Extension Table Layout 詮釋欄位建立 Index 之效能測試

第四章系統實作與評估

4.3 系統效能測試

4.3.3 Extension Table Layout 詮釋欄位建立 Index 之效能測試

七個測試項目中，表現皆落後給 Private Table Layout。其中又以測試項目六以及測試項目七在時間上的影響最為嚴重，判斷可能是因為進行 SELECT 語句轉換過程中，必須先額外執行 INNER JOIN 指令將共用資料表以及私有資料表鏈結後才對鏈結後所產生的資料表進行實際的查詢動作，所以，造成執行時間增加最多。

表 4.1 Private Table Layout 和 Extension Table Layout 測試數據表。

測試項目 Private Table Layout Extension Table Layout

INSERT 語句 23.01 36.11

4.3.3 Extension Table Layout 詮釋欄位建立 Index 之效能測試

表 4.2 的第四欄數據是以 Extension Table Layout 的資料存放方式來儲存資料並且在其詮釋欄位建立索引(Index)的情況下，讓軟體開發人員以一租戶一資料表的寫法撰寫 SQL 語句，再執行本系統工具進行轉換後的語句之測試結果可以發現在所有的測試項目都比沒有建立索引(Index)來得好，除此之外，在多個測試項目中，平均執行時間也和採用 Private Table Layout 的測試結果不相上下。

從比較圖(即圖 4.23、4.24 以及圖 4.25)看來，事實上，採用 Extension Table

‧

下，可以讓軟體開發人員更容易利用 Extension Table Layout 的概念去進行多租戶應用程式之資料層級設計，同時，亦可以享受到採用 Extension Table Layout 的概念進行多租戶應用程式之資料層級設計的好處，除了讓租戶適度地擁有客製化欄位的能力外，亦可以提升軟體開發人員統一管理租戶的共有欄位以及其資料的能力，降低開發、維運多租戶應用程式的複雜度。

表 4.2 Private Table Layout、Extension Table Layout 和

Extension Table Layout with index of metadata 測試數據表。

測試項目 Private Table

Layout

Extension Table Layout

Extension Table Layout with index of metadata

INSERT 語句 23.01 36.11 35.65

圖 4.23 Private Table Layout、Extension Table Layout 和

Extension Table Layout with index of metadata 在測試項目一與測試項目二的比較圖。

‧ 國

立政治大學

‧

N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

圖 4.24 Private Table Layout、Extension Table Layout 和

Extension Table Layout with index of metadata 在測試項目三、四以及測試項目五的比較圖

圖 4.25 Private Table Layout、Extension Table Layout 和

Extension Table Layout with index of metadata 在測試項目六與測試項目七的比較圖

‧

式之資料層級以多租戶共用資料庫的架構來設計，同時，改以 Extension Table Layout 的資料存放方式來儲存資料，以達到既可以滿足租戶適度地客製化其資料表綱要，又可以提升軟體開發人員統一管理租戶的共有欄位以及其資料的雙重目標。

以 Extension Table Layout 的資料存放方式儲存資料雖較適合多租戶應用程式，但對軟體開發人員來說，其 SQL 語句的表達邏輯為了配合實際資料的存放方式，所以，會和一租戶一資料表的寫法有些不同。為了解決這個問題，本研究實作一套系統工具進行語句轉換協助軟體開發人員雖以 Extension Table Layout 的概念去進行多租戶應用程式之資料層級設計，卻可以沿用一租戶一資料表的寫法進行 SQL 語句的表達。轉換過程中，藉由改寫 JDBC 的部分 API 去攔截軟體開發人員所撰寫的 SQL 語句，緊接著，利用 JSqlParser 進行原 SQL 語句

‧

行語句轉換的執行時間。最後，實際進行多項效能測試和 Private Table Layout 比較，從結果顯示，以 Extension Table Layout 的概念並且在其詮釋欄位建立索引(Index)的方式去設計多租戶應用程式之資料層級，軟體開發人員沿用一租

1. 本研究暫以租戶識別碼(TenantId)作為資料隔離的主要機制，在資料安全性的考量下，從租戶的心靈層面看來仍有些疑慮，但若能在應用程式層級提供更完善的機制去防止惡意的用戶利用 TenantId 來偽裝自己的身分竊取其他用戶的資料，相信一定能夠提高資料的安全性。

2. 期望未來能夠在極少的更動之下，開發一套系統工具協助資料進行系統化地轉移，改以 Extension Table Layout 的資料存放方式來儲存資料。接下

‧ 國

立政治大學

‧

N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

來，透過本系統工具進行語句轉換，讓軟體開發人員能夠沿用一租戶一資料表的寫法來撰寫 SQL 語句。

3. 由於本研究在部份設計上採取共用資料表的架構，從 4.2 小節所進行的實驗推斷租戶的數量會影響本系統工具進行語句轉換的執行時間，因此，當租戶的數量大幅增加以後，要如何維持資料庫存取、查詢的效能在一定的水準也是未來在實際使用本系統工具時需要解決的問題。

4. 如何在共用資料表的架構下，妥善處理 Integrity Constraints 是未來待解決的問題。如同 3.4.2 小節所提到的，目前本系統工具在實作 Integrity Constraints 的處理，主要是透過資料庫所提供的多欄位限制加上 TenantId 的概念來完成，其他目前尚未支援的部份或許之後也可以仿造上述的方式來解決。

‧

[1] [Chong et al.06] F. Chong, G. Carraro, and R. Wolter, “Multi-Tenant DataArchitecture,” http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa479086.aspx [2] [Mell et al.11] P. Mell, and T. Grance, “Recommendations of the National

Institute of Standards and Technology,” in The NIST Definition of Cloud Computing, 2011.

[3] [Force.com] The Design of the Force.com Multitenant Internet Application Development Platform

[4] [Aulbach et al.09] Stefan Aulbach, D. Jacobs, A. Kemper, M. Seibold, “A Comparison of Flexible Schemas for Software as a Service,” in SIGMOD’09, June 29–July 2, 2009.

[5] [Aulbach et al.08] Stefan Aulbach, T. Grust, D. Jacobs, A. Kemper, J. Rittinger,

“Multi-Tenant Databases for Software as a Service: Schema-Mapping Techniques,” in SIGMOD’08, June 9–12, 2008.

[6] [Foping et al. 07] Franclin S. Foping, I. M. Dokas, J. Feehan, S. Imran, “A New Hybrid Schema-Sharing Technique for Multitenant Applications”.

[7] [Univ et al. 10] Zhejiang Univ., Hangzhou, “Transforming relational database into HBase: A case study,” in IEEE’10, July 16–18, 2010.

[8] [Hisashi et al. 10] SHIMAMURA Hisashi, S. Kenji, K. Takayuki, N.Shoji,

“Realization of the High-density SaaS Infrastructure with a Fine-grained Multitenant Framework”.

[9] [Ramasubramanian Thiyagarajan et al. 10] Ramasubramanian Thiyagarajan, S.

Kuppusamy, “Enabling Multi-Tenancy in Web Applications,” in devx.com, June 10, 2010.

[10] [Scott Chate 10] Scott Chate, “Convert your web application to a multi-tenant

‧

SaaS solution,” in ibm.com, Dec 14, 2010.

[11] [Martin Grund et al. 08] Martin Grund, M. Schapranow, J. Krueger, J. Schaffner, A. Bog, “Shared Table Access Pattern Analysis for Multi-Tenant Applications,”

in IEEE’08, 2008.

[12] [Alfons Kemper] Alfons Kemper, “Database Technology for SaaS(Software as a Service)”.

[13] 吳定威，「支援多租戶應用程式的 SQL 語句轉換機制」，國立政治大學資訊科學系碩士學位論文，台北，民國 101 年 1 月。

[14] JSqlParser http://jsqlparser.sourceforge.net/

[15] SQL Statement tutorial http://www.w3schools.com/sql/default.asp [16] Eclipse http://www.eclipse.org/

[17] JSP

tutorial

http://www.jsptut.com/

[18] Apache Tomcat http://tomcat.apache.org/

[19] MySQL http://www.mysql.com/

[20] Databse Design-Design pattern: many-to-many

http://www.tomjewett.com/dbdesign/dbdesign.php?page=manymany.php [21] Data Integrity

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa933058(v=sql.80).aspx [22] Bootstrap http://twitter.github.com/bootstrap/

[23] XAMPP http://www.apachefriends.org/en/xampp.html [24] XAMPP

tutorial

http://www.mediawiki.org/wiki/Manual:Running_MediaWiki_on_XAMPP [25] JDBC http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/jdbc/index.html [26] W3C http://www.w3.org/

[27] The Long Tail http://www.longtail.com/the_long_tail/about.html [28] UML http://www.uml.org/

‧

[[ ]] :: SQL statement using Private Table Layout SQL statement using Extension Table Layout .

//Notations introduction



Bold fonts is a string in the SQL statement, for example, CREATE TABLE



Italic fonts is a element in the SQL statement, for example, TableName is the table

name of the statement , ColumnNames is a list of impacted column names in the statement ; ColumnValues is a list of impacted column values in the statement .

 string1 string2: return a new string of the concatenation string1and string2 .

 string substring : delete a substring (substring) from the end of the string (string).

 GetAllCN() : scan Column_Metadata Table to return a list of all common table names .

 Mcoln( ColumnNames ) : return two lists : CommonColumnNames , PrivateColumnNames .

CommonColumnNames = col | col is a common table column name ,

col in ColumnNames.

PrivateColumnNames = col | col is a private table column name ,

col in ColumnNames.

 Mcolv( ColumnValues ) : return two list : CommonColumnValues , PrivateColumnValues

CommonColumnValues = val | val is a common table column value ,

val in ColumnValues.

PrivateColumnValues = val | val is a private table column value , val in ColumnValues.

 Mue( UpdateExpressions ) : return two lists : CommonUpdateExpressions ,

PrivateUpdateExpressions .

‧ 國

立政治大學

‧

N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

CommonUpdateExpressions = col = val | col = val in UpdateExpressions , col is a

common table column name.

PrivateUpdateExpressions = col = val | col = val in UpdateExpressions , col is a

private table column name.

 CtoP(TableName , TenantId ) : TenantId TableName CommonFields , return a private table name that converted from a given

common table name (TableName) and tenant id (TenantId) .

 Mcn(TableName) : TableName CommonFields , return a common table name.

 Mpn(TableName,TenantId ) : TenantId TableName , return a private table name.

 GetMR( TableName ) : get the maximum row in a given table (TableName ).

 GenS(Statement ) : generate a statement from a given statement(Statement )

‧

//Rules for CREATE statement, for example, CREATE TABLE TableName ( ColumnDefinitions ) 1. [[ (CREATE TABLE TableName ( ColumnDefinitions )) ]]

= GenS( CREATE TABLE TableName

( TenantId Char (50) not null , Row Integer not null , ColumnDefinitions ,

Primary key (TenantId , Row)) )

//Rules for CREATE EXTENSION TABLE statement, for example, CREATE EXTENSION TABLE TenantId

2. [[ (CREATE EXTENSION TABLE TenantId ) ]]

= FOR CommonTableName IN GetAllCN() DO

GenS( CREATE TABLE CtoP(CommonTableName , tenantId ) ( TenantId Char (50) not null ,

Row Integer not null ,

Primary key (TenantId , Row) ) )

END

//Rules for ALTER statement, for example,

ALTER TABLE TableName AlterType AlterExpression

3. [[ (ALTER TABLE TableName AlterType AlterExpression, TenantId ) ]]

= GenS ( ALTER Mpn(TableName , TenantId ) AlterType AlterExpression )

4. [[ (ALTER TABLE TableName AlterType AlterExpression) ]]

= GenS ( ALTER TableName AlterType AlterExpression )

‧ 國

立政治大學

‧

N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

//Rules for INSERT statement, for example, INSERT INTO TableName ( ColumnNames )

VALUES ( ColumnValues )

5. [[ (INSERT INTO TableName ( ColumnNames ) VALUES ( ColumnValues ) , TenantId )]]

= (CommonColumnNames , PrivateColumnNames )  Mcoln(ColumnNames ) ; (CommonColumnValues , PrivateColumnValues )  Mcolv(ColumnValues ) ;

GenS ( INSERT INTO Mcn(TableName)

( TenantId , Row , CommonColumnNames ) VALUES

( tenantid , GetMR( Mpn( TableName,TenantId ) ) , CommonColumnValues ) ) ; GenS ( INSERT INTO Mpn( TableName , TenantId )

( TenantId , Row , PrivateColumnNames ) VALUES

( TenantId , GetMR( Mpn( TableName , TenantId ) ) , PrivateColumnValues ) )

‧

//Rules for UPDATE statement, for example, UPDATE TableName

SET UpdateExpressions

WHERE Conditions , where UpdateEexpressions is like ColumnName

₁

= ColumnValue

₁

, ..,ColumnName

= ColumnValue

6. [[ (UPDATE TableName SET UpdateExpressions WHERE Conditions, TenantId ) ]]

= (CommonUpdateExpressions , PrivateUpdateExpressions )  Mue(UpdateExpressions ) ; FOR row

IN ( SELECT Row

FROM

( Mcn( TableName )

INNER JOIN Mpn( TableName , TenantId )

ON Mcn( TableName ).TenantId = Mpn( TableName , TenantId ).TenantId AND Mcn( TableName ).Row = Mpn( TableName , TenantId ).Row ) WHERE TenantId = TenantId AND (Conditions ))

DO

GenS( UPDATE Mcn( TableName ) SET CommonUpdateExpressions

WHERE TenantId = TenantId AND Row = Row ) ; GenS( UPDATE Mpn( TableName,TenantId )

SET PrivateUpdateExpressions

WHERE TenantId = TenantId AND Row = Row )

END

‧ 國

立政治大學

‧

N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

//Rules for DELETE statement, for example, DELETE FROM TableName

WHERE Conditions

7. [[ (DELETE FROM TableNme WHERE Conditions, TenantId ) ]]

= FOR Row

IN ( SELECT Row

FROM

( Mcn( TableName )

INNER JOIN Mpn( TableName , TenantId )

ON Mcn( TableName ).TenantId = Mpn( TableName , TenantId ).TenantId AND Mcn( TableName ).Row = Mpn( TableName , TenantId ).Row ) WHERE TenantId = TenantId AND (Conditions ))

GenS( DELETE Mcn(TableName )

WHERE TenantId = TenantId AND Row = Row ) ; GenS( DELETE Mpn( TableName , TenantId )

WHERE TenantId = TenantId AND Row = Row )

END

‧ 國

立政治大學

‧

N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

//Rules for SELECT statement, for example, SELECT ColumnNames

FROM TableName WHERE Conditions

8. [[ (SELECT ColumnNames FROM TableName WHERE Conditions, TenantId ) ]]

= GenS( SELECT ColumnNames

FROM

( SELECT *

FROM Mcn(TableName )

INNER JOIN Mpn( TableName , TenantId )

ON Mcn( TableName ).TenantId = Mpn( TableName , TenantId ).TenantId AND Mcn( TableName ).Row = Mpn( TableName , TenantId ).Row ) AS TableName

WHERE Conditions )

在文檔中基於可延伸性表格的多租戶應用程式資料綱要轉換工具 - 政大學術集成 (頁 75-0)

Extension Table Layout 詮釋欄位建立 Index 之效能測試

第四章 系統實作與評估

4.3 系統效能測試

4.3.3 Extension Table Layout 詮釋欄位建立 Index 之效能測試

4.3.3 Extension Table Layout 詮釋欄位建立 Index 之效能測試

‧

‧ 國

立 政 治 大 學

‧

N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

‧

‧

‧ 國

立 政 治 大 學

‧

N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

‧

‧

tutorial

tutorial

‧

//Notations introduction

Bold fonts is a string in the SQL statement, for example, CREATE TABLE

Italic fonts is a element in the SQL statement, for example, TableName is the table

CommonColumnNames = col | col is a common table column name ,

col in ColumnNames.

PrivateColumnNames = col | col is a private table column name ,

CommonColumnValues = val | val is a common table column value ,

val in ColumnValues.

PrivateColumnValues = val | val is a private table column value , val in ColumnValues.

PrivateUpdateExpressions .

‧ 國

立 政 治 大 學

‧

N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

CommonUpdateExpressions = col = val | col = val in UpdateExpressions , col is a

PrivateUpdateExpressions = col = val | col = val in UpdateExpressions , col is a

‧

//Rules for CREATE statement, for example, CREATE TABLE TableName ( ColumnDefinitions ) 1. [[ (CREATE TABLE TableName ( ColumnDefinitions )) ]]

( TenantId Char (50) not null , Row Integer not null , ColumnDefinitions ,

Primary key (TenantId , Row)) )

//Rules for CREATE EXTENSION TABLE statement, for example, CREATE EXTENSION TABLE TenantId

2. [[ (CREATE EXTENSION TABLE TenantId ) ]]

GenS( CREATE TABLE CtoP(CommonTableName , tenantId ) ( TenantId Char (50) not null ,

Row Integer not null ,

Primary key (TenantId , Row) ) )

//Rules for ALTER statement, for example,

ALTER TABLE TableName AlterType AlterExpression

3. [[ (ALTER TABLE TableName AlterType AlterExpression, TenantId ) ]]

4. [[ (ALTER TABLE TableName AlterType AlterExpression) ]]

= GenS ( ALTER TableName AlterType AlterExpression )

‧ 國

立 政 治 大 學

‧

N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

//Rules for INSERT statement, for example, INSERT INTO TableName ( ColumnNames )

VALUES ( ColumnValues )

5. [[ (INSERT INTO TableName ( ColumnNames ) VALUES ( ColumnValues ) , TenantId )]]

GenS ( INSERT INTO Mcn(TableName)

( TenantId , Row , CommonColumnNames ) VALUES

( tenantid , GetMR( Mpn( TableName,TenantId ) ) , CommonColumnValues ) ) ; GenS ( INSERT INTO Mpn( TableName , TenantId )

( TenantId , Row , PrivateColumnNames ) VALUES

( TenantId , GetMR( Mpn( TableName , TenantId ) ) , PrivateColumnValues ) )

‧

//Rules for UPDATE statement, for example, UPDATE TableName

SET UpdateExpressions

WHERE Conditions , where UpdateEexpressions is like ColumnName

= ColumnValue

, ..,ColumnName

= ColumnValue

6. [[ (UPDATE TableName SET UpdateExpressions WHERE Conditions, TenantId ) ]]

FROM

( Mcn( TableName )

INNER JOIN Mpn( TableName , TenantId )

ON Mcn( TableName ).TenantId = Mpn( TableName , TenantId ).TenantId AND Mcn( TableName ).Row = Mpn( TableName , TenantId ).Row ) WHERE TenantId = TenantId AND (Conditions ))

DO

第四章系統實作與評估

立政治大學

立政治大學

立政治大學

立政治大學

立政治大學

立政治大學