Hive系列-文件存储格式
TextFile
默认格式,建表时不指定默认为这个格式,导入数据时会直接把数据文件拷贝到hdfs上不进行处理。源文件可以直接通过hadoop fs -cat 查看
Sequence
一种Hadoop API提供的二进制文件,使用方便、可分割、可压缩等特点。SEQUENCEFILE将数据以<key,value>的形式序列化到文件中。
RC
比如select a from tableltmp,如果是行存储这样就会扫描所有行,来筛选出那个a列,但是如果是列存储,由于a这一列可能都在同一行,就只需要扫描那一行了。
下面这个图就可能将列拆开,当查询某些不在同一个block的列的时候,就会进行重组,可能性能会降低。
拷贝到本地目录后RCFile并不是真正直接跳过不需要的列,并跳到需要读取的列, 而是通过扫描每一个row group的头部定义来实现的,所以在读取所有列的情况下,RCFile的性能反而没有SequenceFile高。
AVRO
ORC
这个其实就是对RC进行了优化而已
Postscripts中存储该表的行数,压缩参数,压缩大小,列等信息
Stripe Footer中包含该stripe的统计结果,包括Max,Min,count等信息
FileFooter中包含该表的统计结果,以及各个Stripe的位置信息
IndexData中保存了该stripe上数据的位置信息,总行数等信息
RowData以stream的形式保存了数据的具体信息
Parquet
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。在HDFS文件系统和Parquet文件中存在如下几个概念。
HDFS块(Block):它是HDFS上的最小的副本单位,HDFS会把一个Block存储在本地的一个文件并且维护分散在不同的机器上的多个副本,通常情况下一个Block的大小为256M、512M等。
HDFS文件(File):一个HDFS的文件,包括数据和元数据,数据分散存储在多个Block中。
行组(Row Group):按照行将数据物理上划分为多个单元,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,Parquet读写的时候会将整个行组缓存在内存中,所以如果每一个行组的大小是由内存大的小决定的,例如记录占用空间比较小的Schema可以在每一个行组中存储更多的行。
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。
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。
映射下推(Project PushDown)
说到列式存储的优势,映射下推是最突出的,它意味着在获取表中原始数据时只需要扫描查询中需要的列,由于每一列的所有值都是连续存储的,所以分区取出每一列的所有值就可以实现TableScan算子,而避免扫描整个表文件内容。
在Parquet中原生就支持映射下推,执行查询的时候可以通过Configuration传递需要读取的列的信息,这些列必须是Schema的子集,映射每次会扫描一个Row Group的数据,然后一次性得将该Row Group里所有需要的列的Cloumn Chunk都读取到内存中,每次读取一个Row Group的数据能够大大降低随机读的次数,除此之外,Parquet在读取的时候会考虑列是否连续,如果某些需要的列是存储位置是连续的,那么一次读操作就可以把多个列的数据读取到内存。
谓词下推(Predicate PushDown)
在数据库之类的查询系统中最常用的优化手段就是谓词下推了,通过将一些过滤条件尽可能的在最底层执行可以减少每一层交互的数据量,从而提升性能,例如”select count(1) from A Join B on A.id = B.id where A.a > 10 and B.b < 100”SQL查询中,在处理Join操作之前需要首先对A和B执行TableScan操作,然后再进行Join,再执行过滤,最后计算聚合函数返回,但是如果把过滤条件A.a > 10和B.b < 100分别移到A表的TableScan和B表的TableScan的时候执行,可以大大降低Join操作的输入数据。
无论是行式存储还是列式存储,都可以在将过滤条件在读取一条记录之后执行以判断该记录是否需要返回给调用者,在Parquet做了更进一步的优化,优化的方法时对每一个Row Group的每一个Column Chunk在存储的时候都计算对应的统计信息,包括该Column Chunk的最大值、最小值和空值个数。通过这些统计值和该列的过滤条件可以判断该Row Group是否需要扫描。另外Parquet未来还会增加诸如Bloom Filter和Index等优化数据,更加有效的完成谓词下推。
在使用Parquet的时候可以通过如下两种策略提升查询性能:1、类似于关系数据库的主键,对需要频繁过滤的列设置为有序的,这样在导入数据的时候会根据该列的顺序存储数据,这样可以最大化的利用最大值、最小值实现谓词下推。2、减小行组大小和页大小,这样增加跳过整个行组的可能性,但是此时需要权衡由于压缩和编码效率下降带来的I/O负载。