Hive（一）概述

一.简介

1.概述

什么是 Hive

Hive：由Facebook开源用于解决海量结构化日志的数据统计工具

Hive 是基于Hadoop的一个数据仓库工具，可以将结构化的数据文件映射为一张表，并提供类SQL查询功能，用户只需要写HSQL，Hive将HQL转化成MapReduce程序。Hive利用HDFS存储数据，利用MapReduce查询分析数据。一句话，Hive的任务就是提供SQL语法解析编译功能，将HSQL编译成MR程序，然后剩下的就交给Hadoop了

具体来看，要记录的元数据信息包括：
1.表对应着哪个文件（位置信息）
2.表的列对应着文件哪一个字段（顺序信息）
3.文件字段之间的分隔符是什么

Hive 本质：Hive是一个数据仓库，适合用来做海量数据的离线分析

1.Hive处理的数据存储在HDFS

2.Hive分析数据底层的实现是MapReduce

3.执行程序运行在Yarn上

使用Hive处理数据的好处

1.操作接口采用类SQL语法，提供快速开发的能力（简单、容易上手）

2.避免直接写MapReduce，减少开发人员的学习成本

3.支持自定义函数，功能扩展很方便

4.背靠Hadoop，擅长存储分析海量数据集

2.Hive架构

元数据存储：元数据是描述数据的数据，通常是存储在关系数据库如mysql/derby中。Hive中的元数据包括表的名字，表的列和分区及其属性，表的属性（是否为外部表等），表的数据所在目录等，具体数据在HDFS

Driver驱动程序，包括语法解析器、计划编译器、优化器、执行器:完成 HQL 查询语句从词法分析、语法分析、编译、优化以及查询计划的生成。生成的查询计划存储在 HDFS中，并在随后有执行引擎调用执行

执行引擎：Hive本身并不直接处理数据文件。而是通过执行引擎处理。当下Hive支持MapReduce、Tez、Spark3种执行引擎

1.执行查询：包括 CLI、JDBC/ODBC、WebGUI。其中，CLI(command line interface)为shell命令行；Hive中的Thrift服务器允许外部客户端通过网络与Hive进行交互，类似于JDBC或ODBC协议。WebGUI是通过浏览器访问Hive

2.获得计划：Driver根据查询编译器解析query语句，验证query语句的语法，查询计划或者查询条件

3.获取元数据：编译器将元数据请求发送给Metastore（管理元数据的服务），有了metastore后，多个客户端只需要连接metastore即可，不需要知道MySQL账号密码

生产环境一般使用远程模式部署metastore，即将服务单独部署在一个JVM中，这样其他依赖于Hive的软件都可以通过metastore访问元数据

4.接受元数据：Metastore将元数据作为响应发送给编译器

5.发送：编译器生成执行计划，Driver将执行计划发送到执行引擎

7.执行Job：hadoop内部执行的是mapreduce。在执行引擎发送任务的同时，对hive的元数据进行相应操作

8.得到执行结果：执行引擎接收数据节点(data node)的结果

9.返回结果：执行引擎发送这些合成值到Driver

10.返回最终结果：Driver将结果发送到hive接口

3.Hive数据模型

Hive中的数据可以在粒度级别上分为三类：
1.Table 表
2.Partition分区
3.Bucket 分桶

Hive表与关系数据库中的表相同。Hive中的表所对应的数据是存储在Hadoop的文件系统中，而表相关的元数据是存储在RDBMS中

如图，在HDFS，有数据库person，就对应一个目录，目录下有两张表，就对应两个目录，我们可以根据某一列进行分区，比如表student有一列数据who区分是小学生还是大学生，那么文件名就是分区列=分区值，来进行分区

分桶：Hash(分桶列) % 分桶个数，会生成很多小文件，一个文件对应一个桶

4.Hive文件格式

建立表是通过stored as指定，load命令是剪切命令，一个txt文件经过load并不会改变HDFS文件格式，即使建表的时候指定了文件格式为ORC等其他格式！所以想要将HDFS变成对应的文件类型，要用select + insert

TextFIle是Hive中默认的文件格式，存储形式为按行存储。工作中最常见的数据文件格式就是TextFile文件，几乎所有的原始数据生成都是TextFile格式。建表时不指定存储格式即为textfile，导入数据时把数据文件拷贝至hdfs不进行处理

SequenceFile是Hadoop里用来存储序列化的键值对的二进制的一种文件格式。SequenceFile文件也可以作为MapReduce作业的输入和输出。键（key）通常用于标识数据记录的唯一性或用于数据的排序。主要与 Hadoop MapReduce 配合使用。

Record针对行压缩，只压缩Value部分不压缩Key； Block是多条记录组成，对Key和Value都压缩

Parquet是一种支持嵌套结构的列式存储文件格式，通过数据编码和压缩，以及映射下推和谓词下推功能，Parquet的性能也较之其它文件格式有所提升。与 Hadoop 生态系统的多个组件，如 Spark、Hive、Impala 和 Presto 等，都有很好的集成。

关于行存储和列存储

ORC文件格式也是一种Hadoop生态圈中的列式存储格式，ORC文件是以二进制方式存储的，所以是不可以直接读取

一个ORC文件包含一个或多个stripes(groups of row data)，每个stripe中包含了每个column的min/max值的索引数据

ORC索引

当查询中有大于等于小于的操作时，会根据min/max值，跳过扫描不包含的stripes
而其中为每个stripe建立的包含min/max值的索引，就称为Row Group Index行组索引，也叫min-max Index大小对比索引，或者Storage Index

为了使Row Group Index有效利用，向表中加载数据时，必须对需要使用索引的字段进行排序

set hive.optimize.index.filter=true;
--永久生效，请配置在hive-site.xml中
--创建表，并指定构建索引
create table tb_sogou_orc_index
stored as orc tblproperties ("orc.create.index"="true")
as select * from tb_sogou_source
distribute by stime
sort by stime;
--当进行范围或者等值查询（<,>,=）时就可以基于构建的索引进行查询
select count(*) from tb_sogou_orc_index where stime > '12:00:00' and stime < '18:00:00';

ORC布隆过滤器

建表时候，通过表参数”orc.bloom.filter.columns”=”columnName……”来指定为哪些字段建立BloomFilter索引，这样，在生成数据的时候，会在每个stripe中，为该字段建立BloomFilter的数据结构，当查询条件中包含对该字段的等值过滤时，先从BloomFilter中获取以下是否包含该值，如果不包含，则跳过该stripe

创建表，并指定构建索引

create table tb_sogou_orc_bloom
stored as orc tblproperties ("orc.create.index"="true",orc.bloom.filter.columns"="stime,userid")
as select * from tb_sogou_source
distribute by stime
sort by stime;

stime的范围过滤可以走row group index，userid的过滤可以走bloom filter index

select
  count(*)
from tb_sogou_orc_index
where stime > '12:00:00' and stime < '18:00:00'
and userid = '3933365481995287' ;

ORC矢量化查询

Hive的默认查询执行引擎一次处理一行，而矢量化查询执行是一种Hive针对ORC文件操作的特性，目的是按照每批1024行读取数据，并且一次性对整个记录整合（而不是对单条记录）应用操作，提升了像过滤, 联合, 聚合等等操作的性能
注意：要使用矢量化查询执行，就必须以ORC格式存储数据

set hive.vectorized.execution.enabled = true;
set hive.vectorized.execution.reduce.enabled = true;

5.Hive压缩

Hive底层转换HQL运行MapReduce程序时，磁盘I/O操作、网络数据传输、shuffle和merge要花大量的时间，尤其是数据规模很大和工作负载密集的情况下，鉴于磁盘I/O和网络带宽是Hadoop的宝贵资源，数据压缩对于节省资源、最小化磁盘I/O和网络传输非常有帮助。如果磁盘I/O和网络带宽影响了MapReduce作业性能，在任意MapReduce阶段启用压缩都可以改善端到端处理时间并减少I/O和网络流量

压缩算法

临时配置MapReduce开启输出压缩及配置压缩类型

--开启输出压缩
set mapreduce.output.fileoutputformat.compress=true;
--配置压缩类型为Snappy
set mapreduce.output.fileoutputformat.compress.codec=org.apache.hadoop.io.compress.SnappyCodec;

临时配置Hive开启中间结果压缩和输出压缩及配置压缩类型

-- 中间结果压缩
set hive.exec.compress.intermediate=true;
set hive.intermediate.compression.codec=org.apache.hadoop.io.compress.SnappyCodec;
-- 输出结果压缩
set hive.exec.compress.output=true;

示例

创建表，指定为orc格式，并使用snappy压缩

create table tb_sogou_orc_snappy
stored as orc tblproperties ("orc.compress"="SNAPPY")
as select * from tb_sogou_source;

6.Hive配置

Hive作为一款复杂的数据仓库软件，除了一些默认的属性行为之外，还支持用户配置属性进行修改，使得在某些场景下满足用户的需求

作为用户我们需要掌握两件事：

一是：Hive有哪些属性支持修改，修改了有什么功能
二是：Hive支持哪种方式进行修改，修改是临时生效还是永久生效的

方式1：hive-site.xml配置文件

在$HIVE_HOME/conf路径下，可以添加一个hive-site.xml文件，把需要定义修改的配置属性添加进去，这个配置文件会影响到这个Hive安装包的任何一种服务启动、客户端使用方式，可以理解为是Hive的全局配置

比如我们指定使用MySQL作为Hive元数据的存储介质，那么就需要把Hive连接MySQL的相关属性配置在hive-site.xml文件中，这样不管是本地模式还是远程模式启动，不管客户端本地连接还是远程连接，都将访问同一个元数据存储介质，大家使用的元数据都是一致的

方式2：hiveconf命令行参数

hiveconf是一个命令行的参数，用于在使用Hive CLI或者Beeline CLI的时候指定配置参数。这种方式的配置在整个的会话session中有效，会话结束，失效。
比如在启动hive服务的时候，为了更好的查看启动详情，可以通过hiveconf参数修改日志级别：
$HIVE_HOME/bin/hive --hiveconf hive.root.logger=DEBUG,console

方式3：set命令

在Hive CLI或Beeline中使用set命令为set命令之后的所有SQL语句设置配置参数，这个也是会话级别的
这种方式也是用户日常开发中使用最多的一种配置参数方式 因为Hive倡导一种：谁需要、谁配置、谁使用的一种思想，避免你的属性修改影响其他用户的修改

#启用hive动态分区，需要在hive会话中设置两个参数：
set hive.exec.dynamic.partition=true;
set hive.exec.dynamic.partition.mode=nonstrict;

方式4：服务器特定的配置文件

您可以设置特定metastore的配置值hivemetastore-site.xml中，并在HiveServer2特定的配置值hiveserver2-site.xml中
Hive Metastore服务器读取$ HIVE_CONF_DIR或类路径中可用的hive-site.xml以及hivemetastore-site.xml配置文件
HiveServer2读取$ HIVE_CONF_DIR或类路径中可用的hive-site.xml以及hiveserver2-site.xml
如果HiveServer2以嵌入式模式使用元存储，则还将加载hivemetastore-site.xml

7.关于小文件问题

Hive的存储本质还是HDFS，HDFS是不利于小文件存储的，因为每个小文件会产生一条元数据信息，并且不利用MapReduce的处理，MapReduce中每个小文件会启动一个MapTask计算处理，导致资源的浪费，所以在使用Hive进行处理分析时，要尽量避免小文件的生成
Hive中提供了一个特殊的机制，可以自动的判断是否是小文件，如果是小文件可以自动将小文件进行合并

-- 如果hive的程序，只有maptask，将MapTask产生的所有小文件进行合并
set hive.merge.mapfiles=true;
-- 如果hive的程序，有Map和ReduceTask,将ReduceTask产生的所有小文件进行合并
set hive.merge.mapredfiles=true;
-- 每一个合并的文件的大小
set hive.merge.size.per.task=256000000;
-- 平均每个文件的大小，如果小于这个值就会进行合并
set hive.merge.smallfiles.avgsize=16000000;

如果遇到数据处理的输入是小文件的情况，怎么解决呢？
Hive中也提供一种输入类CombineHiveInputFormat，用于将小文件合并以后，再进行处理

-- 设置Hive中底层MapReduce读取数据的输入类：将所有文件合并为一个大文件作为输入
set hive.input.format=org.apache.hadoop.hive.ql.io.CombineHiveInputFormat;

二.安装Hive

hadoop目录下/etc/hadoop/core.site.xml配置，分发到其他节点

<property>
    <name>hadoop.proxyuser.gzhu.hosts</name>
    <value>*</value>
</property>
<property>
   <name>hadoop.proxyuser.gzhu.groups</name>
   <value>*</value>
</property>

前面我们提到，生产环境一般使用远程模式部署metastore，即将服务单独部署在一个JVM中，这样其他依赖于Hive的软件都可以通过metastore访问元数据

1.解压改名

tar zxvf apache-hive-3.1.2-bin.tar.gz

mv apache-hive-3.1.2-bin hive

2.添加mysql驱动到hive的lib目录下

3.目录/hive/conf/

mv hive-env.sh.template hive-env.sh

vim hive-env.sh

export HADOOP_HOME=/opt/module/hadoop-3.1.3
export HIVE_CONF_DIR=/opt/module/hive/conf
export HIVE_AUX_JARS_PATH=/opt/module/hive/lib

解决hadoop、hive之间guava版本差异

/hive目录下执行

rm -rf lib/guava-19.0.jar

cp /opt/module/hadoop-3.1.3/share/hadoop/common/lib/guava-27.0-jre.jar ./lib/

添加配置文件/conf/hive.site.xml

<configuration>
    <!-- 存储元数据mysql相关配置 -->
    <property>
        <name>javax.jdo.option.ConnectionURL</name>
        <value>jdbc:mysql://ip:3306/hive?createDatabaseIfNotExist=true&amp;useSSL=false&amp;useUnicode=true&amp;characterEncoding=UTF-8</value>
    </property>

    <property>
        <name>javax.jdo.option.ConnectionDriverName</name>
        <value>com.mysql.jdbc.Driver</value>
    </property>
	 <!-- H2S运行绑定host -->
	  <property>
        <name>hive.server2.thrift.port</name>
        <value>10000</value>
    </property>
    <property>
        <name>hive.server2.thrift.bind.host</name>
        <value>hadoop102</value>
    </property>

    <!-- 远程模式部署metastore 服务地址 -->
    <property>
        <name>hive.metastore.uris</name>
        <value>thrift://hadoop102:9083</value>
    </property>

    <property>
        <name>javax.jdo.option.ConnectionUserName</name>
        <value>root</value>
    </property>

    <property>
        <name>javax.jdo.option.ConnectionPassword</name>
        <value>zks123456</value>
    </property>

    <!-- 关闭元数据存储授权  -->
    <property>
        <name>hive.metastore.event.db.notification.api.auth</name>
        <value>false</value>
    </property>

    <!-- 关闭元数据存储版本的验证 -->
    <property>
        <name>hive.metastore.schema.verification</name>
        <value>false</value>
    </property>
</configuration>

bin/schematool -initSchema -dbType mysql -verbos

当hive数据库生成72张表说明成功了

后台启动metastore

进程挂起 关闭使用jps + kill

输入命令回车执行 再次回车 进程将挂起后台

nohup /opt/module/hive/bin/hive --service metastore &

如今，官方推荐我们使用Hive的第二代客户端Beeline通过HiveServer2访问metastore

hive经过发展，推出了第二代客户端beeline，但是beeline客户端不是直接访问metastore服务的，而是需要单独启动hiveserver2服务

在hive运行的服务器上，首先启动metastore服务，然后启动hiveserver2服务

启动metastore服务

nohup /opt/module/hive/bin/hive --service metastore &

启动hiveserver2服务

nohup /opt/module/hive/bin/hive --service hiveserver2 &

另外一台机器上，启动beeline

bin/beeline

beeline>  ! connect jdbc:hive2://hadoop102:10000

输入用户名gzhu和密码，即可使用

三.Hive基本使用

Hive是一个数据仓库，会有数据库、表的概念，这个我们前面也提到过

创建数据库

0: jdbc:hive2://hadoop102:10000> create database gzhu;

切换数据库

use gzhu;

查看数据库的表

show tables;

我们知道，实际的结构化文件时存储在HDFS上的，存在哪里呢，一般存在对应表的路径下。Hive表默认存储路径是由${HIVE_HOME}/conf/hive-site.xml配置文件的hive.metastore.warehouse.dir属性指定。默认值是：/user/hive/warehouse（建立的数据库的路径就在该文件下）。当然我们在建立表的时候可以通过LOCATION hdfs_path来指定使用哪个结构化文件（但这样会导致表的路径不在数据库路径下）

我们先根据结构化文件创建好表，再将文件放到该目录下

Hive就可以自动识别都数据了

创建表，①要指定分隔符②数据类型要正确指定

create table t_person(id int,name varchar(255),age int) row format delimited
fields terminated by ',';

然后将文件放到对应路径下

查询

select * from t_person;

IDEA测试Hive

导入依赖

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         <groupId>org.apache.hivegroupId>
         <artifactId>hive-jdbcartifactId>
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