1 Hive基础知识
1.1 简介
什么是Hive
Hive是基于Hadoop的一个数据仓库工具,可以将结构化的数据文件映射为一张数据库表,并提供类SQL查询功能。
为什么使用Hive
直接使用Hadoop所面临的问题
- 学习成本高
- 一般项目周期要求短
- MapReduce实现复杂的查询呢逻辑开发难度较大
为什么要使用Hive
- 操作接口采用类SQL语法,可以快速开发
- 避免编写MR,减少学习成本
- 扩展功能很方便
Hive的特点
- 可扩展: Hive可以自由的扩展集群规模,一般情况下不需要重启服务
- 延展性: Hive支持用户自定义函数,用户可以根据自己的需求来实现自己的函数
- 容错: 良好的容错性,节点出现问题SQL仍然可以完成执行
1.2 架构
JobTracker是Hadoop1.x中的ResouceManager + AppMaster
TaskTracker相当于NodeManager + YarnChild
1.2.1 基本组成
- 用户接口:CLI、JDBC/ODBC、WebGUI
- CLI是SHELL命令行
- JDBC、ODBC是Hive的Java实现,与传统的JDBC类似
- WebGUI是通过浏览器访问Hive
- 元数据存储:Mysql、Derby等
- Hive将元数据存储在数据库中。Hive中的元数据包括表名、列、分区及其属性、表的属性(是否为外部表等)、表数据所在目录等。
- 解释器、编译器、优化器、执行器
- 完成HQL查询语句 词法分析、语法分析、编译、优化以及查询计划的生成。生成的查询计划存储在HDFS中,并在随后由MapReduce调用执行。
1.3 Hive与Hadoop的关系
Hive利用HDFS存储数据,利用MapReduce查询数据
1.4 Hive与传统数据库对比
Hive具有SQL数据库的外表,但应用应用场景完全不同,Hive只适合用来做批量的数据统计分析
Hive | RDBMS | |
---|---|---|
查询语言 | HQL | SQL |
数据存储 | HDFS | LOCAL FS |
执行 | MapReduce | Executor |
执行延迟 | 高 | 低 |
处理数据规模 | 大 | 小 |
索引 | 位图索引 | 复杂索引 |
1.5 Hive的数据存储
- Hive中所有的数据都存储在HDFS中,没有专门的数据存储格式(可支持Text,SequenceFile,ParquetFile,RCFILE等)
- 只需要在创建表的时候告诉Hive数据中的列分隔符和行分隔符,Hive就可以解析数据。
- Hive中包含以下数据模型:DB、Table、External Table、Partition、Bucket
- DB:在HDFS中表现为 ${hive.metastore.warehouse.dir} 目录下的文件夹
- Table:在HDFS中表现所属DB目录下的文件夹
- External Table:外部表,与Table类似,不过其数据存放的位置可以在任意指定路径。
- Table表:删除表后,HDFS上的文件都删除了
- External外部表:删除表后,HDFS上的文件没有删除,只是把表删除了
- Partition:在HDFS中表现为Table目录下的子目录
- Bucket:桶,在HDFS中表现为同一个表目录下根据Hash散列之后的多个文件,会根据不同的文件把数据放到不同的文件夹中
1.6 Hive的安装的部署
1.6.1 准备工作
- 安装mysql
- 下载、解压Hive
- 修改hive-site.xml,配置mysql
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1.6.2 使用Hive
- Hive的Shell交互模式
bin/hive
启动hive (与mysql操作方式一样)
- Hive Thrift服务
- 在安装有hive的主机上后台启动
nohup ./hiveserver2 1> hiverserver.log 2>&1 &
- 在任意子hadoop子节点上用beeline连接hiveserver
- 方式1
./beeline
!connect jdbc:hive2://hadoop1:10000 NikoBelic
- 方式2
./beeline -u jdbc:hive2://hadoop1:10000 -n NikoBelic
- 方式1
- 在安装有hive的主机上后台启动
- 使用sql语句疯狂输出吧
2 Hive基本操作
2.1 DDL操作
2.1.1 创建表
建表语法
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说明:
CREATE TABLE 创建一个指定名字的表。如果相同名字的表已经存在,则抛出异常;用户可以用 IF NOT EXISTS 选项来忽略这个异常。
EXTERNAL关键字可以让用户创建一个外部表,在建表的同时指定一个指向实际数据的路径(LOCATION),Hive 创建内部表时,会将数据移动到数据仓库指向的路径;若创建外部表,仅记录数据所在的路径,不对数据的位置做任何改变。在删除表的时候,内部表的元数据和数据会被一起删除,而外部表只删除元数据,不删除数据。
PARTITIONED 表示根据某一个key(不在create table里面)对数据进行分区,体现在HDFS上就是 table目录下有n个不同的分区文件夹(country=China,country=USA)
ROW FORMAT
DELIMITED [FIELDS TERMINATED BY char] [COLLECTION ITEMS TERMINATED BY char]
[MAP KEYS TERMINATED BY char] [LINES TERMINATED BY char]
| SERDE serde_name [WITH SERDEPROPERTIES (property_name=property_value, property_name=property_value, …)]
用户在建表的时候可以自定义 SerDe 或者使用自带的 SerDe。如果没有指定 ROW FORMAT 或者 ROW FORMAT DELIMITED,将会使用自带的 SerDe。在建表的时候,用户还需要为表指定列,用户在指定表的列的同时也会指定自定义的 SerDe,Hive通过 SerDe 确定表的具体的列的数据。STORED AS
SEQUENCEFILE|TEXTFILE|RCFILE
如果文件数据是纯文本,可以使用 STORED AS TEXTFILE。如果数据需要压缩,使用 STORED AS SEQUENCEFILE。CLUSTERED BY
对于每一个表(table)或者分区, Hive可以进一步组织成桶,也就是说桶是更为细粒度的数据范围划分。Hive也是 针对某一列进行桶的组织。Hive采用对列值哈希,然后除以桶的个数求余的方式决定该条记录存放在哪个桶当中。
把表(或者分区)组织成桶(Bucket)有两个理由:
- (1)获得更高的查询处理效率。桶为表加上了额外的结构,Hive 在处理有些查询时能利用这个结构。具体而言,连接两个在(包含连接列的)相同列上划分了桶的表,可以使用 Map 端连接 (Map-side join)高效的实现。比如JOIN操作。对于JOIN操作两个表有一个相同的列,如果对这两个表都进行了桶操作。那么将保存相同列值的桶进行JOIN操作就可以,可以大大较少JOIN的数据量。
- (2)使取样(sampling)更高效。在处理大规模数据集时,在开发和修改查询的阶段,如果能在数据集的一小部分数据上试运行查询,会带来很多方便。
实例
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设置变量,设置分桶为true, 设置reduce数量是分桶的数量个数
set hive.enforce.bucketing = true;
set mapreduce.job.reduces=4;
2.1.2 修改表
- 增加/删除分区
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实例
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- 重命名表
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- 增加/更新列
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ADD是代表新增一字段,字段位置在所有列后面(partition列前),REPLACE则是表示替换表中所有字段。
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2.1.3 显示命令
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2.2 DML操作
2.2.1 Load
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Load 操作只是单纯的复制/移动操作,将数据文件移动到 Hive 表对应的位置。
filepath:
相对路径,例如:project/data1
绝对路径,例如:/user/hive/project/data1
包含模式的完整 URI,列如:
hdfs://namenode:9000/user/hive/project/data1LOCAL关键字
如果指定了 LOCAL, load 命令会去查找本地文件系统中的 filepath。
如果没有指定 LOCAL 关键字,则根据inpath中的uri查找文件
- OVERWRITE 关键字
如果使用了 OVERWRITE 关键字,则目标表(或者分区)中的内容会被删除,然后再将 filepath 指向的文件/目录中的内容添加到表/分区中。
如果目标表(分区)已经有一个文件,并且文件名和 filepath 中的文件名冲突,那么现有的文件会被新文件所替代。
2.2.2 Insert
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Multiple inserts:
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Dynamic partition inserts:
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导出表数据
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2.2.3 Select
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注:
- order by 会对输入做全局排序,因此只有一个reducer,会导致当输入规模较大时,需要较长的计算时间。
- sort by不是全局排序,其在数据进入reducer前完成排序。因此,如果用sort by进行排序,并且设置mapred.reduce.tasks>1,则sort by只保证每个reducer的输出有序,不保证全局有序。
- distribute by根据distribute by指定的内容将数据分到同一个reducer。
- Cluster by 除了具有Distribute by的功能外,还会对该字段进行排序。因此,常常认为cluster by = distribute by + sort by
2.3 Hive Join
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Hive 支持等值连接(equality joins)、外连接(outer joins)和(left/right joins)。Hive 不支持非等值的连接,因为非等值连接非常难转化到 map/reduce 任务。另外,Hive 支持多于 2 个表的连接。
写 join 查询时,需要注意几个关键点:
1、只支持等值join
例如:
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是正确的,然而:
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是错误的。
2、可以 join 多于 2 个表。
例如
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如果join中多个表的 join key 是同一个,则 join 会被转化为单个 map/reduce 任务,例如:
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被转化为单个 map/reduce 任务,因为 join 中只使用了 b.key1 作为 join key。
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而这一 join 被转化为 2 个 map/reduce 任务。因为 b.key1 用于第一次 join 条件,而 b.key2 用于第二次 join。
3、join 时,每次 map/reduce 任务的逻辑:
reducer 会缓存 join 序列中除了最后一个表的所有表的记录,再通过最后一个表将结果序列化到文件系统。这一实现有助于在 reduce 端减少内存的使用量。实践中,应该把最大的那个表写在最后(否则会因为缓存浪费大量内存)。例如:
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所有表都使用同一个 join key(使用 1 次 map/reduce 任务计算)。Reduce 端会缓存 a 表和 b 表的记录,然后每次取得一个 c 表的记录就计算一次 join 结果,类似的还有:
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这里用了 2 次 map/reduce 任务。第一次缓存 a 表,用 b 表序列化;第二次缓存第一次 map/reduce 任务的结果,然后用 c 表序列化。
4、LEFT,RIGHT 和 FULL OUTER 关键字用于处理 join 中空记录的情况
例如:
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对应所有 a 表中的记录都有一条记录输出。输出的结果应该是 a.val, b.val,当 a.key=b.key 时,而当 b.key 中找不到等值的 a.key 记录时也会输出:
a.val, NULL
所以 a 表中的所有记录都被保留了;
“a RIGHT OUTER JOIN b”会保留所有 b 表的记录。Join 发生在 WHERE 子句之前。如果你想限制 join 的输出,应该在 WHERE 子句中写过滤条件——或是在 join 子句中写。这里面一个容易混淆的问题是表分区的情况:
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会 join a 表到 b 表(OUTER JOIN),列出 a.val 和 b.val 的记录。WHERE 从句中可以使用其他列作为过滤条件。但是,如前所述,如果 b 表中找不到对应 a 表的记录,b 表的所有列都会列出 NULL,包括 ds 列。也就是说,join 会过滤 b 表中不能找到匹配 a 表 join key 的所有记录。这样的话,LEFT OUTER 就使得查询结果与 WHERE 子句无关了。解决的办法是在 OUTER JOIN 时使用以下语法:
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这一查询的结果是预先在 join 阶段过滤过的,所以不会存在上述问题。这一逻辑也可以应用于 RIGHT 和 FULL 类型的 join 中。
- Join 是不能交换位置的。无论是 LEFT 还是 RIGHT join,都是左连接的。
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先 join a 表到 b 表,丢弃掉所有 join key 中不匹配的记录,然后用这一中间结果和 c 表做 join。这一表述有一个不太明显的问题,就是当一个 key 在 a 表和 c 表都存在,但是 b 表中不存在的时候:整个记录在第一次 join,即 a JOIN b 的时候都被丢掉了(包括a.val1,a.val2和a.key),然后我们再和 c 表 join 的时候,如果 c.key 与 a.key 或 b.key 相等,就会得到这样的结果:NULL, NULL, NULL, c.val
2.4 HQL小结
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2.4.1 分桶表示例
创建分桶表
12345678drop table stu_buck;create table stu_buck(Sno int,Sname string,Sex string,Sage int,Sdept string)clustered by(Sno)sorted by(Sno DESC)into 4 bucketsrow format delimitedfields terminated by ',';设置变量,设置分桶为true, 设置reduce数量是分桶的数量个数
- set hive.enforce.bucketing = true;
- set mapreduce.job.reduces=4;
- insert overwrite table student_buck
- select * from student cluster by(Sno) sort by(Sage); 报错,cluster 和 sort 不能共存
往创建的分通表插入数据(插入数据需要是已分桶, 且排序的)
- 可以使用distribute by(sno) sort by(sno asc) 或是排序和分桶的字段相同的时候使用Cluster by(字段)
注意使用cluster by 就等同于分桶+排序(sort)
12345678insert into table stu_buckselect Sno,Sname,Sex,Sage,Sdept from student distribute by(Sno) sort by(Sno asc);insert overwrite table stu_buckselect * from student distribute by(Sno) sort by(Sno asc);insert overwrite table stu_buckselect * from student cluster by(Sno);
2.4.2 保存select查询结果的几种方式:
将查询结果保存到一张新的hive表中
123create table t_tmpasselect * from t_p;
将查询结果保存到一张已经存在的hive表中
12insert into table t_tmpselect * from t_p;将查询结果保存到指定的文件目录(可以是本地,也可以是hdfs)
12345insert overwrite local directory '/home/hadoop/test'select * from t_p;insert overwrite directory '/aaa/test'select * from t_p;
2.4.3 关于hive中的各种join
准备数据
1,a
2,b
3,c
4,d
7,y
8,u2,bb
3,cc
7,yy
9,pp
- 建表:
12345
create table a(id int,name string)row format delimited fields terminated by ',';create table b(id int,name string)row format delimited fields terminated by ',';
导入数据
12load data local inpath '/home/hadoop/a.txt' into table a;load data local inpath '/home/hadoop/b.txt' into table b;实验
- inner join
12345678
select * from a inner join b on a.id=b.id;+-------+---------+-------+---------+--+| a.id | a.name | b.id | b.name |+-------+---------+-------+---------+--+| 2 | b | 2 | bb || 3 | c | 3 | cc || 7 | y | 7 | yy |+-------+---------+-------+---------+--+
left join
1234567891011select * from a left join b on a.id=b.id;+-------+---------+-------+---------+--+| a.id | a.name | b.id | b.name |+-------+---------+-------+---------+--+| 1 | a | NULL | NULL || 2 | b | 2 | bb || 3 | c | 3 | cc || 4 | d | NULL | NULL || 7 | y | 7 | yy || 8 | u | NULL | NULL |+-------+---------+-------+---------+--+right join
select * from a right join b on a.id=b.id;
outer join
123456789101112select * from a full outer join b on a.id=b.id;+-------+---------+-------+---------+--+| a.id | a.name | b.id | b.name |+-------+---------+-------+---------+--+| 1 | a | NULL | NULL || 2 | b | 2 | bb || 3 | c | 3 | cc || 4 | d | NULL | NULL || 7 | y | 7 | yy || 8 | u | NULL | NULL || NULL | NULL | 9 | pp |+-------+---------+-------+---------+--+left semi join
12345678select * from a left semi join b on a.id = b.id;+-------+---------+--+| a.id | a.name |+-------+---------+--+| 2 | b || 3 | c || 7 | y |+-------+---------+--+
2.4.4 其他
- 多重插入:
12345
from studentinsert into table student_p partition(part='a')select * where Sno<95011;insert into table student_p partition(part='a')select * where Sno<95011;
导出数据到本地
12insert overwrite local directory '/home/hadoop/student.txt'select * from student;UDF案例
123456789
create table rat_json(line string) row format delimited;load data local inpath '/home/hadoop/rating.json' into table rat_json;drop table if exists t_rating;create table t_rating(movieid string,rate int,timestring string,uid string)row format delimited fields terminated by '\t';insert overwrite table t_ratingselect split(parsejson(line),'\t')[0]as movieid,split(parsejson(line),'\t')[1] as rate,split(parsejson(line),'\t')[2] as timestring,split(parsejson(line),'\t')[3] as uid from rat_json limit 10;
- 内置jason函数
1
select get_json_object(line,'$.movie') as moive,get_json_object(line,'$.rate') as rate from rat_json limit 10;
transform案例
先加载rating.json文件到hive的一个原始表 rat_json
12create table rat_json(line string) row format delimited;load data local inpath '/home/hadoop/rating.json' into table rat_json;需要解析json数据成四个字段,插入一张新的表 t_rating
12insert overwrite table t_ratingselect get_json_object(line,'$.movie') as moive,get_json_object(line,'$.rate') as rate from rat_json;
使用transform+python的方式去转换unixtime为weekday
先编辑一个python脚本文件
vi weekday_mapper.py
12345678910#!/bin/pythonimport sysimport datetimefor line in sys.stdin:line = line.strip()movieid, rating, unixtime,userid = line.split('\t')weekday = datetime.datetime.fromtimestamp(float(unixtime)).isoweekday()print '\t'.join([movieid, rating, str(weekday),userid])保存文件
然后,将文件加入hive的classpath:
- hive>add FILE /home/hadoop/weekday_mapper.py;
- hive>create TABLE u_data_new as
1234567SELECTTRANSFORM (movieid, rate, timestring,uid)USING 'python weekday_mapper.py'AS (movieid, rate, weekday,uid)FROM t_rating;select distinct(weekday) from u_data_new limit 10;
3 Hive Shell参数
3.1 Hive命令行
语法结构
hive [-hiveconf x=y] [<-i filename>] [<-f filename>|<-e query-string>] [-S]
说明:
-i 从文件初始化HQL。
-e从命令行执行指定的HQL
-f 执行HQL脚本
-v 输出执行的HQL语句到控制台
-p
-hiveconf x=y Use this to set hive/hadoop configuration variables.
3.2 Hive参数配置方式
3.2.1 Hive参数大全
https://cwiki.apache.org/confluence/display/Hive/Configuration+Properties
开发Hive应用时,不可避免地需要设定Hive的参数。设定Hive的参数可以调优HQL代码的执行效率,或帮助定位问题。然而实践中经常遇到的一个问题是,为什么设定的参数没有起作用?这通常是错误的设定方式导致的。
对于一般参数,有以下三种设定方式:
- 配置文件
- 命令行参数
- 参数声明
3.2.2 配置文件
Hive的配置文件包括
- 用户自定义配置文件:$HIVE_CONF_DIR/hive-site.xml
- 默认配置文件:$HIVE_CONF_DIR/hive-default.xml
用户自定义配置会覆盖默认配置。
另外,Hive也会读入Hadoop的配置,因为Hive是作为Hadoop的客户端启动的,Hive的配置会覆盖Hadoop的配置。
配置文件的设定对本机启动的所有Hive进程都有效。
3.2.3 命令行参数
启动Hive(客户端或Server方式)时,可以在命令行添加-hiveconf param=value来设定参数,例如:
bin/hive -hiveconf hive.root.logger=INFO,console
这一设定对本次启动的Session(对于Server方式启动,则是所有请求的Sessions)有效。
3.2.4 参数声明
可以在HQL中使用SET关键字设定参数,例如:
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这一设定的作用域也是session级的。
上述三种设定方式的优先级依次递增。即参数声明覆盖命令行参数,命令行参数覆盖配置文件设定。注意某些系统级的参数,例如log4j相关的设定,必须用前两种方式设定,因为那些参数的读取在Session建立以前已经完成了。
4 Hive函数
创建测试表
vim dual.data
只写一个空格- 创建表
use school;
create table dual(id int);
load data local inpath '/Users/lixiwei-mac/app/data/hive_tmp/dual.data' into table dual;
导入数据测试
select substr('NikoBelic',0,4) from dual;
12345+-------+--+| _c0 |+-------+--+| Niko |+-------+--+
4.1 内置运算符
4.2 内置函数
4.3 Hive自定义函数和Transform
当Hive提供的内置函数无法满足你的业务处理需要时,此时就可以考虑使用用户自定义函数(UDF:user-defined function)。
4.3.1 自定义函数类别
- UDF 作用于单个数据行,产生一个数据行作为输出。(数学函数,字符串函数)
- UDAF(用户定义聚集函数):接收多个输入数据行,并产生一个输出数据行。(count,max)
4.3.2 UDF开发实例
先开发一个java类,继承UDF,并重载evaluate方法
12345678910package cn.itcast.bigdata.udfimport org.apache.hadoop.hive.ql.exec.UDF;import org.apache.hadoop.io.Text;public final class Lower extends UDF{public Text evaluate(final Text s){if(s==null){return null;}return new Text(s.toString().toLowerCase());}}
- 打成jar包上传到服务器
- 将jar包添加到hive的classpath
- hive>add JAR /home/hadoop/udf.jar;
- 创建临时函数与开发好的java class关联
- 即可在hql中使用自定义的函数strip
- Select strip(name),age from t_test;
- 创建临时函数与开发好的java class关联
Hive>create temporary function strip as 'cn.itcast.bigdata.udf.Strip';
- 即可在hql中使用自定义的函数strip
Select strip(name),age from t_test;
4.3.3 Transform实现
- Hive的 TRANSFORM 关键字提供了在SQL中调用自写脚本的功能
- 适合实现Hive中没有的功能又不想写UDF的情况
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- 使用示例1:下面这句sql就是借用了weekday_mapper.py对数据进行了处理.
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- 其中weekday_mapper.py内容如下
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- 使用示例2:下面的例子则是使用了shell的cat命令来处理数据
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5 遇到的问题问题
UDF 载入Jar成功 但添加function时ClassNotFound。
- 如果确定create function xx as ‘ClassPackageName’ 中的ClassPackageName没有输入错误,那么可能是导出的Jar出现了问题。
- Idea编辑器下,导出jar时不要选择 from moudles 而要选择empty,并创建META-INF,不要引入依赖jar包
- 退出Hive服务重新连接并导入即可
创建UDF方法出现异常 Unsupported major.minor version 52.0
- Hadoop的JDK版本和jar的导出版本不一致,52.0是jdk8的版本号
- 修改Hadoop的hadoop-env.sh,将jdk7的路径修改为jdk8即可
UDF方法调用异常
- 导出的jar中不包含依赖,比如UDF中用了fastjson,在sql中执行udf方法将会报错
- 解决方法
- 配置pom,安装可以将依赖导出到某文件夹的插件
- 执行mvn命令,将项目中的依赖jar包通过maven命令导出到指定文件夹
- 配置hive,指定外部依赖路径
- 重新导入UDF,成功
- pom配置
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- mvn 导出 依赖 命令
mvn dependency:copy-dependencies -DoutputDirectory=lib
- 配置hive的 hive-env.sh 最后一行
export HIVE_AUX_JARS_PATH=/Users/lixiwei-mac/Documents/IdeaProjects/bigdatalearning/lib