Hive 12、Hive优化

时间:2022-10-01 12:50:03

要点:优化时,把hive sql当做map reduce程序来读,会有意想不到的惊喜。

理解hadoop的核心能力,是hive优化的根本。

长期观察hadoop处理数据的过程,有几个显著的特征:

1.不怕数据多,就怕数据倾斜。

2.对jobs数比较多的作业运行效率相对比较低,比如即使有几百行的表,如果多次关联多次汇总,产生十几个jobs,没半小时是跑不完的。map reduce作业初始化的时间是比较长的。

3.对sum,count来说,不存在数据倾斜问题。

4.对count(distinct ),效率较低,数据量一多,准出问题,如果是多count(distinct )效率更低。

数据倾斜是指,map /reduce程序执行时,reduce节点大部分执行完毕,但是有一个或者几个reduce节点运行很慢,导致整个程序的处理时间很长,这是因为某一个key的条数比其他key多很多(有时是百倍或者千倍之多),这条key所在的reduce节点所处理的数据量比其他节点就大很多,从而导致某几个节点迟迟运行不完。

http://blog.itpub.net/22412363/viewspace-1119931/

优化可以从几个方面着手:

1. 好的模型设计事半功倍。

2. 解决数据倾斜问题。

3. 减少job数。

4. 设置合理的map reduce的task数,能有效提升性能。(比如,10w+级别的计算,用160个reduce,那是相当的浪费,1个足够)。

5. 自己动手写sql解决数据倾斜问题是个不错的选择。set hive.groupby.skewindata=true;这是通用的算法优化,但算法优化总是漠视业务,习惯性提供通用的解决方法。 Etl开发人员更了解业务,更了解数据,所以通过业务逻辑解决倾斜的方法往往更精确,更有效。

6. 对count(distinct)采取漠视的方法,尤其数据大的时候很容易产生倾斜问题,不抱侥幸心理。自己动手,丰衣足食。

7. 对小文件进行合并,是行至有效的提高调度效率的方法,假如我们的作业设置合理的文件数,对云梯的整体调度效率也会产生积极的影响。

8. 优化时把握整体,单个作业最优不如整体最优。

优化案例:

问题1:如日志中,常会有信息丢失的问题,比如全网日志中的user_id,如果取其中的user_id和bmw_users关联,就会碰到数据倾斜的问题。

方法:解决数据倾斜问题

解决方法1. User_id为空的不参与关联,例如:

Select *

From log a

Join  bmw_users b

On a.user_id is not null

And a.user_id = b.user_id

Union all

Select *

from log a

where a.user_id is null.

解决方法2 :

Select *

from log a

left outer join bmw_users b

on case when a.user_id is null then concat(‘dp_hive’,rand() ) else a.user_id end = b.user_id;

总结:2比1效率更好,不但io少了,而且作业数也少了。1方法log读取两次,jobs是2。2方法job数是1 。这个优化适合无效id(比如-99,’’,null等)产生的倾斜问题。把空值的key变成一个字符串加上随机数,就能把倾斜的数据分到不同的reduce上 ,解决数据倾斜问题。因为空值不参与关联,即使分到不同的reduce上,也不影响最终的结果。附上hadoop通用关联的实现方法(关联通过二次排序实现的,关联的列为parition key,关联的列c1和表的tag组成排序的group key,根据parition key分配reduce。同一reduce内根据group key排序)。

问题2:不同数据类型id的关联会产生数据倾斜问题。

一张表s8的日志,每个商品一条记录,要和商品表关联。但关联却碰到倾斜的问题。s8的日志中有字符串商品id,也有数字的商品id,类型是string的,但商品中的数字id是bigint的。猜测问题的原因是把s8的商品id转成数字id做hash来分配reduce,所以字符串id的s8日志,都到一个reduce上了,解决的方法验证了这个猜测。

方法:把数字类型转换成字符串类型

Select * from s8_log a

Left outer join r_auction_auctions b

On a.auction_id = cast(b.auction_id as string);

问题3:利用hive 对UNION ALL的优化的特性

hive对union all优化只局限于非嵌套查询。

比如以下的例子:

select * from

(select * from t1

 Group by c1,c2,c3

Union all

Select * from t2

Group by c1,c2,c3) t3

Group by c1,c2,c3;

从业务逻辑上说,子查询内的group by 怎么都看显得多余(功能上的多余,除非有count(distinct)),如果不是因为hive bug或者性能上的考量(曾经出现如果不子查询group by ,数据得不到正确的结果的hive bug)。所以这个hive按经验转换成

select * from

(select * from t1

Union all

Select * from t2

) t3

Group by c1,c2,c3;

经过测试,并未出现union all的hive bug,数据是一致的。mr的作业数有3减少到1。

t1相当于一个目录,t2相当于一个目录,那么对map reduce程序来说,t1,t2可以做为map reduce 作业的mutli inputs。那么,这可以通过一个map reduce 来解决这个问题。Hadoop的计算框架,不怕数据多,就怕作业数多。

但如果换成是其他计算平台如oracle,那就不一定了,因为把大的输入拆成两个输入,分别排序汇总后merge(假如两个子排序是并行的话),是有可能性能更优的(比如希尔排序比冒泡排序的性能更优)。

问题4:比如推广效果表要和商品表关联,效果表中的auction id列既有商品id,也有数字id,和商品表关联得到商品的信息。那么以下的hive sql性能会比较好

Select * from effect a

Join (select auction_id as auction_id from auctions

Union all

Select auction_string_id as auction_id from auctions

) b

On a.auction_id = b.auction_id。

比分别过滤数字id,字符串id然后分别和商品表关联性能要好。

这样写的好处,1个MR作业,商品表只读取一次,推广效果表只读取一次。把这个sql换成MR代码的话,map的时候,把a表的记录打上标签a,商品表记录每读取一条,打上标签b,变成两个<key ,value>对,<b,数字id>,<b,字符串id>。所以商品表的hdfs读只会是一次。

问题5:先join生成临时表,再union all还是写嵌套查询,这是个问题。比如以下例子:

Select *

From (select *

     From t1

     Uion all

     select *

     From t4

     Union all

     Select *

     From t2

     Join t3

     On t2.id = t3.id

     ) x

Group by c1,c2;

这个会有4个jobs。假如先join生成临时表的话t5,然后union all,会变成2个jobs。

Insert overwrite table t5

Select *

     From t2

     Join t3

     On t2.id = t3.id

;

Select * from (t1 union all t4 union all t5) ;

hive在union all优化上可以做得更智能(把子查询当做临时表),这样可以减少开发人员的负担。出现这个问题的原因应该是union all目前的优化只局限于非嵌套查询。如果写MR程序这一点也不是问题,就是multi inputs。

问题6:使用map join解决数据倾斜的常景下小表关联大表的问题,但如果小表很大,怎么解决。这个使用的频率非常高,但如果小表很大,大到map join会出现bug或异常,这时就需要特别的处理。以下例子:

Select * from log a

Left outer join members b

On a.memberid = b.memberid.

Members有600w+的记录,把members分发到所有的map上也是个不小的开销,而且map join不支持这么大的小表。如果用普通的join,又会碰到数据倾斜的问题。

解决方法:

Select /*+mapjoin(x)*/* from log a

Left outer join (select  /*+mapjoin(c)*/d.*

From (select  distinct memberid from log ) c

Join members d

On c.memberid = d.memberid

)x

On a.memberid = b.memberid。

先根据log取所有的memberid,然后mapjoin 关联members取今天有日志的members的信息,然后在和log做mapjoin。

假如,log里memberid有上百万个,这就又回到原来map join问题。所幸,每日的会员uv不会太多,有交易的会员不会太多,有点击的会员不会太多,有佣金的会员不会太多等等。所以这个方法能解决很多场景下的数据倾斜问题。

问题7:HIVE下通用的数据倾斜解决方法,double被关联的相对较小的表,这个方法在mr的程序里常用。还是刚才的那个问题:

Select  * from log a

Left outer join (select  /*+mapjoin(e)*/

memberid, number

             From members d

             Join num e

             ) b

On a.memberid=  b.memberid

And mod(a.pvtime,30)+1=b.number。

Num表只有一列number,有30行,是1,30的自然数序列。就是把member表膨胀成30份,然后把log数据根据memberid和pvtime分到不同的reduce里去,这样可以保证每个reduce分配到的数据可以相对均匀。就目前测试来看,使用mapjoin的方案性能稍好。后面的方案适合在map join无法解决问题的情况下。

如下的优化方案可以做成通用的hive优化方法

1. 采样log表,哪些memberid比较倾斜,得到一个结果表tmp1。由于对计算框架来说,所有的数据过来,他都是不知道数据分布情况的,所以采样是并不可少的。Stage1

2. 数据的分布符合社会学统计规则,贫富不均。倾斜的key不会太多,就像一个社会的富人不多,奇特的人不多一样。所以tmp1记录数会很少。把tmp1和members做map join生成tmp2,把tmp2读到distribute file cache。这是一个map过程。Stage2

3.    map读入members和log,假如记录来自log,则检查memberid是否在tmp2里,如果是,输出到本地文件a,否则生成<memberid,value>的key,value对,假如记录来自member,生成<memberid,value>的key,value对,进入reduce阶段。Stage3.

4. 最终把a文件,把Stage3 reduce阶段输出的文件合并起写到hdfs。

这个方法在hadoop里应该是能实现的。Stage2是一个map过程,可以和stage3的map过程可以合并成一个map过程。

这个方案目标就是:倾斜的数据用mapjoin,不倾斜的数据用普通的join,最终合并得到完整的结果。用hive sql写的话,sql会变得很多段,而且log表会有多次读。倾斜的key始终是很少的,这个在绝大部分的业务背景下适用。那是否可以作为hive针对数据倾斜join时候的通用算法呢?

问题8:多粒度(平级的)uv的计算优化,比如要计算店铺的uv。还有要计算页面的uv,pvip.

方案1:

Select shopid,count(distinct uid)

From log group by shopid;

Select pageid, count(distinct uid),

From log group by pageid;

由于存在数据倾斜问题,这个结果的运行时间是非常长的。

方案二:

From log

Insert overwrite table t1 (type=’1’)

Select shopid

Group by shopid ,acookie

Insert overwrite table t1 (type=’2’)

Group by pageid,acookie;
店铺uv:

Select shopid,sum(1)

From t1

Where type =’1’

Group by shopid ;

页面uv:

Select pageid,sum(1)

From t1

Where type =’1’

Group by pageid ;

这里使用了multi insert的方法,有效减少了hdfs读,但multi insert会增加hdfs写,多一次额外的map阶段的hdfs写。使用这个方法,可以顺利的产出结果。

方案三:

Insert into t1

Select type,type_name,’’ as uid

From (

Select  ‘page’ as type,

        Pageid as type_name,

        Uid

From log

Union all

Select  ‘shop’ as type,

       Shopid as type_name,

       Uid

From log ) y

Group by type,type_name,uid;

Insert into t2

Select type,type_name,sum(1)

From t1

Group by type,type_name;

From t2

Insert into t3

Select type,type_name,uv

Where type=’page’

Select type,type_name,uv

Where type=’shop’ ;

最终得到两个结果表t3,页面uv表,t4,店铺结果表。从io上来说,log一次读。但比方案2少次hdfs写(multi insert有时会增加额外的map阶段hdfs写)。作业数减少1个到3,有reduce的作业数由4减少到2,第三步是一个小表的map过程,分下表,计算资源消耗少。但方案2每个都是大规模的去重汇总计算。

这个优化的主要思路是,map reduce作业初始化话的时间是比较长,既然起来了,让他多干点活,顺便把页面按uid去重的活也干了,省下log的一次读和作业的初始化时间,省下网络shuffle的io,但增加了本地磁盘读写。效率提升较多。

这个方案适合平级的不需要逐级向上汇总的多粒度uv计算,粒度越多,节省资源越多,比较通用。

问题9:多粒度,逐层向上汇总的uv结算。比如4个维度,a,b,c,d,分别计算a,b,c,d,uv;

a,b,c,uv;a,b,uv;a;uv,total uv4个结果表。这可以用问题8的方案二,这里由于uv场景的特殊性,多粒度,逐层向上汇总,就可以使用一次排序,所有uv计算受益的计算方法。

案例:目前mm_log日志一天有25亿+的pv数,要从mm日志中计算uv,与ipuv,一共计算

三个粒度的结果表

(memberid,siteid,adzoneid,province,uv,ipuv)  R_TABLE_4

(memberid,siteid,adzoneid,uv,ipuv) R_TABLE_3

 (memberid,siteid,uv,ipuv) R_TABLE_2

第一步:按memberid,siteid,adzoneid,province,使用group去重,产生临时表,对cookie,ip

打上标签放一起,一起去重,临时表叫T_4;

Select memberid,siteid,adzoneid,province,type,user

From(

Select memberid,siteid,adzoneid,province,‘a’ type ,cookie as user from mm_log where ds=20101205

Union all

Select memberid,siteid,adzoneid,province,‘i’ type ,ip as user from mm_log where ds=20101205

) x group by memberid,siteid,adzoneid,province,type,user ;

第二步:排名,产生表T_4_NUM.Hadoop最强大和核心能力就是parition 和 sort.按type,acookie分组,

Type,acookie,memberid,siteid,adzoneid,province排名。

Select * ,

row_number(type,user,memberid,siteid,adzoneid ) as adzone_num ,
row_number(type,user,memberid,siteid ) as site_num, row_number(type,user,memberid ) as member_num, row_number(type,user ) as total_num from (select * from T_4 distribute by type,user sort by type,user, memberid,siteid,adzoneid ) x;

这样就可以得到不同层次粒度上user的排名,相同的user id在不同的粒度层次上,排名等于1的记录只有1条。取排名等于1的做sum,效果相当于Group by user去重后做sum操作。

第三步:不同粒度uv统计,先从最细粒度的开始统计,产生结果表R_TABLE_4,这时,结果集只有10w的级别。

如统计memberid,siteid,adzoneid,provinceid粒度的uv使用的方法就是

Select memberid,siteid,adzoneid, provinceid,

sum(case when  type =’a’ then cast(1) as bigint end ) as province_uv ,

sum(case when  type =’i’ then cast(1) as bigint end ) as province_ip ,

sum(case when adzone_num =1 and type =’a’ then cast(1) as bigint end ) as adzone_uv ,

sum(case when adzone_num =1 and type =’i’ then cast(1) as bigint end ) as adzone_ip ,

sum(case when site_num =1 and type =’a’ then cast(1) as bigint end ) as site_uv ,

sum(case when site_num =1 and type =’i’ then cast(1) as bigint end ) as site_ip ,

sum(case when member_num =1 and type =’a’ then cast(1) as bigint end ) as member_uv ,

sum(case when member_num =1 and type =’i’ then cast(1) as bigint end ) as member_ip ,

sum(case when total_num =1 and type =’a’ then cast(1) as bigint end ) as total_uv ,

sum(case when total_num =1 and type =’i’ then cast(1) as bigint end ) as total_ip ,

from T_4_NUM

group by memberid,siteid,adzoneid, provinceid ;

广告位粒度的uv的话,从R_TABLE_4统计,这是源表做10w级别的统计

Select memberid,siteid,adzoneid,sum(adzone_uv),sum(adzone_ip)

From R_TABLE_4

Group by memberid,siteid,adzoneid;

memberid,siteid的uv计算 ,

memberid的uv计算,

total uv 的计算也都从R_TABLE_4汇总。

一.join优化

Join查找操作的基本原则:应该将条目少的表/子查询放在 Join 操作符的左边。原因是在 Join 操作的 Reduce 阶段,位于 Join 操作符左边的表的内容会被加载进内存,将条目少的表放在左边,可以有效减少发生内存溢出错误的几率。

Join查找操作中如果存在多个join,且所有参与join的表中其参与join的key都相同,则会将所有的join合并到一个mapred程序中。

案例:

SELECT a.val, b.val, c.val 

FROM a JOIN b ON (a.key = b.key1) 

JOIN c ON (c.key = b.key1)  

在一个mapre程序中执行join

SELECT a.val, b.val, c.val 

FROM a JOIN b ON (a.key = b.key1) 

JOIN c ON (c.key = b.key2) 

在两个mapred程序中执行join

Map join的关键在于join操作中的某个表的数据量很小,案例:

SELECT /*+ MAPJOIN(b) */ a.key, a.value

  FROM a join b on a.key = b.key 

Mapjoin 的限制是无法执行a FULL/RIGHT OUTER JOIN b,和map join相关的hive参数:hive.join.emit.interval  hive.mapjoin.size.key  hive.mapjoin.cache.numrows

由于join操作是在where操作之前执行,所以当你在执行join时,where条件并不能起到减少join数据的作用;案例:

SELECT a.val, b.val 

FROM a 

LEFT  OUTER JOIN b ON (a.key=b.key)

  WHERE a.ds='2009-07-07' AND b.ds='2009-07-07'

最好修改为:

SELECT a.val, b.val 

FROM a  

LEFT OUTER JOIN b

ON (a.key=b.key AND b.ds='2009-07-07' AND a.ds='2009-07-07')

在join操作的每一个mapred程序中,hive都会把出现在join语句中相对靠后的表的数据stream化,相对靠前的变的数据缓存在内存中。当然,也可以手动指定stream化的表:

SELECT /*+ STREAMTABLE(a) */ a.val, b.val, c.val 

FROM a 

JOIN b ON (a.key = b.key1) 

JOIN c ON (c.key = b.key1)

二、group by 优化

Map端聚合,首先在map端进行初步聚合,最后在reduce端得出最终结果,相关参数:

  • hive.map.aggr = true是否在 Map 端进行聚合,默认为 True
  • hive.groupby.mapaggr.checkinterval = 100000在 Map 端进行聚合操作的条目数目

数据倾斜聚合优化,设置参数hive.groupby.skewindata = true,当选项设定为 true,生成的查询计划会有两个 MR Job。第一个 MR Job 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 有可能被分发到不同的 Reduce 中,从而达到负载均衡的目的;第二个 MR Job 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 被分布到同一个 Reduce 中),最后完成最终的聚合操作。

三、合并小文件

文件数目过多,会给 HDFS 带来压力,并且会影响处理效率,可以通过合并 Map 和 Reduce 的结果文件来消除这样的影响:

  • hive.merge.mapfiles = true是否和并 Map 输出文件,默认为 True
  • hive.merge.mapredfiles = false是否合并 Reduce 输出文件,默认为 False
  • hive.merge.size.per.task = 256*1000*1000合并文件的大小

四、Hive实现(not) in

通过left outer join进行查询,(假设B表中包含另外的一个字段 key1

select a.key

from a

left outer join b on a.key=b.key

where b.key1 is null

通过left semi join 实现 in

SELECT a.key, a.val

FROM a

LEFT SEMI JOIN b on (a.key = b.key)

Left semi join 的限制:join条件中右边的表只能出现在join条件中。

五、排序优化

Order by 实现全局排序,一个reduce实现,效率低

Sort by 实现部分有序,单个reduce输出的结果是有序的,效率高,通常和DISTRIBUTE BY关键字一起使用(DISTRIBUTE BY关键字 可以指定map 到 reduce端的分发key)

CLUSTER BY col1 等价于DISTRIBUTE BY col1 SORT BY col1

六、使用分区

Hive中的每个分区都对应hdfs上的一个目录,分区列也不是表中的一个实际的字段,而是一个或者多个伪列,在表的数据文件中实际上并不保存分区列的信息与数据。Partition关键字中排在前面的为主分区(只有一个),后面的为副分区

静态分区:静态分区在加载数据和使用时都需要在sql语句中指定

案例:(stat_date='20120625',province='hunan')

动态分区:使用动态分区需要设置hive.exec.dynamic.partition参数值为true,默认值为false,在默认情况下,hive会假设主分区时静态分区,副分区使用动态分区;如果想都使用动态分区,需要设置set hive.exec.dynamic.partition.mode=nostrick,默认为strick

案例:(stat_date='20120625',province)

七、Distinct使用

Hive支持在group by时对同一列进行多次distinct操作,却不支持在同一个语句中对多个列进行distinct操作。

八、Hql使用自定义的mapred脚本

注意事项:在使用自定义的mapred脚本时,关键字MAP REDUCE 是语句SELECT TRANSFORM ( ... )的语法转换,并不意味着使用MAP关键字时会强制产生一个新的map过程,使用REDUCE关键字时会产生一个red过程。

自定义的mapred脚本可以是hql语句完成更为复杂的功能,但是性能比hql语句差了一些,应该尽量避免使用,如有可能,使用UDTF函数来替换自定义的mapred脚本

九、UDTF

UDTF将单一输入行转化为多个输出行,并且在使用UDTF时,select语句中不能包含其他的列,UDTF不支持嵌套,也不支持group by 、sort by等语句。如果想避免上述限制,需要使用lateral view语法,案例:

select a.timestamp, get_json_object(a.appevents, '$.eventid'), get_json_object(a.appenvets, '$.eventname') 

from log a;

select a.timestamp, b.*

from log a lateral view json_tuple(a.appevent, 'eventid', 'eventname') b as f1, f2;

其中,get_json_object为UDF函数,json_tuple为UDTF函数。

UDTF函数在某些应用场景下可以大大提高hql语句的性能,如需要多次解析json或者xml数据的应用场景。

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