Software as a Service: Desenvolvendo Aplicações Multi-tenancy com Alto Grau de Reuso

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1 Software as a Service: Desenvolvendo Aplicações Multi-tenancy com Alto Grau de Reuso Autores: Josino Rodrigues Neto Vinicius Cardoso Garcia Andrêza Leite de Alencar Júlio César Damasceno Rodrigo Elia Assad Fernando Trinta

2 Quem vos fala? Mestre em Ciência da Computação pela UFPE Especialista em Engenharia de Software pelo Centro de Ensino Unificado de Teresina - CEUT (2010). Especialista em Bancos de Dados IFPI (2008). Graduado em Sistemas de Informação IFPI (2006). Possui 6 anos de experiência em desenvolvimento de aplicações Java para web e 1 ano e meio de experiência com desenvolvimento de aplicações Grails, tendo desenvolvido inclusive plug-ins para esta plataforma

3 Agenda Parte 1 Introdução à Multi-tenancy Parte 2 Tópicos pesquisados Parte 3 Tecnologias Parte 4 Demonstração prática Considerações finais 3

4 Parte 1 Introdução à Multi-tenancy 4

5 Se a engenharia civil criou prédios, a computação criou multi-tenancy. 5

6 Contexto Crescimento dos usuários de internet Facebook possui 10% da população mundial Cauda Longa Surgimento de Cloud Computing SaaS Multi-tenancy Temos que repensar a nossa forma de desenvolver software?

7 Vender pouco, cobrando um alto valor? Vender muito a um valor baixo?

8 Contexto Cauda Longa Fonte: [2] 8

9 Problema Desenvolver software para atender a um grande número de usuários a baixo custo, no modelo de Software como Serviço

10 Precisaríamos de um modelo que atendesse a essa necessidade tanto otimizando o consumo de recursos quanto reduzindo os custos.

11 Surge um novo modelo de PAGAMENTO POR USO que pode auxiliar na solução.

12 Cloud Computing Definição: Cloud computing é um modelo que permite o acesso, através de rede de computadores, a um conjunto de recursos computacionais configuráveis (Ex: rede, servidores, armazenamento, aplicações e serviços) de forma ubíqua, conveniente e sob-demanda. Esses recursos podem ser rapidamente provisionados e liberados com um mínimo esforço de gerenciamento ou interação com o provedor de serviço. National Institute of Standards NIST[3]

13 Cloud Computing 13

14 SaaS Definição: Capacidade provida ao consumidor de usar aplicações do provedor executando-a na infraestrutura de cloud. As aplicações são acessíveis de vários dispositivos através de thin clients como browsers web. O Consumidor não gerencia ou controla a infraestrutura de cloud incluindo rede, servidores, sistemas operacionais, armazenamento ou ainda capacidades individuais da aplicação, com possiveis exceções de configurações da aplicação específicas do usuário. National Institute of Standards NIST [3]

15 Multi-tenancy Definição: Multi-tenancy é uma abordagem organizacional para aplicações SaaS. Bezemer[4] define multi-tenancy como aplicações que permitem o compartilhamento dos mesmos recursos de hardware, através do compartilhamento da aplicação e da instância do banco de dados, enquanto permite configurar a aplicação para atender às necessidades do cliente como se estivesse executando em um ambiente dedicado. Tenant é uma entidade organizacional que aluga uma aplicação multi-tenancy. Normalmente, um tenant agrupa um número de usuários que são os stakeholders da organização.

16 Multi-tenancy Níveis de maturidade de SaaS Multi-Tenancy[7] 16

17 Resumindo, o que queremos é

18 18

19 19

20 Um Bom Exemplo

21 Propostas de Arquitetura

22 Towards an Architectural Style for Multitenant Software Applications Fonte: [10]

23 Enabling Multi-tenancy: An Industrial Experience Report Fonte: [4]

24 Multi-Tenant Secure Load Disseminated Software as a Service Architecture Fonte: [11]

25 Two-Tier Multi-Tenancy Scaling and Load Balancing Fonte: [12]

26 Scaling the Data in Multi-tenant Business Support System Fonte: [13]

27 Parte 2 Tópicos Pesquisados 27

28 Tópicos Pesquisados na Academia Alocação de recursos Banco de dados Customização Escalabilidade Migração Monitoramento Performance Segurança Integração de dados Virtualização

29 Em que nos baseamos para dizer isso??

30 Dissertação de mestrado defendida em 2012

31 Mapeamento Sistemático realizado com Trabalhos Publicados até Agosto de 2011 Pesquisados em: IEEEXplore Digital Library (httt://ieeexplore.ieee.org/) ACM Digital Library (http://portal.acm.org) Elsevier ScienceDirect (http:// EI Compendex (http://www.engineeringvillage2.org) Elsevier Scopus (http://www.scopus.com)

32 Principais Conferências IEEE International Conference on e-business Engineering (ICEBE) International Conference on Cloud Computing ACM SIGMOD/PODS Conference International Conference on Advanced Communication Technology IEEE International Conference on Data Engineering

33 O que achamos?? 71 trabalhos relevantes sobre multi-tenancy

34 Trabalhos/Ano de Publicação 34

35 Virtualização 3 Integração de Sistemas 6 Segurança 7 Performance 10 Monitoramento 2 Migração 3 Escalabilidade 2 Customização 12 Banco de dados 11 Alocação de Recursos

36 Publicações Trabalhos/Ano/Tópico Pesquisado Alocação de recursos Banco de Dados Customização Escalabilidade Migração Monitoramento Performance Segurança Integração de Sistemas Virtualização

37 Considerando os Tipos de Pesquisa como Validation Research Evaluation Research Solution Proposal Philosophical Paper Opinion Paper Experience Paper

38 Tipo de Pesquisa/ Tópico

39 Do que especificamente tratam esses trabalhos??

40 Frameworks Tratam de: Isolamento de segurança Isolamento de performance Isolamento de disponibilidade Isolamento de administração Customização Alocação de recursos Garantia de SLA 40

41 Ferramentas Auxílio a compartilhamento de recursos Identificação de tenants maliciosos Proposta de SGBD Multi-tenancy(M-Store) Garantia de SLA(SmartSLA) 41

42 Métodos ou Técnicas 27 métodos ou técnicas que abordam os mais variados contextos relacionados a aplicações multi-tenancy Alocação de Recursos Bancos de dados Customização Monitoramento Melhoria de Performance Segurança SOA Virtualização 42

43 Modelos Para: Customização entre tenants Predição de violações nos tempos de resposta esperados Modelo para predição de consumo de recursos Modelo de indexação de dados Modelo de controle de acesso baseado em ontologias 43

44 Arquiteturas Propostas de arquitetura Force.com SPOSAD(Shared, Polymorphic, Scalable Application and Data) L4 Cache Arquitetura de Sistemas de Autenticação Multitenancy Ao todo foram encontrados 13 propostas de arquitetura 44

45 Variabilidade Customização baseada em metadados Padrões de customização a nivel de banco de dados Técnicas de mapeamento de esquemas para o banco de dados Utilização de SCA (Service component architecture) Utilização de POA(Programação Orientada a Aspectos) Customização baseada em ontologias Utilização de técnicas de SPL para gerenciamento de variabilidade 45

46 O que é abordado em cada tópico?

47 Alocação de Recursos - Desafios Calcular os recursos computacionais necessários Identificar fatores limitantes ou gargalos nos recursos computacionais requeridos para as várias instâncias Identificar a melhor distribuição dos tenants entre os servidores Automação da alocação de recursos Comparar a viabilidade financeira de cada abordagem de distribuição dos tenants

48 Alocação de Recusos Literatura Abordagem para o cálculo de recursos requeridos para o bom funcionamento de vários tenants em uma instância de aplicação compartilhada Otimização da distribuição de tenants e instâncias de uma aplicação em um conjunto de servidores sem violar qualquer requisito de SLA dos tenants Utilização de recursos oriundos de clouds públicas e privadas Priorização das requisições recebidas por uma instância de uma aplicação multi-tenancy

49 Banco de dados - Desafios Armazenamento Eficiente Espaço Performance Produtividade Relacional x Não Relacional

50 Banco de Dados - Abordagens Basic Layout Private Table Extension Table Universal Table Pivot Table Chunk Table Chunk Folding

51 Banco de Dados - Abordagens

52 Banco de Dados - Abordagens

53 Banco de Dados - Abordagens

54 Customização Técnicas de Realização de Customização Variabilidade em linhas de produtos de Software Personalização do usuário final em aplicações web Customização de propriedades QoS como privacidade e performance

55 Escalabilidade Maximizar o número total de tenants possíveis sem violar seus requisitos de SLA Uso de Plataformas como Serviço (PaaS) atuais, como Force.com, Windows Azure, e Google App Engine

56 Migração Migrar aplicações web legadas que trabalham com um único tenant para multi-tenancy Método sistemático que provê diretrizes para migrar aplicações single-tenant para multitenancy Live migration Zephyr, uma técnica para live migration

57 Monitoramento Visão geral do funcionamento de seus serviços Interface de monitoramento única Requisitos básicos de uma infraestrutura de monitoramento para ambientes multi-tenancy: Multi-tenancy Escalável Dinâmica Simples Abrangente

58 Performance Esta diretamente ligado à monitoramento de aplicações multi-tenancy Isolamento de performance SPIN (Service Performance Isolation Infrastructure) Utilização de dados de monitoramento para predição de performance Atendimento justo à requisições de todos os tenants

59 Segurança Avaliação de credibilidade de tenants Detecção e gerenciamento de tenants maliciosos MTACM - multi-tenancy based access control model RBAC (Role-Based Access Control)

60 Integração de dados Não é possível atender a todos os requisitos de todos os usuários Trazer desenvolvedores independentes para o processo Criação de APIs Web para a aplicação Framework Multi-tenancy SOA

61 Vantagens e Desvantagens de Multi-tenancy Vantagens Único código fonte para várias versões da aplicação Atualização do software de uma só vez para todos os clientes Facilidade de colaboração e integração entre tenants Economia nos custos com infraestrutura de hardware Aumento da margem de lucro Reuso de regras de negócio com o mínimo de adaptação Redução dos custos de venda e manutenção do software Agrupamento de tenants de acordo com a SLA exigida pelo cliente 61

62 Vantagens e Desvantagens de Multi-tenancy Desvantagens É difícil calcular os recursos requeridos para cada novo tenant e ao mesmo tempo garantir que as restrições de todos os outros tenants sejam atendidas Dificuldade de comparar e otimizar a redução de custos das diferentes formas de distribuição dos tenants entre os servidores, pelo fato de existirem várias variáveis envolvidas Preocupação das empresas com o custo inicial de reestruturas suas aplicações legadas para multi-tenancy Preocupação dos mantenedores de software com a possibilidade de multi-tenancy introduzir problemas adicionais de manutenção decorrentes do fato desses novos sistemas serem altamente customizáveis 62

63

64 Novas Idéias

65 Antiga tecnologias

66 Antigas Tecnologias

67 Arquitetura de plugins

68 E agora? O que fazer?

69 Go to Prompt grails create-app PrimeiraApp cd PrimeiraApp grails create-domain-class Participante grails create-controller primeiraapp.participante

70 Estruturas de pastas do Grails

71

72 Groovy??? Groovy é uma linguagem ágil e dinâmica para a plataforma java com muitas funcionalidades inspiradas de linguagens como Python, Ruby e Smalltalk, disponibilizando tais funcionalidades para os desenvolvedores Java em uma sintaxe muito semelhante a Java.

73 Mapeando Groovy

74 Olha a diferença

75 Tudo é Objeto

76

77 Scaffolding Gera views Gera classes de Controller Tudo automagicamente

78 Redução de esforço e foco no negócio

79 Plugins O que o Grails não tem nativamente a solução pra tudo A ideia é que uma funcionalidade seja empacotada em módulos que podem ser carregados pelo framework e integrados ao seu sistema Pesquisa em texto puro, tag clouds, extensões de UI, login e controle de acesso, etc Acesse:

80 Parte 4 Exemplo Prático

81 Problema: Desenvolver um aplicativo web no modelo de SaaS Aplicativo com 2 entidades Controle de acesso Uso de banco de dados relacional 81

82 Grails 82

83 Requisitos Implementar CRUDs Cada usuário de uma empresa deve ver apenas dados relacionados à sua empresa Implementar mecanismo de autenticação 83

84 Arquitetura Escolhida Fonte: [4] 84

85 Implementação Alguns Plugins grails que atendem parcialmente à arquitetura apresentada anteriormente A parte não atendida pelo plugin deve ser implementada Implementação usando anotações e metaprogramação Separação entre requisitos multi-tenancy e requisitos da aplicação Implementação de multi-tenancy como interesse transversal 85

86 Acesso a Dados package br.com.rise.alexandria import class Product { String name String description static hasmany = [ features : Feature ] Product(){ features = new HashSet() } } //métodos 86

87 Customização 87

88 Autenticação 88

89 Resultado da implementação Uso metaprogramação para implementar multi-tenancy como interesse transversal Abordagem de plugins do grails permite um alto grau de reuso entre aplicações. 89

90 Considerações Finais SaaS é um modelo de negócios crescente Um percentual cada vez maior dos gastos é aplicado em soluções para este modelo Redução custos para os clientes implicam em mercado ainda mais competitivo Ainda existem vários pontos que carecem de pesquisa Grandes empresas nessa área como Google, IBM e Microsoft Necessário planejar seu futuro com SaaS já!

91 Referências [1] A. Rosenberg, Facebook socially networks roughly 10 percent of Earth's population, Digital Trends, [Online]. Available: percent-of-earths-population/. [Acesso em ]. [2] ANDERSON, C. A Cauda Longa: do mercado de massa para o mercado de nicho. Tradução Afonso Celso da Cunha Serra. Rio de Janeiro, Elsevier, ª reimpressão. [3] NIST Definition of Cloud Computing v15 Acessado em 26/02/ [4] Bezemer, C.-P. and Zaidman, A. (2010). Multi-tenant saas applications: maintenance dream or nightmare? In Proceedings of the Joint ERCIM Workshop on Software Evolution (EVOL) and International Workshop on Principles of Software Evolution (IWPSE), IWPSE-EVOL 10, pages 88 92, New York, NY, USA. ACM. [5] Barbara A. Kitchenham, Tore Dyba, and Magne Jorgensen Evidence-Based Software Engineering. In Proceedings of the 26th International Conference on Software Engineering (ICSE '04). IEEE Computer Society, Washington, DC, USA, [6] Petersen, K., Feldt, R., Mujtaba, S., & Mattsson, M. (2007). Systematic Mapping Studies in Software Engineering. 12th International Conference on Evaluation and Assessment in Software Engineering, 17(1),

92 Referências [7] Chong, F. and Carraro, G. (2006). Architecture strategies for catching the long tail. [8] Petersen, K., Feldt, R., Mujtaba, S., and Mattsson, M. (2008). Systematic Mapping Studies in Software engineering. In EASE 08: Proceedings of the 12th International Conference on Evaluation and Assessment in Software Engineering. [9] Wieringa, R., Maiden, N., Mead, N., and Rolland, C. (2005). Requirements engineering paper classification and evaluation criteria: a proposal and a discussion. Requir. Eng., 11, [10] Craig D. Weissman and Steve Bobrowski The design of the force.com multitenant internet application development platform. In Proceedings of the 2009 ACM SIGMOD International Conference on Management of data (SIGMOD '09), Carsten Binnig and Benoit Dageville (Eds.). ACM, New York, NY, USA, DOI= / [11] Zeeshan Pervez, Sungyoung Lee, and Young-Koo Lee Multi-tenant, secure, load disseminated SaaS architecture. In Proceedings of the 12th international conference on Advanced communication technology (ICACT'10). IEEE Press, Piscataway, NJ, USA, [12] Wei-Tek Tsai; Xin Sun; Qihong Shao; Guanqiu Qi;, "Two-Tier Multi-tenancy Scaling and Load Balancing," e-business Engineering (ICEBE), 2010 IEEE 7th International Conference on, vol., no., pp , Nov

93 Referências [13] Dong Yuanyuan; Ni Hong; Wang Bingfei; Liu Lei;, "Scaling the Data in Multi-tenant Business Support System," Knowledge Engineering and Software Engineering, KESE '09. Pacific- Asia Conference on, vol., no., pp.43-46, Dec

94 Obrigado!!!! Josino Rodrigues

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