經常看到一些hive優化的建議中說當小表與大表做關聯時，把小表寫在前面，這樣可以使hive的關聯速度更快，提到的原因都是說因為小表可以先放到記憶體中，然後大表的每條記錄再去記憶體中檢測，最終完成關聯查詢。這樣的原因看似合理，但是仔細推敲，又站不住腳跟。
多小的表算小表？如果所謂的小表在記憶體中放不下怎麼辦？我用2個只有幾條記錄的表做關聯查詢，這應該算是小表了，在檢視reduce的執行日誌時依然是有寫磁碟的操作的。實際上reduce在接收全部map的輸出後一定會有乙個排序所有鍵值對並合併寫入磁碟檔案的操作。寫入磁碟（spill）有可能是多次的，因此有可能會生成多個臨時檔案，但是最終都要合併成乙個檔案，即最終每乙個reduce都只處理乙個檔案。
我做了乙個實驗，用1條記錄的表和3億多條記錄的表做join，無論小表是放在join的前面還是join的後面，執行的時間幾乎都是相同的。再去看reduce的執行日誌，1條記錄的表在join前或者join後兩次查詢的reduce日誌幾乎也是一摸一樣的。如果按照上面的說法把join左側的表放記憶體等待join右側的表到記憶體中去檢測，那麼當3億多條記錄的表放在join左側時，記憶體肯定是無法容下這麼多記錄的，勢必要進行寫磁碟的操作，那它的執行時間應該會比小表在join前時長很多才對，但事實並不是這樣，也就說明了上面說到的原因並不合理。
分析一下hive對於兩表關聯在底層是如何實現的?因為不論多複雜的hive查詢，最終都要轉化成mapreduce的job去執行，因此hive對於關聯的實現應該和mapreduce對於關聯的實現類似。而mapreduce對於關聯的實現，簡單來說，是把關聯鍵和標記是在join左邊還是右邊的標識位作為組合鍵(key)，把一條記錄以及標記是在join左邊還是右邊的標識位組合起來作為值(value)。在reduce的shuffle階段，按照組合鍵的關聯鍵進行主排序，當關聯鍵相同時，再按照標識位進行輔助排序。而在分割槽段時，只用關聯鍵中的關聯鍵進行分割槽段，這樣關聯鍵相同的記錄就會放在同乙個value list中，同時保證了join左邊的表的記錄在value list的前面，而join右邊的表的記錄在value list的後面。
例如a join b on (a.id = b.id) ，假設a表和b表都有1條id = 3的記錄，那麼a表這條記錄的組合鍵是(3,0)，b表這條記錄的組合鍵是(3,1)。排序時可以保證a表的記錄在b表的記錄的前面。而在reduce做處理時，把id=3的放在同乙個value list中，形成 key = 3,value list = [a表id=3的記錄,b表id=3的記錄] 。
接下來我們再來看當兩個表做關聯時reduce做了什麼。reduce會一起處理id相同的所有記錄。我們把value list用陣列來表示。
1) reduce先讀取第一條記錄v[0],如果發現v[0]是b表的記錄，那說明沒有a表的記錄，最終不會關聯輸出，因此不用再繼續處理這個id了，讀取v[0]用了1次讀取操作。
2) 如果發現v[0]到v[length-1]全部是a表的記錄，那說明沒有b表的記錄，同樣最終不會關聯輸出，但是這裡注意，已經對value做了length次的讀取操作。
3) 例如a表id=3有1條記錄，b表id=3有10條記錄。首先讀取v[0]發現是a表的記錄，用了1次讀取操作。然後再讀取v[1]發現是b表的操作，這時v[0]和v[1]可以直接關聯輸出了，累計用了2次操作。這時候reduce已經知道從v[1]開始後面都是b 表的記錄了，因此可以直接用v[0]依次和v[2],v[3]……v[10]做關聯操作並輸出，累計用了11次操作。
4) 換過來，假設a表id=3有10條記錄，b表id=3有1條記錄。首先讀取v[0]發現是a表的記錄，用了1次讀取操作。然後再讀取v[1]發現依然是a表的記錄，累計用了2次讀取操作。以此類推，讀取v[9]時發現還是a表的記錄，累計用了10次讀取操作。然後讀取最後1條記錄v[10]發現是b表的記錄，可以將v[0]和v[10]進行關聯輸出，累計用了11次操作。接下來可以直接把v[1]~v[9]分別與v[10]進行關聯輸出，累計用了20次操作。
5) 再複雜一點，假設a表id=3有2條記錄，b表id=3有5條記錄。首先讀取v[0]發現是a表的記錄，用了1次讀取操作。然後再讀取v[1]發現依然是a表的記錄，累計用了2次讀取操作。然後讀取v[2]發現是b表的記錄，此時v[0]和v[2]可以直接關聯輸出，累計用了3次操作。接下來v[0]可以依次和v[3]~v[6]進行關聯輸出，累計用了7次操作。接下來v[1]再依次和v[2]~v[6]進行關聯輸出，累計用了12次操作。
6) 把5的例子調過來，假設a表id=3有5條記錄，b表id=3有2條記錄。先讀取v[0]發現是a表的記錄，用了1次讀取操作。然後再讀取v[1]發現依然是a表的記錄，累計用了2次讀取操作。以此類推，讀取到v[4]發現依然是a表的記錄，累計用了5次讀取操作。接下來讀取v[5]，發現是b表的記錄，此時v[0]和v[5]可以直接關聯輸出，累計用了6次操作。然後v[0]和v[6]進行關聯輸出，累計用了7次操作。然後v[1]分別與v[5]、v[6]關聯輸出，累計用了9次操作。v[2] 分別與v[5]、v[6]關聯輸出，累計用了11次操作。以此類推，最後v[4] 分別與v[5]、v[6]關聯輸出，累計用了15次操作。
7) 額外提一下，當reduce檢測a表的記錄時，還要記錄a表同乙個key的記錄的條數，當發現同乙個key的記錄個數超過hive.skewjoin.key的值（預設為1000000）時，會在reduce的日誌中列印出該key，並標記為傾斜的關聯鍵。
假設a表有一千萬個id，平均每個id有3條重複值，那麼把a表放在前面做關聯就會多做三千萬次的運算處理，這時候誰寫在前誰寫在後就看出效能的差別來了。
Hive中小表與大表關聯 join 的效能分析
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