hive迷案之数据异常

hive运行一个查询，可能会由于各种原因失败，但不应该出现执行成功，但数据结果不正确。同样的sql查询，同样的数据，却出现了某一次查询，没有报错，但数据异常，且只此一次，再也无法重现了。经过几天的排查，终于找到了原因。

经过：
2018-04-02凌晨，数仓同学收到数据质量报警，某个字段的唯一性检查没有通过。一般情况下，这种问题是由脏数据引起的。然而这一次排查发现上游数据没有问题，于是数仓同学尝试直接通过hive命令进行操作，这次结果正确了，能通过数据质量检查。之后我又重试了很多次，再也无法重现数据错误的那种情况。

调研过程：
1.排除了数据源的数据变化，以及查询语句的改动。
2.看那一次查询的运行日志，找到其中的job的日志，与正常情况下的job日志对比
循着explain出来的执行计划往前追溯，找到异常最早出现在stage1的job。对比如下：

在错误的case下，reduce input records 小于map output records。这里combine 的records为0，且有相同数据的查询做为对比，不会是因为某些key被过滤而引起的。所以这里这是一个异常情况。
看一下执行计划，这是一个普通的join的job

再看一下这个job的执行情况

maps和reduces各有三次被kill

由于speculation execution 被kill是常见的，但是可见有一个map 和一个reduce是由于NodeX:8800 不可用引起的。

到这里变成了两个问题：1. NodeX:8800 为什么会不可用；2.为什么这个不可用会造成数据结果有问题

对于第一个问题，首先找到task的日志中不可用的具体时间，在00:33左右，然后查看node manager的日志，但是没找到线索。又想到我们集群设置了如果某个datanode的磁盘使用率如果大于90%的话，node manager会通知resource manager当前这个节点不可用。查看NodeX的当前状态，果然当前的使用率在87%，已经很接近90%。凌晨同时加上map和reduce任务，超90%也在情理之中，基本上就是这个原因了。那么为什么这个节点负载这么高，平时我们hdfs也会做均衡。经过排查，发现有一个job已经运行了3天还没跑完，应该是数据倾斜了，其有一个reduce task正是运行在NodeX上，kill之后负载就下来了。

继续看第二个问题，由于是reduce的input records不对，首先怀疑reduce阶段的问题。把四个成功reduce的日志放到一起，统计reduce的读写数据量，并与正确情况对比。可惜对比两次正确的执行，发现其中的读写数据量也会有少量差异，可能与中间结果的压缩有关。然后考虑对比每个reduce的output records，找到具体哪个reduce出的错，然而对比两次正确的执行，其中每个reduce 的output records量仍然不同，也就是说每次执行其分区结果并不完全一样。

从这些log中得到信息只有：某一个reduce读取的map out put 文件是新的map task生成的，而其他三个reduce读取的是由于NodeX不可用被kill的task生成的。但是即使如此，也不应该有问题，因为两个task生成的map output应该是一样的。

到这里没线索了，干脆来理一下当时的场景：
1.这个job正在执行，共19个map task
2.map task 都正确输出了output file，4 个 reduce task 启动了
3.其中三个reduce task处理的数据量较小，已经读取了NodeX上的map task的输出： attempt_1496659744394_1860537_m_000003_0
4.NodeX由于磁盘负载问题不可用，RM通知AM，AM收到通知后，kill了NodeX上的map task 和reduce task
5.AM启动了新的map task，执行结束后生成output file: attempt_1496659744394_1860537_m_000003_1
6.AM启动了新的reduce task，读取attempt_1496659744394_1860537_m_000003_1
其中还有几个因为speculation execution被kill的task，以及被map task 抢占的reduce task

在这个过程中，问题只可能出在5，6步中新建的map和reduce task中，怀疑是新的map和reduce task中的分区方式不一样。关于分区方式其实有一个疑问，就是上文加粗部分，为什么每次执行，分区结果都是不同的？把map和reduce的日志级别改到TRACE，在日志中寻找关于分区的线索，没找到； 又仔细看了hive的代码，join的时候会以join columns的值生成 partition key，然后生成hashcode ，最后在collect的时候对hashcode取余进行分区，这其中每一步都是deterministic的，固定的输入最后的分区结果一定是一样的。问题到底出在哪里？

似乎又没线索了，于是把从输入查询语句到执行结束整个过程再梳理一遍。分析了查询语句之后，终于搞清楚了。查询语句中有如下用法：

...
from (select 
         ...
          if(x_id>0,cast(concat(substr(x_id,0,2),'0000') as int),cast(ceiling(rand()*-65535) as bigint)) AS y_id,
          ...
          from db.tbl) a
left join(select id,name from db.tbl2)l on a.y_id=l.id
...

为了解决数据倾斜问题，y_id中的一部分数据是随机生成的，而y_id又是join key，所以一个split中会有一部分数据是随机分区的。在上述这种不幸的场景下，示意图如下，一共4个reduce task，三个从attempt_1496659744394_1860537_m_000003_0获取分区数据，一个从attempt_1496659744394_1860537_m_000003_1获取分区数据，由于部分数据key的随机性，这两个map output的文件中的分区是不一致的。结果就是有的数据会重复取，有的数据没取到。

那么怎么解决这个问题呢？几种办法
1.改MR框架，在这种两次map的output 中分区不一致的情况，当某个map task被kill，执行了新的map task以后，所以的reduce task都需要重新执行，即使是已经成功的reduce task
2.改hive，在hive层确保某个map task即使被执行多次，每次执行的分区结果都要一致
上述两种改法代价都是比较大的，这种有随机join key生成的job本身就比较少，而恰好只有部分reduce task成功的间隙，某个map task所在的data node不可用的概率也是比较小的。
3.workaround：改查询语句，在生成随机的列值之后先插入某个中间表，然后再取出来做join，这时map task的分区就是确定的了。