陶彩霞，陳 康，郝 穎

（中國電信股份有限公司廣東研究院 廣州 510630）

云計算在電信支撐系統(tǒng)領域的應用分析

陶彩霞，陳 康，郝 穎

（中國電信股份有限公司廣東研究院 廣州 510630）

本文介紹了云計算服務類型，并對云計算關鍵技術的成熟度進行了分析。對電信支撐系統(tǒng)云部署需求進行了較為詳細的分析，并以中國電信為例，給出了電信支撐系統(tǒng)實施云計算部署的方案選擇和建議，并以服務器虛擬化為重點對具體方案進行了闡述。

云計算；支撐系統(tǒng)；IaaS；PaaS；SaaS；虛擬化

1 引言

作為近兩年IT領域最炙手可熱的概念，云計算得到了互聯(lián)網(wǎng)服務提供商、IT廠商、電信運營商，甚至政府部門的極大關注。2009年中國云計算大會中還在激烈爭論什么是云計算，但到了2010年，大家都已經(jīng)開始探討云計算的落地應用問題了，可見云計算發(fā)展速度之快。

著名的分析機構Gartner將云計算看作是2010年位于首位、具有戰(zhàn)略性的技術。目前，云計算并沒有一個統(tǒng)一的定義，即使是維基百科中對云計算的定義前后差別也非常大。目前認可度較高、較全面的是維基百科2009年對云計算的最新定義：云計算是一種動態(tài)、易擴展且通常是通過互聯(lián)網(wǎng)提供虛擬化的資源計算方式，用戶不需要了解云內(nèi)部的細節(jié)，不必具有云內(nèi)部的專業(yè)知識，也不用直接控制基礎設施。云計算包括基礎設施即服務（IaaS）、平臺即服務（PaaS）和軟件即服務（SaaS）以及其他依賴于互聯(lián)網(wǎng)滿足客戶計算需求的技術。云計算主要提供通用的、通過瀏覽器訪問的在線商業(yè)應用、軟件和數(shù)據(jù)存儲等服務。國內(nèi)普遍認為云計算是分布式計算 （distributed computing）、并行計算（parallel computing）和網(wǎng)格計算（grid computing）的發(fā)展，或者說是這些科學概念的商業(yè)實現(xiàn)。

中國電子學會委托埃森哲完成的2010年中國云計算調(diào)查報告中指出，節(jié)約資金、提高效率和效力是各大公司CIO關注云計算的主要動力。70%的受訪者認為，未來5年內(nèi)云計算為企業(yè)帶來的最大好處是“速度和靈活性的提升以及相應時間的減少”，三分之二的受訪者認為云計算能夠為企業(yè)帶來巨大的好處，而“永久地大幅度縮減運營成本”是其中之一。

目前，電信運營商支撐系統(tǒng)建設存在比較突出的問題，如設備不能按峰值需求配置、資源浪費、機房能耗高、系統(tǒng)部署周期長等。如何利用云計算的優(yōu)勢，改善當前電信支撐系統(tǒng)建設中的主要問題，實現(xiàn)綠色IT，是電信運營商需要積極思考的問題。

2 云計算的分類

云計算按照服務層次和服務類型可以分為IaaS、PaaS和SaaS 3類。

·IaaS是把計算、存儲、網(wǎng)絡及搭建應用環(huán)境所需的工具當成服務提供給用戶，使用戶能夠按需獲取IT基礎設施，主要由計算機硬件、網(wǎng)絡、平臺虛擬化環(huán)境、效用計算及計費方法、服務級別協(xié)議等組成。

·PaaS是把分布式軟件的開發(fā)、測試和部署環(huán)境當作服務，通過互聯(lián)網(wǎng)提供給用戶。PaaS可以構建在IaaS虛擬化資源池上，也可以直接構建在數(shù)據(jù)中心的物理基礎設施上。與IaaS只提供IT資源相比，PaaS為用戶提供了包括中間件、數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)、開發(fā)環(huán)境等在內(nèi)的軟件棧，允許用戶通過網(wǎng)絡進行遠程開發(fā)、配置、部署應用，并最終在服務商提供的數(shù)據(jù)中心內(nèi)運行。

·SaaS是一種基于互聯(lián)網(wǎng)提供軟件服務的應用模式，通過瀏覽器把服務器端的程序軟件提供給用戶在線使用。

根據(jù)云計算的部署模式和使用范圍的不同，云計算還可以分為公有云、私有云和混合云。公有云是Google等提供的對公眾服務的云；私有云是面向企業(yè)內(nèi)部的云，不對公眾開放；混合云是把公有云和私有云結合到一起的方式，用戶可以通過一種可控的方式部分擁有，部分與他人共享。

3 云計算關鍵技術成熟度分析

云計算關鍵技術按照服務層次可以分為虛擬化技術、分布式技術、在線軟件技術和運營管理技術等4類。要實施云計算，首先要深入分析云計算關鍵技術的成熟度。

（1）虛擬化技術

虛擬化是將底層物理設備與上層操作系統(tǒng)、軟件分離的一種去耦合技術，通過軟件或固件管理程序（Hypervisor）構建虛擬層并對其進行管理。把物理資源映射成邏輯的虛擬資源，對邏輯資源的使用與對物理資源的使用特性相差很少或者沒有區(qū)別。虛擬化的目標是實現(xiàn)IT資源利用效率和靈活性的最大化，主要應用于IaaS層。IaaS層上的虛擬化技術主要有服務器虛擬化、存儲虛擬化、網(wǎng)絡虛擬化。

虛擬化是云計算相對獨立的一種技術，經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了許多成熟的產(chǎn)品。但也仍然存在一些局限性，例如：在服務器虛擬化方面，目前的研究主要是針對支持x86平臺服務器的，對跨廠商的小型機支持不足；在存儲虛擬化方面，業(yè)界尚未形成統(tǒng)一的標準，各存儲廠商一般根據(jù)自己所掌握的核心技術來提供虛擬存儲解決方案。

（2）分布式處理技術

分布式處理是信息處理的一種方式，是與集中式處理相對的一個概念，通過通信網(wǎng)絡將分散在各地的多臺計算機連接起來，在控制系統(tǒng)的管理、控制和協(xié)調(diào)下完成信息處理任務。分布式處理常用于對海量數(shù)據(jù)進行分析計算，主要應用于PaaS層。目前主要的分布式處理技術包括分布式數(shù)據(jù)存儲、分布式數(shù)據(jù)管理、并行編程模型和分布式同步機制。

目前，分布式處理技術已被廣泛應用在Google、Yahoo等大型商業(yè)系統(tǒng)中。在數(shù)據(jù)管理方面，由于采用列存儲的方式管理數(shù)據(jù)，如何提高數(shù)據(jù)的更新速率以及進一步提高隨機讀速率成為未來數(shù)據(jù)管理技術必須要解決的問題；在并行編程模型方面，調(diào)度算法過于簡單，目前缺乏統(tǒng)一的標準，各平臺之間無法進行遷移，對MapReduce算法的改進成為今后努力的方向。

（3）SaaS 相關技術

SaaS的實現(xiàn)方式主要有兩種：一種是通過PaaS平臺來開發(fā)SaaS，PaaS平臺提供了一些開發(fā)應用程序的環(huán)境和工具，我們可以直接使用它們在線開發(fā)SaaS應用；另一種是采用多租戶構架和元數(shù)據(jù)開發(fā)模式，使用Web2.0、Structs、hibernate等技術來實現(xiàn)SaaS中各層的功能。

SaaS相關技術是云計算中相對最成熟的技術，被廣泛應用在各種網(wǎng)絡應用程序中，但其在數(shù)據(jù)安全性方面還有待進一步改進。

（4）運營管理

運營管理是云計算的關鍵環(huán)節(jié)，包括云服務提供和云服務管理，任何一項業(yè)務的成功開展都離不開運營管理系統(tǒng)的支撐。不管哪一種服務（IaaS、PaaS、SaaS）的運營管理系統(tǒng)，都需要解決產(chǎn)品在運營過程中涉及的計費、認證、安全、監(jiān)控等系統(tǒng)管理和用戶管理問題。

云計算的運營管理是一個復雜的問題，目前業(yè)界還未形成相關的標準，也沒有可以拿來直接部署、使用的系統(tǒng)。

4 電信支撐系統(tǒng)云計算需求分析和方案選擇

云計算的吸引力是顯而易見的，但由于云計算的數(shù)據(jù)安全性在技術和法律法規(guī)上尚未健全，而支撐系統(tǒng)數(shù)據(jù)對電信運營商是至關重要的，如何在發(fā)揮云架構優(yōu)勢的同時不丟失現(xiàn)有的信任、可靠和安全，“私有云”無疑是一個很好的選擇。

針對電信支撐系統(tǒng)當前存在的主要問題，結合運營商CIO對云計算的愿景以及云計算IaaS、PaaS、SaaS的特點和優(yōu)點，可以進一步確定電信支撐系統(tǒng)進行云部署的需求，如圖1所示。

從以上分析可以看到，由于電信支撐系統(tǒng)當前迫切需要實現(xiàn)節(jié)能減排、提高資源利用率、提高靈活性和響應能力、縮短系統(tǒng)上線周期、降本增效，所以對IaaS的需求是比較大的；另外，開展IaaS服務所需的虛擬化和運營技術相對成熟，業(yè)界已經(jīng)有較為成熟的IaaS商業(yè)應用，因此可以把IaaS作為電信支撐系統(tǒng)進行云部署的切入點。

另外，在提高靈活性、響應能力和系統(tǒng)擴展性等方面對PaaS也有需求，但由于PaaS的技術門檻相對較高，且PaaS本身仍處于不斷發(fā)展中，因此可以把PaaS作為電信支撐系統(tǒng)進行云部署的中期目標。

雖然SaaS相關技術是相對最成熟的，從企業(yè)長遠發(fā)展來看，實現(xiàn)SaaS和PaaS將有助于電信企業(yè)的轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新，但當前電信支撐系統(tǒng)對SaaS的需求較少，因此可以把實現(xiàn)SaaS作為電信支撐系統(tǒng)實現(xiàn)云部署的長遠目標。

在需求分析的基礎上，結合電信支撐系統(tǒng)領域各個系統(tǒng)的特點和IaaS、PaaS、SaaS的優(yōu)勢及相關關鍵技術的成熟度，可以對電信支撐系統(tǒng)云部署進行進一步的方案選擇。中國電信的支撐系統(tǒng)可以分為4個領域：BSS（業(yè)務支撐系統(tǒng)，包括CRM、計費等）、OSS（運營支撐系統(tǒng)，包括服務開通、保障等）、MSS（管理支撐系統(tǒng)，包括財務、人力等）、EDA（企業(yè)數(shù)據(jù)架構，包括數(shù)據(jù)倉庫、經(jīng)營分析等）。BSS和OSS系統(tǒng)支撐的業(yè)務規(guī)模龐大，客戶體驗影響大，對穩(wěn)定性和可靠性要求高，應采取謹慎的態(tài)度，務求穩(wěn)妥推進。應以IaaS為切入點，優(yōu)先選取以下3類系統(tǒng)進行試點：一是業(yè)務影響較小、服務等級較低的系統(tǒng)；二是硬件已經(jīng)接近報廢的系統(tǒng)；三是利用率很低以及實時性要求不高，主要屬于批量處理的系統(tǒng)。在試點的基礎上，總結數(shù)據(jù)遷移等經(jīng)驗教訓，試點成功后再逐步向其他支撐系統(tǒng)推廣。部分對穩(wěn)定性要求很高的核心BOSS系統(tǒng)，由于云計算技術目前還在不斷發(fā)展中，存在一定的遷移代價和風險，故可仍然保持傳統(tǒng)技術架構，待云計算技術發(fā)展成熟后再考慮實施云部署。MSS系統(tǒng)主要面向企業(yè)內(nèi)部，可以作為IaaS的試點。EDA領域的經(jīng)營分析系統(tǒng)由于其對海量數(shù)據(jù)的處理要求較高，非常適合采用具有分布式計算優(yōu)勢的PaaS云。

5 電信支撐系統(tǒng)云計算方案設計

完整、全面的云計算方案包括云服務架構（IaaS、PaaS、SaaS）、云服務提供、云服務管理等3個部分，體系架構如圖2所示。

圖1 電信支撐系統(tǒng)云部署需求分析

圖2 云計算體系架構

中國電信支撐系統(tǒng)云部署可以以IaaS為切入點，而實施IaaS最重要的是要進行服務器虛擬化。下面將以中國電信的實際情況為基礎，重點分析服務器虛擬化。

目前，中國電信支撐系統(tǒng)服務器有刀片服務器、PC服務器、小型機等，其中小型機包括IBM、HP、Sun等，支撐系統(tǒng)需要運營在Windows、Unix等多種操作系統(tǒng)上。進行服務器虛擬化首先要進行硬件類型的選擇。刀片服務器近年來發(fā)展迅速，最高總體性能可相當于小型機的75%，成本也低于小型機，但在I/O性能、可靠性和可擴展性方面尚不及小型機。電信支撐系統(tǒng)中的核心系統(tǒng)（如CRM、計費等）的數(shù)據(jù)庫服務器，對可靠性和I/O性能要求較高，所以建議暫時保持Unix操作系統(tǒng)的小型機環(huán)境；對于部分核心系統(tǒng)（如計費等）的重要應用服務器，也可暫時保持Unix操作系統(tǒng)的小型機環(huán)境；對于其他應用服務器和Web服務器以及業(yè)務等級較低的電信支撐系統(tǒng)服務器，則可考慮選用性能較好的PC服務器或刀片服務器，并根據(jù)原有硬件的報廢期限以及業(yè)務優(yōu)先級，制定周密的實施步驟，分階段逐步從現(xiàn)有環(huán)境遷移到PC服務器或刀片服務器上。硬件類型確定后，就該進行服務器虛擬化技術的選擇了。目前的PC服務器，即x86平臺的虛擬化軟件有VMware、Microsoft等主流商業(yè)軟件，還有開源的Xen等。小型機的虛擬化技術目前還不通用，需采用相應廠商的虛擬化技術，部署在小型機上的數(shù)據(jù)庫和重要應用服務器可根據(jù)具體情況選擇是否采用虛擬化技術。

除了服務器虛擬化外，實施IaaS還可進行存儲虛擬化和網(wǎng)絡虛擬化。

此外，云服務管理也是電信支撐系統(tǒng)云方案能否成功的關鍵，目前雖然尚未形成相關的標準，也沒有可以拿來直接部署、使用的系統(tǒng)，但在ITIL（IT infrastructure library，IT基礎架構庫，是IT服務管理的最佳實踐框架）中有很多相關的建議，如服務管理、安全管理等，可以作為構建云服務管理平臺的參考。

6 結束語

目前，云計算技術還在不斷地發(fā)展，在電信支撐系統(tǒng)中的實際應用還存在一些限制，電信運營商應對自身的實際情況和云計算的技術細節(jié)有清醒的認識，緊密跟進云計算技術的發(fā)展，積極進行方案驗證，穩(wěn)妥地推進云計算在電信支撐系統(tǒng)領域的應用。

1 Wikipedia.Cloud computing，http://en.wikipedia.org/wiki/Cloud_computing

2 艾倫 E奧爾特，彭亞利，林潤華等.中國云計算發(fā)展的務實之路，2010

3 中國電信云計算技術白皮書，2010

4 朱近之.智慧的云計算.北京：電子工業(yè)出版社，2010

5 Armbrustm F A，Gr I R，et al.Above the clouds:a Berkeley view of cloud computin，http://www.grid.pku.edu.cn/cloud/Berkeley 2abovetheclouds.pdf，2009

6 李德毅.云計算熱點分析.第二屆中國云計算大會，2010

7 陳康，鄭緯民.云計算：系統(tǒng)實例與研究現(xiàn)狀.軟件學報，2009，20（5）

8 陳全，鄧倩妮.云計算及其關鍵技術.計算機應用，2009（9）

9 張建勛，古志民，鄭超.云計算研究進展綜述.計算機應用研究，2010（2）

Analysis on Application of Cloud Computing in Telecom Support Systems

Tao Caixia，Chen Kang，Hao Ying
（Guang dong Research Institute of China Telecom Co.，Ltd.，Guangzhou 510630，China）

In this paper，cloud service types are introduced，and the maturity of key technology used in cloud computing are discussed.Then detailed requirement of cloud computing in telecom support systems is analyzed.To China Telecom as an example，advice on the solution choice of cloud computing in telecom support systems is provided，and the solution is discussed focus on server virtualization.

cloud computing，support system，IaaS，PaaS，SaaS，virtualization

2010-06-22）