SaaS模式下多租户系统架构及关键技术研究

大连海事大学 硕士学位论文 SaaS模式下多租户系统架构及关键技术研究 姓名 彭荣 申请学位级别 硕士 专业 计算机科学与技术 计算机软件与理论 指导教师 傅英亮 林正奎 20100601 中文摘要 摘要 软件产品及服务经历了从计算机系统到软件定制开发 软件 包 产品 再到 A S P 以至到最近的S a a S 的发展和进化过程 尤其是近年来提出的S a a S 软件即服 务理念 引起了业界内外的广泛关注 S a a S S o f t w a r ea saS e r v i c e 意为软件即服务 是随着互联网技术的发展和应 用软件的不断成熟 在2 1 世纪开始逐渐兴起的一种完全创新的软件模式 相对于 传统软件服务模式 S a a S 服务提供商为企业搭建信息化所需要的一切网络基础设 施及软硬件运作平台 并负责所有前期实施和后期的维护服务工作 不仅大幅降 低了企业信息化的总体拥有成本 T o C 更可使企业将精力更多的集中在符合和 支持企业经营目标的高价值活动中去 正因如此 S a a S 一经提出便得到了广大企 业 尤其是中小型企业的广泛关注 并被视为中小型企业信息化的最佳解决之道 S a a S 以多租户为主要特征 其服务模式特征导致技术架构与传统软件存在较 大差异 有鉴于此 在深入分析S a a S 模式软件应用与传统软件应用区别的基础之 上 论文围绕S a a S 模式下多租户系统架构及其关键技术开展了相应的研究工作 研究内容包括 S a a S 模式体系结构设计 S a a S 模式数据库架构设计 以及多租户 技术 数据扩展技术 配置性技术和伸缩性技术等关键支撑技术的实现策略 并 结合一具体项目 进行了S a a S 模式原型系统的实现 据此对研究成果进行了初步 验证 目前 S a a S 模式尚处于理论探索和初期发展阶段 加之由于时间和自身水平 有限 论文研究工作在某些方面尚缺乏深度 且存在很多不足之处 作者将在后 续的研究过程中加以持续改进 关键词 S a a S 模式 多租户 系统架构 可配置 英文摘要 A B S T R A C T S o f t w a r ea p p l i c a t i o n sa n ds e r v i c em o d e lt h a th a se v o l v e df r o mc o m p u t e rs o f t w a r e s o f t w a r ec u s t o m i z a t i o n a n dt h e nt ot l l i r d p a r t ya p p l i c a t i o n sh o s t e d A S P o fc o n s t a n t c h a n g e I np a r t i c u l a r i nr e c e my e a r s t h ec o n c e p to fS a a Ss o f t w a r es e r v i c ei sg e t t i n g m o r ea t t r a c t e d i 1 ea t t e n t i o nb o t hw h t h i na n do u t s i d eo ft h ei n d u s t r y S a a S S o f t w a r ea saS e r v i c e w h i c hm e a n st h es 0 1 a r ea Sas e r v i c e g o e sa l o n g w i t l lt h ed e v e l o p m e n to fI n t e r a c tt e c h n o l o g ya n da p p l i c a t i o n sc o n t i n u et om a t u r e b u t b e g a nt or i s e i nt h e2 1s tc e n t u r y ac o m p l e t e l yi n n o v a t i v es o f t w a r em o d e l C o m p a r e d 诹t l lt r a d i t i o n a ls o f t w a r es e r v i c em o d e l S a a Ss e r v i c ep r o v i d e rb u i l dt h ep l a t f o r mi n w h i c ha l lt h en e c e s s a r yn e t w o r ki n f r a s t r u c t u r ea n dh a r d w a r ea n ds o f t w a r eo p e r a t i n gC a n e x i tf o re n t e r p r i s e A S Pi sa l s or e s p o n s i b l ef o ra l lp r e a n dp o s t i m p l e m e n t a t i o n m a i n t e n a n c es e r v i c e s T h i sn o to n l ys i g n i f i c a n t l yr e d u c e st h eo v e r a l le n t e r p r i s e i n f o r m a t i o nc o s to fo w n e r s h i p T O C a l s oa l l o w sc o m p a n i e st of o c u sm o r ef o c u s e do n c o m p l i a n c ea n ds u p p o r to fb u s i n e s sg o a l st oh i g h v a l u ea c t i v i t i e s T h a t Sw h yS a a S c a l l h a v ea t t r a c t e dt h ea t t e n t i o no ft h em a j o r i t yo fe n t e r p r i s e ss i n c ei tc a m eo u t e s p e c i a l l y S M E s a t t e n t i o n a n di sc o n s i d e r e dt h eb e s ts m a l la n dm e d i u me n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n s o l u t i o n s A st h ef e a t u r e so fS a a S m u l t i t e n a n tl e a dt ot h ed i f f e r e n c e sb e t w e e nt r a d i t i o n a l a n dm o d e mt e c h n i c a la r c h i t e c t u r ea n ds o f t w a r e I nc o n s i d e r a t i o no ft h i s t h ep a p e ri St o c a r r yo u tt h ec o r r e s p o n d i n gr e s e a r c ha r o u n dt h em u l t i t e n a n t S a a Sm o d e ls y s t e m a r c h i t e c t u r ea n dk e yt e c h n o l o g yw i t hi n d e p t ha n a l y s i so fS a a Sm o d e lo fs o f t w a r e a p p l i c a t i o n sa n dt r a d i t i o n a l s o f t w a r ea p p l i c a t i o n s T h es t u d yi n c l u d e s S a a Sm o d e l a r c h i t e c t u r ed e s i g n S a a Sm o d e l 出畋I b a s es c h e m ad e s i g n a n dm u l t i t e n a n tt e c h n o l o g y d a t ae x t e n s i o nt e c h n i q u e t h ec o n f i g u r a t i o n b a s e dt e c h n o l o g ya n ds c a l a b l et e c h n o l o g y a n do t h e rk e ys u p p o r tt e c h n o l o g yi m p l e m e n t a t i o n C o m b i n d i n gw i t has p e c i f i cp r o j e c t aS a a Sm o d e lP r o t o t y p eS y s t e mi sc o n s t r u c t e da c c o r d i n gt or e s e a r c hp e r f o r m e dt o c o n f i r mt h er e s u l t s C u r r e n t l y S a a Sm o d e li ss t i l l i nt h et h e o r e t i c a le x p l o r a t i o na n de a r l ys t a g eo f d e v e l o p m e n t c o u p l e dw i t ht h el i m i t e dd u et ot i m ea n dt h e i ro w n l e v e l t h e s i sw o r ki s s t i l ll a c ko fd e p t hi ns o m ea r e a S a n dt h e r ea r es o m es h o r t c o m i n g s W ew i l lb eg i v e 英文摘要 c o n t i n u o u si m p r o v e m e n ts h o u l di nt h ef o l l o w u ps t u d y K e yW o r d s S a a Sm o d e l M u l t i t e n a n t S y s t e ma r c h i t e c t u r e C o n f i g u r e d 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明 本论文是在导师的指导下 独立进行研究工作所取得的成果 撰写成硕士学位论文 墨塑墨槿式工垒担庄丕统塞趁区差毽这鲞硒窥 除论文 中已经注明引用的内容外 对论文的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文 中以明确方式标明 本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公 开发表或未公开发表的成果 本声明的法律责任由本人承担 pt t 4 学位论文作者签名 蔓 坠 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留 使用研究生学 位论文的规定 即 大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版 允许论文被查阅和借阅 本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 也可采用影印 缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文 同意将本学位论文收录到 中国优秀博硕士 学位论文全文数据库 中国学术期刊 光盘版 电子杂志社 中国学位论文全 文数据库 中国科学技术信息研究所 等数据库中 并以电子出版物形式出版发 行和提供信息服务 保密的论文在解密后遵守此规定 本学位论文属于 保密口在 年解密后适用本授权书 不保密口 请在以上方框内打 4 论文作者签名 彰菜导师签名 1 步选 日期 年月 日 S a a S 模式下多租户系统架构及关键技术研究 第1 章绪论 1 1 引言 长期以来 I T 行业一直致力于降低企业信息化成本 寻求一种创新的软件应 用及服务模式 在此背景下 软件开发经历了从计算机即软件到软件产品定制 再到第三方A S P 应用服务的发展历程 尤其是近年来提出的S a a S 软件即服务理念 更加引起了业界内外的广泛关注 S a a S 作为一种新兴的软件服务模式 提供商为企业搭建信息化所需要的一切 网络基础设施及软硬件运作平台 并负责所有前期实施和后期的维护服务工作 企业在使用S a a S 模式软件时不需要购买软硬件 建设机房 招聘I T 维护人员 即可通过互联网使用信息系统 实践证明 S a a S 模式软件是一种按需使用 按需付费的创新商业模式 在大 幅降低企业软件构建成本的同时 更使得软件使用者可以根据自己的实际需求以 租用方式进行软件功能的个性化部署 进而帮助企业更好的迎接全球化时代在信 息化建设方面所面临的时间 效能与成本挑战 1 2 课题研究背景和意义 一方面 2 l 世纪计算机已经在企业经营管理的各个层面得到大规模应用 各 种计算机应用系统不断涌现 并已发展成为企业生产 经营的基础性生产资料 另一方面 面对竞争激烈且瞬息万变的市场环境下 传统定制化软件开发模式所 引发的成本高 周期长 甚至 购买的软件无法用 建成的系统长期闲置 等 问题已严重影响到企业的信息化发展 这 点对于中小型企业更为明显 随着人 们对软件服务模式的不断创新 S a a S 软件即服务 理念应运而生 S a a S 软件服 务模式的出现 通过将个别的 次性买断软件产品模式转化为集中租用软件服务 的新型模式 极大地降低了用户一次性买断软件的费用与使用风险以及后期的维 护成本 并可帮助解决他们在软件使用中所出现的一系列问题 享受专业化的信 息系统服务 进而使中小型企业可以更容易走向信息化的发展道路 可以预见 随着互联网技术及S a a S 应用软件的日趋成熟 S a a S 服务模式必将成为未来软件产 第1 章绪论 业的发展趋势 另一方面 S a a S 作为一种新的软件服务模式 其技术架构与传统软件有着很 大差别 在技术层面还存在许多新的挑战 1 多租户系统的系统架构 2 多租户系统架构下 各租户共享一套软件实例 数据之间既有隔离又有共 享 如何在多租户架构下实现安全的数据共享 并保证每个租户间的数据安全隔 离问题是另一个极富挑战性的研究课题 3 多租户模式下的个性化配置问题 4 基于海量用户的并发查询优化问题 5 基于大规模运算环境下的多服务器资源调度与负载均衡问题 本课题针对一个具体项目 围绕S a a S 模式的系统架构及数据隔离技术 数据 扩展技术 配置性技术以及伸缩性技术进行探索性研究 对于理解S a a S 的本质内 涵 帮助中小型企业部署S a a S 应用即具有现实意义 同时又具有理论研究价值 1 3S a a S 模式研究现状 从1 9 8 8 年开始A S P A p p l i c a t i o nS e r v i c eP r o v i d e r 即应用服务提供商模式的提 出 标志着软件行业由自行购买的软件产品模式转变为了一种被托管的软件服务 模式 但是 由于当时互联网技术的限制 使得A S P 的发展受到了一定的局限 S a a S 模式继承了A S P 托管服务 的思想 它以M u l t i T e n a n t 模式提供软件 的租用服务 2 即多租户单实例的应用模式 它不需要用户将软件产品安装在自己 的电脑或者服务器上 而是按照某种服务水平协议直接通过网络向专门的服务提 供商获取自己所需要的 带有相应软件功能的服务 对于最终用户来说 和传统 软件模式相比 S a a S 具有更低的建设成本 更低的维护成本 更低的应用门槛 以及更低的应用风险等四大特剧3 1 在国外 早在2 0 世纪末就已经开始出现了S a a S 应用服务提供商 在运营模 式上发展的已经比较成熟 3 1 S a l e s f o r c e 公司主要瞄准了C R M 应用 开发在线的 C R M 应用软件 G o o g l e 公司则以其核心的搜索引擎业务为基础 依靠个性搜索和 G m a i l 等产品积累大量客户 并推出了一些列的在线办公软件 S a a S 模式下多租户系统架构及关键技术研究 在国内 S a a S 应用起步的比较晚 所以随着国外S a a S 软件进军中国市场 国 内的很多软件商也开始调整了自身的战略方针 投身到了S a a S 软件应用中 自八 百客的成立以及其随后推出的8 0 0 C R M 则正式标志着S a a S 软件应用在中国的开 始 A l i s o f t 公司 X t o o l s 公司等也相继推出了S a a S 应用软件 目前在国内 S a a S 应用软件简处于起步阶段 国内知名的I C T 领域权威研究机构计世资讯 C C W R e s e a r c h 在其最新发布的 软件业的下一个十年 中国软件运营服务 S a a S 市场发展趋势研究报告 中指 出 当前软件和互联网领域发生的种种变革不是偶然的 而是代表着未来软件业 的发展方向 软件运营服务 S a a S 是未来十年软件产业新的发展方向1 4 1 1 4 课题研究内容与技术路线 1 研究内容 论文研究旨在通过对S a a S 模式特征的深入分析 结合了一个具体项目 围绕 S a a S 模式多租户系统架构及关键技术进行研究 以期实现基于S a a S 模式应用系统 的构建 主要研究内容包括 分析S a a S 与传统模式软件的区别 根据S a a S 模式软件特性 开展S a a S 模式下软件系统的体系结构和数据库设计 围绕S a a S 模式系统中的关键技术开展研究 包括多租户设计 数据扩展 设计 配置性设计和伸缩性的设计 针对上述研究成果 结合一个具体项目 进行了S a a S 模式系统的原型实 现 2 技术路线 论文技术路线包括文献收集及整理 理论研究和结果验证三部分 如图1 1 所 示 第1 章绪论 文献收集及整理理论研究 结果验证 图1 1 技术路线图 F i g 1 1t h eR o u t eo f T e c h n i c a l 1 5 论文组织结构 论文全文共分为六章 各章节内容安排如下 1 第1 章绪论 简单介绍了论文的研究背景 研究目的和研究意义 分析了S a a S 模式的研究 现状 指出了构建S a a S 模式软件所面临的主要问题 并对论文内容的组织结构进 行说明 2 第2 章S a a S 服务模式 本章对S a a S 模式进行了详细的介绍 包括它的概念 特性 成熟度模型等 并将S a a S 模式与传统的系统软件进行对比分析 其中多租户是S a a S 模式应用与 传统软件之间的最大差别 作者从这个主要差别中 总结出S a a S 模式应用主要面 临的问题和挑战 3 第3 章S a a S 系统架构设计 通过前几章对S a a S 模式的了解以及与传统软件模式的比较得出的差别 分析 日日 S a a S 模式下多租户系统架构及关键技术研究 传统软件系统结构模型 并结合S a a S 第三级成熟度模型 提出适应的S a a S 系统 结构架构及数据库架构设计 4 第4 章关键技术及其实现 针对S a a S 应用模式 提出了其关于多租户技术 数据扩展技术 配置性技术 和可伸缩性技术的设计方案 并进行了详细描述 5 第5 章基于S a a S 模式系统的实现 针对一个实际项目进行了S a a S 模式应用系统的改进 对S a a S 模式下系统进 行需求分析和详细设计 根据第三章及第四章提出的系统结构及具体解决方案进 行了系统实现 6 第6 章总结和展望 描述本论文的研究结果 对S a a S 运营模式在中小型企业中的使用及展望 以 及存在的不足和进一步需要的研究工作 第2 章S a a S 服务模式 第2 章S a a S 服务模式 2 1 软件服务模式发展过程及方向 从计算机诞生的那一天起 软件就成为了计算机中不可缺少的部分 是计算 机的灵魂 软件发展至今 大致可分为四个阶段 钢 1 第一阶段计算机即软件 在计算机诞生的初期 大多数的软件是与计算机融为一体的 用户在使用计 算机的时候 会认为是计算机为他提供了相应的功能 至于软件 那就是专业人 士的事情 与用户没有关系 所以 在那个年代 计算机就是软件 2 第二阶段软件产品定制 随着用户对计算机应用水平的不断提高 他们需要计算机去处理更多的事情 于是计算机的生产厂商就开始为用户提供不同功能的程序 甚至会有一些专门的 人和公司来编写用户所需要的程序 此时就诞生了软件产品的定制 3 第三阶段A S P 应用服务提供商模式 软件工业的迅速发展 使得各种功能的软件层出不穷 用户安装和使用的软 件也越来越多 软件产品的功能也就越来越强大 为了支撑各种软件的运行 用 户除了需要进行个人电脑 应用服务器和网络设备的购置之外 还要进行系统维 护人员的配备 用户的主要业务并不是这些软硬件设施运行环境的维护 但是却 不得不维护这些设施的投入和开销 这个时候 一些软件开发商看到了商机 提 出了一种新的软件应用模式A S P A I I p l i c a t i o nS e r v i c eP r o v i d e r 即应用服务提供商 模式 在这种应用模式下 应用服务提供商将用户所需要的软件统一部署到其所 提供的软硬件运行环境中 其中 软件运行时所需要的应用服务器 系统维护人 员等都是由应用服务提供商来投入和维持的 用户使用软件时只需要通过网络连 接到应用服务提供商的服务器上即可处理自己的日常事务 同时 业务中需要使 用的数据也全部存储在了应用服务提供商的服务器中 A S P 模式使得软件成为了一种被托管的应用 而且它需要互联网的支持 因 为A S P 软件大都是采用浏览器作为用户使用软件的入口 S a a S 模式下多租户系统架构及关键技术研究 4 第四阶段S a a S 软件即服务模式 A S P 在当时已经有了为用户提供服务的想法 但是它关注的只是软硬件运行 环境服务的提供 而对于用户来说他们不仅仅关注于软件运行的低成本 更关注 于软件到底能为他们提供什么样实质性的工作 并且 由于当时互联网技术的局 限性 使得A S P 的发展受到了 定的限制 然而 值得欣慰的是 通过多年的摸 索和总结 软件开发商在不断反思中了解到 其实用户需要的并不仅仅是低廉的 运行环境 更是有效地服务 同时随着互联网技术以及软件技术的不断发展与完 善 于是 软件开发商在多年的反思总结中提出了新的口号 软件即服务 软件 即服务就是S a a S 它的目标是软件的彻底服务化 并将重点放在了软件本身的服 务能力上 从软件的发展历程来看 S a a S 的诞生有着其必然性 随着互联网技术以及软 件技术的飞速发展 软件市场需求的日益增长 软件生产能力的大幅提升 以及 用户对软件核心价值观的转变 必然导致软件的服务化趋势 也从而催生了S a a S 这种商业模式 因此 S a a S 是在各种条件和时机成熟之后的必然产物 它的诞生 也必将引发软件产业的一场翻天覆地的革命 8 o 2 2S a a S 服务模式及其相关概念 S a a S 是S o f t w a r ea saS e r v i c e 的英文缩写 意为软件即服务 业内则称其为软 件运营 或软营 它是一种基于互联网提供软件服务的应用模式 随着互联网技 术的不断发展和应用软件的日趋成熟 在2 1 世纪开始兴起的创新的软件应用及服 务模式 也是软件科技发展的最新趋势 2 2 1S a a S 基本概念 S a a S 是指软件服务提供商为企业搭建信息化所需要的所有网络基础设施以及 软硬件运作平台 并负责所有前期的实施 以及租户使用过程中软件的升级与维 护等一系列的服务 租用的企业无需购买任何软硬件 建设相关机房以及招聘r r 工作人员等 即可通过互联网使用信息管理系统 对企业日常事务进行有效地管 l 望1 9 1 0 L 0 S a a S 软件的交付模式使得服务提供商将应用软件统一部署到自己的服务器 第2 章S a a S 服务模式 上 租户可以根据实际的需求 向服务提供商订购所需要的服务 并按订购服务 的数量和时间长短来向服务提供商支付费用 获得在线服务 由于它的这种商业 模式的转变 通过将个别的一次性软件买断模式转向集中的软件租用模式 从而 将软件商业模式从产品供需模式转为了服务供需模式 S a a S 模式使软件部署为全部托管 通过互联网存取的模式 同时向众多租户 提供服务 中国在首次中小型企业信息化抽样调查的结果中显示 中国现在已有 8 0 4 的中小型企业具有了互联网接入能力 由此可以看出 S a a S 软件的出现正好 符合了行业发展的潮流 也必将是软件行业发展的一个趋势 2 2 2 多租户概念 多租户是指多个企业租户 T e n a n t 共享同一个应用实例f l l 其基本思想是 通过在多个企业租户之间复用软硬件资源 运营管理 维护资源 有效降低S a a S 应 用的成本 多租户 M u l t i t e n a n t 是S a a S 最重要的核心概念和应用技术之一 2 2 3S a a S 的四级成熟度模型 根据S a a S 服务应用模式是否具有可配置性 高性能以及可伸缩性的特性 S a a S 成熟度模型被分成了四个等级 通常被称为 成熟度 其中 每一级都比前一级 增加以上三种特性中的一种I S 如表2 1 所示 表2 1S a a S 的四级成熟度模型比较 T a b 2 1C o m p l e m e n to f F o u rC a p a b i l i t yM a t u r i t yM o d e lo f S a a S 1 第一级 L e v e l 一1 为定制开发 如图2 1 a 所示 S a a S 模式下多租户系统架构及关键技术研究 这种最初级的成熟度模型其实就是2 0 世纪末的第一次互联网浪潮中曾经一度 流行的A S P A p p l i c a t i o nS e r v i c eP r o v i d e r 模式 在这级模式下 软件服务提供商给 每个用户定制了一套软件 并为其部署 每个用户对应 个运行实例 使用一个 独立的数据库实例和应用服务器实例 数据库中数据结构和代码可根据客户需求 定制化修改 从技术架构上来说 与传统的项目型软件开发或者软件外包没有太 大的区别 有一个客户的项目 就按照客户的要求来制定一个版本 每个客户有 一分独立代码 但是不同的客户软件之间可以重用和共享少量可重组的组件 资 源库等 L e v e l 定制开发L e v e 2 可配置 a b L e v e 3 高性能的多租户架构L e v e 4 可伸缩性的多租户架构 图2 IS a a S 的四级成熟度模型 F i g 2 1t h eF o u rC a p a b i l i t yM a m d t yM o d e lo fS a a S 2 第二级 L e v e l 2 为可配置 如图2 1 b 所示 最初级的成熟度模型显然不是良好的S a a S 成熟度模型 第二级成熟度模型是 最初级的模型的改进 这级模型要求软件开发商在设计时考虑扩展性的问题 当 第2 章S a a S 服务模式 针对不同的客户需求时 可以采用灵活的配置来响应B 2 1 以降低开发成本 在第二级成熟度模型中 软件部署架构依然没有太大的变化 同样为每一个 客户独立部署一个运行实例 而每个运行实例实际上运行的是同一份代码 通过 不同的配置来满足不同客户间的个性化需求 3 第三级 L e v e l 3 为高性能的多租户架构 如图2 1 c 所示 从应用架构上来看 第一级与第二级成熟度模型与传统软件没有太大的差别 只是在商业模式上符合了S a a S 的概念 由于它的应用架构是设计成给每一个租户 部署一个运行实例的形式 这将必然导致硬件及维护成本的不断增大 在第三级成熟度模型中提出了多租户的概念 因此多租户单实例的应用架构 才是真正意义上的S a a S 级应用架构 它的软件部署是多个租户共用一个运行实例 通过配置来满足不同租户间的个性化需求 而这一级的配置性问题又面临着其独 有的巨大考验与挑战 S a a S 的第三级成熟度模型可以有效地降低在S a a S 应用时所产生的硬件以及运 行维护成本 最大化的发挥S a a S 应用的规模效应 4 第四级 L e v e l 4 为可伸缩性的多租户架构 如图2 1 d 所示 在实现了多租户单实例的应用架构之后 随着租户数量的不断增加 集中式 的数据库性能必然会成为整个系统性能的瓶颈 当应用规模增长到单一硬件设备 的最大限度时 最终会导致系统应用架构无法满足低成本的运营需求 第四级成熟度模型相对于第三级成熟度模型来说 将多租户单实例的应用架 构改变为了多租户多实例的应用架构 通过增加一个中间调度层 将租户分配到 各个运行实例上 使用多个运行实例来分担大量的租户访问 在这级成熟度模型中 随着硬件设备的无限制增加 租户数量也可以无限制 的增加 因此是最为理想的一级 基于S a a S 模式四级成熟度模型的比较 从应用架构的角度来看 当可配置性 高性能及可伸缩性这三种特性同时满足时 则是我们认为最为理想的应用架构模 式 虽然S a a S 模式的第四级是最为理想的成熟度模型 但是并不是说最高的成熟 度模型就是最好的选择 这主要还要根据用户的需求以及服务提供商的开发能力 S a a S 模式下多租户系统架构及关键技术研究 等诸多因素考虑来进行适当合理的选型与设计 从服务所面向的客户群的特性与需求的角度来说 首先要考虑的是用户是否 接受共享的数据结构 在很多情况下 一些相对较大的客户更希望可以保证其系 统的独立性以及数据的安全性 其次 还要考虑服务所面向的客户群的个性化需 求是否非常强烈 在针对特定领域的中小型企业中 寻找他们的共同点 尽量减 少配置的复杂度 从服务提供商角度来说 对于初次构建或者对S a a S 模式应用架构经验缺乏的 研发团队而言 则更倾向于按照一定的渐进顺序来逐步地实现S a a S 成熟度模型所 需要的三个主要特征 虽然S a a S 的四级成熟度模型是按照可配置性 高性能和可伸缩性逐级递增的 但是这并不意味着必须按照上述顺序进行系统设计 首先 多租户架构是区别于传统软件模式系统最本质的特征 因此实现S a a S 模式应用系统首先必须要实现多租户的系统架构设计 其次 在多租户系统架构下 高性能无论是对于用户的实际体验还是降低成 本来说都是非常重要的 因此在设备有限的情况下 优化和提升系统的性能 是 提升系统客户容量 规模的主要方法 再次 对于S a a S 模式应用系统来说 不同租户的需求变化是非常广泛的 能 够满足所有租户需求的系统是不可能存在的 一般情况下要满足租户的需求变化 越多 那么系统的复杂度也相应的越大 因此 必须有效地抓住服务所面向的租 户群体的需求变化 并对这些变化作出相应的分析与设计 实现其可配置性 以 取得可配置性与系统复杂度之间的平衡 最后 在租户数量不断激增的情况下 必须实现S a a S 模式系统的可伸缩性 伸缩性可以包括很多个方面 比如应用层的可伸缩以及数据层的可伸缩等 但是 可伸缩性的实际实施还要考虑自身系统目前的容量及未来一段时间内期望达到的 系统最大容量 2 2 4S a a S 与传统软件服务模式的比较 S a a S 软件服务模式系统通常是以租用的模式向租户提供其所需要的功能 其 第2 章S a a S 服务模式 软件全部集中部署在服务提供商的服务器上 租户通过互联网 根据他们的实际 需求 向提供商订购软件服务 并按订购服务的数量和时间长短向服务提供商支 付费用 1 3 1 如表2 2 所示 1 是否支持多租户 S a a S 软件服务模式与传统软件最大的差异是是否支持 多租户 传统定制开发的软件根据客户的需求为每一个客户独立部署一个运行实 例 通过不同的配置来满足不同客户间的个性化需求 而S a a S 服务模式软件的运 营模式则决定了S a a S 模式软件是多租户单实例的模式 软件服务提供商在自己的 服务器上进行统一部署 表2 2S a a S 模式软件与传统定制开发软件比较 T a b 2 2C o m p 孤c m e mo fS a a SP a t t e mS o f t w a r ea n dT r a d i t i o n a lC u s t o mS o l 瞪w a r e S a a S 模式软件传统定制开发软件 是否支持多租户是不是 软件所属权服务提供商 用户 功能特点磐墨堡星誓彗型岔碧冀鄱窨根据用户需求定制 租户根据自己需要自行配置 1 K 珀几w 咖小厄1 列 使用范围蛋茎能圭望的繁耄錾可使用在公司使用 出差 家中 公司等 阻A 卜u 队几1 友好 易用视项目开发公司的研发水平而 用户操作接口 客户端使用浏览器定 根据订购服务数量和时间长短一次性投入 用户资金投入 向服务提供商付费维护另需付费 实施过程见效快 篓霎渠爵修改 升级免费可能会承诺升级 但是基本无 产品升级 不需租户进行任何操作法实现 后期维护 租户不承担任何维护费用霉盏炙膏鬻蓍篓瓣份 2 软件所属权 S a a S 模式软件运营模式的改变 使得软件由产品变成了服务 同时对于软件的所属权也产生了变化 传统定制开发的软件由客户一次性买断使 用权 软件所属权归用户所有 而S a a S 模式软件则是一种由服务商提供服务 租 户根据自身需求进行租用的使用方式 软件的所属权最终且始终归服务提供商所 有 S a a S 模式下多租户系统架构及关键技术研究 3 功能特点 传统定制开发软件是根据用户需求进行定制开发的 用户如有 需求变化 软件开发商会根据用户需求进行更改 而S a a S 模式软件是多租户共同 运行一个应用实例 所以其功能必须是可灵活配置的 因此根据使用领域划分功 能 使租户根据自己的需要自行配置 4 使用范围 传统定制开发软件必须在公司才能使用 进行日常业务管理 而S a a S 模式软件是一种软件部署为全部托管 通过互联网存取的运行模式 所以 只要租户在能上网的地方都可以进行灵活办公 5 用户操作接口 传统定制开发软件需要看项目公司的开发水平来定 而 S a a S 模式软件是通过客户端浏览器进行接入 有着良好的界面效果 6 用户资金投入 传统定制开发软件在资金投入上需要一次性投入大量资金 对软件进行开发买断 在使用中需要继续投入一定的维护费用和聘请专业的I T 人 员进行管理 如果使用效果不好 则需要重新投入资金另行开发 而S a a S 模式软 件是由服务提供商自行为企业搭建信息化所需要的所有设施 并负责所有的前期 实施与后期维护的全部费用 租户在使用时只需根据订购服务数量与使用时间长 短向服务提供商付费 如果感觉使用效果不好可以不再使用 很大程度的降低了 资金的投入和风险 7 实施过程 传统定制开发软件的实施过程是相当漫长的 而且会在用户的 使用过程中不断地修改 而S a a S 模式软件是由服务提供商自行开发 用户拿来即 用 见效非常快 8 产品升级 在传统定制开发软件中 开发商会对产品的升级作出很好的承 诺 但实际上是基本无法实现的 而S a a S 模式软件 服务提供商会对其进行免费 的升级和不断地完善 不需要用户做任何的操作 9 后期维护 传统定制开发软件会在服务器 系统维护 数据备份 专业人 员聘请等方面进行持续开支 而S a a S 模式软件 租户不需要承担任何维护费用 一切皆由服务提供商承担 2 2 5S a a S 服务模式的优势 S a a S 模式软件能得到强有力的发展 除了它开发的推动之外 关键还在于它 第2 章S a a S 服务模式 软件本身的优势 同时 S a a S 服务模式的特点正好充分弥补了我国中小型企业目 前信息化水平低 资金少 人才缺的局限性 并较好的迎合了中小型企业的发展 需求 具有更低的建设成本 更低的维护成本 更低的应用门槛 及更低的应用 风险 这也正是其优势所在 1 4 1 7 而它对于服务提供商来说 也节省了一定的开 发运行成本 S a a S 服务模式的优势可以从两个方面来看 从用户方面来看 它的优势有 1 拿来即用 租户需要软件时 只要登录互联网找到需要的软件 点击即可 马上使用 无须下载 没有安装和部署 更不用配置 2 无须维护 应用软件的主要运行都在服务提供商的服务器端 当租户在使 用S a a S 模式软件时如果遇到问题 只需通知服务提供商的维护人员去处理 无须 自己花费精力财力去解决 而且S a a S 软件在更新 升级方面 也无须惊动使用的 租户 3 按需使用 租户可以根据自己的需求向服务提供商订购所需的服务 并按 订购服务的数量和使用时间长短向服务提供商支付费用 不会造成软件使用时的 效率低和资源限制的情况 4 随处可用 S a a S 模式软件的数据资料都是存储在互联网中的服务器上 它的存储位置是虚拟的 连使用的租户都不知道数据所存放的具体物理位置 但 是 只要在可以连网的地方 就可以使用S a a S 模式软件 5 一次性成本降低 S a a S 模式软件不像传统软件需要一次性投入巨额资金 而是按使用服务的多少来付费 此外 软件的维护属于软件提供商的服务内容之 一 都已经算在了服务费当中 所以 租户也能节省很大一笔隐性的软件运营成 本 从S a a S 服务提供商方面来看 它的优势有 1 节省销售成本 在传统软件的销售中 客户会仔细考察软件的各种功能 难以下决定 而软件开发商就不得不反复与客户沟通 无形中增加了许多销售成 本 而S a a S 软件主要将重点放在了市场推广中 客户体验时不需要投入很大 只 S a a S 模式下多租户系统架构及关键技术研究 要功能做得好 租户自然会长期订购使用 2 节约维护成本 传统软件产品的维护是一对多的形式 根据不同的情况会 面临很多问题 而S a a S 软件的维护是一对一的 不用到现场就可对系统维护 而 且维护人员常常能在第一时间定位问题的所在 迅速解决问题 降低维护成本 3 规模效应与长尾效应 服务提供商可以不断增加租户使用量 并长期进行 资金回收 S a a S 模式软件相对于传统软件 将原本由客户承担的软硬件费用 网络及后 期的维护费用转成支付给S a a S 服务提供商的租用费用 而服务提供商则需要开始 承担相应的软硬件 网络以及后期系统维护的费用 这也正是服务提供商充分考 虑S a a S 模式软件的规模化经济效应后 提出的降低综合使用成本 来创造额外价 值的解决方案 1 铂 举个例子来说 假如一台服务器可以承载1 0 0 家中型企业的客户 服务提供 商就可以为该服务器上的所有的租户提供统一的服务 包括服务器服务 网络设 备维护以及配备1 2 个专业的I T 服务人员 这样 每个被服务的租户只需要支付 一台服务器成本的1 1 0 0 及1 5 0 的专业I T 维护人员的成本费用 就可以享受全面 的信息服务 而在传统模式下 相同的软件均由客户进行本地安装 每个客户都 独自承担一套从硬件配置到软件购买运行 维护 升级的全部费用 2 1 通过上面的分析比较 在S a a S 服务模式中随着租户规模的不断增多 每个租 户平均支付的服务订购和维护费用将会更进一步降低 因此 S a a S 服务模式相对 于传统软件模式在降低成本方面最大的优势就是它的多租户所实现的规模化效 应 同一软件实例支持更多的租户使用 2 3 问题与挑战 S a a S 是一种创新的软件模式理念 通过前面系统的介绍和分析比较 在这种 创新的软件模式下 与传统的模式比较来说 有他自身的特点 也正因为这种多 租户模式颠覆了传统模式 必然无论是在架构还是技术方面都面临着各种的问题 与挑战 在这种模式下 最为关键的是体系架构的改变 如何提出一种新的 适合S a a S 第2 章S a a S 服务模式 模式多租户的架构 成为了问题解决的关键 而在这种架构下 又引发了各种技 术的挑战 如下 1 多租户模式下 各租户共享一套软件实例 数据既有隔离又有共享 必须做 好数据的隔离与共享 研究如何在多租户架构下实现安全的数据共享 并保证不 同租户之间的数据安全隔离问题 2 多租户模式下 每个租户有各自独特的需求 必须满足不同租户间的个性 化配置 来实现各租户间不同的个性化需求 3 研究如何实现有效的查询优化 使得在有限的时间与空间内承载更多的用 户 并保证系统快速的响应 4 研究面对租户数量增长 如何协调应用服务器资源共享与负载均衡 性能 稳定之间的冲突 2 4 小结 本章对S a a S 服务模式进行了详细的介绍 包括它的基本概念 具有的特性以 及四级成熟度模型 通过分析S a a S 的四级成熟度模型 可以知道L e v e l 3 高性能 的多租户架构才是真正意义上的S a a S 级应用模型 只有实现了多租户才能真正意 义上的实现S a a S 级应用 多租户是S a a S 服务模式应用区别传统模式应用软件的重要标志 通过对多租 户与传统软件的分析比较 总结出了S a a S 软件应用所面临的挑战 S a a S 模式下多租户系统架构及关键技术研究 第3 章S a a S 系统架构设计 3 1 软件体系结构 自从软件体系第一次被分成诸多模块 并且各模块之间有了相互作用以后 将它们组合起来就形成了整体的属性 也就具有了体系结构 3 1 1 软件体系结构定义 软件体系结构也可以称作为软件架构 它刻画了软件的整体结构 是关于软 件在系统层次上的组成和行为 它对复杂软件的后期设计起到了决定性的作用 是设计过程中必不可少的阶段 虽然软件体系结构在软件工程领域早已成为研究的热点 但是目前在国际上 仍然没有一个明确的定义 很多专家和学者从不同的角度对软件体系结构进行了 刻画与描述 比较典型的有 1 M a r yS h a w 和D a v i dG a r l a n 认为软件体系结构是软件设计过程中的一个层 次 这一层次超越计算过程中的算法设计和数据结构设计 体系结构问题包括总 体组织和全局控制 通讯协议 同步 数据存取 给设计元素分配特定功能 设 计元素的组织 规模和性能 在各设计方案间进行选择等 软件体系结构处理算 法与数据结构之上关于整体系统结构设计和描述方面的一些问题 如全局组织和 全局控制结构 关于通讯 同步与数据存取的协议 设计构件功能定义 物理分 布与合成