新零售SaaS架构：多租户系统架构设计
2022-11-22 13:24:29
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什么是多租户？
多租户是SaaS领域的特有产物，在SaaS服务中，租户是指使用SaaS系统的客户，租户不同于用户，例如，B端SaaS产品，用户可能是某个组织下的员工，但整个企业组织是SaaS系统的租户。多租户技术是一种软件架构技术，可以实现多个租户共享系统实例，并且租户间能够实现数据与行为的隔离。传统软件模式 VS SaaS模式
传统软件项目一般是指，面向客户开发一套特定的软件系统，并部署在独立的环境中，通常是企业内部环境。而SaaS模式，是将软件服务部署到云端环境，可以面向不同的客户提供相同的软件服务。
SaaS多租户隔离模式
对于SaaS模式，多租户间的资源隔离是非常基础的能力，出于成本和运营效率考虑，SaaS服务商需要构建多租户可同时访问软件的环境，不同租户虽然访问同一套SaaS产品服务，但资源访问需要严格隔离开。SaaS资源隔离包含几个层次：
- 第一层是SaaS系统底层所涉及到的计算、存储、网络等资源的隔离。
- 第二层是系统基础数据的隔离，主要包括组织，用户，角色，权限，产品能力授权关系等。
- 第三层是系统使用过程中，各类业务动态数据的隔离，例如业务单据、操作记录等。
竖井隔离模式
有些SaaS服务商会选择竖井隔离模式，即每个租户都运行在隔离的一套资源中。有人会说，这不就是传统软件模式吗，为什么会是SaaS模式呢？但如果这些竖井式的资源，拥有标准化的租户身份识别、入驻流程、计费体系、部署流程、运营流程，那边它依然是SaaS模式，只不过每个客户都有一套端到端的基础设施。优势
- 满足强隔离需求：一些客户为了系统和数据的安全性，可能提出非常严格的隔离需求，期望软件产品能够部署在一套完全独立的环境中，不和其他租户的应用实例、数据放在一起。
- 计费逻辑简单：SaaS服务商需要针对租户使用资源进行计费，对于复杂的业务场景，计算、存储、网络资源间的关系同样也会非常复杂，计费模型是很有挑战的，但在竖井模式下，计费模型相对来说是比较简单的。
- 降低故障影响面：因为每个客户的系统都部署在自己的环境中，如果其中一个环境出现故障，并不会影响其他客户使用软件服务。
劣势
- 规模化问题：由于租户的SaaS环境是独立的，所以每入驻一个租户，就需要创建和运营一套SaaS环境，如果只是少量的租户，还可能可以管理，但如果是成千上万的租户，管理和运营这些环境将会是非常大的挑战。
- 成本问题：每个租户都有独立的环境，花费在单个客户上的成本将非常高，会大幅削弱SaaS软件服务的盈利能力。
- 敏捷迭代问题：SaaS模式的一个优势是能够快速响应市场需求，迭代产品功能。但竖井隔离策略会阻碍这种敏捷迭代能力，因为更新、管理、支撑这些租户的SaaS环境，会变得非常复杂和低效。
- 系统管理与监控：在同一套环境中，对部署的基础设施进行管理与监控，是较为简单的。但每个租户都有独立的环境，在这种非中心化的模式下，对每个租户的基础设施进行管理与监控，同样也是非常复杂、困难的。
共享模式
相信很多SaaS服务商会优先选择共享模式，即多租户共享一套基础设施资源，这样能让SaaS软件服务更加高效、敏捷、低成本。优势
- 高效管理：在共享策略下，能够集中化地管理、运营所有租户，管理效率非常高。同时，对基础设施配置管理、监控，也将更加容易。相比竖井策略，产品的迭代更新会更快。
- 成本低：SaaS服务商的成本结构中，很大一块是基础设施的成本。在共享模型下，服务商可以根据租户们的实际资源负载情况，动态伸缩系统，这样基础设施的利用率将非常高。
劣势
- 租户相互影响：由于所有租户共享一套资源，当其中一个租户大量占用机器资源，其他租户的使用体验很可能受到影响，在这种场景下，需要在技术架构上设计一些限制措施（限流、降级、服务器隔离等），让影响面可控。
- 租户计费困难：在竖井模型下，非常容易统计租户的资源消耗。然而，在共享模型下，由于所有租户共享一套资源，需要投入更多的精力统计单个租户的合理费用。
分域隔离模式
传统大企业更喜欢私有化部署、个性化交付的传统模式，因为他们需要更强的管控和更高的安全性。然而，中小企业付费能力有限，需求往往也更加标准化，所以更喜欢价格更低的、订购更简单的SaaS产品。为了满足不同客户的需求，还有一种混合了竖井模型与共享模型的模式，即分域隔离模式。在该模式下，会细分基础域、专用域，基础域是使用共享模型，所有租户共享一套资源；而专用域是使用竖井模型，每个租户都有独立的资源环境。对于大多数中小客户来说，他们都是在基础域环境使用SaaS产品，只有少量的大客户会在专用域使用SaaS产品，通常他们付费能力强，有强烈的强隔离需求。但需要注意的是，为了避免多套产品版本出现，SaaS服务商需要保证基础域、专用域的产品版本一致，个性化的部分尽可能通过构建PaaS平台，让ISV参与建设。否则，一旦SaaS产品的标准化程度降低，后续各版本的维护将变成灾难。多租户系统的定位
了解各种多租户隔离模式后，我们来总结下多租户系统的定位。多租户系统是为了满足多用户使用一套产品，并实现用户间的数据与行为隔离，但根据用户需求不同，可以共享或隔离软硬件资源，系统架构上能够灵活支持多种隔离模式。多租户系统需要具备的能力
- 多个租户支持共享一套云资源，如计算、存储、网络资源等。单个租户也可以独占一套云资源。
- 多个租户间能够实现数据与行为的隔离，能够对租户进行分权分域控制。
- 租户内部能够支持基于组织架构的管理，可以对产品能力进行授权和管理。
- 不同的产品能力可以根据客户需求，支持运行在不同的云资源上。
多租户概念模型
多租户核心概念
- 租户：一般指一个企业客户或个人客户，租户之间数据与行为是隔离的。
- 用户：在某个租户内的具体使用者，可以通过使用账户名、密码等登录信息，登录到SaaS系统使用软件服务。
- 组织：如果租户是一个企业客户，通常会拥有自己的组织架构。
- 员工：是指组织内部具体的某位员工。
- 解决方案：为了解决客户的某类型业务问题，SaaS服务商将产品与服务组合在一起，为商家提供整体的打包方案。
- 产品能力：指的是SaaS服务商对客户售卖的产品应用，特指能够帮助客户实现端到端场景解决方案闭环的能力。
- 资源域：用来运行1个或多个产品应用的一套云资源环境。
- 云资源：SaaS产品一般都部署在各种云平台上，例如阿里云、腾讯云、华为云等。对这些云平台提供的计算、存储、网络、容器等资源，抽象为云资源。
概念模型设计
- SaaS平台可以创建与管理多个平台用户、多个租户、多个资源域。
- 单个平台用户可以关联到多个租户下，例如，平台用户张三，可以是租户A的用户，也可以是租户B的用户。单个租户下可以拥有多个用户。
- 单个租户可以订购多个解决方案，解决方案可以包多个产品能力，产品能力运行在某个资源域上。
- 组织单元间有上下级关系，单个组织下可以有多个员工，员工与单个用户进行绑定。
多租户核心场景
租户内部模型关系
对SaaS产品来说，租户是最顶层的概念，租户内部拥有组织、用户、产品能力、云资源等模型，租户就像租了一套大房子，其他模型都是房子内部的家具或设施。
租户身份识别
在各种隔离模式下，识别租户身份，获取租户的资源配置，是非常关键的。当一个用户登录SaaS系统后，系统会返回租户上下文信息，上下文会包含用户绑定的租户信息，以及隔离模式。租户上下文信息会被附加在每一次系统交互中，贯穿整个系统调用链路，让上游调用方知道路由到哪些下游资源。
租户计费计量管理
在竖井隔离模式下，由于资源本身就是隔离的，所以可以根据占用的计算、存储、网络资源来计费计量，逻辑相对简单。在共享模式下，计费计量就比较复杂，我们要能准确地采集到各个租户对实际资源的使用情况，一般会根据请求并发量、存储容量、数据对象数量等数据来进行组合计费。多租户系统应用架构
总结
本文首先介绍了什么是多租户，对比传统软件模式与SaaS模式的区别。通过分析多租户的三种隔离模式，逐步梳理出多租户的系统架构设计，包括概念模型、场景推演、应用架构等。
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