Hive学习笔记

一、前言

       Hive是Hadoop上的数据仓库框架，其设计目的是让精通SQL技能（但Java编程技能相对较弱）的分析师能够在存放到HDFS大规模数据集上运行查询。提出Hive的主要原因是SQL并不是所有的“大数据”的理想工具。

　　 Hive在工作站上运行，它把SQL转换为一系列在Hadoop集群上运行的MapReduce作业，即用MapReduce操作HDFS数据。Hive把数据组织为表，通过这种方式为存储在HDFS上的数据赋予结构。元数据——如表模式——存储在名为metastore的数据库中。

　　 Hive的metastore默认存储在本地机器上，这样就无法和其他用户共享这些定义。后面将会详细讲述如何在生产环境中设置远程共享metastore。

二、HiveQL

　　用户通过在Hive的解释器交互，发出HiveQL命令，HiveQL是Hive的查询语言，它是SQL的一种方言，和mysql有很大的相似之处。

1、基本命令：

a、显示metastore数据库中的表：

hive> show tables;

OK

Time taken: 1.528 seconds

hive> show tables;

OK

Time taken: 0.126 seconds

hive> 

系统采用”懒“策略，第一次比较慢，当创建metastore数据库后加载的就比较快了。该数据库存放在你运行hive命令所在位置下名为metastore_db的目录中。

我的Hive metastore_db的目录位置如下：

[root@master admin]# find / -name metastore_db

/usr/lib64/R/metastore_db

b.运行Hive脚本

对于较长的脚本，通常保存在.q文件中，在shell环境下用如下命令执行：

% hive -f script.q

如果对于较短的脚本，可以使用-e命令在行内嵌入执行，这两种情况下都不需要加上表示结束的分号。

% hive -e "select * from dummy"

下面是一个生成单行表的方法：

[root@master admin]# echo 'X' > /tmp/dummy.txt

[root@master admin]# cat /tmp/dummy.txt 

X

[root@master admin]# hive -e "create table dummy(value STRING);\

> load data local inpath '/tmp/dummy.txt' \

> overwrite into table dummy"

Logging initialized using configuration in jar:file:/opt/cloudera/parcels/CDH-4.3.0-1.cdh4.3.0.p0.22/lib/hive/lib/hive-common-0.10.0-cdh4.3.0.jar!/hive-log4j.properties

Hive history file=/tmp/root/hive_job_log_450335d5-274c-4082-81a7-0b4bbe8d1c0c_944836217.txt

OK

Time taken: 2.321 seconds

Copying data from file:/tmp/dummy.txt

Copying file: file:/tmp/dummy.txt

Loading data to table default.dummy

rmr: DEPRECATED: Please use 'rm -r' instead.

Moved: 'hdfs://master:8020/user/hive/warehouse/dummy' to trash at: hdfs://master:8020/user/root/.Trash/Current

Table default.dummy stats: [num_partitions: 0, num_files: 1, num_rows: 0, total_size: 2, raw_data_size: 0]

OK

Time taken: 1.369 seconds

[root@master admin]# 

无论是在shell命令还是在交互式环境下，Hive都会把操作运行的时间打印到标准错误输出，可以在启动程序的时候使用- S选项强制不限时这条消息，其结果只是查询输出结果。
带-S的和不带的对比结果如下：

[root@master admin]# hive -S -e 'select * from dummy'

X

[root@master admin]# hive  -e 'select * from dummy'

Logging initialized using configuration in jar:file:/opt/cloudera/parcels/CDH-4.3.0-1.cdh4.3.0.p0.22/lib/hive/lib/hive-common-0.10.0-cdh4.3.0.jar!/hive-log4j.properties

Hive history file=/tmp/root/hive_job_log_44207314-384b-4f29-a590-834c723b96ad_444463715.txt

OK

X

Time taken: 2.173 seconds

[root@master admin]# 

备注：

其他有用的Hive交互式程序的特性有：使用a!前缀来运行宿主操作系统的命令；使用dfs来访问hadoop文件系统。
c、示例

和RDMS一样，Hive把数据组织成表，下面我们用create table语句为气象数据创建一个表格（各行换行符分隔，用'\t'分隔字段）：

create table records (year string, temperature int, quality int)

row format delimited

fields terminated by '\t';

创建表格完成后，我们可以向Hive中输入数据，overwrite关键字告诉Hive删除表所对应的目录下的所有文件，如果省略overwrite，Hive就简单的把新文件加入目录，如果有同名文件就替换掉，其他的不作处理。

load data local inpath 'input/ncdc/micro-tab/sample.txt'

overwrite into table records;

这样命令告诉Hive把指定的本地文件放到它的存储目录中，这仅仅是一个简单的文件系统操作，不解析文件，也不会将其转换为内部格式，这是因为hive并不强制星星某种特定的文件格式。文件以原样子逐字存储，Hive对文件没有做任何修改。
Hive的表存储在HDFS中，由（fs.default.name 设为默认值file:///），在Hive的仓库目录中，表存储为目录。仓库录由hive.metastore.warehouse.dir设定，默认值为/user/hive/warehouse，在HDFS的根目录下。

 Hive的查询语句：

hive> select year, max(temperature)

    > from records

    > where temperature!=9999

    > and (quality=0 or quality=1 or quality=4 or quality=5 or quality=9)

    > group by year;

d、 多个Hive 共享hadoop集群

 如果准备让多个Hive用户共享一个Hadoop集群，则需要更改Hive所使用目录的权限，对所有用户可写。用以下命令创建，并设置合适的权限：

% hadoop -mkdir /tmp

% hadoop -chmod a+w /tmp

% hadoop -mkdir /user/hive/warehouse

% hadoop -chmod a+w /user/hive/warehouse

如果所有用户在同一个用户组中，把仓库目录权限设置为g+w即可。
e、在一个会话中使用SET命令更改设置

hive> set hive.enforce.bucketing=true;

可以只使用带属性名的SET命令查看属性的当前值：

hive> set hive.enforce.bucketing;

设置属性的优先级，数值越小，优先级越高。
1、Hive SET命令

2、命令行-hiveconf选项

3、hive-site.xml

4、hive-default.xml

5、hadoop-site.xml（或等价的core-site.xml、hdfs-site.xml、mapred-site.xml）

6、hadoop-default.xml（或等价的core-default.xml、hdfs-default.xml、mapred-default.xml）

可以对日志的配置进行设置，下面的语句可以方便的将调试信息发送到控制台:

% hive -hiveconf hive.root.logger=DEBUG, console

 e、metastore

metastore是Hive的元数据的集中存放地，metastore包括两部分：后台和数据库的存储。默认情况下，metastore服务和hive服务运行在同一个JVM中，它包含一个内嵌的以本地磁盘作为存储的Derby数据库实例，使用内嵌数据库是Hive入门最简单的方法，在局限是一次只能访问一个磁盘上的数据文件，这就意味着一次只能为每一个metastore打开一个hive会话，如果启动两个会话时就会报如下错误：

Failed to start database 'metastore_db'

若果要支持多会话，就要配置使用一个独立的数据库，这种配置称为"本地metastore"。

 f、HiveQL和SQL的比较

SQL的延迟级别为秒级，而HiveQL延迟为分钟级别。HiveSQL支持create table as select语法，而SQL不支持。SQL支持存储过程，而HiveSQL支持用户定义函数，MapReduce脚本。

Hive的string类似其他数据库中的VARCHAR，但不能声明存储长度，最长可以存储2GB字符数（理论上）。当然这样做效率较低，可以使用Sqoop对大对象的处理。

 可以使用CAST进行数据类型转换，例如CAST('1' AS INT)，可以把字符串'1'转换为整数1。如果转换失败，那么表达式会返回空（CAST ('X' AS INT)）。

g、复杂类型

Hive有三种复杂数据类型：array、map、struct，复杂数据类型必须用尖括号"<>"指明其中数据字段的类型。

 如下表所示的表定义有三列，每一种对应一种复杂的数据类型：

create table complex(

    col1 arrary<int>,

    col2 map<string, int>,

    col3 struct<a:string, b:int, c:double>

);

下面是展示每种数据类型的访问操作：

hive>select col1[0], col2['b'], col3.c from complex;

h、操作与函数

可以通过hive shell下面键入show functions获取函数列表，用describe function length获取函数帮助。

提供普通的SQL操作：关系操作（x='a'，空值判断x is null，模式匹配 x like 'A%'），算数操作（x+1），以及逻辑或（or），如x or y。MySql和Hive中字符串连接使用concat函数。

i、表

Hive表格逻辑上由存储的数据和描述表格中数据形式的相关数据组成。数据一般存放在HDFS中，当然也可以放在本地文件系统中，而把元数据放在关系数据库中。

数据库支持命令空间，0.90的hive也支持命名空间，提供了create database dbname， use dbname以及drop database dbname这样的语句。

 托管表和外部表

这两种表的区别表现在load和drop命令的语义上。

加载托管表时，Hive把数据移动到仓库目录，例如;

create table managed_table(dummy string);

load data inpath '/user/tom/data.txt' into table managed_table;

把文件从hdf://user/tom/data.txt 移动到hive的数据仓库目录managed_table表的目录，即hdfs://user/hive/warehouse/managed_table。

 如果随后要删除一个表格，可以用

drop table managed_table;

它的表（包括数据和元数据）会一起被删除，这就是hive所谓的”数据托管的含义“。
而对于外部表而言，这两个操作结果就不一样了，用户来控制数据的创建和删除。外部数据的位置要在创建表格的时候说明：

create external table external_table(dummy string)

location '/user/tom/external_table';

load data inpath '/user/tom/data.txt' into table external_table;

使用external关键字之后，hive知道数据并不由自己管理，因此不会把数据移动到自己的仓库目录。丢弃外部表时，Hive不会碰数据，仅删除元数据。

经验法则：所有的数据都在hive中完成，使用托管表，如果使用Hive和其他工具共同处理一个数据集，应该使用外部表。普遍的做法是把存放在hdfs（由其他进程创建）的初始数据集用作外部表，然后使用hive的变换功能把数据移动到托管的hive表，可以使用hive导出数据供其他应用程序使用。

j、分区和桶

hive把表组织成分区（partition），根据分区列（partition column，如日期）对表进行粗略划分的机制。使用分区可以加快数据分片（slice）的查询速度。分区可以进一步划分为桶（bucket）。它会为数据提供额外的结构以获得更搞笑的查询处理。例如，通过根据用户ID来划分桶，我们可以在所有用户集合的随机样本上快速计算基于用户的查询。

使用分区并不会影响大范围查询的执行，我们依然可以查询跨多个分区的整个数据集合。

对于假想的日志文件，在根据日期对日志进行分区外，还可以能根据国家对每个分区进行子分区（subpartition），以加速根据地理位置进行查询。分区在创建表格的时候用partitioned by子句定义，该子句需要定义列的列表。我们可能要把表记录定义为由时间戳和日志行构成：

create table logs(ts bigint, line string)

partitioned by (dt string, country string);

在我们把数据加载到分区表的时候要显示指定分区值：

load data local inpath 'input/hive/partitions/file1'

into table logs

partition (dt='2010-01-01', country='GB');

 在文件系统级别，分区只是表示目录下嵌套的子目录。把更多文件加载到日志表以后，目录结构可能像下面这样：

/user/hive/warehouse/logs/dt=2010-01-01/country=GB/file1

                                                                                  /file2

                                                               /country=US/file3

/user/hive/warehouse/logs/dt=2010-01-02/country=GB/file4

                                                              /country=US/file5

                                                                                 /file6

可以使用show partitions 表名  命令查询表中有哪些分区：

hive> show partitions logs;

dt=2010-01-01/country=GB

dt=2010-01-01/country=US

dt=2010-01-02/country=GB

dt=2010-01-02/country=US

注意：partitioned by 子句中的列定义是表中正式的列，称为“分区列”（partition column）。但是数据文件并不包含这些列的值，因为它们源于目录名。
实际使用的过程中可以以普通方式使用分区列。Hive会对输入进行修剪，从而只扫描相关分区。例如:

select ts, dt, line

from logs

where country='GB';

将只扫描file1、file2、file4。还要注意，这个查询也返回dt分区列的值。这个值是hive从目录名中读取的，因为他们在数据文件中并不存在。
桶：

把表（或分区）组织成桶（bucket）有两个理由。第一理由是获得更高效的查询处理效率，第二个理由是取样更高效。

使用clustered by子句来指定划分桶所在的列和要划分为桶的个数：

create table bucketed_users (id int, name string)

clustered by (id) into 4 buckets;

可以使用HiveQL对两个划分了桶的表进行连接。

桶中的数据可以根据一个或者多个列另外进行排序，所以这样对每个桶的连接就编程了高效的合并排序，因此可以进一步提升map端连接的效率。以下语法说明一个连接使其使用排序桶。

create table bucketed_users(id int, name string)

clustered by (id) sorted by (id asc) into 4 buckets;

有两种方式将表中的数据划分成桶：一是将Hive外的数据加载到划分成桶的表中，二是针对已有的表可以用Hive来划分桶。
建议用hive来划分桶，以为hive不检查数据文件中的桶是否和表定义中的桶一致。

 有个没有划分桶的表格：

hive> select * from user;

OK

0    Nat

2    Joe

3    Kay

4    Ann

Time taken: 2.178 seconds

要将桶内填充成员，需要将hive.enforce.bucketing的属性设置为true。
这样hive就知道使用表定义中生命的变量来创建桶。然后使用insert命令创建即可：

hive> insert overwrite table bucketed_users 

    > select * from user;

物理上每个桶就是表（或分区）里的一个文件。但是桶n是按照字典排列的第n个文件。事实上，桶对应于MapReduce的输出文件分区，一个作业产生的桶（输出文件）和reduce任务个数相等。从下面执行的MapReduce程序中可以看出：

Total MapReduce jobs = 1

Launching Job 1 out of 1

Number of reduce tasks determined at compile time: 4

In order to change the average load for a reducer (in bytes):

  set hive.exec.reducers.bytes.per.reducer=<number>

In order to limit the maximum number of reducers:

  set hive.exec.reducers.max=<number>

In order to set a constant number of reducers:

  set mapred.reduce.tasks=<number>

Starting Job = job_201306210458_0022, Tracking URL = http://master:50030/jobdetails.jsp?jobid=job_201306210458_0022

Kill Command = /opt/cloudera/parcels/CDH-4.3.0-1.cdh4.3.0.p0.22/lib/hadoop/bin/hadoop job  -kill job_201306210458_0022

Hadoop job information for Stage-1: number of mappers: 1; number of reducers: 4

查看bucketed_users表的布局可以得到

hive> dfs -ls /user/hive/warehouse/bucketed_users; 

Found 4 items

-rw-r--r--   2 admin supergroup         12 2013-06-22 22:14 /user/hive/warehouse/bucketed_users/000000_0

-rw-r--r--   2 admin supergroup          0 2013-06-22 22:14 /user/hive/warehouse/bucketed_users/000001_0

-rw-r--r--   2 admin supergroup          6 2013-06-22 22:14 /user/hive/warehouse/bucketed_users/000002_0

-rw-r--r--   2 admin supergroup          6 2013-06-22 22:14 /user/hive/warehouse/bucketed_users/000003_0

4个新建的文件
具体桶内的数据如下所示：

hive> dfs -cat /user/hive/warehouse/bucketed_users/*0_0;

0
Nat 4
Ann hive> dfs -cat /user/hive/warehouse/bucketed_users/*1_0; hive> dfs -cat /user/hive/warehouse/bucketed_users/*2_0; 2
Joe hive> dfs -cat /user/hive/warehouse/bucketed_users/*3_0; 3
Kay

使用tablesample子句对表进行取样，我们可以获得相同的结果。这个子句会把查询限定在表的一部分桶内，而不是整个表：

hive> select * from bucketed_users                      

    > tablesample(bucket 1 out of 4 on id);

...........

OK

0    Nat

4    Ann

Time taken: 7.289 seconds

1/4 第一个桶，下面的查询会会返回1/2桶：

hive> select * from bucketed_users         

    > tablesample(bucket 1 out of 2 on ;

.............

OK

0    Nat

4    Ann

2    Joe

Time taken: 10.367 seconds

当然，可以用其他比例对若干个桶进行取样，因为取样并不是一个精确的操作，因此这个比例一定是桶的整数倍。
用此取样分桶表是非常高效的操作，如果使用rand()函数对没有划分成桶的表进行取样，及时只需要读取很小的一部分样本，也要输入整个数据集。所以rand的特点是扫描次数多，效率低，用下面查询结果耗时和上面对比可以得出。

hive> select * from bucketed_users         

    > tablesample(bucket 1 out of 4 on rand());

......................

OK

Time taken: 10.379 seconds

k、存储格式
最简单的是文本格式，同时支持面向行的和面向列的二进制格式。

分隔符的问题，create table ……语句等价于下面的语句：

create table

row format delimited

fields terminated by '\001'

collection iterms terminated by '\002'

map keys terminated by '\003'

lines terminated by '\n' stored as textfile;

注意，可以使用八进制表示分隔符，例如001表示Control-A。
支持顺序文件Sequence File和RCFile，按列记录文件。

在Hvie中可以使用下面的句子还启用面向列的存储：

create table ...........

row format serde 'org.apache.hadoop.hive.seder2.columnar.ColumnarSerDe' 

store as RCFile;

 示例：利用正则表达式从一个文本文件中读取定长的观测站数据

create table station (usaf string, wban, name string)

row format serde 'org.apache.hadoop.hive.contrib.serde2.RegexSerDe'

with serdeproperties ( "input.regex"="(\\d{6}) (\\d{5}) (.{29}) .*");

SerDe要设置相应的属性值，在这里要设置RegexSerDe特有的input.regex属性。
用load data向表中输入数据：

load data local inpath "input/ncdc/metadata/stations-fixed-with.txt" into table station;

加载操作并不适用表的SerDe。

从表中检索数据时，用简单的查询所示，反序列化会调用SerDe解析这个字段：

hive> select * from stations limit 4;

10000 99999 BOGUS NORWAY

010003 99999 BOGUS NORWAY

010010 99999 JAN      MAYEN

010013 99999 ROST   

l、导入数据

如果想把数据从关系数据库直接导入hive，请参考Sqoop。
insert overwrite table

insert overwrite table target

select col1, col2

from source;

对于分区的表，可以使用partition子句来指明

insert overwrite table target

partition (dt='2010-01-01')

select col1, col2

from source;

使用overwrite会替换掉目标，而如果要向已经填充了内容的表添加记录，可以使用不带overwrite 关键字的load data操作。
从hive 0.6.0开始，可以在select 语句中通过使用分区值来动态指明分区：

insert overwrite table target

partition dt

select col1, col2, dt

from source;

这种方法称为动态分区插入法，这一特性默认是关闭的，可以通过命令set 命令查看开启，将hive.exec.dynamic.partition=true。
当前hive不支持使用insert into values (.......)的形式。

多表插入：

在hive中，可以把insert语句倒过来，把from语句放在最前面，查询的效果是一样的：

from source 

insert overwrite table target

select col1, col2;

在一个表查询中，可以使用多个insert的语句，只要扫描一遍表，就可以生成多个不相交的输出。

FROM records2

INSERT OVERWRITE TABLE stations_by_year

  SELECT year, COUNT(DISTINCT station)

  GROUP BY year 

INSERT OVERWRITE TABLE records_by_year

  SELECT year, COUNT(1)

  GROUP BY year

INSERT OVERWRITE TABLE good_records_by_year

  SELECT year, COUNT(1)

  WHERE temperature != 9999

    AND (quality = 0 OR quality = 1 OR quality = 4 OR quality = 5 OR quality = 9)

  GROUP BY year;

这里有一个源表，三个目标表。
create table ......as select.......

create table target

as

select col1, col2

from source;

m、表的修改
重命名表

alter table source rename to target;

添加新的列

alter table target add columns (col3 string);

n、表的丢弃
drop table删除表的元数据和数据

也可以仅仅删除数据文件，保留表结构，默认为空表

hive > dfs -rmr /user/hive/warehouse/my_table;

这时候，可以使用like关键字创建一个与第一个表模式相同的新表：

create table new_table like existing_table;

o、查询数据

排序和聚集

可以用order by子句对数据进行全局排序，但是它只是用一个reducer完成的。在多数情况下不需要全局排序的情况下，可以使用sort by局部排序，为每一个reduce产生一个排序文件。有些时候需要控制某个特定行应该到哪个reducer，通常是为了后续的聚集操作，这就是hive的 distribute by所做的事情，下面的例子根据年份和气温对气象数据进行排序，以确保所有年份所在的行，最终都在一个reduce分区中。

hive> from records2

      >select year, temperature

      > distribute by year

      > sort by year asc, temperature desc;
1949　　111
1949　　78
1950　　22
1950　　0
1950　　11

如果sort by 和distribute by中所用到的列相同，可以缩写为cluster by一遍同时制定两者相同的列。
使用Hadoop Streaming 、transform 、map、reduce子句这样的方法，便可以在hive中调用外部脚本。

p、连接

同mapreduce相比，hive的好处是简化了常用操作。

内连接：

hive> SELECT * FROM sales;

Joe    2

Hank   4

Ali    0

Eve    3

Hank   2

hive> SELECT * FROM things;

2    Tie

4    Coat

3    Hat

1    Scarf

sales:人名及所购商品的id，sales:上平id及名称

hive> SELECT sales.*, things.*

    > FROM sales JOIN things ON (sales.id = things.id);

Joe     2    2    Tie

Hank    2    2    Tie

Eve     3    3    Hat

Hank    4    4    Coat

hive只支持等值连接，条件是两个表的id必须相等。
与数据库不同，hive不支持where子句，且只允许在from子句中出现一个表。

用explain 关键字可以查询连接的过程中使用多少个MapReduce，可以用explain extended查看更详细的信息。

EXPLAIN

SELECT sales.*, things.*

FROM sales JOIN things ON (sales.id = things.id);

外连接：
使用left outer join，查询会返回左侧表（sales）中的每一个数据行，及时这些行与这各表索要连接的表（things）中的任何数据对应。

hive> SELECT sales.*, things.*

    > FROM sales LEFT OUTER JOIN things ON (sales.id = things.id);

Ali     0    NULL NULL
Joe     2    2    Tie
Hank    2    2    Tie
Eve     3    3    Hat
Hank    4    4    Coat

hive也支持right outer join右外连接

hive> SELECT sales.*, things.*

    > FROM sales RIGHT OUTER JOIN things ON (sales.id = things.id);

NULL    NULL 1    Scarf

Joe     2    2    Tie

Hank    2    2    Tie

Eve     3    3    Hat

Hank    4    4    Coat

全外连接，full outer join

hive> SELECT sales.*, things.*

    > FROM sales FULL OUTER JOIN things ON (sales.id = things.id);

Ali     0    NULL NULL

NULL    NULL 1    Scarf

Joe     2    2    Tie

Hank    2    2    Tie

Eve     3    3    Hat

Hank    4    4    Coat

半连接：
下面的in 子句能够查找things表中在sales表中出现过的所有商品：

 select *                                 
 from things                              
 where things.id in (select id from sales);

但是hive不支持in子句查询，所以要对其进行改写，改写后如下：

hive> select * from things;

OK

2    Tie

4    Coat

3    Hat

1    Scarf

Time taken: 0.282 seconds

hive> select * from sales; 

OK

Joe    2

Hank    4

Ali    0

Eve    3

Hank    2

Time taken: 0.227 seconds

对上述表操作，左半连接，只要左半自身。

hive> select *

    > from things left semi join sales on (sales.id=things.id);

..................

OK

2    Tie

3    Hat

4    Coat

Time taken: 14.528 seconds

map连接：
如果要指定使用map连接，需要在sql中使用C语言风格的注释，从而给出提示：

select /* mapjoin(things) */ sales.*, things.*

from sales join things on (sales.id=things.id);

执行这个查询不适用reducer，只在所有输入上进行聚集，使用下面的语法启用优化选项：set hive.optimize.bucketmapjoin=true;
q、子查询

hive对子查询支持有限，只允许出现在select 语句的from子句中。

下面的语句可以查出每年每个气象站最高气温的均值：

SELECT station, year, AVG(max_temperature)

FROM (

  SELECT station, year, MAX(temperature) AS max_temperature

  FROM records2

  WHERE temperature != 9999

    AND (quality = 0 OR quality = 1 OR quality = 4 OR quality = 

  GROUP BY station, year

) mt

GROUP BY station, year;

内层查询查询出每个气象站的最高气温，外层查询使用AVG聚集函数计算这些最高读数的均值。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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