HDFS教程，适用于陷入关系数据库的数据分析师

本文概述

介绍
PostgreSQL数据源
使用Sqoop导入HDFS
问题或没有问题：你应该考虑使用HDFS

介绍

到目前为止, 你可能已经听说过Hadoop分布式文件系统(HDFS), 尤其是如果你是数据分析师或负责将数据从一个系统移动到另一个系统的人员。但是, HDFS与关系数据库相比有什么好处？

HDFS是一种可扩展的开源解决方案, 用于存储和处理大量数据。 HDFS已被证明在许多现代数据中心中都是可靠且高效的。

HDFS利用商用硬件以及开源软件来降低每字节存储的总成本。

凭借其内置的复制功能和对磁盘故障的恢复能力, HDFS是存储和处理数据以进行分析的理想系统。它不需要基础和开销来支持事务原子性, 一致性, 隔离性和持久性(ACID), 这是传统关系数据库系统所必需的。

此外, 与企业和商业数据库(例如Oracle)相比, 利用Hadoop作为分析平台可避免任何额外的许可成本。

许多人在初次了解HDFS时会提出的问题之一是：如何将现有数据放入HDFS？

在本文中, 我们将研究如何将数据从PostgreSQL数据库导入HDFS。我们将使用Apache Sqoop, 它是目前最有效的开源解决方案, 可在HDFS和关系数据库系统之间传输数据。 Apache Sqoop旨在将数据从关系数据库批量加载到HDFS(导入), 并将数据从HDFS批量写入关系数据库(导出)。

通过将数据迁移到HDFS来加快分析速度。

鸣叫

本教程中的步骤是为具有执行SQL查询的基本知识和HDFS命令的基本知识的人员编写的。

使用的数据库系统是Windows的PostgreSQL 9.5, HDFS版本是Centos 6.4 Linux虚拟机上的Cloudera Hadoop 2.5.0-cdh5.2.0。

Apache Sqoop依赖于关系数据库供应商和数据库版本专用的JDBC驱动程序JAR文件。

要执行本文中显示的步骤, 用户将需要权限来远程连接到PostgreSQL数据库, 关系数据库上的SELECT权限, HDFS上的写权限以及Sqoop可执行文件上的执行权限。

在本教程中, 我们创建了一个名为srcmini的PostgreSQL数据库, 并使其可通过端口5432访问。

PostgreSQL数据源

首先, 在我们的PostgreSQL srcmini数据库中, 我们将创建一个名为sales的测试数据表。我们将假定PostgreSQL服务器上已经存在OpenSSL证书和私钥文件。

Server [localhost]:
Database [postgres]: srcmini
Port [5432]:
Username [postgres]:
Password for user postgres:
psql (9.5.3)
srcmini=# create table sales
srcmini-# (
srcmini(#    pkSales integer constraint salesKey primary key, srcmini(#    saleDate date, srcmini(#    saleAmount money, srcmini(#    orderID int not null, srcmini(#    itemID int not null
srcmini(# );
CREATE TABLE

接下来, 我们将在表中插入20行：

srcmini=# insert into sales values (1, '2016-09-27', 1.23, 1, 1);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (2, '2016-09-27', 2.34, 1, 2);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (3, '2016-09-27', 1.23, 2, 1);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (4, '2016-09-27', 2.34, 2, 2);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (5, '2016-09-27', 3.45, 2, 3);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (6, '2016-09-28', 3.45, 3, 3);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (7, '2016-09-28', 4.56, 3, 4);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (8, '2016-09-28', 5.67, 3, 5);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (9, '2016-09-28', 1.23, 4, 1);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (10, '2016-09-28', 1.23, 5, 1);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (11, '2016-09-28', 1.23, 6, 1);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (12, '2016-09-29', 1.23, 7, 1);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (13, '2016-09-29', 2.34, 7, 2);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (14, '2016-09-29', 3.45, 7, 3);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (15, '2016-09-29', 4.56, 7, 4);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (16, '2016-09-29', 5.67, 7, 5);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (17, '2016-09-29', 6.78, 7, 6);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (18, '2016-09-29', 7.89, 7, 7);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (19, '2016-09-29', 7.89, 8, 7);
INSERT 0 1
srcmini=# insert into sales values (20, '2016-09-30', 1.23, 9, 1);
INSERT 0 1

让我们选择数据以验证数据看起来正确无误：

srcmini=# select * from sales;
 pksales |  saledate  | saleamount | orderid | itemid
---------+------------+------------+---------+--------
       1 | 2016-09-27 |      $1.23 |       1 |      1
       2 | 2016-09-27 |      $2.34 |       1 |      2
       3 | 2016-09-27 |      $1.23 |       2 |      1
       4 | 2016-09-27 |      $2.34 |       2 |      2
       5 | 2016-09-27 |      $3.45 |       2 |      3
       6 | 2016-09-28 |      $3.45 |       3 |      3
       7 | 2016-09-28 |      $4.56 |       3 |      4
       8 | 2016-09-28 |      $5.67 |       3 |      5
       9 | 2016-09-28 |      $1.23 |       4 |      1
      10 | 2016-09-28 |      $1.23 |       5 |      1
      11 | 2016-09-28 |      $1.23 |       6 |      1
      12 | 2016-09-29 |      $1.23 |       7 |      1
      13 | 2016-09-29 |      $2.34 |       7 |      2
      14 | 2016-09-29 |      $3.45 |       7 |      3
      15 | 2016-09-29 |      $4.56 |       7 |      4
      16 | 2016-09-29 |      $5.67 |       7 |      5
      17 | 2016-09-29 |      $6.78 |       7 |      6
      18 | 2016-09-29 |      $7.89 |       7 |      7
      19 | 2016-09-29 |      $7.89 |       8 |      7
      20 | 2016-09-30 |      $1.23 |       9 |      1
(20 rows)

数据看起来不错, 让我们继续。

使用Sqoop导入HDFS

定义了数据源后, 我们现在准备将数据导入HDFS。我们将检查的sqoop命令在下面列出, 我们将在随后的要点中分解每个参数。请注意, 该命令应该位于完整的一行上, 或者如下图所示, 在每行的末尾加上反斜杠(Linux命令行继续字符), 最后一行除外。

sqoop import --connect 'jdbc:postgresql://aaa.bbb.ccc.ddd:5432/srcmini?ssl=true&sslfactory=org.postgresql.ssl.NonValidatingFactory' \
--username 'postgres' -P \
--table 'sales' \
--target-dir 'sales' \
--split-by 'pksales'

sqoop导入-可执行文件名为sqoop, 我们指示其将表中的数据或视图从数据库中导入到HDFS。
–connect-使用–connect参数, 我们传入PostgreSQL的JDBC连接字符串。在这种情况下, 我们使用IP地址, 端口号和数据库名称。我们还需要指定正在使用SSL, 并且需要提供要使用的SSLSocketFactory类。
–username-在此示例中, 用户名是PostgreSQL登录名, 而不是Windows登录名。用户必须具有连接到指定数据库并从指定表中进行选择的权限。
-P-这将提示命令行用户输入密码。如果很少执行Sqoop, 这可能是一个不错的选择。有多种其他方式可以将密码自动传递给命令, 但是本文尝试使密码保持简单。
–table-这是我们传递PostgreSQL表名称的地方。
–target-dir-此参数指定要在其中存储数据的HDFS目录。
–split-by-我们必须为Sqoop提供唯一的标识符, 以帮助其分配工作量。在作业输出的后面, 我们将看到Sqoop在何处选择最小值和最大值以帮助设置分割边界。

最好将命令放在脚本中以实现可重复性和编辑目的, 如下所示：

[[email protected]:/sqoop]$ cat sqoopCommand.sh
sqoop import --connect 'jdbc:postgresql://aaa.bbb.ccc.ddd:5432/srcmini?ssl=true&sslfactory=org.postgresql.ssl.NonValidatingFactory' \
--username 'postgres' -P \
--table 'sales' \
--target-dir 'sales' \
--split-by 'pksales' 
[[email protected]:/sqoop]$

现在, 该执行上面的Sqoop命令脚本了。 Sqoop命令的输出如下所示。

[[email protected]:/sqoop]$ ./sqoopCommand.sh
16/10/02 18:58:34 INFO sqoop.Sqoop: Running Sqoop version: 1.4.5-cdh5.2.0
Enter password: 
16/10/02 18:58:40 INFO manager.SqlManager: Using default fetchSize of 1000
16/10/02 18:58:40 INFO tool.CodeGenTool: Beginning code generation
16/10/02 18:58:41 INFO manager.SqlManager: Executing SQL statement: SELECT t.* FROM "sales" AS t LIMIT 1
16/10/02 18:58:41 INFO orm.CompilationManager: HADOOP_MAPRED_HOME is /usr/lib/hadoop-0.20-mapreduce
Note: /tmp/sqoop-training/compile/77f9452788024792770d52da72ae871f/sales.java uses or overrides a deprecated API.
Note: Recompile with -Xlint:deprecation for details.
16/10/02 18:58:43 INFO orm.CompilationManager: Writing jar file: /tmp/sqoop-training/compile/77f9452788024792770d52da72ae871f/sales.jar
16/10/02 18:58:43 WARN manager.PostgresqlManager: It looks like you are importing from postgresql.
16/10/02 18:58:43 WARN manager.PostgresqlManager: This transfer can be faster! Use the --direct
16/10/02 18:58:43 WARN manager.PostgresqlManager: option to exercise a postgresql-specific fast path.
16/10/02 18:58:43 INFO mapreduce.ImportJobBase: Beginning import of sales
16/10/02 18:58:45 WARN mapred.JobClient: Use GenericOptionsParser for parsing the arguments. Applications should implement Tool for the same.
16/10/02 18:58:46 INFO db.DBInputFormat: Using read commited transaction isolation
16/10/02 18:58:46 INFO db.DataDrivenDBInputFormat: BoundingValsQuery: SELECT MIN("pksales"), MAX("pksales") FROM "sales"
16/10/02 18:58:47 INFO mapred.JobClient: Running job: job_201609280401_0005
16/10/02 18:58:48 INFO mapred.JobClient:  map 0% reduce 0%
16/10/02 18:59:04 INFO mapred.JobClient:  map 50% reduce 0%
16/10/02 18:59:14 INFO mapred.JobClient:  map 75% reduce 0%
16/10/02 18:59:15 INFO mapred.JobClient:  map 100% reduce 0%
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient: Job complete: job_201609280401_0005
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient: Counters: 23
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:   File System Counters
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     FILE: Number of bytes read=0
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     FILE: Number of bytes written=1190344
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     FILE: Number of read operations=0
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     FILE: Number of large read operations=0
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     FILE: Number of write operations=0
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     HDFS: Number of bytes read=438
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     HDFS: Number of bytes written=451
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     HDFS: Number of read operations=4
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     HDFS: Number of large read operations=0
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     HDFS: Number of write operations=4
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:   Job Counters 
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     Launched map tasks=4
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     Total time spent by all maps in occupied slots (ms)=48877
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     Total time spent by all reduces in occupied slots (ms)=0
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     Total time spent by all maps waiting after reserving slots (ms)=0
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     Total time spent by all reduces waiting after reserving slots (ms)=0
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:   Map-Reduce Framework
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     Map input records=20
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     Map output records=20
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     Input split bytes=438
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     Spilled Records=0
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     CPU time spent (ms)=3980
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     Physical memory (bytes) snapshot=481574912
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     Virtual memory (bytes) snapshot=2949685248
16/10/02 18:59:18 INFO mapred.JobClient:     Total committed heap usage (bytes)=127401984
16/10/02 18:59:18 INFO mapreduce.ImportJobBase: Transferred 451 bytes in 33.7555 seconds (13.3608 bytes/sec)
16/10/02 18:59:18 INFO mapreduce.ImportJobBase: Retrieved 20 records.
[[email protected]:/sqoop]$

注意, 上面输出的最后一行显示已检索到20条记录, 这与PostgreSQL数据库表中的20条记录相对应。

执行Sqoop命令后, 我们可以执行hdfs dfs -ls命令来查看默认情况下使用HDFS上的表名创建的目录。

[[email protected]:/sqoop]$ hdfs dfs -ls
Found 1 items
drwxrwxrwx   - srcmini data          0 2016-10-02 18:59 sales
[[email protected]:/sqoop]$

我们可以再次使用hdfs dfs -ls命令列出sales目录的内容。如果查看HDFS, 默认情况下会发现数据已分区并分布在四个文件中, 而不仅仅是包含在一个文件中。

[[email protected]:/sqoop]$ hdfs dfs -ls sales
Found 6 items
-rw-rw-rw-   1 srcmini data          0 2016-10-02 18:59 sales/_SUCCESS
drwxrwxrwx   - srcmini data          0 2016-10-02 18:58 sales/_logs
-rw-rw-rw-   1 srcmini data        110 2016-10-02 18:59 sales/part-m-00000
-rw-rw-rw-   1 srcmini data        111 2016-10-02 18:59 sales/part-m-00001
-rw-rw-rw-   1 srcmini data        115 2016-10-02 18:59 sales/part-m-00002
-rw-rw-rw-   1 srcmini data        115 2016-10-02 18:59 sales/part-m-00003
[[email protected]:/sqoop]$

hdfs dfs -cat命令将在HDFS上的销售数据的第一个分区中显示所有记录。

[[email protected]:/sqoop]$ hdfs dfs -cat sales/part-m-00000
1, 2016-09-27, 1.23, 1, 1
2, 2016-09-27, 2.34, 1, 2
3, 2016-09-27, 1.23, 2, 1
4, 2016-09-27, 2.34, 2, 2
5, 2016-09-27, 3.45, 2, 3
[[email protected]:/sqoop]$

请注意, 默认文件分隔符是逗号。此外, 请注意, 每个分区中只有五行, 因为源中的20行已均匀分布在四个分区中。

为了限制输出到屏幕的行数, 我们可以将cat命令的输出通过管道传递到head命令, 如下所示, 以检查其他三个分区的内容。

head命令的-n 5参数将屏幕输出限制为前五行。

(请注意, 在我们的例子中, 这是不必要的, 因为每个分区开始时只有五行。但是, 实际上, 每个分区中的行可能要比这多得多, 并且只需要检查前几行即可。确保它们看起来正确, 因此向你展示了如何操作。)

[[email protected]:/sqoop]$ hdfs dfs -cat sales/part-m-00001 |head -n 5
6, 2016-09-28, 3.45, 3, 3
7, 2016-09-28, 4.56, 3, 4
8, 2016-09-28, 5.67, 3, 5
9, 2016-09-28, 1.23, 4, 1
10, 2016-09-28, 1.23, 5, 1
[[email protected]:/sqoop]$ hdfs dfs -cat sales/part-m-00002 |head -n 5
11, 2016-09-28, 1.23, 6, 1
12, 2016-09-29, 1.23, 7, 1
13, 2016-09-29, 2.34, 7, 2
14, 2016-09-29, 3.45, 7, 3
15, 2016-09-29, 4.56, 7, 4
[[email protected]:/sqoop]$ hdfs dfs -cat sales/part-m-00003 |head -n 5
16, 2016-09-29, 5.67, 7, 5
17, 2016-09-29, 6.78, 7, 6
18, 2016-09-29, 7.89, 7, 7
19, 2016-09-29, 7.89, 8, 7
20, 2016-09-30, 1.23, 9, 1
[[email protected]:/sqoop]$

如果你需要运行查询以从PostgreSQL数据库中的多个表中提取数据, 则可以使用以下命令完成此操作：

[[email protected]:/sqoop]$ cat sqoopCommand.sh
sqoop import --connect 'jdbc:postgresql://aaa.bbb.ccc.ddd:5432/srcmini?ssl=true&sslfactory=org.postgresql.ssl.NonValidatingFactory' \
--username 'postgres' -P \
--target-dir 'creditCardOrders' \
--split-by 'pksales' \
--query "select s.pksales, s.saledate, s.saleamount, o.shippingtype, o.methodofpayment from sales s inner join orders o on s.orderid=o.orderid where o.methodofpayment='credit card' and \$CONDITIONS"
[[email protected]:/sqoop]$

在上面的命令中, 我们对Sqoop命令使用了一些相同的参数, 但是当与SQL命令一起使用时, 它们具有不同的重要性。

–target-dir-目标目录告诉Sqoop在HDFS上的哪个目录中存储所选数据。使用自由格式查询时, Sqoop需要此参数。
–split-by-即使我们选择销售表的主键, 我们仍然必须为Sqoop提供唯一的标识符, 以帮助其分配工作量。
–query-这是我们提供SQL查询的参数。上面的查询用双引号引起来。请注意, 包含查询的多行中没有反斜杠(行继续符)。还要注意WHERE子句末尾的和\ $ CONDITIONS。这是Sqoop所需的, 因为Sqoop将自动用唯一表达式替换$ CONDITIONS令牌。

问题或没有问题：你应该考虑使用HDFS

与关系数据库相比, HDFS具有许多优势。如果要进行数据分析, 则应立即考虑将数据迁移到HDFS。

借助此处学习的技能, 将数据从关系数据库系统导入HDFS是一个简单明了的过程, 只需一个命令即可完成。尽管这些示例的行数很少, 但是从PostgreSQL数据库表将大量数据导入HDFS的机制仍然相同。

你甚至可以尝试导入大型表和不同的存储定界符。使用Apache Sqoop比将数据库数据导出到文件, 将文件从数据库服务器传输到HDFS, 然后再将文件加载到HDFS更为有效。

相关：使用R提高数据处理能力

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