云計算導論：概念 架構(gòu)與應用-PPT第5章

1、云計算導論：概念 架構(gòu)與應用第5章SaaS服務模式人民郵電出版社 21世紀高等院校云計算和大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)規(guī)劃教材支撐平臺概述SaaS應用SaaS發(fā)展趨勢5.15.2內(nèi)容導航CONTENTS5.35.45.1 概述SaaS（Software as a Service，軟件即服務）是隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應用軟件的成熟而興起的一種新型的軟件交付模式。在這種模式下，客戶不再像傳統(tǒng)模式那樣花費大量投資用于硬件、軟件、人員，而只需要支出一定的租賃服務費用，就能通過互聯(lián)網(wǎng)享受到相應的硬件、軟件和維護服務，享有軟件使用權(quán)和不斷升級。公司開發(fā)新的產(chǎn)品也不用再像傳統(tǒng)模式那樣需要大量的時間用于布置系統(tǒng)，而是經(jīng)過簡

2、單的配置就可以使用。5.1.1 特征SaaS服務模式與傳統(tǒng)許可模式軟件有很大的不同，它是未來管理軟件的發(fā)展趨勢。相比較傳統(tǒng)服務方式而言SaaS具有很多獨特的特征。01OPTION02OPTION03OPTION04OPTION多租戶特性。SaaS通?；谝惶讟藴受浖到y(tǒng)為成百上千的不同租戶提供服務?；ヂ?lián)網(wǎng)特性。SaaS服務通過互聯(lián)網(wǎng)為用戶提供服務。服務特性?？紤]服務合約的簽定、服務使用的計量、在線服務質(zhì)量的保證等問題。按需付費。用戶可以根據(jù)需求按需訂購軟件應用服務。05OPTION成本低?？蛻糁灰冻鰝€人計算機和互聯(lián)網(wǎng)服務所需的費用。06OPTION開放性。平臺提供應用功能的集成、數(shù)據(jù)接口的集

3、成、組件的集成。5.1.2 發(fā)展歷程在由Saugatuck技術(shù)公司撰寫的分析報告“Three Waves of Change：SaaS Beyond the Tipping Point”中，SaaS的發(fā)展被分為連續(xù)而有所重疊的三個階段。第一個階段：2001年2006年稱為“有成本效益的軟件交付”。在這個階段，SaaS針對的問題范圍主要停留在如何降低軟件使用者消耗在軟件部署、維護和使用上的成本。第二個階段：2005年2010年稱為“整合的業(yè)務解決方案”。在這個階段，SaaS理念被更加廣泛地接受，并且開始在企業(yè)的IT系統(tǒng)中扮演越來越重要的角色。第三個階段：2008年2013年稱為“工作流使能的業(yè)務

4、轉(zhuǎn)型”。在這個階段，SaaS應用的生態(tài)系統(tǒng)逐漸成熟和完善，成為企業(yè)整體IT戰(zhàn)略的關(guān)鍵部分。5.1.3 實現(xiàn)層次SaaS平臺是基于IaaS和PaaS平臺之上的。SaaS平臺主要是為SaaS應用提供通用的運行環(huán)境或系統(tǒng)部件，使SaaS軟件提供商能夠?qū)Ｗ⒂诳蛻羲铇I(yè)務的開發(fā)。在第一類實現(xiàn)層次中，應用提供商依靠SaaS平臺實現(xiàn)應用的交付，專注于用戶需求。在第二類實現(xiàn)層次中，應用提供商使用PaaS層提供的應用環(huán)境進行SaaS應用的開發(fā)、測試和部署。在第三類實現(xiàn)層次中，應用提供商只使用云中提供的基礎(chǔ)設(shè)施服務。在第四類實現(xiàn)層次中，應用提供商不依賴于任何云計算下層的服務，而是在自有的硬件資源和運行環(huán)境上提供S

5、aaS應用。SaaS應用的實現(xiàn)層次概述5.1內(nèi)容導航CONTENTS支撐平臺SaaS應用SaaS發(fā)展趨勢5.25.35.45.2.1 支撐平臺的類型軟件即服務層應用類型多樣，功能各異，實現(xiàn)方式也各不相同。提供SaaS服務的應用架構(gòu)由應用類型、服務用戶的數(shù)量、對資源的消耗等因素決定。一般來說，SaaS應用架構(gòu)可以有四種類型，如圖所示。這四種類型由是否支持可定制、可擴展和多租戶三個方面的不同組合而決定。一般而言，同時支持三個方面表明應用的靈活性和可用性更強，因而更成熟。所以，這四種架構(gòu)也被稱為SaaS平臺四級成熟度模型。每一級都比前一級增加三種特性中的一種。 SaaS層的架構(gòu)類型開發(fā)SaaS應用還

6、可以采納的另一種架構(gòu)形式就是面向服務的架構(gòu)（SOA）。5.2.1 支撐平臺的類型第一級：定制開發(fā)定制開發(fā)是一種最簡單的提供SaaS服務的類型。這種模型下，SaaS提供商為每個客戶定制一套軟件，并為其部署。每個客戶使用一個獨立的數(shù)據(jù)庫實例和應用服務器實例。可配置類型通過不同的配置滿足不同客戶的需求，而不需要為每個客戶進行特定定制，以降低定制開發(fā)的成本。多租戶架構(gòu)通過運行一個應用實例，為不同租戶提供服務，并且通過可配置的元數(shù)據(jù)，為不同用租戶提供不同的功能和用戶體驗。可伸縮性的多租戶架構(gòu)通過多個運行實例來分擔大量用戶的訪問，從而可以讓應用實現(xiàn)近似無限的水平擴展。第二級：可配置第三級：多租戶架構(gòu)第四級

7、：可伸縮性的多租戶架構(gòu)SaaS應用架構(gòu)的四種類型5.2.2 支撐平臺的關(guān)鍵技術(shù)為了實現(xiàn)SaaS平臺架構(gòu)，SaaS平臺開發(fā)者需要設(shè)計實現(xiàn)一系列的功能特性，以提供諸如多租戶、可擴展、可整合、信息安全、記費與審計等功能，而這些功能組成了軟件即服務層的關(guān)鍵技術(shù)集。1設(shè)計要點如圖所示，IaaS層構(gòu)建在硬件資源（如計算、存儲和網(wǎng)絡）及軟件資源（如操作系統(tǒng)和中間件）上，為最終使用者提供具體的應用功能。其中，硬件資源和軟件資源可以由SaaS應用提供商自己建設(shè)和維護，也可以基于本書前面章節(jié)所介紹的云計算中的IaaS和PaaS。SaaS平臺架構(gòu)SaaS應用1SaaS應用2SaaS應用nSaaS平臺提供商認證和安全

8、定價和計費大規(guī)模多租戶開發(fā)和定制中間件、操作系統(tǒng)計算、存儲、網(wǎng)絡PaaSIaaSSaaS通用功能5.2.2 支撐平臺的關(guān)鍵技術(shù)作為最接近應用使用者的SaaS，在承接了由下面層次提供的功能的情況下，仍需要在設(shè)計上關(guān)注以下要點。01OPTION02OPTION03OPTION04OPTION大規(guī)模多租戶支持。這是SaaS模式成為可能的基礎(chǔ)。認證和安全。這是多租戶的必要條件。定價和計費。這是SaaS模式的客觀要求。服務整合。這是SaaS模式長期發(fā)展的動力。設(shè)計要點05OPTION開發(fā)和定制。這是服務整合的內(nèi)在需要。5.2.2 支撐平臺的關(guān)鍵技術(shù)2大規(guī)模多租戶多租戶指一個單獨的軟件實例可以為多個組織服

9、務。IT人員經(jīng)常會面臨選擇虛擬化技術(shù)還是多租戶技術(shù)的問題。多租戶與虛擬化的不同在于：虛擬化后的每個應用或者服務單獨地存在一個虛擬機里，不同虛擬機之間實現(xiàn)了邏輯的隔離，一個虛擬機感知不到其他虛擬機；而多租戶環(huán)境中的多個應用其實運行在同一個邏輯環(huán)境下，需要通過其他手段，比如應用或者服務本身的特殊設(shè)計，來保證多個用戶之間的隔離。目前普遍認為，采用多租戶技術(shù)的SaaS應用需要具有兩項基本特征：第一點是SaaS應用是基于Web的，第二點則在第一點的基礎(chǔ)上要求SaaS平臺提供附加的業(yè)務邏輯，從而滿足更特定的需求。傳統(tǒng)的應用因為每個用戶的設(shè)備是獨立的，相互之間數(shù)據(jù)是絕對隔離的，而且應用也是相對獨立的。而對于

10、SaaS 應用來說，應用部分不再是獨立的，所以必須采用數(shù)據(jù)隔離的方法來保證用戶數(shù)據(jù)仍然像傳統(tǒng)應用一樣安全。數(shù)據(jù)隔離方案的實現(xiàn)一般有以下三種：獨立數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)模式隔離和共享模式。5.2.2 支撐平臺的關(guān)鍵技術(shù)3認證和安全在傳統(tǒng)應用中，應用服務器和數(shù)據(jù)庫設(shè)備、網(wǎng)絡都是部署在客戶自己企業(yè)，系統(tǒng)維護也是由客戶自己掌握，每個客戶的數(shù)據(jù)自然是完全獨立互不干擾的，這樣客戶會覺得很安全、很踏實。在SaaS 應用中，應用服務器、數(shù)據(jù)庫設(shè)備不再由客戶自己管理，而是部署在云端，系統(tǒng)維護也不再由客戶負責。SaaS 應用是完全基于互聯(lián)網(wǎng)使用的，用戶所有的交互和數(shù)據(jù)都需要通過互聯(lián)網(wǎng)。SaaS層需要重視平臺的安全問題，并采

11、用可靠的安全技術(shù)和手段來保證數(shù)據(jù)的完整性和保密性。應用部署模式5.2.2 支撐平臺的關(guān)鍵技術(shù)右圖展示了軟件即服務層認證和安全模塊的設(shè)計要點。首先，向SaaS發(fā)起的應用請求可能來自于不同的實體，如用戶使用的掌上便攜設(shè)備、計算機或筆記本電腦，以及云中的其他應用的調(diào)用。針對這種差異化的請求，該模塊需要具有前端響應來自不同實體的請求。當用戶輸入登錄信息后，認證和安全模塊需要對用戶的合法性進行確認，并且核對該用戶的身份，賦予其合法的權(quán)限。用戶認證就是實現(xiàn)對用戶身份的識別和驗證，這是保證整個系統(tǒng)應用安全的基礎(chǔ)。用戶的登錄、訪問和應用使用行為需要被記錄下來，這就是日志記賬模塊的主要功能。 SaaS層認證模塊

12、5.2.2 支撐平臺的關(guān)鍵技術(shù)4定價和計費對于SaaS來講，服務定價策略的設(shè)計是一項很重要的工作，因為價格的高低和計費是否符合用戶的使用模式都會影響用戶對服務的選擇。制定IaaS層定價策略需要綜合考慮以下兩點因素。SaaS應用的核心價值。主要根據(jù)其為用戶提供的價值，而不是提供的功能數(shù)量來進行衡量。定價體系的清晰性和靈活性。SaaS的定價體系必須清晰，使用戶可以清楚地了解應用的核心功能和輔助功能的計費，避免造成用戶的誤解。下圖展示了一個SaaS應用的定價參考模型，幫助大家理解SaaS應用的定價方法。該模型設(shè)計了三個不同層次計費方式，由下向上分別是按功能、按計劃（套餐）、按賬戶。5.2.2 支撐平

13、臺的關(guān)鍵技術(shù)5服務整合從SaaS的發(fā)展歷程我們可以看出，SaaS的發(fā)展伴隨著其整合能力的提高。早期的SaaS應用是獨立而封閉的，而現(xiàn)在SaaS應用已經(jīng)與企業(yè)現(xiàn)有數(shù)據(jù)和流程深度整合。一個典型的具有高度整合能力的SaaS的例子是Salesforce CRM。它可以幫助企業(yè)自動化從營銷到簽單的銷售環(huán)節(jié)，并為現(xiàn)有客戶提供服務。所以，這套系統(tǒng)需要能夠獲得企業(yè)財務系統(tǒng)中的銷售數(shù)據(jù)，以及企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)中的訂單數(shù)據(jù)。服務整合自上而下針對三個層次。界面的整合：作為應用的前端。流程的整合：作為應用的邏輯數(shù)據(jù)的整合：作為應用的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)的傳遞是服務整合的關(guān)鍵，這個過程在邏輯上通常以管道的方式實現(xiàn)。5.2

14、.2 支撐平臺的關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)和定制是SaaS平臺為終端用戶、ISV、服務集成商提供的通用功能。開發(fā)和定制的核心技術(shù)要求是，SaaS應用能夠以一種標準的、簡單的方式提供開放的接口，為用戶、開發(fā)者、集成者提供一個易用、安全的測試環(huán)境。開放接口技術(shù)伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)被各種開發(fā)商所接受。目前主流的開放接口實現(xiàn)技術(shù)是SOAP和REST。REST（REpresentational State Transfer，表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移）是一種針對網(wǎng)絡、分布式應用的軟件架構(gòu)理念和風格。Web應用程序最重要的REST原則是，客戶端和服務器之間的交互在請求之間是無狀態(tài)的。從客戶端到服務器的每個請求都必須包含理解請求所

15、必需的信息。另一個重要的REST原則是分層系統(tǒng)，這表示組件無法了解它與之交互的中間層以外的組件。6開發(fā)和定制與開放接口技術(shù)同等重要的定制與開發(fā)相關(guān)技術(shù)是測試環(huán)境，稱為沙盒（Sandbox）。沙盒是一個隔離的測試環(huán)境，它可以模擬生產(chǎn)環(huán)境、實際系統(tǒng)的狀況。開發(fā)者可以在沙盒里測試代碼，尋找代碼的功能問題和性能問題，而不會影響到實際系統(tǒng)的功能和數(shù)據(jù)。5.2.3 支撐平臺的參考實現(xiàn)本節(jié)給出一個SaaS平臺的參考實現(xiàn)架構(gòu)，如圖所示。值得注意的是，該參考架構(gòu)的目標實現(xiàn)者是SaaS平臺提供商。SaaS平臺的作用是為SaaS軟件開發(fā)者（ISV）提供應用所需的通用功能部件。從圖中可以看到應用安全、應用計費、應用整

16、合、應用隔離等功能部件。該平臺能夠為應用開發(fā)者提供較強的功能性支持，使他們可以專注于業(yè)務的開發(fā)。除此之外，該平臺還具有應用的運行環(huán)境，并且能夠?qū)ζ溥M行運行時管理。除了以上SaaS應用所必需的平臺功能外，該參考實現(xiàn)架構(gòu)中還提供了諸如平臺目錄服務等為應用開發(fā)商提供的增值服務。 SaaS平臺的參考架構(gòu)概述5.1內(nèi)容導航CONTENTS支撐平臺5.2SaaS應用SaaS發(fā)展趨勢5.35.45.3.1 SaaS應用的分類SaaS應用是運行在云端應用的集合。每一個應用都對應一個業(yè)務需求，實現(xiàn)一組特定的業(yè)務邏輯，并且通過服務接口與用戶交互?？偟膩碚f，SaaS應用可以分為三大類。01OPTION02OPTIO

17、N03OPTION標準應用。標準應用是面向大眾的，代表有Google的文檔服務Google Docs、IBM的協(xié)作服務LotusLive和MicroSoft的Office Live等。客戶應用?？蛻魬檬菫榱四硞€領(lǐng)域的客戶而專門開發(fā)的，代表有Salesforce的CRM應用和NetSuite的ERP應用。多元應用。一般由獨立軟件開發(fā)商或者是開發(fā)團隊在公有云平臺上搭建，是滿足用戶某一類特定需求的創(chuàng)新型應用。分類5.3.1 SaaS應用的分類前面三種類型的云應用的劃分可以使用“長尾理論”來詮釋。在圖所示的長尾模型中，橫軸是云應用按流行度的排序，縱軸是云應用的流行程度。少量的標準應用具有最高的流行度

18、，成為長尾圖形的“頭”。中等規(guī)模的客戶應用具有中等的流行度，成為長尾圖形的“肩”。大量的多元應用具有較低的流行度，成為長尾圖形的“尾”。3種應用的作用：標準應用是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡姆?，比如文檔處理、電子郵件和日程管理等。客戶應用針對的是具有普遍性的某種需求，比如客戶管理系統(tǒng)（CRM）和企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)（ERP）等。多元應用滿足的往往是小部分用戶群體的個性化需求，比如身處某個城市的居民或者正在進行健身練習的用戶。5.3.2 云應用的典型示例在線文檔服務是標準應用的一個典型示例，比如Google Docs。Google Docs允許用戶在線創(chuàng)建文檔，并提供了多種布局模板。Google Do

19、cs是完全基于瀏覽器的SaaS服務，用戶不必在本地安裝任何程序，只需要通過瀏覽器登錄服務器，就可以隨時隨地獲得自己的工作環(huán)境。在用戶體驗上，該服務做到了盡量符合用戶使用習慣，不論是頁面布局、按鈕菜單設(shè)置還是操作方法，都與用戶所習慣的本地文檔處理軟件（如Microsoft Office和Open Office等）相似。Google Docs還支持將編輯好的文檔發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)。注意標準應用的一個重要特點就是代碼運行在云端，而不是用戶本地的機器上。1標準應用示例5.3.2 云應用的典型示例Salesforce CRM是客戶應用的典型代表。其關(guān)鍵點在于采用了多租戶架構(gòu)，使得所有用戶和應用程序共享一個實例

20、。同時又能夠按需滿足不同的客戶要求。多租戶架構(gòu)分離了應用的邏輯和數(shù)據(jù)，企業(yè)用戶可以通過元數(shù)據(jù)定義自己的行為和屬性，并且定制化以后的應用程序不會影響其他企業(yè)用戶。另外，S還推出了自己的編程語言Apex，它是一個易用的、多租戶的編程語言，在一定程度上解決了SaaS層在模型開發(fā)復雜度方面的問題。在開發(fā)結(jié)束以后，應用能夠被有效地部署在運行平臺上，并激活至可用狀態(tài)。2客戶應用示例5.3.2 云應用的典型示例 3多元應用示例多元應用是SaaS層中最為豐富多彩的一類應用，涉及個人、公司、團體工作生活的方方面面，并跨越了多種平臺和接入設(shè)備。下面介紹兩個典型的多元應用。在傳統(tǒng)的PC平臺上，為舊金山地區(qū)用戶提供實

21、時、隨處可用的公交系統(tǒng)時刻表服務的Mutiny是多元應用的典型代表之一。以Mutiny為代表的SaaS應用通常將來自兩個或多個源的數(shù)據(jù)進行組合，構(gòu)成一個嶄新的服務。這種設(shè)計方式被稱為Mashup，它追求的是便捷而快速的整合，通常是使用數(shù)據(jù)源提供的開放應用程序接口（Open API）來實現(xiàn)的。Mutiny隨著移動設(shè)備、智能終端（手機、平板電腦）的大范圍普及使用，移動設(shè)備平臺上的應用也變得越來越豐富。App Store（應用商店）是蘋果公司于2008年推出的應用開發(fā)、上傳、下載、更新、計費平臺。它提供了應用的程序開發(fā)包（SDK)，應用程序開發(fā)者通過使用SDK，開發(fā)自己的應用程序，并可以注冊App

22、Store的開發(fā)者賬戶，將自己的應用發(fā)布到App Store上，并選擇該應用免費下載或者收取一定的費用才能下載。App Store平臺概述5.1內(nèi)容導航CONTENTS支撐平臺5.2SaaS應用5.3SaaS發(fā)展趨勢5.45.4 SaaS發(fā)展趨勢SaaS模式也降低了軟件提供商的開發(fā)成本和維護開銷，提高了差異化的競爭優(yōu)勢，使得開發(fā)的新產(chǎn)品或服務進入市場的步伐加快，并且使軟件提供商的營銷成本大大降低。SaaS模型在應用軟件市場中已經(jīng)呈現(xiàn)出飛速發(fā)展的趨勢。在歐美等地的IT發(fā)達地區(qū)，SaaS模式已經(jīng)取得了良好的發(fā)展，用戶也開始對它給予高度的認同。SaaS模式在中國有很大的應用市場，數(shù)量眾多的中小企業(yè)是一個龐大的消費群體。目前這些中小企業(yè)的信息化普及率不高的主要原因就是因為IT投入少、缺少專業(yè)的IT技術(shù)支持。因此，他們急需專業(yè)的技術(shù)人員來提升管理質(zhì)量和降低運營成本，以提高企業(yè)的核心競爭力。SaaS技術(shù)的出現(xiàn)，正好可以解決中小企業(yè)的這些需求。使用SaaS，用戶可以根據(jù)自己的應用需求來指定相應的服務，并且這些應用服務的技術(shù)支持和專業(yè)維護都是由提供Sa