云計算技術及運營商業務云的演進

肖晨陽

【摘要】 本文介紹了云計算技術的三種模式，針對電信運營商豎井式建設業務平臺存在的問題進行分析，就運營商構建私有業務云提出了先建設IaaS資源池、后建設PaaS平臺的分階段實施方案。

【關鍵詞】 云計算 電信運營商 IaaS PaaS SaaS

一、引言

2006年谷歌在搜索引擎大會上首次提出“云計算”的概念，順應互聯網信息高速膨脹帶來的大數據處理需求和應用創新快速開發部署的需求，云計算得到蓬勃發展和應用。云計算作為一種新型的商業模式，改變了用戶獲取IT資源（計算、存儲、軟件和信息）的傳統模式，計算機、存儲設備等不再作為商品，而是通過集中化管理、構成一個資源池，通過網絡以按需、動態擴展的方式面向用戶提供服務。

長期以來，電信運營商（以下簡稱運營商）建設了數量眾多的業務平臺為用戶提供各類業務，對業務平臺進行整合已成為運營商近期的戰略目標。而云計算技術的逐步成熟，使得具體實施成為可能。

二、云計算介紹

云計算模式主要有三種：IaaS，Infrastructure-as-a-Service基礎設施即服務；PaaS，Plartform-as-a-Service平臺即服務；SaaS，Software-as-a-Service軟件即服務。

2.1 IaaS（Infrastructure as a Service）

基礎設施即服務，是把數據中心、基礎設施硬件資源通過WEB分配給用戶使用的商業模式。用戶通過網絡可以獲得完善的計算機基礎設施服務，注重計算資源的共享（計算能力、存儲能力、網絡能力）。用戶能夠部署和運行任意軟件，包括操作系統和應用程序。

IaaS領域最典型的例子是Amazion的EC2平臺，其商業模式是將閑置的硬件資源封裝成服務，供用戶在線申請，動態生效。對于單個用戶來說，資源幾乎無限，減少了軟件開發人員對于集群系統的建設和維護成本，按需付費的理念讓用戶只在需要時才接入這些基礎設施資源，并只為自己使用的部分付費。

2.2 PaaS（Platform as a Service）

平臺即服務，是把操作系統、數據庫、應用開發環境等平臺級產品通過WEB以服務的方式提供給用戶。通過PaaS服務，軟件開發人員可以在不購買服務器和系統軟件的情況下開發和部署新的應用程序。

構建在Amazion EC2和S3之上的Heroku提供了典型的PaaS服務，為客戶進行網絡編程提供全新體驗，可運行各種架構形式的網絡應用或者底層進程。客戶只需在本地計算機設置一個Ruby Gem（Ruby語言的程序包管理器）就可在Heroku云中部署和運行應用程序。

2.3 SaaS（Software-as-a-service）

軟件即服務，是基于互聯網提供軟件及應用程序的服務模式。SaaS提供商為企業搭建信息化所需要的所有網絡基礎設施及軟件、硬件運行平臺，并負責所有前期的實施、后期的維護等一系列服務，企業無需購買軟硬件、建設機房、招聘IT人員，即可通過互聯網使用信息系統。

Salesforce.com是SaaS模式的典型代表，Salesforce公司是以提供客戶關系管理（CRM） 軟件服務起步并發展起來的，目前Salesforce.com 提供800多個應用（如可定制的OA、CRM、ERP等），將近67900家企業在線使用。

事實上，云計算三種模式的界線并不是那么清晰，它們之間存在很多交叉，大多數云計算服務提供商也并不是只提供某一種服務。例如亞馬遜除了提供IaaS服務外，還提供特殊的虛擬機和特色API，作為PAAS服務對外提供。Salesforce公司除了SAAS服務外，其force.com平臺提供PAAS服務，支持企業級應用的開發、發布、運行。

三、運營商業務云的演進

3.1 豎井式建設模式存在問題分析

隨著增值業務產品日益豐富，用以承載這些增值業務的平臺也越來越多，運營商一直以來都是采用豎井式的平臺建設模式。但在實際的運營中豎井式平臺建設模式存在問題：（1）業務部署效率低：開發一個新的業務，需要建設一個新的平臺，無論規模大小，都需要經歷完整的項目過程（啟動、匯報、立項、采購、實施、上線），均需考慮底層硬件資源、系統軟件和應用軟件的部署，時間周期長，不能滿足市場應對競爭的需求。（2）資源無法共享：現有的業務平臺架構下，各平臺之間無法共享資源（硬件資源、軟件資源、數據資源），各業務平臺建設時均按照峰值業務量配置資源，日常運行中忙閑不均。（3）運營維護難度高：不同業務平臺的應用軟件由多個廠家自行開發，軟件架構和開發環境差異很大；平臺硬件設備型號多，中小型平臺硬件主要以X86服務器為基礎架構，大型平臺硬件主要以小型機為基礎架構。這些因素增加了運營、維護的復雜性和難度，也帶來成本的增加。

上述問題綜合體現在業務創新、維護、安全、機房占用以及設備能耗等多個方面，增加了業務系統的總體投資、管理成本及工作復雜性，不利于今后發展。

3.2 業務云平臺的演進策略

云計算技術的出現和日益成熟，為運營商業務平臺整合提供了一種科學、合理的綜合解決方案，部分運營商已嘗試建設私有云計算資源池，將一些在小型機上的應用向x86平臺遷移。結合云計算技術的成熟程度和運營商內部管理流程的建立，從保證業務穩定性、效益最大化的角度，運營商應分兩階段實施業務云平臺的演進。

3.2.1 IaaS層業務云平臺建設

第一階段重點是基礎設施層能力的集中化，采用通用的虛擬化技術構建一個異構、開放的資源池，根據不同的資源類型，可規劃為計算資源池、存儲資源池、網絡資源池三類：（1）構建計算資源池時提高采用x86服務器的比例，通過虛擬化提高服務器資源的利用率；（2）存儲資源池可考慮提供盤陣存儲資源池（SAN）和分布式存儲資源池（NAS），盤陣存儲資源池主要用于對磁盤讀寫IO要求較高的業務系統應用，如數據庫，分布式存儲資源池則用于提供海量文件或對象存儲空間；（3）網絡資源池主要包括IP地址、負載均衡、NAT/防火墻以及交換機/路由器。通過基礎設施能力與應用的分離，探索不同專業、不同業務在云平臺中跨域、跨資源池的管理，解決云管理平臺對異構廠家硬件的兼容支持能力；細化各項管理功能，建立資源申請至資源回收的全生命周期的閉環管理流程。利用業務平臺的新建和擴容契機推進獨立業務平臺向云平臺遷移，硬件層面的成本會有所節省，但是在軟件層面，成本的降低并不明顯，甚至略有增加。該階段的優勢主要在于管理效果，提高業務部署和平臺維護的效率，建立業務云平臺的管理制度和流程。

3.2.2 PaaS層業務云平臺建設

第二階段重點放在PaaS層能力和數據層能力的構建上，對各種業務系統中的公共技術資源和數據進行抽取，形成各種公共組件和數據管理中心，與IaaS層共同構成完整的快速構建SaaS應用的環境。

該階段的工作應建立在對各業務系統的深度調研基礎上，例如業務信息，包括業務功能、資費模式、業務關鍵數據信息，為業務云平臺基礎數據統一管理提供依據；開發運行環境，包括數據庫、操作系統、軟件開發框架、中間件、業務應用關鍵進程等信息，為構建統一開發運行環境提供依據；能力接口，包括各業務平臺對外部能力的需求和對外輸出的能力，為構建能力接入和開放組件提供依據；運營支撐管理，總結業務日常運營支撐工作，梳理可聚類的公共運營支撐管理模塊。

依據調研獲取的信息設計PaaS業務云平臺，從功能模塊上分為開發運行環境（數據庫、中間件等各項技術組件、應用開發測試環境、平臺管理）、能力接入和開放子系統、運營管理子系統、數據中心、消息總線。SaaS層的應用通過統一接口調用PaaS層提供的各種組件服務，進行服務組裝和業務邏輯開發，通過門戶對外提供各種應用服務，如圖所示。

（1）運行環境子系統：圍繞“開發平臺、測試平臺、運行平臺”，基于IaaS提供的虛擬資源池能力，構建面向應用的高性能可擴展統一運行環境，實現應用的統一部署和運行支撐。（2）能力接入和開放子系統：對業務應用構建過程中所需的電信能力、互聯網能力（短彩、位置、支付等）進行二次封裝，形成統一的能力封裝和調用子系統，使得業務提供商不必了解復雜的電信網絡協議，業務開發時符合標準接口即可快速接入。（3）運營管理子系統：面向運營管理人員，實現對用戶、業務、內容、終端以及系統本身的綜合管理，包括業務管理、內容管理、合作方管理、計費管理、終端管理、權限管理、系統管理、統計分析等。（4）數據中心：負責客戶通用信息的創建、修改、刪除、查找等維護管理工作，客戶通用信息包括用戶基本信息、消費記錄、訂購關系等，數據中心數據作為公共數據，根據權限配置供不同業務平臺共享。（5）消息總線：作為平臺各模塊間的消息和功能的調用總線，本身并不實現業務邏輯，通過協議轉換把各種異構系統連接在一起，實現平臺的SOA架構，簡化系統結構，提升系統靈活性、擴展性和開放性。

PaaS云平臺通過對公共能力的集成，適配為統一規范的接口形式，將ICT能力和管理能力以安全可控的模式對應用開放，降低業務開發的復雜度和工作量，可有效降低業務系統的總體建設成本。

四、結束語

云計算給運營商帶來了業務平臺整合、服務升級的機會，但是也對運營商的資源整合與管理、維護制度與流程提出更高的挑戰。在業務云平臺的演進過程中，運營商應把握節奏，先從IaaS云平臺入手，待IaaS平臺成熟并形成規范流程后，再向復雜的PaaS云平臺推進，在保證業務穩定遷移和新業務的快速提供的同時，逐步降低業務系統的總體建設成本。

參 考 文 獻

[1] 李德毅. 云計算技術發展報告，科學出版社，2011

[2] 陸鋼. 電信運營商云計算PaaS發展關鍵問題探析，廣東通信技術，2011.7

[3] 中國移動研究院，能力開放引擎總體技術要求，2011

[4] 英特爾開源軟件技術中心，系統虛擬化——原理與實現，清華大學出版社，2009