Explain
1. explain 的用法
Hive提供了explain命令来展示一个查询的执行计划,这个执行计划对于我们了解底层原理,Hive 调优,排查数据倾斜等很有帮助。
使用语法:
explain query;
explain select sum(id) from test1;
STAGE DEPENDENCIES: --1. 各个stage之间的依赖性
Stage-1 is a root stage -- 1.1 根stage,开始的stage
Stage-0 depends on stages: Stage-1 --依赖 Stage-1,Stage-1执行完成后执行Stage-0
STAGE PLANS: -- 2. 各个stage的执行计划
Stage: Stage-1
Map Reduce -- 2.1 Map Reduce
Map Operator Tree: -- 2.2 MAP端的执行计划树
TableScan -- 2.2.1 表扫描操作 map端第一个操作肯定是加载表,所以就是表扫描操作
alias: test1 -- 2.2.2 表名称
Statistics: Num rows: 6 Data size: 75 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Select Operator
expressions: id (type: int)
outputColumnNames: id
Statistics: Num rows: 6 Data size: 75 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Group By Operator
aggregations: sum(id)
mode: hash
outputColumnNames: _col0
Statistics: Num rows: 1 Data size: 8 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Reduce Output Operator
sort order:
Statistics: Num rows: 1 Data size: 8 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
value expressions: _col0 (type: bigint)
Reduce Operator Tree: -- 2.3 Reduce端的执行计划树
Group By Operator
aggregations: sum(VALUE._col0)
mode: mergepartial
outputColumnNames: _col0
Statistics: Num rows: 1 Data size: 8 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
File Output Operator
compressed: false
Statistics: Num rows: 1 Data size: 8 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
table:
input format: org.apache.hadoop.mapred.SequenceFileInputFormat
output format: org.apache.hadoop.hive.ql.io.HiveSequenceFileOutputFormat
serde: org.apache.hadoop.hive.serde2.lazy.LazySimpleSerDe
Stage: Stage-0
Fetch Operator
limit: -1
Processor Tree:
ListSink
食用说明:
explain执行计划中,key:value形式的 语句为描述性质的;Operator为一个操作;
一个HIVE查询被转换为一个由一个或多个stage组成的序列(有向无环图DAG)。这些stage可以是MapReduce stage,也可以是负责元数据存储的stage,也可以是负责文件系统的操作(比如移动和重命名)的stage。
纵览全局:
我们将上述结果拆分看,先从最外层开始,包含两个大的部分:
- stage dependencies:各个stage之间的依赖性
- stage plan:各个stage的执行计划
先看第一部分 stage dependencies ,包含两个 stage,Stage-1 是根stage,说明这是开始的stage,Stage-0 依赖 Stage-1,Stage-1执行完成后执行Stage-0。
再看第二部分 stage plan,里面有一个 Map Reduce,一个MR的执行计划分为两个部分:
- Map Operator Tree:MAP端的执行计划树
- Reduce Operator Tree:Reduce端的执行计划树
Operator
这Map Operator Tree 和 Reduce Operator Tree里面包含这条sql语句的 operator
TableScan
:表扫描操作;map端第一个操作肯定是加载表,所以就是表扫描操作,常见的属性:
- alias:表名称
- Statistics:表统计信息,包含表中数据条数,数据大小等
Select Operator
:选取操作;常见的属性 :
- expressions:需要的字段名称及字段类型
- outputColumnNames:输出的列名称
- Statistics:表统计信息,包含表中数据条数,数据大小等
Group By Operator
:分组聚合操作;常见的属性:
- aggregations:显示聚合函数信息
-
mode:聚合模式;
有 hash:随机聚合,就是hash partition;partial:局部聚合;final:最终聚合 - keys:分组的字段,如果没有分组,则没有此字段
- outputColumnNames:聚合之后输出列名
- Statistics:表统计信息,包含分组聚合之后的数据条数,数据大小等
Reduce Output Operator
输出到reduce操作,常见属性:
- sort order:值为空 不排序;值为 + 正序排序,值为 – 倒序排序;
- 值为 ± 排序的列为两列,第一列为正序,第二列为倒序
Filter Operator
过滤操作,常见的属性:
- predicate:过滤条件,如sql语句中的where id>=1,则此处显示(id >= 1)
Map Join Operator
:join 操作,常见的属性:
- condition map:join方式 ,如Inner Join 0 to 1 Left Outer Join0 to 2
- keys: join 的条件字段
- outputColumnNames:join 完成之后输出的字段
- Statistics:join 完成之后生成的数据条数,大小等
Map Join Operator
:join 操作,常见的属性:
- condition map:join方式 ,如Inner Join 0 to 1 Left Outer Join0 to 2
- keys: join 的条件字段
- outputColumnNames:join 完成之后输出的字段
- Statistics:join 完成之后生成的数据条数,大小等
File Output Operator
:文件输出操作,常见的属性
- compressed:是否压缩
- table:表的信息,包含输入输出文件格式化方式,序列化方式等
Fetch Operator
:客户端获取数据操作,常见的属性:
- limit,值为 -1 表示不限制条数,其他值为限制的条数
2. explain 的使用场景
本节介绍 explain 能够为我们在生产实践中带来哪些便利及解决我们哪些迷惑
案例一:join 语句会过滤 null 的值吗?
现在,我们在hive cli 输入以下查询计划语句
select a.id,b.user_name from test1 a join test2 b on a.id=b.id;
问:上面这条 join 语句会过滤 id 为 null 的值吗
执行下面语句:
explain select a.id,b.user_name from test1 a join test2 b on a.id=b.id;
我们来看结果 (为了适应页面展示,仅截取了部分输出信息):
TableScan
alias: a
Statistics: Num rows: 6 Data size: 75 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Filter Operator
predicate: id is not null (type: boolean)
Statistics: Num rows: 6 Data size: 75 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Select Operator
expressions: id (type: int)
outputColumnNames: _col0
Statistics: Num rows: 6 Data size: 75 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
HashTable Sink Operator
keys:
0 _col0 (type: int)
1 _col0 (type: int)
...
从上述结果可以看到 predicate: id is not null 这样一行,说明 join 时会自动过滤掉关联字段为 null 值的情况,但 left join 或 full join 是不会自动过滤null值的,大家可以自行尝试下。
案例二:group by 分组语句会进行排序吗?
看下面这条sql
select id,max(user_name) from test1 group by id;
直接来看 explain 之后结果 (为了适应页面展示,仅截取了部分输出信息)
TableScan
alias: test1
Statistics: Num rows: 9 Data size: 108 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Select Operator
expressions: id (type: int), user_name (type: string)
outputColumnNames: id, user_name
Statistics: Num rows: 9 Data size: 108 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Group By Operator
aggregations: max(user_name)
keys: id (type: int)
mode: hash
outputColumnNames: _col0, _col1
Statistics: Num rows: 9 Data size: 108 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Reduce Output Operator
key expressions: _col0 (type: int)
sort order: +
Map-reduce partition columns: _col0 (type: int)
Statistics: Num rows: 9 Data size: 108 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
value expressions: _col1 (type: string)
...
我们看 Group By Operator,里面有 keys: id (type: int) 说明按照 id 进行分组的,再往下看还有 sort order: + ,说明是按照 id 字段进行正序排序的。
案例三:哪条sql执行效率高呢?
观察两条sql语句
SELECT
a.id,
b.user_name
FROM
test1 a
JOIN test2 b ON a.id = b.id
WHERE
a.id > 2;
SELECT
a.id,
b.user_name
FROM
(SELECT * FROM test1 WHERE id > 2) a
JOIN test2 b ON a.id = b.id;
这两条sql语句输出的结果是一样的,但是哪条sql执行效率高呢?
有人说第一条sql执行效率高,因为第二条sql有子查询,子查询会影响性能;
有人说第二条sql执行效率高,因为先过滤之后,在进行join时的条数减少了,所以执行效率就高了。
到底哪条sql效率高呢,我们直接在sql语句前面加上 explain,看下执行计划不就知道了嘛!
在第一条sql语句前加上 explain,得到如下结果
hive (default)> explain select a.id,b.user_name from test1 a join test2 b on a.id=b.id where a.id >2;
OK
Explain
STAGE DEPENDENCIES:
Stage-4 is a root stage
Stage-3 depends on stages: Stage-4
Stage-0 depends on stages: Stage-3
STAGE PLANS:
Stage: Stage-4
Map Reduce Local Work
Alias -> Map Local Tables:
$hdt$_0:a
Fetch Operator
limit: -1
Alias -> Map Local Operator Tree:
$hdt$_0:a
TableScan
alias: a
Statistics: Num rows: 6 Data size: 75 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Filter Operator
predicate: (id > 2) (type: boolean)
Statistics: Num rows: 2 Data size: 25 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Select Operator
expressions: id (type: int)
outputColumnNames: _col0
Statistics: Num rows: 2 Data size: 25 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
HashTable Sink Operator
keys:
0 _col0 (type: int)
1 _col0 (type: int)
Stage: Stage-3
Map Reduce
Map Operator Tree:
TableScan
alias: b
Statistics: Num rows: 6 Data size: 75 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Filter Operator
predicate: (id > 2) (type: boolean)
Statistics: Num rows: 2 Data size: 25 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Select Operator
expressions: id (type: int), user_name (type: string)
outputColumnNames: _col0, _col1
Statistics: Num rows: 2 Data size: 25 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Map Join Operator
condition map:
Inner Join 0 to 1
keys:
0 _col0 (type: int)
1 _col0 (type: int)
outputColumnNames: _col0, _col2
Statistics: Num rows: 2 Data size: 27 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Select Operator
expressions: _col0 (type: int), _col2 (type: string)
outputColumnNames: _col0, _col1
Statistics: Num rows: 2 Data size: 27 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
File Output Operator
compressed: false
Statistics: Num rows: 2 Data size: 27 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
table:
input format: org.apache.hadoop.mapred.SequenceFileInputFormat
output format: org.apache.hadoop.hive.ql.io.HiveSequenceFileOutputFormat
serde: org.apache.hadoop.hive.serde2.lazy.LazySimpleSerDe
Local Work:
Map Reduce Local Work
Stage: Stage-0
Fetch Operator
limit: -1
Processor Tree:
ListSink
在第二条sql语句前加上 explain,得到如下结果
hive (default)> explain select a.id,b.user_name from(select * from test1 where id>2 ) a join test2 b on a.id=b.id;
OK
Explain
STAGE DEPENDENCIES:
Stage-4 is a root stage
Stage-3 depends on stages: Stage-4
Stage-0 depends on stages: Stage-3
STAGE PLANS:
Stage: Stage-4
Map Reduce Local Work
Alias -> Map Local Tables:
$hdt$_0:test1
Fetch Operator
limit: -1
Alias -> Map Local Operator Tree:
$hdt$_0:test1
TableScan
alias: test1
Statistics: Num rows: 6 Data size: 75 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Filter Operator
predicate: (id > 2) (type: boolean)
Statistics: Num rows: 2 Data size: 25 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Select Operator
expressions: id (type: int)
outputColumnNames: _col0
Statistics: Num rows: 2 Data size: 25 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
HashTable Sink Operator
keys:
0 _col0 (type: int)
1 _col0 (type: int)
Stage: Stage-3
Map Reduce
Map Operator Tree:
TableScan
alias: b
Statistics: Num rows: 6 Data size: 75 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Filter Operator
predicate: (id > 2) (type: boolean)
Statistics: Num rows: 2 Data size: 25 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Select Operator
expressions: id (type: int), user_name (type: string)
outputColumnNames: _col0, _col1
Statistics: Num rows: 2 Data size: 25 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Map Join Operator
condition map:
Inner Join 0 to 1
keys:
0 _col0 (type: int)
1 _col0 (type: int)
outputColumnNames: _col0, _col2
Statistics: Num rows: 2 Data size: 27 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
Select Operator
expressions: _col0 (type: int), _col2 (type: string)
outputColumnNames: _col0, _col1
Statistics: Num rows: 2 Data size: 27 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
File Output Operator
compressed: false
Statistics: Num rows: 2 Data size: 27 Basic stats: COMPLETE Column stats: NONE
table:
input format: org.apache.hadoop.mapred.SequenceFileInputFormat
output format: org.apache.hadoop.hive.ql.io.HiveSequenceFileOutputFormat
serde: org.apache.hadoop.hive.serde2.lazy.LazySimpleSerDe
Local Work:
Map Reduce Local Work
Stage: Stage-0
Fetch Operator
limit: -1
Processor Tree:
ListSink
大家有什么发现,除了表别名不一样,其他的执行计划完全一样,都是先进行 where 条件过滤,在进行 join 条件关联。说明 hive 底层会自动帮我们进行优化,所以这两条sql语句执行效率是一样的。
案例四:定位产生数据倾斜的代码段
数据倾斜大多数都是大 key 问题导致的。
如何判断是大 key 导致的问题,可以通过下面方法:
1. 通过时间判断
如果某个 reduce 的时间比其他 reduce 时间长的多,如下图,大部分 task 在 1 分钟之内完成,只有 r_000000 这个 task 执行 20 多分钟了还没完成。
注意:要排除两种情况:
-
如果每个 reduce 执行时间差不多,都特别长,不一定是数据倾斜导致的,可能是 reduce 设置过少导致的。
-
有时候,某个 task 执行的节点可能有问题,导致任务跑的特别慢。这个时候,mapreduce 的推测执行,会重启一个任务。如果新的任务在很短时间内能完成,通常则是由于 task 执行节点问题导致的个别 task 慢。但是如果推测执行后的 task 执行任务也特别慢,那更说明该 task 可能会有倾斜问题。
2. 通过任务 Counter 判断
Counter 会记录整个 job 以及每个 task 的统计信息。
counter 的 url 一般类似:
http://bd001:8088/proxy/application_1624419433039_1569885/mapreduce/singletaskcounter/task_1624419433039_1569885_r_000000/org.apache.hadoop.mapreduce.FileSystemCounte
通过输入记录数,普通的 task counter 如下,输入的记录数是 13 亿多:
而 task=000000 的 counter 如下,其输入记录数是 230 多亿。是其他任务的 100 多倍:
3. 定位 SQL 代码
1.确定任务卡住的 stage
-
通过 jobname 确定 stage:
一般 Hive 默认的 jobname 名称会带上 stage 阶段,如下通过 jobname 看到任务卡住的为 Stage-4:
-
如果 jobname 是自定义的,那可能没法通过 jobname 判断 stage。需要借助于任务日志:
找到执行特别慢的那个 task,然后 Ctrl+F 搜索 “CommonJoinOperator: JOIN struct” 。Hive 在 join 的时候,会把 join 的 key 打印到日志中。如下:
上图中的关键信息是:struct<_col0:string, _col1:string, _col3:string>
这时候,需要参考该 SQL 的执行计划。通过参考执行计划,可以断定该阶段为 Stage-4 阶段:
就可以推测出是在执行下面红框中代码时出现了数据倾斜,因为这行的表的别名是 d:
以上仅列举了4个我们生产中既熟悉又有点迷糊的例子,explain 还有很多其他的用途,如查看stage的依赖情况、hive 调优等,小伙伴们可以自行尝试。
2. 确定 SQL 执行代码
确定了执行阶段,即 Stage-4 阶段。通过执行计划,则可以判断出是执行哪段代码时出现了倾斜。还是从此图,这个 Stage-4 阶段中进行连接操作的表别名是 d:
就可以推测出是在执行下面红框中代码时出现了数据倾斜,因为这行的表的别名是 d:
3. explain dependency的用法
explain dependency用于描述一段SQL需要的数据来源,输出是一个json格式的数据,里面包含以下两个部分的内容:
input_partitions:
描述一段SQL依赖的数据来源表分区,里面存储的是分区名的列表,如果整段SQL包含的所有表都是非分区表,则显示为空。
input_tables:
描述一段SQL依赖的数据来源表,里面存储的是Hive表名的列表。
使用explain dependency查看SQL查询非分区普通表,在 hive cli 中输入以下命令:
explain dependency select s_age,count(1) num from student_orc;
得到结果:
{"input_partitions":[],"input_tables":[{"tablename":"default@student_tb _orc","tabletype":"MANAGED_TABLE"}]}
使用explain dependency查看SQL查询分区表,在 hive cli 中输入以下命令:
explain dependency select s_age,count(1) num from student_orc_partition;
{"input_partitions":[{"partitionName":"default@student_orc_partition@ part=0"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition@part=1"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition@part=2"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition@part=3"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition@part=4"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition@part=5"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition@part=6"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition@part=7"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition@part=8"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition@part=9"}],
"input_tables":[{"tablename":"default@student_orc_partition", "tabletype":"MANAGED_TABLE"}]
explain dependency的使用场景有两个:
场景一:快速排除。快速排除因为读取不到相应分区的数据而导致任务数据输出异常。例如,在一个以天分区的任务中,上游任务因为生产过程不可控因素出现异常或者空跑,导致下游任务引发异常。通过这种方式,可以快速查看SQL读取的分区是否出现异常。
场景二:理清表的输入,帮助理解程序的运行,特别是有助于理解有多重子查询,多表连接的依赖输入。
下面通过两个案例来看explain dependency的实际运用:
案例一:识别看似等价的代码
对于刚接触SQL的程序员,很容易将
select * from a inner join b on a.no=b.no and a.f>1 and a.f<3;
等价于
select * from a inner join b on a.no=b.no where a.f>1 and a.f<3;
我们可以通过案例来查看下它们的区别:
select
a.s_no
from student_orc_partition a
inner join
student_orc_partition_only b
on a.s_no=b.s_no and a.part=b.part and a.part>=1 and a.part<=2;
select
a.s_no
from student_orc_partition a
inner join
student_orc_partition_only b
on a.s_no=b.s_no and a.part=b.part
where a.part>=1 and a.part<=2;
我们看下上述两段代码explain dependency的输出结果:
{"input_partitions":
[{"partitionName":"default@student_orc_partition@part=1"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition@part=2"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition_only@part=0"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition_only@part=1"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition_only@part=2"}],
"input_tables": [{"tablename":"default@student_orc_partition","tabletype":"MANAGED_TABLE"}, {"tablename":"default@student_orc_partition_only","tabletype":"MANAGED_TABLE"}]}
{"input_partitions":
[{"partitionName":"default@student_orc_partition@part=1"},
{"partitionName" : "default@student_orc_partition@part=2"},
{"partitionName" :"default@student_orc_partition_only@part=1"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition_only@part=2"}],
"input_tables": [{"tablename":"default@student_orc_partition","tabletype":"MANAGED_TABLE"}, {"tablename":"default@student_orc_partition_only","tabletype":"MANAGED_TABLE"}]}
通过上面的输出结果可以看到,其实上述的两个SQL并不等价,代码1在内连接(inner join)中的连接条件(on)中加入非等值的过滤条件后,并没有将内连接的右表按照过滤条件进行过滤,内连接在执行时会多读取part=0的分区数据。而在代码2中,会过滤掉不符合条件的分区。
案例二:识别SQL读取数据范围的差别
explain dependency
select
a.s_no
from student_orc_partition a
left join
student_orc_partition_only b
on a.s_no=b.s_no and a.part=b.part and b.part>=1 and b.part<=2;
explain dependency
select
a.s_no
from student_orc_partition a
left join
student_orc_partition_only b
on a.s_no=b.s_no and a.part=b.part and a.part>=1 and a.part<=2;
以上两个代码的数据读取范围是一样的吗?答案是不一样,我们通过explain dependency来看下:
{"input_partitions":
[{"partitionName": "default@student_orc_partition@part=0"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition@part=1"}, …中间省略7个分区
{"partitionName":"default@student_orc_partition@part=9"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition_only@part=1"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition_only@part=2"}],
"input_tables": [{"tablename":"default@student_orc_partition","tabletype":"MANAGED_TABLE"}, {"tablename":"default@student_orc_partition_only","tabletype":"MANAGED_TABLE"}]}
{"input_partitions":
[{"partitionName":"default@student_orc_partition@part=0"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition@part=1"}, …中间省略7个分区
{"partitionName":"default@student_orc_partition@part=9"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition_only@part=0"},
{"partitionName":"default@student_orc_partition_only@part=1"}, …中间省略7个分区
{"partitionName":"default@student_orc_partition_only@part=9"}],
"input_tables": [{"tablename":"default@student_orc_partition","tabletype":"MANAGED_TABLE"}, {"tablename":"default@student_orc_partition_only","tabletype":"MANAGED_TABLE"}]}
可以看到,对左外连接在连接条件中加入非等值过滤的条件,如果过滤条件是作用于右表(b表)有起到过滤的效果,则右表只要扫描两个分区即可,但是左表(a表)会进行全表扫描。如果过滤条件是针对左表,则完全没有起到过滤的作用,那么两个表将进行全表扫描。这时的情况就如同全外连接一样都需要对两个数据进行全表扫描。
在使用过程中,容易认为代码片段2可以像代码片段1一样进行数据过滤,通过查看explain dependency的输出结果,可以知道不是如此。
4. explain authorization 的用法
通过explain authorization可以知道当前SQL访问的数据来源(INPUTS) 和数据输出(OUTPUTS),以及当前Hive的访问用户 (CURRENT_USER)和操作(OPERATION)。
explain authorization
select variance(s_score) from student_tb_orc;
INPUTS:
default@student_tb_orc
OUTPUTS:
hdfs://node01:8020/tmp/hive/hdfs/cbf182a5-8258-4157-9194- 90f1475a3ed5/-mr-10000
CURRENT_USER:
hdfs
OPERATION:
QUERY
AUTHORIZATION_FAILURES:
No privilege 'Select' found for inputs { database:default, table:student_ tb_orc, columnName:s_score}
从上面的信息可知:
-
上面案例的数据来源是defalut数据库中的 student_tb_orc表;
-
数据的输出路径是hdfs://node01:8020/tmp/hive/hdfs/cbf182a5-8258-4157-9194-90f1475a3ed5/-mr-10000;
-
当前的操作用户是hdfs,操作是查询;
观察上面的信息我们还会看到AUTHORIZATION_FAILURES信息,提示对当前的输入没有查询权限,但如果运行上面的SQL的话也能够正常运行。为什么会出现这种情况?Hive在默认不配置权限管理的情况下不进行权限验证,所有的用户在Hive里面都是超级管理员,即使不对特定的用户进行赋权,也能够正常查询。