hive sql的執行及編譯過程

一、hive在執行sql時會以mapreduce的方式對數據進行接入和處理,其主要包含以下幾個階段:
hive sql的執行及編譯過程
1.hive首先根據sql語句中的表從hdfs文件中獲取數據,對數據文件進行split操作,使其可以一行一行將所需數據讀入內存;
2.map函數將內存中的數據按照key值進行映射,形成一行一行的key-value值,比如用戶表中的性別字段,內存中map處理後的記錄如下:
hive sql的執行及編譯過程
3.在實際應用中會有多臺機器參與map處理,map完成後需要將帶有相同key的數據分發到同一臺集羣去進行後續處理,此時的操作稱爲shuffle;
4.如果sql中包含有join、count、sum,此時還會進行reduce操作,比如count,其完成reduce後數據情況如下:
hive sql的執行及編譯過程

二、在hive底層,同時還會將上面的sql進行編譯,其過程主要包含以下六點:
hive sql的執行及編譯過程
爲便於理解,我們拿一個簡單的查詢語句進行展示,對5月30號的地區維表進行查詢:

select * from dim.dim_region where dt = '2019-05-30'

1.根據Antlr定義的sql語法規則,將相關sql進行詞法、語法解析,轉化爲抽象語法樹AST Tree

ABSTRACT SYNTAX TREE:
TOK_QUERY
    TOK_FROM 
    TOK_TABREF
           TOK_TABNAME
               dim
                 dim_region
    TOK_INSERT
      TOK_DESTINATION
          TOK_DIR
              TOK_TMP_FILE
        TOK_SELECT
          TOK_SELEXPR
              TOK_ALLCOLREF
        TOK_WHERE
          =
              TOK_TABLE_OR_COL
                  dt
                    '2019-05-30'

2.遍歷AST Tree,抽象出查詢的基本組成單元QueryBlock
AST Tree生成後由於其複雜度依舊較高,不便於翻譯爲mapreduce程序,需要進行進一步抽象和結構化,形成QueryBlock。QueryBlock是一條SQL最基本的組成單元,包括三個部分:輸入源,計算過程,輸出。簡單來講一個QueryBlock就是一個子查詢。QB的生成過程爲一個遞歸過程,先序遍歷 AST Tree ,遇到不同的Token 節點(理解爲特殊標記),保存到相應的屬性中,主要包含以下幾個過程:

  • TOK_QUERY:創建 QB 對象,循環遞歸子節點
  • TOK_FROM:將表名語法部分保存到 QB 對象的 aliasToTabs 等屬性中
  • TOK_INSERT:循環遞歸子節點
  • TOK_DESTINATION:將輸出目標的語法部分保存在 QBParseInfo 對象的nameToDest 屬性中
  • TOK_SELECT:分別將查詢表達式的語法部分保存在 destToSelExpr 、destToAggregationExprs 、 destToDistinctFuncExprs 三個屬性中
  • TOK_WHERE:將 Where 部分的語法保存在 QBParseInfo 對象的destToWhereExpr 屬性中

3.遍歷QueryBlock,翻譯爲執行操作樹OperatorTree
Hive最終生成的MapReduce任務,Map階段和Reduce階段均由OperatorTree組成。邏輯操作符,就是在Map階段或者Reduce階段完成單一特定的操作。
基本的操作符包括TableScanOperator,SelectOperator,FilterOperator,JoinOperator,GroupByOperator,ReduceSinkOperator
ReduceSinkOperator將Map端的字段組合序列化爲Reduce Key/value, Partition Key,只可能出現在Map階段,同時也標誌着Hive生成的MapReduce程序中Map階段的結束。
Operator在Map Reduce階段之間的數據傳遞都是一個流式的過程。每一個Operator對一行數據完成操作後之後將數據傳遞給childOperator計算。
由於Join/GroupBy/OrderBy均需要在Reduce階段完成,所以在生成相應操作的Operator之前都會先生成一個ReduceSinkOperator,將字段組合並序列化爲Reduce Key/value, Partition Key。

4..Logical Optimizer對OperatorTree進行優化操作
使用ReduceSinkOperator,減少shuffle數據量。大部分邏輯層優化器通過變換 OperatorTree ,合併操作符,達到減少 MapReduce Job ,減少 shuffle 數據量的目的。

5.遍歷OperatorTree,並翻譯爲MapReduce任務
OperatorTree 轉化爲 Task tree的過程分爲下面幾個階段

對輸出表生成 MoveTask
從 OperatorTree 的其中一個根節點向下深度優先遍歷
ReduceSinkOperator 標示 Map/Reduce 的界限,多個 Job 間的界限
遍歷其他根節點,遇過碰到 JoinOperator 合併 MapReduceTask
生成 StatTask 更新元數據
剪斷 Map 與 Reduce 間的 Operator 的關係

6.物理層優化器對MapReduce任務進行優化,生成最終的執行計劃

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