13、Hive 实战 - Hive的压缩和存储

1. Hadoop压缩配置

1.1. MR支持的压缩编码

为了支持多种压缩/解压缩算法，Hadoop引入了编码/解码器，如下表所示：

压缩性能的比较：

具体可以参考如下网址：snappy | A fast compressor/decompressor

Ona single core of a Core i7 processor in 64-bit mode, Snappy compresses at about 250 MB/sec or more and decompresses at about 500 MB/sec or more.

1.2. 压缩参数配置

要在Hadoop中启用压缩，可以配置如下参数（mapred-site.xml文件中）：

2. 开启Map输出阶段压缩（MR引擎）

开启map输出阶段压缩可以减少job中map和Reduce task间数据传输量。具体配置如下：

（1）开启hive中间传输数据压缩功能

hive (default)>set hive.exec.compress.intermediate=true;

（2）开启mapreduce中map输出压缩功能

hive (default)>set mapreduce.map.output.compress=true;

（3）设置mapreduce中map输出数据的压缩方式

hive (default)>set mapreduce.map.output.compress.codec = org.apache.hadoop.io.compress.SnappyCodec;

（4）执行查询语句

hive (default)> select count(ename) name from emp;

3. 开启Reduce输出阶段压缩

当Hive将输出写入到表中时，输出内容同样可以进行压缩。属性hive.exec.compress.output控制着这个功能。用户可能需要保持默认设置文件中的默认值false，这样默认的输出就是非压缩的纯文本文件了。用户可以通过在查询语句或执行脚本中设置这个值为true，来开启输出结果压缩功能。

（1）开启hive最终输出数据压缩功能

hive (default)>set hive.exec.compress.output=true;

（2）开启mapreduce最终输出数据压缩

hive (default)>set mapreduce.output.fileoutputformat.compress=true;

（3）设置mapreduce最终数据输出压缩方式

hive (default)> set mapreduce.output.fileoutputformat.compress.codec = org.apache.hadoop.io.compress.SnappyCodec;

（4）设置mapreduce最终数据输出压缩为块压缩

hive (default)> set mapreduce.output.fileoutputformat.compress.type=BLOCK;

（5）测试一下输出结果是否是压缩文件

hive (default)> insert overwrite local directory '/opt/module/data/distribute-result' select * from emp distribute by deptno sort by empno desc;

4. 文件存储格式

Hive支持的存储数据的格式主要有：TEXTFILE 、SEQUENCEFILE、ORC、PARQUET。

4.1. 列式存储和行式存储

如图所示左边为逻辑表，右边第一个为行式存储，第二个为列式存储。

1）行存储的特点

查询满足条件的一整行数据的时候，列存储则需要去每个聚集的字段找到对应的每个列的值，行存储只需要找到其中一个值，其余的值都在相邻地方，所以此时行存储查询的速度更快。

2）列存储的特点
因为每个字段的数据聚集存储，在查询只需要少数几个字段的时候，能大大减少读取的数据量；每个字段的数据类型一定是相同的，列式存储可以针对性的设计更好的设计压缩算法。TEXTFILE和SEQUENCEFILE的存储格式都是基于行存储的；ORC和PARQUET是基于列式存储的。

4.2. TextFile格式

默认格式，数据不做压缩，磁盘开销大，数据解析开销大。可结合Gzip、Bzip2使用，但使用Gzip这种方式，hive不会对数据进行切分，从而无法对数据进行并行操作。

4.3. Orc格式

Orc(Optimized Row Columnar)是Hive 0.11版里引入的新的存储格式。如下图所示可以看到每个Orc文件由1个或多个stripe组成，每个stripe一般为HDFS的块大小，每一个stripe包含多条记录，这些记录按照列进行独立存储，对应到Parquet中的row group的概念。每个Stripe里有三部分组成，分别是Index Data，Row Data，Stripe Footer：

1）Index Data：一个轻量级的index，默认是每隔1W行做一个索引。这里做的索引应该只是记录某行的各字段在Row Data中的offset。

2）Row Data：存的是具体的数据，先取部分行，然后对这些行按列进行存储。对每个列进行了编码，分成多个Stream来存储。

3）Stripe Footer：存的是各个Stream的类型，长度等信息。

每个文件有一个File Footer，这里面存的是每个Stripe的行数，每个Column的数据类型信息等；每个文件的尾部是一个PostScript，这里面记录了整个文件的压缩类型以及FileFooter的长度信息等。在读取文件时，会seek到文件尾部读PostScript，从里面解析到File Footer长度，再读FileFooter，从里面解析到各个Stripe信息，再读各个Stripe，即从后往前读。

4.4. Parquet格式

Parquet文件是以二进制方式存储的，所以是不可以直接读取的，文件中包括该文件的数据和元数据，因此Parquet格式文件是自解析的。

（1）行组(Row Group)：每一个行组包含一定的行数，在一个HDFS文件中至少存储一个行组，类似于orc的stripe的概念。

（2）列块(Column Chunk)：在一个行组中每一列保存在一个列块中，行组中的所有列连续的存储在这个行组文件中。一个列块中的值都是相同类型的，不同的列块可能使用不同的算法进行压缩。

（3）页(Page)：每一个列块划分为多个页，一个页是最小的编码的单位，在同一个列块的不同页可能使用不同的编码方式。

通常情况下，在存储Parquet数据的时候会按照Block大小设置行组的大小，由于一般情况下每一个Mapper任务处理数据的最小单位是一个Block，这样可以把每一个行组由一个Mapper任务处理，增大任务执行并行度。Parquet文件的格式。

上图展示了一个Parquet文件的内容，一个文件中可以存储多个行组，文件的首位都是该文件的Magic Code，用于校验它是否是一个Parquet文件，Footer length记录了文件元数据的大小，通过该值和文件长度可以计算出元数据的偏移量，文件的元数据中包括每一个行组的元数据信息和该文件存储数据的Schema信息。除了文件中每一个行组的元数据，每一页的开始都会存储该页的元数据，在Parquet中，有三种类型的页：数据页、字典页和索引页。数据页用于存储当前行组中该列的值，字典页存储该列值的编码字典，每一个列块中最多包含一个字典页，索引页用来存储当前行组下该列的索引，目前Parquet中还不支持索引页。

4.5. 主流文件存储格式对比实验

从存储文件的压缩比和查询速度两个角度对比，进行存储文件的压缩比测试。

4.5.1. 测试数据

参考CSDN资源链接：hive文件存储格式对比实验测试数据-Hive文档类资源-CSDN下载

源数据大小为： 18.1 MB

4.5.2. TextFile

（1）创建表，存储数据格式为TEXTFILE

create table log_text (
    track_time string,
    url string,
    session_id string,
    referer string,
    ip string,
    end_user_id string,
    city_id string
)
row format delimited fields terminated by '\t'
stored as textfile;

（2）向表中加载数据

hive (default)> load data local inpath '/opt/module/hive/datas/log.data' into table log_text ;

（3）查看表中数据大小

hive (default)> dfs -du -h /user/hive/warehouse/log_text;

18.13 M  /user/hive/warehouse/log_text/log.data

4.5.3. ORC

（1）创建表，存储数据格式为ORC

create table log_orc(
    track_time string,
    url string,
    session_id string,
    referer string,
    ip string,
    end_user_id string,
    city_id string
)
row format delimited fields terminated by '\t'
stored as orc
tblproperties("orc.compress"="NONE"); -- 设置orc存储不使用压缩

（2）向表中加载数据

hive (default)> insert into table log_orc select * from log_text;

（3）查看表中数据大小

hive (default)> dfs -du -h /user/hive/warehouse/log_orc/ ;

7.7 M  /user/hive/warehouse/log_orc/000000_0

4.5.4. Parquet

（1）创建表，存储数据格式为parquet

create table log_parquet(
    track_time string,
    url string,
    session_id string,
    referer string,
    ip string,
    end_user_id string,
    city_id string
)
row format delimited fields terminated by '\t'
stored as parquet;

（2）向表中加载数据

hive (default)> insert into table log_parquet select * from log_text;

（3）查看表中数据大小

hive (default)> dfs -du -h /user/hive/warehouse/log_parquet/;

13.1 M  /user/hive/warehouse/log_parquet/000000_0

4.5.5. 存储文件的对比总结

从上述查看表中数据大小中可以很明显得出结论： ORC > Parquet > textFile

4.5.6. 存储文件的查询速度测试

-- （1）TextFile
hive (default)> insert overwrite local directory '/opt/module/data/log_text' select substring(url,1,4) from log_text;

-- （2）ORC
hive (default)> insert overwrite local directory '/opt/module/data/log_orc' select substring(url,1,4) from log_orc;

-- （3）Parquet
hive (default)> insert overwrite local directory '/opt/module/data/log_parquet' select substring(url,1,4) from log_parquet;

存储文件的查询速度总结：查询速度相近。

5. 存储和压缩结合

官网：https://cwiki.apache.org/confluence/display/Hive/LanguageManual+ORC

ORC存储方式的压缩：

注意：所有关于ORCFile的参数都是在HQL语句的TBLPROPERTIES字段里面出现

5.1. 创建一个ZLIB压缩的ORC存储方式

（1）建表语句

create table log_orc_zlib(
    track_time string,
    url string,
    session_id string,
    referer string,
    ip string,
    end_user_id string,
    city_id string
)
row format delimited fields terminated by '\t'
stored as orc
tblproperties("orc.compress"="ZLIB");

（2）插入数据

insert into log_orc_zlib select * from log_text;

（3）查看插入后数据

hive (default)> dfs -du -h /user/hive/warehouse/log_orc_zlib/ ;

2.78 M  /user/hive/warehouse/log_orc_none/000000_0

5.2. 创建一个SNAPPY压缩的ORC存储方式

（1）建表语句

create table log_orc_snappy(
    track_time string,
    url string,
    session_id string,
    referer string,
    ip string,
    end_user_id string,
    city_id string
)
row format delimited fields terminated by '\t'
stored as orc
tblproperties("orc.compress"="SNAPPY");

（2）插入数据

insert into log_orc_snappy select * from log_text;

（3）查看插入后数据

hive (default)> dfs -du -h /user/hive/warehouse/log_orc_snappy/;

3.75 M  /user/hive/warehouse/log_orc_snappy/000000_0

ZLIB比Snappy压缩的还小。原因是ZLIB采用的是deflate压缩算法。比snappy压缩的压缩率高。

5.3. 创建一个SNAPPY压缩的parquet存储方式

（1）建表语句

create table log_parquet_snappy(
    track_time string,
    url string,
    session_id string,
    referer string,
    ip string,
    end_user_id string,
    city_id string
)
row format delimited fields terminated by '\t'
stored as parquet
tblproperties("parquet.compression"="SNAPPY");

（2）插入数据

insert into log_parquet_snappy select * from log_text;

（3）查看插入后数据

hive (default)> dfs -du -h /user/hive/warehouse/log_parquet_snappy/;

6.39 MB  /user/hive/warehouse/ log_parquet_snappy /000000_0

5.4. 存储方式和压缩总结

在实际的项目开发当中，hive表的数据存储格式一般选择：orc或parquet。压缩方式一般选择snappy，lzo。