Apache Hive 是基于 Apache Hadoop 的一个数据仓库工具,可以将结构化的数据文件映射为一张数据库表,并且提供了 Hive SQL 进行查询和分析,在离线数仓中被广泛使用。
Hive Metastore 是 Hive 的元信息管理工具,它提供了操作元数据的一系列接口,其后端存储一般选用关系型数据库如 Derby、 MySQL 等。现在很多除了 Hive 之外计算框架都支持以 Hive Metastore 为元数据中心来查询底层 Hadoop 生态的数据,比如 Presto、Spark、Flink 等等。
在知乎,我们是将元信息存储在 MySQL 内的,随着业务数据的不断增长,MySQL 内已经出现单表数据量两千多万的情况,当用户的任务出现Metastore 密集操作的情况时,往往会出现缓慢甚至超时的现象,极大影响了任务的稳定性。长此以往,MySQL 在未来的某一天一定会不堪重负,因此优化 Hive 的元数据库势在必行。
在去年,我们做过数据治理,Hive 表生命周期管理,定期去删除元数据,期望能够减少 MySQL 的数据量,缓解元数据库的压力。但是经过实践,发现该方案有以下缺点:
1、数据的增长远比删除的要快,治标不治本;
2、在删除超大分区表(分区数上百万)的分区时,会对 MySQL 造成一定的压力,只能单线程去做,否则会影响其他正常的 Hive 查询,效率极其低下;
3、在知乎,元信息删除是伴随数据一起删除的(删除 HDFS 过期数据,节约成本),Hive 的用户可能存在建表不规范的情况,将分区路径挂错,导致误删数据。
因此,我们需要寻找新的技术方案来解决这个问题。
技术选型
已有方案
业内目前有两种方案可供借鉴:
但是经过调研,我们发现两种方案都有一定的缺陷:
最终方案
其实问题主要在于,当数据量增加时,MySQL 受限于单机性能,很难有较好的表现,而将单台 MySQL 扩展为集群,复杂度将会呈几何倍上升。如果能够找到一款兼容 MySQL 协议的分布式数据库,就能完美解决这个问题。因此,我们选择了。
TiDB 是 PingCAP 开源的分布式 NewSQL 数据库,它支持水平弹性扩展、ACID 事务、标准 SQL、MySQL 语法和 MySQL 协议,具有数据强一致的高可用特性,是一个不仅适合 OLTP 场景还适 OLAP 场景的混合数据库。
选用 TiDB 的理由如下:
Hive 架构
迁移前
其中 Zue 是知乎内部使用的可视化查询界面。
迁移后
在 Hive 的元数据库迁移到 TiDB 了以后,架构几乎没有任何变化,只不过查询的压力由单台 MySQL 节点分摊到了整个 TiDB 集群,集群越大,查询效率越高,性能提升越明显。
迁移流程
运行概况
ALTER TABLE '${table_name}' DROP IF EXISTS PARTITION(...);
ALTER TABLE '${table_name}' ADD IF NOT EXISTS PARTITION(...);
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花费时间从 45s-75s 降低到了 10s 以下。
SELECT `A0`.`PART_NAME`,`A0`.`PART_NAME` AS `NUCORDER0` FROM `PARTITIONS` `A0` LEFT OUTER JOIN `TBLS` `B0` ON `A0`.`TBL_ID` = `B0`.`TBL_ID` LEFT OUTER JOIN `DBS` `C0` ON `B0`.`DB_ID` = `C0`.`DB_ID` WHERE `C0`.`NAME` = '${database_name}' AND `B0`.`TBL_NAME` = '${table_name}' ORDER BY `NUCORDER0`
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当某个 Hive 表的分区数量十分巨大时,这条 SQL 会给元数据库造成相当大的负担。迁移前,此类 SQL 在 MySQL 运行时间约为 30s - 40s,迁移后,在 TiDB 运行仅需 6s - 7s,提升相当明显。
展望
在 Hive Metastore 的场景下,我们已经感受到了 TiDB 在大数据应用场景下的魅力。后续我们希望 TiDB 能够成为跨数据中心的服务,通过数据副本的跨机房部署,打通离线与在线,让离线场景能够在对在线服务无压力的情况下为数据提供实时的 ETL 能力,解决离线 ETL 任务实时性差的问题。为此,我们正在开发 TiBigData ()。
目前其作为 PingCAP Incubator 的孵化项目。由来自知乎的 TiKV Maintainer 孙晓光发起。PingCAP Incubator 旨在梳理一套相对完整的 TiDB 生态开源项目孵化体系,将关于 TiDB 开源生态的想法与实际生产环境中的需求相关联,通过开源项目协作方式,共同将想法落地。力求想法项目化。从「我有一个想法」到「项目顺利毕业」,PingCAP 提供一系列的资源支持,确保所有项目孵化的流程都有章可循,同时结合项目不同特征及孵化目的,将项目划分为 Feature 类和 Project 类,针对性地给出孵化流程建议。PingCAP Incubator 中的项目有:TiDB Dashboard、TiUP、TinyKV,TiDB Wasm 等。
完整项目请查看:
Incubator 完整文档参考: