云時(shí)代的集成開發(fā)環(huán)境

文/PKUMASS團(tuán)隊(duì)

云時(shí)代的集成開發(fā)環(huán)境

文/PKUMASS團(tuán)隊(duì)

作品介紹

Ceclipse是一個(gè)開源的系統(tǒng)，其云端部分采用VMware的硬件虛擬化技術(shù)來構(gòu)造基礎(chǔ)設(shè)施平臺，使用TC Server作為應(yīng)用服務(wù)器，利用Hyperic HQ對系統(tǒng)進(jìn)行檢測和管理，并以Eclipse為基礎(chǔ)構(gòu)造開發(fā)、編譯和運(yùn)行環(huán)境，同時(shí)，利用我們自主開發(fā)的靜態(tài)分析和動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)對源代碼進(jìn)行分析和監(jiān)測。為最終用戶提供可協(xié)同開發(fā)的在線的集成開發(fā)環(huán)境。

Ceclipse主要提供以下服務(wù)：開發(fā)環(huán)境支持服務(wù)、靜態(tài)分析服務(wù)、動態(tài)監(jiān)測服務(wù)、代碼存儲服務(wù)和協(xié)同開發(fā)服務(wù)。

價(jià)值主張

具備豐富的應(yīng)用場景

Ceclipse系統(tǒng)具備豐富的應(yīng)用場景。

典型應(yīng)用場景之一：

在學(xué)校的程序設(shè)計(jì)類課程上，學(xué)生無需安裝編程環(huán)境，只需要通過訪問瀏覽器訪問Ceclipse，就可以立刻開始編程之旅，快速地進(jìn)入到程序設(shè)計(jì)語言的學(xué)習(xí)中，這種簡單的入門方式，有利于提高學(xué)生對于編程語言的興趣。借助Ceclipse的協(xié)作特性，學(xué)生可以進(jìn)行更加方便的交流。對Ceclipse的組管理員功能進(jìn)行簡單擴(kuò)展，即可演化為教師-助教系統(tǒng)，并且可以將繁雜的教師評審作業(yè)的環(huán)節(jié)進(jìn)行簡化，增加評審的自動化程度，方便程序設(shè)計(jì)類課程的開展。

典型應(yīng)用場景之二：

對于企業(yè)內(nèi)的應(yīng)用，由于Ceclipse具有零部署，易擴(kuò)展的特性，很容易在大量的開發(fā)機(jī)上進(jìn)行直接的部署，有利于簡化企業(yè)開發(fā)機(jī)的初始化環(huán)節(jié)，大大節(jié)省人力成本。借助Ceclipse的協(xié)作功能，項(xiàng)目組內(nèi)的成員可以進(jìn)行暢通的交流，而Ceclipse提供的版本管理功能，又可以有力地幫助開發(fā)人員控制代碼版本，免除版本沖突的問題，免除了日常開發(fā)過程中的代碼合并過程。項(xiàng)目的管理人員擔(dān)任組管理員，可以實(shí)時(shí)地掌控項(xiàng)目進(jìn)度。

典型應(yīng)用場景之三：

近年來，各類以程序設(shè)計(jì)為主要項(xiàng)目的比賽有很多，競賽的組織往往需要工作人員投入大量的時(shí)間與精力，由于參賽選手往往會采用不同的編程工具和開發(fā)環(huán)境，在這種情況下，評判參賽選手的代碼就是一個(gè)繁冗的體力勞動。為了查看選手們的代碼，評委們不得不在各種不同的平臺上切換，而這又需要根據(jù)每個(gè)選手的代碼來配置開發(fā)環(huán)境。如果采用Ceclipse作為開發(fā)環(huán)境，不但免除了多次配置環(huán)境的重復(fù)勞動，而且可以使代碼的評閱在某種程度上實(shí)現(xiàn)自動化，統(tǒng)一的后臺接口和運(yùn)行環(huán)境，也使得對代碼質(zhì)量和算法效率的評判更加客觀公正。此外，借助Ceclipse的代碼靜態(tài)分析功能，能夠在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)代碼的雷同等不良現(xiàn)象。

無縫接駁現(xiàn)有系統(tǒng)

Ceclipse的后臺以Eclipse的JDT為基礎(chǔ)，可以無縫地與Eclipse系統(tǒng)進(jìn)行接駁，Ceclipse支持用戶上傳本地已有的Eclipse Java項(xiàng)目，并且可以將在線的項(xiàng)目打包下載為Eclipse Java項(xiàng)目。這樣，用戶可以方便地在兩個(gè)系統(tǒng)之間進(jìn)行切換，既可以享受到桌面應(yīng)用程序在界面和功能上的優(yōu)越性，也能享受在線開發(fā)環(huán)境提供的各種便利。

當(dāng)用戶需要向別人展示自己的代碼時(shí)，無需再在展示現(xiàn)場配置開發(fā)機(jī)，或者將自己的開發(fā)機(jī)帶到展示現(xiàn)場，只需要提前將自己的project上傳到Ceclipse，并且在展示現(xiàn)場訪問即可。甚至如果用戶使用一臺配置了瀏覽器的手機(jī)，可以用手機(jī)直接訪問Ceclipse，隨時(shí)隨地修改自己的代碼，隨時(shí)隨地完成開發(fā)工作。

安全并且可靠

對于開發(fā)人員來說，代碼是非常重要的資源，Ceclipse提供多重機(jī)制來保障代碼的安全性。在基礎(chǔ)設(shè)施層面，Ceclipse使用冗余系統(tǒng)保障數(shù)據(jù)的安全，即使基礎(chǔ)平臺崩潰，也能夠利用冗余數(shù)據(jù)快速回滾，恢復(fù)用戶的代碼，保障代碼的安全。在具體服務(wù)層面，Ceclipse為用戶提供自動的代碼保存機(jī)制和多版本代碼的回滾機(jī)制，即使用戶的誤操作導(dǎo)致的修改錯(cuò)誤，只需要簡單的操作，就可以回到修改前的狀態(tài)。對于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來說，可靠性也是評判服務(wù)質(zhì)量的一個(gè)重要方面。Ceclipse可以通過靜態(tài)分析和運(yùn)行時(shí)的動態(tài)監(jiān)測來保障服務(wù)質(zhì)量。對于運(yùn)行在Server上的用戶代碼進(jìn)行高級錯(cuò)誤檢測（如空指針異常），違禁調(diào)用檢查（如本地文件的非法訪問等），惡意代碼分析（如死循環(huán)等），以確保服務(wù)器的平穩(wěn)運(yùn)行。Ceclipse還可以對用戶編程過程中的錯(cuò)誤情況進(jìn)行收集，建立缺陷模式庫，總結(jié)用戶在程序設(shè)計(jì)中的常見錯(cuò)誤和代碼中的常見缺陷，并對這些缺陷進(jìn)行提示，幫助用戶提高代碼質(zhì)量。

Ceclipse對服務(wù)器的多個(gè)層面進(jìn)行實(shí)時(shí)的動態(tài)監(jiān)測與調(diào)整，以確保服務(wù)的順暢運(yùn)行，在基礎(chǔ)設(shè)施層面，對系統(tǒng)資源進(jìn)行詳盡地監(jiān)測，對資源的過度消耗進(jìn)行充分地預(yù)估和及時(shí)的報(bào)警，對運(yùn)行“異?！钡某绦蚣皶r(shí)作出決策（如強(qiáng)制關(guān)閉等）以避免服務(wù)器拒絕服務(wù)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載均衡。

架構(gòu)設(shè)計(jì)

Ceclipse的部署設(shè)計(jì)

圖1 Ceclipse部署

對于用戶而言，Ceclipse是一個(gè)云，其內(nèi)部是不可知的區(qū)域，用戶向Ceclipse發(fā)出請求，Ceclipse予以響應(yīng)并提供服務(wù)，用戶不關(guān)心也不可能知道Ceclipse是如何解決了自己的問題。但是，對于Ceclipse的管理者而言，其結(jié)構(gòu)式非常明晰的。在Ceclipse內(nèi)部，用較小規(guī)模的機(jī)群來實(shí)現(xiàn)各個(gè)不同的功能模塊，每個(gè)功能模塊，在其他的功能模塊看來，也是以云的形式存在，其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)是透明的，這些功能模塊之間相互協(xié)作，為用戶提供完整的服務(wù)。我們可以把每個(gè)提供服務(wù)的模塊稱之為“云團(tuán)”，若干個(gè)“云團(tuán)”相互合作，構(gòu)成了最終用戶眼中的云。在Ceclipse系統(tǒng)中，有圖1所示的幾個(gè)云團(tuán)，每個(gè)云團(tuán)，在其他的云團(tuán)看來，也是云。

Ceclipse將每個(gè)功能模塊以云團(tuán)的形式實(shí)現(xiàn)，這樣有一個(gè)顯而易見的好處，就是任何一個(gè)云團(tuán)的失效，都不會影響其他的云團(tuán)實(shí)現(xiàn)各自的功能。在某些特定的時(shí)刻，系統(tǒng)可以暫時(shí)降級甚至關(guān)閉某些云團(tuán)的服務(wù)，以保證能夠持續(xù)地提供最基本的服務(wù)。同時(shí)，在系統(tǒng)的進(jìn)一步演化過程中，如果實(shí)現(xiàn)了新的功能，也可以方便的將新的功能模塊以新的云團(tuán)的方式加入到系統(tǒng)中，構(gòu)造成更大的一片云，而不會對原有的系統(tǒng)造成很大的影響。

Ceclipse的架構(gòu)設(shè)計(jì)

Ceclipse采用了分層的架構(gòu)模式，自底向上，分為硬件平臺和虛擬化層，基礎(chǔ)服務(wù)層，分析監(jiān)測層服務(wù)層，Ceclipse服務(wù)層，請求分發(fā)層和用戶交互層。Ceclipse的架構(gòu)圖如圖2所示：

1 .硬件平臺和虛擬化層

Ceclipse采用的基礎(chǔ)平臺為若干臺性能較高的刀片服務(wù)器，服務(wù)器硬盤采用RAID1來保障數(shù)據(jù)安全。直接在服務(wù)器上安裝基于Linux的VMware ESX，并劃分虛擬機(jī)，安裝操作系統(tǒng)，使之構(gòu)成硬件平臺及虛擬化層，這是Ceclipse云平臺的硬件基礎(chǔ)。

虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)保持了一定的多樣性，既有基于Windows平臺的虛擬機(jī)，也有基于Linux平臺的虛擬機(jī)，這樣可以保證Ceclipse能夠適應(yīng)Eclipse的絕大多數(shù)插件。

虛擬機(jī)按照不同的用途來設(shè)定其性能指標(biāo)，對于運(yùn)行編譯和運(yùn)行環(huán)境的虛擬機(jī)，給予較高的CPU頻率和內(nèi)存，而對于運(yùn)行Hadoop文件系統(tǒng)的虛擬機(jī)，則給予較大的硬盤空間。

2 .基礎(chǔ)服務(wù)層

對于用戶來說，數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)是最重要的，而對于軟件開發(fā)人員來說，代碼作為一種關(guān)鍵的數(shù)據(jù)資源，更是非常重要的，因此Ceclipse在設(shè)計(jì)上非常重視數(shù)據(jù)的安全，在硬件層面，采取冗余的RAID保證數(shù)據(jù)的安全性，在數(shù)據(jù)存儲方面，也采取了一系列措施來保障數(shù)據(jù)的安全，提高數(shù)據(jù)的存取速率。

圖2 Ceclipse架構(gòu)設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)服務(wù)層主要提供的服務(wù)是數(shù)據(jù)的存儲服務(wù)，為了便于文件的存取操作，Ceclipse提供了數(shù)據(jù)庫、Windows文件系統(tǒng)和Hadoop文件系統(tǒng)三種數(shù)據(jù)存儲機(jī)制，分別存儲不同的數(shù)據(jù)資源。對于用戶信息數(shù)據(jù)等，采用數(shù)據(jù)庫存儲的方式保證查詢的效率，對于一些公共的數(shù)據(jù)資源，采用網(wǎng)絡(luò)化的Windows文件系統(tǒng)，保證操作的方便，對于用戶的代碼，采用Hadoop文件系統(tǒng)進(jìn)行存儲，一方面可以通過Hadoop的安全和冗余機(jī)制，為用戶代碼加上雙保險(xiǎn)，另一方面，多個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲數(shù)據(jù)，可以讓用戶就近讀取，提高效率。

3. 分析監(jiān)測層

代碼的靜態(tài)分析和運(yùn)行時(shí)的動態(tài)監(jiān)測，以及對系統(tǒng)的全方位的監(jiān)測活動，是Ceclipse系統(tǒng)的一個(gè)重要的特色，Ceclipse的分析監(jiān)測層，提供了完善的分析和監(jiān)測機(jī)制。

首先，分析監(jiān)測層借助對Hyperic HQ相關(guān)功能的封裝，對系統(tǒng)的資源進(jìn)行全面的監(jiān)測，幫助系統(tǒng)的運(yùn)行人員及時(shí)掌握系統(tǒng)的運(yùn)行情況，對系統(tǒng)的資源分配及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，并對突發(fā)事件及時(shí)做出反應(yīng)。

其次，Ceclipse對用戶的代碼進(jìn)行靜態(tài)分析，防治惡意代碼在服務(wù)器上被比編譯運(yùn)行，保障服務(wù)器的安全，并通過與缺陷模式庫的比較，及時(shí)發(fā)現(xiàn)用戶代碼中的缺陷，并對用戶進(jìn)行提示，幫助用戶提高代碼質(zhì)量。

最后，對于運(yùn)行在Ceclipse上的各種服務(wù)，監(jiān)測系統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)測其資源消耗情況，預(yù)防可能發(fā)生的任何資源泄漏，并及時(shí)做出調(diào)整，防止局部錯(cuò)誤擴(kuò)大到全局，保障系統(tǒng)的安全。

4. Ceclipse服務(wù)層

Ceclipse對Eclipse Java的JDT進(jìn)行封裝，將其包裝成Web服務(wù)，并向系統(tǒng)的用戶交互層提供訪問接口。該層主要提供三大類服務(wù)：基礎(chǔ)功能服務(wù)、認(rèn)證授權(quán)服務(wù)和代碼提示服務(wù)。

基礎(chǔ)功能服務(wù)包括用戶代碼的編譯和運(yùn)行服務(wù)，Eclipse項(xiàng)目的導(dǎo)入和導(dǎo)出服務(wù)等。認(rèn)證授權(quán)服務(wù)主要是對注冊用戶進(jìn)行管理，并且實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目組的管理功能，以確認(rèn)用戶是否有權(quán)訪問代碼并對其進(jìn)行修改。代碼提示服務(wù)包含的功能非常豐富，主要是代碼在客戶端的高亮顯示，代碼的輸入提示等。

5. 請求分發(fā)層

為了保證Ceclipse能夠支持大量用戶的同時(shí)訪問，Ceclipse提供了請求分發(fā)的功能，首先將不同功能的服務(wù)部署在多個(gè)服務(wù)器集群上，由專門的機(jī)器運(yùn)行專門的服務(wù)，以簡化配置服務(wù)時(shí)需要考慮的條件，便于配置和部署。

通過對用戶HTTP請求的分發(fā)，將不同的請求分發(fā)到不同的服務(wù)器集群上，以便實(shí)現(xiàn)用戶所要求的服務(wù)，服務(wù)器集群上的二級分發(fā)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的負(fù)載平衡，保證服務(wù)器的效率。

6. 用戶交互層

Ceclipse提供了人性化的人機(jī)交互界面，在使用習(xí)慣上，盡可能地與Eclipse系統(tǒng)保持一致，方便用戶的操作，尤其是Eclipse的用戶可以輕松地轉(zhuǎn)到Ceclipse系統(tǒng)上來。在Ceclipse的設(shè)計(jì)目標(biāo)中，用戶交互體驗(yàn)是一個(gè)可以配置的選項(xiàng)，在后期，用戶可以實(shí)現(xiàn)對界面的自定義配置，以滿足自己的個(gè)人習(xí)慣。