Hive优化

Posted 2020-09-22 志者之梦

一、map阶段优化

map端：  spill(100M,80%)-->meger(压缩)参数：io.sort.mb（default100）
当map task开始运算，并产生中间数据时，其产生的中间结果并非直接就简单的写入磁盘。
而是会利用到了内存buffer来进行已经产生的部分结果的缓存，
并在内存buffer中进行一些预排序来优化整个map的性能。

每一个map都会对应存在一个内存buffer,map会将已经产生的部分结果先写入到该buffer中，

这个buffer默认是100MB大小，但是这个大小是可以根据job提交时的参数设定来调整的，

当map的产生数据非常大时，并且把io.sort.mb调大，
那么map在整个计算过程中spill的次数就势必会降低，
maptask对磁盘的操作就会变少，
如果map tasks的瓶颈在磁盘上，这样调整就会大大提高map的计算性能。
参数:o.sort.spill.percent（default0.80,也就是80%）
map在运行过程中，不停的向该buffer中写入已有的计算结果，
但是该buffer并不一定能将全部的map输出缓存下来，
当map输出超出一定阈值（比如100M），那么map就必须将该buffer中的数据写入到磁盘中去，
这个过程在mapreduce中叫做spill。
map并不是要等到将该buffer全部写满时才进行spill，
因为如果全部写满了再去写spill，势必会造成map的计算部分等待buffer释放空间的情况。
所以，map其实是当buffer被写满到一定程度（比如80%）时，就开始进行spill。
这个阈值也是由一个job的配置参数来控制，
这个参数同样也是影响spill频繁程度，进而影响maptask运行周期对磁盘的读写频率的。
但非特殊情况下，通常不需要人为的调整。调整io.sort.mb对用户来说更加方便。
参数:io.sort.factor
当map task的计算部分全部完成后，如果map有输出，就会生成一个或者多个spill文件，这些文件就是map的输出结果。
map在正常退出之前，需要将这些spill合并（merge）成一个，所以map在结束之前还有一个merge的过程。
merge的过程中，有一个参数可以调整这个过程的行为，该参数为：io.sort.factor。
该参数默认为10。它表示当merge spill文件时，最多能有多少并行的stream向merge文件中写入。
比如如果map产生的数据非常的大，产生的spill文件大于10，而io.sort.factor使用的是默认的10，
那么当map计算完成做merge时，就没有办法一次将所有的spill文件merge成一个，而是会分多次，每次最多10个stream。
这也就是说，当map的中间结果非常大，调大io.sort.factor，
有利于减少merge次数，进而减少map对磁盘的读写频率，有可能达到优化作业的目的。
参数:min.num.spill.for.combine（default3）
当job指定了combiner的时候，我们都知道map介绍后会在map端根据combiner定义的函数将map结果进行合并。
运行combiner函数的时机有可能会是merge完成之前，或者之后，这个时机可以由一个参数控制，
即min.num.spill.for.combine（default3），当job中设定了combiner，并且spill数最少有3个的时候，
那么combiner函数就会在merge产生结果文件之前运行。
通过这样的方式，就可以在spill非常多需要merge，并且很多数据需要做conbine的时候，
减少写入到磁盘文件的数据数量，同样是为了减少对磁盘的读写频率，有可能达到优化作业的目的。
参数:mapred.compress.map.output(defaultfalse)
减少中间结果读写进出磁盘的方法不止这些，还有就是压缩。
也就是说map的中间，无论是spill的时候，还是最后merge产生的结果文件，都是可以压缩的。
压缩的好处在于，通过压缩减少写入读出磁盘的数据量。
对中间结果非常大，磁盘速度成为map执行瓶颈的job，尤其有用。
控制map中间结果是否使用压缩的参数为：mapred.compress.map.output(true/false)。
将这个参数设置为true时，那么map在写中间结果时，就会将数据压缩后再写入磁盘，读结果时也会采用先解压后读取数据。
这样做的后果就是：写入磁盘的中间结果数据量会变少，但是cpu会消耗一些用来压缩和解压。
所以这种方式通常适合job中间结果非常大，瓶颈不在cpu，而是在磁盘的读写的情况。
说的直白一些就是用cpu换IO。
根据观察，通常大部分的作业cpu都不是瓶颈，除非运算逻辑异常复杂。所以对中间结果采用压缩通常来说是有收益的。
参数:mapred.map.output.compression.codec(default org.apache.hadoop.io.compress.DefaultCodec)
当采用map中间结果压缩的情况下，用户还可以选择压缩时采用哪种压缩格式进行压缩，
现在hadoop支持的压缩格式有：GzipCodec，LzoCodec，BZip2Codec，LzmaCodec等压缩格式。
通常来说，想要达到比较平衡的cpu和磁盘压缩比，LzoCodec比较适合。但也要取决于job的具体情况。
用户若想要自行选择中间结果的压缩算法，
可以设置配置参数：mapred.map.output.compression.codec=org.apache.hadoop.io.compress.DefaultCodec或者其他用户自行选择的压缩方式 

二、reduce阶段优化

reduce的运行是分成三个阶段的。分别为copy->sort->reduce。

由于job的每一个map都会根据reduce(n)数将数据分成map输出结果分成n个partition，
所以map的中间结果中是有可能包含每一个reduce需要处理的部分数据的。
所以，为了优化reduce的执行时间，hadoop中是等job的第一个map结束后，
所有的reduce就开始尝试从完成的map中下载该reduce对应的partition部分数据。
这个过程就是通常所说的shuffle，也就是copy过程。
参数：mapred.reduce.parallel.copies（default5）
说明:每个reduce并行下载map结果的最大线程数。
Reduce task在做shuffle时，实际上就是从不同的已经完成的map上去下载属于自己这个reduce的部分数据，
由于map通常有许多个，所以对一个reduce来说，下载也可以是并行的从多个map下载，这个并行度是可以调整的，
调整参数为：mapred.reduce.parallel.copies（default5）。
默认情况下，每个只会有5个并行的下载线程在从map下数据，如果一个时间段内job完成的map有100个或者更多，
那么reduce也最多只能同时下载5个map的数据，
所以这个参数比较适合map很多并且完成的比较快的job的情况下调大，有利于reduce更快的获取属于自己部分的数据。
参数：mapred.reduce.copy.backoff（default300秒）
说明:reduce下载线程最大等待时间(秒)
reduce的每一个下载线程在下载某个map数据的时候，有可能因为那个map中间结果所在机器发生错误，
或者中间结果的文件丢失，或者网络瞬断等等情况，这样reduce的下载就有可能失败，
所以reduce的下载线程并不会无休止的等待下去，当一定时间后下载仍然失败，那么下载线程就会放弃这次下载，
并在随后尝试从另外的地方下载（因为这段时间map可能重跑）。
所以reduce下载线程的这个最大的下载时间段是可以调整的，
调整参数为：mapred.reduce.copy.backoff（default300秒）。
如果集群环境的网络本身是瓶颈，那么用户可以通过调大这个参数来避免reduce下载线程被误判为失败的情况。
不过在网络环境比较好的情况下，没有必要调整。通常来说专业的集群网络不应该有太大问题，所以这个参数需要调整的情况不多。
参数:io.sort.factor
Reduce将map结果下载到本地时，同样也是需要进行merge的，所以io.sort.factor的配置选项同样会影响reduce进行merge时的行为，
该参数的详细介绍上文已经提到，当发现reduce在shuffle阶段iowait非常的高的时候，就有可能通过调大这个参数来加大一次merge时的并发吞吐，优化reduce效率。
参数:mapred.job.shuffle.input.buffer.percent（default0.7）
说明:用来缓存shuffle数据的reducetask heap百分比
Reduce在shuffle阶段对下载来的map数据，并不是立刻就写入磁盘的，而是会先缓存在内存中，然后当使用内存达到一定量的时候才刷入磁盘。
这个内存大小的控制就不像map一样可以通过io.sort.mb来设定了，而是通过另外一个参数来设置：mapred.job.shuffle.input.buffer.percent（default0.7），
这个参数其实是一个百分比，意思是说，shuffile在reduce内存中的数据最多使用内存量为：0.7× maxHeap of reduce task。
也就是说，如果该reducetask的最大heap使用量（通常通过mapred.child.java.opts来设置，比如设置为-Xmx1024m）的一定比例用来缓存数据。
默认情况下，reduce会使用其heapsize的70%来在内存中缓存数据。
如果reduce的heap由于业务原因调整的比较大，相应的缓存大小也会变大，这也是为什么reduce用来做缓存的参数是一个百分比，而不是一个固定的值了。
参数：mapred.job.shuffle.merge.percent（default0.66）
说明:缓存的内存中多少百分比后开始做merge操作
假设mapred.job.shuffle.input.buffer.percent为0.7，reducetask的max heapsize为1G，
那么用来做下载数据缓存的内存就为大概700MB左右，这700M的内存，跟map端一样，
也不是要等到全部写满才会往磁盘刷的，而是当这700M中被使用到了一定的限度（通常是一个百分比），就会开始往磁盘刷。
这个限度阈值也是可以通过job参数来设定的，设定参数为：mapred.job.shuffle.merge.percent（default0.66）。
如果下载速度很快，很容易就把内存缓存撑大，那么调整一下这个参数有可能会对reduce的性能有所帮助。
参数:mapred.job.reduce.input.buffer.percent（default0.0）
说明:sort完成后reduce计算阶段用来缓解数据的百分比
当reduce将所有的map上对应自己partition的数据下载完成后，就会开始真正的reduce计算阶段
（中间有个sort阶段通常时间非常短，几秒钟就完成了，因为整个下载阶段就已经是边下载边sort，然后边merge的）。
当reducetask真正进入reduce函数的计算阶段的时候，有一个参数也是可以调整reduce的计算行为。
也就是：mapred.job.reduce.input.buffer.percent（default0.0）。
由于reduce计算时肯定也是需要消耗内存的，而在读取reduce需要的数据时，同样是需要内存作为buffer，
这个参数是控制，需要多少的内存百分比来作为reduce读已经sort好的数据的buffer百分比。
默认情况下为0，也就是说，默认情况下，reduce是全部从磁盘开始读处理数据。
如果这个参数大于0，那么就会有一定量的数据被缓存在内存并输送给reduce，
当reduce计算逻辑消耗内存很小时，可以分一部分内存用来缓存数据，反正reduce的内存闲着也是闲着。


mapred.reduce.slowstart.completed.maps（map完成多少百分比时，开始shuffle）
当map运行慢，reduce运行很快时，如果不设置mapred.reduce.slowstart.completed.maps会使job的shuffle时间变的很长，
map运行完很早就开始了reduce，导致reduce的slot一直处于被占用状态。mapred.reduce.slowstart.completed.maps这个值是
和“运行完的map数除以总map数”做判断的，当后者大于等于设定的值时，开始reduce的shuffle。所以当map比reduce的执行
时间多很多时，可以调整这个值（0.75,0.80,0.85及以上）

下面从流程里描述一下各个参数的作用：
当maptask开始运算，并产生中间数据时，其产生的中间结果并非直接就简单的写入磁盘。这中间的过程比较复杂，并且利用到了
内存buffer来进行已经产生的部分结果的缓存，并在内存buffer中进行一些预排序来优化整个map的性能。每一个map都会对应存
在一个内存buffer（MapOutputBuffer），map会将已经产生的部分结果先写入到该buffer中，这个buffer默认是100MB大小，但
是这个大小是可以根据job提交时的参数设定来调整的，该参数即为：io.sort.mb。当map的产生数据非常大时，并且把io.sort.mb
调大，那么map在整个计算过程中spill的次数就势必会降低，maptask对磁盘的操作就会变少，如果map tasks的瓶颈在磁盘上，
这样调整就会大大提高map的计算性能。
map在运行过程中，不停的向该buffer中写入已有的计算结果，但是该buffer并不一定能将全部的map输出缓存下来，当map输出
超出一定阈值（比如100M），那么map就必须将该buffer中的数据写入到磁盘中去，这个过程在mapreduce中叫做spill。map并
不是要等到将该buffer全部写满时才进行spill，因为如果全部写满了再去写spill，势必会造成map的计算部分等待buffer释放空间的
情况。所以，map其实是当buffer被写满到一定程度（比如80%）时，就开始进行spill。这个阈值也是由一个job的配置参数来控
制，即io.sort.spill.percent，默认为0.80或80%。这个参数同样也是影响spill频繁程度，进而影响maptask运行周期对磁盘的读写
频率的。但非特殊情况下，通常不需要人为的调整。调整io.sort.mb对用户来说更加方便。
当maptask的计算部分全部完成后，如果map有输出，就会生成一个或者多个spill文件，这些文件就是map的输出结果。map在正
常退出之前，需要将这些spill合并（merge）成一个，所以map在结束之前还有一个merge的过程。merge的过程中，有一个参数
可以调整这个过程的行为，该参数为：io.sort.factor。该参数默认为10。它表示当mergespill文件时，最多能有多少并行的stream
向merge文件中写入。比如如果map产生的数据非常的大，产生的spill文件大于10，而io.sort.factor使用的是默认的10，那么当
map计算完成做merge时，就没有办法一次将所有的spill文件merge成一个，而是会分多次，每次最多10个stream。这也就是说，
当map的中间结果非常大，调大io.sort.factor，有利于减少merge次数，进而减少map对磁盘的读写频率，有可能达到优化作业的
目的。
当job指定了combiner的时候，我们都知道map介绍后会在map端根据combiner定义的函数将map结果进行合并。运行combiner
函数的时机有可能会是merge完成之前，或者之后，这个时机可以由一个参数控制，即min.num.spill.for.combine（default3），
当job中设定了combiner，并且spill数最少有3个的时候，那么combiner函数就会在merge产生结果文件之前运行。通过这样的方
式，就可以在spill非常多需要merge，并且很多数据需要做conbine的时候，减少写入到磁盘文件的数据数量，同样是为了减少对磁
盘的读写频率，有可能达到优化作业的目的。
减少中间结果读写进出磁盘的方法不止这些，还有就是压缩。也就是说map的中间，无论是spill的时候，还是最后merge产生的结
果文件，都是可以压缩的。压缩的好处在于，通过压缩减少写入读出磁盘的数据量。对中间结果非常大，磁盘速度成为map执行瓶
颈的job，尤其有用。控制map中间结果是否使用压缩的参数为：mapred.compress.map.output(true/false)。将这个参数设置为
true时，那么map在写中间结果时，就会将数据压缩后再写入磁盘，读结果时也会采用先解压后读取数据。这样做的后果就是：写
入磁盘的中间结果数据量会变少，但是cpu会消耗一些用来压缩和解压。所以这种方式通常适合job中间结果非常大，瓶颈不在
cpu，而是在磁盘的读写的情况。说的直白一些就是用cpu换IO。根据观察，通常大部分的作业cpu都不是瓶颈，除非运算逻辑异常
复杂。所以对中间结果采用压缩通常来说是有收益的。
当采用map中间结果压缩的情况下，用户还可以选择压缩时采用哪种压缩格式进行压缩，现在hadoop支持的压缩格式有：
GzipCodec，LzoCodec，BZip2Codec，LzmaCodec等压缩格式。通常来说，想要达到比较平衡的cpu和磁盘压缩比，LzoCodec
比较适合。但也要取决于job的具体情况。用户若想要自行选择中间结果的压缩算法，可以设置配置参数：
mapred.map.output.compression.codec=org.apache.hadoop.io.compress.DefaultCodec或者其他用户自行选择的压缩方式。