SaaS軟件服務(wù)基于大規(guī)模定制的數(shù)據(jù)層架構(gòu)研究*

羅小利，吳清烈，任鴻美

(東南大學(xué)電子商務(wù)系 南京211189)

1 引言

SaaS改變了傳統(tǒng)的軟件提供方式，將軟件以服務(wù)的方式通過互聯(lián)網(wǎng)提供給客戶，使得SaaS軟件服務(wù)商與客戶從售賣關(guān)系轉(zhuǎn)化為服務(wù)關(guān)系[1]。SaaS軟件服務(wù)商與客戶是一對多模式[2]，所以SaaS軟件服務(wù)成功的關(guān)鍵是實現(xiàn)強大的多租戶，保證海量數(shù)據(jù)的高效性和安全性。

SaaS軟件服務(wù)商要實現(xiàn)盈利，必須把成本控制在相對較低的水平，以吸引更多的租戶。在傳統(tǒng)的信息化建設(shè)中，軟件提供商與客戶之間是一對一的關(guān)系，針對客戶特定的數(shù)據(jù)需求，只需要設(shè)計特定的一套應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)架構(gòu)，就可以保證數(shù)據(jù)的安全性和高效性。在SaaS模式下，多租戶（multi tenancy）是SaaS模式的典型特征，其基本原理是在實現(xiàn)公共資源共享、數(shù)據(jù)共享的同時，保證客戶特定數(shù)據(jù)的分開[3]。因此，設(shè)計穩(wěn)定安全的數(shù)據(jù)架構(gòu)，使其在多租戶模式下既可以保證租戶特定數(shù)據(jù)的隔離性、安全性，又可以使租戶最大程度地共享數(shù)據(jù)架構(gòu)，是SaaS應(yīng)用和推廣的一個關(guān)鍵因素。

本文首先分析SaaS軟件服務(wù)在數(shù)據(jù)層應(yīng)用大規(guī)模定制的必要性，針對如何處理多租戶模式下的數(shù)據(jù)安全和共享問題對3種數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計方案進行分析和比較；接著討論共享數(shù)據(jù)庫、共享Schema架構(gòu)下可行的個性化數(shù)據(jù)擴展方案，以滿足客戶對數(shù)據(jù)的個性化需求；最后，用案例證明SaaS軟件服務(wù)基于大規(guī)模定制的數(shù)據(jù)擴展方案的可行性。

2 SaaS軟件服務(wù)基于大規(guī)模定制的數(shù)據(jù)層研究思路

在SaaS模式下，按照軟件構(gòu)件進行數(shù)據(jù)切分，租戶共享領(lǐng)域共性構(gòu)件，對這些共性構(gòu)件的存儲，比如公共的程序數(shù)據(jù)、公共配置數(shù)據(jù)等，可以在共用的存儲空間存放，而不必在每個租戶的存儲空間復(fù)制一次再進行存儲；即使是同一軟件構(gòu)件產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，客戶的某些屬性也是相同的，可以采用相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來定義。這為SaaS軟件服務(wù)在數(shù)據(jù)存儲層應(yīng)用大規(guī)模定制管理理念提供了可能性。

SaaS軟件服務(wù)商面對的是眾多客戶，每個客戶根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需要會產(chǎn)生各自獨特的數(shù)據(jù)需求，所要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也會有所不同，并且即使是同一客戶，其需求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也會隨著業(yè)務(wù)變化發(fā)生變化。這就要求SaaS軟件服務(wù)商設(shè)計滿足客戶個性化需求的動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，既可以滿足客戶特定的數(shù)據(jù)需要，又可以保證客戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的隔離[4]，以實現(xiàn)SaaS模式的安全性、高效性。

在數(shù)據(jù)存儲層應(yīng)用大規(guī)模定制，可以有效地利用存儲空間，提高數(shù)據(jù)庫的實用性和靈活性。根據(jù)以上兩點，本文按照軟件構(gòu)件劃分數(shù)據(jù)，將領(lǐng)域共性構(gòu)件的數(shù)據(jù)集中存儲在一個數(shù)據(jù)庫中，將客戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存放在另一個數(shù)據(jù)庫中。針對客戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，比較和分析了3種數(shù)據(jù)架構(gòu)，指出它們的適用范圍及優(yōu)缺點。同一軟件構(gòu)件下客戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然而不同租戶可能有不同的數(shù)據(jù)模型要求，需要在標(biāo)準數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)擴展性，以滿足不同租戶特定的需求。然而尤其在共享數(shù)據(jù)、共享Schema數(shù)據(jù)架構(gòu)下，租戶使用的是相同的數(shù)據(jù)表，一個租戶對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的修改或者擴展可能會影響其他租戶對該數(shù)據(jù)庫的使用，因此需要實現(xiàn)動態(tài)數(shù)據(jù)擴展，既滿足租戶對數(shù)據(jù)模型特定的擴展，又不會影響其他租戶的使用，從而節(jié)約了資源，降低了存儲成本，提高了SaaS軟件服務(wù)商的市場競爭力。

3 SaaS軟件服務(wù)基于大規(guī)模定制的數(shù)據(jù)層架構(gòu)設(shè)計

SaaS軟件服務(wù)商要在競爭激烈的市場環(huán)境中取得競爭優(yōu)勢，應(yīng)該能夠以低成本保證每個租戶方便、快捷地使用自己的數(shù)據(jù)。在標(biāo)準數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)數(shù)據(jù)模型的擴展，以滿足客戶獨特的業(yè)務(wù)需求是SaaS軟件服務(wù)能否成功推廣的關(guān)鍵所在。

3.1 SaaS軟件服務(wù)基于大規(guī)模定制的數(shù)據(jù)層整體結(jié)構(gòu)

SaaS軟件服務(wù)大規(guī)模定制的數(shù)據(jù)層整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在圖1所示的框架中，公共數(shù)據(jù)庫存放的是公共數(shù)據(jù)，即獨立于客戶的數(shù)據(jù)，是所有租戶共享的，如公共配置數(shù)據(jù)、公共的程序數(shù)據(jù)、公共服務(wù)數(shù)據(jù)等，租戶是不能修改公共數(shù)據(jù)的。根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)件切分數(shù)據(jù)，切分的粒度可以是從系統(tǒng)、模塊逐步深入切分，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲的解耦。在某個粒度切分開來的數(shù)據(jù)存儲的上層程序不能直接訪問該數(shù)據(jù)，只能通過接口來調(diào)用。公共數(shù)據(jù)的存儲可以是不同數(shù)據(jù)庫、不同表或者物理分開的數(shù)據(jù)庫等方式，由于上層程序代碼是相互獨立的，不能直接訪問，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲的完全松耦合，滿足SaaS軟件服務(wù) “按需定制，按需付費”、服務(wù)可度量等特點。

客戶數(shù)據(jù)庫存放的是客戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)、應(yīng)用服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫管理的程序文件。在同一系統(tǒng)構(gòu)件下采用相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但可按照數(shù)據(jù)級進行區(qū)分，如客戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的屬性。租戶可以在標(biāo)準數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上自定義需要擴展的數(shù)據(jù)，以靈活、快捷地滿足客戶的個性化數(shù)據(jù)需求。

在圖1所示的框架下，數(shù)據(jù)訪問層從業(yè)務(wù)邏輯層分離出數(shù)據(jù)訪問代碼，屏蔽不同的數(shù)據(jù)存儲方式與數(shù)據(jù)存儲層進行交互。數(shù)據(jù)訪問層通過訪問公共數(shù)據(jù)庫來獲取公共數(shù)據(jù)，但不可以修改公共數(shù)據(jù)。通過訪問客戶數(shù)據(jù)庫來獲取每個租戶特定的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，可以進行更新、查找、刪除、創(chuàng)建等操作。

3.2 數(shù)據(jù)存儲架構(gòu)選擇

SaaS模式下，多個租戶共享一個應(yīng)用實例，租戶間的數(shù)據(jù)既有共享又有隔離[5]，在兩者之間尋求平衡是必須考慮的一個重要因素，同時還要考慮SaaS軟件服務(wù)提供商和租戶間共同尋求的低成本、高效性因素。租戶共享的公共數(shù)據(jù)庫，不論采取何種存儲方式，均能實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲的松耦合，且客戶是不能修改公共數(shù)據(jù)的，所以在這里不再累述?？蛻魯?shù)據(jù)庫按照數(shù)據(jù)隔離和共享的程度可以劃分為以下3種數(shù)據(jù)架構(gòu)。

（1）獨立數(shù)據(jù)庫

一個租戶對應(yīng)一個專門的數(shù)據(jù)庫[6～9]，如圖2所示，租戶可以最大程度地按照自己的需求設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過元數(shù)據(jù)的描述為每個數(shù)據(jù)庫與其對應(yīng)的租戶建立聯(lián)系，是實現(xiàn)數(shù)據(jù)隔離最安全的數(shù)據(jù)架構(gòu)。在這種數(shù)據(jù)模型下，租戶可以簡單方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)擴展，以滿足不同租戶的個性化需求。同時，數(shù)據(jù)備份也會要求使用專用的數(shù)據(jù)庫，當(dāng)發(fā)生故障時，可以簡單快捷地恢復(fù)租戶的數(shù)據(jù)，客戶的私有數(shù)據(jù)不會被其他客戶意外地訪問到，安全性比較高。

這種數(shù)據(jù)架構(gòu)下，一個服務(wù)器所能容納的數(shù)據(jù)庫數(shù)量會很快達到飽和，只能支持有限數(shù)量的租戶，相對其他數(shù)據(jù)架構(gòu)，部署和維護成本十分高，適合對數(shù)據(jù)隔離級別要求非常高的客戶，如銀行、醫(yī)院。

（2）共享數(shù)據(jù)庫、獨立Schema

共享數(shù)據(jù)庫、獨立Schema架構(gòu)實現(xiàn)租戶的數(shù)據(jù)庫共享，但每個租戶都有一套各自不同的數(shù)據(jù)表架構(gòu)，存儲在單獨的模式中，如圖3所示，一個數(shù)據(jù)庫存儲多個租戶的信息，每個租戶均有自己的一套表，這些表被包含在同一個Schema描述的表組中。這種架構(gòu)下，租戶可以相對自由地對同一Schema下的表進行新增和修改，滿足租戶特定的需求。與獨立數(shù)據(jù)庫相同，可以便捷地擴展數(shù)據(jù)模型。

在這種數(shù)據(jù)架構(gòu)下，租戶的數(shù)據(jù)在一定程度上得到了較好的隔離，每個服務(wù)器可以支撐更多的租戶，硬件成本相對降低，節(jié)約了服務(wù)器資源，經(jīng)濟實用性增強。但維護比較復(fù)雜，例如數(shù)據(jù)庫出錯，無論表里的數(shù)據(jù)是否損壞，需要恢復(fù)所有租戶的表，需要花費很長的時間。比較適用于租戶對安全級別要求比較高，且每個租戶的數(shù)據(jù)表不多的狀況。

（3）共享數(shù)據(jù)庫、共享Schema

共享數(shù)據(jù)庫、共享Schema是在同一個服務(wù)器上，以同一個數(shù)據(jù)庫、同一張表來存放租戶的數(shù)據(jù)，如圖4所示。這種數(shù)據(jù)架構(gòu)下，一張表可以包含很多租戶的數(shù)據(jù)記錄，租戶之間通過ID來區(qū)分[10]，因此共享程度最高，但數(shù)據(jù)隔離程度最低，相應(yīng)的安全級別也較低。一個服務(wù)器可以最大程度地支撐租戶的數(shù)量，SaaS軟件服務(wù)商擁有最低的硬件成本和數(shù)據(jù)備份成本，經(jīng)濟適用性最好。

該架構(gòu)下，多個租戶共同使用一張表，租戶不能按照自己的需求隨意地修改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以避免影響其他租戶的使用，相對其他兩種架構(gòu)，租戶在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上擁有的自由度不高。為了滿足每個租戶的個性化需求，SaaS軟件服務(wù)商在數(shù)據(jù)擴展、配置方面比較復(fù)雜。由于很多客戶共享一張表，數(shù)據(jù)安全方面需要花費更多的成本，以保障租戶數(shù)據(jù)的安全性，不會因為系統(tǒng)異常而被其他租戶訪問到。與共享數(shù)據(jù)庫、獨立Schema一樣，共享Schema架構(gòu)在數(shù)據(jù)維護方面比較復(fù)雜，一旦數(shù)據(jù)庫出錯，數(shù)據(jù)恢復(fù)效率比較低。這種架構(gòu)比較適合租戶對安全級別要求較低，且每個租戶數(shù)據(jù)存儲量少的情況。

3.3 數(shù)據(jù)存儲架構(gòu)的比較

上述3種方案中，每種數(shù)據(jù)架構(gòu)都有各自的優(yōu)缺點及適應(yīng)范圍。表1從共享級別、隔離級別、維護級別、成本、數(shù)據(jù)擴展便利程度等方面比較了3種數(shù)據(jù)架構(gòu)[11]。

表1 數(shù)據(jù)架構(gòu)比較

從表1中可以看出，獨立數(shù)據(jù)庫共享級別最低，數(shù)據(jù)隔離、成本、維護級別最高，而共享數(shù)據(jù)庫、共享Schema架構(gòu)則相反，共享級別最高，而數(shù)據(jù)隔離最低，安全性差。獨立數(shù)據(jù)庫可以簡單便捷地實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的擴展，以滿足客戶的個性化需求，并且當(dāng)發(fā)生故障時可以相對簡單地恢復(fù)租戶的數(shù)據(jù)，易于維護。但是獨立數(shù)據(jù)庫需要花費大量硬件成本，租戶的租金比較高。共享數(shù)據(jù)庫、共享Schema架構(gòu)下，很多租戶共用一個表，共享程度最高，相應(yīng)地成本就比較低，具有很高的經(jīng)濟效益，但是數(shù)據(jù)隔離程度最低，需要花費一定的精力避免租戶數(shù)據(jù)的交叉訪問，提高數(shù)據(jù)的安全性。

SaaS軟件服務(wù)商在選擇數(shù)據(jù)架構(gòu)時要綜合考慮各種因素，如服務(wù)的客戶數(shù)量、性質(zhì)、數(shù)據(jù)的安全級別要求、經(jīng)濟成本以及技術(shù)風(fēng)險等。

4 SaaS軟件服務(wù)基于大規(guī)模定制的數(shù)據(jù)擴展

在同一系統(tǒng)構(gòu)件下，客戶數(shù)據(jù)既有共同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)又有獨特的數(shù)據(jù)模型需求，僵化的、沒有可擴展的默認數(shù)據(jù)模型是無法滿足客戶個性化需求的。本文以共享數(shù)據(jù)庫、共享Schema架構(gòu)為例，在標(biāo)準數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上討論數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的可擴展性，以滿足租戶的特殊需求。

4.1 3種數(shù)據(jù)擴展方案

在共享數(shù)據(jù)庫、共享Schema架構(gòu)下，多個租戶共享同一數(shù)據(jù)表，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的直接修改或者擴展會影響其他租戶的使用。在傳統(tǒng)系統(tǒng)應(yīng)用中，每個客戶部署的是不同的應(yīng)用案例，用戶可以定制各自的實例，增加每個客戶的擴展數(shù)據(jù)，一般主要通過定制字段、預(yù)分配字段、名稱值對這3種方案實現(xiàn)數(shù)據(jù)擴展[12]。

（1）定制字段

這種方案是根據(jù)客戶的個性化需求，在數(shù)據(jù)表上添加相應(yīng)的列來擴展數(shù)據(jù)，是傳統(tǒng)應(yīng)用中最簡單的解決方案。擴展的列只對特定的客戶有用，其他客戶在該列下的值均為null，是沒有實際意義的。從實際的角度出發(fā)，這種方案非常簡單，不需要處理復(fù)雜的擴展數(shù)據(jù)追蹤。但是在SaaS模式下，若每個租戶的數(shù)據(jù)定義都在同一個表上修改，會造成表中絕大多數(shù)用戶自定義字段對其他用戶沒有任何實際意義，浪費存儲空間，甚至?xí)乐仄茐臄?shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)。因此，這種方案并不適合SaaS模式下的多租戶特點。

（2）預(yù)分配字段

這種方案是指在數(shù)據(jù)表中預(yù)先設(shè)定一定數(shù)量的通用字段，類型可以設(shè)置為string，當(dāng)用戶需要擴展業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)時，可以使用其中的一個或者幾個字段，以滿足客戶的個性化需求。預(yù)分配的字段是沒有固定含義的，對于不同的租戶，這些字段保證的是沒有特定含義的數(shù)據(jù)，需要建立元數(shù)據(jù)表，解釋每個租戶對預(yù)分配字段的語義和實際的數(shù)據(jù)類型。

預(yù)分配字段方案在某種程度上實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的擴展，是實現(xiàn)租戶數(shù)據(jù)擴展的一種簡單方式，但是局限性也相當(dāng)明顯：預(yù)分配字段的個數(shù)必須在系統(tǒng)設(shè)計時就確定。設(shè)計時要綜合考慮需要多少預(yù)分配字段，若預(yù)分配字段太多，就會產(chǎn)生很多空閑的空間，造成數(shù)據(jù)存取空間的浪費；若預(yù)分配字段太少，則不能實現(xiàn)租戶的數(shù)據(jù)擴展，無法靈活滿足租戶的個性化需求。SaaS軟件服務(wù)商面對的是眾多客戶，有的客戶定制字段過多，有的客戶則較少，所以這種方案對于多租戶的SaaS軟件服務(wù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)擴展是非常困難的。

（3）名稱值對

名稱值對方案是通過客戶原數(shù)據(jù)表、擴展數(shù)據(jù)表和元數(shù)據(jù)表這3張表來描述客戶的信息，不同租戶進行字段擴展時，擴展數(shù)據(jù)表將客戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表的橫向列擴展轉(zhuǎn)化成縱向的數(shù)據(jù)集，將原數(shù)據(jù)表中的每一條擴展記錄的每一個擴展字段，都保存成一條擴展數(shù)據(jù)行，并將數(shù)據(jù)表中的記錄與元數(shù)據(jù)表中的配置記錄相關(guān)聯(lián)，構(gòu)成擴展數(shù)據(jù)記錄。

客戶原數(shù)據(jù)表主要存儲的是租戶共同屬性下的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；擴展數(shù)據(jù)表主要存儲每個租戶擴展數(shù)據(jù)的值；元數(shù)據(jù)表主要存儲租戶擴展數(shù)據(jù)的字段名稱和存儲類型，這張表通過關(guān)鍵字聯(lián)系起來。名稱值對這種方案靈活地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的擴展，租戶可以根據(jù)自己的個性化需求，不斷地增減自定義數(shù)據(jù)。

名稱值對方案雖然數(shù)據(jù)擴展比較靈活，但數(shù)據(jù)處理時十分復(fù)雜，需要復(fù)雜的處理才能實現(xiàn)客戶擴展數(shù)據(jù)和原數(shù)據(jù)之間的映射，如當(dāng)檢索數(shù)據(jù)時，得多次訪問元數(shù)據(jù)才能獲取所有的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，大大影響了數(shù)據(jù)訪問的效率。

4.2 動態(tài)數(shù)據(jù)擴展模型

SaaS軟件服務(wù)在數(shù)據(jù)存儲層采用大規(guī)模定制管理理念，可以在滿足客戶對數(shù)據(jù)模型個性化需求的基礎(chǔ)上，降低成本，提高數(shù)據(jù)訪問的效率。上面3種方案均不適合SaaS軟件服務(wù)基于大規(guī)模定制的數(shù)據(jù)擴展。據(jù)此本文設(shè)計了動態(tài)數(shù)據(jù)擴展模型，用XML文檔描述租戶的擴展數(shù)據(jù)，每個租戶均對應(yīng)一個XML Schema ID，以區(qū)分每個租戶的擴展數(shù)據(jù)，既滿足租戶對數(shù)據(jù)擴展的需求，又不改變原用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)客戶需要刪除、更新擴展數(shù)據(jù)時，只需要修改自己的XML文檔即可，提高了數(shù)據(jù)操作的效率，且不會影響其他客戶的數(shù)據(jù)。動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見表2。

表2 動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

表 2 中 ，tenancy ID、Preset-param1、Preset-param2 等 存放的是租戶共有的數(shù)據(jù)類型，XML Schema ID存放的是租戶特有數(shù)據(jù)的地址。XML Schema的定義如下：

type="xs:string"/>

type="xs:string"/>

type="xs:string"/>

從XML Schema的描述可知，用戶可以自定義擴展數(shù)據(jù)個數(shù)、數(shù)據(jù)類型，XML具有數(shù)據(jù)語義的自解釋性，解析數(shù)據(jù)時非常方便[13]。XML Schema的視圖如圖5所示。

動態(tài)數(shù)據(jù)擴展模型在標(biāo)準數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上可以靈活地實現(xiàn)擴展，以滿足客戶的個性化數(shù)據(jù)需求，并且所占的存儲空間相對較少，數(shù)據(jù)查詢、更新、刪除等操作非常簡單、高效，提高了數(shù)據(jù)訪問的效率。利用XML數(shù)據(jù)類型來存儲客戶的自定義數(shù)據(jù)，對擴展數(shù)據(jù)的類型、個數(shù)都沒有限制，客戶可以根據(jù)自己的需求任意地擴展數(shù)據(jù)，并且不會對其他客戶的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，滿足SaaS模式的多租戶特征。因此，可以借助動態(tài)數(shù)據(jù)模型來實現(xiàn)SaaS軟件服務(wù)基于大規(guī)模定制的數(shù)據(jù)擴展。

5 SaaS軟件服務(wù)基于大規(guī)模定制的數(shù)據(jù)擴展案例

為驗證動態(tài)數(shù)據(jù)擴展模型的可行性，以SaaS軟件服務(wù)商向?qū)W校提供考試系統(tǒng)為例，討論數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)及對數(shù)據(jù)的主要操作。

5.1 考試系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)

在共享數(shù)據(jù)庫、共享Schema架構(gòu)下，很多租戶共用一張表，其動態(tài)數(shù)據(jù)擴展見表3。

學(xué)校代碼為001的租戶對數(shù)據(jù)有個性化需求，需要存儲的信息為：考試地點，數(shù)據(jù)類型為string；成績上升幅度，數(shù)據(jù)類型為float。學(xué)校代碼為001，學(xué)生學(xué)號為100的租戶其對應(yīng)的XML為：

/**201.xml**/

表3 考試系統(tǒng)動態(tài)數(shù)據(jù)擴展：TbUserInfo

學(xué)校代碼為002的租戶對數(shù)據(jù)有個性化需求，需要存儲的信息為：數(shù)學(xué)老師姓名，數(shù)據(jù)類型為string；職稱，數(shù)據(jù)類型為string；所屬機構(gòu)，數(shù)據(jù)類型為string。學(xué)校代碼為002，學(xué)生學(xué)號為101的租戶其對應(yīng)的XML為：

/**202.xml**/

5.2 數(shù)據(jù)操作

對數(shù)據(jù)的主要操作有查詢、更新、添加新屬性、刪除，學(xué)校代碼為001，學(xué)生學(xué)號為100這條記錄擴展部分的操作方法如下。

（1）數(shù)據(jù)查詢

查詢擴展數(shù)據(jù)時，可以通過以下方式：

SELECT XmlInfo.value ('/Root/ExtendParams/ExtendParam/Name',’string’)AS Name,

XmlInfo.value ('/Root/ExtendParams/ExtendParam/Value',’string’)AS Value

FROM TbUserInfo

WHERE SchoolID=001 and StudentID=100;

查詢得到的結(jié)果見表4。

表4 查詢結(jié)果

（2）數(shù)據(jù)新增

當(dāng)客戶需要添加新的數(shù)據(jù)類型時，可以通過declare語句完成，如下所示：

DECLARE@XmlInfo as XML

SET@XmlInfo=’

由上可知，客戶可以根據(jù)自己的需求隨意擴展字段。

若新增一條數(shù)據(jù)記錄，則通過insert語句完成。

INSERT INTO TbUserInfo (SchoolID,SchoolName,StudentID,StudentName,Course,Grade,XmlInfo)VALUES(004,‘南京航空航天大學(xué) ’,103,‘劉 一 ’,‘會 計 ’,92,@XmlInfo);

（3）數(shù)據(jù)修改

修改擴展數(shù)據(jù)某個屬性下的值時，通過update語句完成。

UPDATE TbUserInfo

SET XmlInfo.modify('replace value of

(/Root/ExtendParams/ExtendParam[Name="考試地點 "]/Value/text())with"教1-101"')

WHERE SchoolID=001 AND StudentID=100;

該過程將SchoolID=001 AND StudentID=100的數(shù)據(jù)的擴展文件中的Name為 “考試地點”的ExtendParam中的Value 值(原來值為：“五教 301”)變換為“教 1-101”。

（4）數(shù)據(jù)刪除

當(dāng)刪除一整條數(shù)據(jù)記錄時，操作如下：

DELETE FROM TbUserInfo WHERE SchoolID=001 AND StudentID=100;

刪除擴展數(shù)據(jù)某一個屬性時，通過update語句完成。

UPDATE TbUserInfo

SET XmlInfo.modify ('delete/Root/ExtendParams/ExtendParam[1]')

WHERE SchoolID=001 AND StudentID=100;

當(dāng)擴展數(shù)據(jù)類型及數(shù)據(jù)更新時，需要對其驗證，使其滿足XML Schema的定義。

從該案例可以看出，動態(tài)數(shù)據(jù)擴展模型比定制列、預(yù)分配字段、名稱值對等數(shù)據(jù)擴展方案更加靈活，所占的存儲空間相對較少，并且數(shù)據(jù)操作簡單、快捷，符合大規(guī)模定制的管理理念。借助這種模型可以實現(xiàn)SaaS的原數(shù)據(jù)表和擴展數(shù)據(jù)的集成。

6 結(jié)束語

本文首先根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)件把存儲數(shù)據(jù)分為公共數(shù)據(jù)和客戶數(shù)據(jù)，設(shè)計了SaaS軟件服務(wù)基于大規(guī)模定制的數(shù)據(jù)層架構(gòu)。針對客戶數(shù)據(jù)，討論了3種數(shù)據(jù)存儲架構(gòu)的優(yōu)缺點及適用范圍。以共享數(shù)據(jù)庫、共享Schema架構(gòu)為例，按照大規(guī)模定制的管理理念，SaaS軟件服務(wù)商要滿足客戶的個性化需求，且降低成本、提供數(shù)據(jù)操作的效率，本文提出了動態(tài)數(shù)據(jù)擴展模型以實現(xiàn)數(shù)據(jù)擴展問題，適合SaaS模式的多租戶特征。

1 Chong F,Carraro G.Architecture strategies for catching the long tail.Microsoft Corporation,2006

2 Chong F,Carraro G,Wolter R.Multi-tenant data architecture.http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa479086.aspx

3 Ralph Mietzner,AndreasMetzger,Frank Leymann,etal.Variability modeling to support customization and deployment of multi-tenant-aware software as a service applications.Proceeding of the 2009 ICSE Workshop on Principles of Engineering Service Oriented Systems,2009

4 Aulbach S,Grust T,Jacobs D,et al.Multi-tenant database for software asaservice:schema-mapping techniques.SIGMOD,2008(7):9～12

5 Chong F,Carraro G,Wolter R.Multi-tenant data architecture.http://msdn.Microsoft.com/errus/library/aa479363.aspx,2006

6 Gao Bo,Guo Changjie,Wang Zhihu,et al.Devlop and deplop multi-tenant web-delivered solutions using IBM middlleware:part 3:resource sharing,isolation and customization in the single instance multi-tenant application.http://www.ibm.com/developworks/cn,2009

7 唐君．基于SaaS的中小企業(yè)管理軟件實現(xiàn)．復(fù)旦大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008

8 鄧偉華．SaaS應(yīng)用的數(shù)據(jù)模型研究與設(shè)計．電腦編程技巧與維護，2009（8）

9 Chong F,Carraro G．抓住市場的長尾．北京：中信出版社，2006

10 Lin Huiping,Li Weiping,Wu Si.A service in education:SOA-based credit bank system, computer systems and applications.Computer Systems&Applications,2009,18(6):1～5

11 陸洪潮．SaaS模式的ERP系統(tǒng)的研究．武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009

12 杜佳,溫浩宇,楊朝君.SaaS數(shù)據(jù)擴展模型研究．情報雜志，2010(29):188～191

13 Rohit Khare,Adem Pifkin.Special Feature:XML-a door to automated Web application.IEEE Internet Computing,1997,4(1):78～80