隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供者越來越呈現(xiàn)小團(tuán)隊(duì)、草根化的趨勢(shì)．這些小型的業(yè)務(wù)提供者往往具備新穎的技術(shù)和業(yè)務(wù)理念，但由于規(guī)模不足、資本薄弱，需要面對(duì)應(yīng)用訪問網(wǎng)絡(luò)能力困難和應(yīng)用提供成本高、風(fēng)險(xiǎn)大等挑戰(zhàn)．這些挑戰(zhàn)嚴(yán)重影響了“草根”開發(fā)者業(yè)務(wù)創(chuàng)新能力的發(fā)揮．近年來，高速發(fā)展的云計(jì)算技術(shù)［1］為解決上述困境提供了可能．在云計(jì)算的3種應(yīng)用形式［2］中，PaaS是云計(jì)算技術(shù)與業(yè)務(wù)提供平臺(tái)相結(jié)合的產(chǎn)物，它不但可以為更高可用性、更具擴(kuò)展性的應(yīng)用提供基礎(chǔ)平臺(tái)，還可以提高硬件資源的利用率，降低業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)成本，被認(rèn)為是解放“草根”開發(fā)者業(yè)務(wù)創(chuàng)新能力行之有效的解決方案．

筆者首先從對(duì)工業(yè)界有影響的PaaS平臺(tái)的分析和比較入手，深入研究了PaaS平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)，抽象出PaaS平臺(tái)的通用概念模型;然后針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的特殊需求，提出了面向互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的PaaS平臺(tái)體系結(jié)構(gòu);最后通過對(duì)具體項(xiàng)目中該體系結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)和測(cè)試，進(jìn)一步說明了該體系結(jié)構(gòu)的有效性和高效性．

1相關(guān)工作

目前，以Google、新浪為代表的眾多互聯(lián)網(wǎng)公司都推出了基于云計(jì)算技術(shù)的PaaS平臺(tái)［3］，如GAE(googleappengine)和SAE(sinaappengine)［4］．

GAE是Google管理的數(shù)據(jù)中心用于web應(yīng)用程序的開發(fā)和托管平臺(tái)，是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)的一個(gè)引擎，支持Python和Java開發(fā)．SAE是由新浪公司開發(fā)運(yùn)營(yíng)的開放云計(jì)算平臺(tái)的核心組成部分，其目標(biāo)是為應(yīng)用開發(fā)者提供穩(wěn)定、快捷、透明、可控的服務(wù)化平臺(tái)，支持Java和PHP5運(yùn)行環(huán)境．有了GAE和SAE這樣的PaaS平臺(tái)，用戶不用再為建設(shè)一個(gè)小型網(wǎng)站而去租用主機(jī)并選擇托管商．用戶只需要利用PaaS平臺(tái)，就能創(chuàng)建、測(cè)試和部署應(yīng)用與服務(wù)，與傳統(tǒng)的軟件開發(fā)相比，費(fèi)用要低得多．

通過對(duì)常見PaaS平臺(tái)的分析可以看出，PaaS平臺(tái)應(yīng)具備如下功能特性［5］．首先，PaaS平臺(tái)為應(yīng)用開發(fā)提供了一系列非功能屬性支持，具體包含以下3點(diǎn):第一，平臺(tái)提供了應(yīng)用程序的開發(fā)和運(yùn)行環(huán)境，開發(fā)者不再需要租用和維護(hù)軟硬件設(shè)備，同時(shí)免去了繁瑣復(fù)雜的應(yīng)用部署過程;第二，平臺(tái)提供了應(yīng)用程序的運(yùn)行維護(hù)能力，開發(fā)者通過平臺(tái)可以得知應(yīng)用的運(yùn)行狀態(tài)和訪問統(tǒng)計(jì)信息，全面掌握用戶對(duì)應(yīng)用的使用情況;第三，平臺(tái)提供了應(yīng)用的高可用性和高可擴(kuò)展性，開發(fā)者無需關(guān)注底層硬件的規(guī)模和處理能力，平臺(tái)會(huì)根據(jù)應(yīng)用負(fù)載自動(dòng)調(diào)整服務(wù)規(guī)模［6］．其次，PaaS平臺(tái)提供了大量的網(wǎng)絡(luò)能力，開發(fā)者可以便捷地在其應(yīng)用中調(diào)用這些能力．

然而，現(xiàn)有的PaaS平臺(tái)也存在一些不足［7］．第一，應(yīng)用托管環(huán)境單一化，僅提供特定編程語言或腳本語言的運(yùn)行環(huán)境．由于應(yīng)用往往對(duì)相應(yīng)的運(yùn)行環(huán)境配置有較高的依賴，這種單一化的運(yùn)行環(huán)境將導(dǎo)致應(yīng)用兼容性低，需要引入應(yīng)用遷移成本．第二，能力組件封閉化．雖然PaaS平臺(tái)向應(yīng)用提供一系列能力已經(jīng)成為PaaS平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)做法，但是僅依靠平臺(tái)提供商提供能力的做法顯然大大限制了平臺(tái)能力的豐富性，無法滿足應(yīng)用開發(fā)者對(duì)能力多樣化的需求．

因此，提出的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用PaaS平臺(tái)將重點(diǎn)關(guān)注和解決如下問題:第一，為各種應(yīng)用提供運(yùn)行環(huán)境，不僅支持常用編程語言和腳本語言，還可以提供兼容性更強(qiáng)的、更為通用的運(yùn)行環(huán)境，即將虛擬機(jī)也作為一種運(yùn)行環(huán)境提供給應(yīng)用;第二，提供開放式的能力組件機(jī)制，平臺(tái)本身不但可以向應(yīng)用提供能力，而且允許第三方基于此平臺(tái)提供能力．

2PaaS平臺(tái)概念模型

PaaS平臺(tái)概念模型如圖1所示．PaaS平臺(tái)概念模型采用分層結(jié)構(gòu)，由用戶平面(UP)、應(yīng)用平面(AP)、資源平面(RP)、物理平面(PP)和管理平面(MP)組成．

CUP反映了PaaS平臺(tái)的目標(biāo)使用者，即應(yīng)用開發(fā)者(Dev/Developer)．應(yīng)用開發(fā)者可以開發(fā)多個(gè)應(yīng)用，并將其部署到平臺(tái)中．

AP反映了應(yīng)用開發(fā)者所開發(fā)的大量的不同類型的應(yīng)用(APP/Application)，每個(gè)應(yīng)用可以包含多個(gè)應(yīng)用實(shí)例(AI)．這些應(yīng)用具有不同的資源消耗和用戶訪問模型，包括應(yīng)用邏輯、應(yīng)用的計(jì)算和通信資源開銷以及用戶請(qǐng)求的分布情況．這些信息將作為MP對(duì)應(yīng)用進(jìn)行管理的依據(jù)．

RP反映了AI運(yùn)行的邏輯環(huán)境，由一系列不同類型的容器(CT/container)組成．這些容器將PP所提供的以主機(jī)為單位的分散物理資源匯聚在一起，形成資源池．在該平面中，不同類型的AI運(yùn)行于相應(yīng)的容器中，使用容器所提供的計(jì)算、存儲(chǔ)和連接等資源．因容器中承載的應(yīng)用類型不同，容器可以分為多種類型，如Javaweb服務(wù)器容器(JavaWS-contain-er)、虛擬機(jī)容器(VM-container)等．鑒于容器是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的邏輯運(yùn)行環(huán)境，容器中既可以運(yùn)行第三方應(yīng)用，也可以運(yùn)行平臺(tái)的自建應(yīng)用．同時(shí)，第三方應(yīng)用也可以作為平臺(tái)的能力成為其他第三方應(yīng)用可調(diào)用的組件，從而使得PaaS平臺(tái)支持能力具有高的可擴(kuò)充性．

PP反映了PaaS平臺(tái)底層的物理資源，由一系列物理實(shí)體(PE)組成，包括物理主機(jī)(HS/host)、存儲(chǔ)器(ST/storage)和交換機(jī)(SW/switch)等硬件設(shè)備，為平臺(tái)提供了底層的計(jì)算、存儲(chǔ)和通信能力．

MP負(fù)責(zé)完成對(duì)其他各平面的調(diào)度和控制．該平面包含2個(gè)組件:資源調(diào)度組件(RA)和任務(wù)調(diào)度組件(TS)．RA定義了應(yīng)用經(jīng)過多層映射最終分布到物理主機(jī)上的部署關(guān)系，即應(yīng)用與AI的對(duì)應(yīng)關(guān)系(APP-AI)、AI與容器的對(duì)應(yīng)關(guān)系(AI-CT)以及容器與主機(jī)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(CT-HS)．TS定義了應(yīng)用訪問請(qǐng)求(REQ/request)到達(dá)平臺(tái)后的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，即為此請(qǐng)求選擇合適的AI規(guī)則(REQ-AI)．

3面向互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用PaaS平臺(tái)

3.1體系結(jié)構(gòu)

PaaS平臺(tái)概念模型提供了面向互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的PaaS平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路．基于此PaaS平臺(tái)概念模型，面向互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的PaaS平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示．該體系結(jié)構(gòu)主要包含3個(gè)組件，分別是應(yīng)用集群管理(AppMaster)、智能應(yīng)用路由器(AppRouter)和應(yīng)用服務(wù)器集群(AppServer)．