hive优化

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本文介绍了Hive性能优化的关键策略，包括合理设计分区表和桶表以提高查询效率，选择高效的文件格式如ORC，避免小文件问题减轻NameNode压力，优化GROUP BY语句和解决数据倾斜问题，以及开启并发执行等。

#优化设计:
考虑点:
1.模型设计(分区表,桶表)
2.文件格式(按机房配置,和实际需求选择)
3.数据倾斜(主键的设计,null主键的转换,map端combiner,)
4.减少map的数量(输入前合并文件,输出合并文件)
5.并行job数(同步进行)
6.jvm重用(jvm的资源开销)
7.Hql语句(开启Fetch简单查询,减少job的数量)
8.推测执行
9.其他参数调节

##1.设置分区表

对于HIVE来说,利用分区来设计表总是必要的.分区提供了一种隔离数据和优化查询的遍历的方式,特别是面对日益增长的数据规模,设置符合逻辑的分区可以避免进行全表扫描,只需加载特定某些hdfs目录的数据文件.
设置分区时,需要考虑设置成分区的字段,按照时间分区一般而言是一个好的方案,其好处在于其实按照不同时间颗粒度来确定合适大小的数据积累量,随着时间的推移,分区数量的增长是匀称的,分区的大小也是均匀的,达观数据每日处理大量的用户日志,对于user_log来说,设置分区字段为天或者月是合理的,但是如果,以userid字段来建立动态分区,而userid的基数是非常大的,显然分区数目是会超过hive的默认设置而执行失败,如果相对userid进行hash,我们可以以userid进行分桶(bucket),根据userid 进行hash然后分发到桶中,相同hash值的userid会分发到同一个桶中,每个桶对应这一个单独的文件

桶表:
hive bucket 桶对于每一个表（table）或者分区，Hive可以进一步组织成桶。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。采用桶能够带来一些好处，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。
hive中table可以拆分成partition，table和partition可以通过‘CLUSTERED BY ’进一步分bucket，bucket中的数据可以通过‘SORT BY’排序。

set hive.enforce.bucketing = true;

总结点:
1.优化查询,这是分区(月或者日)
2.设置分桶(在分区的进一步分化)
PS:设置桶的作用
1.方便抽样查询
2.相同列表的通的两个表,join数据加快

##2.避免小文件

虽然分区有利于隔离数据和查询,设置过多过细的分区也会带来瓶颈,主要是因为HDFS非常容易存储大数据文件,由于分区对应着HDFS的目录结构,当存在过多的分区时,意味着文件的数目就越多,过多增长的小文件会给namenode带来巨大的性能压力,同时小文件过多会影响job的执行,hadoop会将一个job转换成多个task,即使对于每个小文件也需要要一个task去单独处理,task作为一个独立的jvm实例,其开启和停止的开销可能会大大超过实际的任务处理时间,因此,hive表设计分区不应该过多过细,每个目录下的文件足够大,应该是文件系统中块大小的若干倍

总结点:

1.影响namenode性能压力(元信息管理)
2.一个文件>一个map>一个task>一个jvm

处理方案:

1. jvm重用

小文件多或task多的业务场景

    set mapred.job.reuse.jvm.num.task=10  
    --开启10个task（jvm一直开着，应用场景，小文件，避免启动时间）

2.执行任务前合并小文件

Map合并小文件：

 set mapred.max.split.size=256000000 
  #每个Map最大输入大小（单位：字节）  
 set hive.input.format=org.apache.hadoop.hive.ql.io.CombineHiveInputFormat  
 #执行Map前进行小文件合并
  

输出合并(防止生成小文件)：
 set hive.merge.mapfiles= true                 
 #在Map-only的任务结束时合并小文件  
 sethive.merge.mapredfiles= true               
 #在Map-Reduce的任务结束时合并小文件  
 set hive.merge.size.per.task= 256*1000*1000   
 #合并文件的大小  
 set hive.merge.smallfiles.avgsize=16000000     
 #当输出文件的平均大小小于该值时，启动一个独立的map-reduce任务进行文件merge

##3 选择文件格式

1.textfile

 textfile为默认格式
 存储方式:行存储
 优点,加载数据快(查询快)
 缺点:磁盘开销大,数据解析开销大
 压缩的text文件hive无法进行合并和拆分

2.sequencefile

二进制文件,以<key,value>的形式序列化到文件中
存储方式:行存储
优点:可分割,压缩,一般选择block压缩,查询中
缺点:存储空间最大,

3.rcfile(不用看)

存储方式:数据按行分块,每块按照列存储
压缩快,快速列存储
读记录尽量涉及到block最少
读取需要的列只需要读取每个row group的头部定义
读取全量数据的操作,性能比sequencefile没有明显的优势

4.orc(效率比rcfile高,是rcfile的改良版)

存储方式,数据按行分块,每块按照列存储
优点:压缩快,快速列存储,查询效率最高,列存储,避免扫描不必要的列读取
缺点:需要通过textfile文件转化

总结点:

TextFile: 好处，直接使用,加载数据快，坏处，磁盘开销大(无所顾忌)
orc: 好处,节省空间(存储空间是testfile的1/5),加载数据块,需要转换
text,seqfile能不用就尽量不要用  最好是选择orc

##4 group by 语句

ps:group by (id),有多少个id,就生成相应数量的reduce个数

案列分析:
对user_read_log表按userid group by 语句来继续探讨数据倾斜问题,首先我们explain group by 语句:
explain select userid,count(*) from user_read_log group by userid
Group By 的执行计划按照userid的hash值分发记录,同时在map端也做了本地reduce,groupby的shuffle 过程是按照hash(userid)来分发的,实际应用中日志中很多用户都是未注册用户或者未登陆,userid 字段为空的记录数远远大于userid不为空的记录数,当所有的空userid记录都分发到特定某一个reducer,对于groupby造成的数据倾斜问题,我们可以通过设置参数

  1. set hive.map.aggr=true (开启map端combiner);  
  2. set hive.groupby.skewindata=true(map端的key值随机分发)；

这个参数的作用是做reduce操作的时候,拿到的key并不是所有相同值的同一个reduce,而是随机分发,然后reduce做聚合,做完之后再做一轮MR,拿前面聚合过的数据再计算结果,虽然多了一轮MR任务,但是可以有效的见识数据倾斜问题可能带来的危险

ps:
1.每个文件至少产生一个map(按默认值128m算)
2.130m则产生两个map
3.combiner,(同机器上)map端做MR,然后再(不同机器上)reduce(多个机器上的map)

##5.Hive解决数据倾斜

正确的设置hive的参数可以在某种程度上避免数据倾斜问题,合适的查询语句,也可以避免数据倾斜问题,要尽早的过滤数据和裁剪数据,减少后续处理的数据量,是的join key 的数据分布较为均匀,将空字段随机赋予值,这样既可以均匀分发倾斜的数据

select userid,name from userid_info a
join (
select case when userid is null then cast(rand(47)*100000 as int)
else userid
from user_read_log
) b on (a.userid = b.userid)

select userid,name from userid_info a
join (
select userid
from user_read_log
where userid is not null
) b on (a.userid = b.userid)

##6.开启并发执行
同一个sql中的不同的job是否可以同时运行，提高作业的并发
set hive.exec.parallel=true
set hive.exec.parallel.thread.number = 32 (默认是8)

##零碎点:

将大表放后头,小表在前
join连接时的优化：当多个表进行查询时，从左到右表的大小顺序应该是从小到大。原因：hive在对每行记录操作时会把其他表先缓存起来，直到扫描最后的表进行计算
使用相同的连接键( 减少job数)
当对3个或者更多个表进行join连接时，如果每个on子句都使用相同的连接键的话，那么只会产生一个MapReduce job。
尽量尽早地过滤数据
减少每个阶段的数据量,对于分区表要加分区，同时只选择需要使用到的字段。

select ... from 
A
join B
on A.key = B.key
where A.userid>10  
and B.userid<10
and A.dt='20120417'
and B.dt='20120417';

应该改写为：
select .... from 
(select .... from A where dt='201200417' and userid>10) a 
join ( select .... from B where dt='201200417'and userid < 10 ) b
on a.key = b.key;

4.order by & sort by (应避免排序操作)
sort by : 局部排序，并非全局有序，提高效率。
order by : 对查询结果进行全局排序，消耗时间长。

使用distribute by + sort by代替 order by

select * from baidu_click order by click desc;
select * from baidu_click distribute by product_line sort by click desc;

distribute by + sort by就是该替代方案，被distribute by设定的字段为KEY，数据会被HASH分发到不同的reducer机器上，然后sort by会对同一个reducer机器上的每组数据进行局部排序。

5.数据倾斜时负载均衡，当选项设定为true
set hive.map.aggr=true
set hive.groupby.mapaggr.checkinterval=1000000(用于设定map端进行聚合操作的条目数)
set hive.groupby.skewindata=true(map端key值随机分发)

有数据倾斜时进行负载均衡
　　此处需要设定 hive.groupby.skewindata，当选项设定为 true 是，生成的查询计划有两个MapReduce 任务。
    在第一个 MapReduce 中，map 的输出结果集合会随机分布到 reduce 中， 每个reduce 做部分聚合操作，并输出结果。这样处理的结果是，相同的 Group By Key 有可能分发到不同的 reduce 中，从而达到负载均衡的目的；
    第二个 MapReduce 任务再根据预处 理的数据结果按照 Group By Key 分布到 reduce 中（这个过程可以保证相同的 Group By Key 分布到同一个 reduce 中），最后完成最终的聚合操作。

6.尽量避免执行MapReduce,简单查询(*,limit)直接通过Fetch task获取数据
ps:
1.set hive.fetch.task.conversion=more开启了Fetch任务 2.默认开启,在hiverc中设置初始化使用 3.在hive-site.xml中配置 <name>hive.fetch.task.conversion</name> <value>more</value>

##7.推测执行
(1)修改$HADOOP_HOME/conf/mapred-site.xml 文件

<property>

    <name>mapred.map.tasks.speculative.execution </name>

    <value>true</value>

</property>

<property>

    <name>mapred.reduce.tasks.speculative.execution </name>

    <value>true</value>

</property>

(2)修改hive 配置

set hive.mapred.reduce.tasks.speculative.execution=true;

##9.其他参数调节

9.1 USE VECTORIZATION
矢量查询(Vectorized query) 每次处理数据时会将1024行数据组成一个batch进行处理，而不是一行一行进行处理，这样能够显著提高执行速度。
可以通过设置

set hive.vectorized.execution.enabled = true;
set hive.vectorized.execution.reduce.enabled = true;

9.2 USE ORCFILE
ORCfile 使用了predicate push-down, compression等多种技术。Hive使用 ORCfile 作为表结构不仅可以节省存储空间，而且能够快速提高Hive Query的速度。

CREATE TABLE A_ORC (
    customerID int, 
    name string, 
    age int, 
    address string
) STORED AS ORC tblproperties (“orc.compress" = “SNAPPY”);

9.3 提交到任务队列

set mapreduce.job.queuename=root.online;