大数据开发实战：Hive优化实战3-大表join大表优化
5、大表join大表优化
如果Hive优化实战2中mapjoin中小表dim_seller很大呢？比如超过了1GB大小？这种就是大表join大表的问题。首先引入一个具体的问题场景，然后基于此介绍各自优化方案。
5.1、问题场景
问题场景如下：
A表为一个汇总表，汇总的是卖家买家最近N天交易汇总信息，即对于每个卖家最近N天，其每个买家共成交了多少单，总金额是多少，假设N取90天，汇总值仅取成交单数。
A表的字段有：buyer_id、seller_id、pay_cnt_90day。
B表为卖家基本信息表，其字段有seller_id、sale_level，其中sale_levels是卖家的一个分层评级信息，比如吧卖家分为6个级别：S0、S1、S2、S3、S4和S5。
要获得的结果是每个买家在各个级别的卖家的成交比例信息，比如：
某买家：S0:10%；S1:20%；S2:20%；S3:10%；S4:20%；S5:10%。
正如mapjoin中的例子一样，第一反应是直接join两表并统计：
select
m.buyer_id,
sum(pay_cnt_90day) as pay_cnt_90day,
sum(case when m.sale_level = 0 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s0,
sum(case when m.sale_level = 1 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s1,
sum(case when m.sale_level = 2 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s2,
sum(case when m.sale_level = 3 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s3,
sum(case when m.sale_level = 4 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s4,
sum(case when m.sale_level = 5 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s5
from (
select a.buer_id, a.seller_id, b.sale_level, a.pay_cnt_90day
from ( select buyer_id, seller_id, pay_cnt_90day from table_A) a
join
(select seller_id, sale_level from table_B) b
on a.seller_id = b.seller_id
) m
group by m.buyer_id
但是此SQL会引起数据倾斜，原因在于卖家的二八准则，某些卖家90天内会有几百万甚至上千万的买家，但是大部分的卖家90天内买家的数目并不多，join table_A和table_B的时候，
ODPS会按照seller_id进行分发，table_A的大卖家引起了数据倾斜。
但是数据本身无法用mapjoin table_B解决，因为卖家超过千万条，文件大小有几个GB，超过了1GB的限制。
5.2、优化方案1
一个很正常的想法是，尽管B表无法直接mapjoin, 但是是否可以间接mapjoin它呢？
实际上此思路有两种途径：限制行和限制列。
限制行的思路是不需要join B全表，而只需要join其在A表中存在的，对于本问题场景，就是过滤掉90天内没有成交的卖家。
限制列的思路是只取需要的字段。
加上如上的限制后，检查过滤后的B表是否满足了Hive mapjoin的条件，如果能满足，那么添加过滤条件生成一个临时B表，然后mapjoin该表即可。采用此思路的语句如下：
select
m.buyer_id,
sum(pay_cnt_90day) as pay_cnt_90day,
sum(case when m.sale_level = 0 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s0,
sum(case when m.sale_level = 1 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s1,
sum(case when m.sale_level = 2 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s2,
sum(case when m.sale_level = 3 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s3,
sum(case when m.sale_level = 4 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s4,
sum(case when m.sale_level = 5 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s5
from (
select /*+mapjoin(b)*/
a.buer_id, a.seller_id, b.sale_level, a.pay_cnt_90day
from ( select buyer_id, seller_id, pay_cnt_90day from table_A) a
join
(
select seller_id, sale_level from table_B b0
join
(select seller_id from table_A group by seller_id) a0
on b0.seller_id = a0.selller_id
) b
on a.seller_id = b.seller_id
) m
group by m.buyer_id
此方案在一些情况可以起作用，但是很多时候还是无法解决上述问题，因为大部分卖家尽管90天内买家不多，但还是有一些的，过滤后的B表仍然很多。
5.3、优化方案2
此种解决方案应用场景是：倾斜的值是明确的而且数量很少，比如null值引起的倾斜。其核心是将这些引起倾斜的值随机分发到Reduce,其主要核心逻辑在于join时对这些特殊值concat随机数，
从而达到随机分发的目的。此方案的核心逻辑如下：
select a.user_id, a.order_id, b.user_id
from table_a a join table_b b
on (case when a.user_is is null then concat('hive', rand()) else a.user_id end) = b.user_id
Hive 已对此进行了优化，只需要设置参数skewinfo和skewjoin参数，不修改SQL代码，例如，由于table_B的值“0” 和“1”引起了倾斜，值需要做如下设置：
set hive.optimize.skewinfo=table_B:(selleer_id) [ ( "0") ("1") ) ]
set hive.optimize.skewjoin = true;
但是方案2因为无法解决本问题场景的倾斜问题，因为倾斜的卖家大量存在而且动态变化。
5.4 、优化方案3：倍数B表，在取模join
1、通用方案
此方案的思路是建立一个numbers表，其值只有一列int 行，比如从1到10（具体值可根据倾斜程度确定），然后放大B表10倍，再取模join。代码如下：
select
m.buyer_id,
sum(pay_cnt_90day) as pay_cnt_90day,
sum(case when m.sale_level = 0 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s0,
sum(case when m.sale_level = 1 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s1,
sum(case when m.sale_level = 2 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s2,
sum(case when m.sale_level = 3 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s3,
sum(case when m.sale_level = 4 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s4,
sum(case when m.sale_level = 5 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s5
from (
select a.buer_id, a.seller_id, b.sale_level, a.pay_cnt_90day
from ( select buyer_id, seller_id, pay_cnt_90day from table_A) a
join
(
select /*+mapjoin(members)*/
seller_id, sale_level ,member
from table_B
join members
) b
on a.seller_id = b.seller_id
and mod(a.pay_cnt_90day,10)+1 = b.number
) m
group by m.buyer_id
此思路的核心在于，既然按照seller_id分发会倾斜，那么再人工增加一列进行分发，这样之前倾斜的值的倾斜程度会减少到原来的1/10，可以通过配置numbers表改放大倍数来降低倾斜程度，
但这样做的一个弊端是B表也会膨胀N倍。
2、专用方案
通用方案的思路把B表的每条数据都放大了相同的倍数，实际上这是不需要的，只需要把大卖家放大倍数即可：需要首先知道大卖家的名单，即先建立一个临时表动态存放每天最新的大卖家（
比如dim_big_seller）,同时此表的大卖家要膨胀预先设定的倍数（1000倍）。
在A表和B表分别新建一个join列，其逻辑为：如果是大卖家，那么concat一个随机分配正整数（0到预定义的倍数之间，本例为0~1000）；如果不是，保持不变。具体代码如下：
select
m.buyer_id,
sum(pay_cnt_90day) as pay_cnt_90day,
sum(case when m.sale_level = 0 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s0,
sum(case when m.sale_level = 1 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s1,
sum(case when m.sale_level = 2 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s2,
sum(case when m.sale_level = 3 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s3,
sum(case when m.sale_level = 4 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s4,
sum(case when m.sale_level = 5 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s5
from (
select a.buer_id, a.seller_id, b.sale_level, a.pay_cnt_90day
from (
select /*+mapjoin(big)*/
buyer_id, seller_id, pay_cnt_90day,
if(big.seller_id is not null, concat( table_A.seller_id, 'rnd', cast( rand() * 1000 as bigint ), table_A.seller_id) as seller_id_joinkey
from table_A
left outer join
--big表seller_id有重复，请注意一定要group by 后再join,保证table_A的行数保持不变
（select seller_id from dim_big_seller group by seller_id）big
on table_A.seller_id = big.seller_id
) a
join
(
select /*+mapjoin(big)*/
seller_id, sale_level ,
--big表的seller_id_joinkey生成逻辑和上面的生成逻辑一样
coalesce(seller_id_joinkey,table_B.seller_id) as seller_id_joinkey
from table_B
left out join
--table_B表join大卖家表后大卖家行数扩大1000倍，其它卖家行数保持不变
(select seller_id, seller_id_joinkey from dim_big_seller) big
on table_B.seller_id= big.seller_id
) b
on a.seller_id_joinkey= b.seller_id_joinkey
and mod(a.pay_cnt_90day,10)+1 = b.number
) m
group by m.buyer_id
相比通用方案，专用方案的运行效率明细好了许多，因为只是将B表中大卖家的行数放大了1000倍，其它卖家的行数保持不变，但同时代码复杂了很多，而且必须首先建立大数据表。
5.5 、动态一分为二
实际上方案2和3都用了一分为二的思想，但是都不彻底，对于mapjoin不能解决的问题，终极解决方案是动态一分为二，即对倾斜的键值和不倾斜的键值分开处理，不倾斜的正常join即可，
倾斜的把他们找出来做mapjoin,最后union all其结果即可。
但是此种解决方案比较麻烦，代码复杂而且需要一个临时表存放倾斜的键值。代码如下：
--由于数据倾斜，先找出90天买家超过10000的卖家
insert overwrite table temp_table_B
select
m.seller_id, n.sale_level
from (
select seller_id
from (
select seller_id,count(buyer_id) as byr_cnt
from table_A
group by seller_id
) a
where a.byr_cnt >10000
) m
left join
(
select seller_id, sale_level from table_B
) n
on m.seller_id = n.seller_id;
--对于90天买家超过10000的卖家直接mapjoin,对其它卖家直接正常join即可。
select
m.buyer_id,
sum(pay_cnt_90day) as pay_cnt_90day,
sum(case when m.sale_level = 0 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s0,
sum(case when m.sale_level = 1 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s1,
sum(case when m.sale_level = 2 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s2,
sum(case when m.sale_level = 3 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s3,
sum(case when m.sale_level = 4 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s4,
sum(case when m.sale_level = 5 then pay_cnt_90day end) as pay_cnt_90day_s5
from (
select a.buer_id, a.seller_id, b.sale_level, a.pay_cnt_90day
from ( select buyer_id, seller_id, pay_cnt_90day from table_A) a
join
(
select seller_id, a.sale_level
from table_A a
left join temp_table_B b
on a.seller_id = b.seller_id
where b.seller_id is not null
) b
on a.seller_id = b.seller_id
union all
select /*+mapjoin(b)*/
a.buer_id, a.seller_id, b.sale_level, a.pay_cnt_90day
from (
select buyer_id, seller_id, pay_cnt_90day
from table_A
) a
join
(
select seller_id, sale_level from table_B
) b
on a.seller_id = b.seller_id
) m group by m.buyer_id
) m
group by m.buyer_id
总结：方案1、2以及方案3中的同用方案不能保证解决大表join大表问题，因为它们都存在种种不同的限制和特定使用场景。而方案3的专用方案和方案4是推荐的优化方案，但是它们都需要新建一个临时表
来存储每日动态变化的大卖家。相对方案4来说，方案3的专用方案不需要对代码框架进行修改，但是B表会被放大，所以一定要是是维度表，不然统计结果会是错误的。方案4最通用，自由度最高，
但是对代码的更改也最大，甚至修改更难代码框架，可以作为终极方案使用。
参考资料：《离线和实时大数据开发实战》
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