馮 翔 ，殷月明 ，吳永和

（1.華東師范大學網(wǎng)絡(luò)教育學院 上海 200062；2.上海數(shù)字化教育裝備工程技術(shù)研究中心 上海 200062；3.上海貝爾股份有限公司 上海201206）

1 引言

當前的SaaS主要由服務(wù)商開發(fā)成套的軟件，這些軟件由低耦合、可組裝的軟件實體構(gòu)成，因此可提供基于模板和規(guī)則的定制功能來滿足多租戶應(yīng)用需求，其最大優(yōu)勢在于提供多租戶服務(wù)，用規(guī)模效應(yīng)來降低成本。多租戶相關(guān)的技術(shù)是SaaS中的核心關(guān)鍵技術(shù)，如可配置的多租戶SaaS應(yīng)用、單實例支持多租戶的SaaS應(yīng)用架構(gòu)、可伸縮的多租戶SaaS應(yīng)用架構(gòu)等，這些技術(shù)從服務(wù)的角度保障多租戶系統(tǒng)的彈性、擴展性和性能，確保SaaS軟件交付模式的成功，但還不能解決需求交集小、多領(lǐng)域、多變的租戶個性化需求問題，而這個問題需要從軟件開發(fā)模型的角度來解決。從SaaS發(fā)展歷史來看，其典型應(yīng)用演化自CRM(customer relationship management)、ERP（enterprise resource planning）、MIS(management information system)、HRM(human resource management)等，面向的是中型以上具有明確上述系統(tǒng)需求的企業(yè)，它們的需求集合存在較大的交集，一旦需求集合交集過小，SaaS將難以適應(yīng)。據(jù)埃森哲2009年11月發(fā)布的《中國云計算調(diào)研報告》數(shù)據(jù)，我國的中小企業(yè)數(shù)量超過千萬。由于行業(yè)千差萬別，數(shù)量巨大，這些中小企業(yè)的SaaS應(yīng)用需求集合交集較小，傳統(tǒng)SaaS軟件交付模式難以滿足這樣的需求。

近幾年發(fā)展起來的軟件商店模式，可滿足大量人群的個性化需求，而Web Mashup為快速情境應(yīng)用[1，2]提供技術(shù)和模式支撐。在SaaS上整合軟件商店模式有利于提高應(yīng)用豐富度，從而滿足個性化需求，基于此，本文基于Web2.0、Web聚合、網(wǎng)構(gòu)軟件思想，設(shè)計一種融合SaaS和軟件商店的新型SaaS軟件開發(fā)架構(gòu)，該架構(gòu)源自電信2.0領(lǐng)域的研究，其目的是以輕量級方式整合電信和IT能力，從而為中小企業(yè)提供靈活、敏捷的信息化平臺支撐。

2 相關(guān)研究

Web的第一階段是基于超鏈接的靜態(tài)信息存儲網(wǎng)絡(luò)，隨著Web的發(fā)展，應(yīng)用越來越多，各種結(jié)構(gòu)之間的交互需求也越來越迫切；第二階段的Web2.0隨之也發(fā)展起來了，并由此催生了新一代的Web軟件開發(fā)技術(shù)和模式，一些公司和機構(gòu)都已相繼展開研究[3，4]。

互聯(lián)網(wǎng)作為平臺是Web2.0中的核心原則之一[5]。隨著Web的平臺化，IT界的商業(yè)模式也在發(fā)生改變，新型應(yīng)用模式誕生了，如聚合（mashup）對軟件行業(yè)產(chǎn)生了深遠影響，相對于傳統(tǒng) I T應(yīng)用有眾多優(yōu)點[6]，因此越來越多的企業(yè)和學者對此展開研究，各種面向用戶的聚合系統(tǒng)[7]開始出現(xiàn) ， 如 Y ahoo Pipe[8]、Intel Mash Maker[9]、SAP 的Enterprise2.0聚合平臺[10]、IBM 情境應(yīng)用平臺[6]等。

Web聚合有兩種形式：一種是對于不同來源的數(shù)據(jù)和服務(wù)進行聚合，另一種是作為完整Web應(yīng)用的包含UI、邏輯在內(nèi)的一整套網(wǎng)頁功能被聚合，這種聚合下的典型代表是Widget/Gadget等。然而，Widget/Gadget僅表現(xiàn)簡單邏輯功能，現(xiàn)階段多數(shù)Widget平臺只負責將不同來源的Widget組織在一起展示，而沒有深度地將其進行業(yè)務(wù)聚合。開放聚合聯(lián)盟 (open mashup alliance,OMA)制定的EMML(enterprise mashup markup language)聚焦在后臺的數(shù)據(jù)聚合邏輯流程上[11]。

IBM的 Mashup Center[6]是基于聚合思想的企業(yè)級情景應(yīng)用支撐系統(tǒng)，是Mashup應(yīng)用企業(yè)的成功案例。Mashup Center不支持將互聯(lián)網(wǎng)上的普通網(wǎng)頁聚合到應(yīng)用中，任何現(xiàn)有網(wǎng)頁和Web應(yīng)用必須以IBM提供的Widget規(guī)范方式重新包裝之后打包為jar格式或war等格式發(fā)布,或通過聚合 H ub發(fā)布。

總之，將聚合應(yīng)用于企業(yè)成為趨勢，但應(yīng)用的深度和廣度還不夠，對于具有較強邏輯性的企業(yè)應(yīng)用方面還需要深入研究：不依賴于特定廠商Widget/Gadget規(guī)范的Web應(yīng)用聚合技術(shù)；在Web前端的業(yè)務(wù)邏輯構(gòu)造；任意來源的Web應(yīng)用組裝。網(wǎng)構(gòu)軟件理論與技術(shù)在Web上的應(yīng)用為解決這些問題提供了支撐。網(wǎng)構(gòu)軟件是指在面向?qū)ο?、軟件?gòu)件等技術(shù)支持下的軟件實體以主體化的軟件服務(wù)形式存在于Internet的各個節(jié)點上,各個軟件實體相互間通過協(xié)同機制進行跨網(wǎng)絡(luò)的互連、互通、協(xié)作和聯(lián)盟,從而形成一種與WWW 相類似的軟件Web(software Web)形態(tài)[12]。參考文獻[13]指出網(wǎng)構(gòu)軟件可適應(yīng)開放、動態(tài)、難控的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境需求，它呈現(xiàn)出一種可演化、連續(xù)反應(yīng)式、多目標適應(yīng)的新系統(tǒng)形態(tài)。網(wǎng)構(gòu)軟件系統(tǒng)強調(diào)的是以網(wǎng)絡(luò)為“土壤”，以可復(fù)用構(gòu)件為“營養(yǎng)”來實現(xiàn)豐富多彩的新型應(yīng)用程序，這是個性化軟件的重要基礎(chǔ)。

軟件商店模式充分體現(xiàn)了“長尾”效應(yīng)，為軟件滿足個性化需求提供了較好的模式。雖然軟件商店取得了成功，但是商店應(yīng)用的同質(zhì)化逐漸暴露。這種問題在長尾坐標圖上反映為：橫軸過度，縱軸過低。即長尾在橫軸上非常之長，而對應(yīng)的縱坐標指標，如單個軟件關(guān)注度、下載量、付費量則極度偏低。從短期看，這樣的態(tài)勢對運營商非常有利，而對多數(shù)開發(fā)者極其不利。從長遠看，對運營商也將逐漸變得不利，因為大量處于“長尾”上的開發(fā)者將不再愿意投入過多。

3 設(shè)計思想與方法

本文提出將軟件商店模式、SaaS和Web聚合模式進行整合，使得SaaS可向第三方軟件提供商開放，并具有可聚合任意開發(fā)商所接入的Web應(yīng)用功能。這種模式的核心在于：讓軟件商店的開發(fā)者之間也開展軟件的共享和聚合，這種共享與聚合可以采用免費共享方式也可以采用付費方式。其宗旨就是，降低單體應(yīng)用同質(zhì)化，提高單體應(yīng)用流通量，從而在提高平臺應(yīng)用豐度的同時也關(guān)注了質(zhì)量和收益。而要采用這樣的模式，則需要構(gòu)建一種滿足軟件商店中軟件聚合需求的平臺。這里講的聚合著力點在于Web應(yīng)用軟件的聚合，不是簡單的Widget/Gadget或者數(shù)據(jù)聚合，這些軟件可獨立運行，也可被組裝起來完成更大的需求目標，它不同于傳統(tǒng)意義上的組件復(fù)用。將這種軟件聚合的模式稱為Executable Web軟件模式。

為了將Web上的各種應(yīng)用從更高層次進行聚合，就需要一種關(guān)于Web應(yīng)用的發(fā)布、發(fā)現(xiàn)和集成機制。圖 1所示為 Web2.0及之前的示意，圖 2為Executable Web的示意，這兩個圖顯示了這兩種機制的不同[14]。Executable Web最初是Boothby[14]提到的一種想法，本文的思想與其相似，且字面含義明確,故沿用Executable Web這一概念，并借助軟件商店、SaaS等進行了拓展和完善，以此為核心設(shè)計服務(wù)于電信行業(yè)、中小企業(yè)以及開發(fā)者的SaaS生態(tài)環(huán)境。

Executable Web類似于W3C中的Web服務(wù)的架構(gòu)[15]，不同的是，這種架構(gòu)最終返回給調(diào)用程序或者用戶的是一個可直接使用的、具有UI交互能力的、完整意義上的應(yīng)用程序，而不是需要繼續(xù)加工的面向機器的服務(wù)。就其本質(zhì)來看，傳統(tǒng) Web服務(wù)是 M2M（machine to machine），而這種服務(wù)既可以是M2M也可以是M2P（machine to person）。

圖3所示的Executable Web Ecosystem描述了基于Executable Web的SaaS生態(tài)環(huán)境。其主要組成為服務(wù)提供商、集成商、網(wǎng)頁提供商以及Executable Web支撐運營商（即SaaS運營商）。

服務(wù)提供商提供各種各樣的服務(wù)，包括SOAP Web服務(wù)、RESTful服務(wù)、RPC服務(wù)以及以腳本語言 (如 Google map JavaScript API)提供的Open API等。這些服務(wù)可以是免費的，也可以是收費的。

網(wǎng)頁提供商編寫各種各樣的Widget/Gadget，甚至較之更復(fù)雜的完備意義上的網(wǎng)頁，并將這些網(wǎng)頁提交到Executable Web支撐運營商。在提交網(wǎng)頁時，根據(jù)需要和特性，公布該網(wǎng)頁的目的、傳值方式、URL等。支撐運營商根據(jù)提交時的參數(shù)進行后臺索引、發(fā)布、管理。

集成商可在服務(wù)提供商、網(wǎng)頁提供商的服務(wù)及網(wǎng)頁基礎(chǔ)上編寫更多、更復(fù)雜的服務(wù)、網(wǎng)頁甚至大型應(yīng)用。

支撐運營商負責管理底層服務(wù)，網(wǎng)頁服務(wù)的注冊、發(fā)布、管理，還負責提供用戶管理、平臺管理、開發(fā)者管理、計費管理、應(yīng)用管理等功能支撐。

依據(jù)上述方法，設(shè)計了BellMashup Platform系統(tǒng)架構(gòu)。

4 BellMash Platform系統(tǒng)架構(gòu)

BellMash Platform系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示，其主要部分功能如下。

BellMash Widget/Webpage、構(gòu)件 Workbench作為軟件開發(fā)的SDE提供給開發(fā)者以提高開發(fā)速度、效率及支持軟件質(zhì)量保證；Workbench可基于Eclipse開發(fā)，其中配置Web頁面開發(fā)向?qū)?，開發(fā)模板。

BellMash運營管理負責對開發(fā)者、構(gòu)件、應(yīng)用、運行平臺等進行管理。

BellMash Web服務(wù)器用于暴露各種服務(wù)，包括Web服務(wù)、RESTful服務(wù)等。

BellMash構(gòu)件服務(wù)器是符合SCA規(guī)范的構(gòu)建服務(wù)器，可采用Apache Tuscany搭建。SCA規(guī)范能夠采用依賴注入的技術(shù)將任意的服務(wù)進行組裝集成，比如可以將傳統(tǒng)的POJO形式的Java類進行封裝，可以將Web服務(wù)進行封裝，可以將RESTful服務(wù)進行封裝，可以將上述各類服務(wù)進行組裝。

5 客戶端聚合引擎

在BellMash平臺中，實現(xiàn)基于Web聚合、用戶驅(qū)動、網(wǎng)構(gòu)軟件理念的關(guān)鍵除了后臺服務(wù)構(gòu)件之外，還在于瀏覽器端的聚合框架。這種框架應(yīng)該能夠自動發(fā)現(xiàn)、加載服務(wù)型的Web頁面，能夠聚合Web頁面形成更大的應(yīng)用，還需要具備網(wǎng)構(gòu)軟件所強調(diào)的動態(tài)性、開放性、演化性等。

在聚合框架中，開發(fā)者和用戶都可以通過非常簡單的語句聚合新的Web應(yīng)用。新的應(yīng)用是位置透明的，由框架自動搜尋、加載和呈現(xiàn)?？蚣苓€可負責在同類Web應(yīng)用中加載使用體驗更好、可信度更高、響應(yīng)更快的應(yīng)用；框架還可在無法尋址用戶既定Web應(yīng)用的情況下搜尋并加載替代應(yīng)用。

要將Web應(yīng)用共享起來，必須有一個機制，該機制能夠在Web上標示這個Web應(yīng)用，這包括Intent Based軟件共享方法和聚合引擎。

5.1 Intent Based軟件共享方法

賦予Web應(yīng)用特定的功能描述，這種描述類似Android application Framework中的Intent機制[16]。每個Web應(yīng)用的公開頁面將向Web暴露二元組。將這樣的二元組通過數(shù)據(jù)庫進行注冊登記，當其他應(yīng)用需要調(diào)用該功能時，網(wǎng)頁代碼中只需要通過簡單的數(shù)條Java Script語句調(diào)用。對于開發(fā)者來講，在面對一個具體需求時，其首先在粗粒度層次進行需求分析，并向服務(wù)器端的application目錄進行Intent關(guān)鍵字模糊查詢。如果能夠查詢到類似的Web應(yīng)用服務(wù)，則可復(fù)用之，如果不能搜索到，則自主開發(fā)，并可提交到服務(wù)器端的application目錄，以被他人復(fù)用。一個典型的例子是：開發(fā)者A開發(fā)了一個聯(lián)系人應(yīng)用，開發(fā)者B開發(fā)了一個發(fā)短消息的應(yīng)用，A現(xiàn)在需要擴展聯(lián)系人應(yīng)用，以使其能夠在用戶點擊聯(lián)系人的手機號碼時啟動一個發(fā)送短消息的應(yīng)用。由于A沒有開發(fā)短消息的能力和經(jīng)驗，A在系統(tǒng)中檢索類似Intent：Intent_SMS形式的Web應(yīng)用聲明。當獲得這樣的應(yīng)用之后，在其代碼(客戶端代碼)中的clickEvent中調(diào)用類似如下代碼 Intent(Intent_SMS，arg_msg)即可調(diào)出Web上無論在哪里的由B開發(fā)的發(fā)送短消息的應(yīng)用。arg_msg包含目的移動電話號碼以及可選的消息，該參數(shù)有開發(fā)者B定義。arg_msg通常以JSON/XML格式編碼，默認的開發(fā)者B的應(yīng)用接受JSON格式傳送的arg_msg。

5.2 聚合引擎

在聚合框架中，開發(fā)者在一定的規(guī)則下開發(fā)Web應(yīng)用，這些Web應(yīng)用中的網(wǎng)頁在傳統(tǒng)Web網(wǎng)頁基礎(chǔ)上嵌入了一種基于HTML5標準提出的新事件機制——PostMessage[17]。通過該機制繞開瀏覽器同源策略（same origin policy，SOP）限制，該Web頁面可以同其他不同來源的頁面在同一網(wǎng)頁進行通信，從而達到聚合的目的。

圖5和圖6顯示了整體聚合機制以及聚合引擎所在的位置。一個開發(fā)者通過BellMash平臺搜索已注冊的Web應(yīng)用數(shù)據(jù),搜索到applicationService1和applicationService2滿足其需求。開發(fā)者通過Intent機制，將二者結(jié)合起來。需要強調(diào)的是，在這個過程中，開發(fā)者并不是將這兩個應(yīng)用的代碼融合到一個Web頁面中，開發(fā)者僅僅使用Intent聲明了要使用那個applicationService，在隨后的聚合過程中，聚合引擎將可以把不同來源的應(yīng)用聚合在用戶界面中。

開發(fā)者將applicationService1和applicationService2在開發(fā)階段聚合成新的應(yīng)用application1；開發(fā)者也可以直接用applicationService2開發(fā)新的應(yīng)用application2，隨后他將把application1和application2發(fā)布到服務(wù)器上，并且可將其注冊到BellMash的application目錄上以供其他開發(fā)者共享使用。

圖6表示的是在用戶使用階段，聚合引擎的工作機制。一個認證用戶可以從application目錄中挑選滿足需求的應(yīng)用，這些應(yīng)用條目將被自動記錄到用戶的application目錄中，并且在適當?shù)臅r候保持同瀏覽器端用戶離線application目錄的同步。依然以contact和sendsms為例，把contact作 為 applicationService1， 把 sendsms作 為applicationService2。當用戶啟動application服務(wù)1時，啟動過程從離線數(shù)據(jù)庫獲取了applicationService1的URL，隨即聚合引擎依據(jù)該URL從第三方服務(wù)器上調(diào)出contact應(yīng)用頁面。此時聚合引擎沒有進行任何關(guān)于sendsms機applicationService2的操作。當用戶點擊contact中的Mobile電話號碼時，該過程通過代碼Intent(Intent_SMS，arg_msg)在Intent analyzer協(xié)助下對sendsms及applicationService2進行定位、加載、賦值等一系列操作，最終顯示給用戶一個新的界面，該界面即為發(fā)送短信的界面，并且其上依據(jù)自動填充arg_msg的相關(guān)數(shù)據(jù)，此外，用戶還可以根據(jù)需要修改該數(shù)據(jù)，最后將短信發(fā)送出去。

6 原型系統(tǒng)

根據(jù)上述架構(gòu)，研究團隊開發(fā)了一個可以實際運行的原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要實現(xiàn)聚合引擎部分，并整合電信行業(yè)的Parlay X能力，將其封裝為Restful API，提供通信支持。BellMash原型平臺的用戶界面參考開源Web desktop[18]。開始菜單中顯示所有的應(yīng)用，包括用戶從application目錄中選擇的，也包括系統(tǒng)級默認功能，如application目錄、應(yīng)用注冊模塊以及同步服務(wù)器等。

6.1 個性化企業(yè)應(yīng)用實例

為了測試Web 上任何位置的應(yīng)用之間的聚合運行，研究團隊在不同的域上分別開發(fā)了聯(lián)系人應(yīng)用、基于電信位置服務(wù)的定位應(yīng)用、發(fā)送短消息應(yīng)用、第三方呼叫應(yīng)用。這些應(yīng)用都是相互獨立的應(yīng)用，都可以獨立使用，但是在某些情況下，可以將應(yīng)用聚合起來滿足特定需求場景，比如物流跟蹤。

場景如下：假如原始的聯(lián)系人應(yīng)用中顯示的是所有配送員的個人信息，包括手機號碼信息?，F(xiàn)在物流公司希望隨時了解配送員的當前位置，他們也希望其客戶能夠隨時了解配送員的當前位置，以提高服務(wù)滿意度。同時，物流公司后臺管理員還希望隨時快速地通過短信或者撥打電話聯(lián)系配送員。物流公司希望開發(fā)上述功能的Web應(yīng)用，開發(fā)周期要求在兩周之內(nèi)。

面對這樣的場景，開發(fā)者首先在BellMash中搜索Intent滿足sendsms、location、call等關(guān)鍵字的應(yīng)用。開發(fā)者搜索到了相關(guān)的應(yīng)用，并且也獲得了調(diào)用規(guī)范，即上文所述的Intent二元組，開發(fā)者只需要調(diào)用Intent(Intent_SMS，arg_msg)這樣的代碼即可。在這樣的情況下，開發(fā)者對原有聯(lián)系人應(yīng)用進行了適當修改，在contact中每個配送員條目下添加了：發(fā)送短信的圖標及對應(yīng)的功能；根據(jù)手機定位的圖標及功能；第三方呼叫的圖標及功能。至此，該聚合應(yīng)用完成。經(jīng)過測試，滿足了物流公司的需求。開發(fā)時間：3天。

6.2 Bellmash Platform上的應(yīng)用開發(fā)流程

典型的開發(fā)流程包括開發(fā)者搜索Intent的過程，開發(fā)者定制應(yīng)用以及開發(fā)者發(fā)布自己的應(yīng)用的過稱，圖 7所示為開發(fā)流程。

7 下一步研究

本文所設(shè)計的BellMash Platform原型平臺的主體是聚合引擎以及后臺電信能力服務(wù)，融合SaaS和軟件商店實踐Executable Web理念。BellMash是平臺原型，它支持在其上進行不斷的演化、擴展。因此，從理論上來看，在這樣的平臺上所演化的具體應(yīng)用是因需求而變的，應(yīng)用沒有數(shù)目限制，應(yīng)用的類型也沒有預(yù)期性,而這樣的特征能夠為應(yīng)用的個性化提供支撐。原型系統(tǒng)設(shè)計以及典型案例測試表明本方案為SaaS提供了一種滿足多領(lǐng)域、需求集合交集較小的中小企業(yè)個性化、頻繁變化的應(yīng)用需求的可行技術(shù)路線。

為了提供安全可靠的SaaS服務(wù)，還有關(guān)鍵問題需要進一步研究，這些問題包括：由于應(yīng)用不再由SaaS運營商獨立提供，因而應(yīng)用的可靠性、安全性技術(shù)將有別于傳統(tǒng)SaaS模式；由于應(yīng)用聚合可能在不同的應(yīng)用提供商之間發(fā)生，數(shù)據(jù)的安全性也將有別于傳統(tǒng)SaaS技術(shù)。這些問題是構(gòu)建新型SaaS生態(tài)環(huán)境的必要保障。下一步研究將重點集中在以下兩方面。

（1）數(shù)據(jù)的保護機制

通過構(gòu)建應(yīng)用安全沙箱，使得SaaS應(yīng)用軟件的運行限制在安全框架之內(nèi)，對于大多數(shù)應(yīng)用，數(shù)據(jù)只在瀏覽器本地駐留，不允許不同提供商的應(yīng)用將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到其他域；對于必須同服務(wù)器進行交互的數(shù)據(jù)，通過制定技術(shù)和機制兩個層面的安全協(xié)議，確保數(shù)據(jù)被限定在特定的域中。

（2）應(yīng)用的多實例機制

對于任意應(yīng)用，采用類似云存儲中數(shù)據(jù)備份機制確保應(yīng)用高可靠性。應(yīng)用提供商可以提供任意套實例，但必須在SaaS運營商域部署至少一套實例，從而保證用戶總是能訪問應(yīng)用。對于同類型應(yīng)用，SaaS運營商將首先查找用戶配置的應(yīng)用的實例，如果所有實例不可訪問，則查找其他等價應(yīng)用實例以提供應(yīng)急服務(wù)。

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