SAP HANA内存数据库技术架构详解

SAP HANA是 SAPS公司推出的内存数据库软件平台产品,针对数据处理提供的内存数据库平台，适用于 OLAP类型应用，也可以于OLTP类型应用。

何谓SAP HANA

SAP提供丰富的周边应用软件，包括数据复制、 提供丰富的周边应用软件，包括数据复制、BI等。向应用层提供SQL、MDX、BICS接口，其中MDX(Multi dimension expression)、BICS(Business Intelligence Consumer Services) ；并提供多种数据导入的方式。

SAP历史上增长最快的产品，堪称世界上最快的数据库，比客户原数据库系统快成百上千、甚至万倍。提供多种交付形态，但一般以软件 +硬件 +管理的一体机形式交付，作为一体机形式交付时付主要由经过认证的硬件合作伙伴提供。

HANA应用场景

SAP HANA可以应用于多个场景，如作为其他数据库的加速器、直接作为报表分析的数据源或直接用作OLAP分析型数据仓库。

SAP HANA也作为OLTP套件的数据库，同时可直接作为SAP公司统一的数据库平台。

SAP HANA上下文环境

Data Sources和DataServices负责向SAP HANA提供分析数据，有些数据(SAP ERP System)可以直接通过Replication Agent直接导入到SAP HANA，有些数据(SAP BW System和第三方系统)需要通过Data Services软件转换后导入SAP HANA。

• SAP HANA Appliance提供内存数据库的实现，进行数据的存储、查询、计算。
• Admin Workstations是SAP HANA系统管理员的客户端，可以通过SAP HANA Studio等软件来管理和使用SAP HANA系统。
• End Users WorkStations是SAP HANA系统的终端用户客户端, 终端用户可以通过Excel、Web BI等形式来管理和使用SAP HANA系统。
• SAP HANA Database client提供JDBC、ODBC、ODBO、SQL DBC等接口，使得各应用软件可以以标准的SQL形式访问到SAP HANA数据库
  
  

SAP HANA逻辑功能架构

SAP HANA Database是整个系统的核心部分，图中红色框之内是整个系统的核心部分， SAP HANA Database按照功能区分的主要模块。

• Session Management是会话管理模块，负责与各种业务客户端软件进行连接管理的模块；
• Replication Server和Load Controller是复制管理模块，负责将ERP、SAP NetWeaver、第三方数据库等的数据复制到SAP HANA数据库；
• Transaction Manager是事务管理模块，负责对数据库事务管理，当一个事务完成后，会要求做数据持久化操作；
• Authorization Manager是认证管理模块，对连接到SAP HANA数据库的客户端用户进行权限管理；
• Metedata Manager是元数据管理模块。它会与SAP HANA Studio中的Modelling以及SAP Data Service(SAP一种ETL服务软件)相配合，对所有建立到SAP HANA数据库中，或者导入到SAP HANA数据库中的数据的元数据进行管理。
• SQL Parser是SQL语句解析优化器；负责对于业务客户端来的SQL请求进行分析和解析，将一个SQL工作分解成多个子任务，分发给所有的节点去完成。
• MDX是多维表达式，对来自Excel等应用端的复杂计算进行分析和解析；SQL 提供类似于存储过程的复杂编程能力；Calc Engine执行SQL计算的模块；ROW Store是行记录内存数据库、Column Store是列存储内存数据库。
• Page Management和 Logger是持久化保存处理模块，负责将内存数据库的记录同步或者异步的写入SSD或者HDD中。
  
  

SAP HANA产品形态分类

SAPHANA主要可以分为一体机和TDI两种，但实际上，从节点扩展方式区分SAP HANA可以 分为 Scale Up和 Scale Out两种架构。

一体机(Appliance)形态

SAPHANA一体机是将SAP HANA数据库软件和经过SAP认证的硬件基础设施结合而形成的一体机产品。这种形式下硬件、软件和服务统一打包销售，客户购买后直接开箱即用。

TDI形态

TDI(Tailoreddata center integration)非常灵活数据中心集成。客户可以选择自行购买服务器或者存储，由经过认证的HANA工程师来负责现场安装。

Scale Up系统

单节点系统Single Node System，指系统中只包括一个有效节点（如果需要HA时，可以将2个单节点以System Replication形式构成单节点的HA架构）。这种架构的系统只具有垂直扩展能力，当需要扩展系统时，通过在节点上增加更多的CPU、内存和硬盘来扩大系统的能力。

Scale Out系统

集群系统Multi Node System或者Cluster System，指由多个节点组成的HANA系统，这种系统的扩展主要以水平扩展方式(指增加节点的方式)来进行。

上面两种分类方式进行组合，就可以构成多个产品形态。SAP HANA一体机单机系统是以一体机方式购买和交付的单机系统；SAP HANA一体机集群系统是以一体机方式购买和交付的集群系统；SAP HANA TDI集群系统是以TDI方式购买和交付的集群系统。实际上，单机时无需单独的存储系统，因此，不存在SAP HANA TDI单机系统。

HANA一体机集群系统概念

SAP HANA一体机集群系统由多个节点(Node)构成。一个SAPHANA节点肯定包括一个计算节点，但是不一定有物理上单独的存储节点。

SAP HANA节点是构成 SAPHANA的逻辑单元。 1个 SAP HANA节点包括了指定规格的 CPU、 内存Log 盘和Data盘。 SAP HANA一体机就是按照HANA节点的 Size(即每个节点的内存大小)和数进行报价。1个 SAP HANA节点在物理上可以有多种表现形态，与硬件厂家的具体实现方案有关。

计算节点负责内存数据库的部分。存储节点在SAPHANA解决方案中，负责数据的持久化保存。SAPHANA节点根据作用的不同，又分为主节点、从节点、备用节点三类角色。

• 主节点(Master)：配置有3个但只有一个激活。从3个Master配置角色中选举，这是SAPHANA软件本身的集群管理机制。起到全局事务协调器的作用。保存计算节点集群信息的全局元数据。
• 从节点(Slave)：缓存需要的元数据，采用分布式架构，承担由主节点分配来的任务，执行对应的数据库操作。一个集群内多个。从节点也分为配置角色和实际角色，配置角色分为Worker和Standby，实际角色分为Master、Standby和Slave。
• 备用节点(Standby)：切换时接管故障节点。一个集群可以0到多个。正常情况下此节点的软件是运行的，只不过其内存数据库中没有数据，不能执行业务处理。切换的过程是自动进行的。
  
  

HANA一体机集群部署

SAP HANA集群系统的主节点和从部署有不同软件包；在主节点上部署的软件包主要包括SAP HANA Studio、SAP HANA Client、SAP HANA Database、SAP SMD Agent、SUM for SAP HANA、SAP Host Agent和SAPCAR等。

• SAP HANA Studio是SAP HANA数据库的管理客户端，可以进行SAP HANA数据库建模、配置、监控、告警等；
• SAP HANA Client是数据库客户端软件，提供如ODBC等接口，供用户访问数据库数据；
• SAP HANA Database是内存数据库实现软件；这是SAP HANA系统的核心软件包。
• SAP SMD Agent是系统统一管理的代理，用于在整个SAP集成解决方案中对SAP HANA进行管理；
• SUM for SAP HANA是软件升级管理器；Master节点通过这个软件，自动连接到SAP公司的软件更新平台，负责master、slave、standby所有节点上SAP HANA相关软件的升级。OS和驱动是由硬件厂家负责安装和升级的。
• SAP Host Agent是主机代理，来自远端的重启、停止等对节点的操作命令通过这个模块来实施；这些操作都是对SAP HANA软件的操作。
• SAPCAR是安装脚本 ，这些脚本只对SAP HANA软件起作用。
  
  

其他从和备节点上主要部署的软件包括SAP Host Agent、SAP HANA Client、SAP HANA Database、SAP SMD Agent。