Hive--可执行SQL的Hadoop数据仓库管理工具

Hive是一个基于HDFS的数据仓库软件,可理解为数据库管理工具;Hive的功能主要有:

1. 支持使用SQL对分布式存储的大型数据集进行读、写、管理,将SQL转化成MapReduce任务执行;

2. 将数据结构映射到已存储的数据中,即将存储在HDFS上结构化的文件内容定义成Hive的外部表。

3. Hive提供了命令行的操作工具和JDBC的开发接口。

我们知道HBase也是基于HDFS的数据库,两者之间有何异同点呢?简言之,Hive和HBase都是Hadoop集群下的工具(bi),Hive是对MapReduce的优化(使用SQL操作MR),而HBase则是HDFS数据存储的大管家。


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HiveHBase

出发点使用SQL简化对MapReduce的操作将HDFS上无序的数据映射成有序的表格,便于管理和使用数据

数据存储1. Hive是纯逻辑表,无物理存储结构;只定义表格元数据,元数据保存在其他数据库上如MySQL,表格数据存储在HDFS上;

2. Hive是逻辑表,属于稠密型,定义列数,每一行有固定的列数。

1. HBase表则是物理表,适合存放非结构化的数据;

2. HBase的存储表存储密度小,用户可以对行定义成不同的列。

数据访问Hive是在MapReduce的基础上对数据进行处理,而MapReduce的数据处理依照行模式;HBase为列模式,这样使得对海量数据的随机访问变得可行。

使用场景1. Hive使用Hadoop来分析处理数据,而Hadoop系统是批处理系统,所以数据处理存在延时的问题;

2. Hive没有row-level的更新,它适用于大量append-only数据集(如日志)的批任务处理;

3. Hive全面支持SQL,一般可以用来进行基于历史数据的挖掘、分析;

4. Hive主要针对的是OLAP应用,其底层是hdfs分布式文件系统,重点是基于一个统一的查询分析层,支撑OLAP应用中的各种关联,分组,聚合类SQL语句。Hive一般只用于查询分析统计,而不能是常见的CUD操作,要知道Hive是需要从已有的数据库或日志进行同步最终入到HDFS文件系统中,当前要做到增量实时同步都相当困难。

1. HBase是准实时系统,可以实现数据的实时查询;

2. HBase的查询,支持和row-level的更新;

3. HBase不适用于有join,多级索引,表关系复杂的应用场景;

4. HBase的应用场景通常是采集网页数据的存储,因为它是key-value型数据库,从而可以到各种key-value应用场景,例如存储日志信息,对于内容信息不需要完全结构化出来的类CMS应用等。注意HBase针对的仍然是OLTP应用为主。

结合两者的特点,我们可以将Hbase和Hive应用在大数据架构中的不同位置,使用Hbase解决实时数据查询问题,使用Hive解决数据处理和计算问题。

那么Hive具体是如何工作的,其结构原理是怎样的,下面我们具体分析:

1. Hive在0.11版本中引入HiveServer2,是HiveServer(ThriftServer)的升级版本,增加了支持多用户并发和安全认证等功能;HiveServer2是Hive的服务端,接受客户端的任务请求并执行;

2. HiveServer2的客户端有:Beeline、JDBC、Python Client、Ruby Client等。Beeline是HiveServer2的命令行工具,Hive CLI由于不支持多用户等特性已被弃用,JDBC、Python Client、Ruby Client等接口需要用户开发客户端程序连接Hive。

3.HiveServer2的任务执行流程:

(1) Hive将客户端提交的HQL任务解析编译成一组操作符(Operator),比如GroupByOperator,JoinOperator等;

(2)操作符Operator是Hive的最小处理单元;

(3)每个操作符代表一个HDFS操作或者MapReduce作业;

(4)Hive通过ExecMapper和ExecReducer执行MapReduce程序。

(5)  Hive 编译器的工作职责:

a. Parser:将 HQL 语句转换成抽象语法树(AST:Abstract Syntax Tree);

b. Semantic Analyzer:将抽象语法树转换成查询块;

c. Logic Plan Generator:将查询块转换成逻辑查询计划;

d. Logic Optimizer:重写逻辑查询计划,优化逻辑执行计划;

e. Physical Plan Gernerator:将逻辑计划转化成物理计划(MapReduce Jobs);

f. Physical Optimizer:选择最佳的 Join 策略,优化物理执行计划。

(6) 优化器类型:

下表中带①符号的,优化目的都是尽量将任务合并到一个Job中,以减少 Job数量,带②的优化目的是尽量减少shuffle数据量。

一句话概括上述过程,将HQL语句翻译成MapReduce任务执行,在Hadoop平台提供SQL语言的操作接口,降低大数据平台的使用难度。所以接下来的问题是HQL语言如何使用,Hive的数据结构到底是怎样设计的。

1. HQL是SQL的一个子集,支持SQL的大部分功能。在Beeline上编写SQL语句即可实现对Hive的操作,如:

hive> create database test_inner_table (key string);//从本地文件加载数据到Hive(LOAD为剪切操作)//去掉LOCAL,'filepath'指的是HDFS的文件地址hive>LOAD DATA LOCAL INPATH ‘filepath’ INTO TABLE test_inner_tablehive >select* from test_inner_table;hive>selectcount(*) from test_inner_tablehive >drop table test_inner_table

2.  Hive的数据模型:

(1)Hive数据库

类似传统数据库的DataBase,存储在MetaStore(MySQL)的元数据实际是一张表。

//创建一个数据库hive> create database test_database;

(2)内部表

Hive的内部表与数据库中的Table在概念上是类似。每一个Table在Hive中都有一个相应的目录存储数据。例如一个表pvs,它在HDFS中的路径为/wh/pvs,其中wh是在hive-site.xml中由${hive.metastore.warehouse.dir} 指定的数据仓库的目录,所有的Table数据(不包括External Table)都保存在这个目录中。删除表时,元数据与数据都会被删除。

(3)外部表

外部表可理解为指向HDFS文件的链接,仅为HDFS上的结构化数据定义了表结构,便于操作文件。

外部表指向已经在HDFS中存在的数据,可以创建Partition。它和内部表在元数据的组织上是相同的,而实际数据的存储则有较大的差异。

内部表的创建过程和数据加载过程这两个过程可以分别独立完成,也可以在同一个语句中完成,在加载数据的过程中,实际数据会被移动到数据仓库目录中;之后对数据对访问将会直接在数据仓库目录中完成。删除内部表时,表中的数据和元数据将会被同时删除。

而外部表只有一个过程,加载数据和创建表同时完成(CREATE EXTERNAL TABLE ……LOCATION),实际数据是存储在LOCATION后面指定的 HDFS 路径中,并不会移动到数据仓库目录中。当删除一个External Table时,仅删除该链接。

//创建一个外部表hive >createexternaltabletest_external_table (keystring)

(4)分区表

Partition对应于数据库中的Partition列的密集索引,但是Hive中Partition的组织方式和数据库中的很不相同。在Hive中,表中的一个Partition对应于表下的一个目录,所有的Partition的数据都存储在对应的目录中。例如pvs表中包含ds和city两个Partition,则对应于ds = 20090801, ctry = US 的HDFS子目录为/wh/pvs/ds=20090801/ctry=US;对应于 ds = 20090801, ctry = CA 的HDFS子目录为/wh/pvs/ds=20090801/ctry=CA。

//创建一个分区表hive >createtabletest_partition_table (keystring) partitionedby(dtstring)

(5)桶表

Buckets是将表的列通过Hash算法进一步分解成不同的文件存储。它对指定列计算hash,根据hash值切分数据,目的是为了并行,每一个Bucket对应一个文件。例如将user列分散至32个bucket,首先对user列的值计算hash,对应hash值为0的HDFS目录为/wh/pvs/ds=20090801/ctry=US/part-00000;hash值为20的HDFS目录为/wh/pvs/ds=20090801/ctry=US/part-00020。适用于多Map任务的场景。

//创建一个桶表hive >createtabletest_bucket_table (keystring) clusteredby(key)into20buckets

 (6)Hive的视图

视图与传统数据库的视图类似。视图是个虚表,只读的,它基于基本表,如果增加数据不会影响视图的呈现;如果删除,会出现问题。如果不指定视图的列,会根据select语句后的生成。

//创建一个试图hive >create view test_viewasselect *fromtest

Hive的具体安装配置和使用方法,官网http://hive.apache.org/上的wiki有详细介绍,这里不再赘述。最后我们简要介绍Hive使用Zookeeper实现HA功能。

Hive从0.14开始,使用Zookeeper实现了HiveServer2的HA功能(ZooKeeper Service Discovery),Client端可以通过指定一个nameSpace来连接HiveServer2,而不是指定某一个host和port。

1. 将HiveServer2注册到Zookeeper上,以apache-hive-2.0.0-bin为例,编辑hive-site.xml:

hive.server2.support.dynamic.service.discoverytrue  hive.server2.zookeeper.namespacehiveserver2_zk  hive.zookeeper.quorumzkNode1:2181,zkNode2:2181,zkNode3:2181hive.zookeeper.client.port2181hive.server2.thrift.bind.host0.0.0.0hive.server2.thrift.port10001//两个HiveServer2实例的端口号要一致

启动HiveServer2后,可到Zookeeper中观察到已注册的Hive服务。

2. 使用JDBC连接服务

JDBC连接的URL格式为:

//为Zookeeper的集群链接串,如zkNode1:2181,zkNode2:2181,zkNode3:2181//为Hive数据库,默认为default// serviceDiscoveryMode=zooKeeper 指定模式为zooKeeper// zooKeeperNamespace=hiveserver2 指定ZK中的nameSpace,即参数hive.server2.zookeeper.namespace所定义jdbc:hive2:///;serviceDiscoveryMode=zooKeeper;zooKeeperNamespace=hiveserver2

HiveServer2的多实例高可用配置完成,解决生产中并发、负载均衡、单点故障、安全等问题。

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