HIVE面试题

内部表和外部表的区别

未被external修饰的是内部表，被external修饰的是外部表；

内部表数据由Hive自身管理，外部表由HDFS管理；

删除内部表会直接删除元数据及存储数据，删除外部表，仅仅会删除元数据，数据文件不会删除。

分区和分桶的区别

分区是按照分区字段在HDFS上建立子文件夹，分区内的数据存放在子文件夹内，查询时不需要全局扫描，只扫描对应分区文件夹的数据。

而分桶是按分桶字段对数据取hash值，值相同的放在同一个分桶文件里，分桶生成的是分桶文件，分区对应的是子文件夹；

分区和分桶最大的区别是：

首先，分桶是随机的分割数据，分区是非随机的分割数据，分桶是按照分桶字段取哈希函数，相对比较均匀；分区表按照分区字段的值进行分割，容易产生数据倾斜。

其次，分桶对应的是不同的文件，分区对应的是HDFS上的目录，桶表对应的是目录里的文件。

介绍下Hive的架构

Hive的结构分为用户接口client、元数据metaastore、hadoop和驱动器driver

1. 用户接口client供使用者连接hive
2. 元数据metastore用于存放元数据表
3. hadoop则是用hdfs存储，用MR计算
4. 驱动器解析SQL并执行，解析器将SQL转换为抽象语法树AST，编译器则是生成逻辑执行计划，优化器优化逻辑执行计划，执行器将逻辑执行计划转换为物理执行计划，接着优化器优化物理执行计划。最后执行。

hive的文件存储格式

1. TextFile:hive的默认存储格式，行存储，数据不做压缩，需结合GZip/BZip2压缩；加载数据速度最快，但磁盘开销较大，查询效率较低
2. SequenceFile:行存储，压缩文件可分割和合并；查询效率较高，但存储空间消耗较大。
3. RcFile:数据按行分块，每块再按照列存储；查询效率较高，压缩快，快速列存取，存储空间较小；（不支持implala查询引擎）
4. OrcFile:数据按行分块，每块再按列存储；压缩快，快速列存取，效率比RcFile更快，是Rcfile的改良；（不支持impala查询引擎）
5. Parquet:列存储；相对于RC格式，压缩比较低，查询效率较低（但是支持impala、Presto等查询引擎及Spark计算引擎，支持Hadoop生态中其它组件的结合）

附加:Hive压缩格式:gzib,bzip2,lzo,snappy,其中snappy的压缩比和压缩速度及解压缩速度最快（我司用parquet存储+snappy压缩格式）

Hive执行一段sql后会经过什么步骤

1. 语法解析:将sql语句转换为抽象的语法树
2. 语义解析:遍历语法树，抽象出查询的基本组成单元QueryBlock
3. 生成逻辑执行计划:遍历QueryBlock，生成操作树
4. 优化逻辑执行计划:
5. 生成物理执行计划:遍历操作树，编译成MR任务
6. 优化物理执行计划:对MR任务进行转换,生成最终执行计划

HiveSQL调优

1. 尽量减少使用distinct，改用group by ,distinct 只使用一个reduce处理，一个Reduce处理数据量太大，容易产生数据倾斜
2. null值容易产生数据倾斜，可以对null值先过滤处理，然后再与其它数据union,也可以对null值采用字符串+拼接随机数字的方式，让null值数据分散在不同的reduce处理
3. 对于多次查询使用的sql，通过with语法放到内存中，多次使用减少重复计算
4. 多个union all 的情况下，放在最后再使用group by 操作，这样减少MR作业数
5. 列裁剪，编写sql时只查询需要的列，多使用分区信息
6. in/exists 改成left semi join 更高效

Hive小文件是如何产生的原因、影响和解决方案

• 产生原因:

1.动态分区插入数据，产生大量的小文件，从而导致map数量剧增。

2.reduce数量越多，小文件也越多(reduce的个数和输出文件是对应的)。

3.数据源本身就包含大量的小文件。

• 过多小文件问题的影响

1.从Hive的角度看，小文件会开很多map，一个map开一个JVM去执行,所以这些任务的初始化，启动，执行会浪费大量的资源，严重影响性能。

2.在HDFS中，每个小文件对象约占150byte，如果小文件过多会占用大量内存，这样NameNode内存容量严重制约了集群的扩展。

• 小文件问题的解决方案

从小文件产生的途经就可以从源头上控制小文件数量

1.使用ORC或Parquet格式作为表存储格式，不要用textfile，在一定程度上可以减少小文件。

2.减少reduce的数量(可以使用参数进行控制)。

3.少用动态分区，用时记得按distribute by分区。

4.使用hadoop archive命令把小文件进行归档。

5.开启map端小文件合并

Hive参数调优

1. 合理控制Map和Reduce数量

    Map: 合并小文件,减少map个数：set hive.merge.mapredfiles = true;  --开启小文件合并增加map个数:当文件很小，小于128M,但是数据量有几千万行，放到一个map中执行很慢，可以通过自定义map个数增加map数:set mapred.map.tasks=10;

Reduce: reduce的个数设定极大影响任务执行效率，不指定reduce个数的情况下，Hive会根据默认配置计算reduce个数.

reduce个数的计算公式：Min(每个job最大reduce数,总输入数据量/每个reduce处理的数据量)

hive.exec.reducers.bytes.per.reducer（每个reduce任务处理的数据量，默认为1000^3=1G）

hive.exec.reducers.max（每个任务最大的reduce数，默认为999）

    手动指定reduce个数：set mapred.reduce.tasks = 15;

哪些情况下不管数据量多的，不管如何配置参数，只有一个reduce？ 

1.没使用group by, select count()

2.用了order by

3.有笛卡尔集  

(这些情况都是全局的)

1. 开启本地执行: set hive.exec.mode.local.auto=truel; 数据量较小的查询直接在本地节点查询
2. 开启fetch执行:set hive.fetch.task.conversion=more; 一些全局查询、字段查询、limit查找都不走mapRecuce
3. 开启map端聚合:set hive.map.aggr = true;
4. 有数据倾斜时进行负载均衡:set hive.groupby.skewindata = true;
5. 开启并行执行:

set hive.exec.parallel=true;              //打开任务并行执行

    set hive.exec.parallel.thread.number=16;  //同一个sql允许最大并行度，默认为8。

1. JVM的重用:
2. 开启推测执行:因为程序Bug、负载不均衡或者资源分布不均等原因，会造成同一个作业的多个任务之间运行速度不一致，有些任务的运行速度可能明显慢于其他任务（比如一个作业的某个任务进度只有50%，而其他所有任务已经运行完毕），则这些任务会拖慢作业的整体执行进度。为了避免这种情况发生，Hadoop采用了推测执行（Speculative Execution）机制，它根据一定的法则推测出“拖后腿”的任务，并为这样的任务启动一个备份任务，让该任务与原始任务同时处理同一份数据，并最终选用最先成功运行完成任务的计算结果作为最终结果。

数据倾斜怎么解决

• 空值引发的数据倾斜

解决方案：

第一种：可以直接不让null值参与join操作，即不让null值有shuffle阶段

第二种：因为null值参与shuffle时的hash结果是一样的，那么我们可以给null值随机赋值，这样它们的hash结果就不一样，就会进到不同的reduce中：

• 不同数据类型引发的数据倾斜

解决方案：

如果key字段既有string类型也有int类型，默认的hash就都会按int类型来分配，那我们直接把int类型都转为string就好了，这样key字段都为string，hash时就按照string类型分配了：

• 不可拆分大文件引发的数据倾斜

解决方案：

这种数据倾斜问题没有什么好的解决方案，只能将使用GZIP压缩等不支持文件分割的文件转为bzip和zip等支持文件分割的压缩方式。

所以，我们在对文件进行压缩时，为避免因不可拆分大文件而引发数据读取的倾斜，在数据压缩的时候可以采用bzip2和Zip等支持文件分割的压缩算法。

• 数据膨胀引发的数据倾斜

解决方案：

在Hive中可以通过参数 hive.new.job.grouping.set.cardinality 配置的方式自动控制作业的拆解，该参数默认值是30。表示针对grouping sets/rollups/cubes这类多维聚合的操作，如果最后拆解的键组合大于该值，会启用新的任务去处理大于该值之外的组合。如果在处理数据时，某个分组聚合的列有较大的倾斜，可以适当调小该值。

• 表连接时引发的数据倾斜

解决方案：

通常做法是将倾斜的数据存到分布式缓存中，分发到各个Map任务所在节点。在Map阶段完成join操作，即MapJoin，这避免了 Shuffle，从而避免了数据倾斜。

• 确实无法减少数据量引发的数据倾斜

解决方案：

这类问题最直接的方式就是调整reduce所执行的内存大小。

调整reduce的内存大小使用mapreduce.reduce.memory.mb这个配置。

Spark面试题

Spark的执行原理流程：

SparkContext向资源管理器注册并申请资源 ---->

资源管理器根据资源情况分配Executor,然后启动Executor -->

Executor启动后发送心跳至资源管理器 --->

SparkContext根据RDD之间依赖关系构建DAG运行图 --->

然后将DAG图分解成多个Stage --->

把Stage发送给StageScheduler -->

每个stage包含一个或多个task任务，StageScheduler将Task发放给Executor运行,同时SparkContext将应用程序代码发给Executor --->

Task在Executor上运行，运行完毕释放所有资源 

Stage划分依据：Stage划分的依据是宽依赖，遇到窄依赖就加入本stage,遇到宽依赖进行Stage切分；

何时产生宽依赖：reduceByKey, groupByKey等算子，会导致宽依赖的产生。

Spark on Yarn  Yarn-cluster模式和Yarn-client 模式的区别:

Yarn-Cluster模式下，Driver运行在Application Master上，Application Master 同时负责从Yarn申请资源并监督作业的运行情况,用户提交作业之后，客户端就可以关闭，作业会继续在Yarn上运行。

Yarn-clinet模式下，Driver是运行在客户端，Applicatiion Master仅仅向Yarn请求Executor,然后有client跟containner通信调度工作，所以client不能关闭。

Job、Stage、task的概念:

1. Spark中的数据都是抽象为RDD的，RDD分为transformation算子和action算子，转换算子不会被真正执行，只有遇到行动算子时，任务才会被执行，提交一个Job，每遇到有一个Action算子，生成一个job;
2. 每个Job包含一个或多个Stage，而Stage是由RDD之间的宽窄依赖决定的，遇到宽依赖就会进行shuffle，进行Stage的拆分，遇到窄依赖就加入到该Stage中
3. Stage继续往下拆解就是Task,Task是Spark执行的最小单元，Task的数量其实就是Stage的并行度

Spark的shuffle 和 Hadoop的shuffle的联系和区别:

联系:两者都是将Mapper端的输出数据按key进行Partition,不同的Partition送到不同的reduce进行处理;Spark中的很多计算是作为MR计算框架的一种优化实现。

区别:

• 从逻辑角度来看:

shuffle 就是一个GroupByKey的过程，两者没有本质区别。只是MR有多次排序，Spark尽量避免了MR shuffle中的多余的排序

• 从实现角度看:

MR将处理流程划分出明显的几个阶段:map,splil,merge,shuffle,sort,reduce等，每个阶段各司其职，按串行的方式实现每个阶段的功能;

   在Spark中，没有这样功能明确的阶段，只有不同的Stage和一系列的transformation操作，所以splil,merge,aggregate等操作都包含着Transformation中

• 从数据流角度看:

Mr 只能从一个map stage接受数据，Spark可以从多个Map stage shuffle数据（宽依赖，可以有多个数据源）

• 从数据粒度角度:

Spark的粒度更细，可以更及时的获取到record 与HashMap中相同的records进行合并

• 从性能优化角度:

Spark考虑的更全面，Spark针对不同类型的操作、不同类型的参数，会使用不同类型的shuffle

• 哪些算子涉及到shuffle操作？

       sortBykey,groupBykey、reduceBykey、join、countBykey、cogroup等聚合操作的算子

Spark的资源参数调优

       num-executors          --执行器个数

       executor-memory        --每个Executor的内存大小  （一般 所有Executor的总内存占用量不要超过 Yarn 的内存资源的 50%）

       executor-cores         --每个Executor的并行执行的task个数 （一般情况下总核数不要超过 Yarn 队列中 Cores 总数量的 50％。）

       driver-memory          --driver内存大小，一般默认1g

       spark.default.parallelizm:   --每个Stage的默认Task数量

Spark数据倾斜 shuffle操作问题解决

原理：数据倾斜就是进行shuffle的时候,必须将各个节点上相同的key拉取到某个节点上的一个task来进行处理,此时如果某个key对应的数据量特别大的话,就会发生数据倾斜。

数据倾斜问题发现和定位：通过spark web ui 来查看当前运行的stage各个task分配的数据量, 从而进一步确定是不是task分配的数据不均匀导致了数据倾斜,知道数据倾斜发生在哪个stage之后,我们就需要根据stage划分原理,推算出来发生倾斜的那个stage对应代码中的哪一部分,这部分代码中肯定会有一个shuffle类型的算子,通过countByKey查看各个key的分布.

数据倾斜的解决方案

• 过滤少数导致倾斜的key
• 提高shuffle操作的并行度
• 如果是聚合类算子,使用局部聚合和全聚合的方式。

   方案实现思路：这个方案的核心实现思路就是进行两阶段聚合。第一次是局部聚合，先给每个key都打上一个随机数，比如10以内的随机数，此时原先一样的key就变成不一样的了，比如(hello, 1) (hello, 1) (hello, 1) (hello, 1)，就会变成(1_hello, 1) (1_hello, 1) (2_hello, 1) (2_hello, 1)。接着对打上随机数后的数据，执行reduceByKey等聚合操作，进行局部聚合，那么局部聚合结果，就会变成了(1_hello, 2)             (2_hello, 2)。然后将各个key的前缀给去掉，就会变成(hello,2)(hello,2)，再次进行全局聚合操作，就可以得到最终结果了，比如(hello, 4)。

• 如果是join类型的算子,则使用随机前缀和扩容RDD进行join(因为是由于RDD中有大量的key导致数据倾斜的)

方案实现思路：将含有较多倾斜key的RDD扩大多倍，与相对分布均匀的RDD配一个随机数。

为什么Spark比Hive(MR)执行快？

1. Spark和MapReduce的计算都发生在内存中，区别在于：MapReduce通常需要将计算的中间结果写入磁盘，然后还要读取磁盘，从而导致了频繁的磁盘IO。Spark则不需要将计算的中间结果写入磁盘，这得益于Spark的RDD和DAG（有向无环图），其中DAG记录了job的stage以及在job执行过程中父RDD和子RDD之间的依赖关系。中间结果能够以RDD的形式存放在内存中，且能够从DAG中恢复，大大减少了磁盘IO。
2. Spark vs MapReduce Shuffle的不同Spark和MapReduce在计算过程中通常都不可避免的会进行Shuffle，两者至少有一点不同：MapReduce在Shuffle时需要花费大量时间进行排序，排序在MapReduce的Shuffle中似乎是不可避免的； Spark在Shuffle时则只有部分场景才需要排序，支持基于Hash的分布式聚合，更加省时；
3. MapReduce采用了多进程模型，而Spark采用了多线程模型。多进程模型的好处是便于细粒度控制每个任务占用的资源，但每次任务的启动都会消耗一定的启动时间。就是说MapReduce的Map Task和Reduce Task是进程级别的，而Spark Task则是基于线程模型的，就是说mapreduce 中的 map 和 reduce 都是 jvm 进程，每次启动都需要重新申请资源，消耗了不必要的时间。Spark则是通过复用线程池中的线程来减少启动、关闭task所需要的开销。

简述Spark的宽窄依赖，以及Spark如何划分stage，每个stage又根据什么决定task个数?

窄依赖:父RDD的一个分区只会被子RDD的一个分区依赖。

宽依赖:父RDD的一个分区会被子RDD的多个分区依赖(涉及到shuffle)

​Stage是如何划分的呢？

​ 根据RDD之间的依赖关系的不同将Job划分成不同的Stage，遇到一个宽依赖则划分一个Stage。

​ 每个stage又根据什么决定task个数?

​ Stage是一个TaskSet，将Stage根据分区数划分成一个个的Task。