八.压缩和存储

8.1 Hadoop源码编译支持Snappy压缩(了解)

8.1.1 资源准备

1)CentOS联网 

配置CentOS能连接外网。Linux虚拟机ping www.baidu.com 是畅通的

注意:采用root角色编译,减少文件夹权限出现问题

2)jar包准备(hadoop源码、JDK8 、maven、protobuf)

(1)hadoop-2.8.4-src.tar.gz

(2)jdk-8u144-linux-x64.tar.gz

(3)snappy-1.1.3.tar.gz

(4)apache-maven-3.0.5-bin.tar.gz

(5)protobuf-2.5.0.tar.gz

8.1.2 jar包安装

0)注意:所有操作必须在root用户下完成

1)JDK解压、配置环境变量JAVA_HOME和PATH,验证java-version(如下都需要验证是否配置成功)

[root@bigdata111 software] # tar -zxf jdk-8u144-linux-x64.tar.gz -C /opt/module/

[root@bigdata111 software]# vi /etc/profile

#JAVA_HOME

export JAVA_HOME=/opt/module/jdk1.8.0_144

export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin

[root@bigdata111 software]#source /etc/profile

验证命令:java -version

2)Maven解压、配置  MAVEN_HOME和PATH。

[root@bigdata111 software]# tar -zxvf apache-maven-3.0.5-bin.tar.gz -C /opt/module/

[root@bigdata111 apache-maven-3.0.5]# vi /etc/profile

#MAVEN_HOME

export MAVEN_HOME=/opt/module/apache-maven-3.0.5

export PATH=$PATH:$MAVEN_HOME/bin

[root@bigdata111 software]#source /etc/profile

验证命令:mvn -version

8.1.3 编译源码

1)准备编译环境

[root@bigdata111 software]# yum install svn

[root@bigdata111 software]# yum install autoconf automake libtool cmake

[root@bigdata111 software]# yum install ncurses-devel

[root@bigdata111 software]# yum install openssl-devel

[root@bigdata111 software]# yum install gcc*

2)编译安装snappy

[root@bigdata111 software]# tar -zxvf snappy-1.1.3.tar.gz -C /opt/module/

[root@bigdata111 module]# cd snappy-1.1.3/

[root@bigdata111 snappy-1.1.3]# ./configure

[root@bigdata111 snappy-1.1.3]# make

[root@bigdata111 snappy-1.1.3]# make install

# 查看snappy库文件

[root@bigdata111 snappy-1.1.3]# ls -lh /usr/local/lib |grep snappy

3)编译安装protobuf

[root@bigdata111 software]# tar -zxvf protobuf-2.5.0.tar.gz -C /opt/module/

[root@bigdata111 module]# cd protobuf-2.5.0/

[root@bigdata111 protobuf-2.5.0]# ./configure 

[root@bigdata111 protobuf-2.5.0]#  make 

[root@bigdata111 protobuf-2.5.0]#  make install

# 查看protobuf版本以测试是否安装成功

[root@bigdata111 protobuf-2.5.0]# protoc --version

4)编译hadoop native

[root@bigdata111 software]# tar -zxvf hadoop-2.8.4-src.tar.gz

[root@bigdata111 software]# cd hadoop-2.8.4-src/

[root@bigdata111 software]# mvn clean package -DskipTests -Pdist,native -Dtar -Dsnappy.lib=/usr/local/lib -Dbundle.snappy

执行成功后,/opt/software/hadoop-2.8.4-src/hadoop-dist/target/hadoop-2.8.4.tar.gz即为新生成的支持snappy压缩的二进制安装包。

8.2 Hadoop压缩配置

8.2.1 MR支持的压缩编码

压缩格式工具算法文件扩展名是否可切分

DEFAULT无DEFAULT.deflate否

GzipgzipDEFAULT.gz否

bzip2bzip2bzip2.bz2是

LZOlzopLZO.lzo是

Snappy无Snappy.snappy否

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

压缩格式对应的编码/解码器

DEFLATEorg.apache.hadoop.io.compress.DefaultCodec

gziporg.apache.hadoop.io.compress.GzipCodec

bzip2org.apache.hadoop.io.compress.BZip2Codec

LZOcom.hadoop.compression.lzo.LzopCodec

Snappyorg.apache.hadoop.io.compress.SnappyCodec

压缩性能的比较

压缩算法原始文件大小压缩文件大小压缩速度解压速度

gzip8.3GB1.8GB17.5MB/s58MB/s

bzip28.3GB1.1GB2.4MB/s9.5MB/s

LZO8.3GB2.9GB49.3MB/s74.6MB/s

http://google.github.io/snappy/

On a 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.

8.2.2 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):

参数默认值阶段建议

io.compression.codecs   

(在core-site.xml中配置)

org.apache.hadoop.io.compress.DefaultCodec, org.apache.hadoop.io.compress.GzipCodec, org.apache.hadoop.io.compress.BZip2Codec,

org.apache.hadoop.io.compress.Lz4Codec

输入压缩Hadoop使用文件扩展名判断是否支持某种编解码器

mapreduce.map.output.compressfalsemapper输出这个参数设为true启用压缩

mapreduce.map.output.compress.codecorg.apache.hadoop.io.compress.DefaultCodecmapper输出使用LZO、LZ4或snappy编解码器在此阶段压缩数据

mapreduce.output.fileoutputformat.compressfalsereducer输出这个参数设为true启用压缩

mapreduce.output.fileoutputformat.compress.codecorg.apache.hadoop.io.compress. DefaultCodecreducer输出使用标准工具或者编解码器,如gzip和bzip2

mapreduce.output.fileoutputformat.compress.typeRECORDreducer输出SequenceFile输出使用的压缩类型:NONE和BLOCK


8.3 开启Map输出阶段压缩

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:

案例实操:

1)开启hive中间传输数据压缩功能,默认为false

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

2)开启mapreduce中map输出压缩功能,默认为false

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;

8.4 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。

案例实操:

hive (default)> set mapreduce.job.reduces=3;

1)开启hive最终输出数据压缩功能,默认为false

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

2)开启mapreduce最终输出数据压缩,默认为false

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/datas/distribute-result' select * from emp distribute by deptno sort by empno desc;

测试:不设置reduce,结果是否是压缩格式

hive (default)> set mapreduce.job.reduces=-1;

insert overwrite local directory '/opt/module/datas/distribute-result' select * from test;


8.5 文件存储格式

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

简写:

行储存:textFile 、 sequencefile 、

列储存:orc 、parquet

8.5.1 列式存储和行式存储


上图左边为逻辑表,右边第一个为行式存储,第二个为列式存储。

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。

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。

8.5.2 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。

8.5.3 Orc格式

Orc (Optimized Row Columnar)是Hive 0.11版里引入的新的存储格式。

可以看到每个Orc文件由1个或多个stripe组成,每个stripe250MB大小,这个Stripe实际相当于RowGroup概念,不过大小由4MB->250MB,这样应该能提升顺序读的吞吐率。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。

8.5.4 Parquet格式

Parquet是面向分析型业务的列式存储格式,由Twitter和Cloudera合作开发,2015年5月从Apache的孵化器里毕业成为Apache顶级项目。

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。

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文件的格式如下图所示。

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。

8.5.5 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。

存储文件的压缩比测试:

0)测试数据(log.data 大小为18.1MB)

1)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/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;

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

2)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 ;

(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/ ;

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

3)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

存储文件的压缩比总结:

ORC >  Parquet >  textFile

存储文件的查询速度测试:

1)TextFile

hive (default)> select count(*) from log_text;

_c0

100000

Time taken: 21.54 seconds, Fetched: 1 row(s)

Time taken: 21.08 seconds, Fetched: 1 row(s)

2)ORC

hive (default)> select count(*) from log_orc;

_c0

100000

Time taken: 20.867 seconds, Fetched: 1 row(s)

Time taken: 22.667 seconds, Fetched: 1 row(s)

3)Parquet

hive (default)> select count(*) from log_parquet;

_c0

100000

Time taken: 22.922 seconds, Fetched: 1 row(s)

Time taken: 21.074 seconds, Fetched: 1 row(s)

存储文件的查询速度总结:查询速度相近。

8.6 存储和压缩结合

8.6.1 修改Hadoop集群具有Snappy压缩方式

1)查看hadoop checknative命令使用

[itstar@bigdata113 hadoop-2.8.4]$ hadoop

   checknative [-a|-h]  check native hadoop and compression libraries availability

2)查看hadoop支持的压缩方式

[itstar@bigdata113 hadoop-2.8.4]$ hadoop checknative

17/12/24 20:32:52 WARN bzip2.Bzip2Factory: Failed to load/initialize native-bzip2 library system-native, will use pure-Java version

17/12/24 20:32:52 INFO zlib.ZlibFactory: Successfully loaded & initialized native-zlib library

Native library checking:

hadoop:  true /opt/module/hadoop-2.8.4/lib/native/libhadoop.so

zlib:    true /lib64/libz.so.1

snappy:  false

lz4:     true revision:99

bzip2:   true

3)将编译好的支持Snappy压缩的hadoop-2.8.4.tar.gz包导入到bigdata111的/opt/software中

4)解压hadoop-2.8.4.tar.gz到当前路径

[itstar@bigdata111software]$ tar -zxvf hadoop-2.8.4.tar.gz

5)进入到/opt/software/hadoop-2.8.4/lib/native路径可以看到支持Snappy压缩的动态链接库

[itstar@bigdata111native]$ pwd

/opt/software/hadoop-2.8.4/lib/native

[itstar@bigdata111native]$ ll

-rw-r--r--. 1 itstar itstar  472950 9月   1 10:19 libsnappy.a

-rwxr-xr-x. 1 itstar itstar     955 9月   1 10:19 libsnappy.la

lrwxrwxrwx. 1 itstar itstar      18 12月 24 20:39 libsnappy.so -> libsnappy.so.1.3.0

lrwxrwxrwx. 1 itstar itstar      18 12月 24 20:39 libsnappy.so.1 -> libsnappy.so.1.3.0

-rwxr-xr-x. 1 itstar itstar  228177 9月   1 10:19 libsnappy.so.1.3.0

6)拷贝/opt/software/hadoop-2.8.4/lib/native里面的所有内容到开发集群的/opt/module/hadoop-2.8.4/lib/native路径上

[itstar@bigdata111native]$ cp ../native/* /opt/module/hadoop-2.8.4/lib/native/

7)分发集群scp 到其他集群目录

[itstar@bigdata111lib]$ scp - r ./native/ root@主机名:绝对路径

8)再次查看hadoop支持的压缩类型

[itstar@bigdata111hadoop-2.8.4]$ hadoop checknative

17/12/24 20:45:02 WARN bzip2.Bzip2Factory: Failed to load/initialize native-bzip2 library system-native, will use pure-Java version

17/12/24 20:45:02 INFO zlib.ZlibFactory: Successfully loaded & initialized native-zlib library

Native library checking:

hadoop:  true /opt/module/hadoop-2.8.4/lib/native/libhadoop.so

zlib:    true /lib64/libz.so.1

snappy:  true /opt/module/hadoop-2.8.4/lib/native/libsnappy.so.1

lz4:     true revision:99

bzip2:   false

9)重新启动hadoop集群和hive

8.6.2 测试存储和压缩

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

ORC存储方式的压缩:

KeyDefaultNotes

orc.compressZLIBhigh level compression (one of NONE, ZLIB, SNAPPY)

orc.compress.size262,144number of bytes in each compression chunk

orc.stripe.size67,108,864number of bytes in each stripe

orc.row.index.stride10,000number of rows between index entries (must be >= 1000)

orc.create.indextruewhether to create row indexes

orc.bloom.filter.columns""comma separated list of column names for which bloom filter should be created

orc.bloom.filter.fpp0.05false positive probability for bloom filter (must >0.0 and <1.0)

1)创建一个非压缩的的ORC存储方式

(1)建表语句

create table log_orc_none(

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");

(2)插入数据

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

(3)查看插入后数据

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

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

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

hive (default)> insert into table 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/ ;

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

3)上一节中默认创建的ORC存储方式,导入数据后的大小为

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

比Snappy压缩的还小。原因是orc存储文件默认采用ZLIB压缩。比snappy压缩的小。

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。

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