基于依賴感的多租戶應用構(gòu)建方法研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及、軟件應用技術(shù)和模式的快速發(fā)展，軟件已呈網(wǎng)絡化、平臺化和服務化的發(fā)展趨勢。其中，SaaS(Software as a Service)是一種新型的軟件服務模式，憑借其按需租用、不需維護、便于擴展等優(yōu)勢改變了用戶使用軟件和軟件廠商提供軟件的模式。另外，分布式計算、并行計算、網(wǎng)格計算、云計算等計算機技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬化技術(shù)和效用技術(shù)的普及應用，促進了新型軟件架構(gòu)及相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，為SaaS帶來新的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。

2、>　　 從現(xiàn)代經(jīng)濟學的供需理論分析，任何一種商業(yè)模式的建立，都需要一種供需關(guān)系的體系來支撐。在傳統(tǒng)軟件產(chǎn)業(yè)的各種商業(yè)模式中，大都是將軟件作為一種商品。而SaaS明確的將軟件定義為服務，將供需雙方對軟件商品的需求定義為對軟件服務的需求，從而將軟件商品模式從商品供需模式轉(zhuǎn)換為服務供需模式。因此，SaaS商業(yè)模式成為現(xiàn)代服務業(yè)中的一種特有的、重要的商業(yè)模式。
　　 另一方面，SaaS商業(yè)模式的成功，離不開設計良好的技術(shù)架構(gòu)的支持。多

3、租戶(Multi-tenancy)技術(shù)是實現(xiàn)SaaS商業(yè)模式的最核心技術(shù)之一，該技術(shù)能夠使大量的租戶共享同一堆棧的軟件、硬件資源，每個租戶能夠按需使用資源，并對軟件服務進行相隔離的客戶化配置，不影響其它租戶的使用。多租戶架構(gòu)通過降低分攤在每個租戶上的成本，實現(xiàn)了規(guī)模經(jīng)濟，能夠大大降低服務交付、運維的成本，獲取最大化的收益。因此，多租戶技術(shù)得到了產(chǎn)業(yè)界和學術(shù)界的廣泛關(guān)注和研究。
　　 目前，多租戶技術(shù)的相關(guān)研究中，有如下問題亟待解

4、決：面向服務的多租戶應用的模型表示、多租戶應用的個性化定制技術(shù)、租戶的安置策略以及多租戶應用的性能保障機制等。針對目前多租戶應用構(gòu)建過程中的技術(shù)難點，結(jié)合國家863計劃課題《支持裝備制造產(chǎn)業(yè)集群業(yè)務協(xié)同的服務支持平臺》和國家自然科學基金《應用虛擬化若干關(guān)鍵問題研究》等科研項目工作，本文以汽車制造領(lǐng)域的中小企業(yè)信息化建設為背景，以服務計算相關(guān)技術(shù)和方法為理論基礎(chǔ)，以服務間的依賴關(guān)系為切入點，深入研究了面向服務的依賴感知的多租戶應用構(gòu)建方法

5、及其中的關(guān)鍵技術(shù)問題。論文主要工作和創(chuàng)新點如下：
　　 1、提出了依賴感知的層次化服務模型(DAHSM)
　　 以服務之間的依賴關(guān)系為基礎(chǔ)，通過對服務關(guān)系的注冊和標注，擴展了傳統(tǒng)的服務注冊和管理方法。從快速構(gòu)建和柔性構(gòu)建的需求入手，對多租戶應用進行層次和粒度兩個維度的結(jié)構(gòu)劃分，結(jié)合服務之間的依賴關(guān)系，提出了依賴感知的層次化服務模型，以擴展的有向無環(huán)超圖作為形式化工具，對多租戶應用進行建模和表示，并將多租戶應用的構(gòu)建過程，

6、映射為模型的建立和實例化過程。同時，給出了模型的驗證算法和依賴求解方法，為后續(xù)的動態(tài)服務選擇、租戶安置等工作提供支持。
　　 2、提出了基于動態(tài)服務選擇的多租戶應用性能定制策略
　　 為了解決多租戶應用的性能定制問題，提出了基于動態(tài)服務選擇的性能定制策略。在每個邏輯服務對應多個具有不同非功能屬性服務實例的場景下，將租戶應用的性能定制問題轉(zhuǎn)化為動態(tài)服務選擇問題。通過對租戶的SLA進行聚類分析，將租戶劃分為不同的簇。針對每個

7、簇中服務等級要求最高的租戶，以其性能要求為標準，基于遺傳算法實現(xiàn)了SLA驅(qū)動的動態(tài)服務選擇，并將選擇結(jié)果動態(tài)綁定到相應的服務實例。
　　 3、提出了基于資源消耗評估的租戶安置策略與算法
　　 為了最大程度的實現(xiàn)服務復用和資源共享，研究了租戶安置策略與算法。定義了相似度函數(shù)，從功能屬性和非功能屬性兩個方面與目標服務進行匹配計算，來衡量新租戶需求與目標服務的相似程度。同時，定義了一種資源消耗評估模型，用于估算新租戶安置之后對

8、宿主環(huán)境資源的消耗情況，判斷能否滿足新租戶的服務等級協(xié)議要求。當有多個目標服務同時滿足條件時，從資源利用率的角度出發(fā)，設計了一種啟發(fā)式的租戶安置策略，實現(xiàn)資源利用率最大化。
　　 4、提出了基于實時負載的優(yōu)化部署策略與算法
　　 從整體的服務部署和局部的服務遷移兩個方面，研究了資源有限的約束條件下，基于負載感知的多租戶應用性能保障機制。提出了基于平衡劃分的服務部署算法，分為初始部署和重部署兩個階段，實現(xiàn)了部署后宿主環(huán)境的