云時代的集成開發環境

文/PKUMASS團隊

云時代的集成開發環境

文/PKUMASS團隊

作品介紹

Ceclipse是一個開源的系統，其云端部分采用VMware的硬件虛擬化技術來構造基礎設施平臺，使用TC Server作為應用服務器，利用Hyperic HQ對系統進行檢測和管理，并以Eclipse為基礎構造開發、編譯和運行環境，同時，利用我們自主開發的靜態分析和動態監測系統對源代碼進行分析和監測。為最終用戶提供可協同開發的在線的集成開發環境。

Ceclipse主要提供以下服務：開發環境支持服務、靜態分析服務、動態監測服務、代碼存儲服務和協同開發服務。

價值主張

具備豐富的應用場景

Ceclipse系統具備豐富的應用場景。

典型應用場景之一：

在學校的程序設計類課程上，學生無需安裝編程環境，只需要通過訪問瀏覽器訪問Ceclipse，就可以立刻開始編程之旅，快速地進入到程序設計語言的學習中，這種簡單的入門方式，有利于提高學生對于編程語言的興趣。借助Ceclipse的協作特性，學生可以進行更加方便的交流。對Ceclipse的組管理員功能進行簡單擴展，即可演化為教師-助教系統，并且可以將繁雜的教師評審作業的環節進行簡化，增加評審的自動化程度，方便程序設計類課程的開展。

典型應用場景之二：

對于企業內的應用，由于Ceclipse具有零部署，易擴展的特性，很容易在大量的開發機上進行直接的部署，有利于簡化企業開發機的初始化環節，大大節省人力成本。借助Ceclipse的協作功能，項目組內的成員可以進行暢通的交流，而Ceclipse提供的版本管理功能，又可以有力地幫助開發人員控制代碼版本，免除版本沖突的問題，免除了日常開發過程中的代碼合并過程。項目的管理人員擔任組管理員，可以實時地掌控項目進度。

典型應用場景之三：

近年來，各類以程序設計為主要項目的比賽有很多，競賽的組織往往需要工作人員投入大量的時間與精力，由于參賽選手往往會采用不同的編程工具和開發環境，在這種情況下，評判參賽選手的代碼就是一個繁冗的體力勞動。為了查看選手們的代碼，評委們不得不在各種不同的平臺上切換，而這又需要根據每個選手的代碼來配置開發環境。如果采用Ceclipse作為開發環境，不但免除了多次配置環境的重復勞動，而且可以使代碼的評閱在某種程度上實現自動化，統一的后臺接口和運行環境，也使得對代碼質量和算法效率的評判更加客觀公正。此外，借助Ceclipse的代碼靜態分析功能，能夠在第一時間發現代碼的雷同等不良現象。

無縫接駁現有系統

Ceclipse的后臺以Eclipse的JDT為基礎，可以無縫地與Eclipse系統進行接駁，Ceclipse支持用戶上傳本地已有的Eclipse Java項目，并且可以將在線的項目打包下載為Eclipse Java項目。這樣，用戶可以方便地在兩個系統之間進行切換，既可以享受到桌面應用程序在界面和功能上的優越性，也能享受在線開發環境提供的各種便利。

當用戶需要向別人展示自己的代碼時，無需再在展示現場配置開發機，或者將自己的開發機帶到展示現場，只需要提前將自己的project上傳到Ceclipse，并且在展示現場訪問即可。甚至如果用戶使用一臺配置了瀏覽器的手機，可以用手機直接訪問Ceclipse，隨時隨地修改自己的代碼，隨時隨地完成開發工作。

安全并且可靠

對于開發人員來說，代碼是非常重要的資源，Ceclipse提供多重機制來保障代碼的安全性。在基礎設施層面，Ceclipse使用冗余系統保障數據的安全，即使基礎平臺崩潰，也能夠利用冗余數據快速回滾，恢復用戶的代碼，保障代碼的安全。在具體服務層面，Ceclipse為用戶提供自動的代碼保存機制和多版本代碼的回滾機制，即使用戶的誤操作導致的修改錯誤，只需要簡單的操作，就可以回到修改前的狀態。對于網絡服務來說，可靠性也是評判服務質量的一個重要方面。Ceclipse可以通過靜態分析和運行時的動態監測來保障服務質量。對于運行在Server上的用戶代碼進行高級錯誤檢測（如空指針異常），違禁調用檢查（如本地文件的非法訪問等），惡意代碼分析（如死循環等），以確保服務器的平穩運行。Ceclipse還可以對用戶編程過程中的錯誤情況進行收集，建立缺陷模式庫，總結用戶在程序設計中的常見錯誤和代碼中的常見缺陷，并對這些缺陷進行提示，幫助用戶提高代碼質量。

Ceclipse對服務器的多個層面進行實時的動態監測與調整，以確保服務的順暢運行，在基礎設施層面，對系統資源進行詳盡地監測，對資源的過度消耗進行充分地預估和及時的報警，對運行“異常”的程序及時作出決策（如強制關閉等）以避免服務器拒絕服務，實現整個系統的負載均衡。

架構設計

Ceclipse的部署設計

圖1 Ceclipse部署

對于用戶而言，Ceclipse是一個云，其內部是不可知的區域，用戶向Ceclipse發出請求，Ceclipse予以響應并提供服務，用戶不關心也不可能知道Ceclipse是如何解決了自己的問題。但是，對于Ceclipse的管理者而言，其結構式非常明晰的。在Ceclipse內部，用較小規模的機群來實現各個不同的功能模塊，每個功能模塊，在其他的功能模塊看來，也是以云的形式存在，其內部實現細節是透明的，這些功能模塊之間相互協作，為用戶提供完整的服務。我們可以把每個提供服務的模塊稱之為“云團”，若干個“云團”相互合作，構成了最終用戶眼中的云。在Ceclipse系統中，有圖1所示的幾個云團，每個云團，在其他的云團看來，也是云。

Ceclipse將每個功能模塊以云團的形式實現，這樣有一個顯而易見的好處，就是任何一個云團的失效，都不會影響其他的云團實現各自的功能。在某些特定的時刻，系統可以暫時降級甚至關閉某些云團的服務，以保證能夠持續地提供最基本的服務。同時，在系統的進一步演化過程中，如果實現了新的功能，也可以方便的將新的功能模塊以新的云團的方式加入到系統中，構造成更大的一片云，而不會對原有的系統造成很大的影響。

Ceclipse的架構設計

Ceclipse采用了分層的架構模式，自底向上，分為硬件平臺和虛擬化層，基礎服務層，分析監測層服務層，Ceclipse服務層，請求分發層和用戶交互層。Ceclipse的架構圖如圖2所示：

1 .硬件平臺和虛擬化層

Ceclipse采用的基礎平臺為若干臺性能較高的刀片服務器，服務器硬盤采用RAID1來保障數據安全。直接在服務器上安裝基于Linux的VMware ESX，并劃分虛擬機，安裝操作系統，使之構成硬件平臺及虛擬化層，這是Ceclipse云平臺的硬件基礎。

虛擬機的操作系統保持了一定的多樣性，既有基于Windows平臺的虛擬機，也有基于Linux平臺的虛擬機，這樣可以保證Ceclipse能夠適應Eclipse的絕大多數插件。

虛擬機按照不同的用途來設定其性能指標，對于運行編譯和運行環境的虛擬機，給予較高的CPU頻率和內存，而對于運行Hadoop文件系統的虛擬機，則給予較大的硬盤空間。

2 .基礎服務層

對于用戶來說，數據永遠是最重要的，而對于軟件開發人員來說，代碼作為一種關鍵的數據資源，更是非常重要的，因此Ceclipse在設計上非常重視數據的安全，在硬件層面，采取冗余的RAID保證數據的安全性，在數據存儲方面，也采取了一系列措施來保障數據的安全，提高數據的存取速率。

圖2 Ceclipse架構設計

基礎服務層主要提供的服務是數據的存儲服務，為了便于文件的存取操作，Ceclipse提供了數據庫、Windows文件系統和Hadoop文件系統三種數據存儲機制，分別存儲不同的數據資源。對于用戶信息數據等，采用數據庫存儲的方式保證查詢的效率，對于一些公共的數據資源，采用網絡化的Windows文件系統，保證操作的方便，對于用戶的代碼，采用Hadoop文件系統進行存儲，一方面可以通過Hadoop的安全和冗余機制，為用戶代碼加上雙保險，另一方面，多個節點存儲數據，可以讓用戶就近讀取，提高效率。

3. 分析監測層

代碼的靜態分析和運行時的動態監測，以及對系統的全方位的監測活動，是Ceclipse系統的一個重要的特色，Ceclipse的分析監測層，提供了完善的分析和監測機制。

首先，分析監測層借助對Hyperic HQ相關功能的封裝，對系統的資源進行全面的監測，幫助系統的運行人員及時掌握系統的運行情況，對系統的資源分配及時進行調整，并對突發事件及時做出反應。

其次，Ceclipse對用戶的代碼進行靜態分析，防治惡意代碼在服務器上被比編譯運行，保障服務器的安全，并通過與缺陷模式庫的比較，及時發現用戶代碼中的缺陷，并對用戶進行提示，幫助用戶提高代碼質量。

最后，對于運行在Ceclipse上的各種服務，監測系統隨時監測其資源消耗情況，預防可能發生的任何資源泄漏，并及時做出調整，防止局部錯誤擴大到全局，保障系統的安全。

4. Ceclipse服務層

Ceclipse對Eclipse Java的JDT進行封裝，將其包裝成Web服務，并向系統的用戶交互層提供訪問接口。該層主要提供三大類服務：基礎功能服務、認證授權服務和代碼提示服務。

基礎功能服務包括用戶代碼的編譯和運行服務，Eclipse項目的導入和導出服務等。認證授權服務主要是對注冊用戶進行管理，并且實現項目組的管理功能，以確認用戶是否有權訪問代碼并對其進行修改。代碼提示服務包含的功能非常豐富，主要是代碼在客戶端的高亮顯示，代碼的輸入提示等。

5. 請求分發層

為了保證Ceclipse能夠支持大量用戶的同時訪問，Ceclipse提供了請求分發的功能，首先將不同功能的服務部署在多個服務器集群上，由專門的機器運行專門的服務，以簡化配置服務時需要考慮的條件，便于配置和部署。

通過對用戶HTTP請求的分發，將不同的請求分發到不同的服務器集群上，以便實現用戶所要求的服務，服務器集群上的二級分發系統，可以實現服務器的負載平衡，保證服務器的效率。

6. 用戶交互層

Ceclipse提供了人性化的人機交互界面，在使用習慣上，盡可能地與Eclipse系統保持一致，方便用戶的操作，尤其是Eclipse的用戶可以輕松地轉到Ceclipse系統上來。在Ceclipse的設計目標中，用戶交互體驗是一個可以配置的選項，在后期，用戶可以實現對界面的自定義配置，以滿足自己的個人習慣。