Hive --调优

 Fetch抓取（Hive可以避免进行MapReduce）

        Hive中对某些情况的查询可以不必使用MapReduce计算。例如在查询表所有数据上，Hive可以简单地读取表对应的存储目录下的文件，然后输出查询结果到控制台。

         在hive-default.xml.template文件中hive.fetch.task.conversion默认是more，老版本hive默认是minimal，该属性修改为more以后，在全局查找、字段查找、limit查找等都不走mapreduce。

       1）把hive.fetch.task.conversion设置成none，然后执行查询语句，都会执行mapreduce程序。

hive (default)> set hive.fetch.task.conversion=none; 

hive (default)> select * from score;

hive (default)> select s_score from score;

hive (default)> select s_score from score limit 3;

        2）把hive.fetch.task.conversion设置成more，然后执行查询语句，如下查询方式都不会执行mapreduce程序。

hive (default)> set hive.fetch.task.conversion=more;

hive (default)> select * from score;

hive (default)> select s_score from score;

hive (default)> select s_score from score limit 3;

        本地模式：

   对于小数据集，使用本地模式执行时间可以明显被缩短。

   查询触发执行任务时消耗可能会比实际job的执行时间要多的多。对于大多数这种情况，Hive可以通过本地模式在单台机器上处理所有的任务。

   设置hive.exec.mode.local.auto的值为true，来让Hive在适当的时候自动启动这个优化。

set hive.exec.mode.local.auto=true;  //开启本地mr //设置local mr的最大输入数据量，当输入数据量小于这个值时采用local  mr的方式，默认为134217728，即128M set hive.exec.mode.local.auto.inputbytes.max=51234560; //设置local mr的最大输入文件个数，当输入文件个数小于这个值时采用local mr的方式，默认为4 set hive.exec.mode.local.auto.input.files.max=10;

      案例实操：

1）开启本地模式，并执行查询语句

hive (default)> set hive.exec.mode.local.auto=true; 

hive (default)> select * from score cluster by s_id;

                    查询时间显示：18 rows selected (1.568 seconds)

2）关闭本地模式，并执行查询语句

hive (default)> set hive.exec.mode.local.auto=false; 

hive (default)> select * from score cluster by s_id;

                     查询时间显示：  18 rows selected (11.865 seconds)

 

Group By：

    默认情况下，Map阶段同一Key数据分发给一个reduce，当一个key数据过大时就倾斜了。

    并不是所有的聚合操作都需要在Reduce端完成，很多聚合操作都可以先在Map端进行部分聚合，最后在Reduce端得出最终结果。

1）开启Map端聚合参数设置

（1）是否在Map端进行聚合，默认为True

set hive.map.aggr = true;

（2）在Map端进行聚合操作的条目数目

set hive.groupby.mapaggr.checkinterval = 100000;

（3）有数据倾斜的时候进行负载均衡（默认是false）

set 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。

 Count(distinct)

数据量小的时候无所谓，数据量大的情况下，由于COUNT DISTINCT操作需要用一个Reduce Task来完成，这一个Reduce需要处理的数据量太大，就会导致整个Job很难完成，一般COUNT DISTINCT使用先GROUP BY再COUNT的方式替换：

环境准备：

create table bigtable(id bigint, time bigint, uid string, keyword string, url_rank int, click_num int, click_url string) row format delimited fields terminated by '\t';   load data local inpath '/home/admin/softwares/data/100万条大表数据（id除以10取整）/bigtable' into table bigtable;

 

set hive.exec.reducers.bytes.per.reducer=32123456; SELECT count(DISTINCT id) FROM bigtable; 结果： c0 10000 Time taken: 35.49 seconds, Fetched: 1 row(s)

可以转换成：

set hive.exec.reducers.bytes.per.reducer=32123456; SELECT count(id) FROM (SELECT id FROM bigtable GROUP BY id) a; 结果： Stage-Stage-1: Map: 1  Reduce: 4   Cumulative CPU: 13.07 sec   HDFS Read: 120749896 HDFS Write: 464 SUCCESS Stage-Stage-2: Map: 3  Reduce: 1   Cumulative CPU: 5.14 sec   HDFS Read: 8987 HDFS Write: 7 SUCCESS _c0 10000 Time taken: 51.202 seconds, Fetched: 1 row(s)

虽然会多用一个Job来完成，但在数据量大的情况下，这个绝对是值得的。

笛卡尔积

       尽量避免笛卡尔积，即避免join的时候不加on条件，或者无效的on条件，Hive只能使用1个reducer来完成笛卡尔积。

使用分区剪裁、列剪裁

在SELECT中，只拿需要的列，如果有，尽量使用分区过滤，少用SELECT *。

在分区剪裁中，当使用外关联时，如果将副表的过滤条件写在Where后面，那么就会先全表关联，之后再过滤

分桶

将数据按照指定的字段进行分成多个桶中去，说白了就是将数据按照字段进行划分，可以将数据按照字段划分到多个文件当中去

 

数据倾斜：

    Map数：

1）通常情况下，作业会通过input的目录产生一个或者多个map任务。

主要的决定因素有：input的文件总个数，input的文件大小，集群设置的文件块大小(目前为128M，可在hive中通过set dfs.block.size;命令查看到，该参数不能自定义修改)；

2）举例：

a)一个大文件：  假设input目录下有1个文件a，大小为780M，那么hadoop会将该文件a分隔成7个块（6个128m的块和1个12m的块），从而产生7个map数。

b) 多个小文件：假设input目录下有3个文件a，b，c大小分别为10m，20m，150m，那么hadoop会分隔成4个块（10m，20m，128m，22m），从而产生4个map数。即，如果文件大于块大小(128m)，那么会拆分，如果小于块大小，则把该文件当成一个块。

3）是不是map数越多越好？

答案是否定的。如果一个任务有很多小文件（远远小于块大小128m），则每个小文件也会被当做一个块，用一个map任务来完成，而一个map任务启动和初始化的时间远远大于逻辑处理的时间，就会造成很大的资源浪费。而且，同时可执行的map数是受限的。

4）是不是保证每个map处理接近128m的文件块，就高枕无忧了？

答案也是不一定。比如有一个127m的文件，正常会用一个map去完成，但这个文件只有一个或者两个字段，却有几千万的记录，如果map处理的逻辑比较复杂，用一个map任务去做，肯定也比较耗时。

针对上面的问题3和4，我们需要采取两种方式来解决：即减少map数和增加map数；

 

如何适当的增加map数

当input的文件都很大，任务逻辑复杂，map执行非常慢的时候，可以考虑增加Map数，来使得每个map处理的数据量减少，从而提高任务的执行效率。

 

针对上面的第4条

假设有这样一个任务：

Select data_desc, count(1), count(distinct id), sum(case when …), sum(case when …), sum(…) from a group by data_desc

如果表a只有一个文件，大小为120M，但包含几千万的记录，如果用1个map去完成这个任务，肯定是比较耗时的，这种情况下，我们要考虑将这一个文件合理的拆分成多个，这样就可以用多个map任务去完成。

set mapreduce.job.reduces =10; create table a_1 as select * from a distribute by rand();

这样会将a表的记录，随机的分散到包含10个文件的a_1表中，再用a_1代替上面sql中的a表，则会用10个map任务去完成。

每个map任务处理大于12M（几百万记录）的数据，效率肯定会好很多。

看上去，貌似这两种有些矛盾，一个是要合并小文件，一个是要把大文件拆成小文件，这点正是重点需要关注的地方，根据实际情况，控制map数量需要遵循两个原则：使大数据量利用合适的map数；使单个map任务处理合适的数据量；

reduce数

1）调整reduce个数方法一

（1）每个Reduce处理的数据量默认是256MB

hive.exec.reducers.bytes.per.reducer=256123456

（2）每个任务最大的reduce数，默认为1009

hive.exec.reducers.max=1009

（3）计算reducer数的公式

N=min(参数2，总输入数据量/参数1)

2）调整reduce个数方法二

在hadoop的mapred-default.xml文件中修改

设置每个job的Reduce个数

set mapreduce.job.reduces = 15;

3）reduce个数并不是越多越好

1）过多的启动和初始化reduce也会消耗时间和资源；

2）另外，有多少个reduce，就会有多少个输出文件，如果生成了很多个小文件，那么如果这些小文件作为下一个任务的输入，则也会出现小文件过多的问题；

在设置reduce个数的时候也需要考虑这两个原则：处理大数据量利用合适的reduce数；使单个reduce任务处理数据量大小要合适；

并行执行

Hive会将一个查询转化成一个或者多个阶段，某个特定的job可能包含众多的阶段，而这些阶段可能并非完全互相依赖的，这些阶段是可以并行执行，这样可能使得整个job的执行时间缩短。不过，如果有更多的阶段可以并行执行，那么job可能就越快完成。

通过设置参数hive.exec.parallel值为true，就可以开启并发执行。不过，在共享集群中，需要注意下，如果job中并行阶段增多，那么集群利用率就会增加。

set hive.exec.parallel=true;              //打开任务并行执行 set hive.exec.parallel.thread.number=16;  //同一个sql允许最大并行度，默认为8。

当然，得是在系统资源比较空闲的时候才有优势，否则，没资源，并行也起不来。

 

严格模式

Hive提供了一个严格模式，可以防止用户执行“高危”的查询。

通过设置属性hive.mapred.mode值为默认是非严格模式nonstrict 。开启严格模式需要修改hive.mapred.mode值为strict，开启严格模式可以禁止3种类型的查询。

<property>     <name>hive.mapred.mode</name>     <value>strict</value>     <description>       The mode in which the Hive operations are being performed.       In strict mode, some risky queries are not allowed to run. They include:         Cartesian Product.         No partition being picked up for a query.         Comparing bigints and strings.         Comparing bigints and doubles.         Orderby without limit.     </description>   </property>

1. 对于分区表，用户不允许扫描所有分区，除非where语句中含有分区字段过滤条件来限制范围，否则不允许执行。进行这个限制的原因是，通常分区表都拥有非常大的数据集，而且数据增加迅速。没有进行分区限制的查询可能会消耗令人不可接受的巨大资源来处理这个表。
2. 对于使用了order by语句的查询，要求必须使用limit语句。因为order by为了执行排序过程会将所有的结果数据分发到同一个Reducer中进行处理，强制要求用户增加这个LIMIT语句可以防止Reducer额外执行很长一段时间。
3. 限制笛卡尔积的查询。对关系型数据库非常了解的用户可能期望在执行JOIN查询的时候不使用ON语句而是使用where语句，这样关系数据库的执行优化器就可以高效地将WHERE语句转化成那个ON语句。不幸的是，Hive并不会执行这种优化，因此，如果表足够大，那么这个查询就会出现不可控的情况。

 

JVM重用

JVM重用是Hadoop调优参数的内容，其对Hive的性能具有非常大的影响，特别是对于很难避免小文件的场景或task特别多的场景，这类场景大多数执行时间都很短。

Hadoop的默认配置通常是使用派生JVM来执行map和Reduce任务的。这时JVM的启动过程可能会造成相当大的开销，尤其是执行的job包含有成百上千task任务的情况。JVM重用可以使得JVM实例在同一个job中重新使用N次。N的值可以在Hadoop的mapred-site.xml文件中进行配置。通常在10-20之间，具体多少需要根据具体业务场景测试得出。

<property>   <name>mapreduce.job.jvm.numtasks</name>   <value>10</value>   <description>How many tasks to run per jvm. If set to -1, there is   no limit.   </description> </property>

我们也可以在hive当中通过

  set  mapred.job.reuse.jvm.num.tasks=10;

这个设置来设置我们的jvm重用

这个功能的缺点是，开启JVM重用将一直占用使用到的task插槽，以便进行重用，直到任务完成后才能释放。如果某个“不平衡的”job中有某几个reduce task执行的时间要比其他Reduce task消耗的时间多的多的话，那么保留的插槽就会一直空闲着却无法被其他的job使用，直到所有的task都结束了才会释放。

 

推测执行

在分布式集群环境下，因为程序Bug（包括Hadoop本身的bug），负载不均衡或者资源分布不均等原因，会造成同一个作业的多个任务之间运行速度不一致，有些任务的运行速度可能明显慢于其他任务（比如一个作业的某个任务进度只有50%，而其他所有任务已经运行完毕），则这些任务会拖慢作业的整体执行进度。为了避免这种情况发生，Hadoop采用了推测执行（Speculative Execution）机制，它根据一定的法则推测出“拖后腿”的任务，并为这样的任务启动一个备份任务，让该任务与原始任务同时处理同一份数据，并最终选用最先成功运行完成任务的计算结果作为最终结果。

Hive 同样可以开启推测执行

设置开启推测执行参数：Hadoop的mapred-site.xml文件中进行配置

<property>   <name>mapreduce.map.speculative</name>   <value>true</value>   <description>If true, then multiple instances of some map tasks                 may be executed in parallel.</description> </property>   <property>   <name>mapreduce.reduce.speculative</name>   <value>true</value>   <description>If true, then multiple instances of some reduce tasks                may be executed in parallel.</description> </property>

不过hive本身也提供了配置项来控制reduce-side的推测执行：

<property>     <name>hive.mapred.reduce.tasks.speculative.execution</name>     <value>true</value>     <description>Whether speculative execution for reducers should be turned on. </description>   </property>

关于调优这些推测执行变量，还很难给一个具体的建议。如果用户对于运行时的偏差非常敏感的话，那么可以将这些功能关闭掉。如果用户因为输入数据量很大而需要执行长时间的map或者Reduce task的话，那么启动推测执行造成的浪费是非常巨大大。

 

表的优化

Join

Join原则：

1）小表Join大表，

将key相对分散，并且数据量小的表放在join的左边，这样可以有效减少内存溢出错误发生的几率；再进一步，可以使用Group让小的维度表（1000条以下的记录条数）先进内存。在map端完成reduce。

select  count(distinct s_id)  from score;

select count(s_id) from score group by s_id; 在map端进行聚合，效率更高

2）多个表关联时，最好分拆成小段，避免大sql（无法控制中间Job）

3）大表Join大表

（1）空KEY过滤

有时join超时是因为某些key对应的数据太多，而相同key对应的数据都会发送到相同的reducer上，从而导致内存不够。此时我们应该仔细分析这些异常的key，很多情况下，这些key对应的数据是异常数据，我们需要在SQL语句中进行过滤。例如key对应的字段为空，操作如下：

环境准备：

create table ori(id bigint, time bigint, uid string, keyword string, url_rank int, click_num int, click_url string) row format delimited fields terminated by '\t'; create table nullidtable(id bigint, time bigint, uid string, keyword string, url_rank int, click_num int, click_url string) row format delimited fields terminated by '\t'; create table jointable(id bigint, time bigint, uid string, keyword string, url_rank int, click_num int, click_url string) row format delimited fields terminated by '\t'; load data local inpath '/export/servers/hivedatas/hive_big_table/*' into table ori;  load data local inpath '/export/servers/hivedatas/hive_have_null_id/*' into table nullidtable;

不过滤：

INSERT OVERWRITE TABLE jointable SELECT a.* FROM nullidtable a JOIN ori b ON a.id = b.id; 结果： No rows affected (152.135 seconds)

过滤：

INSERT OVERWRITE TABLE jointable SELECT a.* FROM (SELECT * FROM nullidtable WHERE id IS NOT NULL ) a JOIN ori b ON a.id = b.id; 结果： No rows affected (141.585 seconds)

 （2）空key转换

有时虽然某个key为空对应的数据很多，但是相应的数据不是异常数据，必须要包含在join的结果中，此时我们可以表a中key为空的字段赋一个随机的值，使得数据随机均匀地分不到不同的reducer上。例如：

不随机分布：

set hive.exec.reducers.bytes.per.reducer=32123456; set mapreduce.job.reduces=7; INSERT OVERWRITE TABLE jointable SELECT a.* FROM nullidtable a LEFT JOIN ori b ON CASE WHEN a.id IS NULL THEN 'hive'  ELSE a.id END = b.id; No rows affected (41.668 seconds)   52.477

结果：这样的后果就是所有为null值的id全部都变成了相同的字符串“hive”，及其容易造成数据的倾斜（所有的key相同，相同key的数据会到同一个reduce当中去）

为了解决这种情况，我们可以通过hive的rand函数，随记的给每一个为空的id赋上一个随机值，这样就不会造成数据倾斜

随机分布：

set hive.exec.reducers.bytes.per.reducer=32123456; set mapreduce.job.reduces=7; INSERT OVERWRITE TABLE jointable SELECT a.* FROM nullidtable a LEFT JOIN ori b ON CASE WHEN id IS NULL THEN concat('hive', rand()) ELSE a.id END = b.id; No rows affected (42.594 seconds)

4）案例实操

（0）需求：测试大表JOIN小表和小表JOIN大表的效率 （新的版本当中已经没有区别了，旧的版本当中需要使用小表）

（1）建大表、小表和JOIN后表的语句

create table bigtable(id bigint, time bigint, uid string, keyword string, url_rank int, click_num int, click_url string) row format delimited fields terminated by '\t'; create table smalltable(id bigint, time bigint, uid string, keyword string, url_rank int, click_num int, click_url string) row format delimited fields terminated by '\t'; create table jointable2(id bigint, time bigint, uid string, keyword string, url_rank int, click_num int, click_url string) row format delimited fields terminated by '\t';

（2）分别向大表和小表中导入数据

hive (default)> load data local inpath '/export/servers/hivedatas/big_data' into table bigtable;

hive (default)>load data local inpath '/export/servers/hivedatas/small_data' into table smalltable;

（3）关闭mapjoin功能（默认是打开的）

set hive.auto.convert.join = false;

（4）执行小表JOIN大表语句

INSERT OVERWRITE TABLE jointable2 SELECT b.id, b.time, b.uid, b.keyword, b.url_rank, b.click_num, b.click_url FROM smalltable s left JOIN bigtable  b ON b.id = s.id;

Time taken: 67.411 seconds  

（5）执行大表JOIN小表语句

INSERT OVERWRITE TABLE jointable2 SELECT b.id, b.time, b.uid, b.keyword, b.url_rank, b.click_num, b.click_url FROM bigtable  b left JOIN smalltable  s ON s.id = b.id;

Time taken: 69.376seconds

可以看出大表join小表或者小表join大表，就算是关闭map端join的情况下，在新的版本当中基本上没有区别了（hive为了解决数据倾斜的问题，会自动进行过滤）

 

MapJoin

如果不指定MapJoin或者不符合MapJoin的条件，那么Hive解析器会将Join操作转换成Common Join（在Reduce阶段完成join）。容易发生数据倾斜。可以用MapJoin把小表全部加载到内存在map端进行join，避免reducer处理。

1）开启MapJoin参数设置：

（1）设置自动选择Mapjoin

set hive.auto.convert.join = true; 默认为true

（2）大表小表的阈值设置（默认25M以下认为是小表）：

set hive.mapjoin.smalltable.filesize=25123456;

2）MapJoin工作机制

首先是Task A，它是一个Local Task（在客户端本地执行的Task），负责扫描小表b的数据，将其转换成一个HashTable的数据结构，并写入本地的文件中，之后将该文件加载到DistributeCache中。

接下来是Task B，该任务是一个没有Reduce的MR，启动MapTasks扫描大表a,在Map阶段，根据a的每一条记录去和DistributeCache中b表对应的HashTable关联，并直接输出结果。

由于MapJoin没有Reduce，所以由Map直接输出结果文件，有多少个Map Task，就有多少个结果文件。

案例实操：

（1）开启Mapjoin功能

set hive.auto.convert.join = true; 默认为true

（2）执行小表JOIN大表语句

INSERT OVERWRITE TABLE jointable2 SELECT b.id, b.time, b.uid, b.keyword, b.url_rank, b.click_num, b.click_url FROM smalltable s JOIN bigtable  b ON s.id = b.id;

Time taken: 31.814 seconds

 

（3）执行大表JOIN小表语句

INSERT OVERWRITE TABLE jointable2 SELECT b.id, b.time, b.uid, b.keyword, b.url_rank, b.click_num, b.click_url FROM bigtable  b JOIN smalltable  s ON s.id = b.id;

Time taken: 28.46 seconds