Hive SQL 迁移 Spark SQL 方案

• SQL任务运行慢

  Hive SQL处理任务虽然较为稳定，但是其时效性已经达瓶颈，无法再进一步提升，同一个SQL，Hive比Spark执行的时间更长。

• Spark SQL的发展远超HSQL

  随着Spark 以及其社区的不断发展，Spark SQL本身技术也在不断成熟，Spark在技术架构和性能上都展示出Hive无法比拟的优势。

在迁移过程中，首先需要确认如何解决执行引擎sql语法不兼容以及执行结果不一致的问题。常用的做法是在执行引擎层面进行兼容，用户无感知，这是较为理想的方法。但对于我们来说，这是一个不可选项，组内基本工作在顶层业务层面，没有对底层spark引擎特别熟的同事，数科同事也不会对我们的代码负责，所以我们只能通过修改业务sql代码解决兼容性问题。

确定了修改SQL代码的兼容方式后，接下来便需要在此基础上确定以下问题的解决方法：

• 如何将任务执行引擎切换为spark

• 如何测试任务，并验证数据一致性

• 如何自动化处理

这些问题明显是与任务的具体运行形式相关的，所以有必要先介绍下现有的hiveSQL的运行方式。现有的hiveSQL任务主要以shell脚本的方式提交，脚本代码结构如下所示：

#!/bin/bash
#结构1
#根据脚本参数、环境变量等计算时间参数
dayStr='xxx'
#结构2
#根据时间参数拼接hiveSql字符串
sqlStr="insert overwrite t1 partition(day='${dayStr}') select XXX from t2 where day='${dayStr}';"
#结构3
#运行
hiveSQLhive -e "${sqlStr}"
#结构4
#可选，将结果导入MySQL、impala等存储系统

脚本的好处在于可以通过git管理代码的变更、通过IDE搜索代码引用，坏处在于没有和公司的中台进行整合，很多功能用不上。

如何将任务执行引擎切换为spark，是分歧大的地方。

种选择是直接将SQL任务迁移到公司中台上，这样可以直接在平台选择执行引擎，让平台帮我们屏蔽掉任务的运行细节。这个方法也不是不行，但工作量和难度都很大，很快就被排除了。为控制工作量，保持任务仍以脚本的形式运行是必须的，所以SQL任务的提交方式也只能通过shell命令。如何在shell中提交sparkSQL也有2个选择，种是直接在我们的az调度机上部署spark客户端，然后通过本地的spark客户端运行任务，另一种则是通过beeline将SQL提交到类似于hiveserver的服务上。考虑之后，我们选择了第二种，具体来说，是使用了网易有数姚老师、尤老师等大佬的作品kyuubi。

选择kyuubi的决定是非常正确的。首先，因为我们希望使用抽象的sparkSQL运行服务，把SQL扔给它就完了，业务代码和spark部署、任务运行环境等细节完全解耦，kyuubi在这方面非常合适。其次kyuubi本身的功能要远超Spark Thrift Server，主要集中在可以隔离不同的SQL任务、支持高可用、自动优化任务等方面，能让用户偷懒的组件就是好组件。后的原因是在人员合作方面，使用kyuubi等于找到了一个稳定的背锅侠，出了问题直接让数科spark团队处理就完了，沟通非常直接，如果使用的是spark客户端或中台的SQL运行功能，中间可能隔着好几个人。

反映到具体代码细节上，我们首先编写了一个名为sparkUtils.sh的脚本，里面定义了所有与sparkSQL相关的实用函数，比如runSql、setResource等，这样其他脚本只需要source一下这个脚本，然后将hive -e改为runSql就可以将任务执行方式改为spark。

在解决如何运行任务后，接下来便是解决如何测试任务的问题。由于没有隔离的测试环境，所以在测试任务时，必须将任务代码无害化，包括替换insert的表为临时表、注释任何可能影响线上数据的操作。这样一来，同一个脚本，我们至少需要有3个版本：线上的hiveSQL版、未上线的sparkSQL版、无害化的使用sparkSQL运行的测试版，而且我们需要在他们之间同步代码更改，比如测试途中，线上版有更改，那么我们需要将更改合并到sparksql版和测试版，如果测试中发现不兼容问题，需要先在sparksql版上修改，然后合并到测试版，后上线操作则是使用sparksql版覆盖线上版。整个过程基本以git版本管理为核心。

为确定任务是否可上线，必须计算出数据的一致程度。这里的采用的方法比较简单，先计算测试表分区和线上表分区相同的数据条数，然后算出一致度，比如线上分区数据是2条，测试分区数据是8条，相同数据是1条，那么一致度是（1*2）/（2+8）=0.2。为方便确定哪些列的数据不一致，我们计算了列hash。

切换执行引擎、测试、上线的方案都确定后，后一个问题便是如何实现自动化处理，毕竟有2000个任务，全靠人工处理工作量太大。但由于shell脚本代码并不是结构化的数据，全自动处理也不现实，线上数据出问题的锅可背不起。

所以我们制定的策略是半自动化，人工审核代码修改，其他部分尽可能自动化，特别是测试和计算数据一致性部分。总的工作流如下图所示：

除了3个代码分支，这里多了一个测试机，用于自动化测试并计算数据一致性。各步骤具体介绍如下：

• 检测未测试代码：通过公司中台api获取有调度的脚本，拷贝到测试库，完全自动化；

• 执行方式切换为spark：自动化处理，人工审核后提交；

• 生成测试代码：通过正则匹配insert语句，替换为临时表，并在之前插入创建临时表语句，注释其他影响线上数据的操作。自动化处理，人工审核提交；

• 拉取代码、测试、计算一致程度：完全自动化，测试后本地生成一个csv的测试报告；

• 判断是否可上线：人工审核；

• 修改不兼容语法：基本靠人工修改，一些简单的参数替换可自动化；

• 合并修改：人工处理，不过基本可以自动合并；

• 删除测试代码，代码上线：自动处理，人工审核提交。

如下图所示，在2个月的时间内，我们spark程序所使用的资源从10%左右上升到了80%左右。

CPU累计使用（CPU核数*分钟）的变化曲线如下所示。由于迁移过程中也下线了不少任务，所以CPU总量的下降不光是迁移的功劳。

任务迁移前后的运行情况如下图所示，横轴代表任务运行时间，纵轴代表任务累计CPU使用（CPU核数*分钟）。这里共选取了600多个任务，蓝色的点代表迁移前MapReduce的运行情况，红色点代表迁移后sparkSQL的运行情况。根据统计，迁移后平均运行时间节省70%，CPU累计使用平均节省35%。

总的来看，收益超过预期，特别是在运行时间方面。

回顾整个方案的设计过程，实际上没有太多选择的余地，在没法在spark引擎层做兼容的前提，和以脚本提交任务的现状下，只能选择基于git版本管理的自动化迁移流程。

方案能这么顺利实施，主要因为任务代码是以脚本的形式存在，这样我们可以很方便的用各种程序处理脚本源代码，避免了大量重复性的工作，特别是用git进行版本管理，如果我们的任务都写在了公司中台上，那么迁移工作量会大很多。

在整个迁移过程，除了前期踩坑阶段，期间线上基本没出什么问题，十分平滑的将2000左右的任务迁移到了sparkSql，而且也没耗费过多人力，这说明整个迁移方案的设计和实施是比较成功的。