SaaS-架構(gòu)設(shè)計(jì)詳解

SaaS架構(gòu)設(shè)計(jì)TOC\o"1-4"\h\z\uSaaS架構(gòu)設(shè)計(jì) 1SaaS成熟度模型分級(jí) 1RUP“4+1”視圖模式（邏輯視圖/過程視圖/開發(fā)視圖/物理視圖+場(chǎng)景視圖） 2MDA(ModelDrivenArchitecture)模型驅(qū)動(dòng)架構(gòu) 2SaaS的安全性設(shè)計(jì) 2安全性 3SaaS下的安全性設(shè)計(jì)很重要。一般常見的安全性設(shè)計(jì)分為兩類：系統(tǒng)級(jí)和程序級(jí)。 3（1） 系統(tǒng)級(jí)： 3（2） 程序級(jí)： 3現(xiàn)在SaaSMulti-Tenant在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上存在三種主要的方案 3（1） 方案一：獨(dú)立數(shù)據(jù)庫 4（2） 方案二：共享數(shù)據(jù)庫，隔離數(shù)據(jù)架構(gòu) 4（3） 方案三：共享數(shù)據(jù)庫，共享數(shù)據(jù)架構(gòu) 4數(shù)據(jù)庫層性能優(yōu)化 5建立合適的索引 5消除大數(shù)據(jù)表連接 5應(yīng)用層性能優(yōu)化：Cache 5日志記錄 6（1） 行為日志記錄 6（2） 數(shù)據(jù)日志記錄 6（3） 日志記錄的安全 6數(shù)據(jù)加密算法（會(huì)犧牲一定性能） 6基于SaaS云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試指標(biāo) 7（1） 新建速率 7（2） 并發(fā)數(shù) 7（3） 吞吐量 7（4） 響應(yīng)時(shí)間 8SaaS成熟度模型分級(jí)根據(jù)SaaS應(yīng)用是否具有可配置性、高性能、可伸縮性的特性，SaaS成熟度模型被分成四級(jí)。每一級(jí)都比前一級(jí)增加以上三種特性的一種?？膳渲酶咝阅芸缮炜s性特點(diǎn)Level1定制開發(fā)×××設(shè)備托管Level2可配置√××設(shè)備共享、可配置化Level3高性能的多租戶架構(gòu)（Multi-Tenant）√√×多租戶、數(shù)據(jù)隔離、高性能Level4可伸縮性的多租戶架構(gòu)√√√RUP“4+1”視圖模式（邏輯視圖/過程視圖/開發(fā)視圖/物理視圖+場(chǎng)景視圖）場(chǎng)景視圖：用例圖，描述用戶的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，從用戶的角度標(biāo)識(shí)出業(yè)務(wù)需求，它是架構(gòu)設(shè)計(jì)的起點(diǎn)和終點(diǎn)；邏輯視圖：就是對(duì)象模型。邏輯視圖重點(diǎn)在于功能，功能包括可見的業(yè)務(wù)功能，也包括不可見的系統(tǒng)功能（如日志、權(quán)限、事務(wù)等）。同時(shí)更重要的是確立邏輯分層、模塊劃分和模塊之間的依賴關(guān)系；開發(fā)視圖：用于描述開發(fā)環(huán)境下的靜態(tài)組織。從開發(fā)環(huán)境、技術(shù)架構(gòu)、分層策略和目錄結(jié)構(gòu)4個(gè)方面闡述；過程視圖：聚焦在進(jìn)程、線程等運(yùn)行時(shí)概念，以及相關(guān)的并發(fā)、同步、通信等問題。如果本系統(tǒng)不需要考慮這些方面，本視圖可以省略；物理視圖：也叫部署視圖描述軟件如何映射到硬件，反映系統(tǒng)在分布/部署上的設(shè)計(jì)。MDA(ModelDrivenArchitecture)模型驅(qū)動(dòng)架構(gòu)MDA利用元數(shù)據(jù)模型，可以方便靈活地實(shí)現(xiàn)可配置化。MDA(ModelDrivenArchitecture)是模型驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，它是由OMG定義的一個(gè)軟件開發(fā)框架。它是一種基于UML以及其他工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的框架，支持軟件設(shè)計(jì)和模型的可視化、存儲(chǔ)和交換。和UML相比，MDA能夠創(chuàng)建出機(jī)器可讀和高度抽象的模型，這些模型獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)技術(shù)，以標(biāo)準(zhǔn)化的方式儲(chǔ)存。MDA把建模語言用作一種編程語言而不僅僅是設(shè)計(jì)語言。MDA的關(guān)鍵之處是模型在軟件開發(fā)中扮演了非常重要的角色。SaaS的安全性設(shè)計(jì)一般常見的安全性設(shè)計(jì)分為兩類：系統(tǒng)級(jí)和程序級(jí)。系統(tǒng)級(jí)：使用HTTPS協(xié)議以SSL（SecuritySocketLayer）交換數(shù)據(jù)，增強(qiáng)通信安全；通過數(shù)字簽名防止傳輸過程篡改；對(duì)用戶身份識(shí)別的UserToken使用DES算法數(shù)據(jù)加密；業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)定時(shí)自動(dòng)備份；程序集：完整的權(quán)限配置，包括功能權(quán)限和數(shù)據(jù)權(quán)限；客戶端輸入校驗(yàn)，防止JS攻擊、XSS攻擊、SQL注入等；輔助安全設(shè)計(jì)，比如密碼控件、圖片驗(yàn)證碼、手機(jī)確認(rèn)碼等；安全性安全壓倒一切。大多數(shù)用戶只是問問SaaS廠商是不是采用了安全套接層(SSL)技術(shù)，而安全性涵蓋的不僅僅只有這個(gè)方面。要向潛在的SaaS廠商詢問下列問題：●放置服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心有沒有24×7全天候的物理安全措施？●數(shù)據(jù)中心有沒有得到保護(hù)(保安是不是24小時(shí)在周圍至少巡視一次)？●誰有權(quán)訪問這些服務(wù)器(只有內(nèi)部員工可以訪問，還是承包商也可以訪問？)●有沒有日志記錄誰何時(shí)進(jìn)入、何時(shí)離開？如果有日志，那么隔多長時(shí)間審計(jì)這些日志？●應(yīng)用程序有沒有使用基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的128位加密技術(shù)？●如果多個(gè)客戶使用的應(yīng)用程序放在同一臺(tái)服務(wù)器上，那么它們有沒有采用邏輯或物理分隔，從而確保你的數(shù)據(jù)不被未授權(quán)的人所看到？●SaaS廠商中可以訪問你企業(yè)數(shù)據(jù)的工作人員有沒有經(jīng)過犯罪背景調(diào)查？知道被定罪的重罪犯是不能訪問你企業(yè)那些敏感的個(gè)人數(shù)據(jù)，這很重要?！駨S商有沒有正規(guī)的業(yè)務(wù)連續(xù)性方案(BCP)？對(duì)方愿不愿意與你共享該方案、它能消除你的擔(dān)憂嗎？SaaS下的安全性設(shè)計(jì)很重要。一般常見的安全性設(shè)計(jì)分為兩類：系統(tǒng)級(jí)和程序級(jí)。系統(tǒng)級(jí)：使用HTTPS協(xié)議以SSL（SecuritySocketLayer）交換數(shù)據(jù)，增強(qiáng)通信安全；通過數(shù)字簽名防止傳輸過程篡改；對(duì)用戶身份識(shí)別的UserToken使用DES算法數(shù)據(jù)加密；業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)定時(shí)自動(dòng)備份。程序級(jí)：完整的權(quán)限配置，包括功能權(quán)限和數(shù)據(jù)權(quán)限；客戶端輸入校驗(yàn)，防止JS攻擊、XSS攻擊、SQL注入等；輔助安全設(shè)計(jì)，比如密碼控件、圖片驗(yàn)證碼、手機(jī)確認(rèn)碼等?，F(xiàn)在SaaSMulti-Tenant在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上存在三種主要的方案方案一：獨(dú)立數(shù)據(jù)庫這是第一種方案，即一個(gè)Tenant一個(gè)Database（見圖3-14），這種方案的用戶數(shù)據(jù)隔離級(jí)別最高，安全性最好，但成本也高。優(yōu)點(diǎn)：為不同的租戶提供獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫，有助于簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)模型的擴(kuò)展設(shè)計(jì)，滿足不同租戶的獨(dú)特需求；如果出現(xiàn)故障，恢復(fù)數(shù)據(jù)比較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：增大了數(shù)據(jù)庫的安裝數(shù)量，隨之帶來維護(hù)成本和購置成本的增加。這種方案與傳統(tǒng)的一個(gè)客戶、一套數(shù)據(jù)、一套部署類似，差別只在于軟件統(tǒng)一部署在運(yùn)營商那里。如果面對(duì)的是銀行、醫(yī)院等需要非常高數(shù)據(jù)隔離級(jí)別的租戶，可以選擇這種模式，提高租用的定價(jià)。如果定價(jià)較低，產(chǎn)品走低價(jià)路線，這種方案一般對(duì)運(yùn)營商來說是無法承受的。方案二：共享數(shù)據(jù)庫，隔離數(shù)據(jù)架構(gòu)這是第二種方案，即多個(gè)或所有租戶共享Database，但一個(gè)Tenant一個(gè)Schema。優(yōu)點(diǎn)：為安全性要求較高的租戶提供了一定程度的邏輯數(shù)據(jù)隔離，并不是完全隔離；每個(gè)數(shù)據(jù)庫可以支持更多的租戶數(shù)量。缺點(diǎn)：如果出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)恢復(fù)比較困難，因?yàn)榛謴?fù)數(shù)據(jù)庫將牽扯到其他租戶的數(shù)據(jù)；如果需要跨租戶統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，存在一定困難。方案三：共享數(shù)據(jù)庫，共享數(shù)據(jù)架構(gòu)這是第三種方案，即租戶共享同一個(gè)Database、同一個(gè)Schema，但在表中通過TenantID區(qū)分租戶的數(shù)據(jù)。這是共享程度最高、隔離級(jí)別最低的模式。優(yōu)點(diǎn)：三種方案比較，第三種方案的維護(hù)和購置成本最低，允許每個(gè)數(shù)據(jù)庫支持的租戶數(shù)量最多。缺點(diǎn)：隔離級(jí)別最低，安全性最低，需要在設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)加大對(duì)安全的開發(fā)量；數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)最困難，需要逐表逐條備份和還原。如果希望以最少的服務(wù)器為最多的租戶提供服務(wù)，并且租戶接受以犧牲隔離級(jí)別換取降低成本，這種方案最適合。數(shù)據(jù)庫層性能優(yōu)化建立合適的索引索引應(yīng)該創(chuàng)建在條件（where）、排序（orderby）、分組（groupby）等操作所涉及的列上；索引應(yīng)該有較強(qiáng)的選擇性，即應(yīng)盡可能建立在重復(fù)數(shù)據(jù)少的數(shù)據(jù)列中；如果多個(gè)條件經(jīng)常需要組合起來查詢，應(yīng)合理使用聯(lián)合索引；一次查詢中只能使用一個(gè)索引，可使用相應(yīng)的分析工具分析索引效果；索引不是越多越好（一個(gè)表最好在5個(gè)索引以內(nèi)），過多的索引可能導(dǎo)致CUD（新增、修改、刪除）的性能降低，并且占用更多的空間。消除大數(shù)據(jù)表連接消除表連接的幾種解決方案解決方案適用場(chǎng)景示例場(chǎng)景冗余存儲(chǔ)關(guān)聯(lián)字段業(yè)務(wù)需求上可以接受冗余導(dǎo)致的不一致，或者冗余數(shù)據(jù)可以很容易被同步更新訂單列表查詢時(shí)，希望查看到訂單的客戶名稱，原本訂單上只記錄了客戶ID，通過關(guān)聯(lián)客戶表查詢客戶名稱Cache緩存變動(dòng)概率不高，但是對(duì)于數(shù)據(jù)一致性要求較高用戶名（USER_NAME）被很多業(yè)務(wù)所關(guān)聯(lián)查詢，但是也不適用于冗余方案（業(yè)務(wù)上不允許不一致，并且要保持所有冗余存儲(chǔ)的地方同步更新很困難）直接刪除關(guān)聯(lián)字段不是必須包含的被關(guān)聯(lián)表的字段，可以直接從列表查詢中去除訂單列表中的產(chǎn)品型號(hào)等非關(guān)鍵字段，其實(shí)并不一定要包含在訂單列表中拆分成多次查詢對(duì)于單個(gè)數(shù)據(jù)的查詢，如果涉及多張關(guān)聯(lián)表，有時(shí)分多次查詢會(huì)比一次復(fù)雜的關(guān)聯(lián)查詢更為合適訂單表單中需要查詢到關(guān)聯(lián)產(chǎn)品的編碼、型號(hào)等很多字段應(yīng)用層性能優(yōu)化：Cache 其實(shí)很難說Cache就是應(yīng)用層性能的優(yōu)化策略。因?yàn)榇蟛糠智闆r下，Cache所緩存的內(nèi)容就是數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的內(nèi)容。采用Cache策略其實(shí)也是對(duì)數(shù)據(jù)庫層的一種優(yōu)化，因?yàn)槠浔苊饬藢?duì)于數(shù)據(jù)庫的頻繁訪問。 MemCached和JBossCache應(yīng)該是兩類比較典型的Cache。MemCachedJBossCache特性基于Client/Server架構(gòu)只有一份數(shù)據(jù)Copy，不需要數(shù)據(jù)同步基于JGroup多播的分布式Cache優(yōu)勢(shì)不需要數(shù)據(jù)同步，避免復(fù)雜的多播等技術(shù)Cache讀取基于本地Memory，性能更高日志記錄 日志記錄就是要對(duì)用戶在系統(tǒng)中的操作行為和操作的數(shù)據(jù)等進(jìn)行記錄，以便對(duì)用戶在系統(tǒng)中的操作進(jìn)行查證，以保證用戶行為是不可偽造的、不可銷毀的、不可否認(rèn)的。也就是說，用戶在系統(tǒng)中的行為是有據(jù)可查的，不能在系統(tǒng)中偽造自己的行為，或者偽造其他用戶的行為；同時(shí)，用戶是不能銷毀這些證據(jù)的，不能否認(rèn)自己的行為。 日志記錄具體包括兩部分：行為日志記錄和數(shù)據(jù)日志記錄。行為日志記錄行為日志記錄就是要對(duì)用戶在系統(tǒng)中所訪問的每一個(gè)頁面，在各頁面中所做的每一個(gè)行為都記錄下來，記錄用戶的身份和行為的時(shí)刻。例如，租戶A的用戶A1在2011年7月13日17:07:50訪問了XXX系統(tǒng)的重要客戶列表頁面，做了刪除客戶信息的操作。行為日志記錄的實(shí)現(xiàn)，可以采用面向方法的方案來實(shí)現(xiàn)，例如，通過過濾器或攔截器的方式（Spring前置裝備），來對(duì)所有的頁面請(qǐng)求行為及頁面里的提交行為多進(jìn)行攔截，然后將其記錄在日志文件里或數(shù)據(jù)庫里。行為日志記錄是辨別用戶在系統(tǒng)中行為的一個(gè)重要依據(jù)，對(duì)于系統(tǒng)使用與系統(tǒng)運(yùn)營分開的SaaS系統(tǒng)就顯得尤為重要。數(shù)據(jù)日志記錄數(shù)據(jù)日志記錄，就是要對(duì)用戶在系統(tǒng)中所操作的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，記錄數(shù)據(jù)的變更過程及變更的歷史。這在多人操作同一個(gè)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中顯得尤為重要?？梢酝ㄟ^流程引擎記錄流程日志。例如，用戶A在財(cái)務(wù)系統(tǒng)中提交了一張財(cái)務(wù)報(bào)銷單，報(bào)銷金額是1000元，在經(jīng)過了用戶B、C、D等一系列人的修改和審批后，用戶A看到的報(bào)銷金額變成了500元，如果沒有報(bào)銷金額的變更日志記錄，用戶A一定會(huì)很疑惑，是誰因?yàn)槭裁丛蛐薷牧诉@個(gè)報(bào)銷金額。那么，系統(tǒng)就很有必要對(duì)報(bào)銷金額的變更進(jìn)行日志記錄。日志記錄的安全日志記錄是對(duì)用戶在系統(tǒng)中行為進(jìn)行查證的依據(jù)，是用來跟蹤和保障系統(tǒng)安全的，那么，日志記錄本身的安全性也是需要重點(diǎn)考慮的。首先，日志記錄應(yīng)該是只讀的，最好能加上時(shí)間戳，不應(yīng)該被認(rèn)為修改或者偽造；其次，日志記錄涉及用戶的隱私，應(yīng)該是保密的，要防止被非法使用。租戶的日志只向Tenant管理員開發(fā)，并且Tenant管理員也只能查詢租戶自己的日志。數(shù)據(jù)加密算法（會(huì)犧牲一定性能）使用AES對(duì)稱加密算法；每個(gè)企業(yè)生成一個(gè)數(shù)據(jù)密鑰（生成后不能改變，否則先前加密過的數(shù)據(jù)無法進(jìn)行解密）；企業(yè)key是利用企業(yè)管理員的密碼明文去加密存儲(chǔ)的，這就要求每個(gè)企業(yè)在建立時(shí)，必須先建立一個(gè)管理員；該企業(yè)下的每個(gè)用戶使用其自身的登錄密碼原文對(duì)數(shù)據(jù)密碼進(jìn)行AES加密，并存儲(chǔ)到用戶表中。（密鑰加密）；用戶保存敏感數(shù)據(jù)時(shí)，使用以準(zhǔn)備好的密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行AES加密； 加/解密過程：企業(yè)注冊(cè)時(shí)，為企業(yè)生成一個(gè)唯一的key，存放于企業(yè)表中；用戶注冊(cè)后，用戶表中存放一個(gè)利用用戶密碼明文加密過的企業(yè)key；用戶登錄后，通過密碼明文，解密出企業(yè)key，并存放到相應(yīng)位置，待加/解密時(shí)使用；用戶修改密碼時(shí)，要使用原密碼將企業(yè)key解密，并用新密碼重新加密保存；基于SaaS云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試指標(biāo)衡量云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)性能根據(jù)使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不同擁有很多指標(biāo)。最常見最關(guān)鍵的性能指標(biāo)包括以下幾項(xiàng)：新建速率（CPS）、并發(fā)數(shù)（CC）吞吐量（GoodPut）、響應(yīng)時(shí)間（ResponseTime）。新建速率新建速率指通過數(shù)據(jù)中心中間網(wǎng)絡(luò)每秒可以處理的TCPSession速率，單位為CPS（ConnectionsPerSecond）。新建速率中的“新建”是指一個(gè)TCPSession成功建立并關(guān)閉的整個(gè)過程，將TCP關(guān)閉方式選擇使用TCPFIN報(bào)文觸發(fā)的4次握手關(guān)閉方式。此種方式最符合當(dāng)前普遍的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議應(yīng)用模型。在部分特殊業(yè)務(wù)需求的測(cè)試場(chǎng)景下，還可以采用TCPRESET方式進(jìn)行快速會(huì)話關(guān)閉，以檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠支持的極限性能。新建速率指標(biāo)將主要體現(xiàn)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的CPU運(yùn)算處理能力。對(duì)新建速率測(cè)試開始前，應(yīng)記錄網(wǎng)絡(luò)處理設(shè)備的CPU/Memory等關(guān)鍵性能指標(biāo)，測(cè)試過程中和結(jié)束后對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)了解整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況。并發(fā)數(shù)并發(fā)數(shù)指通過數(shù)據(jù)中心中間網(wǎng)絡(luò)可以同時(shí)并發(fā)存在的最大TCPSession數(shù)量，單位為CC（CurrentConnections）。并發(fā)數(shù)指標(biāo)體現(xiàn)了整網(wǎng)會(huì)話保持與表項(xiàng)存儲(chǔ)的能力，與網(wǎng)絡(luò)處理設(shè)備的內(nèi)存大小有直接關(guān)系。對(duì)于并發(fā)數(shù)指標(biāo)測(cè)試來說，尤其需要關(guān)注其上層協(xié)議的具體應(yīng)用，一個(gè)Te