SaaS 架构实现理论（二）多租户/高性能多租户

《互联网时代的软件革命-SaaS架构》学习笔记二

1、构建Multi-Tenant应用

1.1、做项目

“4+1”视图时架构设计的结构标准，场景视图/逻辑视图/开发视图/过程视图/物理视图

• 场景视图也叫用例视图，用于描述用户的业务场景，职位-职责-流程；
• 逻辑视图，对象模型，功能（业务功能、系统功能）之前的逻辑分层、模块划分、模块之间的依赖关系；
• 开发视图，程序包、应用的统一框架、引用的类库、SDK和中间件，工程和包的划分规则，规范、约束开发环境的结构；
• 过程视图，并发和同步设计。
• 物理视图，也叫部署视图，描述软件如何映射到硬件，反映系统在分布/部署上的设计，解决如何安装部署到服务器，以及网络分布问题。

1.2、做产品

• 设备共享，为了隔离客户资料，在客户service组件中添加一个方法；
• 可配置化，MDA模块驱动架构，MDA利用元数据建模，可以方便灵活的实现可配置化。

1.3、多租户

	独立数据库	共享数据库，隔离数据框架	共享数据库，共享数据结构（通过Tenant ID区分）
优点	简化数据模型的扩展设计，满足不同租户的独特需求；出现故障，恢复数据比较简单	逻辑数据隔离，但是不完全隔离；每个数据库可以支持更多的租户数量	维护成本和购置成本低，每个数据库支持
缺点	增大了数据的安装数量，带来维护成本和购置成本	出现故障，数据恢复比较困难，因为牵扯其他租户数据；如果需要跨租户统计数据，存在一定困难	隔离级别低，安全性低，需要在设计开发时加大对安全的开发量；数据备份和恢复困难
隔离级别	高	中	低
共享级别	低	中	高
安全性	高	中	低
成本	高	中	低

安全性设计：系统级和程序级
系统级：

• 使用HTTPS协议以SSL交换数据，增强通信安全
• 通过数字前面防止传输过程篡改
• 对用户身份识别的User Token使用DES算法数据加密
• 业务数据定时自动备份

程序级：

• 完整的权限配置，包括功能权限和数据权限
• 客户断输入校验，防止JS攻击、XSS攻击、SQL攻击
• 辅助安全设计，比如密码控件、图片验证码、手机确认码

1.4、 SaaS多租户设计（共享数据库，共享数据架构）

重点在于租户管理和数据隔离

租户管理：包括注册等
数据隔离：变更表结构、增加TENANT_ID字段

2、高性能的Multi-Tenant最佳实践

2.1、数据库层性能优化

2.1.1、建立合适的索引

建立合适的索引对基于数据库的应用都非常重要，如果一个数据库操作不能有效利用索引，不得不面临对一个庞大数据表的扫描，从而对整个系统的数据库的综合性能造成极大影响。
调整如下：

• 在原有的索引上，新增一个TENANT_ID字段，作为联合索引的第一个字段。
• 所有的业务查询操作，都增加TENANT_ID字段进行查询。

2.1.2、消除大数据表链接

解决方案	使用场景
冗余存储关联字段	业务需求上可以接受冗余导致的不一致，或者冗余数据可以很冗余被同步更新
Cache缓存	变更概率不高，但对数据一致性要求较高
直接删除关联字段	不是必须包含的被关联的字段，可以直接从列表查询中去除
拆分成多次查询	对单个数据的查询，如果设计张管链表，有时分多次查询会比一次复杂的关联查询更加合适

2.1.3、避免复杂SQL

Case by case 去处理

2.2、应用层性能优化

2.2.1、Cashe

Cashe所缓存的内存就是数据库中存储的内容，采用Cache避免了对数据库的频繁访问。

改造前，每次权限检查时会根据用户、权限、角色的关联表查询到用户对于某项操作是否由权限，每次权限查询都会涉及几次数据库的操作，对数据库访问的压力可想而知。

权限数据作为被频繁读取而改动很少的数据，是可以做Cache的首选数据。（cache技术MemCache和JBoss Cache)采用MemCache，可以考虑在系统启动时即载入Cache，在发现变化时候，更新Cache。由于用户具有那些角色是与用户相关的数据，则应该在用户登录的时候获取用户的角色，并放入用户session中，验权过程不需要涉及数据库查询，通过session和cache的访问即可完成。

2.2.2、 统计和报表计算

为了缓解实时计算给数据库带来压力，优化策略如下

• 对于统计结果实时性要求不高的，并且历史数据是不允许修改的情况下，通常采用后台任务定时统计的策略；
• 如果历史数据是可以修改的，相应的后台任务定时统计方案略复杂；
• 对于部分统计结果实时性要求高的功能，可以在后台定时统计基础上，加上增量数据实时统计结果。

2.2.3、基于Tenent的索引搜索

• 模糊查询是应用软件常见的需求。
• 传统，直接采用数据库本身的like查询。
• 多租户，不允许模糊查询；数据库本身的全文搜索功能；轻量级搜索引擎

2.2.4、异步操作

异步操作没有从本质上提升系统性能或数据吞吐量，但是可以使得用户体验得到极大提升，降低系统的并发负载。

• 表现层异步，采用AJAX技术实现，对于部分耗时略长，但希望能及时查看结果的功能。
• 后台业务逻辑层异步，采用JMS、MQ技术，对于耗时长，用户或系统不需要理解关注处理结果的业务逻辑。

2.3、Web层性能优化

Web开发性能优化

内容类	服务器类和cookie类	Java scrip、css、图片类	移动应用类
减少http请求/减少DNS查询/避免跳转/缓存AJAX/延迟加载/提前加载/减少DOM元素数量/用域名划分页面内容/减少frame/避免404错误/	使用CDN/为文件头制定Expires或cache-control/GZip压缩网页/配置实体网页/尽早刷新输出缓存/使用Get完成AJAX请求/减小cooie体积/网页内容使用cookie域名	使用外部JavaScript和CSS/削减JavaScript和CSS剔除重复脚本/减少DOM 访问/开发智能事件处理程序/把样式表置于顶部/避免使用CSS表达式(Expression)/使用外部JavaScript和CSS/用代替@import/避免使用滤镜/优化图像/优化 CSS Sprites不要在HTML中缩放图像/favicon.ico要小而且可缓存。	保持单个内容小于25KB、打包组件成复合文本

Http服务器性能优化，首选Apache

2.4、性能监控

统计出每个请求的服务端响应时间。网络时间和客户断加载时间，并且可以安装页面、用户所在地区、时间等多个维度进行统计分析。

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