Hive ROW_NUMBER() 简介
在 Apache Hive 中，ROW_NUMBER() 是一个窗口函数，常用于为查询结果中的每一行生成唯一的行号。它在 SQL 查询结果集中按照指定的排序规则对每一行进行编号。ROW_NUMBER() 的实现依赖于 Hive 的分布式执行框架和排序机制。
为了理解 ROW_NUMBER() 的底层实现，首先要明白它是如何在 Hive 的查询计划中执行的。以下是 Hive 中 ROW_NUMBER() 函数的执行过程的基本原理：
1. 窗口函数框架：
ROW_NUMBER() 是 Hive 中的一个窗口函数，而窗口函数是按照指定的“窗口”（window）对结果集进行分组操作。窗口的定义通常通过 OVER 子句来指定，其中可以包括：
PARTITION BY：将数据分组，使得ROW_NUMBER()针对每个分组独立运行。ORDER BY：为每个分组中的数据进行排序。
SELECT col1, col2, ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY col1 ORDER BY col2) as row_num
FROM my_table;2. 查询计划：
当 Hive 查询使用了 ROW_NUMBER() 时，Hive 会生成一个查询计划，其中窗口函数的计算是一个专门的阶段。Hive 通过 MapReduce 或 Tez 来实现查询的并行执行，因此 ROW_NUMBER() 的执行会分解成多个任务和阶段。
3. 排序阶段：
ROW_NUMBER() 的核心是根据 ORDER BY 进行排序。因此，Hive 首先会在执行计划中为数据进行排序（通常是在 Reduce 阶段）。在底层，排序可以通过分布式排序算法来实现。
- Map 阶段：数据从输入源（HDFS 等）读取，映射到 Map 任务上处理。
- Shuffle 阶段：Map 任务将中间结果通过键（通常是
PARTITION BY的列）进行分组并分发给不同的 Reduce 任务。 - Reduce 阶段：Reduce 任务接收分组后的数据，并在分组内根据
ORDER BY进行排序。在排序之后，ROW_NUMBER()函数会为每一行依次生成编号。
4. 分布式处理：
Hive 依赖分布式计算框架（如 MapReduce 或 Tez）来处理大规模的数据集。因为 ROW_NUMBER() 是需要按照指定顺序编号的函数，Hive 会确保每个分区内的数据在 Reduce 阶段是有序的，并在有序的基础上为每一行分配行号。
- PARTITION BY：如果使用了
PARTITION BY，则每个 Reduce 任务只会处理一个分区的数据，这样ROW_NUMBER()只会在该分区内编号，且每个分区从 1 开始编号。 - ORDER BY：
ROW_NUMBER()函数依赖于ORDER BY子句指定的排序顺序，确保编号按照某个确定的顺序进行。
5. 编号生成：
在 Hive 中，每个 Reduce 任务处理分配给它的分组数据。排序完成后，ROW_NUMBER() 就可以直接为每一行生成从 1 开始的行号。这是通过遍历每个分区的数据并简单地对每一行进行递增操作来实现的。
- Hive 通过内部的迭代器在 Reduce 阶段对数据集逐行处理，并在此时根据窗口定义的规则进行行号分配。
6. Hive 语法树和执行引擎：
Hive 将 SQL 解析为抽象语法树（AST），并转换为逻辑执行计划。对于窗口函数如 ROW_NUMBER()，Hive 的执行引擎会识别该窗口函数，并在计划中插入特定的窗口计算操作。
在物理执行层面，Hive 生成的查询计划会将 ROW_NUMBER() 函数的计算与排序和分组操作结合在一起，并通过 MapReduce 或 Tez 进行实际计算。
7. MapReduce 框架中的优化：
Hive 的 ROW_NUMBER() 在底层实现依赖于排序操作，所以其性能在很大程度上取决于 Hive 能否高效地执行分布式排序。Hive 通过优化 MapReduce 作业（如压缩、Map 端预排序、数据本地化）来提高 ROW_NUMBER() 的执行效率。
执行步骤的总结：
- 解析查询：Hive 将
ROW_NUMBER()的 SQL 查询解析为抽象语法树（AST）。 - 生成执行计划：查询计划中包含窗口函数的计算，分布在不同的任务和阶段。
- Map 阶段：数据读取并按分区分配给不同的 Reduce 任务。
- Reduce 阶段：数据按照指定的
ORDER BY进行排序，并生成行号。 - 返回结果：结果集带有唯一的行号。
性能优化提示：
- 如果数据集非常大，可以适当增加 Reduce 任务的并行度，以分担计算负载。
- 调整
hive.exec.reducers.bytes.per.reducer和hive.exec.reducers.max参数来控制 Reduce 阶段的并行度。 - 使用适当的分区和排序列，以确保分组和排序的效率。