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課題數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理（二）課時(shí)2課時(shí)（90min）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)技能目標(biāo)：（1）了解HBase的概念、數(shù)據(jù)模型和工作原理。（2） 了解Hive的概念、工作原理和執(zhí)行流程。思政育人目標(biāo)：感受我國(guó)科技企業(yè)對(duì)全球基礎(chǔ)軟件開源做出的重要貢獻(xiàn)，深刻理解企業(yè)堅(jiān)持走自主創(chuàng)新路線、構(gòu)建開源生態(tài)的重要意義，不斷增強(qiáng)創(chuàng)新自信教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：HBase的概念、數(shù)據(jù)模型和工作原理，Hive的概念、工作原理教學(xué)難點(diǎn)：Hive的執(zhí)行流程教學(xué)方法案例分析法、問答法、討論法、講授法教學(xué)用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學(xué)設(shè)計(jì)第1節(jié)課：→→傳授新知（18min）→實(shí)戰(zhàn)演練（20min）第2節(jié)課：→傳授新知（15min）→實(shí)戰(zhàn)演練（20min）→課堂小結(jié)（3min）→作業(yè)布置（2min）教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟設(shè)計(jì)意圖第一節(jié)課考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP【學(xué)生】按照老師要求簽到培養(yǎng)學(xué)生的組織紀(jì)律性，掌握學(xué)生的出勤情況問題導(dǎo)入（5min）【教師】提出以下問題：隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，需要存儲(chǔ)與管理的數(shù)據(jù)越來越多，數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)也變得越來越復(fù)雜。我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了分布式系統(tǒng)HDFS，那么分布式數(shù)據(jù)庫是什么呢？它是如何工作和運(yùn)行的呢？【學(xué)生】聆聽、思考、舉手回答通過問題導(dǎo)入的方法，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣傳授新知

（18min）【教師】通過學(xué)生的回答引入要講的知識(shí)，介紹分布式數(shù)據(jù)庫HBase一、HBase簡(jiǎn)介?【教師】提出問題：什么是HBase？?【學(xué)生】思考、舉手回答HBase是一個(gè)開源的、分布式的、非關(guān)系型的列式數(shù)據(jù)庫。?【教師】提出問題：Hbase的特點(diǎn)有哪些？?【學(xué)生】思考、舉手回答?【教師】總結(jié)學(xué)生的回答（1）它彌補(bǔ)了Hadoop不能進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理的缺陷，是一種非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（NoSQL數(shù)據(jù)庫），因此不能保證關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的原子性、一致性、隔離性和持久性。（2）它采用了稀疏矩陣的存儲(chǔ)方式，對(duì)于空值（null）數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)并不占用存儲(chǔ)空間。HBase表中的列可根據(jù)需求來動(dòng)態(tài)增加，并且每個(gè)cell（由行和列來確定）的數(shù)據(jù)可以存在多個(gè)版本。（3）它可以通過增加節(jié)點(diǎn)的方式進(jìn)行線性擴(kuò)展，使得可以在用廉價(jià)計(jì)算機(jī)構(gòu)建的集群上管理超大規(guī)模的稀疏表。（詳見教材）?【教師】提出以下學(xué)習(xí)任務(wù)：閱讀教材“高手點(diǎn)撥”部分，總結(jié)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展的階段特點(diǎn)，時(shí)間段和優(yōu)缺點(diǎn)。?【學(xué)生】自主學(xué)習(xí)、思考、理解二、HBase的數(shù)據(jù)模型?【教師】利用多媒體輔助講解HBase的數(shù)據(jù)模型Base是一個(gè)類似于Bigtable的分布式數(shù)據(jù)庫，它是一個(gè)稀疏的、長(zhǎng)期存儲(chǔ)的（存在HDFS上）、多維度的、排序的映射表。HBase的數(shù)據(jù)都是字符串，沒有類型。HBase中的表一般由行鍵（rowkey）、時(shí)間戳（timestamp）、列族（columnfamily）、列（column）組成。（詳見教材）HBase的邏輯視圖三、HBase的工作原理?【教師】提出以下問題：對(duì)照HBase的體系結(jié)構(gòu)圖說一說HBase每一部分的組成和作用?【學(xué)生】思考、舉手回答?【教師】總結(jié)學(xué)生的回答（1）Client（客戶端）?？蛻舳税L問HBase的接口，可做一些本地緩存，如借助ZooKeeper服務(wù)器從主服務(wù)器HBaseMaster獲取Region位置信息，并從Region（HRegion）服務(wù)器上讀取數(shù)據(jù)。（2）Master（HMaster）。管理運(yùn)行不同的Region服務(wù)器，也為客戶端操作HBase的所有元數(shù)據(jù)提供接口，同時(shí)負(fù)責(zé)RegionServer的故障處理和Region的切分。（詳見教材）【學(xué)生】聆聽、記錄、理解通過教師的講解和演示，互動(dòng)以及案例，使學(xué)生了解分布式數(shù)據(jù)庫HBase實(shí)戰(zhàn)演練（20min）【教師】演示安裝并使用HBase數(shù)據(jù)庫的操作，然后組織學(xué)生上機(jī)操作（1）安裝和啟動(dòng)HBase（2）HBase表和數(shù)據(jù)操作【學(xué)生】【教師】巡視課堂紀(jì)律，對(duì)操作有困難的學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)通過實(shí)戰(zhàn)演練，加深學(xué)生對(duì)HBase數(shù)據(jù)庫相關(guān)操作的熟練度第二節(jié)課問題導(dǎo)入（5min）【教師】提出問題：我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了管理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，那么數(shù)據(jù)是如何存儲(chǔ)的呢？【學(xué)生】聆聽、思考、舉手回答通過問題導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣傳授新知（15min）【教師】通過學(xué)生的回答引入新的知識(shí)，介紹數(shù)據(jù)倉庫Hive一、Hive簡(jiǎn)介Hive是一個(gè)基于Hadoop的數(shù)據(jù)倉庫框架，它使用SQL語句讀、寫和管理大型分布式數(shù)據(jù)集。Hive可以將SQL語句轉(zhuǎn)化為MapReduce（或Spark、Tez）任務(wù)執(zhí)行，大大降低了Hadoop的使用門檻，減少了開發(fā)MapReduce程序的時(shí)間成本?！ㄔ斠娊滩模?【教師】提出以下問題：HDFS有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？?【學(xué)生】思考、舉手回答?【教師】對(duì)學(xué)生的回答進(jìn)行總結(jié)Hive是Hadoop的頂級(jí)項(xiàng)目之一，也是Hadoop生態(tài)系統(tǒng)中的第一個(gè)SQL框架。它提供了一種類SQL的數(shù)據(jù)查詢語言——HiveQL（Hive查詢語言），并且通常被用來對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘與分析。Hive并不能解決所有的大數(shù)據(jù)問題，例如，它不提供在線事務(wù)處理、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢及記錄級(jí)的數(shù)據(jù)更新，不適合實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的機(jī)器學(xué)習(xí)算法等。但是，Hive對(duì)于批量處理海量數(shù)據(jù)表現(xiàn)良好?！ㄔ斠娊滩模?【教師】提出以下學(xué)習(xí)任務(wù)：閱讀教材“提示”部分，了解Hive和HDFS的區(qū)別。?【學(xué)生】自主學(xué)習(xí)、思考、理解?【教師】利用多媒體輔助講解Hive支持的文件存儲(chǔ)格式，數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)模型Hive支持的文件存儲(chǔ)格式主要包括TextFile（文本文件）、SequenceFile（序列文件）、RCFile（列式記錄文件）等。Hive的數(shù)據(jù)類型分為基本數(shù)據(jù)類型和復(fù)合數(shù)據(jù)類型。其中，基本數(shù)據(jù)類型包括INT（整型）、BOOLEAN（布爾型）、STRING（字符串型）和TIMESTAMP（時(shí)間戳）等。Hive的數(shù)據(jù)模型包括數(shù)據(jù)庫、表、視圖、分區(qū)和表數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)庫、表、分區(qū)等都對(duì)應(yīng)HDFS上的一個(gè)目錄；表數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)HDFS對(duì)應(yīng)目錄下的文件。Hive中所有的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在HDFS中，沒有專門的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式，因?yàn)镠ive是讀模式。二、Hive的工作原理?【教師】利用多媒體輔助講解Hive的工作原理Hive的體系主要由4部分組成：用戶接口、元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（Metastore）、跨語言服務(wù)（ThriftServer）和引擎（Driver）。（1）用戶接口。用戶接口負(fù)責(zé)接收用戶的輸入命令，主要有3個(gè)接口：CLI、JDBC/ODBC和WebUI。?！ㄔ斠娊滩模?【教師】提出以下學(xué)習(xí)任務(wù)：根據(jù)Hive的體系結(jié)構(gòu)圖進(jìn)一步理解Hive每一部分的任務(wù)。?【學(xué)生】思考、分析、理解三、Hive的執(zhí)行流程?【教師】利用多媒體輔助講解Hive的執(zhí)行流程Hive作業(yè)通過命令行或者客戶端提交，經(jīng)過編譯器Compiler，借助Metastore中的元數(shù)據(jù)進(jìn)行類型檢測(cè)和語法分析，生成一個(gè)邏輯方案（LogicalPlan），通過優(yōu)化處理，產(chǎn)生一個(gè)MapReduce任務(wù)?！ㄔ斠娊滩模緦W(xué)生】聆聽、記錄、理解通過講授，提問，討論等教學(xué)方式，讓學(xué)生了解數(shù)據(jù)倉庫Hive實(shí)戰(zhàn)演練（20min）【教師】演示安裝并使用Hive數(shù)據(jù)倉庫的基本操作，然后組織學(xué)生上機(jī)操作（1）安裝MySQL（2）安裝和配置Hive（3）Hive數(shù)據(jù)庫、表和數(shù)據(jù)查詢操作【學(xué)生】【教師】巡視課堂紀(jì)律，對(duì)操作有困難的學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)通過實(shí)戰(zhàn)演練，使學(xué)生熟悉Hive數(shù)據(jù)倉庫基本操作，為后面的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)課堂小結(jié)

（3min）【教師】簡(jiǎn)要總結(jié)本節(jié)課的要點(diǎn)本節(jié)課學(xué)習(xí)了分布式文件數(shù)據(jù)庫HBase數(shù)據(jù)模型和工作原理，了解了數(shù)據(jù)倉庫Hive的工作原理和執(zhí)行流程。希望大家在課下多加練習(xí)，鞏固所學(xué)知識(shí)?！緦W(xué)生】總結(jié)回顧知識(shí)點(diǎn)總結(jié)知識(shí)點(diǎn)，鞏固學(xué)生對(duì)分布式文件數(shù)據(jù)庫HBase和數(shù)據(jù)倉庫Hive相關(guān)知識(shí)的印象作業(yè)布置

（2min）【教師】布置課后作業(yè)（1）對(duì)HBase表和數(shù)據(jù)進(jìn)行操作（2）進(jìn)行Hive的數(shù)據(jù)庫、表和數(shù)據(jù)查詢操作（3）完成本章節(jié)課后相關(guān)習(xí)題?！緦W(xué)生】完成課后任務(wù)通過課后作業(yè)復(fù)習(xí)鞏固學(xué)到的