址。用戶可以選擇核心表進行高可用建設，非核心表依然保持單集群來降低成本。對于高可用的表，可以通過高可用客戶端進行創建、修改和刪除，控制臺會保證主備集群元數據的一致性。目前我們支持0.96、0.98、1.x、2.x、云HBase增強版等多個版本。

0.961.x2.x云增強版0.96YESNONOYES1.xNOYESYESYES2.xNOYESYESYES云增強版YESYESYESYES

版本主備兼容性列表

控制臺提供一鍵切換不需要重啟客戶端，提供AliHBaseConnector作為原生HBase客戶端的一個插件，插件內部會封裝主備切換邏輯。客戶端啟動時會從BDS獲取主備地址信息同時建立一個高可用的命令通道，控制臺發出的切換命令通過該通道到達客戶端，客戶端自動的斷開舊鏈接，打開備庫鏈接并重試請求。

綜上所述，云HBase主備高可用架構如下圖：

• 數據同步

云HBase并沒有采用開源的Replication方案，主要的原因包括： HBase Replication抗熱點能力差，每臺機器只能處理自己的日志 HBase Replication Failover的設計存在缺陷，導致一旦RS宕機就會出現長時間同步延遲 HBase Replication與內核爭搶資源，無法獨立擴容 HBase Replication的管理依賴表屬性配置，配置項很多，在混合云模式下很難維護

BDS Replication是一個獨立的數據復制服務，提供延遲百毫秒級別的雙向數據同步能力。BDS Replication可以獨立的擴容縮容，它不需要磁盤，可以更好的管理成本。

• 主備一致性

云HBase主備采用的是異步復制，提供基于版本的最終一致性。寫入主庫的一行數據在同步到備庫時，會保持和主庫一致的版本號。云HBase高可用目前僅支持最終一致性切換，在切換時主備可能存在秒級的不一致。對于風控、推薦、畫像類的應用，最終一致性是滿足需求的。如果您使用了CheckAndPut、CheckAndDelete這樣的接口則會出現一致性問題，此種情況請聯系云HBase提供技術咨詢。

• 配置服務

配置服務有兩個作用，存儲主備集群的地址信息和通知切換命令。高可用客戶端在啟動時會訪問該服務加載主備集群地址信息。通過控制臺執行的切換命令也會由配置服務通知所有的客戶端。配置服務本身采用了冗余來保障存儲和消息的高可用。

• 監控

高可用服務可以實時顯示主備集群的狀態。主、備角色在初始配置時確定不能更改，但狀態"active/standby"是可變化的，處于"active"狀態的集群是目前客戶端訪問的集群。提供主備集群雙向同步鏈路的實時延遲展示，同時提供客戶端鏈接數量監控，使得用戶可以準確的判斷切換進度。

云HBase高可用使用方式

如果您已經使用了云HBase并且希望增加一個備庫，只需如下步驟 1 購買一個BDS集群用于管理主備 2 購買一個空的云HBase集群作為備庫 3 輸入主備兩個集群的實例ID創建高可用訪問地址 4 開始您的高可用之旅

如果您使用的是ECS自建集群或者EMR HBase，希望增加一個備庫，只需如下步驟

1 購買一個BDS集群用于管理主備 2 購買一個空的云HBase集群作為備庫 3 配置域名映射和安全組（會提供相關的服務一鍵解決） 4 輸入主備兩個集群的地址信息創建高可用訪問地址 5 開始您的高可用之旅

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