一、什么是PAAS平臺(tái)

PaaS（Platform-as-a-Service：平臺(tái)即服務(wù)）全稱：（Platformasaservice）中文：平臺(tái)即服務(wù)所謂PaaS實(shí)際上是指將軟件研發(fā)的平臺(tái)（計(jì)世資訊定義為業(yè)務(wù)基礎(chǔ)平臺(tái)）作為一種服務(wù)，以SaaS的模式提交給用戶。因此，PaaS也是SaaS模式的一種應(yīng)用。但是，PaaS的出現(xiàn)可以加快SaaS的發(fā)展，尤其是加快SaaS應(yīng)用的開(kāi)發(fā)速度。在2007年國(guó)內(nèi)外SaaS廠商先后推出自己的PAAS平臺(tái)。PAAS之所以能夠推進(jìn)SaaS的發(fā)展，主要在于它能夠提供企業(yè)進(jìn)行定制化研發(fā)的中間件平臺(tái)，同時(shí)涵蓋數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用服務(wù)器等。PAAS可以提高在Web平臺(tái)上利用的資源數(shù)量。例如，可通過(guò)遠(yuǎn)程Web服務(wù)使用數(shù)據(jù)即服務(wù)（Data-as-a-Service：數(shù)據(jù)即服務(wù)），還可以使用可視化的API。用戶或者廠商基于PaaS平臺(tái)可以快速開(kāi)發(fā)自己所需要的應(yīng)用和產(chǎn)品。同時(shí)，PaaS平臺(tái)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用能更好地搭建基于SOA架構(gòu)的企業(yè)應(yīng)用。

二、PAAS的特點(diǎn)

PaaS能將現(xiàn)有各種業(yè)務(wù)能力進(jìn)行整合，具體可以歸類(lèi)為應(yīng)用服務(wù)器、業(yè)務(wù)能力接入、業(yè)務(wù)引擎、業(yè)務(wù)開(kāi)放平臺(tái)，向下根據(jù)業(yè)務(wù)能力需要測(cè)算基礎(chǔ)服務(wù)能力，通過(guò)IaaS提供的API調(diào)用硬件資源，向上提供業(yè)務(wù)調(diào)度中心服務(wù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)的各種資源，并將這些資源通過(guò)API開(kāi)放給SaaS用戶。PaaS主要具備以下三個(gè)特點(diǎn)：

（1）平臺(tái)即服務(wù)：PaaS所提供的服務(wù)與其他的服務(wù)最根本的區(qū)別是PaaS提供的是一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)，而不是某種應(yīng)用。在傳統(tǒng)的觀念中，平臺(tái)是向外提供服務(wù)的基礎(chǔ)。一般來(lái)說(shuō)，平臺(tái)作為應(yīng)用系統(tǒng)部署的基礎(chǔ)，是由應(yīng)用服務(wù)提供商搭建和維護(hù)的，而PaaS顛覆了這種概念，由專(zhuān)門(mén)的平臺(tái)服務(wù)提供商搭建和運(yùn)營(yíng)該基礎(chǔ)平臺(tái)，并將該平臺(tái)以服務(wù)的方式提供給應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商；

（2）平臺(tái)及服務(wù)：PaaS運(yùn)營(yíng)商所需提供的服務(wù)，不僅僅是單純的基礎(chǔ)平臺(tái)，而且包括針對(duì)該平臺(tái)的技術(shù)支持服務(wù)，甚至針對(duì)該平臺(tái)而進(jìn)行的應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、優(yōu)化等服務(wù)。PaaS的運(yùn)營(yíng)商最了解他們所運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)平臺(tái)，所以由PaaS運(yùn)營(yíng)商所提出的對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)優(yōu)化和改進(jìn)的建議也非常重要。而在新應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，PaaS運(yùn)營(yíng)商的技術(shù)咨詢和支持團(tuán)隊(duì)的介入，也是保證應(yīng)用系統(tǒng)在以后的運(yùn)營(yíng)中得以長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素;

（3）平臺(tái)及服務(wù)：PaaS運(yùn)營(yíng)商對(duì)外提供的服務(wù)不同于其他的服務(wù)，這種服務(wù)的背后是強(qiáng)大而穩(wěn)定的基礎(chǔ)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，以及專(zhuān)業(yè)的技術(shù)支持隊(duì)伍。這種“平臺(tái)級(jí)”服務(wù)能夠保證支撐SaaS或其他軟件服務(wù)提供商各種應(yīng)用系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間、穩(wěn)定的運(yùn)行。PaaS的實(shí)質(zhì)是將互聯(lián)網(wǎng)的資源服務(wù)化為可編程接口，為第三方開(kāi)發(fā)者提供有商業(yè)價(jià)值的資源和服務(wù)平臺(tái)。有了PaaS平臺(tái)的支撐，云計(jì)算［1］的開(kāi)發(fā)者就獲得了大量的可編程元素，這些可編程元素有具體的業(yè)務(wù)邏輯，這就為開(kāi)發(fā)帶來(lái)了極大的方便，不但提高了開(kāi)發(fā)效率，還節(jié)約了開(kāi)發(fā)成本。有了PaaS平臺(tái)的支持，WEB應(yīng)用的開(kāi)發(fā)變得更加敏捷，能夠快速響應(yīng)用戶需求的開(kāi)發(fā)能力，也為最終用戶帶來(lái)了實(shí)實(shí)在在的利益。

三、PAAS平臺(tái)發(fā)展前景

云計(jì)算相對(duì)來(lái)說(shuō)仍然還不成熟，新服務(wù)和功能會(huì)一直出現(xiàn)。云開(kāi)發(fā)平臺(tái)和PaaS也會(huì)在新的功能登場(chǎng)時(shí)不斷演變。然而，由于用戶社區(qū)對(duì)開(kāi)源軟件的影響很深，因此無(wú)法保證新功能會(huì)以足夠快的速度出現(xiàn)以滿足你的開(kāi)發(fā)需求。

雖然每個(gè)PaaS產(chǎn)品都有著類(lèi)似的功能，但具備這些功能的速度卻有所不同。例如，Pivotal的開(kāi)源PaaS產(chǎn)品CloudFoundry以其對(duì)語(yǔ)言的支持，服務(wù)整合，以及與其它如Chef，Puppet，Jenkins和NoSQL這樣的開(kāi)源工具的集成著稱。然而，CloudFoundry上只提供初步的容器支持，用戶界面主要靠命令行，支持?jǐn)?shù)量有限的軟件部署商業(yè)模式以及在應(yīng)用的性能指標(biāo)衡量上偏弱。

監(jiān)控一個(gè)平臺(tái)的發(fā)展路線圖然后再作出決定。那些發(fā)展緩慢或者正在經(jīng)歷某種艱難的發(fā)展模式的平臺(tái)可能會(huì)為你的應(yīng)用開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)和你的業(yè)務(wù)帶來(lái)問(wèn)題。

四、paas邏輯架構(gòu)圖

paas邏輯架構(gòu)圖：

用友PaaS體系包括開(kāi)發(fā)部署平臺(tái)、運(yùn)營(yíng)平臺(tái)、運(yùn)行平臺(tái)三大平臺(tái)，輔以各種應(yīng)用支撐和公共服務(wù)，全面高效地實(shí)現(xiàn)了企業(yè)應(yīng)用所需的云平臺(tái)環(huán)境。

PaaS架構(gòu)比較

大致來(lái)看，PaaS的實(shí)現(xiàn)分為兩種：以虛擬機(jī)為基礎(chǔ)或是以容器為基礎(chǔ)。前者的代表是AWS，后者的代表則是GAE， CloudFoundry和Heroku。前文已經(jīng)提到，AWS是基于虛擬機(jī)技術(shù)來(lái)打造自己的PaaS平臺(tái)，其架構(gòu)模式大致如下圖所示：

具體而言，AWS基于如下構(gòu)件打造了Beanstalk：首先是負(fù)載均衡層（ELB），該層需要將用戶的請(qǐng)求投射到對(duì)應(yīng)的服務(wù)器實(shí)例，同時(shí)，負(fù)載均衡層還需要。當(dāng)應(yīng)用實(shí)例出現(xiàn)擴(kuò)容時(shí)，需要?jiǎng)討B(tài)將調(diào)整的服務(wù)器實(shí)例注冊(cè)到對(duì)應(yīng)的域名上，以完成分流；中間是Web服務(wù)器層，目前ElasticBean支持Java、Python和PHP等多種編程語(yǔ)言，盡量為編程人員提供多樣性的選擇，開(kāi)放性基本是所有PaaS平臺(tái)的標(biāo)配。在服務(wù)后端，Beanstalk基本依托于AWS本身的服務(wù)生態(tài)系統(tǒng)為應(yīng)用提供服務(wù)，比如RDS、S3、DynamoDB等。

CloudFoundry等平臺(tái)則是基于容器技術(shù)打造。相比于虛擬機(jī)，容器帶來(lái)的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)非常低，如果一臺(tái)虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)需要占用2G的內(nèi)存，則7個(gè)虛擬機(jī)所組成的集群只是操作系統(tǒng)就需要14G的內(nèi)存占用?；谌萜鞯募夹g(shù)如果一臺(tái)16G的裸機(jī)除去2G的操作系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，還能夠部署7個(gè)容器進(jìn)程。所以，從經(jīng)濟(jì)性來(lái)說(shuō)，容器的技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于虛擬機(jī)。另外一個(gè)比較的標(biāo)準(zhǔn)是性能，容器的性能相對(duì)而言更好一些，具體的比較參數(shù)可以參見(jiàn)IBM研究院剛剛出的報(bào)告。但是，從安全性和隔離型來(lái)說(shuō)，虛擬機(jī)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于容器的。

CloudFoundry的架構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖所示。首先，CF也提供了一個(gè)路由模塊（Router），該模塊基本是基于ngnix打造，只是在ngnix技術(shù)上提供了動(dòng)態(tài)注冊(cè)的功能。在部署時(shí)，由于CF會(huì)同時(shí)部署非常多的應(yīng)用實(shí)例，所以需要一個(gè)router集群來(lái)滿足應(yīng)用的需要；其次，CF的應(yīng)用容器基于自己開(kāi)發(fā)的warden技術(shù)，warden也是基于LXC技術(shù)，但是使用c和ruby作了一層簡(jiǎn)單的封裝。Docker的大熱讓CloudFoundry很糾結(jié)；第三，CF使用service broker來(lái)集成各種資源服務(wù)，如mongo、mysql、rabbitmq和redis等。最后，CF使用消息總線NATS/GNATS來(lái)完成應(yīng)用之間的通訊。

其他基于容器的PaaS平臺(tái)（如Heroku、OpenShift、DotCloud）的平臺(tái)架構(gòu)和上面所描述的模式基本一致，我在附件中提供了若干鏈接，大家如果有興趣可以仔細(xì)研究。

PaaS的參考架構(gòu)模式

根據(jù)上面討論的兩種架構(gòu)模式，我們可以看到PaaS平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)基本需要如下的構(gòu)件：

1.路由模塊：該模塊的基本功能是將終端用戶請(qǐng)求路由到對(duì)應(yīng)的服務(wù)器實(shí)例，并提供應(yīng)用動(dòng)態(tài)注冊(cè)等功能。目前絕大多數(shù)的實(shí)現(xiàn)是基于ngnix，同時(shí)也需要使用簡(jiǎn)單的lua腳本完成應(yīng)用注冊(cè)和路由查詢等基本功能；

2.服務(wù)管理模塊：該模塊會(huì)為開(kāi)發(fā)人員和運(yùn)維人員提供管理接口，其基本功能包括創(chuàng)建應(yīng)用實(shí)例、配置應(yīng)用運(yùn)行參數(shù)、啟停應(yīng)用、發(fā)布應(yīng)用程序、擴(kuò)容或縮容等。服務(wù)管理模塊也需要提供相應(yīng)的客戶端被用戶使用，如命令行或是用戶界面等；

3.應(yīng)用容器模塊：應(yīng)用容器是PaaS平臺(tái)的核心，其主要功能是管理應(yīng)用實(shí)例的生命周期，匯報(bào)應(yīng)用的運(yùn)行狀態(tài)等。目前來(lái)看，應(yīng)用容器可以基于虛擬機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)（如AWS），也可以使用Linux容器技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，最早使用的是LXC，CloudFoundry使用的是自己的warden，同樣也是基于cgroup，現(xiàn)在最新的是docker；

4.應(yīng)用部署模塊：應(yīng)用部署模塊需要將應(yīng)用程序打包成為可直接部署的發(fā)布包。該模塊是實(shí)現(xiàn)PaaS平臺(tái)開(kāi)發(fā)性的關(guān)鍵。由于現(xiàn)有通用的PaaS平臺(tái)需要支持多種編程語(yǔ)言和框架，如Java， Python， Ruby和PHP等，當(dāng)應(yīng)用發(fā)布時(shí)，PaaS平臺(tái)需要根據(jù)不同的編程語(yǔ)言將應(yīng)用打包成為通用的發(fā)布包，然后傳遞給容器模塊部署。應(yīng)用部署模塊是實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的關(guān)鍵，目前來(lái)看起源于Heroku的buildpack已經(jīng)被大家廣發(fā)接受；

5.塊存儲(chǔ)模塊：該模塊主要用于存儲(chǔ)應(yīng)用的發(fā)布包，需要保證程序包的長(zhǎng)久存儲(chǔ)和。目前AWS的Beanstalk直接使用S3，CF可以使用網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)NFS或是其他任何分布式文件存儲(chǔ)系統(tǒng)（如HBase）；

6.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊：該模塊需要保存應(yīng)用和服務(wù)的基本信息，可以基于任何現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，如MYSQL或是MONGODB等；

7.監(jiān)控模塊：該模塊的作用是持續(xù)監(jiān)控應(yīng)用的運(yùn)行狀態(tài)，比如健康狀態(tài)（是否存活）、資源使用率（CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)、網(wǎng)絡(luò)等）和可用性等。這些指標(biāo)會(huì)成為整個(gè)PaaS平臺(tái)運(yùn)維的關(guān)鍵，也為自動(dòng)彈性伸縮奠定基礎(chǔ)；

8.用戶認(rèn)證模塊：該模塊需要保證應(yīng)用程序的安全性和隔離性，通常而言，公有云的提供商會(huì)使用OAuth等技術(shù)集成現(xiàn)有的用戶認(rèn)證服務(wù)；

9.消息總線模塊：該模塊也是最重要的模塊，由于PaaS平臺(tái)所搭建的是一個(gè)大規(guī)模分布式環(huán)境，通常而言，規(guī)模在數(shù)百臺(tái)到上千臺(tái)的機(jī)器數(shù)量，所有模塊之間的通訊會(huì)變成一個(gè)核心的問(wèn)題。所以消息總線會(huì)變成系統(tǒng)之間通訊的基礎(chǔ)，通常需要支持pub/sub模式。