云计算在电信支撑系统领域的应用分析

陶彩霞，陈 康，郝 颖

（中国电信股份有限公司广东研究院 广州 510630）

云计算在电信支撑系统领域的应用分析

陶彩霞，陈 康，郝 颖

（中国电信股份有限公司广东研究院 广州 510630）

本文介绍了云计算服务类型，并对云计算关键技术的成熟度进行了分析。对电信支撑系统云部署需求进行了较为详细的分析，并以中国电信为例，给出了电信支撑系统实施云计算部署的方案选择和建议，并以服务器虚拟化为重点对具体方案进行了阐述。

云计算；支撑系统；IaaS；PaaS；SaaS；虚拟化

1 引言

作为近两年IT领域最炙手可热的概念，云计算得到了互联网服务提供商、IT厂商、电信运营商，甚至政府部门的极大关注。2009年中国云计算大会中还在激烈争论什么是云计算，但到了2010年，大家都已经开始探讨云计算的落地应用问题了，可见云计算发展速度之快。

著名的分析机构Gartner将云计算看作是2010年位于首位、具有战略性的技术。目前，云计算并没有一个统一的定义，即使是维基百科中对云计算的定义前后差别也非常大。目前认可度较高、较全面的是维基百科2009年对云计算的最新定义：云计算是一种动态、易扩展且通常是通过互联网提供虚拟化的资源计算方式，用户不需要了解云内部的细节，不必具有云内部的专业知识，也不用直接控制基础设施。云计算包括基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）以及其他依赖于互联网满足客户计算需求的技术。云计算主要提供通用的、通过浏览器访问的在线商业应用、软件和数据存储等服务。国内普遍认为云计算是分布式计算 （distributed computing）、并行计算（parallel computing）和网格计算（grid computing）的发展，或者说是这些科学概念的商业实现。

中国电子学会委托埃森哲完成的2010年中国云计算调查报告中指出，节约资金、提高效率和效力是各大公司CIO关注云计算的主要动力。70%的受访者认为，未来5年内云计算为企业带来的最大好处是“速度和灵活性的提升以及相应时间的减少”，三分之二的受访者认为云计算能够为企业带来巨大的好处，而“永久地大幅度缩减运营成本”是其中之一。

目前，电信运营商支撑系统建设存在比较突出的问题，如设备不能按峰值需求配置、资源浪费、机房能耗高、系统部署周期长等。如何利用云计算的优势，改善当前电信支撑系统建设中的主要问题，实现绿色IT，是电信运营商需要积极思考的问题。

2 云计算的分类

云计算按照服务层次和服务类型可以分为IaaS、PaaS和SaaS 3类。

·IaaS是把计算、存储、网络及搭建应用环境所需的工具当成服务提供给用户，使用户能够按需获取IT基础设施，主要由计算机硬件、网络、平台虚拟化环境、效用计算及计费方法、服务级别协议等组成。

·PaaS是把分布式软件的开发、测试和部署环境当作服务，通过互联网提供给用户。PaaS可以构建在IaaS虚拟化资源池上，也可以直接构建在数据中心的物理基础设施上。与IaaS只提供IT资源相比，PaaS为用户提供了包括中间件、数据库、操作系统、开发环境等在内的软件栈，允许用户通过网络进行远程开发、配置、部署应用，并最终在服务商提供的数据中心内运行。

·SaaS是一种基于互联网提供软件服务的应用模式，通过浏览器把服务器端的程序软件提供给用户在线使用。

根据云计算的部署模式和使用范围的不同，云计算还可以分为公有云、私有云和混合云。公有云是Google等提供的对公众服务的云；私有云是面向企业内部的云，不对公众开放；混合云是把公有云和私有云结合到一起的方式，用户可以通过一种可控的方式部分拥有，部分与他人共享。

3 云计算关键技术成熟度分析

云计算关键技术按照服务层次可以分为虚拟化技术、分布式技术、在线软件技术和运营管理技术等4类。要实施云计算，首先要深入分析云计算关键技术的成熟度。

（1）虚拟化技术

虚拟化是将底层物理设备与上层操作系统、软件分离的一种去耦合技术，通过软件或固件管理程序（Hypervisor）构建虚拟层并对其进行管理。把物理资源映射成逻辑的虚拟资源，对逻辑资源的使用与对物理资源的使用特性相差很少或者没有区别。虚拟化的目标是实现IT资源利用效率和灵活性的最大化，主要应用于IaaS层。IaaS层上的虚拟化技术主要有服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化。

虚拟化是云计算相对独立的一种技术，经过多年的发展，已经出现了许多成熟的产品。但也仍然存在一些局限性，例如：在服务器虚拟化方面，目前的研究主要是针对支持x86平台服务器的，对跨厂商的小型机支持不足；在存储虚拟化方面，业界尚未形成统一的标准，各存储厂商一般根据自己所掌握的核心技术来提供虚拟存储解决方案。

（2）分布式处理技术

分布式处理是信息处理的一种方式，是与集中式处理相对的一个概念，通过通信网络将分散在各地的多台计算机连接起来，在控制系统的管理、控制和协调下完成信息处理任务。分布式处理常用于对海量数据进行分析计算，主要应用于PaaS层。目前主要的分布式处理技术包括分布式数据存储、分布式数据管理、并行编程模型和分布式同步机制。

目前，分布式处理技术已被广泛应用在Google、Yahoo等大型商业系统中。在数据管理方面，由于采用列存储的方式管理数据，如何提高数据的更新速率以及进一步提高随机读速率成为未来数据管理技术必须要解决的问题；在并行编程模型方面，调度算法过于简单，目前缺乏统一的标准，各平台之间无法进行迁移，对MapReduce算法的改进成为今后努力的方向。

（3）SaaS 相关技术

SaaS的实现方式主要有两种：一种是通过PaaS平台来开发SaaS，PaaS平台提供了一些开发应用程序的环境和工具，我们可以直接使用它们在线开发SaaS应用；另一种是采用多租户构架和元数据开发模式，使用Web2.0、Structs、hibernate等技术来实现SaaS中各层的功能。

SaaS相关技术是云计算中相对最成熟的技术，被广泛应用在各种网络应用程序中，但其在数据安全性方面还有待进一步改进。

（4）运营管理

运营管理是云计算的关键环节，包括云服务提供和云服务管理，任何一项业务的成功开展都离不开运营管理系统的支撑。不管哪一种服务（IaaS、PaaS、SaaS）的运营管理系统，都需要解决产品在运营过程中涉及的计费、认证、安全、监控等系统管理和用户管理问题。

云计算的运营管理是一个复杂的问题，目前业界还未形成相关的标准，也没有可以拿来直接部署、使用的系统。

4 电信支撑系统云计算需求分析和方案选择

云计算的吸引力是显而易见的，但由于云计算的数据安全性在技术和法律法规上尚未健全，而支撑系统数据对电信运营商是至关重要的，如何在发挥云架构优势的同时不丢失现有的信任、可靠和安全，“私有云”无疑是一个很好的选择。

针对电信支撑系统当前存在的主要问题，结合运营商CIO对云计算的愿景以及云计算IaaS、PaaS、SaaS的特点和优点，可以进一步确定电信支撑系统进行云部署的需求，如图1所示。

从以上分析可以看到，由于电信支撑系统当前迫切需要实现节能减排、提高资源利用率、提高灵活性和响应能力、缩短系统上线周期、降本增效，所以对IaaS的需求是比较大的；另外，开展IaaS服务所需的虚拟化和运营技术相对成熟，业界已经有较为成熟的IaaS商业应用，因此可以把IaaS作为电信支撑系统进行云部署的切入点。

另外，在提高灵活性、响应能力和系统扩展性等方面对PaaS也有需求，但由于PaaS的技术门槛相对较高，且PaaS本身仍处于不断发展中，因此可以把PaaS作为电信支撑系统进行云部署的中期目标。

虽然SaaS相关技术是相对最成熟的，从企业长远发展来看，实现SaaS和PaaS将有助于电信企业的转型和创新，但当前电信支撑系统对SaaS的需求较少，因此可以把实现SaaS作为电信支撑系统实现云部署的长远目标。

在需求分析的基础上，结合电信支撑系统领域各个系统的特点和IaaS、PaaS、SaaS的优势及相关关键技术的成熟度，可以对电信支撑系统云部署进行进一步的方案选择。中国电信的支撑系统可以分为4个领域：BSS（业务支撑系统，包括CRM、计费等）、OSS（运营支撑系统，包括服务开通、保障等）、MSS（管理支撑系统，包括财务、人力等）、EDA（企业数据架构，包括数据仓库、经营分析等）。BSS和OSS系统支撑的业务规模庞大，客户体验影响大，对稳定性和可靠性要求高，应采取谨慎的态度，务求稳妥推进。应以IaaS为切入点，优先选取以下3类系统进行试点：一是业务影响较小、服务等级较低的系统；二是硬件已经接近报废的系统；三是利用率很低以及实时性要求不高，主要属于批量处理的系统。在试点的基础上，总结数据迁移等经验教训，试点成功后再逐步向其他支撑系统推广。部分对稳定性要求很高的核心BOSS系统，由于云计算技术目前还在不断发展中，存在一定的迁移代价和风险，故可仍然保持传统技术架构，待云计算技术发展成熟后再考虑实施云部署。MSS系统主要面向企业内部，可以作为IaaS的试点。EDA领域的经营分析系统由于其对海量数据的处理要求较高，非常适合采用具有分布式计算优势的PaaS云。

5 电信支撑系统云计算方案设计

完整、全面的云计算方案包括云服务架构（IaaS、PaaS、SaaS）、云服务提供、云服务管理等3个部分，体系架构如图2所示。

图1 电信支撑系统云部署需求分析

图2 云计算体系架构

中国电信支撑系统云部署可以以IaaS为切入点，而实施IaaS最重要的是要进行服务器虚拟化。下面将以中国电信的实际情况为基础，重点分析服务器虚拟化。

目前，中国电信支撑系统服务器有刀片服务器、PC服务器、小型机等，其中小型机包括IBM、HP、Sun等，支撑系统需要运营在Windows、Unix等多种操作系统上。进行服务器虚拟化首先要进行硬件类型的选择。刀片服务器近年来发展迅速，最高总体性能可相当于小型机的75%，成本也低于小型机，但在I/O性能、可靠性和可扩展性方面尚不及小型机。电信支撑系统中的核心系统（如CRM、计费等）的数据库服务器，对可靠性和I/O性能要求较高，所以建议暂时保持Unix操作系统的小型机环境；对于部分核心系统（如计费等）的重要应用服务器，也可暂时保持Unix操作系统的小型机环境；对于其他应用服务器和Web服务器以及业务等级较低的电信支撑系统服务器，则可考虑选用性能较好的PC服务器或刀片服务器，并根据原有硬件的报废期限以及业务优先级，制定周密的实施步骤，分阶段逐步从现有环境迁移到PC服务器或刀片服务器上。硬件类型确定后，就该进行服务器虚拟化技术的选择了。目前的PC服务器，即x86平台的虚拟化软件有VMware、Microsoft等主流商业软件，还有开源的Xen等。小型机的虚拟化技术目前还不通用，需采用相应厂商的虚拟化技术，部署在小型机上的数据库和重要应用服务器可根据具体情况选择是否采用虚拟化技术。

除了服务器虚拟化外，实施IaaS还可进行存储虚拟化和网络虚拟化。

此外，云服务管理也是电信支撑系统云方案能否成功的关键，目前虽然尚未形成相关的标准，也没有可以拿来直接部署、使用的系统，但在ITIL（IT infrastructure library，IT基础架构库，是IT服务管理的最佳实践框架）中有很多相关的建议，如服务管理、安全管理等，可以作为构建云服务管理平台的参考。

6 结束语

目前，云计算技术还在不断地发展，在电信支撑系统中的实际应用还存在一些限制，电信运营商应对自身的实际情况和云计算的技术细节有清醒的认识，紧密跟进云计算技术的发展，积极进行方案验证，稳妥地推进云计算在电信支撑系统领域的应用。

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

2 艾伦 E奥尔特，彭亚利，林润华等.中国云计算发展的务实之路，2010

3 中国电信云计算技术白皮书，2010

4 朱近之.智慧的云计算.北京：电子工业出版社，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.云计算热点分析.第二届中国云计算大会，2010

7 陈康，郑纬民.云计算：系统实例与研究现状.软件学报，2009，20（5）

8 陈全，邓倩妮.云计算及其关键技术.计算机应用，2009（9）

9 张建勋，古志民，郑超.云计算研究进展综述.计算机应用研究，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）