電信運營商在云計算時代的應變之道

孫少陵 武 威

中國移動研究院 北京 100053

概述

云計算最開始源于效能計算的概念。1961年,斯坦福的教授提出計算像水和電一樣可以集中提供,不需要有自己的設施,只要有管道接過來就可以。到了1999年,Salesforce公司在美國開始提供在線CRM應用,這種方式大大降低了用戶實現信息化的門檻,和傳統的Oracle模式進行競爭,被看成是云計算SaaS服務的先驅。2001年,Google的CEO在搜索引擎大會上首次提出了“Cloud Computing”概念,2003年逐步開始在內部使用云計算來實現海量的數據存儲和處理;2008年提出Google App Engine(GAE)云計算平臺;2006年,Amazon正式對外推出彈性計算服務(EC2)。在整個云計算領域里,Amazon的盈利模式最為明晰,它通過把服務器的CPU、存儲、內存、磁盤空間、網絡帶寬等等抽象出來,向用戶提供豐富的基礎服務和增值服務,在商業上取得了巨大成功,因而為云計算提供了商業模式上的標桿,同時激活了全球對云計算的熱情。從2007年以后,云計算成為業界最熱的詞匯之一。

目前,業界對于云計算的概念理解不一。中國移動認為,云計算是利用大規模低成本運算單元通過IP網絡連接,以提供各種計算和存儲服務的IT系統。云計算有五個特征:第一是擴展性,基本上可以達到無限,不像傳統的IT系統到了一定的容量就必須采取解決方案;第二是系統具有非常高的彈性,既可以向上擴展規模也可以根據用戶的需求去減少資源的占用;第三是資源以共享的形式存在,也就是說云計算實際上是體現對于計算、存儲網絡資源的抽象,形成資源池,根據用戶和業務的需求大家可以實現共享;第四是動態分配,按需去進行申請,同時按需進行多力度的計費;第五是跨地域,云計算要實現各個數據之間的網絡資源統一調配。

根據它的服務模式,云計算分為IaaS、PaaS、SaaS;根據它的服務對象分為公有云、私有云和混合云。云計算的技術架構分為三個層次:資源層、平臺層和應用層。資源層是提供物理、虛擬的層面;平臺層把一些業務能力還有用戶狀態等抽象出來,可以向上提供調用;應用層就是第三方或者運營商自己的一些軟件實現。云計算的關鍵技術包括虛擬化技術、分布式存儲和文件系統,以及并行計算技術、云計算管理系統、綠色節能技術和安全等。

1 全球云計算進入商用發展快車道

圖1 Gartner對云計算市場的預測

如圖1所示,在Gartner2012年發布的云計算炒作曲線(Hyper Cycle)中,云計算已經跨越了預期膨脹的高峰,開始朝理性回歸。根據Gartner的預測,截至2013年,SaaS依然在云計算市場份額中占有最高比例,IaaS保持著最高的符合增長率,PaaS盡管增長速度也比較快,但在總體市場份額中所占比例很小。

Amazon在全球公有云市場保持領先地位,僅2013年一季度就上線了39項新的功能,并在美國中情局6億美元的云計算采購項目中力克IBM,據Macquarie投行估計,其2013年營收將達到38億美元,比2012年增長81%(截至2014年2月數據)。Amazon的CEO貝索斯認為,AWS(Amazon Web Services)的規模至少能夠和其零售業務持平(2013年Amazon零售業務營收預期達736億美元,截至2014年2月數據)。

中國云計算運營商也開始了規模商用的步伐,目前阿里云上已托管了數十萬家企業的業務系統和應用,每天請求和訪問數超過數十億次,國內各運營商、互聯網公司和設備制造商也紛紛緊鑼密鼓地進行云計算商用部署和服務提供。可以預見,未來的1～2年,云計算市場將迎來規模發展階段。

2 云計算為運營商提供了向互聯網轉型的難得機遇

移動互聯網應用和智能終端的快速發展對傳統電信運營商造成了巨大沖擊,短信收入連年下滑,話音業務增長也出現拐點。移動互聯網趨勢不可逆轉,為順應時代發展,運營商紛紛提出去電信化、實現移動互聯網轉型。

電信時代,用戶之間話音、數據的通信建立以及增值業務的實現都需要通過核心網中的網元設備實現網絡智能。到了互聯網時代,隨著網絡的寬帶化和終端的智能化,核心網中的業務邏輯控制功能逐步向終端和應用平臺轉移,互聯網公司以OTT(Over The Top)的模式實現越來越多的業務,使運營商網絡迅速管道化。

云計算的出現為運營商帶來新的機遇,云計算把各種IT資源和能力變成一種在線服務,以電信運營商所熟悉的方式按需提供給用戶,按用戶使用量進行計費、收費。

運營商發展云計算具有四大優勢。

1) 資源優勢。云計算服務的基礎資源是數據中心、網絡帶寬等基礎設施,電信運營商擁有全國范圍豐富的IDC、接入網、傳送網、國際互聯網等網絡資源和IT資源,在發展云計算方面具有天然優勢。

2) 服務優勢。云計算是通過互聯網提供的一種公眾服務,需要高水平的運營管理和客戶服務,電信運營商長期提供公眾信息化服務,建立了完善的市場營銷、客戶服務、系統運維、計費結算等專業化隊伍和IT支撐系統,了解從政府、大型集團客戶到中小企業和個人用戶的需求,能夠為用戶提供電信級、高質量的云計算服務。

3) 品牌優勢。云計算為用戶托管核心的應用和數據,對服務提供商提出了很高的安全要求,電信運營商作為大型國有企業,具有較高的品牌信譽度,有能力為用戶提供安全和值得信賴的服務。

4) 產業合作優勢。云計算需要滿足社會信息化的各方面需求,任何一個企業無法獨立提供從基礎設施(IaaS)到平臺(PaaS)、應用(SaaS)的全部服務,需要產業鏈各方廣泛合作。電信運營商長期與網絡設備制造商、終端設備制造商、系統集成商、應用開發商等產業環節進行合作,具有較高的產業號召力,有能力建立良好的商業模式、整合產業鏈各方的資源。

如圖2所示,在云計算時代,如果運營商把握產業轉型的契機,依托云計算重新匯聚網絡智能,將有機會在互聯網時代構建新的“核心網”,重新成為社會信息服務的交換中心。

圖2 運營商借云計算契機向互聯網轉型

與全球很多的先驅企業來比,中國移動在云計算方面是比較后進的企業。但是在國內的運營商和國內所有企業中,中國移動的起步是比較早的。中國移動從2007年開始做云計算方面的研究,包括一些開發的工作,目前“大云”計劃已經取得了較好的進展[1]。

“大云”計劃是中國移動研究院為打造中國移動云計算基礎設施的關鍵技術而研究及原型系統開發計劃,既是為了滿足中國移動IT支撐系統高性能、低成本、可擴展、高可靠性的IT計算和存儲的需要,也是為了滿足中國移動提供互聯網業務和服務的需要。

中國移動“大云”的技術架構借鑒了Google和Amazon兩種技術架構,如圖3所示,是在開源軟件基礎上自主開發的系統,包括分布式文件系統、分布式海量數據倉庫、分布式計算框架、集群管理、云存儲系統、彈性計算系統以及并行數據挖掘工具等關鍵功能。

圖3 中國移動“大云”技術架構

1) 分布式文件系統。為保證高可用、高可靠和經濟性,采用分布式冗余存儲的方式來存儲數據,以高可靠軟件來彌補硬件的不可靠。

2) 分布式海量數據倉庫。采用列存儲的數據管理模式保證海量數據存儲和分析性能。

3) 分布式計算框架。采用MapReduce并行編程模式將任務自動分成多個子任務,通過Map和Reduce兩步實現任務在大規模計算節點中的調度與分配,保證后臺復雜的并行執行和任務調度向用戶和編程人員透明。

4) 集群管理。使大量的服務器協同工作,方便進行業務部署和開通,快速發現和恢復系統故障,通過自動化、智能化的手段實現大規模系統的可運營、可管理。

5) 云存儲系統。利用“大云”平臺存放、管理用戶的文件(如照片、視頻、文檔等),根據企業用戶和個人用戶的不同使用方式,提供多種便捷的文件獲取方式,同時支持用戶之間的文件共享。

6) 彈性計算系統。使用開源Xen、KVM提供計算資源的虛擬化。通過對計算資源、網絡資源和存儲資源進行集中管理和調度,并與用戶自服務流程進行管理整合來提供彈性計算服務。

7) 并行數據挖掘工具。基于“大云”的并行數據挖掘工具庫,提供基于SaaS的數據挖掘服務,支持高性能低成本的商務智能應用開發。

在推動云計算中,中國移動本身也體驗到了云計算的便捷和高效。例如:中國移動研究院自己內部實驗室的IT系統經過虛擬化用云計算的方式進行管理,12臺物理服務器能夠提供100多臺的虛擬服務器,讓研究院的效率提高了8～10倍,而且能耗降低了70%,占地面積降低了60%。其他用戶通過應用中國移動的云計算,效果也非常明顯。在數據挖掘方面,云計算匹配度達到90%,處理的速度比傳統解決方案提高了30倍,數據挖掘的性能提高了9倍,整個系統性能提高3～7倍,而實際成本只是原來的六分之一,同時在耗電和機房占用方面和原來的解決方案基本持平。

3 運營商發展云計算面臨的挑戰

盡管運營商在發展云計算方面具有獨特優勢,這些優勢并沒有換來市場上的成功,目前云計算市場中真正的領導者通常來自于互聯網公司,究其原因,云計算本質上是一種互聯網服務,在發展云計算方面,電信運營商面臨諸多局限。

1) 分區域、分職能的組織架構和運營管理體系。國內的電信運營商均采用總部-省公司的公司組織架構以及相應的運營管理體系和流程。這種組織架構適合于服務于本地用戶的傳統通信網絡的運營,不適用于云計算這種無地域限制的互聯網服務形式。此外,面向公眾的云計算服務運營,需要IT、網絡、計費、市場等相關團隊的密切合作。傳統運營商現有職能部門職責仍是為傳統電信業務運營設計的,難以適應云計算這種新型業務運營各個環節中的銜接配合,不利于云計算服務的有效運營。

2) 工程驅動的系統建設模式。運營商一般采用工程驅動的、瀑布式的系統建設模式,從需求收集、方案制定、招標采購、建設實施、測試驗收到最終系統上線,需要很長的建設周期。這種建設模式比較適合于采用標準產品的電信網絡設備的大規模建設,而對于需要快速迭代更新的云計算系統來說難以適用。

3) 自主研發能力欠缺。傳統的電信運營商自主研發能力較欠缺,一般通過采購廠家標準的軟硬件產品建立業務服務能力,服務于大眾或行業用戶。但云計算這種根據業務和運營需求進行定制化、迭代式開發的產品,供貨廠家在交付產品時,也很難滿足全部需求。而依賴于廠家的補丁式開發,導致產品更新上線周期延長,對產品更新和運營、運維能力的提升均產生不利影響。

4) IT服務能力不足。運營商傳統的服務是電信業務的服務,現有的服務隊伍雖然人數不少,但缺乏具備專業IT運營和運維經驗的服務人員以及配套的服務機制和流程,總體服務能力難以滿足云計算這種IT產品的需求。

4 運營商在云計算時代的應變之道

互聯網的發展正在日益加速傳統產業格局的重新洗牌,正如過去幾十年中互聯網對傳媒、通信、廣告、批發/零售、金融等傳統產業的沖擊一樣,云計算的本質是IT產業在互聯網時代的一次深層次的產業變革。電信運營商如抓住機遇建立適應互聯網服務特征和發展規律的云計算運營體系,將有助于保持自身在通信、信息產業的核心地位,并為未來的可持續發展打下堅實的基礎[2]。

1) 加強自主研發,實現運營研發一體化。對于云計算這種技術和業務形式均快速迭代優化和發展的服務來說,大膽變革、切實加強自主研發能力、建立配套的組織架構和流程、實現產品研發和系統運營的一體化,可保證快速應對市場需求,有效控制建設和運營成本,為運營商提供可靠、可信、高效的云計算服務的建立保障。

2) 建立高效的IT服務供應體系,以市場化的機制實現IT資源和服務的精細化管理。運營商擁有豐富的IT軟件和服務的合作伙伴。通過搭建云計算服務開放市場,除了基礎的計算、存儲、網絡等云能力之外,運營商可以引入第三方的IT軟件(如數據庫、應用服務器,甚至是完整的應用系統等)提供給用戶。同時,通過引入第三方IT服務合作伙伴,可以為企業客戶提供運營和運維的服務,從而搭建可以提供一站式服務的云計算服務生態系統。

3) 依托云計算平臺逐步推進組織架構的集中化和扁平化,助力互聯網轉型。通過建立專業的、集中化的云計算系統的研發和運營機構,打通云計算平臺的需求、開發、集成、建設、運營服務各個環節,建立完整的云計算服務的提供和運營機制體系,開拓電信運營商云計算的新市場,從而推進運營商在移動互聯網時代的新轉型。

4) 充分發揮運營商優勢拓展云計算服務市場,贏在移動互聯網時代。在移動互聯網時代,運營商仍然擁有兩大類傳統優勢:一是豐富的電信特色能力,如短彩信、代計費等能力,二是豐富的傳統客戶資源,尤其是企業客戶資源。運營商可以依托優勢客戶資源,將電信特色能力和云計算能力相結合,打造差異化的云計算服務能力,在移動互聯網時代的市場競爭中建立自己獨有的優勢,充分拓展云計算服務市場。

為了聚攏中國云計算開發者,中國移動在發布大云的同時,推出了大云開發者社區。大云開發者社區所依托的移動互聯網專業門戶——移動Labs,是大云平臺試用的訪問入口,也是大云開發團隊與大云用戶的溝通平臺,這里有大云項目的新聞和項目組的博客,也有大云的相關技術文檔,用戶還可以通過論壇與開發團隊進行直接溝通,開發團隊會在這里響應大云相關的各種技術問題。大云開發者可以基于大云試用平臺,開發相關應用和工具,進行云計算技術和應用試驗。

大云開發者社區對開發者及生態系統具有非常重要的價值,主要體現在如下四個方面。

1) 基于大云開發各種新應用,開展技術驗證。“大云”平臺提供了海量結構化數據處理、海量數據挖掘、彈性計算與存儲等基礎設施,開發者可以基于大云平臺開發相關應用,進行技術驗證。一旦中國移動正式對外提供云服務,相關應用還可以無縫地遷移到中國移動公有云上,實現商業服務。比如科大訊飛在發布“語音云”之前,即與中國移動研究院合作,將“語音云”相關模塊構建在“大云”平臺上,進行相關技術驗證。

2) 共同開發云計算相關工具。“大云”平臺已發布的部分模塊提供了與Amazon AWS兼容的功能和API,開發者可以基于“大云”平臺開發云計算工具,從而形成一個生態價值鏈,一旦提供商業服務,可以向其他用戶提供整體的云服務。

3) 中國移動的合作伙伴使用“大云”來提供服務。目前“大云”在中國移動內部開展廣泛的應用試點,未來大云將成為中國移動新一代的IT支撐系統的功能組件,集成商在開發中國移動的應用時,可以基于“大云”為中國移動開發應用開展相關試點。例如,諾基亞西門子基于大云Hugetable開展WAP網關應用,在實驗室開展近100TB數據存儲分析測試驗證。

4) 開展全球云計算研究與合作。2010年9月27日在美國匹茲堡舉行的第四屆Open Cirrus峰會上,中國移動研究院(CMRI)正式加入全球云計算試驗床Open Cirrus,中國移動“大云”平臺成為Open Cirrus全球節點之一。中國的高校、科研機構以及云計算企業可以通過中國移動研究院的窗口與全球Open Cirrus相關單位開展云計算研究與合作,通過產、學、研、用多方積極合作,加強云計算技術研究,推動云計算標準化發展及全球云計算產業的發展。

參考文獻

[1]羅治國,孫少陵.云計算生態系統與大云開發者社區[J].電信技術,2011(1):12-15

[2]孫少陵.云計算變革下電信運營商的機遇及中國移動云計算探索[J].移動通信,2010,34(11):44-46