【SaaS】多租户系统设计

朱雀 2023-10-12 21:59 74阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  多租户系统设计
 *  一、SaaS 的系统分级
 *  二、应用程序必须支持多租户
 *  三、数据隔离方案
 *   *  3.1、独立应用独立库
     *  3.2、同一个应用程序，每个租户一个库
     *  3.3、同一个应用程序，同一个数据库
     *  3.4、分片多租户
 *  四、我们的模型选择
 *   *  4.1、开发实践
     *  4.2、元数据/配置驱动
 *  参考

## 多租户系统设计 ##

## 一、SaaS 的系统分级 ##

SaaS 系统架构成熟度模型的 5 个级别——从“混乱”到“乌托邦“

*  第 0 级（混乱）：每次新增一个客户，都会新增软件的一个实例。
 *  第 1 级（受控的混乱）：所有客户都运行在软件的同一个版本上，而且任何的定制化都通过修改配置来实现。
 *  第 2 级（多租户 \[multi-tenant\]、高层建筑 \[Highrise\]）：所有的客户都已经可以在软件的同一个版本上运行了，而且他们都在同一个“实例”上运行。
 *  第 3 级（多租户， 扩建 \[Build-Out\]）：此时你已经拥有了多租户、单一版本的软件模型。不过你还是可以通过硬件扩展（scale-out）的方式来进行扩充。
 *  第 4 级（乌托邦）：如同第 3 级，除非你可以找出有效的方式，以在不同的“实例”上运行不同版本的软件。

![在这里插入图片描述][287e8d706ea14ef5892b2a7613098ca8.png]

## 二、应用程序必须支持多租户 ##

多租户可以分为几个不同的类别：

*  云中的简单虚拟化，其中只对硬件进行共享。
 *  共享应用程序，对每个租户使用不同的数据库。
 *  共享应用程序和数据库（效率最高，真正的多租户）。

## 三、数据隔离方案 ##

我们要实现的也即效率最高的，真正的多租户业务模型。但选择是有个筛选的过程的，下面分别介绍下各种多租户的数据隔离方案。

### 3.1、独立应用独立库 ###

有多个不同的应用，每个应用都有自己的数据库。这种方式虽然保证了租户数据的隔离，但无论是在扩展性和成本上都是最差的，故首先淘汰这种方式。

### 3.2、同一个应用程序，每个租户一个库 ###

*  优点是
    
     *  租户数据在数据库维护物理上隔离了，
     *  由于是每个租户一个库可以在库表设计上做单独扩展，但这也引起了应用程序的兼容问题
 *  缺点是
    
     *  数据库维护成本高，（举例：在相同数据结构的情况下，增加表中的列或索引，需要操作多个库）开发成本也高。

![在这里插入图片描述][ea059edde1254208b18e21fbafe5a3ce.png]

### 3.3、同一个应用程序，同一个数据库 ###

*  缺点：
    
     *  多租户数据库必然会牺牲租户隔离。多个租户的数据一起存储在一个数据库中。在开发过程中，确保查询不会暴露来自多个租户的数据。
 *  优点：
    
     *  是所有方案中成本最低的。

![在这里插入图片描述][5ac1f963acfa481eaf8153c5c51b3411.png]

### 3.4、分片多租户 ###

分片多租户即：多租户的单应用+支持多租户的单数据库（分片）

![在这里插入图片描述][e0a0681808aa4445b6935bef39e040f6.png]

看起来是不是跟第一个图中：同一个应用程序，每个租户一个库模式差不多，只不过每个库多了几个租户数据？

其实是大不相同的。

首先，第一种模式中不同租户的库是可以分别扩展的，也就是结构可以不一样，但分片多租户的是同一种数据结构。

其次，分片模式的扩展性很强，它可以是一个分片一个租户，也可以是一个分片多个租户，具体要看具体的分片策略。

来看下分片模式下具体的指标情况：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">指标</th> 
   <th align="left">分片多租户</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">可扩展性</td> 
   <td align="left">无限 1-1000000s</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">租户隔离性</td> 
   <td align="left">中等</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">每一个租户的数据库成本</td> 
   <td align="left">最低</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">性能监控和管理</td> 
   <td align="left">综合和单个（偏综合）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">开发复杂度</td> 
   <td align="left">中等</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">运维复杂度</td> 
   <td align="left">从低到高，单租户的管理比较复杂</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 四、我们的模型选择 ##

基于以上的分析，我们选择采用分片多租户的模型，因为这样可以获得无限的扩展能力，且对租户数据的隔离性也比较好。

这样的话数据库结构就是统一的，不同分片是同一库表结构。而具体分库规则是可以配置的，建议前期按照 一租户一库 的策略配置。

### 4.1、开发实践 ###

*  每一个表的设计都应该考虑是否要加入 “租户 ID”字段，用来区别不同“租户”，或者不同客户，另外，也方便后面用“租房 ID”作为 分片键
 *  我们将引入 ShardingSphere 帮我们做数据库的分库分表，对于应用来说是相对透明的，减少应用开发在数据库层面由于引入分库分表的复杂度。
 *  我们利用分片规则对数据进行分片，例如根据租户 ID，配置分库分表规则

# 配置分片规则
    - !SHARDING
      tables:
        # 配置 t_order 表规则
        t_order: 
          actualDataNodes: ds${
        0..1}.t_order${
        0..1}
          # 配置分库策略
          databaseStrategy:
            standard:
              shardingColumn: user_id
              shardingAlgorithmName: database_inline
          # 配置分表策略
          tableStrategy:
            standard:
              shardingColumn: order_id
              shardingAlgorithmName: table_inline
        t_order_item: 
        # 省略配置 t_order_item 表规则。..
        # ...
        
      # 配置分片算法
      shardingAlgorithms:
        database_inline:
          type: INLINE
          props:
            algorithm-expression: ds${
        user_id % 2}
        table_inline:
          type: INLINE
          props:
            algorithm-expression: t_order_${
        order_id % 2}

当数据库表结构有变更的时候（DDL），通过 ShardingProxy 进行代理修改，ShardingProxy 会按照分库分表规则进行多库表的自动修改。

### 4.2、元数据/配置驱动 ###

一个好的 SaaS 解决方案应该是高效的多租户。可以使用每个租户的元数据来实现多租户。可以为每个特定组件定义元数据。它定义了运行时的应用程序数据、应用程序的基础功能，以及特定租户的数据和自定义（如果有的话）。

## 参考 ##

*  https://linpxing.cn/cxy\_saas\_tenant\_db\_11/
 *  http://www.uml.org.cn/yunjisuan/2021051944.asp?artid=23981

[287e8d706ea14ef5892b2a7613098ca8.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/287e8d706ea14ef5892b2a7613098ca8.png
[ea059edde1254208b18e21fbafe5a3ce.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/ea059edde1254208b18e21fbafe5a3ce.png
[5ac1f963acfa481eaf8153c5c51b3411.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/5ac1f963acfa481eaf8153c5c51b3411.png
[e0a0681808aa4445b6935bef39e040f6.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/e0a0681808aa4445b6935bef39e040f6.png