面向SaaS應用的數(shù)據(jù)模式演化關鍵技術研究.pdf

1、近年來，軟件網(wǎng)絡化、服務化的趨勢使得軟件的交付模式、應用模式、產(chǎn)品形態(tài)和商業(yè)模式都產(chǎn)生了巨大變化，軟件已經(jīng)成為一種服務(Software as a service， SaaS)，即人們以“使用而不擁有”的方式使用軟件，用戶本地不再需要安裝任何軟件。按需定制，無須維護，在線更新，并且采用免費或者按需付費的軟件即服務( SaaS)租賃商業(yè)模式正在得到越來越廣泛的關注和認可。這種SaaS應用具有“單實例多租賃”的特征，即同一個應用實例在同一軟

2、硬件平臺上為多個租戶提供個性化服務。為了充分共享軟硬件資源，它的數(shù)據(jù)管理具有集中性，應用的同一數(shù)據(jù)結構既要被多個租戶所共享，同時又要滿足不同的租戶對自己的數(shù)據(jù)模式有充分的個性化定制的要求，并且不影響其他租戶。當租戶規(guī)模擴大到一定程度時，應用積累的數(shù)據(jù)容量和用戶請求負載的增長速度是驚人的，這種高負載的現(xiàn)象將對SaaS應用的升級產(chǎn)生很大影響。
　　 SaaS應用同樣需要面臨升級演化的問題，當共享的應用實例進行升級時，數(shù)據(jù)庫模式的演化

3、及數(shù)據(jù)的遷移是必不可少的環(huán)節(jié)。SaaS應用由于具有“單實例多租賃”的特征，數(shù)據(jù)庫模式的演化不同于傳統(tǒng)應用。傳統(tǒng)應用的數(shù)據(jù)模式演化只需暫停應用，升級數(shù)據(jù)模式并進行相應的數(shù)據(jù)遷移即可完成一次軟件的升級。而當前SaaS應用普遍是基于網(wǎng)絡的在線應用，面對大規(guī)模租戶的同時在線使用，不能采用暫停服務離線升級的方式；而一次性升級由于租戶規(guī)模龐大，會對底層數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)產(chǎn)生巨大負荷，嚴重影響SaaS應用的性能和大部分租戶的正常使用。
　　 為此

4、，本文基于漸進式模式演化的思想，提出面向SaaS的模式演化方法。該方法為了保證模式演化過程中系統(tǒng)的性能，在不影響大規(guī)模租戶在線使用SaaS應用的基礎上，對于一次SaaS應用的升級，將數(shù)據(jù)模式從舊版本的源模式到新版本的目標模式的演化過程分解為若干個子過程，每個子過程只維護SaaS應用的一個中間模式，并根據(jù)不同時間段應用上的負載分布、數(shù)據(jù)量的變化對其進行漸進式演化，使其從源模式逐步演化到目標模式，保證了升級過程中資源消耗最小。
　　

5、 本文的主要工作有：
　　 1、針對SaaS應用在線升級過程中的數(shù)據(jù)模式演化問題，提出了一個可行的漸進式模式演化框架。即在自動生成數(shù)據(jù)轉換序列的基礎上，將序列中的各個操作步驟分配到各個演化點上，時間每到一個演化點時執(zhí)行相應的操作，以實現(xiàn)最優(yōu)的資源消耗。該框架在數(shù)據(jù)庫靜態(tài)模式演化的基礎上演變而來，首先利用模式匹配和數(shù)據(jù)轉換之間的關系，只用源模式和目標模式作為輸入，利用傳統(tǒng)模式匹配算法和靜態(tài)數(shù)據(jù)轉換策略得到了基本的數(shù)據(jù)模式演化序列；

6、之后在遺傳算法等最優(yōu)理論的基礎上，提出了全局最優(yōu)的漸進式模式演化算法。
　　 2、綜合考慮了模式匹配、數(shù)據(jù)轉換的過程，給出了一套完整的基本數(shù)據(jù)模式演化序列的自動計算過程。即首先利用相似度擴散模式匹配算法計算出原模式到目標模式的映射；之后利用這個結果作為輸入，結合數(shù)據(jù)轉換策略自動生成一套完整的從原模式演化到目標模式的數(shù)據(jù)轉換序列。
　　 3、設計了一個基于數(shù)據(jù)依賴的漸進式模式演化方法，通過設置多個演化點與估計演化過程中的代

7、價，利用遺傳算法在數(shù)據(jù)轉換序列基礎上計算出了漸進式演化過程中全局消耗最優(yōu)的數(shù)據(jù)轉換步驟執(zhí)行順序。
　　 4、基于TPCW標準的應用實例，對本文提出的面向SaaS的漸進式模式演化方法進行了全面測試和驗證，得到了較好的實驗效果。
　　 本文提出的漸進式模式演化方法可以保證SaaS應用順利升級，對于SaaS應用升級過程中降低資源消耗，提高存取效率等具有顯著的正面意義。同時，論文也提出了以源模式和目標模式為初始條件的模式演化方法