hive的调优经验

规范：

1.开发规范

SQL子查询嵌套不宜超过3层。
少用或者不用Hint，hive2.0以后增强HiveSQL对于成本调优（CBO）的支持
避免SQL 代码的复制、粘贴。如果有多处逻辑一致的代码，可以将执行结果存储到临时表中。
尽可能使用SQL 自带的高级命令做操作。在多维统计分析中使用cube、grouping set和rollup等命令去替代多个SQL子句的union all。
使用set命令，进行配置属性的更改，要有注释。
保持一个查询语句所处理的表类型单一。例如，一个SQL语句中的表都是ORC类型的表，或者都是Parquet表。
关注NULL值的数据处理。
多层嵌套，内层嵌套表的过滤条件不要写到外层

2．设计规范

表结构要有注释。
列等属性字段需要有注释。
尽量不要使用索引。hive的索引不会自动维护，且hive的数据量很大，一般通过数据存储格式为orc和parquet来代替。
创建内部表（托管表）不允许指定数据存储路径。使用默认即可。
分区表分桶表的使用。

3. 命名规范

表以tb_开头。
临时表以tmp_开头。
视图以v_开头。
自定义函数以udf_开头。
原始数据所在的库以db_org_开头，明细数据所在库以db_detail_开头，数据仓库以db_dw_开头。

1.改写sql进行调优

1. hive本身对union all这样的命令进行了优化。

2. 通过改写sql，启动较少的job任务，每启动一个job，就说明集群多执行了一次MapReduce作业，MapReduce作业越多则代表数据就要经历更多次的磁盘读写和网络通信。随着数据量增多，磁盘和网络的负载会越来越大，耗在每个MapReduce过程的时间延迟也会越来越长。

例如执行多插入模式相比union all的语法会少启动job任务。

3. 使用grouping sets代替union的SQL优化

2.hdfs数据本地化率对hive性能产生影响

在数据大小一定的情况下，500个128M的文件和2个30G的文件跑hive任务，性能是有差异的，两者最大的区别在于，后者在读取文件时，需要跨网络传输，而前者为本地读写。数据本地化率问题。

3.不同数据格式对性能的提升

　　hive提供text，sequenceFile，RCFile，ORC，Parquest等格式。

　　sequenceFile是一个二进制key/value对结构的平面文件，广泛应用于MapReduce中。

　　Parquet时一种列式存储格式，兼容多种数据引擎，MapReduce和Spark。

　　ORC时对RCFile的一种优化，主流选择之一。

4.分区表和分桶表对性能的提升

　分区表：

总结：分区表的意思，其实想明白了就很简单。就是在系统上建立文件夹，把分类数据放在不同文件夹下面，加快查询速度。

关键点1：partitioned by (dt String,country string); 创建表格时，指明了这是一个分区表。将建立双层目录，第一次目录的名字和第二层目录名字规则

PARTITIONED BY子句中定义列，是表中正式的列，成为分区列。但是数据文件中并没有这些值，仅代表目录。

关键点2： partition (dt='2001-01-01',country='GB'); 上传数据时，把数据分别上传到不同分区中。也就是分别放在不同的子目录下。

理解分区就是文件夹分而治之，查询的时候可以当作列名来显示查询的范围。

　动态分区表：　

关闭严格分区模式
动态分区模式时是严格模式，也就是至少有一个静态分区。
set hive.exec.dynamic.partition.mode=nonstrict    //分区模式，默认nostrict
set hive.exec.dynamic.partition=true            //开启动态分区,默认true
set hive.exec.max.dynamic.partitions=1000        //最大动态分区数,默认1000

为什么要使用动态分区呢，我们举个例子，假如中国有50个省，每个省有50个市，每个市都有100个区，那我们都要使用静态分区要使用多久才能搞完。所有我们要使用动态分区。

动态分区默认是没有开启。开启后默认是以严格模式执行的，在这种模式下需要至少一个分区字段是静态的。
这有助于阻止因设计错误导致导致查询差生大量的分区。列如：用户可能错误使用时间戳作为分区表字段。然后导致每秒都对应一个分区！这样我们也可以采用相应的措施:

分桶表：

每一个表或者分区，Hive可以进一步组织成桶。也就是说，桶为细粒度的数据范围划分。

分桶规则：对分桶字段值进行哈希，哈希值除以桶的个数求余，余数决定了该条记录在哪个桶中，也就是余数相同的在一个桶中。分桶不会改变原有表和原有分区目录的组织方式。只是更改了数据在文件中的分布。

优点：1、提高join查询效率 2、提高抽样效率

可以用 desc formatted [表名] 来查看目录组织方式

5.干预sql的运行方式

改写sql，实现对计算引擎执行过程的调优
通过sql-hint语法，实现对计算引擎执行过程的干预
通过数据库开放的一些配置，实现对计算引擎的干预

具体如下：

1.使用grouping sets grouping__id rollup cube等代替group by +union all

hive对group by+ union all的写法进行了优化

2.使用 group by 来代替 distinct

在数据没有发生数据倾斜的情况下，或者数据量较小时，采用distinct要比group by要好

默认情况下，distinct会被hive翻译成一个全局唯一reduce任务来做去重操作，因而并行度为1，而且有导致数据倾斜的可能。

而group by则会被hive翻译成分组聚合运算，会有多个reduce任务并行处理，每个reduce对收到的一部分数据组，进行每组聚合（去重）

注意：

最新的hive版本中：新增了对count(distinct)的优化，通过配置hive.optimize.countdistinct
即使真的出现数据倾斜也可以自动优化。

3.使用Hinit

使用mapjoin(b) 括号中指定的是数据量较小的表，表示在map阶段完成a,b两表的连接。

将原来在Reduce中进行的连接操作，前推到了Map阶段。

SELECT /* + MAPJOIN(b) */ a.key,a.value
FROM a
JOIN b ON a.key = b.key;

大表在右边使用streamtable的sql

--STRSEAMTABLE()，括号中指定数据量大的表
--默认情况下，在reduce阶段进行连接，hive把坐标中的数据放在缓存中，右表的数据作为流数据表
SELECT /*+ STREAMTABLE(a) */ a.val,b.val,c.val
FROM a
JOIN b ON (a.key = b.key)
JOIN c ON (c.key = b.key)

普通表的join又被称为 Replartition Join，通常shuflle操作发生在此阶段

也可以通过设置hive.smalltable.filesize or hive.mapjoin.smalltable.filesize 
如果大小表在进行连接时，小表连接小于这个默认值，则自动开启Mapjoin优化，

4.配置的一些优化

开启向量化

set hive.vectorized.execution.enabled=true;

目前mapreduce只支持map端的向量化，tez和spark可以支持map和reduce端的向量化操作

默认是关闭的，将一个普通的查询转化为向量化查询。大大减少了扫描，过滤等查询，标准查询时系统一次处理一行，矢量化查询可以一次性查询1024行数据，减少了系统上下文切换的开销。

开启并行化

并行执行是大数据分布式计算的核心概念。SQL开发者提交的每个SQL都会尽量被分解成各个可以并行的任务去执行。

--开启并行执行
set hive.exec.parallel=true;

开启map端聚合

hive.map.aggr 默认值为true

5.调整mapTask数量

set mapred.map.tasks= task数量

但是这个并不能完全控制mapTask数量，调节task数量需要一套完整的算法。于mapreduce的切片大小有关。
顾名思义就是将数据进行切分，切分为数据片，其实这个切片关乎于map阶段的map个数，以及每个map处理的数据量的大小。
mapreduce中,一个job的map个数, 每个map处理的数据量是如何决定的呢? 另外每个map又是如何读取输入文件的内容呢? 
用户是否可以自己决定输入方式, 决定map个数呢?

mapreduce作业会根据输入目录产生多个map任务, 通过多个map任务并行执行来提高作业运行速度, 
但如果map数量过少, 并行量低, 作业执行慢, 如果map数过多, 资源有限,也会增加调度开销. 

因此, 根据输入产生合理的map数, 为每个map分配合适的数据量, 能有效的提升资源利用率, 并使作业运行速度加快。

1.默认情况下，Map的个数defaultNum  =目标文件或数据的总大小 totalSize/hdfs 集群文件块的大小blockSize.
2.当用户指定mapred.map.tasks,即为用户期望的Map大小，用expNum表示，但是这个值并不
　　　　会被立即采纳。他会获取mapred.map.tasks与defaultNum的较大值，作为待定选项。
3.获取文件分片的大小和分片个数，分片大小参数为 mapred.min.split.size 和blockSize间的较大值，
　　　　用splitMaxSize表示，将目标文件或数据总大小除以splitMaxSize 即为真是分片个数，用realSplitNum表示。
4.获取realSplitNum于expMaxNum 较小值为实际的Map个数。

通过上面的逻辑：

减少Map个数，需要增大mapred.min.split.size的值，减少mapred.map.tasks的值
增大Map个数，需要减少mapred.min.split.size的值，增大mapred.map.tasks的值

在之前的学习的union all案例中，单纯的减少，增大map.tasks的数量，并不能改变map个数，读者可以自行尝试。

6.调整reduce相关配置

设置reducer的数量

mapred.reduce.tasks 默认值为-1，代表有系统根据需要自行决定reducer的数量

设置每个reducer能处理的数据量

hive.exec.reducers.bytes.per.reducer  设置每个reducer处理的处理量，默认256M

表示数据量需要按相同的键再次聚合，可减少重复的聚合操作

hive.optimize.reducededuplication=true;

7.使用explain dependency查看数据输入依赖

explain dependency用于描述一段sql需要的数据来源

explain dependency 有两个使用场景

注意在使用join时，不同的join，如inner join left join中有非等值过滤条件，过滤效果不同。

场景一：快速排除快速排除因为读取不到相应分区的数据而岛主任务数据输出异常，上游任务因为生产过程中不可控因素出现异常或者空跑，导致下游任务引发异常。

场景二：帮助清理表的输入，特别是有助于理解有多重自查询，多表连接的依赖输入。

案例：

下面有两个sql：

select a.s_no 
from student_orc_partition a
inner join student_orc_partition_only b
on a.s_no=b.s_no and a.part=b.part and a.part>=1 and b.part<=2;

select a.s_no 
from student_orc_partition a
inner join student_orc_partition_only b
on a.s_no=b.s_no and a.part = b.part
where a.part>=1 and b.part<=2;

通过explain dependency，其实上述的两个sql并不等价，在内连接中连接条件中假如非等值的过滤条件后，并没有将内连接的左右两个表按照过滤条件进行过滤，内连接在执行过程中会多读取part=0的分区数据

案例二：

select a.s_no 
from student_orc_partition a
leftjoin student_orc_partition_only b
on a.s_no=b.s_no and a.part=b.part and a.part>=1 and b.part<=2;

select a.s_no 
from student_orc_partition a
leftjoin student_orc_partition_only b
on a.s_no=b.s_no and a.part=b.part and a.part>=1 and a.part<=2;

通过expalin dependency，对于左外连接在连接条件中加入非等值过滤的条件，如果过滤条件是作用于右表（b表）有起到过滤效果，右表只扫描了2个分区，但是左表（a表）会进行全表扫描，

如果过滤条件是针对的是左表，则完全没有起到过滤的作用，那么两个表将会进行全表扫描。

所以通常的优化的是尽早过滤掉不需要的数据。

select a.s_no
from (
select s_no,part from student_orc_partiton
where part>=1 and part<=2
) a
left outer join student_orc_partition_only b
on a.s_no=b.s_no and a.part = b.part;

Map join的原理

一般的join 都是Repartition Join，发生在shuffle 和Reduce 阶段，如果不特殊声明，就是Repartition Join。

Map join是先启动一个作业，读取小表的数据，在内存中构建哈希表，将哈希表写入本地磁盘，然后将哈希表上传到HDFS上并添加到分布式缓存中，再启动一个任务读取表B的数据，在进行连接时Map对获取缓存中的数据并存入到哈希表中，B表会与哈希表的数据进行匹配，时间复杂度是O（1），匹配完后将结果进行输出。

一般不建议使用 hinit /*+mapjoin(b) */ 这样的用法，最坏的情况下容易发生内存溢出问题。

可以使用配置来尝试将repartition连接转化为Map连接，hive.smalltable.filesize

桶的Map 连接将普通的Map连接转化为桶连接，分桶的Hive表会将桶列的值计算Hash值取桶数的模，余数相同会发往相同的桶，每个桶对应一个文件。在两表进行连接的时候，可以快速过滤掉不要的数据，

注意使用桶的map连接要保证连接的两张表的分桶数之前是倍数关系。

Skew Join倾斜连接

当有数据倾斜时的表连接。出现数据倾斜时，会引起个别任务花费大量时间和资源在处理倾斜键的数据，从而变为整个作业的瓶颈。Skew Join在工作是会将数据分为两部分，一部分为倾斜键数据，一部分是余下的所有的数据，由两个作业分别处理。

set hive.optimize.skewjoin = true;

ORC与hive相关配置

orc.compress 表示orc的文件压缩类型，可选类型有NONE，ZLIB，SNAPPY

orc.bloom.filter.columns 需要创建布隆过滤的组

orc.bloom.filter.fpp 使用布隆过滤器的假正概率默认0.05

hive中使用bloom过滤器，可以用较少的文件空间快速判定数据是否存在于表中

hive相关组件的调优

yarn的配置：

YARN Client一般用于测试，YARN Cluster用于实际生产环境。

yarn.nodemanager.resource.cpu-vcores 默认表示集群中每个节点可被分配的虚拟CPU个数为8。

为什么这里不是物理CPU个数？

因为考虑一个集群中所有的机器配置不可能一样，即使同样是16核心的CPU性能也会有所差异，所以YARN在物理CPU和用户之间加了一层虚拟CPU，一个物理CPU可以被划分成多个虚拟的CPU。

yarn.nodemanager.resource.memory-mb 默认表示集群中每个节点可被分配的物理内存是8GB。

yarn.scheduler.minimum-allocation-mb 每个容器请求被分配的最小内存

yarn.scheduler.maximum-allocation-mb 每个容器请求被分配的最大内存

yarn.scheduler.minimum-allocation-vcores 每个容器请求被分配的最小cpu数

yarn.scheduler.minimum-allocation-vcores 每个容器请求被分配的最大cpu数

yarn.nodemanager.resource.percentage-physical-cpu-limit 一个节点内所有容器所能使用的物理CPU的占比，默认为100%即如果一台机器有16核，CPU的使用率最大为1600%，且该比值为100%，则所有容器最多能使用的CPU资源为1600%

hdfs配置

Hive 作业生成的小文件，过多的小文件会加重NameNode 的负担，导致集群整体性能下降。
设置合理的HDFS文件块的大小，可以减轻NameNode的负担，增加数据本地化操作的概率，提升程序性能。
适当增大NameNode的Java堆，调整JVM的参数可以提升NameNode性能。
HDFS 短路读，Client会绕开DataNode自己去读取数据

从数据处理的角度来说，这些语法本质上可以被分成3种模式，即过滤模式、聚合模式和连接模式。

过滤模式，即对数据的过滤，从过滤的粒度来看，分为数据行过滤、数据列过滤、文件过滤和目录过滤4种方式。
聚合模式，即数据的聚合，数据聚合的同时也意味着在处理数据过程中存在Shuffle的过程。
连接模式，即表连接的操作，这类操作分为两大类：有Shuffle的连接操作和无Shuffle的连接操作。

count(列)：如果列中有null 值，那么这一列不会被记入统计的行数。

count(*)：不会出现count(列)在行是null值的情况下，不计入行数的问题。

count(1)和count(*)类似

数据倾斜

现象就是任务需要处理大量相同键的数据，这种情况有以下4中表现：

数据含有大量无意义的数据，如空值（NULL）、空字符串
含有倾斜数据在进行聚合计算时，无法聚合中间结果，大量数据都需要经过Shuffle阶段的处理，引起数据倾斜
数据在计算时做多维数据集合，导致维度膨胀引起的数据倾斜
两表进行join，都含有大量相同的倾斜数据键

不可拆分大文件引发的数据倾斜

当对文件使用Gzip压缩等不支持分拣分割操作的压缩方式，当以后有作业读取压缩文件时，改文件只会被一个任务所读取，如果该压缩文件很大，则该map会成为性能瓶颈。

假如一个文件为200M，预先设置每个Map处理数据量为128M，但是计算引擎无法切分这个文件，锁这个文件不会交给两个Map任务去读取，有且只有一个Map任务在操作。

可以采用bzip2和zip等支持文件切分的压缩算法

业务无关的数据引发的数据倾斜

对于空值，NULL这样的，需要在计算过程中排除这些即可。

解决方案 1：user_id 为空的不参与关联

select * from log a join user b on a.user_id is not null and a.user_id = b.user_id
union all
select * from log c where c.user_id is null;

解决方案 2：赋予空值新的 key 值

select * from log a left outer join user b on
case when a.user_id is null then concat('hive',rand()) else a.user_id end = b.user_id

总结

方法 2 比方法 1 效率更好，不但 IO 少了，而且作业数也少了，方案 1 中，log 表读了两次，jobs 肯定是 2，而方案 2 是 1。这个优化适合无效 id（比如-99，’’，null）产生的数据倾斜，把空值的 key 变

成一个字符串加上一个随机数，就能把造成数据倾斜的数据分到不同的 reduce 上解决数据倾斜的问题。

改变之处：使本身为 null 的所有记录不会拥挤在同一个 reduceTask 了，会由于有替代的随机字符串值，而分散到了多个 reduceTask 中了，由于 null 值关联不上，处理后并不影响最终结果。

多维度聚合计算数据膨胀引起的数据倾斜

对于如下场景 select a,b,c count(1) from T group by a,b,c with rollup;

对于上面这个sql 可以拆分为（a,b,c）,(a,b,null),(a,null,null),(null,null,null)

方法一：手动拆分这个sql

方法二：可以通过参数来自动控制作业的拆解，hive.new.job.grouping.cardinality 针对grouping sets ,rollup,cubes 这类多维度聚合操作，如果最后拆解的组合大于默认配置，会启动信的任务去处理大于该值之外的组合

两个hive数据表连接时引发的数据倾斜

两个普通表进行Repartition join时，如果表连接键存在倾斜，那么shuffle阶段必然会引起数据倾斜

通常这种情况还是启用两个作业，第一个作业处理没有倾斜的数据，第二个作业将倾斜的数据存到分布式缓存中，分到各个Map任务所在节点，在Map阶段完成join操作，避免shuffle，从而避免数据倾斜。

posted @ 2020-08-29 12:44 彬在俊阅读(1407) 评论(0) 编辑收藏举报

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