云計算中的多租戶與多租戶架構(gòu)

云計算中的多租戶與多租戶架構(gòu)

RichardYuxiaoqingfeng@2024年8月13日什么是多租戶(Multitenancy)“多租戶”的概念最早起源于軟件領(lǐng)域，指一個軟件實例服務(wù)于多個用戶的架構(gòu)。每個用戶稱為一個租戶。/wiki/Multitenancy/definition/multi-tenancy云計算中的多租戶“多租戶”也是“云計算”的基本屬性之一。云計算的三種服務(wù)層次——SaaS、PaaS和IaaS均體現(xiàn)了對“多租戶”不同的支持。SaaSPaaSIaaS出租的資源舉例說明軟件的使用權(quán)。典型如：電子郵件系統(tǒng)。用戶（租戶）擁有使用賬號。租戶登錄使用系統(tǒng)。軟件開發(fā)平臺資源（如開發(fā)支撐系列工具，應(yīng)用存儲空間，運行容器，平臺服務(wù)等等）。如：某租戶擁有1G應(yīng)用存儲空間，應(yīng)用容器（數(shù)量不限，總內(nèi)存上限4G），2個緩存服務(wù)。硬件基礎(chǔ)設(shè)施（如CPU、內(nèi)存，存儲，IP，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等等）。如：某租戶擁有2顆CPU，8G內(nèi)存，80G硬盤，10IP，2負載均衡器，創(chuàng)建主機數(shù)量不限【隱藏】多租戶是云計算的基本屬性之一/blog/saas/defining-the-true-meaning-of-cloud/1160?pg=2&tag=content;siu-container多租戶與多租戶架構(gòu)應(yīng)用實現(xiàn)對“多租戶”的支持，需要相應(yīng)的“多租戶架構(gòu)”（Multi-tenancyarchitecture）。在云計算時代，伴隨著技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用的“多租戶架構(gòu)”獲得了極大的豐富。WindowsAzureVS經(jīng)典的多租戶架構(gòu)：SharednothingSharedhardwareSharedeverything多租戶架構(gòu)總覽Gartner對當(dāng)前云應(yīng)用“多租戶”架構(gòu)進行了總結(jié)并給出了參考架構(gòu)，如下：為什么要“多租戶”？“多租戶架構(gòu)”已經(jīng)是云計算時代應(yīng)用基本架構(gòu)，那么，為什么采用“多租戶”？它有什么優(yōu)勢？事實上，“多租戶”的模式并非IT獨有，在我們?nèi)粘Ｉ畹脑S多方面，均有體現(xiàn)。下面，我們以一個旅館的例子，來探究為什么要“多租戶”。（Whymultitenancy？）一個旅館的例子1個旅館，出租給多個人換個角度，多個人共租用了1旅館的空間（資源），旅館正在面對“多租戶”。1個空間（資源）多人共用，如何劃分房間（資源分配）？不劃分，全部共用。旅客共享居住空間，床鋪。大通鋪方案木板隔斷方案劃分，用木板隔離。一個隔斷中容納幾名旅客。幾名旅客共享居住空間，每名旅客獨享床鋪。水泥墻隔斷方案劃分，用水泥墻隔離。一個隔斷中只容納一名旅客。每名旅客獨享居住空間，床鋪。本例中，我們從居住空間和床鋪兩個方面考量。一個旅館的例子大通鋪木板隔離水泥墻隔離釋意容納旅客數(shù)504025進行分隔時必然會消耗空間，不同方案消耗空間不同，使得等量空間最終容納旅客數(shù)不同。旅客體驗私密性差中好旅客的行動是否會被其他旅客知曉決定了私密性。分差、中、好三個等級，對應(yīng)私密性由低到高。本例中，多人共享居住空間還是單人獨享居住空間決定了私密性。舒適性差中好居住空間如何分享，床鋪如何分享共同決定了舒適性。二者均獨享的方式舒適性最好。均共享的舒適性最低。住宿價格（元/每天）202540本例假設(shè)旅館滿員，每天計劃總收入1000元。住宿價格=1000/容納旅客數(shù)我們來評價一下按照不同劃分方案劃分的結(jié)果：一個旅館的例子大通鋪木板隔離水泥墻隔離容納旅客數(shù)504025旅客體驗私密性差中好舒適性差中好住宿價格（元/每天）202540高低資源利用率資源利用率=1/容納旅客數(shù)低高旅客體驗低高住宿價格旅館視角（資源出租者）旅客視角（資源承租者）一個旅館的例子大通鋪共享居住空間、床鋪（SharedEverything）木板隔離共享居住空間、獨享床鋪水泥墻隔離獨享居住空間、床鋪（SharedNothing）資源利用率高中低租戶間共享資源多中少/無租戶間隔離性低中高單位資源價格低中高如果再抽象一點：一個旅館的例子（結(jié)論）不難得出結(jié)論：租戶間共享資源越多，基礎(chǔ)資源的利用率越高，單位資源成本越低,租戶間隔離性越差?，F(xiàn)在回到開始的問題：為什么要多租戶？希望利用多租戶帶來的資源高度共享模式（架構(gòu)），提高資源利用率，降低單位資源成本。但，同時必須克服租戶間隔離性下降給租戶帶來的不便。不同架構(gòu)差異少多租戶間共享資源現(xiàn)在回到云應(yīng)用“多租戶架構(gòu)”的討論，基于剛才的分析與結(jié)論，首先分析一下各種架構(gòu)，可見：隨著“多租戶”在應(yīng)用架構(gòu)中實現(xiàn)層次的增高，租戶間共享資源也越來越多。多租戶實現(xiàn)層次不同架構(gòu)差異根據(jù)之前的結(jié)論，圖中架構(gòu)從1-7，租戶間共享資源越來越多，資源利用率越來也高，單位資源成本越來越低，租戶間的隔離性越來越差。顯然，租戶間共享資源越多的架構(gòu)，租戶隔離難度越大，成本越高。租戶隔離難度越大，應(yīng)用開發(fā)難度，測試與維護成本都會上升。租戶間隔離性降低，會導(dǎo)致許多問題：如數(shù)據(jù)安全性降低，租戶間性能、異常相互影響等等。這些問題是應(yīng)用為保證對租戶的服務(wù)質(zhì)量而必須解決的。這類行為業(yè)內(nèi)稱為租戶隔離。低高資源利用率高低單位資源成本低高租戶隔離成本理論上，在單位資源成本和租戶隔離成本取最佳平衡點，就能找到最合理的架構(gòu)。業(yè)內(nèi)的實踐如此多的“多租戶”架構(gòu)，業(yè)內(nèi)知名廠商是如何實踐的？業(yè)內(nèi)的實踐業(yè)內(nèi)廠商“多租戶架構(gòu)”多集中在SharedHardware和SharedEverything。為何如此？理論上，各廠商選擇的是單位資源成本和租戶隔離成本取最佳平衡點的架構(gòu)。廠商選擇的“多租戶”架構(gòu)與其擅長的業(yè)務(wù)領(lǐng)域的技術(shù)積累緊密相關(guān)：SalesForce與Google在SharedEverything多租戶高共享架構(gòu)方面積累深厚，因此其優(yōu)先選擇了共享程度較高、同時實現(xiàn)難度也較大的架構(gòu)。對于“多租戶高共享”方面積累尚淺的廠商，隨著虛擬化技術(shù)出現(xiàn)而產(chǎn)生的SharedHardware架構(gòu)，方案成熟，難度適中，是一個好的選擇。還有一個重要因素——租戶的需求是否有共性。SalesForce的實際上是面對特定領(lǐng)域（CRM）的，且其領(lǐng)域用戶需求共性明顯，因此，采用SharedEverything架構(gòu)非常適合，且取得巨大成功。如果租戶間需求沒有趨同，比如租戶的需求是來自多個領(lǐng)域的，或者同領(lǐng)域、但有大量定制，會使得采用SharedEverything架構(gòu)十分困難。此時，選擇共享程度低的架構(gòu)反而是個明智的選擇。附錄：關(guān)于PaaS“應(yīng)用容器集群”EAF在策劃時創(chuàng)造了“應(yīng)用容器集群”的提法。此提法基于如下考慮：PaaS平臺需要為其租戶提供一個由平臺管理的應(yīng)用運行的環(huán)境。應(yīng)用運行在應(yīng)用容器中，因此，組成應(yīng)用運行環(huán)境的是應(yīng)用運行容器，因為有大量的容器，且會使用集群技術(shù)，因此取名“應(yīng)用容器集群”。關(guān)于“應(yīng)用容器集群”的實現(xiàn)。EAF原計劃采用SharedOS多租戶架構(gòu)實現(xiàn)應(yīng)用容器集群。即多個容器共享一個操作系統(tǒng)的方式。結(jié)合實際。就是一臺虛擬機上，會有多于一個的應(yīng)用運行容器（類似于Cloudbees）。而常見的SharedHardware架構(gòu)，SharedHardware架構(gòu)中，一臺虛擬機上只有一個應(yīng)用運行容器。（類似于AWSBeanstalk、AclomeBC）附錄：關(guān)于PaaS“應(yīng)用容器集群”對比“應(yīng)用容器集群”SharedOS與SharedHardware架構(gòu)的實現(xiàn)二者對比，

“應(yīng)用容器集群”在調(diào)度容器時，SharedOS架構(gòu)實際調(diào)度的是應(yīng)用服務(wù)器實例，而SharedHardware架構(gòu)實際調(diào)度的是虛擬機。在進行應(yīng)用彈性伸縮時，SharedOS架構(gòu)調(diào)度的最小單位——應(yīng)用容器模版——遠小于SharedHardware架構(gòu)調(diào)度最小單位——虛擬機模版——的體積，因此具有資源利用率高，彈性響應(yīng)速度快的優(yōu)