◆項 昆

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私有云在移動通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的研究

◆項 昆

(中國移動通信集團上海有限公司 上海 200233)

現(xiàn)代社會的發(fā)展，使計算機通信技術(shù)在人類社會中使用的越來越多，發(fā)展的也越來越快。計算機的發(fā)展衍生出一系列新的技術(shù)，包括云計算、云存儲、SDN等技術(shù)?；ヂ?lián)網(wǎng)行業(yè)快速發(fā)展使傳統(tǒng)的通信行業(yè)面臨技術(shù)轉(zhuǎn)型，私有云技術(shù)在移動通信行業(yè)中得到應(yīng)用并將在增值業(yè)務(wù)、IT應(yīng)用、IDC等的應(yīng)用逐步擴展到核心網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)。私有云的應(yīng)用成為運營商網(wǎng)絡(luò)發(fā)展不可忽視的一部分。本文主要分析私有云在移動通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，對私有云架構(gòu)進行研究，然后對私有云在通信行業(yè)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中需要重點解決的技術(shù)問題進行分析。

私有云；虛擬化；虛擬網(wǎng)絡(luò)；統(tǒng)一存儲；SDN

0 引言

互聯(lián)網(wǎng)時代的快速發(fā)展使得通信行業(yè)從語音經(jīng)營發(fā)展為流量經(jīng)營。在技術(shù)上，核心網(wǎng)從傳統(tǒng)的信令網(wǎng)發(fā)展成新一代IP承載網(wǎng)，而數(shù)據(jù)網(wǎng)從以短信、彩信為主的運維逐步抓變成GPRS流量運維為主。運營商網(wǎng)絡(luò)逐步向數(shù)字化轉(zhuǎn)型，低成本高效的建設(shè)網(wǎng)絡(luò)、靈活快速部署業(yè)務(wù)已經(jīng)成為運營商發(fā)展的必經(jīng)之路，而傳統(tǒng)的 CT 技術(shù)架構(gòu)很難滿足這一需求。

1 移動通信網(wǎng)絡(luò)的特點及面臨的問題

為了滿足市場需求，各通信運營商不斷擴充網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，推出新的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，每年都會存在一些業(yè)務(wù)系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)量的增長進行膨脹性擴充，而一些因業(yè)務(wù)方向轉(zhuǎn)型造成的業(yè)務(wù)量下滑的業(yè)務(wù)系統(tǒng)則呈現(xiàn)負增長趨勢。所以定期都會進行不同程度的業(yè)務(wù)擴容、業(yè)務(wù)下線。由于各個系統(tǒng)獨立管理，資源得不到共享造成資源變更靈活性較差，利用云平臺網(wǎng)絡(luò)可解決這一問題，當(dāng)增加或縮減單套系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模時靈活可控，資源也得到了共享，提高資源整合管理和利用率。另外，業(yè)務(wù)上線擴容成本高、周期長。運營商網(wǎng)絡(luò)各系統(tǒng)一般采取條線性管理，當(dāng)需要新增加業(yè)務(wù)或者老舊業(yè)務(wù)擴容時需要進行項目立項、采購、訂貨、安裝放線、業(yè)務(wù)軟件安裝調(diào)試、測試、試運行、資產(chǎn)申請等環(huán)節(jié)，延長了項目建設(shè)周期。而私有云的建設(shè)能簡化工程流程，縮短業(yè)務(wù)規(guī)模變更時間。

2 私有云在通信運營商中的應(yīng)用

目前，私有云已經(jīng)在各大運營商的增值業(yè)務(wù)、IDC、IT支撐等網(wǎng)絡(luò)中得到應(yīng)用，之后還可擴展到核心網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)中逐步應(yīng)用起來，打破傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)線條化維護管理。目前，在運營商私有云的建設(shè)上以增值業(yè)務(wù)等靈活性強的業(yè)務(wù)為主，構(gòu)建私有云架構(gòu)能有效縮短業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)周期，節(jié)省硬件資源成本，對業(yè)務(wù)安全性進行統(tǒng)一把控。

私有云的設(shè)計主要從穩(wěn)定性、可擴展性、容錯性三方面考慮。穩(wěn)定性在系統(tǒng)的運行中至關(guān)重要，虛機、存儲、網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定及計算節(jié)點之間的穩(wěn)定直接影響業(yè)務(wù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，影響用戶感知?？蓴U展性通常指在保證業(yè)務(wù)在線的情況下，包括虛機、網(wǎng)絡(luò)、存儲的資源可擴展。容錯性的前提是具備良好的設(shè)備冗余性，在虛機或存儲發(fā)生故障時可實現(xiàn)自動化的遷移。

私有云的架構(gòu)如圖1所示，通過虛擬化軟件對物理設(shè)備：服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備的虛擬化使其成為虛機化的設(shè)備；通過接口將虛擬化設(shè)備整合為資源池進行統(tǒng)一管理，包括監(jiān)控、分析、資源的自動調(diào)度等任務(wù)。接入負載均衡、中間件應(yīng)用、大數(shù)據(jù)分析等應(yīng)用實現(xiàn)各業(yè)務(wù)的底層應(yīng)用服務(wù)，上層的設(shè)計由業(yè)務(wù)系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求安裝以實現(xiàn)對外應(yīng)用服務(wù)。

運營商可以分階段引入私有云能力。隨著私有云技術(shù)的不斷發(fā)展，可以逐步將業(yè)務(wù)應(yīng)用從傳統(tǒng)的物理環(huán)境遷移至私有云的環(huán)境。基礎(chǔ)設(shè)施能力階段劃分正在以一種務(wù)實的思路來部署企業(yè)私有云。因此必須確定優(yōu)先級分階段引入到虛擬化的環(huán)境，同時繼續(xù)支持傳統(tǒng)的環(huán)境。

圖1 私有云的架構(gòu)圖

3 私有云建設(shè)中需解決的技術(shù)問題

3.1云網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)是私有云平臺的通道，統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)資源、網(wǎng)絡(luò)管理可打破原有一套系統(tǒng)一套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的規(guī)模，使資源合理利用，有效減輕經(jīng)濟及人工成本，加強網(wǎng)絡(luò)安全性管理。在建設(shè)初期可以考慮物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和虛擬網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式，在維持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的基礎(chǔ)上，將虛擬化網(wǎng)絡(luò)逐步替換物理的實體網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，使業(yè)務(wù)能夠平穩(wěn)的過度到新的虛擬化網(wǎng)絡(luò)。同數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)軟件定義防火墻、虛擬三層交換機。實現(xiàn)虛擬三層交換機最大的優(yōu)勢在于可以解決網(wǎng)路上的環(huán)路問題?？鐢?shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)則可以通過大二層網(wǎng)絡(luò)打通技術(shù)實現(xiàn)。

3.2存儲解決方案

結(jié)合通信行業(yè)特點及成本因素綜合考慮，如果在使用統(tǒng)一存儲系統(tǒng)可將存儲通過SAN、Iscsi的方式映射給云平臺，云平臺再將存儲通過共享盤的形式劃分到虛機，這樣的好處就是利舊資源節(jié)省成本，共享盤而非裸盤的形式便于云平臺存儲盤管理，監(jiān)控，易于業(yè)務(wù)故障遷移。如果現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)機構(gòu)無統(tǒng)一的存儲設(shè)備也可考慮通過軟件定義來解決存儲，這也是當(dāng)前存儲發(fā)展趨勢。將n臺帶有閃存盤、SSD盤或機器盤的物理X86服務(wù)器放置在一起，通過虛擬存儲軟件將這些硬盤管理起來形成虛擬化存儲設(shè)備，通過虛擬化軟件接口和虛機、虛擬網(wǎng)絡(luò)連在一起構(gòu)成整個虛擬化環(huán)境。

3.3備份管理

通過專用的備份軟件或者備份一體機實現(xiàn)云平臺業(yè)務(wù)備份。其中最重要是數(shù)據(jù)庫和操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫可以通過全量備份、增量備份、文件備份和日志備份進行，而虛機的操作系統(tǒng)可以通過備份軟件定時調(diào)用虛機快照的功能定時備份到帶庫或者存儲設(shè)備。無論是數(shù)據(jù)庫的備份還是虛機操作系統(tǒng)的備份都建議使用光纖而非以太網(wǎng)進行。這樣的好處就是不占用業(yè)務(wù)帶寬。

3.4安全管理

虛擬化平臺的安全包括虛機內(nèi)的安全，虛擬化平臺的安全，可以通過在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中對流量進行牽引，通過策略進行流量過濾，在虛機進行安全加固實現(xiàn)。還要對用戶接入權(quán)限進行管理以及在應(yīng)用層加強監(jiān)管、使用加密的格式進行傳輸。

3.5故障分析

有業(yè)務(wù)就會有故障，故障的分析在運營商網(wǎng)絡(luò)中至關(guān)重要，直接影響業(yè)務(wù)使用及用戶感知。云平臺虛機的故障分析和物理機有所差異，要在云平臺設(shè)計的時候，綜合考慮系統(tǒng)架構(gòu)并制定故障應(yīng)急方案、部署冗余環(huán)境、避免出現(xiàn)單節(jié)點、單機情況。建議在云平臺虛機集群中部署虛機探針等故障分析設(shè)備，在故障時對虛機進行流量抓包分析。做到云平臺管理、分析、故障處理相統(tǒng)一。

4 結(jié)束語

私有云在通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需要經(jīng)歷從增值業(yè)務(wù)、IT應(yīng)用、IDC逐步擴展到核心網(wǎng)的一個過程。從服務(wù)器虛擬化，逐步實現(xiàn)存儲的虛擬化，網(wǎng)絡(luò)的虛擬化發(fā)展。在技術(shù)發(fā)展的任何一個環(huán)節(jié)都要保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定、安全過渡。私有云的應(yīng)用使移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及管理手段都發(fā)生了變化，縮短了網(wǎng)絡(luò)工程的周期，同時使網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)整更靈活、快捷。提高了資源利用率，降低了成本。當(dāng)然，云平臺的發(fā)展還要經(jīng)歷了一個過程，對于運營商來說，應(yīng)結(jié)合自身網(wǎng)絡(luò)特點及運營機制，把現(xiàn)有業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和將云平臺相結(jié)合，利用運營商特有的網(wǎng)絡(luò)運營能力和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)資源，分階段將云平臺的發(fā)展落地實施，推動自身技術(shù)轉(zhuǎn)型。

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