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sheng的学习笔记-hive框架原理

news 来源：原创 2024/7/6 3:33:55

需要学习的前置知识：hadoop 可参考 sheng的学习笔记-hadoop-CSDN博客

相关网址

官网：http://hive.apache.org
文档：https://cwiki.apache.org/confluence/display/Hive/GettingStarted
https://cwiki.apache.org/confluence/display/Hive/Home
下载：http://archive.apache.org/dist/hive
Github地址：https://github.com/apache/hive

基础知识

什么是hive

Hive是基于Hadoop的一个数据仓库（Data Aarehouse，简称数仓、DW），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。是用于存储、分析、报告的数据系统，常用作离线数据仓库

Hive的本质是：将Hive SQL转化成MapReduce程序，其灵活性和扩展性比较好，支持UDF，自定义存储格式等；适合离线数据处理。

为啥用hive

直接用mapReduce有以下难点，所以在上面包了一层hive

学习成本太高
开发周期长，复杂度高
mapReduce对于复杂查询开发难度大

优缺点

优点：

操作接口采用类SQL语法，提供快速开发的能力(简单、容易上手)；
避免了去写MapReduce，减少开发人员的学习成本；
统一的元数据管理，可与impala/spark等共享元数据；
易扩展(HDFS+MapReduce：可以扩展集群规模；支持自定义函数)；
数据的离线处理；比如：日志分析，海量结构化数据离线分析

缺点：

1、延迟较高：默认MR为执行引擎，MR延迟较高。
2、不支持雾化视图：Hive支持普通视图，不支持雾化视图。Hive不能再视图上更新、插入、删除数据。
3、不适用OLTP：暂不支持列级别的数据添加、更新、删除操作。

使用场景：

Hive的执行延迟比较高，因此hive常用于数据分析的，对实时性要求不高的场合；
Hive优势在于处理大数据，对于处理小数据没有优势，因为Hive的执行延迟比较高。

安装

windows

别试了，我最后失败了,报错创建文件失败，估计权限问题，最好弄个docker的

下载安装包

从官网下载安装包，解压安装包到（F:\workspace\arch\hive\apache-hive-3.1.3-bin），注意路径不要有空格。

设置环境变量

新增 HIVE_HOME
F:\workspace\arch\hive\apache-hive-3.1.3-bin
改一下path ;%HIVE_HOME%\bin

处理windows的bin

解决“Windows环境中缺少Hive的执行文件和运行程序”的问题
Hive 的Hive_x.x.x_bin.tar.gz 高版本在windows 环境中缺少 Hive的执行文件和运行程序。
解决方法：

4.1、下载低版本Hive(apache-hive-2.0.0-src)
下载地址：http://archive.apache.org/dist/hive/hive-2.0.0/apache-hive-2.0.0-bin.tar.gz
或者网盘下载：https://pan.baidu.com/s/1exyrc51P4a_OJv2XHYudCw?pwd=yyds

并将bin文件替换到自己版本的Bin中

给Hive添加MySQL的jar包

下载连接MySQL的依赖jar包“mysql-connector-java-5.1.47-bin.jar”
官网下载地址：https://downloads.mysql.com/archives/get/p/3/file/mysql-connector-java-5.1.47.zip
或者网盘下载：https://pan.baidu.com/s/1X6ZGyy3xNYI76nDoAjfVVA?pwd=yyds

配置文件

创建Hive配置文件（hive-site.xml、hive-env.sh、hive-log4j2.properties、hive-exec-log4j2.properties）
配置文件目录（%HIVE_HOME%\conf）有4个默认的配置文件模板拷贝成新的文件名

原文件名   拷贝后的文件名
hive-log4j.properties.template   hive-log4j2.properties
hive-exec-log4j.properties.template   hive-exec-log4j2.properties
hive-env.sh.template   hive-env.sh
hive-default.xml.template   hive-site.xml

hive-env.sh

# Set HADOOP_HOME to point to a specific hadoop install directoryHADOOP_HOME=F:\workspace\arch\hadoop\hadoop-3.4.0# Hive Configuration Directory can be controlled by:export HIVE_CONF_DIR=F:\workspace\arch\hive\apache-hive-3.1.3-bin\conf# Folder containing extra libraries required for hive compilation/execution can be controlled by:export HIVE_AUX_JARS_PATH=F:\workspace\arch\hive\apache-hive-3.1.3-bin\lib

有人这么配置的

hive-site.xml

windows的改成这样

修改后的 hive-site.xml 下载地址：百度网盘请输入提取码

  <property><name>hive.exec.local.scratchdir</name><value>D:/bigdata/hive/2.3.5/data/scratch</value><description>Local scratch space for Hive jobs</description></property><property><name>hive.server2.logging.operation.log.location</name><value>D:/bigdata/hive/2.3.5/data/op_logs</value><description>Top level directory where operation logs are stored if logging functionality is enabled</description></property><property><name>hive.downloaded.resources.dir</name><value>D:/bigdata/hive/2.3.5/data/resources/${hive.session.id}_resources</value><description>Temporary local directory for added resources in the remote file system.</description></property><property><name>javax.jdo.option.ConnectionDriverName</name><value>com.mysql.jdbc.Driver</value><description>Driver class name for a JDBC metastore</description></property><property><name>javax.jdo.option.ConnectionUserName</name><value>root</value><description>Username to use against metastore database</description></property><property><name>javax.jdo.option.ConnectionPassword</name><value>123456</value><description>password to use against metastore database</description></property><property><name>javax.jdo.option.ConnectionURL</name><value>jdbc:mysql://localhost:3307/hive?createDatabaseIfNotExist=true&amp;useSSL=false&amp;useUnicode=true&amp;characterEncoding=UTF-8</value><description>JDBC connect string for a JDBC metastore.To use SSL to encrypt/authenticate the connection, provide database-specific SSL flag in the connection URL.For example, jdbc:postgresql://myhost/db?ssl=true for postgres database.</description></property>

linux的改成root

启动hadoop

在Hadoop上创建HDFS目录并给文件夹授权（选做，可不做）

hadoop fs -mkdir /tmp
hadoop fs -mkdir /user/
hadoop fs -mkdir /user/hive/
hadoop fs -mkdir /user/hive/warehouse
hadoop fs -chmod g+w /tmp
hadoop fs -chmod g+w /user/hive/warehouse

启动Hive服务

在%HIVE_HOME%/bin目录下执行下面的脚本：

hive --service schematool -dbType mysql -initSchema

使用hive

数据库

创建数据库，本质是在hadoop中新增一个目录，并在mysql中增加元数据（数据库和文件的映射，数据库信息等）。

删除数据库会在Mysql中删除对应数据，在hdfs中删除对应文件夹

默认有个default的数据库

创建数据库

看浏览器的hive的文件路径，新增了一个test1.db的文件夹，这个数据库下新建的表都会在test1.db的文件夹内

mysql记录test1数据库信息

表

创建个表，本质就是创建个目录。

不指定数据库，会创建到default数据库中，在hdfs中数据库对应文件夹创建个目录（目录名是表名），mysql进行记录映射关系和表的情况。在表名目录中的文件内容，就是这个表的数据

可以对表的字段进行增加和修改，删除

指定分割规则建表

表的实质，是hdfs的一个目录，目录中文件内容就是表的数据，文件内容可以用分隔符进行分割，比如多个字段之间的分割，多行之间的分割，在建表时可以指定分割符号，比如用逗号分割

表数据导入

数据导入到表中，有3种方法

本地加载到hive中
hdfs文件加载到hive中
用insert语句，从另一个表中加载数据

本地加载到hive中，实际就是用上传的方式，将本地文件上传到hdfs中表目录中，此处是拷贝文件

hdfs文件加载hive中，实际就是把hdfs的文件，移动到hdfs表目录中，此处是移动，原文件会没了

hive是读模式，加载时不检查数据完整性，读的时候发现数据不对，就给null值，比如给一个int类型的字段很长的数字（超过存储长度，会显示null）

表数据导出

与导入对应，导出也分为：

导出到本地文件
导出到hdfs中
导出到hive其他表

实质都是对文件的移动

内部表和外部表

建表的时候使用关键字，可以控制是内部表还是外部表

一般使用外部表，因为外部系统源源不断把数据文件传到指定系统路径，hive读取这个系统路径（非hdfs），不需要额外动作，读取表就会有数据

内部表和外部表可以相互转换

两者区别

需要注意的是，drop外部表的时候，会删除mysql内的表信息，但不会删除数据文件，因为这个文件别的系统也会用

生成数据

插入数据会触发hadoop的job，所以速度会比较慢

hive分区和分桶

Hive分区和分桶是优化Hive性能的两种方式，它们的区别如下：

分区

什么是分区

Hive分区是把数据按照某个属性分成不同的数据子集。

在Hive中，数据被存储在HDFS中，每个分区实际上对应HDFS下的一个文件夹，这个文件夹中保存了这个分区的数据。
因此，在Hive中使用分区，实际上是将数据按照某个属性值进行划分，然后将相同属性值的数据存储在同一个文件夹中。Hive分区的效率提升主要是因为，当进行查询操作时，只需读取与查询相关的数据分区，避免了全表扫描，节约了查询时间。

Hive分区的主要作用是:

提高查询效率: 使用分区对数据进行访问时，系统只需要读取和此次查询相关的分区，避免了全表扫描，从而显著提高查询效率。
降低存储成本: 分区可以更加方便的删除过期数据，减少不必要的存储。

如何创建分区表

在Hive中，可以使用PARTITIONED BY关键字来创建分区表。以下是创建分区表的示例：

CREATE TABLE my_table (col1 INT,col2 STRING
)
PARTITIONED BY (dt STRING, country STRING);

分桶

什么是分桶

Hive分桶是将数据划分为若干个存储文件，并规定存储文件的数量。

Hive分桶的实现原理是将数据按照某个字段值分成若干桶，并将相同字段值的数据放到同一个桶中。在存储数据时，桶内的数据会被写入到对应数量的文件中，最终形成多个文件。
Hive分桶主要是为了提高分布式查询的效率。它能够通过将数据划分为若干数据块来将大量数据分发到多个节点，使得数据均衡分布到多个机器上处理。这样分发到不同节点的数据可以在本地进行处理，避免了数据的传输和网络带宽的浪费，同时提高了查询效率。

分桶的主要作用是:

数据聚合: 分桶可以使得数据被分成较小的存储单元，提高了数据统计和聚合的效率。
均衡负载: 数据经过分桶后更容易实现均衡负载，数据可以分发到多个节点中，提高了查询效率。

如何创建分桶表

在Hive中，可以使用CLUSTERED BY和SORTED BY关键字来创建分桶表。以下是创建分桶表的示例

CREATE TABLE my_bucketed_table (col1 INT,col2 STRING
)
CLUSTERED BY (col1) INTO 4 BUCKETS
SORTED BY (col2);

上述示例中，my_bucketed_table表按照col1列进行分桶，分为4个桶，并按照col2列进行排序

分区和分桶对比

综上所述，分区和分桶的区别在于其提供的性能优化方向不同。分区适用于对于数据常常进行的聚合查询数据分析，而分桶适用于对于数据的均衡负载、高效聚合等方面的性能优化。当数据量较大、查询效率比较低时，使用分区和分桶可以有效优化性能。分区主要关注数据的分区和存储，而分桶则重点考虑数据的分布以及查询效率。

hive原理

架构图

上面的图比较丑，加一个图，但组件是干啥的，看上个图

工作原理

序列化和反序列化

定义

1，序列化是对象转化为字节序列的过程；把内存数据转换成文件，insert就是序列化

2，反序列化是字节码恢复为对象的过程；把文件内容转换成内存数据，select就是反序列化

建表语句

用建表语句说明序列化，想要序列化，可以用以下语句建表

create table t1(
id int,
name string
)
row format delimited
fields terminated by ','
;0,7369,SMITH,CLERK,7902,1980-12-17,800,null,20

序列化要求制定换行策略和字段间分割策略，即：用什么策略区分是2行数据，用什么策略区分是2个字段的值（而不是一个字段的值）

序列化策略

row format: 用于指定使用什么策略做解析
delimited : 表示使用 org.apache.hadoop.hive.serde2.lazy.LazySimpleSerDe 进行行的内容解析，如果不写，默认的就是LazySimpleSerDe这个策略

区分字段策略

一个类用于从上面读到的记录中切分出一个一个的字段（根据指定字符作为分隔符，区分行数据和列数据）
fields terminated by: 表示用什么字符进行字段之间的分隔
lines terminated by: 表示用什么字符进行行之间的分隔

序列化是Hive----->Hadoop, 反序列化是hadoop------>Hive 。本质的区别是数据存储的形式不同

Serde

定义

SerDe是“Serializer and Deserializer”的简称。
Hive使用SerDe（和FileFormat）来读/写表的Row对象。
HDFS文件-> InputFileFormat -> <key，value> -> Deserializer -> Row对象
Row对象->Serializer -> <key，value> -> OutputFileFormat -> HDFS文件

注意，“key”部分在读取时会被忽略，而在写入时始终是常数。基本上Row对象存储在“值”中。
注意，org.apache.hadoop.hive.serde是一个过时的SerDe库。使用最新版本的org.apache.hadoop.hive.serde2。

默认策略

如果不指明，默认的策略是LazySimpleSerDe

支持的策略：

自定义序列化

RegexSerDe（正则化）

  CREATE TABLE apachelog (host STRING,identity STRING,user STRING,time STRING,request STRING,status STRING,size STRING,referer STRING,agent STRING)
ROW FORMAT SERDE 'org.apache.hadoop.hive.serde2.RegexSerDe'
WITH SERDEPROPERTIES ("input.regex" = "([^]*) ([^]*) ([^]*) (-|\\[^\\]*\\]) ([^ \"]*|\"[^\"]*\") (-|[0-9]*) (-|[0-9]*)(?: ([^ \"]*|\".*\") ([^ \"]*|\".*\"))?"
)
STORED AS TEXTFILE;

JsonSerDe

ADD JAR /usr/lib/hive-hcatalog/lib/hive-hcatalog-core.jar;CREATE TABLE my_table(a string, b bigint, ...)
ROW FORMAT SERDE 'org.apache.hive.hcatalog.data.JsonSerDe'
STORED AS TEXTFILE;

CSVSerDe

CREATE TABLE my_table(a string, b string, ...)
ROW FORMAT SERDE 'org.apache.hadoop.hive.serde2.OpenCSVSerde'
WITH SERDEPROPERTIES ("separatorChar" = "\t","quoteChar"     = "'","escapeChar"    = "\\"
)
STORED AS TEXTFILE;

存储格式

一般情况下hive在创建表时默认的存储格式是textfile，hive常用的存储格式有五种，textfile、sequencefile、rcfile、orc、parquet。

textfile利弊:

基于行存，每一行就是一条记录。
可以使用任意的分隔符进行分割。
无压缩，造成存储空间大。

sequencefile利弊：

基于行存储。
sequencefile存储格有压缩，存储空间小，有利于优化磁盘和I/O性能。
同时支持文件切割分片，提供了三种压缩方式：none,record,block（块级别压缩效率跟高）.默认是record(记录)。

rcfile利弊：

行列混合的存储格式，基于列存储。
因为基于列存储，列值重复多，所以压缩效率高。
磁盘存储空间小，io小。

orc利弊：

具有很高的压缩比，且可切分；由于压缩比高，在查询时输入的数据量小，使用的task减少，所以提升了数据查询速度和处理性能。每个task只输出单个文件，减少了namenode的负载压力。
在ORC文件中会对每一个字段建立一个轻量级的索引，如：row group index、bloom filter index等，可以用于where条件过滤。
查询速度比rcfile快；支持复杂的数据类型；
无法可视化展示数据；读写时需要消耗额外的CPU资源用于压缩和解压缩，但消耗较少；
对schema演化支持较差；

parquet利弊：