Hive

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Hive是基于Hadoop的数据仓库工具，可对存储在HDFS上的文件中的数据集进行数据整理、特殊查询和分析处理，提供了类似于SQL语言的查询语言——HiveQL，可通过HQL语句实现简单的MR统计，Hive将HQL语句转换成MR任务进行执行。

概述

数据仓库概念

数据仓库（Data Warehouse）是一个面向主题的（Subject Oriented）、集成的（Integrated）、相对稳定的（Non-Volatile）、反应历史变化（Time Variant）的数据集合，用于支持管理决策。

数据仓库体系结构通常含四个层次：数据源、数据存储和管理、数据服务、数据应用。

数据源：是数据仓库的数据来源，含外部数据、现有业务系统和文档资料等；
数据集成：完成数据的抽取、清洗、转换和加载任务，数据源中的数据采用ETL（Extract-Transform-Load）工具以固定的周期加载到数据仓库中。
数据存储和管理：此层次主要涉及对数据的存储和管理，含数据仓库、数据集市、数据仓库检测、运行与维护工具和元数据管理等。
数据服务：为前端和应用提供数据服务，可直接从数据仓库中获取数据供前端应用使用，也可通过OLAP（OnLine Analytical Processing，联机分析处理）服务器为前端应用提供负责的数据服务。
数据应用：此层次直接面向用户，含数据查询工具、自由报表工具、数据分析工具、数据挖掘工具和各类应用系统。

传统数据仓库的问题

无法满足快速增长的海量数据存储需求，传统数据仓库基于关系型数据库，横向扩展性较差，纵向扩展有限。
这个本来就不是RDBMS的优势，横向扩展的时候分库分表，纵向扩展（扩展内存，CPU等）。
无法处理不同类型的数据，传统数据仓库只能存储结构化数据，企业业务发展，数据源的格式越来越丰富。
传统数据仓库建立在关系型数据仓库之上，计算和处理能力不足，当数据量达到TB级后基本无法获得好的性能。

Hive

Hive是建立在Hadoop之上的数据仓库，由Facebook开发，在某种程度上可以看成是用户编程接口，本身并不存储和处理数据，依赖于HDFS存储数据，依赖MR处理数据。有类SQL语言HiveQL，不完全支持SQL标准，如，不支持更新操作、索引和事务，其子查询和连接操作也存在很多限制。

Hive把HQL语句转换成MR任务后，采用批处理的方式对海量数据进行处理。数据仓库存储的是静态数据，很适合采用MR进行批处理。Hive还提供了一系列对数据进行提取、转换、加载的工具，可以存储、查询和分析存储在HDFS上的数据。

Hive与Hadoop生态系统中其他组件的关系

Hive依赖于HDFS存储数据，依赖MR处理数据；
Pig可作为Hive的替代工具，是一种数据流语言和运行环境，适合用于在Hadoop平台上查询半结构化数据集，用于与ETL过程的一部分，即将外部数据装载到Hadoop集群中，转换为用户需要的数据格式；
HBase是一个面向列的、分布式可伸缩的数据库，可提供数据的实时访问功能，而Hive只能处理静态数据，主要是BI报表数据，Hive的初衷是为减少复杂MR应用程序的编写工作，HBase则是为了实现对数据的实时访问。

Hive与传统数据库的对比

	Hive	传统数据库
数据插入	支持批量导入，不可单条导入	支持单条和批量导入
数据更新	不支持	支持
索引	有限索引功能，不像RDBMS有键的概念，可在某些列上建索引，加速一些查询操作。创建的索引数据，会被保存在另外的表中	支持
分区	支持，Hive表示分区形式进行组织的，根据 “分区列”的值对表进行粗略划分，加快数据的查询速度	支持，提供分区功能来改善大型表以及具有各种访问模式的表的可伸缩性、可管理性，以及提高数据库效率
执行延迟	高，构建在HDFS和MR之上，比传统数据库延迟要高	低，传统SQL语句的延迟一般少于1秒，而HQL 语句延迟可达分钟级。
扩展性	好，基于Hadoop集群，有很好的横向扩展性	有限，RDBMS非分布式，横向扩展（分布式添加节点）难实现，纵向扩展（扩展内存，CPU 等）也很有限

Hive的部署和应用

当前企业中部署的大数据分析平台，除Hadoop的基本组件HDFS和MR外，还结合使用Hive、Pig、HBase、Mahout，从而满足不同业务场景需求。

上图是企业中一种常见的大数据分析平台部署框架，在这种部署架构中：

Hive和Pig用于报表中心，Hive用于分析报表，Pig用于报表中数据的转换工作。
HBase用于在线业务，HDFS不支持随机读写操作，而HBase正是为此开发，可较好地支持实时访问数据。
Mahout提供一些可扩展的机器学习领域的经典算法实现，用于创建商务智能（BI）应用程序。

Hive系统架构

Hive主要由以下三个模块组成：

用户接口模块，含CLI、HWI、JDBC、Thrift Server等，用来实现对Hive的访问。CLI是Hive自带的命令行界面；HWI是Hive的一个简单网页界面；JDBC、ODBC以及Thrift Server可向用户提供进行编程的接口，其中Thrift Server是基于Thrift软件框架开发的，提供Hive的RPC通信接口。
驱动模块（Driver），含编译器、优化器、执行器等，负责把HiveQL语句转换成一系列MR作业，所有命令和查询都会进入驱动模块，通过该模块的解析变异，对计算过程进行优化，然后按照指定的步骤执行。
元数据存储模块（Metastore），是一个独立的关系型数据库，通常与MySQL数据库连接后创建的一个MySQL实例，也可以是Hive自带的Derby数据库实例。此模块主要保存表模式和其他系统元数据，如表的名称、表的列及其属性、表的分区及其属性、表的属性、表中数据所在位置信息等。

喜欢图形界面的用户，可采用几种典型的外部访问工具：Karmasphere、Hue、Qubole等。

Hive工作原理

SQL语句转换成MapReduce作业的基本原理

用MapReduce实现连接操作

假设连接（join）的两个表分别是用户表User(uid,name)和订单表Order(uid,orderid)，具体的SQL命令：

SELECT name, orderid FROM User u JOIN Order o ON u.uid=o.uid;

上图描述了连接操作转换为MapReduce操作任务的具体执行过程:

首先，在Map阶段，
- User表以uid为key，以name和表的标记位（这里User的标记位记为1）为value，进行Map操作，把表中记录转换生成一系列KV对的形式。比如，User表中记录(1,Lily)转换为键值对(1,<1,Lily>)，其中第一个“1”是uid的值，第二个“1”是表User的标记位，用来标示这个键值对来自User表；
- 同样，Order表以uid为key，以orderid和表的标记位（这里表Order的标记位记为2）为值进行Map操作，把表中的记录转换生成一系列KV对的形式；
接着，在Shuffle阶段，把User表和Order表生成的KV对按键值进行Hash，然后传送给对应的Reduce机器执行。比如KV对(1,<1,Lily>)、(1,<2,101>)、(1,<2,102>)传送到同一台Reduce机器上。当Reduce机器接收到这些KV对时，还需按表的标记位对这些键值对进行排序，以优化连接操作；
最后，在Reduce阶段，对同一台Reduce机器上的键值对，根据“值”（value）中的表标记位，对来自表User和Order的数据进行笛卡尔积连接操作，以生成最终的结果。比如键值对(1,<1,Lily>)与键值对(1,<2,101>)、(1,<2,102>)的连接结果是(Lily,101)、(Lily,102)。

用MapReduce实现分组操作

首先，在Map阶段，对表Score进行Map操作，生成一系列KV对，其键为<rank, level>，值为“拥有该<rank, level>组合值的记录的条数”。比如，Score表的第一片段中有两条记录(A,1)，所以进行Map操作后，转化为键值对(<A,1>,2);
接着在Shuffle阶段，对Score表生成的键值对，按照“键”的值进行Hash，然后根据Hash结果传送给对应的Reduce机器去执行。比如，键值对(<A,1>,2)、(<A,1>,1)传送到同一台Reduce机器上，键值对(<B,2>,1)传送另一Reduce机器上。然后，Reduce机器对接收到的这些键值对，按“键”的值进行排序；
在Reduce阶段，把具有相同键的所有键值对的“值”进行累加，生成分组的最终结果。比如，在同一台Reduce机器上的键值对(<A,1>,2)和(<A,1>,1)Reduce操作后的输出结果为(A,1,3)。

Hive中SQL查询转换成MR作业的过程

当Hive接收到一条HQL语句后，需要与Hadoop交互工作来完成该操作。HQL首先进入驱动模块，由驱动模块中的编译器解析编译，并由优化器对该操作进行优化计算，然后交给执行器去执行。执行器通常启动一个或多个MR任务，有时也不启动（如SELECT * FROM tb1，全表扫描，不存在投影和选择操作）

上图是Hive把HQL语句转化成MR任务进行执行的详细过程:

由驱动模块中的编译器–Antlr语言识别工具，对用户输入的SQL语句进行词法和语法解析，将HQL语句转换成抽象语法树（AST Tree）的形式；
遍历抽象语法树，转化成QueryBlock查询单元。因为AST结构复杂，不方便直接翻译成MR算法程序。其中QueryBlock是一条最基本的SQL语法组成单元，包括输入源、计算过程、和输入三个部分；
遍历QueryBlock，生成OperatorTree（操作树），OperatorTree由很多逻辑操作符组成，如TableScanOperator、SelectOperator、FilterOperator、JoinOperator、GroupByOperator和ReduceSinkOperator等。这些逻辑操作符可在Map、Reduce阶段完成某一特定操作；
Hive驱动模块中的逻辑优化器对OperatorTree进行优化，变换OperatorTree的形式，合并多余的操作符，减少MR任务数、以及Shuffle阶段的数据量；
遍历优化后的OperatorTree，根据OperatorTree中的逻辑操作符生成需要执行的MR任务；
启动Hive驱动模块中的物理优化器，对生成的MR任务进行优化，生成最终的MR任务执行计划；
最后，有Hive驱动模块中的执行器，对最终的MR任务执行输出。

Hive驱动模块中的执行器执行最终的MR任务时，Hive本身不会生成MR算法程序。它通过一个表示“Job执行计划”的XML文件，来驱动内置的、原生的Mapper和Reducer模块。Hive通过和ResourceManager通信来初始化MR任务，而不需直接部署在ResourceManager所在管理节点上执行。通常在大型集群中，会有专门的网关机来部署Hive工具，这些网关机的作用主要是远程操作和管理节点上的ResourceManager通信来执行任务。Hive要处理的数据文件常存储在HDFS上，HDFS由名称节点（NameNode）来管理。

Hive HA基本原理

在实际应用中，Hive也暴露出不稳定的问题，在极少数情况下，会出现端口不响应或进程丢失问题。Hive HA（High Availablity）可以解决这类问题。

在Hive HA中，在Hadoop集群上构建的数据仓库是由多个Hive实例进行管理的，这些Hive实例被纳入到一个资源池中，由HAProxy提供统一的对外接口。客户端的查询请求，首先访问HAProxy，由HAProxy对访问请求进行转发。HAProxy收到请求后，会轮询资源池中可用的Hive实例，执行逻辑可用性测试。

如果某个Hive实例逻辑可用，就会把客户端的访问请求转发到Hive实例上；
如果某个实例不可用，就把它放入黑名单，并继续从资源池中取出下一个Hive实例进行逻辑可用性测试。
对于黑名单中的Hive，Hive HA会每隔一段时间进行统一处理，首先尝试重启该Hive实例，如果重启成功，就再次把它放入资源池中。

由于HAProxy提供统一的对外访问接口，因此，对于程序开发人员来说，可把它看成一台超强“Hive”。

Hive metastore三种配置方式

Hive的meta数据支持以下三种存储方式，其中两种属于本地存储，一种为远端存储。远端存储比较适合生产环境。Hive官方wiki详细介绍了这三种方式，链接为：https://cwiki.apache.org/confluence/display/HADOOP2/Hive/AdminManual/MetastoreAdmin

本地derby

这种方式是最简单的存储方式，只需要在hive-site.xml做如下配置便可

<?xml version="1.0"?>
<?xml-stylesheet type="text/xsl" href="configuration.xsl"?>
 
<configuration>
	<property>
	  <name>javax.jdo.option.ConnectionURL</name>
	  <value>jdbc:derby:;databaseName=metastore_db;create=true</value>
	</property>
	 
	<property>
	  <name>javax.jdo.option.ConnectionDriverName</name>
	  <value>org.apache.derby.jdbc.EmbeddedDriver</value>
	</property>
	 
	<property>
	  <name>hive.metastore.local</name>
	  <value>true</value>
	</property>
	 
	<property>
	  <name>hive.metastore.warehouse.dir</name>
	  <value>/user/hive/warehouse</value>
	</property>
</configuration>

注：使用derby存储方式时，运行hive会在当前目录生成一个derby文件和一个metastore_db目录。这种存储方式的弊端是在同一个目录下同时只能有一个hive客户端能使用数据库，否则会提示如下错误

hive> show tables;
FAILED: Error in metadata: javax.jdo.JDOFatalDataStoreException: Failed to start database 'metastore_db', see the next exception for details.
NestedThrowables:
java.sql.SQLException: Failed to start database 'metastore_db', see the next exception for details.
FAILED: Execution Error, return code 1 from org.apache.hadoop.hive.ql.exec.DDLTask

本地mysql

这种存储方式需要在本地运行一个mysql服务器，并作如下配置（下面两种使用mysql的方式，需要将mysql的jar包拷贝到$HIVE_HOME/lib目录下）。

<?xml version="1.0"?>
<?xml-stylesheet type="text/xsl" href="configuration.xsl"?>
 
<configuration>
	<property>
	  <name>hive.metastore.warehouse.dir</name>
	  <value>/user/hive_remote/warehouse</value>
	</property>
	 
	<property>
	  <name>hive.metastore.local</name>
	  <value>true</value>
	</property>
	 
	<property>
	  <name>javax.jdo.option.ConnectionURL</name>
	  <value>jdbc:mysql://localhost/hive_remote?createDatabaseIfNotExist=true</value>
	</property>
	 
	<property>
	  <name>javax.jdo.option.ConnectionDriverName</name>
	  <value>com.mysql.jdbc.Driver</value>
	</property>
	 
	<property>
	  <name>javax.jdo.option.ConnectionUserName</name>
	  <value>hive</value>
	</property>
	 
	<property>
	  <name>javax.jdo.option.ConnectionPassword</name>
	  <value>password</value>
	</property>
</configuration>

远端mysql

这种存储方式需要在远端服务器运行一个mysql服务器，并且需要在Hive服务器启动meta服务。

这里用mysql的测试服务器，ip位192.168.1.214，新建hive_remote数据库，字符集位latine1

<property>
  <name>hive.metastore.warehouse.dir</name>
  <value>/user/hive/warehouse</value>
</property>
 
<property>
  <name>javax.jdo.option.ConnectionURL</name>
  <value>jdbc:mysql://192.168.1.214:3306/hive_remote?createDatabaseIfNotExist=true</value>
</property>
 
<property>
  <name>javax.jdo.option.ConnectionDriverName</name>
  <value>com.mysql.jdbc.Driver</value>
</property>
 
<property>
  <name>javax.jdo.option.ConnectionUserName</name>
  <value>hive</value>
</property>
 
<property>
  <name>javax.jdo.option.ConnectionPassword</name>
  <value>password</value>
</property>
 
<property>
  <name>hive.metastore.local</name>
  <value>false</value>
</property>
 
<property>
  <name>hive.metastore.uris</name>
  <value>thrift://192.168.1.188:9083</value>
</property>

注：这里把hive的服务端和客户端都放在同一台服务器上了。服务端和客户端可以拆开，将hive-site.xml配置文件拆为如下两部分

服务端配置文件

<?xml version="1.0"?>
<?xml-stylesheet type="text/xsl" href="configuration.xsl"?>
 
<configuration>
	<property>
	  <name>hive.metastore.warehouse.dir</name>
	  <value>/user/hive/warehouse</value>
	</property>
	 
	<property>
	  <name>javax.jdo.option.ConnectionURL</name>
	  <value>jdbc:mysql://192.168.1.214:3306/hive_remote?createDatabaseIfNotExist=true</value>
	</property>
	 
	<property>
	  <name>javax.jdo.option.ConnectionDriverName</name>
	  <value>com.mysql.jdbc.Driver</value>
	</property>
	 
	<property>
	  <name>javax.jdo.option.ConnectionUserName</name>
	  <value>root</value>
	</property>
	 
	<property>
	  <name>javax.jdo.option.ConnectionPassword</name>
	  <value>test1234</value>
	</property>
</configuration>

客户端配置文件

<?xml version="1.0"?>
<?xml-stylesheet type="text/xsl" href="configuration.xsl"?>
 
<configuration>
 
	<property>
	  <name>hive.metastore.warehouse.dir</name>
	  <value>/user/hive/warehouse</value>
	</property>
	 
	<property>
	  <name>hive.metastore.local</name>
	  <value>false</value>
	</property>
	 
	<property>
	  <name>hive.metastore.uris</name>
	  <value>thrift://192.168.1.188:9083</value>
	</property>
 
</configuration>

启动hive服务端程序

$ hive --service metastore

客户端直接使用hive命令即可

root@my188:~$ hive 
Hive history file=/tmp/root/hive_job_log_root_201301301416_955801255.txt
hive> show tables;
OK
test_hive
Time taken: 0.736 seconds
hive>

Hive中MetaServer与HiveServer2的应用

在hive中有metaServer与hiveServer2两种服务，看了好多文章说这两个的区别，文章内容有对有错，不够全面，故在这里好好总结一下。

首先，下面这个hive构架图，我们一定不陌生，它反应出hive有哪些组件结构

当然下面的图是hadoop1的部分，现在JobTracker是Yarn了
上面的部分是访问Hive的三个入口，

1: 直接Cli
2: 通过JDBC
3: webUI

当我们要连接Hive进行操作时，首先必须是安装了，安装hive很简单，直接在conf/hive-site配置存放Hive元数据的连接信息，通常是用mysql，如下：

<property>
      <name>javax.jdo.option.ConnectionURL</name>
      <value>jdbc:mysql://localhost:3306/hive?createDatabaseIfNotExist=true</value>
</property>
<property>
      <name>javax.jdo.option.ConnectionDriverName</name>
      <value>com.mysql.jdbc.Driver</value>
</property>
<property>
      <name>javax.jdo.option.ConnectionUserName</name>
      <value>root</value>
</property>
<property>
      <name>javax.jdo.option.ConnectionPassword</name>
      <value>root</value>
</property>

这样配置好后，在hive的lib里加入Mysql JDBC 驱动后，我们就可以通过 bin/hive的方式连接hive客户端，请求数据。如下图：

这样在大多数公司，特别是小公司小集群里基本是这样操作的，当然我们公司也是这样的，这样本身没有错误.
但我们看一下上面的配置，这样是不是把连接数据库的信息全泄露了，你可能会说，大家都是同公司的大数据部分，还有各种权限，泄露也无所谓，但我们想一下，在一个大的公司里，大数据平台是几个部门共用的，这样会有多台hive cli连接mysql，这样泄露mysql的信息的风险还是挺大的.
另一方面，比如我们元数据Mysql库无法启动，我们要替换从库时，或者我们要移植元数据到另一台机器上时，那么我们这么多的hive cli是不是全要修改一遍....

那么这时我们Hive的另一个组件出场了，它就是MetaStoreServer

启动：nohup $HIVE_HOME/bin/hive –metastore &

如图，我们在Hive cli与mysql中间是不是启动一个MetaStoreServer，
这样我们的Hive cli就不需要连接Mysql，直接连接这个MetaStoreServer不就行了吗，
在hive-site.xml只要简单的配置一下：

<property>
    <name>hive.metastore.uris</name>
    <value>thrift://xxxxxx:9083</value>
</property>

这样我就通过metaserver取得了元数据的信息对吧
当然上面的图只是一个MetaStoreServer，存在单点问题，但我们完全可以配置两个或者多个MetaStoreServer，就实现了负载均衡与容错的功能了，如下面的配置

<property>
	<name>hive.metastore.uris</name>
	<value>thrift://dw1:9083,thrift://dw2:9083</value>
</property>

posted @ 2020-04-07 15:28 江舟阅读(450) 评论(0) 收藏举报

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Hive

Hive

概述

数据仓库概念

传统数据仓库的问题

Hive

Hive与Hadoop生态系统中其他组件的关系

Hive与传统数据库的对比

Hive的部署和应用

Hive系统架构

Hive工作原理

SQL语句转换成MapReduce作业的基本原理

用MapReduce实现连接操作

用MapReduce实现分组操作

Hive中SQL查询转换成MR作业的过程

Hive HA基本原理

Hive metastore三种配置方式

本地derby

本地mysql

远端mysql

Hive中MetaServer与HiveServer2的应用

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