Hive 入门

Hive 入门

简介

Hive 是一个构建在 Hadoop 之上的数据仓库,它可以将结构化的数据文件映射成表,并提供类 SQL 查询功能,用于查询的 SQL 语句会被转化为 MapReduce 作业,然后提交到 Hadoop 上运行。

特点

  1. 简单、容易上手 (提供了类似 sql 的查询语言 hql),使得精通 sql 但是不了解 Java 编程的人也能很好地进行大数据分析;
  2. 灵活性高,可以自定义用户函数 (UDF) 和存储格式;
  3. 为超大的数据集设计的计算和存储能力,集群扩展容易;
  4. 统一的元数据管理,可与 presto/impala/sparksql 等共享数据;
  5. 执行延迟高,不适合做数据的实时处理,但适合做海量数据的离线处理。

Hive 的体系架构

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command-line shell & thrift/jdbc

可以用 command-line shell 和 thrift/jdbc 两种方式来操作数据:

  • command-line shell:通过 hive 命令行的的方式来操作数据;
  • thrift/jdbc:通过 thrift 协议按照标准的 JDBC 的方式操作数据。

Metastore

在 Hive 中,表名、表结构、字段名、字段类型、表的分隔符等统一被称为元数据。所有的元数据默认存储在 Hive 内置的 derby 数据库中,但由于 derby 只能有一个实例,也就是说不能有多个命令行客户端同时访问,所以在实际生产环境中,通常使用 MySQL 代替 derby。

Hive 进行的是统一的元数据管理,就是说你在 Hive 上创建了一张表,然后在 presto/impala/sparksql 中都是可以直接使用的,它们会从 Metastore 中获取统一的元数据信息,同样的你在 presto/impala/sparksql 中创建一张表,在 Hive 中也可以直接使用。

HQL 的执行流程

Hive 在执行一条 HQL 的时候,会经过以下步骤:

  1. 语法解析:Antlr 定义 SQL 的语法规则,完成 SQL 词法,语法解析,将 SQL 转化为抽象 语法树 AST Tree;
  2. 语义解析:遍历 AST Tree,抽象出查询的基本组成单元 QueryBlock;
  3. 生成逻辑执行计划:遍历 QueryBlock,翻译为执行操作树 OperatorTree;
  4. 优化逻辑执行计划:逻辑层优化器进行 OperatorTree 变换,合并不必要的 ReduceSinkOperator,减少 shuffle 数据量;
  5. 生成物理执行计划:遍历 OperatorTree,翻译为 MapReduce 任务;
  6. 优化物理执行计划:物理层优化器进行 MapReduce 任务的变换,生成最终的执行计划。

关于 Hive SQL 的详细执行流程可以参考美团技术团队的文章:Hive SQL 的编译过程

数据类型

基本数据类型

Hive 表中的列支持以下基本数据类型:

大类 类型
Integers(整型) TINYINT—1 字节的有符号整数
SMALLINT—2 字节的有符号整数
INT—4 字节的有符号整数
BIGINT—8 字节的有符号整数
Boolean(布尔型) BOOLEAN—TRUE/FALSE
Floating point numbers(浮点型) FLOAT— 单精度浮点型
DOUBLE—双精度浮点型
Fixed point numbers(定点数) DECIMAL—用户自定义精度定点数,比如 DECIMAL(7,2)
String types(字符串) STRING—指定字符集的字符序列
VARCHAR—具有最大长度限制的字符序列
CHAR—固定长度的字符序列
Date and time types(日期时间类型) TIMESTAMP — 时间戳
TIMESTAMP WITH LOCAL TIME ZONE — 时间戳,纳秒精度
DATE—日期类型
Binary types(二进制类型) BINARY—字节序列

TIMESTAMP 和 TIMESTAMP WITH LOCAL TIME ZONE 的区别如下:

  • TIMESTAMP WITH LOCAL TIME ZONE:用户提交时间给数据库时,会被转换成数据库所在的时区来保存。查询时则按照查询客户端的不同,转换为查询客户端所在时区的时间。
  • TIMESTAMP :提交什么时间就保存什么时间,查询时也不做任何转换。

隐式转换

Hive 中基本数据类型遵循以下的层次结构,按照这个层次结构,子类型到祖先类型允许隐式转换。例如 INT 类型的数据允许隐式转换为 BIGINT 类型。额外注意的是:按照类型层次结构允许将 STRING 类型隐式转换为 DOUBLE 类型。

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复杂类型

类型 描述 示例
STRUCT 类似于对象,是字段的集合,字段的类型可以不同,可以使用 名称.字段名 方式进行访问 STRUCT (‘xiaoming’, 12 , ‘2018-12-12’)
MAP 键值对的集合,可以使用 名称[key] 的方式访问对应的值 map(‘a’, 1, ‘b’, 2)
ARRAY 数组是一组具有相同类型和名称的变量的集合,可以使用 名称[index] 访问对应的值 ARRAY(‘a’, ‘b’, ‘c’, ‘d’)

示例

如下给出一个基本数据类型和复杂数据类型的使用示例:

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CREATE TABLE students(
name STRING, -- 姓名
age INT, -- 年龄
subject ARRAY<STRING>, --学科
score MAP<STRING,FLOAT>, --各个学科考试成绩
address STRUCT<houseNumber:int, street:STRING, city:STRING, province:STRING> --家庭居住地址
) ROW FORMAT DELIMITED FIELDS TERMINATED BY "\t";

内容格式

当数据存储在文本文件中,必须按照一定格式区别行和列,如使用逗号作为分隔符的 CSV 文件 (Comma-Separated Values) 或者使用制表符作为分隔值的 TSV 文件 (Tab-Separated Values)。但此时也存在一个缺点,就是正常的文件内容中也可能出现逗号或者制表符。

所以 Hive 默认使用了几个平时很少出现的字符,这些字符一般不会作为内容出现在文件中。Hive 默认的行和列分隔符如下表所示。

分隔符 描述
\n 对于文本文件来说,每行是一条记录,所以可以使用换行符来分割记录
^A (Ctrl+A) 分割字段 (列),在 CREATE TABLE 语句中也可以使用八进制编码 \001 来表示
^B 用于分割 ARRAY 或者 STRUCT 中的元素,或者用于 MAP 中键值对之间的分割,
在 CREATE TABLE 语句中也可以使用八进制编码 \002 表示
^C 用于 MAP 中键和值之间的分割,在 CREATE TABLE 语句中也可以使用八进制编码 \003 表示

使用示例如下:

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CREATE TABLE page_view(viewTime INT, userid BIGINT)
ROW FORMAT DELIMITED
FIELDS TERMINATED BY '\001'
COLLECTION ITEMS TERMINATED BY '\002'
MAP KEYS TERMINATED BY '\003'
STORED AS SEQUENCEFILE;

存储格式

支持的存储格式

Hive 会在 HDFS 为每个数据库上创建一个目录,数据库中的表是该目录的子目录,表中的数据会以文件的形式存储在对应的表目录下。Hive 支持以下几种文件存储格式:

格式 说明
TextFile 存储为纯文本文件。 这是 Hive 默认的文件存储格式。这种存储方式数据不做压缩,磁盘开销大,数据解析开销大。
SequenceFile SequenceFile 是 Hadoop API 提供的一种二进制文件,它将数据以<key,value>的形式序列化到文件中。这种二进制文件内部使用 Hadoop 的标准的 Writable 接口实现序列化和反序列化。它与 Hadoop API 中的 MapFile 是互相兼容的。Hive 中的 SequenceFile 继承自 Hadoop API 的 SequenceFile,不过它的 key 为空,使用 value 存放实际的值,这样是为了避免 MR 在运行 map 阶段进行额外的排序操作。
RCFile RCFile 文件格式是 FaceBook 开源的一种 Hive 的文件存储格式,首先将表分为几个行组,对每个行组内的数据按列存储,每一列的数据都是分开存储。
ORC Files ORC 是在一定程度上扩展了 RCFile,是对 RCFile 的优化。
Avro Files Avro 是一个数据序列化系统,设计用于支持大批量数据交换的应用。它的主要特点有:支持二进制序列化方式,可以便捷,快速地处理大量数据;动态语言友好,Avro 提供的机制使动态语言可以方便地处理 Avro 数据。
Parquet Parquet 是基于 Dremel 的数据模型和算法实现的,面向分析型业务的列式存储格式。它通过按列进行高效压缩和特殊的编码技术,从而在降低存储空间的同时提高了 IO 效率。

以上压缩格式中 ORC 和 Parquet 的综合性能突出,使用较为广泛,推荐使用这两种格式。

指定存储格式

通常在创建表的时候使用 STORED AS 参数指定:

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CREATE TABLE page_view(viewTime INT, userid BIGINT)
ROW FORMAT DELIMITED
FIELDS TERMINATED BY '\001'
COLLECTION ITEMS TERMINATED BY '\002'
MAP KEYS TERMINATED BY '\003'
STORED AS SEQUENCEFILE;

各个存储文件类型指定方式如下:

  • STORED AS TEXTFILE
  • STORED AS SEQUENCEFILE
  • STORED AS ORC
  • STORED AS PARQUET
  • STORED AS AVRO
  • STORED AS RCFILE

内部表和外部表

内部表又叫做管理表 (Managed/Internal Table),创建表时不做任何指定,默认创建的就是内部表。想要创建外部表 (External Table),则需要使用 External 进行修饰。 内部表和外部表主要区别如下:

内部表 外部表
数据存储位置 内部表数据存储的位置由 hive.metastore.warehouse.dir 参数指定,默认情况下表的数据存储在 HDFS 的 /user/hive/warehouse/数据库名.db/表名/ 目录下 外部表数据的存储位置创建表时由 Location 参数指定;
导入数据 在导入数据到内部表,内部表将数据移动到自己的数据仓库目录下,数据的生命周期由 Hive 来进行管理 外部表不会将数据移动到自己的数据仓库目录下,只是在元数据中存储了数据的位置
删除表 删除元数据(metadata)和文件 只删除元数据(metadata)

参考资料