Impala中kudu基础理论详解（超详细）

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前言

本文将介绍Impala和Kudu这两个在大数据领域中常用的开源技术。首先，我们会对Impala进行简要介绍，包括其概述、特点以及适用场景。然后，我们会详细讲解Kudu的架构、特性和优势，并探讨它与传统SQL数据库之间的区别。最后，我们还会提供一些关于在Impala中使用Kudu语法的示例。

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一、概述

1. Impala简介

Impala是一种开源的分布式SQL查询引擎，由Cloudera公司于2012年推出。它旨在提供高性能和交互式的数据分析能力，特别适用于大规模数据集。

Impala基于Apache Hadoop生态系统中的Hadoop Distributed File System（HDFS）和Apache Hive构建而成。与传统的MapReduce计算模型相比，Impala使用了MPP（Massively Parallel Processing）架构，在多个节点上并行执行查询操作，从而实现快速响应时间。

Impala支持标准SQL语法，并且与商业化数据库系统类似。这使得用户可以直接使用熟悉的SQL语句进行数据查询、聚合、过滤等操作。同时，Impala还提供了对复杂类型（如数组和结构体）以及高级功能（如窗口函数和联接操作）的支持。

通过将内存计算技术应用到关系型数据库领域中，Impala能够在秒级甚至毫秒级内完成对大规模数据集的实时查询，并且具有良好扩展性，在处理PB级以上规模数据时仍然保持较低延迟。

2. kudu简介

Kudu是一个开源的分布式列存储引擎，由Apache软件基金会开发和维护。它被设计用于满足大规模数据分析的实时需求，并与Hadoop生态系统中的其他组件（如Impala、Spark等）紧密集成。

3. kudu架构

(1) Master节点

Master节点是整个Kudu集群中控制管理操作并协调其他组件之间通信与协作的核心组件。它负责元数据管理、任务调度以及故障恢复等功能。

(2) Tablet服务器（TServer）

Tablet服务器是承载实际数据存储与计算任务执行工作负载的主要组件。每个TServer可以容纳多个Tablet副本，并处理来自客户端或其他TServer请求。

(3) 表（Table）

在Kudu中，表被划分为多个水平片段（Range Partition），每个水平片段又包含若干行范围内连续键值对应记录。

(4) 数据模型

• 列族：表可以包含一个或多个列族，在创建表时定义。
• 列：属于某个列族，每个列都有一个名称和数据类型。
• 行：由多个键值对组成，其中键是行的唯一标识符。

4. kudu特性与优势

(1) 快速随机访问

Kudu支持高效的随机读写操作，并提供了类似于传统数据库系统的事务特性。这使得它非常适合需要实时查询和更新数据的应用场景。

(2) 列式存储与压缩

Kudu采用列式存储方式，在处理分析工作负载时能够提供更好的压缩率和查询性能。此外，Kudu还支持多种压缩算法来减少磁盘占用空间并提高IO效率。

(3) 数据一致性保证

Kudu通过使用Raft一致性协议来确保数据在集群中各节点之间具有强一致性。这意味着当写入提交后，所有副本都会同步到相同状态，并且读取操作可以立即看到最新提交结果。

5. kudu应用场景

由于其快速随机访问、低延迟以及强大的数据一致性保证等特点，Kudu在以下应用场景中表现出色：

• 实时分析：适合需要实时查询大规模结构化或半结构化数据的分析任务。
• 时序数据存储：能够高效地存储和查询时间序列数据，如日志、传感器数据等。
• 数据湖与实时ETL：作为大规模数据湖中的一部分，支持实时ETL（Extract, Transform, Load）操作。

6. Kudu SQL与传统SQL之间的主要区别

1. 存储引擎：
   Impala使用Apache Kudu作为其存储引擎，而传统SQL数据库通常使用不同的存储引擎（如InnoDB、MyISAM等）。因此，在处理数据和执行查询时，底层实现有所不同。

2. 数据模型：
   在传统关系型数据库中，数据以表格形式组织，并且支持复杂的关系模型。而在Kudu中，数据以列式存储，并且更适合分析性工作负载。

3. 分布式架构：
   Impala是一个分布式查询引擎，可以运行在Hadoop集群上。它通过将计算任务并行化到多个节点来提供高性能查询。相比之下，在单机或小规模环境下运行的传统SQL数据库通常没有这种分布式架构。

4. 语法差异：
   尽管Impala遵循大部分标准SQL语法规范，但仍然存在某些特定于Impala和Kudu的扩展或限制。

5. 支持函数差异:
   Impalasql 和其他sql 的函数库也会有所不同, impalasql 提供了许多适用于大数据分析的函数，如聚合函数、日期和时间处理函数等。

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二、impala中的kudu语法

1. 创建Kudu表

使用CREATE TABLE语句创建一个新的Kudu表。

下面是一个示例：

CREATE TABLE table_name
(
column1 data_type,
column2 data_type,
)
PRIMARY KEY (column1)
STORED AS KUDU;

在上述示例中，table_name 是要创建的新表的名称， column1, column2, … 是列名和对应的数据类型。PRIMARY KEY指定了主键列，并且最后一行指定了存储格式为Kudu。

2. 删除Kudu表数据

使用DELETE FROM语句从已存在的 Kudu 表中删除特定条件下符合要求的记录。

下面是一个示例:

DELETE FROM table_name WHERE condition;

3. 显示Kudu表结构

要查看已经存在于Impala中的kudu表的结构, 可以使用 DESCRIBE 命令。

DESCRIBE table_name; 

4. upsert 语句

Upsert 操作用于插入或更新数据到 kudu表 。Upsert命令将根据主键检查是否存在相同值得记录, 如果找到匹配项，则更新该行；否则插入一条新纪录。

UPSERT INTO table_name (column1, column2, ...)
VALUES (value1, value2, ...);

5. 设置分区

在Kudu中，可以使用PARTITION BY子句将表进行分区。

下面是一个示例：

CREATE TABLE table_name
(
column1 data_type,
column2 data_type,
...
)
PRIMARY KEY (column1)
PARTITION BY HASH(column2) PARTITIONS 8 STORED AS KUDU;

上述示例中，HASH(column2) 指定了按照 column2 列的哈希值进行分区，并且指定了总共有8个分区。

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三、KuduRange分区

在Impala中，KuduRange分区是一种基于范围的分区策略，用于将数据按照指定的列值范围进行划分。每个KuduRange分区定义了一个闭合的数值范围，并且可以根据这些范围来存储和查询数据。

1. 创建表时指定KuduRange分区

在创建表时，可以通过PARTITION BY RANGE子句来指定使用KuduRange进行数据划分。

下面是一个示例：

CREATE TABLE table_name
(
column1 data_type,
column2 data_type,
...
)
PRIMARY KEY (column1)
PARTITION BY RANGE (column2) (
PARTITION p0 VALUES LESS THAN (value0),
PARTITION p1 VALUES LESS THAN (value1),
...
)
STORED AS KUDU;

在上述示例中，table_name 是要创建的新表名称, column2 是用作划 分依据 的列名, p0， p1, … 是各个具体 partition 的名称, (value0)，( value1) 指定了每个partition所包含行对应列值范围 。

2. 插入和查询数据

当插入或查询数据时，在WHERE子句中可以使用特殊语法来利用已定义好的 KuduRange 分区 ，以提高性能并仅检索相关 partition 的数据。例如：

SELECT * FROM table_name WHERE column2 >= value0 AND column2 < value1;

上述示例中，查询语句使用了列 column2 的范围条件来仅检索满足该范围的分区数据。

3. 管理KuduRange分区

可以通过ALTER TABLE语句对已存在的表进行修改和管理 KuduRange分区 。例如，可以添加或删除特定 partition ，也可以调整每个 partition 所包含行对应列值范围 。

下面是一些示例：

• 添加新的partition:

ALTER TABLE table_name ADD PARTITION (PARTITION pN VALUES LESS THAN (valueN));

• 删除现有partition:

ALTER TABLE table_name DROP PARTITION pN;

• 查询现有的所有range partition：

SHOW RANGE PARTITIONS table_name 

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总结

本文主要介绍了两个重要工具：Impala和Kudu。首先，我们了解到Impala是一个开源分布式SQL查询引擎，在处理大规模数据集时具有快速响应时间和良好扩展性等优势；而Kudu则是一个开源分布式列存储引擎，在实时需求下表现出色，并支持高效随机读写操作以及强一致性保证。

接着，我们深入探讨了Kudu的架构、表结构以及其适用场景，并对比了传统SQL数据库与 Kud u之间 的差异 。此外 ， 我们还学习 了 在 Impal a中使用Kudu的语法，包括创建表、删除数据、显示表结构等操作。

通过学习本文，您可以更好地理解和应用Impala与Kudu，在大数据分析领域发挥其优势，并为实时查询和分析任务提供高效可靠的支持。

希望本教程对您有所帮助！如有任何疑问或问题，请随时在评论区留言。感谢阅读！