1.3.5　SAP HANA

SAP HANA是一个基于列式的内存数据库和应用平台，将事务处理、分析处理以及业务逻辑处理功能组合至内存中，突破了传统交易型数据库架构中，开发支持实时分析应用的限制。高性能分析装置（High Performance ANalytic Appliance，HANA）基于C++语言编写，其中一些业务和预测分析功能使用了SAP内部的L语言开发，L语言也是C++语言的变种。HANA采用软硬件一体的形式，硬件由IBM、Dell、华为等认证的合作伙伴提供。

HANA于2009年开始开发，于2011年正式发布。HANA由SAP完全重新构建，虽然诞生的时间并不长，但产品的构想则早已有之，并且HANA通过并购以及与研究机构的合作实现了快速发展。最初的产品中已经融入了隶属于波茨坦大学的Hasso Plattner学院的研究成果、TREX搜索引擎、2005年收购的关系型行式内存数据库P*TIME，以及与MySQL AB合作的关系型数据库MaxDB等技术。Hasso Plattner是SAP的创始人，HANA最初的命名实际上表示Hasso’s New Architecture，也说明了HANA是基于多种长期积累技术基础上的新构想。此外，通过对Business Objects和Sybase的收购，HANA也融合了这些产品的知识产权，如Sybase IQ列式数据库、Business Objects数据联邦等。之后，产品经过了不断的发展和演进。2015年，SAP发布了集成了HANA的新一代ERP产品S/4HANA，2016年，SAP发布HANA 2.0，以及集成了HANA的新一代数据仓库BW/4HANA。2020年，SAP发布HANA Cloud。

SAP HANA集成了一个完整的数据库管理系统，使用标准的SQL接口，支持事务的原子性、一致性、隔离性和持久化。SAP HANA支持大多数入门级SQL92语句，使用Open SQL的SAP应用程序可以不经改变直接在SAP HANA平台上运行。SQL是SAP HANA的标准接口，并以SQL扩展的方式实现了自由搜索功能，此外通过使用多维表达式（MDX）直接支持了商务智能客户端的使用。和其他数据库系统相比，HANA的一个显著优势在于与SAP应用的紧密集成，包括SAP商务套件中的ERP、CRM、PLM、SCM以及SAP BW数据仓库平台。

SAP HANA架构如图1-7所示，核心服务包括Index服务器、预处理服务器和名称服务器。Index服务器包含实际的数据和数据处理引擎；预处理服务器用于分析文本数据，并提取文本搜索功能所需要的信息；名称服务器存放整个HANA系统的拓扑信息，如租户数据库的位置。

图1-7　SAP HANA架构

和Oracle Database In-Memory一样，HANA综合了行列两种格式，并且都是通过联合这两种格式实现了多版本并发控制（MVCC）。不同的是，由于Oracle在行格式上已有长期积累，因此以行格式为主，以列格式为辅，变化量记录在列格式一端。而HANA以列格式为主，变化记录在行格式中。这是由于其最初的设计是从列格式起步，用于加速分析系统。在图1-7所示的数据处理引擎部分，数据以列压缩格式存放于Main Store中，写操作不会直接修改Main Store中的数据，而是以追加方式插入到行格式的Delta Store中，后台在适当时候会将Delta Store中的变化合并到Main Store中，形成最新版本的数据。Oracle的MVCC实现需要操作两次，包括修改实际数据，并将修改前的数据写入回滚段中。HANA的实现采用Insert Only方式，只需一次操作，而且Delta Store中的数据是未压缩的，比较适合高速的插入、删除和更新，但同时需要占用更多的内存空间。HANA的持久化层采用了定期保存点（Savepoint）和事务日志机制。在事务提交时记录日志，然后后台定期地将内存中的数据以快照的方式存放于Savepoint文件中。Savepoint类似于TimesTen的检查点文件，通过Savepoint结合日志文件，即可保证数据库的数据一致性和正常恢复。

HANA是无共享架构，每个节点都有自己的数据和日志，支持内存的纵向和横向扩展。横向扩展时需要考虑数据和应用的分布，其中包括：数据类型，例如主数据、交易数据、参照数据、数据的参照一致性等；数据依赖性、数据访问路径；工作负载，例如读写比例、交易还是查询、更新频率等。数据分布的手段相应可以将相互依赖的表放在一起，将相互关联的表的分区放在同一节点，对于主数据、参照数据，可以复制到每一个节点，以实现数据属地化访问，避免节点间通信。

HANA的高可用性通过集群和复制实现。支持的集群文件系统包括IBM的GPFS、EMC的MPFS、Oracle的OCFS2、XFS和NFS。通过集群文件系统，备用节点可以访问其他所有活动节点上的底层存储，因此故障时可以按一对多的方式接管失效节点，继续运行业务。HANA的灾备通过复制实现，可以基于存储的底层数据复制、基于集群文件系统的复制，或基于传输日志的SAP系统复制。复制传输可以基于同步或异步方式，备端可处于备用状态，或设为只读以分担主端的工作负载。

数据集成方面，HANA可以与SAP ERP、SAP BW或非SAP的第三方数据源进行集成。SLT（SAP Landscape Transformation replication server）和SRS（SAP Replication Server）均能提供实时数据集成，前者基于触发器，后者基于数据库日志。SAP Data Service和SDI（Smart Data Integration）是基于ETL的数据复制工具，主要用于准实时的批量数据集成。SAP Data Hub并不拥有自己的存储，其主要用于多数据源集中管理、编排调度与治理。SDS（Smart Data Streaming）非常适合于处理实时产生的事件数据，并迅速分析结果并给出响应，如社交媒体、物联网传感器和智能设备的数据。无须将数据复制到HANA，SDA（Smart Data Access）允许访问远程数据，就好像数据存储在本地一样。这使得应用程序可以实时访问和集成来自多个系统的数据。