多租户环境下的数据存储模式和映射机制研究

摘要

软件及服务（Saa S，Software as a Service）作为一种新型的软件应用模式，已成为当前的研究热点。SaaS模式下，服务提供商负责提供、管理、维护必要的1T基础支撑设施及软件运行服务平台，租户使用定制功能在服务平台上构建专属于自己的个性化业务系统，在线租赁使用。这种应用模式颠覆了传统软件系统必须遵循的需求分析、系统设计、代码开发、测试和移交的开发流程，而是提前建立领域通用平台，租户按照自身需要进行简单定制，即可组装生成所需软件应用。一方面大大减少了应用系统开发实施周期，降低软件产品使用成本，从而使更多的中小型企业有机会加入到信息化建设中，享受IT应用带来的生产力提升。另一方面，SaaS应用提供商通过为大量租户提供应用服务，利用规模效益不断降低运营成本，获得收益。进一步推动了SaaS模式的发展。
　　 数据作为企业应用的核心，一直以来倍受重视。SaaS模式引入了多租户环境特征，要求不同租户间共用数据库、操作系统以及硬件等资源和基础设施。如何保证新的环境下，数据存储结构既能够满足不同租户特定的存储需要，又能保持较高的资源使用率，提供良好的总体数据访问性能，成为SaaS数据存储的设计重要目标。尤其是当租户数目大量增加时，通过添加硬件资源或者部署到集群即可满足使用要求，而不用改变数据的存储结构，满足系统可伸缩性。
　　 本文主要研究了多租户环境下的数据存储模式和查询转换机制，包括共享数据库共享架构数据存储方式、模式映射查询转换算法、资源动态调整优化策略等方面，提出了多级共用数据划分和分区存储管理方案以及基于访问频繁属性的资源动态调整算法，实现了租户逻辑数据模式与实际物理存储模式间的查询转换。主要的工作和成果包括：
　　 (1)深入分析多租户数据层共用特征，对元数据模型做出一定扩展，引入类别属性用来表示共用程度，使得元数据能够更加精确地描述业务数据数据对象和字段模型。根据这个共用类别属性，将业务数据存储区域进一步划分为快速访问区、集中管理区和定制扩展区。在各区域中分别设计和建立合适的存储和索引结构，通过区分对待不同类别的业务数据，获得良好的整体访问性能和吞吐量。
　　 (2)设计并建立模式映射机制。既能满足在租户视图层，各租户独占数据模型，相互之间毫无影响，同时满足在实际存储数据库中，共用使用存储结构和资源，保证资源使用效率。
　　 (3)为了不断适应运营过程中数据访问量的变化，提出并形式化频繁属性，表示数据访问的频率，通过统计运行中的数据访问频率，对不同的数据对象和字段进行资源重新分配，保证系统始终处于较好的资源使用状态。并通过实验原型系统做了一定的评估，验证调整策略的有效性。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 研究内容

1.4 主要工作

1.5 本文组织结构

第二章 多级划分存储模型

2.1 逻辑结构

2.1.1 表结构层

2.1.2 元数据驱动

2.2 多级划分

2.2.1 性能影响因素

2.2.2 多级共用划分

2.3 元数据区

2.4 业务数据区

2.4.1 快速访问区

2.4.2 集中管理区

2.4.3 定制扩展区

2.5 本章小结

第三章 查询转换

3.1 逻辑数据模式

3.2 逻辑查询处理

3.2.1 查询转换

3.2.2 查询评价

3.2.3 其他查询

3.3 本章小结

第四章 资源动态调整

4.1 调整依据

4.2 调整策略

4.2.1 调整算法

4.2.2 快速访问区

4.2.3 集中管理区

4.2.4 定制扩展区

4.3 实验分析

4.3.1 实验平台

4.3.2 结果分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 未来工作展望

参考文献

致谢

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