云计算指标体系研究方法初探

杨 剑，宫云平，王燕川

（1.中国电信股份有限公司广东研究院 广州510630；2.中国电信集团公司 北京100032）

1 引言

目前，国内各大电信运营商已经建立了大量的云平台，把云计算技术广泛应用到电信网络中，既对现有电信业务平台及IT系统进行了整合和迁移；也提供了大量的云计算服务，包括云桌面、云存储、基于云计算的数据中心和呼叫中心等。但是，云计算的运营管理对传统电信运营商而言是一个新的课题，电信运营商对云计算服务以及云平台的管理仍处于探索状态，因此会面临一系列问题，其中包括：如何监控和检测云平台自身的运行情况；如何量化评估为用户所提供的服务质量；如何把云平台和云计算服务纳入运行维护考核体系，以确保云服务质量指标能够满足用户的需求等。为了解决这一系列问题，亟需建立一套云计算平台和服务的指标体系，以指导云计算平台管理和业务运营工作的开展。

鉴于云计算是一种新出现并且不断发展的技术，目前业内没有比较完善的指标体系，而且各个标准化组织的云计算服务质量指标相关标准的研究仍处于初级阶段，因此云计算指标体系仍是一个全新的研究课题。相对于传统的电信业务平台，云计算平台存在许多优点，如实现计算、内存、存储、网络等资源的共享，基于虚拟化的资源池提供服务。云计算服务有固定的分类并且存在固定的层次关系（如PaaS类服务基于IaaS类服务之上提供），本文考虑云计算平台和服务的这些优点，探讨了一种对建立云计算平台和服务指标体系相对通用而且有效的方法。

2 基本指标池的建立

从云计算的参考模型入手，研究云计算参考模型各层相应的指标，汇总形成云计算基本指标池。建立基本指标体系的方法如图1所示。

根据图1，从左到右分为3步，分别为云计算参考模型研究、分层指标制定以及云计算基本指标池的形成。以下就这3个步骤展开说明。

步骤1现网提供的云服务多种多样，如为每种服务从上到下建立一整套指标，必将耗时耗力。因此，考虑先从ITU-T的云计算参考模型入手，研究参考模型中的各层指标，这样能起到事半功倍的效果。首先，该功能框架模型被业界广泛认可和接受；其次，该参考模型具有非常清晰的分层架构，清晰地描述了各层的主要功能组成，能够指导开展各层指标的研究工作；再次，该模型描述了SaaS、PaaS、IaaS、CaaS（通信即服务）、NaaS（网络即服务）之间的关系，方便建立云计算应用场景与云服务分类的映射对应关系。

图2是ITU-T提供的云计算功能参考框架模型。

云计算功能参考模型的左边，划分为云计算的4个功能层，分别为资源与网络层、服务层、接入层和用户层；右边为交叉层功能，描述了云计算的跨层功能，包括系统整体的操作管理、监控、安全及保密。

步骤2基于ITU-T云计算参考模型，研究和制定了以下层次的云计算指标。

图2 云计算功能参考模型

（1）资源层

资源层是云计算业务的基础，所有云计算业务都部署在云计算资源平台上，因此需要研究下列资源层的指标，以满足对云平台运行情况的监控、告警和操作管理等要求。

·物理资源指标研究：研究和提取能够反映云计算物理资源（存储、计算、网络等）运行状态和性能的指标。

·虚拟化资源指标研究：研究和提取能够反映云计算虚拟资源（虚拟网络、虚拟存储、虚拟机等）运行状态和性能的指标。

·资源编排和调度指标研究：研究和提取能够反映云资源管理调度特性相关的功能和性能指标，包括虚拟 机 创 建、迁 移、HA（high availability）、FT（fault tolerance）、Hypervisior以及虚拟化管理软件相关的性能指标。

（2）服务层

按照云计算服务进行分类，分为NaaS、IaaS、PaaS、SaaS，每种具体业务场景（如VDC、云桌面等）均可以对应到分类中的一种或多种。按照基本分层开展研究，具体介绍如下。

·分层业务指标研究：研究和提取能够反映NaaS、IaaS、PaaS、SaaS/CaaS运行状态和性能的指标。

·服务编排指标研究：研究和提取能够反映云服务编排管理特性相关的功能和性能指标。

（3）接入层

通过API接受云服务或资源，应包括接入层的终端以及云计算互联功能和性能指标。

（4）用户层

实现最终用户与云基础设施之间的交互，完成云服务访问的功能和性能指标的制定。

（5）交叉层

交叉层提供云计算平台整体操作管理、监控、安全及保密功能以及衡量云计算运营管理（业务开通、保障、计费等）质量的指标。此外，云计算性能相关指标是本层的研究重点。由于资源层、服务层仅就本层的运行状态和性能进行分析，所提取的指标应该是KPI层面的。与资源层、服务层不同，交叉层所提取的指标是跨层的，能够反映端到端的业务场景下，用户访问和使用云计算服务的性能。因此，交叉层的指标是KQI层面的，可以进一步分解和对应到资源层和服务层的指标。

步骤3汇总基本指标池。完成各层指标分析后，对各层的指标进行汇总，形成云计算基本指标池。云计算基本指标包括了云计算功能参考模型中各层的指标，这个指标池可以作为对特定云服务场景进行分析并生成指标的基础，简化云计算服务场景的指标分析和指标制定。

图3 建立特定云服务的指标体系的基本流程

表1 ITU-T云服务分类映射

3 特定云服务场景的指标

在形成了基本指标池后，可以通过以下方法制定特定云服务的指标体系：

·把云服务应用场景映射为1-n种云服务分类的集合；

·根据云服务分类提取相应指标形成集合；

·对指标集合未能覆盖的业务场景、某些特性需求和功能需求补充定义指标。

建立特定云服务的指标体系，基本流程如图3所示。

首先，根据云服务类别的映射关系，从云计算基本指标池中提取相关指标。根据NIST以及ITU-T等国际标准化组织对云计算服务分类，云计算的服务可以分为：SaaS、PaaS、IaaS、CaaS和NaaS。任何向最终用户提供服务的云计算服务场景，都可以映射到以上一种或多种服务模式。ITU-T云生态系统云计算应用场景对应到云服务分类的映射，见表1。

这种映射关系是根据云计算基本指标池，快速有效形成特定服务场景指标体系的关键。按照表1中ITU-T提供的映射关系，云桌面即服务可以对应到SaaS、PaaS和IaaS这3种云计算服务种类。从指标分析研究的角度看，云桌面这种提供给用户使用的最终业务，应该包括（或者部分包括）SaaS、PaaS和IaaS的指标。因此，可以从基本指标体系资源层抽取物理资源运行指标、虚拟资源运行指标、资源编排调度指标，再根据表1的映射关系，从服务层抽取SaaS、PaaS、IaaS的指标，从而可以形成云桌面服务的指标集合。

其次，对基于指标池生成的特定云服务指标进行优化和补充，从而形成完整的指标体系。云计算作为一种新的技术正在快速地发展变化，其应用也越来越广泛，因此，从云计算参考模型入手形成的基本指标体系必然存在不足，不能完全满足各种复杂多样的云计算应用场景的需要。在通过云服务场景映射时，在基本指标池生成云服务场景的指标体系后，还需要针对具体的云服务进行分析，考虑其部署模式、业务场景、某些特性需求和功能需求，影响服务质量的关键因素，从而对补充、优化和完善从基本指标池所生成的指标集。以云桌面为例，还需要考虑其业务特性，包括：业务实时性保证要求需满足连续平滑的桌面传送，移动性及无缝切换要求需满足在不同的地方通过不同的终端接入使用相同的虚拟桌面业务的要求，并且补充相应指标，从而形成云桌面服务完整的指标体系。

最后，把基于以上方法制定的指标体系落实和应用到云计算平台以及云服务的监控和质量管理、优化工作中，检验所指定的指标是否能够确切反映出平台的运行质量以及用户的服务感知。

4 其他考虑因素

在指标体系建立的过程中，还需要考虑以下两方面的因素。

首先，对指标关联性的考虑。在云计算参考模型中，资源层、服务层、接入层和用户层的指标分析是仅就本层的运行状态和性能进行的分析，所提取的指标是KPI层面的，可以满足该层云计算设备和服务监控、维护、管理的需要。而交叉层所提取的指标是跨层的，能够反映用户访问和使用云计算服务端到端的的性能。因此，交叉层的指标应该是KQI层面的，可以满足端到端服务质量管理的需要。由ITU-T和NIST等标准化组织所提供的云计算参考模型，具有非常清晰的分层架构，涵括了从用户到接入、从云资源到云服务各个层，为端到端服务指标的建立创造了有利的条件。可以把反映端到端服务质量的KQI进行分解，建立KQI与云计算各层KPI之间的关联，反映云计算资源、服务、用户等各层对于端到端的服务质量的影响关系，从而满足云计算服务质量评估和优化的要求。

其次，云服务部署模式的考虑。云计算部署模型包括以 下 几 种：私 有 云 （private cloud）、社 区 云（community cloud）、公共云（public cloud）、混合云（hybrid cloud）。在不同的部署模式下，对云计算指标的种类、适用范围都有不同的要求。例如，在私有云的部署场景下，由于没有面向广大用户提供服务，因此不需要（或者基本不需要）考虑用户自服务的功能以及相应的指标，但对于公共云，允许用户通过自服务门户进行业务的查询、开通以及对资源的调整则是一项重要的特性。另外，由于私有云面向内部用户使用，通常不存在计费的问题；而公共云面向公众用户，按照使用进行收费，需要处理包括计费准确性在内的问题。因此，还需要考虑云服务部署模式的影响，然后从实际应用情况出发制定指标。

5 结束语

本文在近几年实施电信业务产品质量分析和管理工作经验的基础上，结合国际云计算标准化组织的研究情况、电信运营商对云计算技术的应用部署现状，探讨和提出了从云计算功能参考模型入手建立云计算基本指标池，再根据云计算服务分类映射关系，生成特定云计算服务指标体系的方法，希望能为各种云计算服务建立指标、指导云服务质量管理的工作起到启迪作用。

1 ITU-T.Draft Recommendation on Cloud Computing Ecosystem,Use Cases,and General Requirements(Y.CCEco),2012

2 ITU-T.Draft Recommendation on Cloud Computing Reference Architecture(Y.CCRA),2012