云计算与新一代电信IT支撑系统研究

2010-08-09陈清金张云勇潘松柏

电信科学 2010年11期

陈清金，张云勇，潘松柏，杨光

（1.中国联通研究院北京100048；2.中国联通系统集成公司北京100032）

1 引言

我国政府向来高度重视信息化进程，“十七大”首次鲜明地提出信息化与工业化融合发展的崭新命题，赋予了信息化建设全新的历史使命。中国的电信运营商不仅肩负着推动国家信息化进程的使命，还面临着金融危机和市场竞争加剧带来的收入增长停滞甚至下滑的压力。据工业和信息化部数据显示，在2007年3季度达到19.6%的最高值以后，中国电信运营商的主营业务收入同比增幅就开始进入下降通道，到2009年1季度达到了1.7%的最低点。虽然行业收入增幅继2季度反弹后在3季度继续企稳，但三大运营商的净利润环比均大幅下滑。中国移动、中国电信和中国联通3季度的利润环比降幅分别达到了5.1%、19.7%和35.4%。在这种大背景下，“开源”和“节流”工作对电信运营商而言显得尤为重要，而IT业界的云计算革命恰好为“开源”和“节流”两个方面提供了难得的契机。

电信运营商意识到并着手利用云计算技术实现内部的IT支撑系统整合。目前，电信运营商的运营成本尤其是能耗居高不下，直接制约了其发展和盈利能力。运用云计算技术，可以有效地提高IT资源的利用率、降低IT资源消耗、减少管理和建设环节、提升运营效率，将Capex转化为Opex，降低成本，实现数据集中和统一管理、提升管理能力。总之，应用云计算技术将大大降低电信运营商在IT支撑系统建设和维护方面的开支。

2 新一代电信IT支撑系统对云计算应用的需求

2.1 云计算概述

云计算涉及太多的领域和应用场景，而且各类厂商代表各自的不同利益，使得云计算成为有史以来最为混乱的技术概念。云计算迄今为止并没有一个权威性的定义，不同的组织从不同的角度给出了不同的定义，根据不完全统计至少有25种以上。由于业界对云计算没有统一的认识，从网络基础设施、运营可信、服务支撑多因素分析，提出电信运营商理解的云计算定义。

“云计算”是一种新的计算方法和商业模式，通过虚拟化等技术按照“即插即用”的方式，自助管理运算、存储等资源能力形成高效资源池，以按需分配的服务形式提供计算能力，并且可通过公众通信网络整合IT资源和业务，向用户提供新型的业务产品和新的交付模式。

云计算的典型特征是：资源共享、按需分配、弹性调度、服务可扩展。资源共享，云计算可以类似于水电等基础设施行业，提供公共计算能力，能够充分利用闲置的资源，通过共享方式进行服务；按需分配，云计算可以依据云应用的资源情况，主动调整、调度资源分配，支持根据应用要求快速配置资源，并能适应要求弹性分配资源；弹性调度，云计算通过虚拟化技术实现资源的快速迁移，减少故障的风险；服务可扩展，“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要；普遍接入，云计算接入的地域不受限制，可以在任意位置、使用各种终端获取应用服务；系统安全，云计算可以保障数据传输的安全，并选择适合的加密手段保证系统的安全；地理分布，云计算提供的资源地理是分布式的，通过虚拟技术统一融合。

2.2 新一代电信IT支撑系统分析

目前电信运营商的IT支撑系统多为两级或多级架构，从目前状况看，存在难以统一管理、维护成本高、系统负载不均衡等特点。物联网及三网融合以及未来业务发展，对目前的IT支撑技术带来挑战。为满足业务数据分析以及业务中的突发计算需求对IT成本带来的极大压力，迫切需要IT支撑系统采用新的技术和新的业务交付模式。

从国外运营商来看，已经开始研究云计算业务并使用云计算支撑内部IT系统。国内电信运营商也开始了相关的研究工作，中国移动发布大云研究计划，并在IT支撑系统中试点使用云技术。中国电信启动云业务，着手启动BI云化系统的改造工作。中国联通启动了云计算应用于IT支撑系统的试验工作等。从目前业界发展看，云计算是解决IT支撑问题的首选技术，是新一代电信IT支撑系统的关键技术和模式。

考虑到电信运营商IT支撑系统的特点，在考虑IT支撑系统更新换代的过程中，需要与现有业务系统进行衔接，实现平滑过渡,云计算是目前最优的选择。考虑到云计算还在不断发展，贸然在核心系统中引入风险较大，需要循序渐进，逐步引入，基于云计算研究数据管理、应用技术，试验数据中心整合和数据分析的能力。

截至2010年，我国3G用户累计人数达到3 000万，2G用户达到6亿户，固定电话用户达2亿多户，宽带用户为1亿多户。为了提供给用户更好的服务保障，电信运营商每年在IT系统和平台系统上投资大量资金，但在电信IT支撑系统中IT资源利用率仅达到12%～15%，距离运营商40%的轻载设计，仍有很大的提高空间，更是远低于Google公司的85%；而投入存储设备的容量也逾百PB，但其利用率却只有20%～30%。

·ICT设备庞杂，供应厂商众多。设备体系中既有HP、IBM、SUN的小型机设备，也有X86通用化服务器，设备供应厂商有Sun、HP、IBM、Dell等。

·IT系统和平台基本都是“烟囱化”建设，相互独立，无法实现资源共享，投资重复。

·能耗巨大，电费居高不下，能源利用率低。

·业务平台分散，孤岛众多，不利于升级改造和新业务的开展。

据不完全统计，电信运营商全年用电量占运营成本的比例超过30%。能耗占据了运营的大量成本，直接制约了利润的增加，急需云计算技术实现资源上的统一调度与弹性分配，在扩展性、兼容性方面进行优化，实现软硬件分离，整合资源和平台，有效地解决节能降耗的问题，加快增值产品的开发与应用周期。

3 应用云计算技术构建电信IT支撑系统

3.1 云计算推动电信IT支撑系统向新一代转型

基于云计算技术建立运营商的私有云和公有云，并在此基础上逐步融合形成统一的IaaS服务平台，使公、私有云平台共享基础设施；在IaaS平台基础上，结合电信运营商IT业务支撑系统建设内部统一的PaaS平台，分别针对BSS、OSS、增值业务平台等业务支撑系统进行试验、试点，在建设云平台的同时，还要规划、建设好技术标准体系、运营维护体系、安全保障体系等3大体系。

电信IT支撑系统是关系到生产经营的核心业务系统，对企业管理和运营具有重大的影响，云计算在电信IT支撑系统的应用在“积极稳妥”的指导原则下，应顺序开展以下相关工作。

第一，试验验证阶段。选择具有典型意义的系统开展云计算的试验验证，为云计算技术的现网部署提供试验数据，进行云平台的探索和验证，结合云计算标准化工作，逐渐规划出统一云平台的基础框架。目前，中国移动、中国联通等公司正在考虑建设集中的数据分析系统，集中系统的建设面临海量数据的抽取、存储、查询和分析挖掘等多种大运算量需求和大并发量访问给系统带来的压力，云计算中的分布式文件系统和并行计算等关键技术正好为解决以上问题提供了新的思路；结合IT支撑系统现实需求，选取数据分析系统作为试验验证的原型系统。

第二，试点部署阶段。试点部署应遵循先易后难的原则，优先选取对实时性要求较低，对业务影响较小的系统，开展现网部署。此阶段应逐渐形成较为完备的统一云平台架构体系，通过在云平台上部署实施试点项目，在实践中逐渐完善。对电信IT支撑系统建议在试点阶段采用分布式应用架构来重新开发和部署。

第三，规模推广阶段。在试点部署的基础上，总结经验，优化方案，稳步推进云计算平台在IT支撑系统的应用部署。这个阶段公司统一云平台架构基本成熟，可以向业务系统提供基础设施服务，云平台重点转向结合业务系统，优化平台能力,逐步规模化地将目前IT系统中的应用迁移到云平台中，原有应用服务器采用X86架构的，可以迁移到虚拟化后的刀片服务器上；原有应用服务器采用小型机的，一种方案是将其迁移至做了虚拟化分区的小型机上，另一种方案是将其迁移至虚拟化后的刀片服务器上。迁移部署的过程，可能涉及原有应用架构的重新设计和开发，需要充分调动厂家资源，这一点应用从小型机迁移到虚拟化后的刀片服务器上时表现得更为明显。在IT支撑系统云化的过程中，还需要考虑在平台层提供应用开发框架、统一数据库服务能力和统一报表服务能力等，从而使应用不仅实现IaaS层面的云化，还在PaaS层面实现紧密耦合，优化应用架构，提升服务水平。

3.2 基于云计算的电信IT支撑系统框架

电信运营商利用云计算相关技术，对现有IT支撑系统进行技术升级改造，形成电信运营商的下一代电信IT支撑系统。实现挖潜降耗，提高IT资源的利用率，降低资源消耗；实现效率提高，减少管理及建设各环节，提高运营效率；实现管理提升，通过系统、数据集中，实现统一管理，进而提升管理能力；实现成本节减，通过云计算，将Capex转化为Opex，有效降低成本。

基于云计算的电信IT支撑系统框架如图1所示，通过虚拟化技术对电信基础设施资源进行池化，通过IaaS管理实现基础设施资源的统一管理，按照业务系统的需求，动态分配资源供业务系统使用，同时建立PaaS支撑管理平台，通过将IT支撑系统的共性需求进行抽象汇总，形成service能力，以REST API的形式供业务系统使用，业务系统在此框架下，重点关注业务逻辑的实现即可。

电信IT支撑系统应用云计算后，将改变目前的系统建设和运维模式。

①需要独立地组织承担IT基础资源的规划及按需分配，减少IT基础资源的频繁审批、投资、建设。

②IT基础设施的维护可进一步分离，由独立的机构承担。

③PaaS平台管理由单独部门或者组织进行维护，并根据业务部门的需求进行投资建设和管理IT支撑service。

4 电信IT支撑系统应用云技术的挑战

4.1 管理模式的挑战

目前，IT的管理模式和云计算的管理模式在有些方面存在着天然的矛盾，因为云计算是强调集中化的优势以及应用平台资源的分层耦合管理，但是传统的IT系统管理和使用模式在某些方面和云计算的理念有不相适应的地方。云管理平台需要有专人负责操作和调度，PaaS层能力需要有专人统一开发和维护，而在SaaS层依然可以像从前一样，不同的应用由不同的人员维护。由此可见，在实现“云化”改造以后，电信运营商的相关管理体系和组织架构需要根据云架构的具体需要做出调整。

另一方面，云计算行业近期处于快速增长阶段。这种爆发式的增长使得电信运营商在云计算工作开展中碰到的最大问题之一就是人才缺乏，人才的缺乏会制约云计算的发展，电信运营商需要在云计算方面培养和引进人才。