增值业务平台云化部署评估方法研究

李宗霖 北京电信规划设计院有限公司工程师

安超 北京电信规划设计院有限公司工程师

周宝瑞 北京电信规划设计院有限公司工程师

产品与技术方案

增值业务平台云化部署评估方法研究

李宗霖 北京电信规划设计院有限公司工程师

安超 北京电信规划设计院有限公司工程师

周宝瑞 北京电信规划设计院有限公司工程师

对增值业务平台云化部署涉及的需求评估和资源配置方法提出建议，从业务特性、IT架构以及负载特性维度进行综合评估分析，最终提出定性分析和定量分析相结合的评估方案。

云计算 业务部署 研究

1 引言

电信运营商在各类增值业务平台建设中，逐步推广运用云计算、虚拟化技术，构建了硬件基础设施资源池，提高了各类硬件资源的使用效率的同时也缩短了增值业务的部署周期。

但目前在电信运营商领域内，各类增值业务平台的资源池云化部署模式还相对粗狂，缺乏结合平台作业特点和负载特性的精细化资源部署经验。

为了进一步推进基础设施资源的精细化、规范化管理，提升增值业务平台资源池管理效率，需要采取定性、定量方法相结合的需求调研和分析评估手段，分析增值业务平台的整体作业特点，以及各个业务节点的负载特性。

本文针对增值业务平台入池的需求核准和资源配置部署的定性及定量方法进行分析研究，并提出虚拟资源的配置部署建议。

2 云化部署评估思路

为了达到精细化资源配置的效果，业务平台云化部署评估过程至少包括需求调研、业务评估及资源配置3个阶段：

（1）需求调研阶段

向各业务需求方、资源需求方收集业务平台业务特性、IT架构相关信息。

（2）业务评估阶段

依据需求提出方反馈信息，按照评估方法分步骤评估各业务平台是否适合云化，以及云化部署方式，全部或部分云化的部署方式。

（3）资源配置阶段

依据需求提出方反馈信息，结合资源池技术架构和虚拟化资源池的技术支持情况，判别需求与资源池的匹配情况，修正入池评估阶段得出的结论，并进行入池资源的配置。总体调研评估思路与步骤建议如图1所示。

3 需求调研方法

3.1 业务特性调研

向业务需求提出方调研业务情况，调研内容主要包括需求背景、功能要求、业务流程、系统接口、业务量预测等。同时，应充分调研了解业务需求提出方，对于虚拟化部署的技术倾向，需要业务需求方重点提供以下信息：

（1）业务是否涉密

涉密是指业务需求可能涉及国家或行业的安全保密政策、法规的要求。

（2）业务是否敏感

敏感是指业务需求可能涉及个人私密或金融行业等敏感信息。

（3）业务是否为专有定制化

如行业客户类的定制系统，一般要求部署在客户

侧或是部署方式需要遵从行业客户要求的业务平台。

图1 云化部署评估步骤示意图

（4）业务是否为高性能计算

如基于Hadoop的大数据分析、数据挖掘类的业务平台。

（5）业务规模是否存在不确定性

如创新型业务，由于业务处于孵化期，市场潜力存在不确定性，且用户消费习惯尚未形成，难以准确预估未来业务发展的用户量和业务量。

（6）业务量是否存在周期的高峰低谷

如存在周期的高峰低谷业务是指以Web页面访问型为主、需要遵循客户作息习惯的业务平台。如在某特定时间段内支撑大规模业务量的业务平台。

（7）系统的生命周期是否短暂

如测试型、试验型业务平台。由于应用系统更新快，需要快速响应新的系统资源需求。

3.2 IT架构调研

为深入评估业务平台如何进行云化部署，需要面向资源需求方进行IT架构调研，调研应重点了解需求平台的整体架构、各个业务节点的功能、作业负载特性以及对硬件环境的兼容性要求。

IT架构调研环节，资源需求方应提供入池平台各业务节点部署的软件模块情况。并重点说明各个业务节点的作业负载特性，业务节点对硬件环境的兼容性要求以及业务节点之间的数据交互机制和调用方法等，具体的调研形式可参考表1、2。

备注：

（1）需求部门需提供入池平台的软件模块部署架构拓扑图，并说明架构拓扑图中各业务节点部署的软件模块情况。

（2）业务节点：IT系统中，进行独立分配计算、存储和网络资源的虚拟机/物理机。

（3）业务模块：可在虚拟机/物理机上单独进行部署的应用软件单元。

3.3 负载特性调研

负载特性调研是针对业务平台的资源需求进行调研，用于指导资源池的资源配置，重点获取业务需求各个功能模块对计算、存储、网络等的量化需求。

负载特性调研应以业务平台的功能模块为最小调研颗粒度，重点收集下述信息，包括应用模块特性、主机部署需求、外接存储需求、网络及安全需求、备份需求等，具体调研内容可采用表3形式。

4 业务评估方法

4.1 基于业务特性的定性评估方法

根据虚拟化平台和传统业务平台的建设模式的不同，同时结合各类业务特性，对业务平台的整体入池情况进行评估，具体如下：

（1）具有以下业务特征的业务平台，不适合云化部署

●有涉密、法规敏感要求的业务平台。

●专有定制化平台。

●存在较多的高性能计算的业务平台。

上述业务平台中，前两者具备一定的特殊性，采用传统方式建设更为灵活、可靠。

表1 务节点的作业负载特性

表2 业务节点撮合度调研表

第三类业务平台对硬件资源需求相对单一、准确，而且云化部署方式本就存在资源开销，因此，云化部署对于这种有高性能计算需求的业务平台没有优势。

（2）具有以下业务特征的业务平台，适合云化部署

●业务规模存在不确定性的业务平台。若采用传统建设模式存在较大风险，可能会出现业务量低迷造成投资浪费，也可能出现短期内业务量激增而造成的

平台无法承载。

表3 节点负载特性调研表

●业务存在周期的高峰低谷的业务平台。由于高峰时段业务访问密集，系统负荷较大，传统部署方式的整体资源利用率低，造成资源浪费；云化部署方式通过策略配置实现错峰填谷，可提高资源利用率，更具优势。

●系统生命周期短暂的业务平台。

●业务应用对资源需求小，独立占用资源浪费严重的业务平台。该类业务平台负荷普遍不高，云化部署能够提高系统资源利用率。

上述业务平台需要考虑通过云化部署，实现更快速、资源更节约、成本更低廉的优势。但业务平台最终是否能够实现云化部署，还需要结合后继IT架构定量评估结果，最终确定云化部署方案。

4.2 基于IT架构的定量评估方法

根据资源需求方反馈的IT架构相关信息，分析提取需求平台下述关键指标：

●非通用X86服务器节点数量：业务节点中对硬件环境有兼用性要求的节点数量（如定制化硬件，如特殊板卡、工控机、加密狗等；专用硬件设备，如排队机等电信设备、专用安全设备等）。

●事务密集型或分析密集型业务节点数量：业务节点中事务密集型、分析密集型业务节点数量。

●紧耦合业务模块数量：内部节点间，数据交互量大，通信机制调用复杂，交互调用频繁且实时性强的模块数量。

参考下述规则，评估业务节点是否适合云化部署。（1）下述情况，整体不适合云化部署

●业务节点中，“非通用X86服务器节点数量”占比大于70%，整体不适合云化部署。

●需求平台中“事务密集型或分析密集型业务节点数量”占比大于70%，说明大部分业务节点的性能需求，接近资源池物理机配置标准。整体不适合云化部署。

（2）下述情况，适合整体云化或部分云化部署

●大部分业务节点的作业负载特性一般，没有特殊硬件环境要求的（即支持通用X86服务器部署），适合进行整体云化部署。

●部分云化部署：建议将紧耦合业务节点、作业负载较重的业务节点，在独立的物理机环境部署。其他调用和数据交互较少的松耦合业务节点和轻载业务节点，可以在X86虚拟环境部署。

●部分云化部署：有“非通用X86服务器硬件”运行环境要求，对操作系统、中间以及其他第三方软件有运行环境要求，但当前资源池不提供支持的业务节点，建议在独立的物理机环境进行部署，其他业务节点可在X86虚拟化环境进行部署。

针对特定业务应用，可根据现有资源池能力和相关应用实际运行效果，设计调研指标并制定相应规则衡量业务应用的负载情况和复杂度情况，评估业务应用是否适合入池部署。

例如，针对数据库应用负载特性调研评估方法。以“数据库库表数量、数据库单表最大记录数、处理逻辑最大关联表数、查询逻辑复杂度”为评估对象，评估数据库应用的复杂度，判断数据库应用是否适合采用x86服务器虚拟化方式进行部署，建议的评估标准如表4所示。

建议大于3个“数据库调研指标”评估结果为“复杂”。说明数据库操作实时性要求高，处理逻辑复杂，数据关联度高，建议使用物理机或小型机运行数据库应用。其他情况，可采用X86虚拟化环境部署。

5 资源配置方法

针对入池评估结论为适合云化部署或适合部分云化部署的业务平台，根据负载特性调研，结合资源池现有能力情况，评估业务平台与资源池能力的匹配程度，最终确定在资源池中如何进行配置部署。

针对可能与资源池能力不匹配的业务平台或模块，暂不建议入池部署，例如：

（1）业务功能最小资源需求单元超过资源池物理机配置标准的（如CPU、内存）。

（2）业务部署中涉及的数据库、中间件、备份、操作系统等软件，当前资源池支持列表明确不支持或是版本不兼容的。

（3）业务应用的网络吞吐量、存储IO等超过资源池支撑能力。

对于与资源池能力匹配的入池需求，依据计算得出的资源配置规格，首先部署在资源池测试区，根据资源池对业务系统的支撑情况，适时调整资源配置，并修正相关资源配置计算公式。

表4 数据节点复杂度评估表

5.1 计算资源配置建议

需要根据资源需求方反馈的负载特性调研内容，进行资源的配置计算。服务器CPU资源配置建议如下：

（1）能力需求

●业务逻辑处理的能力需求应按下列公式计算：

其中：

At，应用的处理能力需求（tpmC）。

Pt，总的业务操作并发量。

Ot，应用每次操作折算的标准事务数。

R，系统冗余系数，宜小于40%。

●业务访问响应的能力需求应按下列公式计算：

其中：

As，应用的最大并发连接数需求（SPEC-web2005）。

Au，总用户数。

Pu，用户在线并发度。

Po，每用户发起的在线连接数。

R，系统冗余系数，宜小于40%。

（2）资源池的能力情况

资源池的单个vCPU处理能力配置应按下列公式计算：

其中：

Tv，单个vCPU的处理能力（tpmC）。

Sv，单个vCPU的处理能力（SPECweb2005）。

Tp，资源池单台服务器配置的处理能力（tpmC）。

Sp，资源池单台服务器配置的处理能力（SPEC-web2005）。

Nv，资源池单台服务器虚拟出的虚机数量。

R，虚拟化损耗比，根据虚拟化软件确认，一般为5%～10%。

Rc，CPU利用率，一般为70%～80%。

（3）资源配置

根据公式（1）、（2），可以计算出业务平台的计算资源配置，具体应按下列公式计算：

其中：

Nt——应用所需配置的虚机数量（按逻辑处理能力）。

Ns——应用所需配置的虚机数量（按访问连接处理能力）。

At——应用的处理能力需求（tpmC）。

As——应用的最大并发连接数需求（SPEC-web2005）。

Tv——单个vCPU的处理能力（tpmC）。

Sv——单个vCPU的处理能力（SPECweb2005）。

R——冗余系数，无特殊要求冗余因子取20%。

注：

●Nt、Ns计算结果需要向上取整，另外考虑虚机的规格统一性，按照统一规格套用。

●最终配置的虚机数量取定为Nt、Ns结果的最大值。

5.2 存储资源配置建议

各业务平台的存储容量配置建议按下列公式计算：其中：

Cb——存储裸容量配置（B）。Ce——业务裸容量需求（B）。R——系统冗余系数。

Rm——数据存储的开销。

Rp——数据冗余保护级别引入的开销。

Rb——数据备份策略引入的开销。

注：各类数据开销应根据业务需求及现网运行数据确定。

6 结束语

目前，电信运营商增值业务平台云化部署过程中的资源分配相对粗狂，本文对增值业务平台云化部署过程中的涉及需求调研、分析评估和资源配置提出分析评估方法。旨在为增值业务平台入池的需求核准和资源配置部署提供方法指导。

随着电信运营商基础设施资源池的能力和技术的发展，相关的定性和定量评估方法将不断汲取经验、逐步完善更新。

1李卫,李济汉,张云勇等.电信运营商云计算体系架构思考.电信科学.2013

2程莹,张云勇,房秉毅等.云计算时代的数据库研究.电信技术.2011

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近日，全球知名咨询机构OVUM发布了2015年第二季度固网产品全球市场份额报告《Market Share Report:2Q15 FTTx，DSL，andCMTS》。报告显示：2014年第2季度—2015年第一季度期间，中兴通讯宽带接入产品市场占有率增速全球第一，其中DSL产品市场占有率增长尤为显著。PON产品增长稳健，占有率稳居业界第二，在中南美洲占有率业界第一，亚太地区占有率业界第二。

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