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Stratégies d'optimisation de requêtes SQL dans un écosystème Hadoop

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par Sébastien Frackowiak
Université de Technologie de COmpiègne - Master 2 2017
  

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4.2.3 Explication d'une projection avec une restriction et une agrégation

Complexifions à nouveau notre requête en lui ajoutant une agrégation puis expliquons-la :

EXPLAIN EXTENDED

SELECT field1 FROM z_database1.table1

WHERE field1="123"

GROUP BY field1

Rappelons qu'un « GROUP BY colonne1, ... colonneN » regroupera sur une même ligne chaque partition d'une liste de colonnes. Il est donc nécessaire que cette liste de colonnes apparaisse immédiatement suite au « SELECT ».L'usage habituel est d'ajouter ensuite des fonctions d'agrégation comme « COUNT », qui s'appliqueront à chacune des partitions listées. Notre exemple n'utilise pas de telles fonctions, pour ne pas ajouter de complexité inutile.

Le résultat de cet « EXPLAIN EXTENDED » est :

ABSTRACT SYNTAX TREE:

...

STAGE DEPENDENCIES:

Stage-1 is a root stage

Stage-0 depends on stages: Stage-1

STAGE PLANS:

Stage: Stage-1

Map Reduce

Map Operator Tree:

TableScan

alias: table1

filterExpr: (field1 = '123') (type: boolean)

Statistics:

...

GatherStats: false

Filter Operator

isSamplingPred: false

predicate: (field1 = '123') (type: boolean)

Statistics:

...

Reduce Output Operator

key expressions: field1 (type: varchar(10))

sort order: +

Map-reduce partition columns: field1 (type: varchar(10))

Statistics:

...

tag: -1

auto parallelism: false

Path -> Alias:

hdfs://NAMENODE/.../z_database1/table1 [table1]

Path -> Partition:

hdfs://NAMENODE/.../z_database1/table1

Partition

...

Reduce Operator Tree:

Group By Operator

keys: KEY._col0 (type: varchar(10))

mode: complete

outputColumnNames: _col0

Statistics:

...

File Output Operator

...

Stage: Stage-0

Fetch Operator

limit: -1

Processor Tree:

ListSink

Nous ne reviendrons ni sur l'arbre syntaxique abstrait (qui ajoute à l'exemple précédent un nouveau token « TOK_GROUPBY ») ni sur les dépendances entre étapes (qui sont strictement identiques à l'exemple précédent : Stage-1Stage-0).

Détaillons en revanche le plan d'étapes :

- Stage-0

o est de type « Map Reduce »

o contient un arbre de traitements « Map Operator Tree » décrivant une séquence de traitements :

§ TableScanFilter OperatorReduce Output Operator

o contient un arbre de traitements « Reduce Operator Tree » décrivant une séquence de traitements :

§ GroupBy OperatorFile Output Operator

- Stage-1

o est identique à l'exemple précédent, il consiste à transférer les données issues du « File Output Operator » (ListSink) à l' « executor » de Hive

Résumons :

Figure 9 : processus de traitement MapReduce d'une requête SQL avec agrégation

Nous identifions que le Stage-0implique l'exécution d'une phase Map (A) puis d'une phase Reduce (B).

A. Phase Map

Dans « Map OperatorTree », le « File Output Operator » de l'exemple précédent est remplacé par un « Reduce Output Operator ». Cela veut dire que la sortie ne s'effectuera pas sur un fichier du HDFS mais au travers du réseau vers les noeuds réalisant la phase Reducer. Le « Reduce Output Operator » définit plusieurs éléments fondamentaux pour la suite.

· key expressions

Une expression (Ki) peut être une simple colonne ou une combinaison de plusieurs colonnes dans une formule (concaténation de deux colonnes par exemple).

Par exemple, nous pourrions avoir :

K1 = field1

ou bien

K1 = concat(field2, field3)

Une « key expressions » est l'ensemble des expressions composant la clé qui sera utilisée durant toutes les phases du Map Reduce. Chaque clé peut être ainsi considérée comme un n-uplet (K1, ..., Kn).

Nous aurions ainsi des couples clé (K) / valeur (V) de la forme suivante :

((K1, ..., Kn), (V1, ..., Vm))

Notons que le framework MapReduce définit une clé comme un seul élément (il en va de même pour la valeur), cela implique donc l'utilisation de mécaniques de sérialisation par Hive afin d'assurer la compatibilité entre ces deux environnements ( annexe).

· sort order

Il s'agit du sens du tri (« + » pour ascendant et « - » pour descendant) qui sera appliqué à la clé durant les phases de « Partition & Sort » et « Shuffle & Merge & Sort ».

Il est à noter qu'il y aura autant de « + » ou de « - » que d'expressions définissant la clé (le premier ordre s'applique à K1, le n-ième ordre à Kn).

· map-reduce partition columns

Il s'agit de l'ensemble des colonnes qui définiront le partitionnement qui sera utilisé durant les phases « Partition & Sort & Shuffle » et « Merge & Sort ».

Le partitionnement permet d'affecter chaque ligne parcourue à un Reducer. Il garantit que toutes les lignes identiques sur cet ensemble de colonnes seront traitées au sein d'un même Reducer.

Dans notre exemple, la définition de la clé est identique au partitionnement. Il s'agit du cas d'application classique du paradigme MapReduce. Il est cependant possible de distinguer la clé et le partitionnement en utilisant notamment les instructions suivantes en fin de requête :

DISTRIBUTE BY <ci, ..., cn> SORT BY <cj, ..., cm>

ou bien

CLUSTER BY <ci, ..., cn>

« DISTRIBUTE BY » indique l'ensemble de colonnes qui définira le partitionnement ( annexe).

« SORT BY » indique le sens du tri sur chaque colonne ou expression définissant la clé.

« CLUSTER BY » consiste en un « DISTRIBUTE BY » et « SORT BY ».

B. Phase Reduce :

Dans « Reduce Operator Tree », il figure un bloc « Group By Operator » qui définit les éléments suivant :

· keys

Il s'agit de l'ensemble des Ki composant la clé défini durant le « Map Operator Tree » et qui sera utilisée durant la phase Reduce qui traitera donc séparément chaque n-uplet.

· mode

Dans le contexte du « GROUP BY », il indique si le mode est :

- complete

o la phase Reduce a réalisé toute la phase d'agrégation

- mergepartial

o la phase Reduce n'a réalisé qu'une agrégation partielle, ce qui indique qu'une agrégation préliminaire a déjà été réalisée durant la phase Map

Dans notre exemple, l'agrégation est « complete ».

· outputColumnNames

Il s'agit des noms des colonnes qui seront retournées dans la table temporaire.

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