大數據基礎---Hive數據查詢詳解


一、數據准備

為了演示查詢操作,這里需要預先創建三張表,並加載測試數據。

數據文件 emp.txt 和 dept.txt 可以從本倉庫的resources 目錄下載。

1.1 員工表

 -- 建表語句
 CREATE TABLE emp(
     empno INT,     -- 員工表編號
     ename STRING,  -- 員工姓名
     job STRING,    -- 職位類型
     mgr INT,   
     hiredate TIMESTAMP,  --雇佣日期
     sal DECIMAL(7,2),  --工資
     comm DECIMAL(7,2),
     deptno INT)   --部門編號
    ROW FORMAT DELIMITED FIELDS TERMINATED BY "\t";

  --加載數據
LOAD DATA LOCAL INPATH "/usr/file/emp.txt" OVERWRITE INTO TABLE emp;

1.2 部門表

 -- 建表語句
 CREATE TABLE dept(
     deptno INT,   --部門編號
     dname STRING,  --部門名稱
     loc STRING    --部門所在的城市
 )
 ROW FORMAT DELIMITED FIELDS TERMINATED BY "\t";
 
 --加載數據
 LOAD DATA LOCAL INPATH "/usr/file/dept.txt" OVERWRITE INTO TABLE dept;

1.3 分區表

這里需要額外創建一張分區表,主要是為了演示分區查詢:

CREATE EXTERNAL TABLE emp_ptn(
      empno INT,
      ename STRING,
      job STRING,
      mgr INT,
      hiredate TIMESTAMP,
      sal DECIMAL(7,2),
      comm DECIMAL(7,2)
  )
 PARTITIONED BY (deptno INT)   -- 按照部門編號進行分區
 ROW FORMAT DELIMITED FIELDS TERMINATED BY "\t";


--加載數據
LOAD DATA LOCAL INPATH "/usr/file/emp.txt" OVERWRITE INTO TABLE emp_ptn PARTITION (deptno=20)
LOAD DATA LOCAL INPATH "/usr/file/emp.txt" OVERWRITE INTO TABLE emp_ptn PARTITION (deptno=30)
LOAD DATA LOCAL INPATH "/usr/file/emp.txt" OVERWRITE INTO TABLE emp_ptn PARTITION (deptno=40)
LOAD DATA LOCAL INPATH "/usr/file/emp.txt" OVERWRITE INTO TABLE emp_ptn PARTITION (deptno=50)

二、單表查詢

2.1 SELECT

-- 查詢表中全部數據
SELECT * FROM emp;

2.2 WHERE

-- 查詢 10 號部門中員工編號大於 7782 的員工信息 
SELECT * FROM emp WHERE empno > 7782 AND deptno = 10;

2.3 DISTINCT

Hive 支持使用 DISTINCT 關鍵字去重。

-- 查詢所有工作類型
SELECT DISTINCT job FROM emp;

2.4 分區查詢

分區查詢 (Partition Based Queries),可以指定某個分區或者分區范圍。

-- 查詢分區表中部門編號在[20,40]之間的員工
SELECT emp_ptn.* FROM emp_ptn
WHERE emp_ptn.deptno >= 20 AND emp_ptn.deptno <= 40;

2.5 LIMIT

-- 查詢薪資最高的 5 名員工
SELECT * FROM emp ORDER BY sal DESC LIMIT 5;

2.6 GROUP BY

Hive 支持使用 GROUP BY 進行分組聚合操作。

set hive.map.aggr=true;

-- 查詢各個部門薪酬綜合
SELECT deptno,SUM(sal) FROM emp GROUP BY deptno;

hive.map.aggr 控制程序如何進行聚合。默認值為 false。如果設置為 true,Hive 會在 map 階段就執行一次聚合。這可以提高聚合效率,但需要消耗更多內存。

2.7 ORDER AND SORT

可以使用 ORDER BY 或者 Sort BY 對查詢結果進行排序,排序字段可以是整型也可以是字符串:如果是整型,則按照大小排序;如果是字符串,則按照字典序排序。ORDER BY 和 SORT BY 的區別如下:

  • 使用 ORDER BY 時會有一個 Reducer 對全部查詢結果進行排序,可以保證數據的全局有序性;
  • 使用 SORT BY 時只會在每個 Reducer 中進行排序,這可以保證每個 Reducer 的輸出數據是有序的,但不能保證全局有序。

由於 ORDER BY 的時間可能很長,如果你設置了嚴格模式 (hive.mapred.mode = strict),則其后面必須再跟一個 limit 子句。

注 :hive.mapred.mode 默認值是 nonstrict ,也就是非嚴格模式。

-- 查詢員工工資,結果按照部門升序,按照工資降序排列
SELECT empno, deptno, sal FROM emp ORDER BY deptno ASC, sal DESC;

2.8 HAVING

可以使用 HAVING 對分組數據進行過濾。

-- 查詢工資總和大於 9000 的所有部門
SELECT deptno,SUM(sal) FROM emp GROUP BY deptno HAVING SUM(sal)>9000;

2.9 DISTRIBUTE BY

如果想要把具有相同 Key 值的數據分發到同一個 Reducer 進行處理,這可以使用 DISTRIBUTE BY 字句。需要注意的是,DISTRIBUTE BY 雖然能把具有相同 Key 值的數據分發到同一個 Reducer,但是不能保證數據在 Reducer 上是有序的。情況如下:

把以下 5 個數據發送到兩個 Reducer 上進行處理:

k1
k2
k4
k3
k1

Reducer1 得到如下亂序數據:

k1
k2
k1

Reducer2 得到數據如下:

k4
k3

如果想讓 Reducer 上的數據是有序的,可以結合 SORT BY 使用 (示例如下),或者使用下面我們將要介紹的 CLUSTER BY。

-- 將數據按照部門分發到對應的 Reducer 上處理
SELECT empno, deptno, sal FROM emp DISTRIBUTE BY deptno SORT BY deptno ASC;

2.10 CLUSTER BY

如果 SORT BYDISTRIBUTE BY 指定的是相同字段,且 SORT BY 排序規則是 ASC,此時可以使用 CLUSTER BY 進行替換,同時 CLUSTER BY 可以保證數據在全局是有序的。

SELECT empno, deptno, sal FROM emp CLUSTER  BY deptno ;

三、多表聯結查詢

Hive 支持內連接,外連接,左外連接,右外連接,笛卡爾連接,這和傳統數據庫中的概念是一致的,可以參見下圖。

需要特別強調:JOIN 語句的關聯條件必須用 ON 指定,不能用 WHERE 指定,否則就會先做笛卡爾積,再過濾,這會導致你得不到預期的結果 (下面的演示會有說明)。

3.1 INNER JOIN

-- 查詢員工編號為 7369 的員工的詳細信息
SELECT e.*,d.* FROM 
emp e JOIN dept d
ON e.deptno = d.deptno 
WHERE empno=7369;

--如果是三表或者更多表連接,語法如下
SELECT a.val, b.val, c.val FROM a JOIN b ON (a.key = b.key1) JOIN c ON (c.key = b.key1)

3.2 LEFT OUTER JOIN

LEFT OUTER JOIN 和 LEFT JOIN 是等價的。

-- 左連接
SELECT e.*,d.*
FROM emp e LEFT OUTER  JOIN  dept d
ON e.deptno = d.deptno;

3.3 RIGHT OUTER JOIN

--右連接
SELECT e.*,d.*
FROM emp e RIGHT OUTER JOIN  dept d
ON e.deptno = d.deptno;

執行右連接后,由於 40 號部門下沒有任何員工,所以此時員工信息為 NULL。這個查詢可以很好的復述上面提到的——JOIN 語句的關聯條件必須用 ON 指定,不能用 WHERE 指定。你可以把 ON 改成 WHERE,你會發現無論如何都查不出 40 號部門這條數據,因為笛卡爾運算不會有 (NULL, 40) 這種情況。

3.4 FULL OUTER JOIN

SELECT e.*,d.*
FROM emp e FULL OUTER JOIN  dept d
ON e.deptno = d.deptno;

3.5 LEFT SEMI JOIN

LEFT SEMI JOIN (左半連接)是 IN/EXISTS 子查詢的一種更高效的實現。

  • JOIN 子句中右邊的表只能在 ON 子句中設置過濾條件;
  • 查詢結果只包含左邊表的數據,所以只能 SELECT 左表中的列。
-- 查詢在紐約辦公的所有員工信息
SELECT emp.*
FROM emp LEFT SEMI JOIN dept 
ON emp.deptno = dept.deptno AND dept.loc="NEW YORK";

--上面的語句就等價於
SELECT emp.* FROM emp
WHERE emp.deptno IN (SELECT deptno FROM dept WHERE loc="NEW YORK");

3.6 JOIN

笛卡爾積連接,這個連接日常的開發中可能很少遇到,且性能消耗比較大,基於這個原因,如果在嚴格模式下 (hive.mapred.mode = strict),Hive 會阻止用戶執行此操作。

SELECT * FROM emp JOIN dept;

四、JOIN優化

4.1 STREAMTABLE

在多表進行聯結的時候,如果每個 ON 字句都使用到共同的列(如下面的 b.key),此時 Hive 會進行優化,將多表 JOIN 在同一個 map / reduce 作業上進行。同時假定查詢的最后一個表(如下面的 c 表)是最大的一個表,在對每行記錄進行 JOIN 操作時,它將嘗試將其他的表緩存起來,然后掃描最后那個表進行計算。因此用戶需要保證查詢的表的大小從左到右是依次增加的。

`SELECT a.val, b.val, c.val FROM a JOIN b ON (a.key = b.key) JOIN c ON (c.key = b.key)`

然后,用戶並非需要總是把最大的表放在查詢語句的最后面,Hive 提供了 /*+ STREAMTABLE() */ 標志,用於標識最大的表,示例如下:

SELECT /*+ STREAMTABLE(d) */  e.*,d.* 
FROM emp e JOIN dept d
ON e.deptno = d.deptno
WHERE job='CLERK';

4.2 MAPJOIN

如果所有表中只有一張表是小表,那么 Hive 把這張小表加載到內存中。這時候程序會在 map 階段直接拿另外一個表的數據和內存中表數據做匹配,由於在 map 就進行了 JOIN 操作,從而可以省略 reduce 過程,這樣效率可以提升很多。Hive 中提供了 /*+ MAPJOIN() */ 來標記小表,示例如下:

SELECT /*+ MAPJOIN(d) */ e.*,d.* 
FROM emp e JOIN dept d
ON e.deptno = d.deptno
WHERE job='CLERK';

五、SELECT的其他用途

查看當前數據庫:

SELECT current_database()

六、本地模式

在上面演示的語句中,大多數都會觸發 MapReduce, 少部分不會觸發,比如 select * from emp limit 5 就不會觸發 MR,此時 Hive 只是簡單的讀取數據文件中的內容,然后格式化后進行輸出。在需要執行 MapReduce 的查詢中,你會發現執行時間可能會很長,這時候你可以選擇開啟本地模式。

--本地模式默認關閉,需要手動開啟此功能
SET hive.exec.mode.local.auto=true;

啟用后,Hive 將分析查詢中每個 map-reduce 作業的大小,如果滿足以下條件,則可以在本地運行它:

  • 作業的總輸入大小低於:hive.exec.mode.local.auto.inputbytes.max(默認為 128MB);
  • map-tasks 的總數小於:hive.exec.mode.local.auto.tasks.max(默認為 4);
  • 所需的 reduce 任務總數為 1 或 0。

因為我們測試的數據集很小,所以你再次去執行上面涉及 MR 操作的查詢,你會發現速度會有顯著的提升。

參考資料

  1. LanguageManual Select
  2. LanguageManual Joins
  3. LanguageManual GroupBy
  4. LanguageManual SortBy

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