Cloud computing has fundamentally transformed application development, yet a gap remains between the serverless promise of simplified deployment and its practical realization due to fragmentation across function runtimes, state management, and orchestration. This dissertation addresses this gap through empirical validation and technical innovation, establishing the Object-as-a-Service (OaaS) paradigm as a unified approach to cloud-native development. Grounded in evidence from three studies - practitioner interviews (21 participants), a human study on developer experience (39 participants), and NSF I-Corps customer discovery (101 interviews across 86 organizations) - this work demonstrates that infrastructure complexity taxes productivity, with practitioners prioritizing automation and maintainability over cost optimization. The dissertation makes five major contributions: (1) the OaaS paradigm unifies resource, state, and workflow management via the Oparaca prototype, demonstrating negligible overhead and state-of-the-art scalability; (2) SLA-driven OaaS enables declarative management of non-functional requirements like availability, consistency, and latency; (3) OaaS-IoT with EdgeWeaver extends the paradigm to the edge-cloud continuum, achieving 31% faster task completion and a 44.5% reduction in lines of code compared to traditional FaaS; (4) commercialization validation establishes a pathway targeting technology SMEs and startups; and (5) an empirical methodology for grounding technical research in validated practitioner needs. By consolidating fragmented abstractions and automating performance optimization, OaaS establishes a foundation for cloud-native platforms that hide infrastructure complexity and empower developers to focus on innovation.


翻译:云计算已从根本上改变了应用开发模式,然而由于函数运行时、状态管理与编排之间的碎片化,无服务器计算所承诺的简化部署与其实际实现之间仍存在差距。本论文通过实证验证与技术创新来弥合这一差距,确立了对象即服务(OaaS)范式作为云原生开发的统一方法。基于三项研究的实证依据——从业者访谈(21位参与者)、开发者体验的人因研究(39位参与者)以及NSF I-Corps客户发现(覆盖86个机构的101次访谈)——本研究表明基础设施复杂性会显著降低生产效率,从业者将自动化与可维护性置于成本优化之上。本论文作出五项主要贡献:(1)OaaS范式通过Oparaca原型统一了资源、状态和工作流管理,展现出可忽略的开销和业界领先的可扩展性;(2)SLA驱动的OaaS支持对可用性、一致性和延迟等非功能需求的声明式管理;(3)集成EdgeWeaver的OaaS-IoT将范式扩展至边缘-云连续体,相较于传统FaaS实现任务完成速度提升31%,代码行数减少44.5%;(4)商业化验证建立了面向科技型中小企业和初创公司的发展路径;(5)构建了将技术研究植根于已验证从业者需求的实证方法论。通过整合碎片化抽象并自动化性能优化,OaaS为云原生平台奠定了基石,既能隐藏基础设施复杂性,又能赋能开发者专注于创新。

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