Hive 学习之路（五）—— Hive 分区表和分桶表

一、分区表

1.1 概念

Hive中的表对应为HDFS上的指定目录，在查询数据时候，默认会对全表进行扫描，这样时间和性能的消耗都非常大。

分区为HDFS上表目录的子目录，数据按照分区存储在子目录中。如果查询的where字句的中包含分区条件，则直接从该分区去查找，而不是扫描整个表目录，合理的分区设计可以极大提高查询速度和性能。

这里说明一下分区表并Hive独有的概念，实际上这个概念非常常见。比如在我们常用的Oracle数据库中，当表中的数据量不断增大，查询数据的速度就会下降，这时也可以对表进行分区。表进行分区后，逻辑上表仍然是一张完整的表，只是将表中的数据存放到多个表空间（物理文件上），这样查询数据时，就不必要每次都扫描整张表，从而提升查询性能。

1.2 使用场景

通常，在管理大规模数据集的时候都需要进行分区，比如将日志文件按天进行分区，从而保证数据细粒度的划分，使得查询性能得到提升。

1.3 创建分区表

在Hive中可以使用PARTITIONED BY子句创建分区表。表可以包含一个或多个分区列，程序会为分区列中的每个不同值组合创建单独的数据目录。下面的我们创建一张雇员表作为测试：

 CREATE EXTERNAL TABLE emp_partition(
    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 "\t"
    LOCATION '/hive/emp_partition';

1.4 加载数据到分区表

加载数据到分区表时候必须要指定数据所处的分区：

# 加载部门编号为20的数据到表中
LOAD DATA LOCAL INPATH "/usr/file/emp20.txt" OVERWRITE INTO TABLE emp_partition PARTITION (deptno=20)
# 加载部门编号为30的数据到表中
LOAD DATA LOCAL INPATH "/usr/file/emp30.txt" OVERWRITE INTO TABLE emp_partition PARTITION (deptno=30)

1.5 查看分区目录

这时候我们直接查看表目录，可以看到表目录下存在两个子目录，分别是deptno=20和deptno=30,这就是分区目录，分区目录下才是我们加载的数据文件。

# hadoop fs -ls  hdfs://hadoop001:8020/hive/emp_partition/

这时候当你的查询语句的where包含deptno=20，则就去对应的分区目录下进行查找，而不用扫描全表。

二、分桶表

1.1 简介

分区提供了一个隔离数据和优化查询的可行方案，但是并非所有的数据集都可以形成合理的分区，分区的数量也不是越多越好，过多的分区条件可能会导致很多分区上没有数据。同时Hive会限制动态分区可以创建的最大分区数，用来避免过多分区文件对文件系统产生负担。鉴于以上原因，Hive还提供了一种更加细粒度的数据拆分方案：分桶表(bucket Table)。

分桶表会将指定列的值进行哈希散列，并对bucket（桶数量）取余，然后存储到对应的bucket（桶）中。

1.2 理解分桶表

单从概念上理解分桶表可能会比较晦涩，其实和分区一样，分桶这个概念同样不是Hive独有的，对于Java开发人员而言，这可能是一个每天都会用到的概念，因为Hive中的分桶概念和Java数据结构中的HashMap的分桶概念是一致的。

当调用HashMap的put()方法存储数据时，程序会先对key值调用hashCode()方法计算出hashcode，然后对数组长度取模计算出index，最后将数据存储在数组index位置的链表上，链表达到一定阈值后会转换为红黑树(JDK1.8+)。下图为HashMap的数据结构图：

图片引用自：HashMap vs. Hashtable

1.3 创建分桶表

在Hive中，我们可以通过CLUSTERED BY指定分桶列，并通过SORTED BY指定桶中数据的排序参考列。下面为分桶表建表语句示例：

  CREATE EXTERNAL TABLE emp_bucket(
    empno INT,
    ename STRING,
    job STRING,
    mgr INT,
    hiredate TIMESTAMP,
    sal DECIMAL(7,2),
    comm DECIMAL(7,2),
    deptno INT)
    CLUSTERED BY(empno) SORTED BY(empno ASC) INTO 4 BUCKETS  --按照员工编号散列到四个bucket中
    ROW FORMAT DELIMITED FIELDS TERMINATED BY "\t"
    LOCATION '/hive/emp_bucket';

1.4 加载数据到分桶表

这里直接使用Load语句向分桶表加载数据，数据时可以加载成功的，但是数据并不会分桶。

这是由于分桶的实质是对指定字段做了hash散列然后存放到对应文件中，这意味着向分桶表中插入数据是必然要通过MapReduce，且Reducer的数量必须等于分桶的数量。由于以上原因，分桶表的数据通常只能使用CTAS(CREATE TABLE AS SELECT)方式插入，因为CTAS操作会触发MapReduce。加载数据步骤如下：

1. 设置强制分桶

set hive.enforce.bucketing = true; --Hive 2.x不需要这一步

在Hive 0.x and 1.x版本，必须使用设置hive.enforce.bucketing = true，表示强制分桶，允许程序根据表结构自动选择正确数量的Reducer和cluster by column来进行分桶。

2. CTAS导入数据

INSERT INTO TABLE emp_bucket SELECT *  FROM emp;  --这里的emp表就是一张普通的雇员表

可以从执行日志看到CTAS触发MapReduce操作，且Reducer数量和建表时候指定bucket数量一致：

1.5 查看分桶文件

bucket(桶)本质上就是表目录下的具体文件：

三、分区表和分桶表结合使用

分区表和分桶表的本质都是将数据按照不同粒度进行拆分，从而使得在查询时候不必扫描全表，只需要扫描对应的分区或分桶，从而提升查询效率。两者可以结合起来使用，从而保证表数据在不同粒度上都能得到合理的拆分。下面是Hive官方给出的示例：

CREATE TABLE page_view_bucketed(
	viewTime INT,
    userid BIGINT,
    page_url STRING,
    referrer_url STRING,
    ip STRING )
 PARTITIONED BY(dt STRING)
 CLUSTERED BY(userid) SORTED BY(viewTime) INTO 32 BUCKETS
 ROW FORMAT DELIMITED
   FIELDS TERMINATED BY '\001'
   COLLECTION ITEMS TERMINATED BY '\002'
   MAP KEYS TERMINATED BY '\003'
 STORED AS SEQUENCEFILE;

此时导入数据时需要指定分区：

INSERT OVERWRITE page_view_bucketed
PARTITION (dt='2009-02-25')
SELECT * FROM page_view WHERE dt='2009-02-25';

参考资料

LanguageManual DDL BucketedTables

更多大数据系列文章可以参见个人 GitHub 开源项目：程序员大数据入门指南