SaaS應(yīng)用的多租戶(hù)數(shù)據(jù)架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，SaaS(Software as service)作為云計(jì)算的三種服務(wù)模式之一，正逐漸被人們關(guān)注和接受。SaaS憑借其按需租用、不需維護(hù)、便于擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì)改變了用戶(hù)使用軟件和軟件廠商提供軟件的傳統(tǒng)模式，被認(rèn)為是能夠促進(jìn)企業(yè)信息化建設(shè)的強(qiáng)有力武器，具有廣闊的發(fā)展前景。
　　多租戶(hù)技術(shù)(Multi-tenancy)是實(shí)現(xiàn)SaaS的核心技術(shù)之一，在多租戶(hù)架構(gòu)下，SaaS應(yīng)用程序?yàn)樽鈶?hù)提供集中的，基于網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的數(shù)據(jù)

2、。但隨之帶來(lái)的問(wèn)題是，數(shù)據(jù)作為租戶(hù)最為重要的資產(chǎn)，如何設(shè)計(jì)一個(gè)靈活、可靠和安全的SaaS數(shù)據(jù)架構(gòu)，一方面滿(mǎn)足租戶(hù)重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和保密性，另一方面又能滿(mǎn)足租戶(hù)的個(gè)性化定制需求，同時(shí)還能在較少的成本下，高效的管理和維護(hù)這個(gè)數(shù)據(jù)架構(gòu)。
　　本文以實(shí)現(xiàn)第四級(jí)成熟度(―可伸縮、可配置、高性能)的SaaS系統(tǒng)為目標(biāo)，結(jié)合多租戶(hù)數(shù)據(jù)架構(gòu)中―隔離性、可定制性、可擴(kuò)展性和安全性需求，對(duì)多租戶(hù)數(shù)據(jù)架構(gòu)的中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新成果包

3、含以下四個(gè)方面：
　　(1)提出了一種基于元數(shù)據(jù)的多租戶(hù)共享存儲(chǔ)模式
　　目前，SaaS應(yīng)用的重要特征是允許租戶(hù)自定義數(shù)據(jù)模式，之前的研究者先后提出了七種多租戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式，每種模式均有自身的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景，但無(wú)法很好的在性能和可定制性上取得平衡。針對(duì)以上問(wèn)題，本文提出的一種基于元數(shù)據(jù)的多租戶(hù)共享存儲(chǔ)模式，通過(guò)劃分―共享表、―元數(shù)據(jù)表和―數(shù)據(jù)表，將租戶(hù)共享數(shù)據(jù)和定制數(shù)據(jù)分開(kāi)存儲(chǔ)，一方面滿(mǎn)足了租戶(hù)的定制需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)共享關(guān)系的屬

4、性擴(kuò)展和數(shù)據(jù)對(duì)象的自定義，另一方面消除了空值的存儲(chǔ)，提高了存儲(chǔ)效率。同時(shí)，為了簡(jiǎn)化租戶(hù)的定制流程，本文提出了一種基于本體的定制策略，通過(guò)構(gòu)建本體模板，租戶(hù)在模板的基礎(chǔ)上檢索和定制模板組件，提高了數(shù)據(jù)定制的效率和規(guī)范性。最后，針對(duì)租戶(hù)在進(jìn)行定制數(shù)據(jù)檢索時(shí)，因依賴(lài)元數(shù)據(jù)而影響查詢(xún)效率的問(wèn)題，本文構(gòu)建了查詢(xún)優(yōu)化樹(shù)，減少了數(shù)據(jù)表間的連接項(xiàng)，并通過(guò)緩存存儲(chǔ)查詢(xún)結(jié)果，減少了數(shù)據(jù)庫(kù)的IO次數(shù)，提升了檢索效率。
　　(2)提出了一種多租戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的

5、分布式索引機(jī)制
　　建立合適的索引對(duì)于提升數(shù)據(jù)庫(kù)的性能非常重要，而傳統(tǒng)索引機(jī)制在多租戶(hù)共享數(shù)據(jù)庫(kù)下已經(jīng)失效，在大量并發(fā)訪問(wèn)的情況下，如果一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作不能有效的利用索引，則必須面對(duì)一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)表的掃描，這樣會(huì)對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的綜合性能造成極大的影響。本文分析了傳統(tǒng)索引機(jī)制在多租戶(hù)共享數(shù)據(jù)庫(kù)下失效的原因，并構(gòu)建了一種基于多租戶(hù)共享數(shù)據(jù)庫(kù)的分布式索引機(jī)制。研究并建立了的兩級(jí)索引架構(gòu)，使得不同租戶(hù)的索引彼此能良好的隔離，又具有較高的檢索

6、效率。通過(guò)B+樹(shù)存儲(chǔ)全局索引，并采用一致性Hash算法將待索引的租戶(hù)數(shù)據(jù)分布到相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)上，進(jìn)而通過(guò)MapReduce并行計(jì)算框架建立二級(jí)索引，有效的減少了索引建立的時(shí)間。研究了索引的更新及合并方法。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)論證了分布式索引機(jī)制下索引的創(chuàng)建和檢索效率。
　　(3)提出了一種多租戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的混合擴(kuò)展機(jī)制
　　隨著SaaS應(yīng)用租戶(hù)數(shù)量的增加以及訪問(wèn)數(shù)量的不斷增大，單節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法滿(mǎn)足日益增加的并發(fā)請(qǐng)求并逐步成為整個(gè)系統(tǒng)

7、的瓶頸。本文提出了一種多租戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的混合切分模型，有別于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)切分，本文采用了混合垂直切分與水平切分的方法，實(shí)現(xiàn)了多租戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的自適應(yīng)擴(kuò)展。在垂直劃分時(shí)基于層次聚類(lèi)的思想，首先通過(guò)AUX矩陣并計(jì)算合并系數(shù)建立聚類(lèi)樹(shù)，再通過(guò)評(píng)價(jià)模型選取垂直最優(yōu)切分。垂直切分達(dá)到最優(yōu)后，通過(guò)一致性hash對(duì)租戶(hù)id進(jìn)行取模運(yùn)算，轉(zhuǎn)入水平切分。實(shí)驗(yàn)論證了混合切分模型的有效性，與傳統(tǒng)的BVP方法相比較，在外部硬件資源充足的情況下，本文的方法能夠選取最優(yōu)的

8、切分方法，使得增加的分布式事務(wù)最少，并具有較高的整體性能。
　　(4)提出了一種多租戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全模型
　　隨著云計(jì)算的不斷普及，安全問(wèn)題的重要性呈逐步上升的趨勢(shì)，已成為制約其發(fā)展的重要因素。本文提出了一種在云環(huán)境下多租戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全模型，首先論述了分布式環(huán)境中的身份認(rèn)證方法，接著說(shuō)明了多租戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)基于數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)和資源的自主訪問(wèn)控制以及基于BLP模型的強(qiáng)制訪問(wèn)控制策略，隨后通過(guò)一種DBMS外部加密系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)多租戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)隱私數(shù)據(jù)