hadoop-07

  1. 1. 数据仓库简介
    1. 1.1. 什么是数据仓库
    2. 1.2. 数据仓库的结构
    3. 1.3. 数据仓库的数据模型
  2. 2. Hive简介
    1. 2.1. 什么是Hive
      1. 2.1.1. 优点
      2. 2.1.2. 缺点
    2. 2.2. Hive系统架构
    3. 2.3. Hive工作原理
  3. 3. Hive的安装
    1. 3.1. Hive的安装模式
      1. 3.1.1. 嵌入模式
      2. 3.1.2. 本地模式
      3. 3.1.3. 远程模式
  4. 4. Hive内置数据类型
    1. 4.1. 基础数据类型
    2. 4.2. 复杂数据类型

数据仓库简介

什么是数据仓库

数据仓库是一个面向主题的、集成的、随时间变化的,但信息本身相对稳定的数据集合,它用于支持企业或组织的决策分析处理,这里对数据仓库的定义,指出了数据仓库的三个特点。

数据仓库的结构

数据仓库的结构是由数据源、数据存储及管理、OLAP服务器和前端工具四个部分组成。

数据仓库的数据模型

  1. 数据源
    数据源是数据仓库的基础,即系统的数据来源,通常包含企业的各种内部信息和外部信息。
  2. 数据存储及管理
    数据存储及管理是整个数据仓库的核心,决定了对外部数据的表现形式,针对系统现有的数据,进行抽取、清理并有效集成,再按照主题进行组织。
  3. OLAP服务器
    OLAP服务器对需要分析的数据按多维数据模型进行重组,以支持用户随时进行多角度、多层次的分析,并发现数据规律和趋势。
  4. 前端工具
    前端工具主要包含各种数据分析工具、报表工具、查询工具、数据挖掘工具以及各种基于数据仓库或数据集市开发的应用。

数据模型(Data Model)是数据特征的抽象,在数据仓库建设中,一般围绕星型模型和雪花模型来设计数据模型。星型模型是以一个事实表和一组维度表组合而成,并以事实表为中心,所有维度表直接与事实表相连。

雪花模型是当有一个或多个维表没有直接连到事实表上,而是通过其他维表连到事实表上,其图解像多个雪花连在一起,故称雪花模型。雪花模型是对星型模型的扩展,原有的各维表可被扩展为小的事实表,形成一些局部的 “层次 “ 区域,被分解的表都连主维度表而不是事实表。

Hive简介

什么是Hive

Hive是建立在Hadoop文件系统上的数据仓库,它提供了一系列工具,能够对存储在HDFS中的数据进行数据提取、转换和加载(ETL),这是一种可以存储、查询和分析存储在Hadoop中的大规模数据的工具。Hive定义简单的类SQL查询语言(即HQL),可以将结构化的数据文件映射为一张数据表,允许熟悉SQL的用户查询数据,允许熟悉MapReduce的开发者开发mapper和reducer来处理复杂的分析工作,与MapReduce相比较,Hive更具有优势。

  • Hive 处理的数据存储在 HDFS
  • Hive 分析数据底层的实现是 MapReduce
  • 执行程序运行在 Yarn 上

Hive采用了SQL的查询语言HQL,因此很容易将Hive理解为数据库。其实从结构上来看,Hive和数据库除了拥有类似的查询语言,再无类似之处,MySQL与Hive对比如下所示。

对比项 Hive MySQL
查询语言 Hive QL SQL
数据存储位置 HDFS 块设备、本地文件系统
数据格式 用户定义 系统决定
数据更新 不支持 支持
事务 不支持 支持
执行延迟
可扩展性
数据规模

由于 Hive 采用了类似 SQL 的查询语言 HQL(Hive Query Language),因此很容易 将 Hive 理解为数据库。其实从结构上来看,Hive 和数据库除了拥有类似的查询语言,再无 类似之处。数据库可以用在 Online 的应用 中,但是 Hive 是为数据仓库而设计的,清楚这一点,有助于从应用角度理解 Hive 的特性。

查询语言
由于 SQL 被广泛的应用在数据仓库中,因此,专门针对 Hive 的特性设计了类 SQL 的 查询语言 HQL。熟悉 SQL 开发的开发者可以很方便的使用 Hive 进行开发。

数据存储位置
Hive 是建立在 Hadoop 之上的,所有 Hive 的数据都是存储在 HDFS 中的。而数据库则 可以将数据保存在块设备或者本地文件系统中。

数据更新
由于 Hive 是针对数据仓库应用设计的,而数据仓库的内容是读多写少的。因此,Hive 中不建议对数据的改写,所有的数据都是在加载的时候确定好的。而数据库中的数据通常是 需 要 经 常 进 行 修 改 的 , 因 此 可 以 使 用 INSERT INTO … VALUES 添 加 数 据 , 使 用 UPDATE … SET 修改数据。

索引
hive 不建立索引
Hive 在加载数据的过程中不会对数据进行任何处理,甚至不会对数据进行扫描,因此 也没有对数据中的某些 Key 建立索引。Hive 要访问数据中满足条件的特定值时,需要暴力 扫描整个数据,因此访问延迟较高。由于 MapReduce 的引入, Hive 可以并行访问数据,因 此即使没有索引,对于大数据量的访问,Hive 仍然可以体现出优势。数据库中,通常会针 对一个或者几个列建立索引,因此对于少量的特定条件的数据的访问,数据库可以有很高的 效率,较低的延迟。由于数据的访问延迟较高,决定了 Hive 不适合在线数据查询。

执行
Hive 中大多数查询的执行是通过 Hadoop 提供的 MapReduce 来实现的。而数据库通常 有自己的执行引擎。

执行延迟
Hive 在查询数据的时候,由于没有索引,需要扫描整个表,因此延迟较高。另外一个 导致 Hive 执行延迟高的因素是 MapReduce 框架。由于 MapReduce 本身具有较高的延迟, 因此在利用 MapReduce 执行 Hive 查询时,也会有较高的延迟。相对的,数据库的执行延迟 较低。当然,这个低是有条件的,即数据规模较小,当数据规模大到超过数据库的处理能力 的时候,Hive 的并行计算显然能体现出优势

可扩展性
由于 Hive 是建立在 Hadoop 之上的,因此 Hive 的可扩展性是和 Hadoop 的可扩展性是
一致的(世界上最大的 Hadoop 集群在 Yahoo!,2009 年的规模在 4000 台节点左右)。而数 据库由于 ACID 语义的严格限制,扩展行非常有限。目前最先进的并行数据库 Oracle 在理 论上的扩展能力也只有 100 台左右。

数据规模
由于 Hive 建立在集群上并可以利用 MapReduce 进行并行计算,因此可以支持很大规模 的数据;对应的,数据库可以支持的数据规模较小。

优点

  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. 避免了去写 MapReduce,减少开发人员的学习成本。
  3. Hive 的执行延迟比较高,因此 Hive 常用于数据分析,对实时性要求不高的场合。
  4. Hive 优势在于处理大数据,对于处理小数据没有优势,因为 Hive 的执行延迟比较
    高。
  5. Hive 支持用户自定义函数,用户可以根据自己的需求来实现自己的函数。

缺点

  1. Hive 的 HQL 表达能力有限
    • 迭代式算法无法表达
    • 数据挖掘方面不擅长
  2. Hive 的效率比较低
    • Hive 自动生成的 MapReduce 作业,通常情况下不够智能化
    • Hive 调优比较困难,粒度较粗

Hive系统架构

Hive是底层封装了Hadoop的数据仓库处理工具,运行在Hadoop基础上,其系统架构组成主要包含4部分,分别是用户接口、跨语言服务、底层驱动引擎及元数据存储系统。

Hive工作原理

Hive建立在Hadoop系统之上,因此Hive底层工作依赖于Hadoop服务,Hive底层工作原理如下所示。

  1. 用户接口:Client CLI(hive shell)、JDBC/ODBC(java 访问 hive)、WEBUI(浏览器访问 hive)
  2. 元数据:Metastore 元数据包括:表名、表所属的数据库(默认是 default)、表的拥有者、列/分区字段、表 的类型(是否是外部表)、表的数据所在目录等; 默认存储在自带的 derby 数据库中,推荐使用 MySQL 存储 Metastore
  3. Hadoop 使用 HDFS 进行存储,使用 MapReduce 进行计算。
  4. 驱动器:Driver
    (1)解析器(SQL Parser):将 SQL 字符串转换成抽象语法树 AST,这一步一般都用 第三方工具库完成,比如 antlr;对 AST 进行语法分析,比如表是否存在、字段是否存 在、SQL 语义是否有误。
    (2)编译器(Physical Plan):将 AST 编译生成逻辑执行计划。
    (3)优化器(Query Optimizer):对逻辑执行计划进行优化。
    (4)执行器(Execution):把逻辑执行计划转换成可以运行的物理计划。对于 Hive 来 说,就是 MR/Spark。

Hive 通过给用户提供的一系列交互接口,接收到用户的指令(SQL),使用自己的 Driver, 结合元数据(MetaStore),将这些指令翻译成 MapReduce,提交到 Hadoop 中执行,最后,将 执行返回的结果输出到用户交互接口。

##Hive数据模型
Hive中所有的数据都存储在HDFS中,它包含数据库(Database)、表(Table)、分区表(Partition)和桶表(Bucket)四种数据类型。

Hive的安装

Hive的安装模式

Hive的安装模式分为三种,分别是嵌入模式、本地模式和远程模式。

嵌入模式

使用内嵌Derby数据库存储元数据,这是Hive的默认安装方式,配置简单,但是一次只能连接一个客户端,适合用来测试,不适合生产环境。

本地模式

采用外部数据库存储元数据,该模式不需要单独开启Metastore服务,因为本地模式使用的是和Hive在同一个进程中的Metastore服务。

远程模式

与本地模式一样,远程模式也是采用外部数据库存储元数据。不同的是,远程模式需要单独开启Metastore服务,然后每个客户端都在配置文件中配置连接该Metastore服务。远程模式中,Metastore服务和Hive运行在不同的进程中。

Hive内置数据类型

Hive的内置数据类型可以分为两大类,分别是基础数据类型和复杂数据类型,Hive基础数据类型如下所示。

基础数据类型

数据类型 描述
TINYINT 1字节的有符号整数,从-128至127
SMALLINT 2字节有符号整数,从-32768至32767
INT 4字节有符号整数,从从-231到231-1
BIGINT 8字节有符号整数,从从-263到263-1
FLOAT 4字节单精度浮点数
DOUBLE 8字节双精度浮点数
DOUBLE PRECISION Double的别名,从Hive2.2.0开始提供
DECIMAL 任意精度的带符号小数
NUMERIC 同样是DECIMAL,从Hive3.0开始
TIMESTAMP 精度到纳秒的时间戳
DATE 以年/月/日形式描述的日期
INTERVAL 表示时间间隔
STRING 字符串
VARCHAR 同STRING,字符串长度不固定
CHAR 固定长度的字符串
BOOLEAN 用于存储真值(TRUE)和假值(FALSE)

复杂数据类型

数据类型 描述
ARRAY 一组有序字段,字段类型必须相同
MAP 一组无序键值对。键的类型必须是原子类型,值可以是任意类型,同一个映射的键的类型必须相同,值的类型也必须相同
STRUCT 一组命名的字段,字段的类型可以不同