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  • 大数据基础---Hive数据查询详解

    一、数据准备

    为了演示查询操作,这里需要预先创建三张表,并加载测试数据。

    数据文件 emp.txt 和 dept.txt 可以从本仓库的resources 目录下载。

    1.1 员工表

     -- 建表语句
     CREATE TABLE emp(
         empno INT,     -- 员工表编号
         ename STRING,  -- 员工姓名
         job STRING,    -- 职位类型
         mgr INT,   
         hiredate TIMESTAMP,  --雇佣日期
         sal DECIMAL(7,2),  --工资
         comm DECIMAL(7,2),
         deptno INT)   --部门编号
        ROW FORMAT DELIMITED FIELDS TERMINATED BY "	";
    
      --加载数据
    LOAD DATA LOCAL INPATH "/usr/file/emp.txt" OVERWRITE INTO TABLE emp;
    

    1.2 部门表

     -- 建表语句
     CREATE TABLE dept(
         deptno INT,   --部门编号
         dname STRING,  --部门名称
         loc STRING    --部门所在的城市
     )
     ROW FORMAT DELIMITED FIELDS TERMINATED BY "	";
     
     --加载数据
     LOAD DATA LOCAL INPATH "/usr/file/dept.txt" OVERWRITE INTO TABLE dept;
    

    1.3 分区表

    这里需要额外创建一张分区表,主要是为了演示分区查询:

    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)   -- 按照部门编号进行分区
     ROW FORMAT DELIMITED FIELDS TERMINATED BY "	";
    
    
    --加载数据
    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、单表查询

    2.1 SELECT

    -- 查询表中全部数据
    SELECT * FROM emp;
    

    2.2 WHERE

    -- 查询 10 号部门中员工编号大于 7782 的员工信息 
    SELECT * FROM emp WHERE empno > 7782 AND deptno = 10;
    

    2.3 DISTINCT

    Hive 支持使用 DISTINCT 关键字去重。

    -- 查询所有工作类型
    SELECT DISTINCT job FROM emp;
    

    2.4 分区查询

    分区查询 (Partition Based Queries),可以指定某个分区或者分区范围。

    -- 查询分区表中部门编号在[20,40]之间的员工
    SELECT emp_ptn.* FROM emp_ptn
    WHERE emp_ptn.deptno >= 20 AND emp_ptn.deptno <= 40;
    

    2.5 LIMIT

    -- 查询薪资最高的 5 名员工
    SELECT * FROM emp ORDER BY sal DESC LIMIT 5;
    

    2.6 GROUP BY

    Hive 支持使用 GROUP BY 进行分组聚合操作。

    set hive.map.aggr=true;
    
    -- 查询各个部门薪酬综合
    SELECT deptno,SUM(sal) FROM emp GROUP BY deptno;
    

    hive.map.aggr 控制程序如何进行聚合。默认值为 false。如果设置为 true,Hive 会在 map 阶段就执行一次聚合。这可以提高聚合效率,但需要消耗更多内存。

    2.7 ORDER AND SORT

    可以使用 ORDER BY 或者 Sort BY 对查询结果进行排序,排序字段可以是整型也可以是字符串:如果是整型,则按照大小排序;如果是字符串,则按照字典序排序。ORDER BY 和 SORT BY 的区别如下:

    • 使用 ORDER BY 时会有一个 Reducer 对全部查询结果进行排序,可以保证数据的全局有序性;
    • 使用 SORT BY 时只会在每个 Reducer 中进行排序,这可以保证每个 Reducer 的输出数据是有序的,但不能保证全局有序。

    由于 ORDER BY 的时间可能很长,如果你设置了严格模式 (hive.mapred.mode = strict),则其后面必须再跟一个 limit 子句。

    注 :hive.mapred.mode 默认值是 nonstrict ,也就是非严格模式。

    -- 查询员工工资,结果按照部门升序,按照工资降序排列
    SELECT empno, deptno, sal FROM emp ORDER BY deptno ASC, sal DESC;
    

    2.8 HAVING

    可以使用 HAVING 对分组数据进行过滤。

    -- 查询工资总和大于 9000 的所有部门
    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 值的数据分发到同一个 Reducer 进行处理,这可以使用 DISTRIBUTE BY 字句。需要注意的是,DISTRIBUTE BY 虽然能把具有相同 Key 值的数据分发到同一个 Reducer,但是不能保证数据在 Reducer 上是有序的。情况如下:

    把以下 5 个数据发送到两个 Reducer 上进行处理:

    k1
    k2
    k4
    k3
    k1
    

    Reducer1 得到如下乱序数据:

    k1
    k2
    k1
    

    Reducer2 得到数据如下:

    k4
    k3
    

    如果想让 Reducer 上的数据是有序的,可以结合 SORT BY 使用 (示例如下),或者使用下面我们将要介绍的 CLUSTER BY。

    -- 将数据按照部门分发到对应的 Reducer 上处理
    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 排序规则是 ASC,此时可以使用 CLUSTER BY 进行替换,同时 CLUSTER BY 可以保证数据在全局是有序的。

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

    三、多表联结查询

    Hive 支持内连接,外连接,左外连接,右外连接,笛卡尔连接,这和传统数据库中的概念是一致的,可以参见下图。

    需要特别强调:JOIN 语句的关联条件必须用 ON 指定,不能用 WHERE 指定,否则就会先做笛卡尔积,再过滤,这会导致你得不到预期的结果 (下面的演示会有说明)。

    3.1 INNER JOIN

    -- 查询员工编号为 7369 的员工的详细信息
    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连接,语法如下
    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 是等价的。

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

    3.3 RIGHT OUTER JOIN

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

    执行右连接后,由于 40 号部门下没有任何员工,所以此时员工信息为 NULL。这个查询可以很好的复述上面提到的——JOIN 语句的关联条件必须用 ON 指定,不能用 WHERE 指定。你可以把 ON 改成 WHERE,你会发现无论如何都查不出 40 号部门这条数据,因为笛卡尔运算不会有 (NULL, 40) 这种情况。

    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 (左半连接)是 IN/EXISTS 子查询的一种更高效的实现。

    • JOIN 子句中右边的表只能在 ON 子句中设置过滤条件;
    • 查询结果只包含左边表的数据,所以只能 SELECT 左表中的列。
    -- 查询在纽约办公的所有员工信息
    SELECT emp.*
    FROM emp LEFT SEMI JOIN dept 
    ON emp.deptno = dept.deptno AND dept.loc="NEW YORK";
    
    --上面的语句就等价于
    SELECT emp.* FROM emp
    WHERE emp.deptno IN (SELECT deptno FROM dept WHERE loc="NEW YORK");
    

    3.6 JOIN

    笛卡尔积连接,这个连接日常的开发中可能很少遇到,且性能消耗比较大,基于这个原因,如果在严格模式下 (hive.mapred.mode = strict),Hive 会阻止用户执行此操作。

    SELECT * FROM emp JOIN dept;
    

    四、JOIN优化

    4.1 STREAMTABLE

    在多表进行联结的时候,如果每个 ON 字句都使用到共同的列(如下面的 b.key),此时 Hive 会进行优化,将多表 JOIN 在同一个 map / reduce 作业上进行。同时假定查询的最后一个表(如下面的 c 表)是最大的一个表,在对每行记录进行 JOIN 操作时,它将尝试将其他的表缓存起来,然后扫描最后那个表进行计算。因此用户需要保证查询的表的大小从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,用户并非需要总是把最大的表放在查询语句的最后面,Hive 提供了 /*+ STREAMTABLE() */ 标志,用于标识最大的表,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张表是小表,那么 Hive 把这张小表加载到内存中。这时候程序会在 map 阶段直接拿另外一个表的数据和内存中表数据做匹配,由于在 map 就进行了 JOIN 操作,从而可以省略 reduce 过程,这样效率可以提升很多。Hive 中提供了 /*+ MAPJOIN() */ 来标记小表,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

    查看当前数据库:

    SELECT current_database()
    

    六、本地模式

    在上面演示的语句中,大多数都会触发 MapReduce, 少部分不会触发,比如 select * from emp limit 5 就不会触发 MR,此时 Hive 只是简单的读取数据文件中的内容,然后格式化后进行输出。在需要执行 MapReduce 的查询中,你会发现执行时间可能会很长,这时候你可以选择开启本地模式。

    --本地模式默认关闭,需要手动开启此功能
    SET hive.exec.mode.local.auto=true;
    

    启用后,Hive 将分析查询中每个 map-reduce 作业的大小,如果满足以下条件,则可以在本地运行它:

    • 作业的总输入大小低于:hive.exec.mode.local.auto.inputbytes.max(默认为 128MB);
    • map-tasks 的总数小于:hive.exec.mode.local.auto.tasks.max(默认为 4);
    • 所需的 reduce 任务总数为 1 或 0。

    因为我们测试的数据集很小,所以你再次去执行上面涉及 MR 操作的查询,你会发现速度会有显著的提升。

    参考资料

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

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