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多租户技术

多租户技术 云容灾备份安全治理
2018-08-07
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导读:多租户技术(Multi-tenancy Technology)是一种软件架构技术,它是在探讨与实现如何于多用

多租户技术(Multi-tenancy Technology)是一种软件架构技术,它是在探讨与实现如何于多用户的环境下共用相同的系统或程序组件,并且仍可确保各用户间数据的隔离性。由于云计算议题的发烧,在共用的数据中心内如何以单一系统架构与服务提供多数客户端相同甚至可客制化的服务,并且仍然可以保障客户的数据隔离,让多租户技术成为云计算技术下的显学。

多租户技术源于1960年代,许多公司为了要使用更多的运算资源,向持有大型主机(Mainframe)的供应商租用一部份的运算资源,而这些用户经常会用到相同的应用程序,当时会以用户在登录系统时输入的数据来决定用户的帐户ID,基于这个ID,Mainframe的供应商即可利用此ID来计算运算的资源使用量,包含CPU存储器磁盘磁带等,这个作法也被SAP公司用在其R/1与R/3产品线。 

到了1990年代,应用程序服务提供者服务(application service provider)模式出现,它的作法与工作模式与租用大型主机时相同,不过租用的资源是在软件上,除了操作系统以外也包含了其上的应用程序,例如ERP系统或是CRM等应用,系统可能会运行在数台不同的机器上,或是在相同的主机但共享不同的数据库,以区分并计算客户的资源使用量,藉以作为计费的标准,而此技术也有效的缩减供应商的实体机器成本(因为可以在一台电子计算机上同时运行多个用户所租用的应用程序进程)。到了现代,受欢迎的消费者导向Web应用程序(如Hotmail或Gmail等)也是以单一应用程序平台来支持所有的用户,这已经是多租户技术的自然演化的结果,多租户技术也可以让客户中的一部份用户得以进一步客制化他们的应用程序。 
虚拟化(virtualization)技术的成熟与应用性的扩张之下,多租户技术可以驾驭虚拟化的平台,更强化在用户应用程序与数据之间的隔离,让多租户技术能更加发挥它的特色。

概念与技术/多租户技术

在多租户技术中,租户(tenant)是指使用系统或电子计算机运算资源的客户,但在多租户技术中,租户包含在系统中可识别为指定用户的一切数据,举凡帐户与统计信息(accounting data),用户在系统中建置的各式数据,以及用户本身的客制化应用程序环境等,都属于租户的范围,而租户所使用的则是基于供应商所开发或建置的应用系统或运算资源等,供应商所设计的应用系统会容纳数个以上的用户在同一个环境下使用,为了要让多个用户的环境能力同一个应用程序与运算环境上使用,则应用程序与运算环境必须要特别设计,除了可以让系统平台可以允许同时让多份相同的应用程序运行外,保护租户数据的隐私与安全也是多租户技术的关键之一。 

技术上,多租户技术可以通过许多不同的方式来切割用户的应用程序环境或数据。 
数据面(data approach):供应商可以利用切割数据库(database),切割存储区(storage),切割结构描述(schema)或是表格(table)来隔离租户的数据,必要时会需要进行对称或非对称加密以保护敏感数据,但不同的隔离作法有不同的实现复杂度与风险。 
程序面(application approach):供应商可以利用应用程序挂载(hosting)环境,于程(process)上切割不同租户的应用程序运行环境,在无法跨越进程通信的情况下,保护各租户的应用程序运行环境,但供应商的运算环境要够强。  
系统面(system approach):供应商可以利用虚拟化技术,将实体运算单元切割成不同的虚拟机,各租户可以使用其中一至数台的虚拟机来作为应用程序与数据的保存环境,但对供应商的运算能力要更要求。

实现方式/多租户技术 编辑

多租户技术的实现重点,在于不同租户间应用程序环境的隔离(application context isolation)以及数据的隔离(data isolation),以维持不同租户间应用程序不会相互干扰,同时数据的保密性也够强。 
应用程序部份:通过进程或是支持多应用程序同时运行的装载环境(例如Web Server,像是Apache或IIS等)来做进程间的隔离,或是在同一个伺服程序(server)进程内以运行绪的方式隔离。  
数据部份:通过不同的机制将不同租户的数据隔离,Force.com是采用中介数据(metadata)的技术来切割,微软 MSDN 的技术文件则是展示了使用结构描述的方式隔离。 

基本特征/多租户技术 编辑

多租户技术有下列特色: 
1.由于多租户技术可以让多个租户共用一个应用程序或运算环境,且租户大多不会使用太多运算资源的情况下,对供应商来说多租户技术可以有效的降低环境建置的成本。包含硬件本身的成本,操作系统与相关软件的授权成本都可以因为多租户技术,而由多个租户一起分担。  
2.通过不同的数据管理手段,多租户技术的数据可以用不同的方式进行数据隔离,在供应商的架构设计下,数据的隔离方式也会不同,而良好的数据隔离法可以降低供应商的维护成本(包含设备与人力),而供应商可以在合理的授权范围内取用这些数据分析,以作为改善服务的依据。  
3.多租户架构下所有用户都共用相同的软件环境,因此在软件改版时可以只发布一次,就能在所有租户的环境上生效。  
4.具多租户架构的应用软件虽可客制,但客制难度较高,通常需要平台层的支持与工具的支持,才可降低客制化的复杂度。

优缺点 /多租户技术 编辑

优点
经济:因为通过一个软件实例被多个组织共享,从而减低了整体资源的消耗,也同时减低应用运行的成本和相应的管理开支。     
易于更新和开发:因为所有组织都共享同一套核心代码,所以能够让软件更新和开发更简单。    
管理方便:首先,通过使用了多租户架构能减少物理资源和软件资源,这将简化管理。其次。由于多租户软件主要由有经验的云供应商运营,所以能依赖那些非常经验的管理人员来提升效率。
缺点    
更复杂:由于一个软件需要做出极大地修改,才能支持多租户架构,而且这种修改,往往会增加整个软件在架构方面的复杂性。    
不够安全:因为众多组织的应用和数据共享同一套软件和基础设施,如果出现机器宕机,软件出现问题或者大规模的数据被暴露等情况,将会造成更严重的后果,因为影响面更大。 

技术模型/多租户技术 编辑

在现有的实现中,主要有三种常见的模型,而且区别主要在于采用不同的数据库模式(Database Schema): 
私有表:它是最简单的扩展模式,就是为每个租户的自定义数据创建一个新表。优点是简单。缺点是涉及到高成本的DDL操作,并且它的整合度不高。    
扩展表:总体而言,比较类似于私有表,但是一个扩展表会被多个租户共享,所以无论是共享表还是基本表都会有租户栏位。好处是比私有表更高的整合度和更少的DDL操作,但是在架构上比私有表更复杂。    
通用表:主要通过一个通用表来存放所有自定义信息,里面有租户栏位和许许多多统一的数据栏位(比如500个)。像这种统一的数据栏位会使用非常灵活的格式让转储各 种类型的数据,比如VARCHAR。由于在每一行中的数据栏位都会以一个Key一个Value形式存放所有自定义数据,导致通用表的行都会很宽,而且会出 现很多空值,所以通用表这种方式也被称为"Sparse Column"。好处是极高的整合度并避免了DDL操作,但是在处理数据方面难度加大。 

实务应用/多租户技术 编辑

多租户技术在实务上运用的成功且广为人知的案例之一,是由Salesforce.com所建置的CRM应用系统,该公司除了Salesforce.com的CRM软件以外,它还建置了Force.com平台即服务(PaaS)架构,以支持开发人员发展基于Force.com平台上的应用程序。 
云计算的加持之下,多租户技术被广为运用于开发云各式服务,不论是IaaS,PaaS还是SaaS,都可以看到多租户技术的影子。



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