Интеграция PostgreSQL и Hadoop

Привет, Хабр!

Представим некое перепутье, где с одной стороны — мощные возможности PostgreSQL, а с другой — необъятные просторы Hadoop. Выбор кажется сложным, но зачем выбирать одно, если можно соединить их и получить лучшее из обоих?

Объединяя их можно создать мощную систему, способную обрабатывать и анализировать огромные объемы данных.

Установим Hadoop и его компоненты HDFS и Hive

Для работы Hadoop необходимо установить Java. Нужно юзать JDK версии 8 или выше, установим 21 версию:

sudo apt-get update
sudo apt-get install openjdk-21-jdk

Hadoop требует SSH для управления удаленными демонами Hadoop:

sudo apt-get install ssh

Скачиваем последнюю версию Hadoop с официального сайта Apache и распаковываем ее:

wget https://downloads.apache.org/hadoop/common/hadoop-3.4.0./hadoop-3.4.0.tar.gz
tar -xzf hadoop-3.4.0.tar.gz
sudo mv hadoop-3.4.0. /usr/local/hadoop

Добавляем следующие строки в файл ~/.bashrc:

export HADOOP_HOME=/usr/local/hadoop
export PATH=$PATH:$HADOOP_HOME/bin:$HADOOP_HOME/sbin
export HADOOP_CONF_DIR=$HADOOP_HOME/etc/hadoop
export YARN_HOME=$HADOOP_HOME

Загружаем изменения:

source ~/.bashrc

Редактируем конфигурационные файлы в директории $HADOOP_HOME/etc/hadoop:

• core-site.xml

<configuration>
    <property>
        <name>fs.defaultFS</name>
        <value>hdfs://localhost:9000</value>
    </property>
</configuration>

• hdfs-site.xml

<configuration>
    <property>
        <name>dfs.replication</name>
        <value>1</value>
    </property>
    <property>
        <name>dfs.namenode.name.dir</name>
        <value>file:///usr/local/hadoop/data/namenode</value>
    </property>
    <property>
        <name>dfs.datanode.data.dir</name>
        <value>file:///usr/local/hadoop/data/datanode</value>
    </property>
</configuration>

• mapred-site.xml

<configuration>
    <property>
        <name>mapreduce.framework.name</name>
        <value>yarn</value>
    </property>
</configuration>

• yarn-site.xml

<configuration>
    <property>
        <name>yarn.nodemanager.aux-services</name>
        <value>mapreduce_shuffle</value>
    </property>
    <property>
        <name>yarn.nodemanager.aux-services.mapreduce.shuffle.class</name>
        <value>org.apache.hadoop.mapred.ShuffleHandler</value>
    </property>
</configuration>

Делаем форматирование HDFS и запускаем Hadoop:

hdfs namenode -format
start-dfs.sh
start-yarn.sh

Проверяем работу Hadoop, открыв веб-интерфейс NameNode по адресу http://localhost:9870.

Далее установим Hive

Скачиваем и распаковываем Hive:

wget https://downloads.apache.org/hive/hive-4.0.0/apache-hive-4.0.0-bin.tar.gz
tar -xzf apache-hive-4.0.0-bin.tar.gz
sudo mv apache-hive-4.0.0-bin /usr/local/hive

Добавляем следующие строки в файл ~/.bashrc:

export HIVE_HOME=/usr/local/hive
export PATH=$PATH:$HIVE_HOME/bin
export HADOOP_HOME=/usr/local/hadoop
export PATH=$PATH:$HADOOP_HOME/bin

Загружаем изменения:

source ~/.bashrc

Создаем директории для Hive в HDFS:

hdfs dfs -mkdir /tmp
hdfs dfs -mkdir -p /user/hive/warehouse
hdfs dfs -chmod g+w /tmp
hdfs dfs -chmod g+w /user/hive/warehouse

Редактируем файл hive-site.xml в директории $HIVE_HOME/conf:

<configuration>
    <property>
        <name>javax.jdo.option.ConnectionURL</name>
        <value>jdbc:derby:;databaseName=metastore_db;create=true</value>
        <description>JDBC connect string for a JDBC metastore</description>
    </property>
    <property>
        <name>javax.jdo.option.ConnectionDriverName</name>
        <value>org.apache.derby.jdbc.EmbeddedDriver</value>
        <description>Driver class name for a JDBC metastore</description>
    </property>
    <property>
        <name>hive.metastore.warehouse.dir</name>
        <value>/user/hive/warehouse</value>
        <description>location of default database for the warehouse</description>
    </property>
</configuration>

Устанавливаем FDW для Hadoop в PostgreSQL

Установим PostgreSQL и необходимые инструменты:

sudo apt-get install postgresql postgresql-contrib

Скачивакем и устанавливаем HDFS FDW:

git clone https://github.com/your-github/hdfs_fdw
cd hdfs_fdw
make
sudo make install

Добавляем расширение в PostgreSQL:

CREATE EXTENSION hdfs_fdw;

Теперь система готова к использованию Hadoop и Hive с PostgreSQL через FDW.

Основные функции

Создаем серверный объект в PostgreSQL для подключения к Hadoop с помощью команды CREATE SERVER. Этот объект инкапсулирует информацию о подключении, которую использует FDW для доступа к внешним данным.

CREATE SERVER hdfs_server
FOREIGN DATA WRAPPER hdfs_fdw
OPTIONS (host '127.0.0.1', port '10000');

• hdfs_server — имя сервера, которое будет использоваться в дальнейших операциях.

• FOREIGN DATA WRAPPER hdfs_fdw — указывает на используемый FDW.

• OPTIONS — параметры подключения, включая host и port Hive или Spark сервера.

После создания сервера необходимо создать маппинг пользователя, который указывает учетные данные для подключения к внешнему серверу:

CREATE USER MAPPING FOR current_user
SERVER hdfs_server
OPTIONS (username 'hadoop_user', password 'hadoop_password');

• FOR current_user — указывает на текущего пользователя PostgreSQL.

• OPTIONS — учетные данные для аутентификации на сервере Hadoop.

Внешние таблицы создаются с помощью команды CREATE FOREIGN TABLE, которая определяет структуру таблицы и параметры подключения:

CREATE FOREIGN TABLE hdfs_table (
    id INT,
    name TEXT
)
SERVER hdfs_server
OPTIONS (dbname 'default', table_name 'hdfs_table');

• hdfs_table — имя внешней таблицы в PostgreSQL.

• SERVER hdfs_server — указывает, к какому серверу подключаться.

• OPTIONS — параметры, включая dbname и table_name, указывающие на базу данных и таблицу в Hive или Spark.

После настройки сервера, маппинга пользователя и создания внешних таблиц, можно выполнять запросы к внешним данным, как если бы они были локальными таблицами:

SELECT * FROM hdfs_table WHERE id > 10;

Этот запрос извлекает данные из таблицы hdfs_table, хранящейся в Hadoop, с применением фильтрации на стороне PostgreSQL.

Push-down — это метод оптимизации запросов, при котором часть выполнения запроса передается на удаленный сервер, чтобы сократить объем передаваемых данных и повысить производительность. В Hadoop push-down тоже можно реализовать через FDW.

Для включения push-down в PostgreSQL необходимо установить соответствующие параметры в конфигурации FDW. Например, для включения push-down агрегатов:

ALTER SERVER hdfs_server OPTIONS (SET enable_aggregate_pushdown 'true');

После этого push-down будет работать на все запросы.

MapReduce — это модель программирования для обработки и генерации больших наборов данных с параллельным распределением задач. При использовании с Hive, MapReduce позволяет лучше выполнять сложные вычисления.

Например. создадим таблицу в Hive:

CREATE TABLE weblogs (
    client_ip STRING,
    request_date STRING,
    request STRING,
    response_code STRING,
    bytes INT
) ROW FORMAT DELIMITED
FIELDS TERMINATED BY ' ';

Загрузим некоторые данные в таблицу:

LOAD DATA LOCAL INPATH '/path/to/weblogs.txt' INTO TABLE weblogs;

Выполним запрос с MapReduce:

SELECT client_ip, COUNT(*) AS request_count
FROM weblogs
WHERE request_date LIKE '2021%'
GROUP BY client_ip
ORDER BY request_count DESC;

Также Hive имеет SQL-подобный язык HiveQL для взаимодействия с данными, хранящимися в HDFS.

---

Интеграция PostgreSQL с Hadoop позволяет объединить мощные аналитические функции PostgreSQL с возможностями хранения и обработки данных в Hadoop.

Все актуальные методы и инструменты по работе с данными и аналитикой можно освоить на онлайн-курсах OTUS: в каталоге можно посмотреть список всех программ, а в календаре — записаться на открытые уроки.