基于SaaS多租戶云網(wǎng)站群的研究與設計

劉薇

（廣州鐵路職業(yè)技術學院 廣東省廣州市 510430）

1 引言

我國逐步進入云發(fā)展成熟應用階段，云計算將成為基礎設施，各種應用需求都將從云端獲得。這需要越來越豐富的云應用產(chǎn)品。但是，縱觀我國的云計算應用產(chǎn)品，依舊過多的集中在云存儲、云分享、云主機等業(yè)務比較的單一的IaaS 服務狀態(tài)。當前在SaaS（Software as a service,軟件即服務）軟件領域[1][2]，己有一大批優(yōu)秀的知名軟件公司如Salesforce，Google，Microsoft，IBM，亞馬遜，阿里巴巴，八百客等在這個領域推出了自己的產(chǎn)品[3]，但是一般都是面向特定應用的。

目前，全球網(wǎng)站數(shù)量數(shù)以億計。網(wǎng)站建設包括軟硬件購買、開發(fā)、部署和運維等過程。傳統(tǒng)建站方式主要面臨問題：（1）軟硬件均需要購買，成本高；（2）專業(yè)人員開發(fā)，一定技術依賴性；（3）代碼復用程度低，不支持自定義；（4）網(wǎng)站獨立部署和運維，一定維護難度。[4]基于SaaS多租戶云網(wǎng)站群是指基于云平臺上提供SaaS 的網(wǎng)站服務，可較好地解決傳統(tǒng)的建站和運維問題。

本文結合SaaS、多租戶、網(wǎng)站群等相關技術提出一種通用SaaS 多租戶云網(wǎng)站群的實現(xiàn)方法，提供以信息發(fā)布管理為主的云網(wǎng)站群為基礎，實現(xiàn)精品課程云網(wǎng)站群，并設計開發(fā)了SaaS 多租戶精品課程云網(wǎng)站群原型。如果要其它云網(wǎng)站群，如中小學網(wǎng)站，只需在云網(wǎng)站群管理平臺擴展相關的業(yè)務功能組件。實驗證明：SaaS多租戶網(wǎng)站群使用單一網(wǎng)站實例，通過簡單配置，讓用戶能以低成本和低風險的方式使用網(wǎng)站軟件服務，并具備快速部署、資源重用等優(yōu)勢。

2 SaaS多租戶云網(wǎng)站群應用模型及關鍵技術

SaaS 多租戶云網(wǎng)站群中，企事業(yè)單位或個人通過網(wǎng)絡租用具有可自定義配置的多租戶網(wǎng)站，云網(wǎng)站群管理員根據(jù)需求分配業(yè)務組件及租戶賬號。租戶通過瀏覽器登陸自己網(wǎng)站的后臺管理系統(tǒng)，通過后臺管理系統(tǒng)提供的業(yè)務組件及可視化的租戶頁面編輯器配置自己網(wǎng)站的信息欄目，內(nèi)容管理，風格設計等頁面內(nèi)容，然后保存到SaaS 多租戶應用的云平臺中。租戶網(wǎng)站的用戶（訪客）可以通過瀏覽器訪問租戶自定義好的網(wǎng)站，這種建站方式實現(xiàn)了租戶快速編輯網(wǎng)站，而無需關心網(wǎng)站部署跟維護。

SaaS 多租戶云網(wǎng)站群需要解決的關鍵技術有：

（1）多租戶（multi-tenancy technology）技術。是SaaS 實現(xiàn)的核心技術。多租戶環(huán)境下各個租戶實際上使用的是同一個系統(tǒng)或程序?qū)嵗捎谙到y(tǒng)或程序的個性化能力的支持，租戶之間是感知不到正在和其他租戶共享一套系統(tǒng)或程序的，他們會認為自己在專用著這個系統(tǒng)或程序[5]，多租戶技術核心多租戶數(shù)據(jù)庫設計及數(shù)據(jù)切分技術。

（2）頁面自定義技術。指滿足頁面展示的設計技術，租戶只需要通過瀏覽器就像使用Office 一樣可視化的編輯自己網(wǎng)站頁面，并且按照自己的美學觀點進行頁面設計，包括頁面布局、頁面顯示顏色、頁面顯示字段、頁面編輯等等。

（3）云環(huán)境部署和資源調(diào)度：根據(jù)租戶網(wǎng)站的負載變化和負載預測，自適應調(diào)度云資源的技術，實現(xiàn)云資源自適應調(diào)度。

3 SaaS多租戶云網(wǎng)站群原型系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)體系框架

基于SaaS 的多租戶云網(wǎng)站群運行在云平臺上，劃分為SaaS 層與PaaS，其中SaaS 層分為租戶視圖服務，網(wǎng)站業(yè)務服務，網(wǎng)站基礎服務，PaaS 層分為多租戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，分布式文件系統(tǒng)，資源池監(jiān)控，租戶資源監(jiān)控及租戶自適應調(diào)度，最底層為云基礎設施。SaaS 層是面向應用服務，所以用戶需求會存在多樣性，在云基礎設施及PaaS 層因為客戶需求的一致性，所以產(chǎn)品比較成熟，比如說Sina App Engine(SAE)，本文SaaS 多租戶云網(wǎng)站群是建立在成熟產(chǎn)品Sina App Engine(SAE)之上，不太合適？改為品高云平臺Bingo Cloud 查一下實驗室版本，系統(tǒng)應用架構。

訪問代理與負載均衡：為所有租戶及訪問用戶提供統(tǒng)一的云網(wǎng)站群訪問入口。使用訪問代理服務器將請求轉發(fā)給內(nèi)部的Web 服務器，讓代理服務器將請求均勻轉發(fā)給多臺內(nèi)部Web服務器之一上，從而達到負載均衡的目的。

租戶視圖服務：包括模板引擎，租戶頁面編輯器與租戶頁面自動生成器。該服務層提供給租戶的一個配置該租戶網(wǎng)站頁面的窗口，租戶通過頁面編輯器定制或者選擇模板配置初始化自己的信息，然后通過租戶頁面自動生成器自動生成所配置的頁面。

網(wǎng)站群業(yè)務服務：主要包括基礎業(yè)務服務和網(wǎng)站業(yè)務相關服務，其中基礎服務作為平臺的基石，主要包括了租戶數(shù)據(jù)緩存，租戶數(shù)據(jù)隔離，文件轉換服務以及租戶數(shù)據(jù)訪問等；業(yè)務相關服務包括了租戶管理服務組件，用戶管理服務組件，身份認證服務組件，數(shù)據(jù)模型服務組件，行業(yè)可定制通用業(yè)務組件及站群管理服務等。網(wǎng)站群業(yè)務服務除了需要提供給用戶軟件服務之外，還需要負責系統(tǒng)業(yè)務邏輯處理，即業(yè)務請求處理和業(yè)務邏輯調(diào)用。平臺業(yè)務服務是在基礎服務層之上，但是不強制依賴于基礎層。通過軟件服務注冊、授權的方式，解除服務之間的耦合度、增強可移植性，同時保證了底層邏輯變化不影響上層業(yè)務的運轉?；A層中的租戶數(shù)據(jù)隔離是為了支持單實例多租戶，數(shù)據(jù)存儲時為各個租戶建立私有存儲空間和共享存儲空間，達到數(shù)據(jù)的隔離和共享。

數(shù)據(jù)存儲與資源調(diào)度：數(shù)據(jù)存儲主要為云化部署的多租戶分布式、可伸縮云數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與分布式文件系統(tǒng)。網(wǎng)站群自適應資源調(diào)度為多租戶云網(wǎng)站群場景，根據(jù)租戶網(wǎng)站的負載變化和負載預測，自適應調(diào)度云資源的技術。資源監(jiān)控為采用虛擬機CPU 使用率、虛擬機內(nèi)存利用率、虛擬機硬盤使用率作為特征值監(jiān)控資源的使用狀況與進行資源預警。

3.2 功能框架

基于SaaS 的多租戶云網(wǎng)站群按功能分為四大部分：網(wǎng)站群門戶、網(wǎng)站后臺管理門戶、運維和業(yè)務管理基礎平臺、業(yè)務功能平臺。網(wǎng)站群門戶是整個平臺的入口，主要提供租戶注冊，平臺管理員登陸，租戶管理員登錄，服務提供商登陸，業(yè)務功能展示，平臺公告展示等功能。網(wǎng)站后臺管理平臺實現(xiàn)了租戶根據(jù)通過瀏覽器就像使用Office 一樣可視化的編輯自己網(wǎng)站頁面。運維和業(yè)務管理基礎平臺實現(xiàn)業(yè)務及運行的基礎服務。業(yè)務功能平臺提供可供租戶訂購的業(yè)務功能組件，如內(nèi)容管理組件、多租戶論壇等，業(yè)務功能組件war 包的形式存在的，可以是平臺提供，可以是第三方服務提供商開發(fā)提供，開發(fā)遵循平臺規(guī)定，加入平臺要經(jīng)過審核，租戶可以增加或者減少自己訂購的組件的數(shù)目；并且對該租戶所定制的組件進行管理。

業(yè)務功能平臺具有可擴展性，同時開放接口，第三方服務提供商按照規(guī)范，將業(yè)務功能組件加入平臺，這樣使業(yè)務功能組件多樣性，從而實現(xiàn)SaaS 服務的多樣性。

3.3 多租戶數(shù)據(jù)庫結構及主要數(shù)據(jù)庫設計

3.3.1 數(shù)據(jù)庫整體結構

整個平臺劃分為多租戶邏輯上較獨立的各個工程，這些工程在數(shù)據(jù)層面是相互交織的，這里從較高的層面看待庫結構的設計，總體分為基礎庫(整個平臺共享)：人員庫、租戶管理庫、應用庫、定制庫、模板庫、統(tǒng)計庫、權限庫、消息庫，表結構一旦確定就不再變化，它們支撐的業(yè)務比較復雜且交織；內(nèi)容管理應用庫（CMS庫）、業(yè)務功能組件及其可擴展性由權限庫、應用庫、定制庫等實現(xiàn)。

權限庫是租戶、用戶進行業(yè)務的行動依據(jù)，租戶可以CRUD角色，租戶可以在分配其他用戶的角色；每個角色可以綁定一些租戶定制的應用的權限；權限數(shù)據(jù)是在應用提交到平臺后，調(diào)用平臺API 注冊到Authority 表中。

應用庫存放審核過的業(yè)務功能組件，依據(jù)平臺API 開發(fā)的網(wǎng)站應用需要平臺管理員注冊審核的過程，應用庫中方有其記錄，，將其應用的權限注冊到平臺的權限表中；經(jīng)過上述過程的應用會在租戶的注冊頁面出現(xiàn)，實現(xiàn)租戶的按需定制。

定制庫記錄租戶對業(yè)務功能組件的定制狀況，租戶通過注冊頁面定制自己的程序；租戶通過管理后臺增減自己的應用定制數(shù)量；平臺管理員通過管理后臺修改租戶對應用的使用狀態(tài)（status）。

CMS 庫是平臺的CMS 應用的庫（應用個性化庫），是平臺本身提供的一個常用的業(yè)務功能組件。

3.3.2 內(nèi)容管理應用基本庫設計

此處CMS 視為平臺的一個應用庫實例，將用來構建平臺的“平臺公告”等欄目，同時可以用來滿足內(nèi)容發(fā)布類型的網(wǎng)站群建設需要。

租戶可以通過嵌入的內(nèi)容管理子系統(tǒng)元數(shù)據(jù)管理頁面修改元數(shù)據(jù)；Menu 里面根據(jù)tenant_id 取出的數(shù)據(jù)將重建成一個欄目樹，葉子節(jié)點關聯(lián)Content 表中的記錄；每個欄目顯示的名稱從Menu_Name 表中讀取，租戶可以修改配置；Content 記錄更加is_exted標記決定是否要從CMS_Metadatd 表中查找擴展字段；從CMS_Metadata 表中查出的元數(shù)據(jù)繼續(xù)從Ext_Valve 表中查到value 值，然后統(tǒng)一將基礎數(shù)據(jù)和擴展數(shù)據(jù)組裝成JSON 等對象。

3.4 多租戶云網(wǎng)站群原型系統(tǒng)

信息發(fā)布為主的網(wǎng)站群是在總結各類信息發(fā)布技術和現(xiàn)有建站工具局限性的基礎上研發(fā)的一種多租戶架構的SaaS 多租戶網(wǎng)站群平臺服務。通過平臺提供的CMS 業(yè)務組件，快速訂制的SaaS 多租戶云網(wǎng)站群，業(yè)務功能展示平所示，個性化網(wǎng)站建設快捷高效。

4 精品課程的云網(wǎng)站群應用實例

多租戶精品課程云網(wǎng)站群在SaaS 多租戶云網(wǎng)站群原型上進行的二次開發(fā)。某學校課程可通過租用可自定義配置的多租戶精品課程網(wǎng)群系統(tǒng)用例，低成本擁有專屬的精品課程網(wǎng)站。精品課程網(wǎng)站的基礎計算存儲、網(wǎng)站部署和網(wǎng)站運維以一種云共享的方式進行。

（1）頁面管理包括：課程首頁、一級子欄目頁、二級子欄目頁；管理操作包括：首頁設計、首頁編輯、子欄目頁面增加、子欄目頁面刪除、子欄目頁面修改、多級子欄目的增加、多級子欄目的刪除、多級子欄目的修改。

進入相應頁面編輯器定義配置網(wǎng)站，提供頁面自定義界面，分為兩部分：左側為頁面設計的工具條，右側為像office 一樣進行編輯自定義頁面。

（2）租戶可對自己空間進行管理：如發(fā)消息及郵件，班級論壇等，教師用戶可以進行發(fā)布作業(yè)，查看、添加、修改及刪除學生信息等，學生用戶可以提交作業(yè)等。

（3）隨訪問量增加網(wǎng)站的負載擴展，不需要增加購置服務器、帶寬、負載均衡設備等再部署，可以通過云平臺的資源動態(tài)調(diào)度完成。

（4）可充分結合云平臺運維管理能力，網(wǎng)站安全、運維服務統(tǒng)一由云平臺運營商負責。

5 結束語

為了解決用戶快速共享使用基于SaaS多租戶云網(wǎng)站群。本文結合SaaS、多租戶、網(wǎng)站群等相關技術，提出一種以信息發(fā)布管理云網(wǎng)站群原型，在擴展業(yè)務功能的實際網(wǎng)站群實現(xiàn)方法，以及在云環(huán)境部署運行。通過精品課程云網(wǎng)站群實例完成了可定義配置的應用，使多租戶能簡單快速配置建立各種課程精品課程網(wǎng)站，此項目已在華南范大學投入試用。從而驗證了本文部署的實用性和有效性，對研究和開發(fā)SaaS 多租戶云網(wǎng)站群有現(xiàn)實的奠基意義。