PaaS云平台建设研究分析_王祎晨.pdf

数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering226云计算包括 SaaS、IaaS、PaaS 3 种服务模式，其中PaaS 位于 SaaS 与 IaaS 之间的抽象层，在整个云计算体系中起到重要的支撑作用。目前各大电信运营商基本实现了 IT 基础资源的 SaaS、IaaS 部署、集中管控、敏捷交付、快速开通等多种功能。SaaS 能够实现应用软件的互联网化，进一步扩大应用覆盖的范围，扩展用户使用的规模，但在特定领域、特定行业用户个性化需求的满足方面存在一定的局限性。IaaS 能够实现硬件资源的虚拟化，确保用户能够随时获取虚拟主机服务，但在既往存在应用或平台运行环境搭建方面存在一定不足。上述问题直接导致电信运营商难以满足业务快速开通的需求，在数据库管理系统建设、运维等方面亟待优化改善。PaaS 恰恰可以有效解决上述问题，能够为 SaaS 层提供标准接口，实现灵活组间构造的定制化。与此同时，PaaS 还可以针对应用层提供通用化的托管服务，弥补IaaS 存在的不足。PaaS 平台层可以将端到端的分布式软件开发、软件测试、软件运行环境搭建以及应用程序托管等作为服务提供给应用软件的开发者1。在云计算高速发展的背景下，中国移动通信建立 PaaS 云平台的目的在于开放核心资源与能力，降低各类业务的引入门槛与运营成本，更好汇聚应用软件开发者推动自身业务与应用的引入。目前云计算被视为将用户从桌面推向互联网的关键所在，在技术更新迭代的紧要关头，结合自身实际积极开展 PaaS 云平台建设至关重要。1 PaaS云平台技术概述1.1 云计算1.1.1 云计算的发展伴随科技水平的迅速发展，计算模式也发生了巨大的变化。云计算作为一种全新的计算模式，其目标在于能够使所有用户以更为简便的方式、更高的性价比获得云计算服务2；使用户不需要购置硬件或安装管理软件随时随地、任意量地获取所需数据资源。现阶段，关于云计算的研究与应用十分广泛，谷歌、IBM、微软、Sun、Amazon 等 IT 企业巨头均开始进军云计算领域，关于云计算技术的相关研究也逐步增多，这些均大大推动了云计算技术的发展3。移动互联网爆破式的增长、企业级云计算需求增加、大数据不断增长、智慧城市建设等均使得云计算的市场推动力逐步增加，进而形成硝烟四起的市场竞争格局。1.1.2 云计算的内涵尽管目前人们将应用和数据置于虚无缥缈的云端尚存在疑虑，对于云计算概念的认识也存在一定争议。但一般认为云计算是并行计算、分布式计算、虚拟化、负载均衡等计算机技术与互联网技术相融合而形成的一种产物4。美国国家标准与技术研究院（NIST）将云计算理解为一种按使用量付费的模式；基于这一模式，云计算服务的用户能够结合自己的实际需求便捷、动态地获取相关的网络服务、存储服务、软件服务、服务器服务等，基于低成本实现上述可配置计算资源的发放、发布，在这一过程中用户与服务供应商之间仅需要进行很少的交互5-6。云计算中的“云”也就是来源于互联网的海量资源，这部分资源既涉及服务器资源，也包括 CPU资源，同时也包括存储器资源等；除了上述硬件资源，还包括应用软件服务与应用软件开发环境资源7。借助云计算技术，用户在自己所使用的本地计算机上基于互PaaS 云平台建设研究分析王祎晨（中国移动通信集团信息技术中心（中移信息技术有限公司）北京市 100033）摘要：本文主要就 PaaS 云平台建设进行分析，旨在为电信运营商数据库管理及 PaaS 云平台实现提供借鉴和参考。现阶段，伴随云计算技术的迅速发展和普遍应用，云计算的中心逐步开始向 PaaS 转移，在此背景下越来越多的互联网企业、软件开发企业开始投身于 PaaS 领域产品的研发，不断扩充 PaaS 产品的覆盖范围，以期在云计算产业链中占据一席之地。关键词：PaaS；云平台；移动通信；数据库数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering227联网发送所需要的资源信息，互联网服务器集群便会为客户远程提供其所需要获得的各类资源，上述过程均在云计算供应商提供的计算机中完成即可。因此通俗的理解，云计算可以说是一种按需付费的服务模式，这种模式集成了各类硬件资源与软件资源；云计算也可以说是一种产品，云计算产品类型越多，能够提供给用户使用的产品形式也就越多，产品成熟度也越来越高；云计算还可以理解成为一种技术，一种迅速发展并广泛应用的技术，并且其相关技术也在迅速发展，如 Docker，作为一种轻量级的虚拟技术，占用的系统资源更少，可扩展性很强，能够在任何物理和虚拟机上、甚至在云上进行部署，Docker 架构见图 1。1.1.3 云计算的基本特征云计算的作用在于能够为用户提供所需的物理资源、虚拟资源等，云计算的优势在迅速、简便和弹性。基于云计算可进一步实现 IT 资源利用的可扩展性，并借助互联网服务器集群向用户提供服务，现阶段云计算服务已渗透到生产生活的各个环节，在互联网领域中无处不在8。并且，基于云计算可以使用计量的方法实现资源的自动控制和资源配置的优化，为用户提供个性化、定制化的自主按需服务。云计算的五大基本特征如图 2所示。1.1.4 云计算的服务模式云计算的服务模式主要包括 3 个层次。其中 IaaS 属于基础设施即服务，位于云计算分层体系架构上的基础设施层；SaaS 属于软件即服务，位于云计算分层体系架构上的应用软件层；PaaS 位于 SaaS 与 IaaS 之间的抽象层，属于平台即服务，位于云计算分层体系架构上的软图 1：Docker 容器架构图 2：云计算的五大基本特征数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering228件开放运行平台层，具体如图 3 所示。在云计算的服务模式中，不同分层体系的服务模式可以为用户独立地提供云服务，下层体系架构可以为上层体系架构的运行提供一定的支持8。云计算服务模式中，IaaS 主要负责按照用户的实际需求为其提供虚拟资源，这种虚拟资源是由多台服务器所组成的，也可以说是机器，也可以说是一台云主机9。与传统 IT 相比较，IaaS 服务模式下平台提供商所提供的服务器可以融合内存服务、存储服务、设备服务、计算服务等多个方面，形成一个海量资源池。基于 IaaS 服务模式，用户可以根据自身对云计算资源的需求获得所需硬件资源，而获得资源是需要付费的。具体说来，可以将 IaaS 服务模式理解为托管式硬件服务，在这一模式下用户通过付费按需租用存储服务与计算服务，减少了在硬件资源方面的成本10-11。SaaS 面世的时间较久，早在云计算概念出现之前SaaS 便已经存在了。随着云计算概念及相关技术的快速发展，也为 SaaS 服务模式提供了更全面的技术支持。在云计算平台中，SaaS 可以为用户提供应用软件服务，这种服务是能够按需定制的，并且可实现快速部署。SaaS 服务模式下，终端用户最终获得的服务是应用管理软件，这种软件可直接使用且无需用户安装、升级、维护等12。基于 SaaS，用户可以根据需求通过互联网向服务提供商订购其统一部署在自己服务器上的应用软件，根据客户订购软件的数量、时长等收取一定费用，服务提供商可通过浏览器向客户提供软件。PaaS 则属于一种可以支持多项业务的应用平台，这种平台是以虚拟化云计算平台为基础的。PaaS 服务模式最终能够为客户提供分布式平台服务，这种服务除了能够为客户提供基础计算能力以外，PaaS 还可以为客户提供应用接口、开发环境、运行环境，用于最终获得的是一个平台软件，或者说是一个数据库，也可以说成应用服务器。基于 PaaS 用户可以结合自身的需求进行应用软件的开发，并借助互联网将所开发的应用软件传递给终端用户。PaaS的优势可以总结为快速、便捷、高性价比，对于用户而言，借助 PaaS 服务模式能够为自身业务拓展提供良好的环境，在这种环境下不仅节省了成本费用，也使分散的合作变得更加高效13。当前，国内 IaaS、SaaS、PaaS 三种云计算服务模式均迅速发展并逐步成熟，其中能够提供 IaaS 服务和SaaS 服务的企业较多，相比之下能够提供 PaaS 服务的企业较少，但 PaaS 的发展潜力不容忽视。1.2 PaaS系统PaaS 系统模式下，能够为终端用户提供的服务实际上是一种软件研发平台，这种平台是以 SaaS 模式呈现的14。简而言之，也可以将 PaaS 理解为 SaaS 的一种应用。现阶段，大多数云计算所提供的模型主要为 SaaS，但 SaaS 仍存在很多改进的空间，推动 SaaS 快速前进的方法之一就是 PaaS。PaaS 作为一种个性化、定制化的中间件平台，能够为用户所提供的服务既包括服务器，也包括数据库。并且，依托 PaaS 所开发的应用软件能够更好搭建于 SPA 架构，同时能够帮助 SaaS 服务商实现产品定制化、多元化。在当前的云产业链中，PaaS 处于产业链整体的制高点，大型企业私有云平台的搭建、中小型企业云平台构建，亦或是 ISV 的应用云，PaaS均处于核心作用位置。PaaS 能够为各类企业及用户提供革命性的服务，伴随其市场的迅速增长，已经有越来越多的企业开始加速 PaaS 市场开发。目前看来，PaaS 研发和应用仍处于发展阶段，未来仍需集合自身优势、发挥自身长处、不断吸收其他平台优良技术，才能更好满足需求。2 PaaS云平台系统架构2.1 PaaS云平台功能分析图 3：云计算服务模式图数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering229PaaS 作为云环境下的应用基础设施，是三层云服务模式中出现最晚的。PaaS 云平台主要为用户开发应用软件提供强大的辅助与简化的服务，一方面使集成、开发、部署等环节变得更加简化，一方面使运维环节变得更加简化。具体来说，一个完整 PaaS 云平台不仅要兼具多元化的功能，还要将 IaaS、SaaS、PaaS 整合起来，实现统一的云管理控制。PaaS 的功能可以从两个角度进行分析。一方面，从云提供商的角度，PaaS 云平台应具有应用开发部署运行环节、应用服务组间池和管理、服务/应用和资源管理等功能；另一方面，从应用开发者的角度，PaaS 云平台应具有开发、运行管理应用系统的功能，还应具备根据需要自动伸缩底层资源的功能。2.2 PaaS云平台的具体架构PaaS 云平台的优势是多方面的，首先是服务丰富、开发友好，其次是管理和监控精确、伸缩性强，再次是多住户和整合率高。在 PaaS 云平台的架构方面，PaaS以 API 形式将平台服务提供给上层应用，基于对外接口的 REST 技术十分便捷地讲中间件层支持的服务提供给服务调用者；通过 SDK、IDE 等工具的提供，PaaS 云平台可以为用户提供自主的应用程序部署，这样一来终端用户借助本地计算机和互联网平台就可以开展应用软件的开发、测试与部署；PaaS 云平台还可以提供应用层管理与监控，确保应用运行状态，衡量应用运行与调整情况，并精确计量应用所消耗的资源，提高了平台的可靠性和精确性；PaaS 云平台可自动调整资源，基于这一功能运行于 PaaS 云平台之上的各种应用软件便可以更好应对云爆发现象，进而提升平台反应速度，减少后台服务器应对突发流量的压力；PaaS 云平台的 Multi-Tenant 机制能够使 1 个软件程序实例为多个组织提供服务，在确保安全性的同时可以随时随地实现互联互通，不仅可以支撑更大的用户规模，还可以实现资源的按需分配；基于 JVM，PaaS 云平台可提供完整的 Java 运行环境，在为终端用户提供资源共享服务时也能实现资源隔离，这样一来只需要 1 台服务器就可以承载数千个或数万个应用软件，Sin