云計算在電信行業的應用研究

潘文宇，段 勇

（中國電信股份有限公司上海研究院 上海 200122）

1 引言

云計算是近年來新興的信息技術之一，它將能更好地使用計算資源，更智能地進行大規模的數據處理。基于高效的虛擬計算資源，應用程序能以一種靈活且安全的方式實現快速擴展和縮減，從而交付高品質服務。業務或客戶服務以極為簡化的方式交付，這將大大推進創新和高效決策。云計算使得IT管理更加輕松，保證快捷響應業務需求。同時，鑒于電信運營商在云計算中具備的天然優勢，包括豐富的、規模化的可靠運營經驗，完整的解決方案組合，龐大的客戶群，穩定的財務和市場的承諾等，對電信運營商而言，云計算蘊含著巨大商機。

2 云計算概述

2.1 新的計算范型

雖然云計算到目前已經廣為人知，但是關于到底什么是云計算還沒有完全統一的看法或定義。在業界有影響的機構組織或商業公司有多種不同的描述。云的概念常常被泛化和混淆，云提供商也是按照各自的方式來實現。下面是一些主流的關于云計算的定義。

維基百科上關于云的定義比較典型，或者說是大多數人的觀點。它的定義是：云計算是基于互聯網的計算機技術的開發和使用。它是一種動態伸展，通常是虛擬化的資源通過互聯網作為服務來提供的計算風格。使用者無需了解，無需具備專業知識，無需控制那些支持云的技術基礎結構。

NIST對云的定義是：云計算模型能以按需方式，通過網絡方便地訪問云系統的可配置計算資源共享池 (如網絡、服務器、存儲、應用程序和服務)，同時它以最少的管理開銷及最少地與供應商交互，迅速配置提供或釋放資源。

IDC給出的定義是：云計算是一種新興的IT技術發展、部署及發布模式，能夠通過互聯網實時地提供產品、服務和解決方案。

Gartner則是這樣定義的：云計算是以服務形式向使用網絡技術的外部客戶提供具備可擴展性和靈活性的計算方式。

總之，云計算已經普遍地被認為是繼微型計算機、互聯網后的第三次IT革命，是IT技術發展的大勢所趨。

2.2 云計算的現狀

目前，云計算的運營行業還是以互聯網運營商和電信運營商為主，其中比較著名的公司如下。

（1）國內外一些著名的互聯網運營商

·提供PaaS和SaaS服務的Google和Salesforce。

·提供IaaS服務的Amazon。

·在云計算領域投入較大并且發展較快的Microsoft。

·以提供設備和解決方案為主的IBM和Microsoft。

·阿里巴巴面向個人和中小企業構建阿里云平臺，提供PaaS層的服務。同時，也計劃將旗下的所有應用都遷移到這個平臺上。

（2）國內外一些著名的電信運營商

·AT&T,面向政府和企業客戶，如美國奧委會網站，提供應用托管的服務，可以按需付費使用帶有安全和網絡功能的虛擬主機和存儲。

·BT(英國電信)，面向中小企業，與互聯網企業合作提供 SaaS應用，如 Salesforce.com、Smart Marketing、SugarCRM等，開發并提供電信級的PaaS服務平臺。

·Verizon，面向企業客戶提供云端運算服務。

·Telstra,面向企業客戶提供移動語音、數據服務以及企業云平臺的托管。

·中國電信啟動了“天翼祥云計劃”，從服務云、基礎云、IT云著手，以現網試驗、試點工程和軟課題方式，啟動中國電信云計算相關工作。

·中國移動面向個人用戶和企業用戶，構建了BigCloud——“大云”平臺，提供云存儲、大容量數據庫和搜索引擎。

3 云計算體系架構

云計算的體系架構參照云服務的模型可以劃分成3個層次，具體的體系架構如圖1所示。

最底層為基礎架構即服務層(infrastructureas a service，IaaS)，在此將基礎設施資源（計算、存儲和網絡）以服務的形式提供出來。這就意味著虛擬計算機不僅具備保證的處理能力，還為存儲和 Internet訪問預留了帶寬。實際上，IaaS具有在特定服務質量約束的情況下出租計算機或數據中心的能力，使之能執行任意操作系統和軟件。除了資源的虛擬化（計算資源、網絡、存儲等不同類型的資源虛擬化），同時還提供自動化管理能力，使得用戶可以便捷地享有服務，包括有平臺和應用的自動化部署、自動化規模伸縮、負載管理等。

接著往上是平臺即服務層 (platform as a service，PaaS)，這一層把基礎架構資源變成平臺環境提供給用戶和應用。PaaS類似于 IaaS，但是它包括操作系統和圍繞特定應用的必需服務。PaaS提供一個特定的應用程序集以及必要的服務（如 SQL數據庫或其他的能力）訪問。簡而言之，PaaS就是 IaaS加上一個用于給定應用的定制軟件棧。典型的PaaS應用平臺包括Web應用平臺、海量數據庫應用平臺、海量存儲應用平臺、分析計算平臺以及一些領域特定的應用平臺等。

在平臺即服務層之上的是軟件即服務層(software as a service,SaaS)，為終端用戶提供各種應用服務。SaaS的典型表現是一組集中部署的應用，在云中遠程地運行一個模型。由于是計量服務，允許出租任一應用程序，并計時收費。

除了這3個層次的服務之外，云計算還具有相關的管理功能，包括用戶/服務管理、訂閱和計費管理、監控和服務質量管理、配置和資產管理等。

4 云計算的適用性

云計算為上層應用服務提供資源和能力，符合下列特點的應用服務較為適合使用云計算。

（1）負載變化大

一個應用的峰值負載、閑時負載和正常負載之間差距明顯，如報表系統在每個月初達到峰值，需要滿負荷運行，而在平時這些資源的利用率很低。對于這種負載變化大的應用，采用云計算來彈性地提供資源，利用多個應用之間負載周期的交錯提高資源利用率，保證應用的服務質量。

（2）管理成本高

當物理資源種類越來越多，數量越來越大，對應的管理成本會越來越高。不同類型的資源都需要專門的技能和人員，同時每個人能人工管理的資源數量有限，導致維護管理人員越來越多。通過云計算來標準化和自動化管理流程，可簡化管理任務，降低管理成本。

（3）資源的平均利用率比較低

在傳統煙囪式建設中，很多系統的資源平均利用率都在10%以下，通過云計算可以進行共享，提高利用率。

（4）對資源有大規模、海量的需求

包括大規模存儲、大規模并行計算等，此類應用可以通過云計算進行任務分解和合并，提高計算能力和效率。

（5）業務種類的長尾效應，需要共享來降低成本

在互聯網業務中，不同的客戶需要不同的服務，個性化和定制化導致每個服務的負載都不會很大，但是服務的數量會很多，因此通過云計算實現各個服務之間的資源共享，降低單個服務的成本。

（6）需要隨時隨地可以訪問或隨用隨付費

從應用交付和用戶使用角度看，需要隨時隨地可以訪問，并且往往通過網絡的方式來使用服務，或者隨用隨付費，根據訂閱或者使用付費，而不需要一次性大額度投入。

以上這些特點的應用適合在云計算平臺上運行。

5 電信行業IT系統的現狀

（1）基礎設施使用率低，能耗大

由于沒有主機資源共享，即使在低使用率下，所有的主機也不得不全部開機，導致電能消耗巨大。

（2）數據中心運維管理自動化水平低

IDC業務的管理和運維主要是由人員手工進行,運維管理效率低,且易出錯。

（3）業務平臺多采用煙囪式獨立建設，造成資源浪費

電信運營商根據市場需要不斷地推出新業務、改進內部運營和支撐，在業務平臺和內部支撐平臺上運行著數量眾多的應用。以某電信運營商為例，業務平臺上有200多個業務，內部支撐平臺上有50多個應用。每個應用的建設都是在不同階段，由不同的廠商來實施，采用不同的架構，基本上都是以煙囪式進行運維管理，每個應用獨占物理服務器、存儲和網絡等資源。每個應用為了保證服務質量，在擴容時一般都按照峰值時的需要，造成正常情況下一大部分資源都被浪費，沒有充分利用；另一方面，部分發展緩慢的業務資源難以及時回收，也造成資源的一定浪費。

（4）大規模數據處理時效性不高

隨著電信業務量和數據量的不斷增加，計算壓力將越來越大，突發計算的要求也越來越多，需要低成本、高效率地處理高速增長的海量數據信息。

（5）缺少產品開發、測試、部署的綜合環境

每月新增一個業務，如此快速的發展對開發、測試以及部署的支撐環境都有更高的要求。在有限的資源下，如何實現快速的環境建立與支撐，將是制約電信業務發展的重要因素。

（6）桌面系統由各個部門自主采購維護，管理較為混亂

桌面系統雖比較分散，但也是電信IT系統投入的重要組成部分。這些系統目前沒有統一部門進行采購、更新和維護。因此，對桌面系統進行統一管理有著較強的需求。有安全保證的虛擬桌面云技術將有助于統一桌面系統的資源，并進行集中式、流程化管理以提高企業的運行效率及降低開銷。

6 云計算在電信行業的應用建議

根據電信行業的現狀，結合云計算的適用性，從適用對象來分，我們將云計算適用于電信行業的領域劃分為內部和外部兩大領域。

外部云針對電信的外部客戶和系統。具體而言，適用于IDC與各種產品業務領域。云計算可以為IDC提供彈性的計算資源租用服務和災備服務，為產品和業務提供支撐，如互聯網應用開發服務，支撐全球眼、天翼空間應用商店等新興業務。

內部云針對電信的內部客戶和系統。具體而言，適用于EDC與支撐系統。云計算可以為系統開發提供測試服務，為數據分析業務提供分布式計算服務，為內部人員提供虛擬辦公桌面服務。

6.1 外部云

（1）IDC基礎設施云服務

中國電信IDC目前的主營業務為傳統的資源出租，包括機房租賃、帶寬租賃和托管服務器維護等，主要依托中國電信的強大網絡基礎設施和傳統的運營經驗。這部分業務的同質化競爭越來越激烈，需要在價格和服務上有進一步的提升才能保證中國電信IDC的市場競爭力，通過降低內部運營成本來降低市場價格，通過提供更多的新服務和增值服務來增長客戶群，提高收入。

IDC基礎設施云業務是基于云計算平臺的IT基礎設施租用服務。它通過虛擬化、自動化等云計算關鍵技術智能動態地調配各種資源（如計算、存儲、帶寬、硬件、軟件等）提供給客戶，使得客戶無需為繁瑣的細節而煩惱，能夠更加專注于自己的業務。同時，可以根據客戶實際使用的資源，如計算資源、網絡流量、存儲資源等進行付費。對電信運營商而言，由于規模效應，可以提高資源利用率、節約成本和降低能耗，進一步提升市場競爭力。

（2）災備服務

災備系統防范的是小概率嚴重的破壞性事件，如水災、火災、地震等。一個災備系統會完全復制和備份運行系統，當運行系統出現重大問題，災備系統會運行并代替運行系統。當運行系統規模較大的時候，基于傳統的物理計算環境，災備系統也需要等同的投入。而在運行系統正常運行的時候，災備系統的利用率非常低。

因此，在不降低服務質量的前提下，使用虛擬化技術和云平臺，災備系統的成本將降低。對于IDC運營商來講，由于虛擬化技術帶來的資源共享的規模效應，隨著災備系統增加，整體IDC災備服務的成本也會大大降低。

（3）業務平臺支撐

電信行業的業務平臺規模和數量都很大，未來的業務平臺規模更是難以預計，需要構建在高擴展性、高可靠性以及高可管理性的基礎設施平臺之上，通過虛擬化、自動化和標準化技術構建的云基礎設施平臺是電信業務平臺的最佳基礎承載平臺。

同時，業務平臺承擔了大量來自用戶和終端側的數據處理任務，未來業務平臺的終端規模將會是爆發式的增長，通過分布式計算和并行計算技術實現業務平臺數據的海量分析和處理是最佳的選擇。

另外，隨著電信競爭的日益加劇，客戶對于個性化服務的要求將會產生大量的行業應用需求，通過應用平臺和開放的接口，更多的用戶和軟件提供商可以快速構建或者找到符合自己需求的應用。

6.2 內部云

（1）開發測試云

在電信系統中，生產環境與開發測試環境彼此分離。開發測試環境的重要性無庸置疑，理應分配足夠的資源支持開發測試。然而從實際情況看，生產環境的資源緊張都成為常態，開發測試環境的資源更加緊張。

在新IT系統的開發測試中，需要搭建驗證環境。通過測試云平臺的集中管理界面，將快速實現驗證環境的搭建。在業務開發測試之后，驗證環境可迅速卸載，將資源歸還資源池。云平臺管理員可以通過監控平臺，實時了解各業務對云資源的占用狀況，從而有效地調度資源，提高整體利用率。

（2）數據分析云

根據電信業務周期，通過管理平臺自動化實現數據分析云計算平臺的管理，保證各類平臺都可以參與到云計算中。參與平臺的機器可以是資源池的閑置機器，也可擴展到非生產環境的機器，如開發測試資源池，甚至辦公機器。

同時，數據分析云具有靈活彈性，因此各類機器可選擇空閑時段加入云平臺。靈活地加入和退出并不中斷云計算本身。數據分析云具有高可靠性，即使出現一些機器的臨時故障，云平臺能夠自動檢測和適應，并不中斷云平臺分析與計算。在計算窗口期之后，云平臺可釋放各類資源。

（3）桌面系統

使用云計算技術將桌面系統統一到服務器端，通過瘦客戶端遠程訪問位于服務器端的桌面系統。虛擬桌面系統實現硬件資源和軟件的統一規劃、統一采購以及桌面系統的統一管理和統一維護。對于終端用戶可以提供隨時隨地的、更加安全和彈性的桌面訪問服務以及其他相關服務。對于管理人員，通過管理的統一化、流程化，并借助統一管理來降低桌面系統的維護成本。

7 云計算在電信行業中的實施建議

結合電信行業和云計算的特點和現狀，在電信行業實施云計算的建議如下：

·云計算應該作為公司整體策略全局考慮；

·采用標準化、自動化和成熟的技術，以提升利用率，降低技術障礙，節約成本，提高可用性；

·從云計算的基礎設施啟動，先建設IaaS平臺，在此之上逐步實施PaaS和SaaS；

·云計算的推廣應該從非生產系統到生產系統，從非關鍵業務到關鍵業務；

·基于云計算進行業務創新：對內，通過云計算的彈性伸縮機制解決數據分析的時間窗口沖突問題，為決策層更好、更快地提供及時、準確的統計分析，給業務決策和創新創造良好的基礎；對外，改造傳統的IDC，通過云模式IDC為客戶提供先進的增值服務，如彈性資源租用、災備服務等。通過這些新型的服務擴大電信市場，提升品牌形象。

1 石屹嶸,段勇.云計算在電信IT領域應用初探.電信科學,2009，25(9)

2 聞劍峰,龔德志.虛擬化技術在電信災難恢復計劃中的應用研究.電信科學,2009,25(9)

3 龔德志,聞劍峰.虛擬化技術在電信服務器資源整合中的應用研究.電信科學,2009,25(9)