HBase如何实现多租户-创新互联
这篇文章主要介绍了HBase如何实现多租户，具有一定借鉴价值，感兴趣的朋友可以参考下，希望大家阅读完这篇文章之后大有收获，下面让小编带着大家一起了解一下。
多租户(multi-tenancy technology)，参考维基百科定义，它是在探讨与实现如何于多用户的环境下共享相同的系统或程序，并且仍可确保各用户间数据的隔离性。随着云计算时代的到来，多租户对于云上服务显得更加重要。所以HBase也有许多多租户相关的功能，其为多个用户共享同一个HBase集群，提供了资源隔离的能力。本文将从Namespace&ACL，Quota，RSGroup三个方面来进行介绍。
Namespace&ACL在HBase中，创建namespace是一个很轻量的操作，将不同业务的表隔离在不同的namespace是一个最简单的资源隔离的方法。同时，ACL、quota、 rsgroup等常用的资源隔离方式都支持设置在namespace上。
ACL，全称Access Control Lists，用于限制不同的用户对不同的资源的操作或访问权限。
使用ACL需要添加如下配置：
User分为普通user和super user。super user包括启动HBase服务的用户和hbase.superuser配置的用户，可以对集群进行管理操作。普通用户需要授权后，才能访问或操作HBase。Scope可以理解为资源的粒度。
HBase的各种操作需要的Action可以在HBase的官方文档中查看：http://hbase.apache.org/book.html#appendix_acl_matrix
结合用户的访问或操作需求，将user在合理的scope上设置合理的action，是实现用户权限控制的最佳方式。
2、设置或取消权限在HBase shell中或调用HBase API，设置或取消权限。shell中的操作如图：
设置namespace的权限需要加@前缀：
设置Cell的权限：
存储在hbase:acl表中，rowkey是根据scope计算出来的。acl表结构如下表：
Cell权限使用tags of HFile v3存储。
4、鉴定权限鉴定权限是指判断某个用户是否拥有某个操作的权限。这个过程是在AccessController中完成的，AccessController是一个实现了MasterObserver、RegionServerObserver、RegionObserver等的coprocessor，在master、regionserver、region等操作的hook中检查权限。由于每台RS上都维护了完整的PermissionCache，检查PermissionCache中是否包含了所需的权限，如果权限不足，则抛出AccessDeniedException。
添加/删除授予的过程如下图所示：
（1）client向有acl region的region server发出grant或revoke请求；
（2）收到请求的region server，将新的权限put或者delete到acl表中；
（3）AccessController在region的postPut和postDelete的hook中，如果操作的是acl region，则将更新的权限从acl table中读出，并写入到zk上；
（4）通过zk的监听机制，通知master和regionserver更新PermissionCache，实现权限在master和其他regionserver中的同步。
6、基于Procedure的添加/删除权限为了使用Procedure实现权限的同步，需要首先将grant/revoke请求发送到master处理， 参考HBASE-21739。然后在添加/删除权限阶段，主要有两个关键的步骤，一是记录权限到acl table中，二是将更新后的权限同步到全部的RegionServer上。设计了UpdatePermissionProcedure来实现这个操作，参考HBASE-22271(目前还没有合并到社区版的master分支)。在UpdatePermissionStorage阶段，更新acl表及zk，master上的PermissionCache，在UpdatePermissionCacheOnRS阶段，发起UpdatePermissionRemoteProcedure，更新RS的PermissionCache。
UpdatePermissionProcedure需要解决五种权限同步的case：
Grant：添加权限
Revoke：删除权限
Delete Namespace：删除namespace的全部权限
Delete Table：删除table的全部权限
Reload：重新获取全部的Permission。
在新的方案中，zk不用于通知RS更新PermissionCache，只用于acl的存储。因为当RS或Master启动时，acl table不一定online，此时，需要从zk上load permission。当acl表中的权限与zk上的权限不一致时，应该以acl表中的权限为准。因此，当master启动且acl table online后，发起类型为Reload的UpdatePermissionProcedure，更新zk上的permission，并更新RS上的PermissionCache。
Quota&Throttle由于集群的资源及服务能力是有上限的，Quota用于限制各个资源的数据量的大小及访问速度。
需要如下配置开启HBase的quota功能：
HBase中关于Quota的几个概念及其相互关系如下图所示：
Throttle限制单位时间内，访问资源的次数或数据量。
支持的时间单位包括sec, min, hour, day。
使用req限制请求的次数；
使用B, K, M, G, T, P限制请求的数据量的大小；
使用CU限制请求的读/写容量单位，一个读/写容量单位是指一次读出/写入数据量小于1KB的请求，如果一个请求读出了2.5K的数据，则需要消耗3个容量单位。可以通过hbase.quota.read.capacity.unit或hbase.quota.write.capacity.unit配置一个容量单位的数据量。
Machine scope代表throttle额度配置在单台RS上。Cluster代表throttle配额被集群的全部RS共享。如果不指定QuotaScope的话，默认为Machine。
设置Throttle的shell命令如下：
设置RegionServer的throttle(目前只支持使用all关键字代表全部的RegionServer，不支持对指定的RegionServer设置Quota)，一般来说，RS的quota代表该RS的服务上限，推荐以秒为时间单位设置：
设置Cluster scope的quota：
Cluster scope的quota是如何分配到各个RS上的：
对于table的quota，TableMachineLimit = ClusterLimit / TotalTableRegionNum * MachineTableRegionNum；
对于namespace的quota，NamespaceMachineLimit = ClusterLimit / RsNum，需要注意的是，这里没有考虑RSGroup，如果把namespace隔离到某个RSGroup，分配到RS上的throttle limit是偏小的，后续需要改进这个计算方式。
GlobalBypass在全局范围内，跳过throttle，配置在用户上。
Space用于限制资源的数据量大小，配置在namespace或者table上。当数据量达到限额时，执行配置的违反策略，包括：
Disable：disable table/ the tables of namespace
NoInserts：禁止除Delete以外的Mutation操作，允许Compaction
NoWrites：禁止Mutation操作，允许Compaction
NoWritesCompactions：禁止Mutation操作，禁止Compaction
看当前Space quota的快照(这里的快照并不是HBase中的快照)，而是指当前表的空间大小，配置的limit，触发的策略的状态：
限制namespace的table或region数量：
hbase.namespace.quota.maxtables/hbase.namespace.quota.maxregions
如果超出限制的话，会抛出QuotaExceededException。
Space quota的实现原理是：
（1）RS周期的把Region size信息发送给master：RegionSizeReportingChoreMaster
（2）统计表的size及触发的策略并存到quota表：QuotaObserverChoreRS
（3）周期的读quota表，执行policy：SpaceQuotaRefresherChore
3、Soft limit配置throttle limit为soft limit，也就是在集群资源富余的情况下，允许超发，使用如下命令打开或关闭超发：
注意，超发是指允许用户在RS的quota有富余的情况下，允许请求超出配置的user/namespace/table的quota，因此，必须首先设置RS的quota，才能打开超发功能。RS的quota推荐设置的时间单位为秒，因为使用其他时间单位的话，一旦RS的quota被其它用户的请求先消耗的话，恢复quota需要较长的时间，可能会影响后续的请求，即使这些后来的请求并没有超出其配置的user/namespace/table quota。
4、Quota存储quota相关的信息存储在hbase:quota表中。
row key主要有以下几种：
n.namespace：namespace的quota
t.table：table的quota
u.user：user的quota
r.all：RegionServer的quota
exceedThrottleQuota：是否允许超发
Throttle相关的quota存储在q CF中，Space相关的quota存储在u CF中。
Throttle是否打开存储在/hbase/rpc-throttle的zk节点上，值为true或者false。因为打开或关闭Throttle是实时生效的，而其它quota配置是通过RS定期的读quota表，是延迟生效的。
5、Throttle设置throttle分为2步：
（1）client向master发送set quota请求，master把quota存入hbase:quota表中；
（2）RS每五分钟，从quota表中加载最新的quota值并更新QuotaCache。因此，对于新设置的quota，最多五分钟后生效（可以通过hbase.quota.refresh.period配置时间间隔）。
当读写请求到达RS上时，限流过程如下图所示：
其中，在读数据前，会首先预估本次请求将要消耗的quota数目，目前社区的代码是按照一个get或mutate预计消耗100字节，一个scan预计消耗1000字节，这里应该是可以优化的，可以根据上次请求后读出的数据量来动态的调整预估的字节数。
Throttle limit是设置在某个时间单位上的，会随着时间的推移逐渐恢复，主要有两种恢复方式：
（1）Average Interval Refill(默认)：根据当前和上一次的恢复时间，恢复出这段时间内的quota，但大不能超出quota配置的limit。
比如，配置了100资源/秒，100ms后，恢复出10个资源。2s后，恢复出100资源，而不是200资源。
（2）Fixed Interval Refill：经过固定的时间间隔，恢复出全部quota。
比如，配置了100资源/秒，如果上次quota恢复的时间是10:10:10,100，则下次恢复时间为10:10:11,100，并记录本次恢复时间，如果在10:10:11,099访问，此时可用资源依然为0。
打开或关闭限流：
关闭限流时，配置的throttle将不会进行限流，即使集群开启了quota功能。
RSGroupRSGroup，是把RS分配到不同的组中，之后，将namespace或者table分配到某个RSGroup中，从而实现隔离的目的，可以形象的理解为每个RSGroup组成了一个小集群。
使用RSGroup，需要添加如下配置：
当开启RSGroup后，所有的RS默认在default这个group中。
创建新的group后，必须首先移入RS到这个group中，之后才能把namespace或者table移动到这个group中。
添加新的RSGroup：
先将RS移动到这个group中，再将namespace移动到这个group中：
RSGroup的功能主要在RSGroupAdminEndpoint中实现，它是一个实现了MasterObserver的Endponit，在master操作的hook中，将table的region移动到对应的RSGroup中。
RSGroup的信息存储在hbase:rsgroup表中。同时，RSGroup的信息也在zk中存储，当集群启动时，rsgroup表还没有online时，从zk中读出RSGroup的信息。
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