0505-使用Apache Hive3实现跨数据库的联邦查询

如今的企业内部一般都有多个系统用于数据存储和数据处理。这些不同的系统各自服务于不同的应用场景或案例。除了传统的RDBMS如Oracle DB，Teradata或PostgreSQL之外，团队可能还使用了Apache Kafka用作流式处理，使用Apache Druid来保存时序数据，使用Apache Phoenix进行快速索引查找。此外，他们可能还使用了云存储服务或HDFS来批量存储数据。

平台的团队一般会并行的部署所有这些系统，方便开发人员可以灵活的选择这些工具来满足不同的业务分析需求。

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使用Apache Hive3.0&SQL来进行统一访问

Apache Hive在上述环境中扮演着重要角色。更具体一点的说，它可以访问上述所有系统，并提供统一高效的SQL访问，而且是开箱即用的。这样做的好处是巨大的：

1.单个SQL方言和API

2.集中安全控制和审计跟踪

3.统一治理

4.能够合并来自多个数据源的数据

5.数据独立性

设置和使用Apache Hive作为联邦层可简化应用程序开发和数据访问。特别是所有数据都可以使用SQL进行处理，并且可以通过熟悉的JDBC/ODBC接口进行访问。

最重要的事，因为所有的数据访问都会通过Hive，当Hive与不同的系统进行交互时，它可以提供统一的安全控制(表，行和列访问控制)，数据溯源和审计。

最后，你还可以保证数据的独立性：如果所有的访问都被抽象为通过SQL表或视图，更改存储或处理引擎则会比较容易。

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基于成本优化的智能下推

假设你要执行一个Hive查询，该查询通过JDBC连接到后端的RDBMS访问数据。一种天真的想法是将JDBC源视为“哑”(dumb)的存储系统，通过JDBC读取所有原始数据并在Hive中处理它。在这种情况下，实际我们就忽略了RDBMS本身的查询功能，然后通过JDBC链接抽取了过多的数据，从而很容易导致性能不佳和系统过载。

出于这个原因，Hive依靠其storage handler接口和Apache Calcite支持的基于成本的优化器（CBO）实现了对其他系统的智能下推。特别是，Calcite提供与查询的逻辑表示中的运算符子集匹配的规则，然后生成在外部系统中等效的表示以执行更多操作。Hive在其查询计划器中将计算推送到外部系统，并且依靠Calcite生成外部系统支持的查询语言。storage handler的实现负责将生成的查询发送到外部系统，检索其结果，并将传入的数据转换为Hive内部表示，以便在需要时进一步处理。

这不仅限于SQL系统：例如，Apache Hive也可以联邦Apache Druid或Apache Kafka进行查询，正如我们在最近的博文中所描述的，Druid可以非常高效的处理时序数据的汇总和过滤。因此，当对存储在Druid中的数据源执行查询时，Hive可以将过滤和聚合推送给Druid，生成并发送JSON查询到引擎暴露的REST API。另一方面，如果是查询Kafka上的数据，Hive可以在分区或offset上推送过滤器，从而根据条件读取topic中的数据。

https://hortonworks.com/blog/benchmark-update-apache-hive-druid-integration-hdp-3-0/

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联邦到JDBC源端

storage handler和Calcite适配器的组合非常灵活，功能也非常强大，尤其是将Hive作为不同SQL系统的联邦层时。

Apache Hive3包含了JDBC storage handler的新实现，它可以让Calcite的JDBC适配器规则有选择地将计算推送到JDBC源端，如MySQL，PostgreSQL，Oracle或Redshift。Hive可以推送各种各样的操作，包括projections, filters, joins, aggregations, unions, sorting和limit。

更重要的是，Calcite可以根据JDBC源端的系统调整行为。 例如，它可以识别JDBC源端系统不支持查询中的过滤条件中使用的某个函数。在这种情况下，它将在Hive中执行它，同时仍将其余支持的过滤条件推送到JDBC系统。此外，Hive可以使用不同的方言生成SQL，具体取决于JDBC连接后面的数据库。

另一个重要特性是JDBC storage handler可以将查询拆分为多个子查询，这些子查询将并行发送到执行引擎，以加速从数据源中读取大量数据。

下图是一个示例说明了Hive的新JDBC下推功能。可以发现当生成MySQL和PostgreSQL的查询SQL语句时会有延迟。

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接下来的工作：自动元数据映射

要查询其他系统中的数据，用户只需使用相应的storage handler来创建一张Hive外部表，当然还包含该外部系统的一些其他信息。例如：如果用户想在Hive中创建一张来自PostgreSQL数据库'organization'中的表'item'，可以使用以下语句来创建：

虽然你看这个建表语句已经够简单的了，但是我们对Hive该功能的期望远不止于此。

如上例所示，建表语句还需要指定PostgreSQL中该表的schema。在HIVE-21060中，如果是通过JDBC配置的外部表，希望Hive可以自动发现schema，而不用在建表语句中声明。

HIVE-21060:

https://jira.apache.org/jira/browse/HIVE-21060

而HIVE-21059中，则是开发实现外部的catalog支持。外部catalog允许在metastore中创建一个新的catalog，这个catalog会指向一个外部的mysql数据库，这样在这个catalog之下，所有表都可以自动被Hive识别然后查询。

HIVE-21059:

https://jira.apache.org/jira/browse/HIVE-21059

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总结

联邦功能为Hive带来了很大的灵活性，以下我们具体看看你可以使用它来干什么：

1.Combining best tools for the job：应用程序开发人员可以通过单一界面访问多个数据处理系统。无需学习不同的查询方言或接口， 无需担心数据安全和数据治理，统统都由Hive负责。这极大地简化了集成工作。

2.Transform & write-back: 使用该功能，你可以使用Hive SQL转换保存在Hive之外的数据。例如，你可以使用Hive查询Kafka，转换数据，然后将其回写到Kafka。

3.Simplifying data-loads：你现在可以直接从Hive查询其他系统，清洗数据，强化数据，最后将数据合并到Hive表中，而无需部署任何其他工具。这使得ETL变得非常简单。

4.Query across multiple systems: 对于某些ad-hoc查询或小的报表，定义ETL处理过程并将数据都移动到同一个存储位置是不现实的。使用该功能，你只需要编写一个查询SQL跨多个数据源即可。

我们希望以上建议对你有帮助，不信你可以试试。

原文参考：

https://hortonworks.com/blog/query-federation-with-hive/