电信运营商私有云适应性分析

张基恒，魏进武

（中国联合网络通信有限公司研究院，北京 100048）

1 引言

云计算自2006年发展至今已有近10年的历史，可以说云计算技术带来的技术革新力度、社会影响深度和广度在人类科学技术发展史上也榜上有名。如此迅猛、多元化的发展，给各行各业都带来了深远的影响。对于电信运营商而言，激烈的市场竞争与边缘化的风险要求电信运营商大胆地利用新兴IT技术，利用私有云技术，简化IT支持架构，实现业务与商业模式创新，并降低企业运营成本。

本文就目前电信运营商私有云历程进行简述。在文章的第2部分，针对电信运营商私有云建设面临的挑战，从IT资源现状、管理及运维现状这2个维度进行阐述。文章的第3部分，首先根据第2部分现状及造成的建设挑战，提出运营商私有云应具备的能力；其次建议电信运营商基于现有云化架构复用并引入新的技术进行私有云建设，并以中国联通为例提出一种可行的私有云目标架构，并分析现状与私有云目标架构之间存在的差距；最后就私有云实际生产落地时会产生的问题，建议采用开源架构进行解决，并就中国联通存在的问题对比了4种开源云管理平台的解决能力。

2 电信运营商私有云建设面临的核心挑战

针对电信运营商，其私有云建设的诉求及着力点在于对电信运营商自上而下全公司的资源进行统一池化管理，打破项目区隔，提升整体资源利用率至少20%～30%。然而，目前的IT资源现状及管理运维现状都给电信运营商在私有云建设上造成了极大的挑战。

2.1 IT资源现状

在IT资源方面，电信运营商普遍存在硬件设备数量及种类众多；虚拟化程度参差不齐且虚拟化产品使用不一致；设备以项目为单位进行建设，并进行物理隔离，系统间难以共享复用且资源整体利用率不高（长期不高于10%）的情况。目前，各运营商的IT资源可基本支撑日常需求，但由于分项目、分省份、不同阶段的建设、演进，主机、存储设备、中间件及数据库等资源存在设备类型多样、技术异构等问题。本节以中国联通为例，就主机存储、基础设施系统架构及软件配置进行进一步分析。

（1）主机、存储

目前，主机由小型机、X86这2种类型组成。其中，省分设备约占总设备的58%，设备以小型机为主；总部约占总设备的42%，X86已处于主导地位。存储设备则分为高端存储和中低端存储。主机、存储说明如表1所示：

表1 主机、存储说明表

（2）基础设施系统架构

就基础设施系统架构而言，省分系统架构以传统架构为主，总部部分系统开始尝试云化架构。

省分系统架构：

◆应用系统架构为烟囱式，各系统间难以做到资源共享；

◆服务器以小型机为主，不同系统通过小型机分区方式共享服务器资源，资源调整不灵活；

◆存储以集中存储为主，基本完成存储虚拟化部署。

联通省分基础设施系统架构如图1所示：

图1 联通省分基础设施系统架构

总部系统架构：

◆应用系统架构为分布式架构，系统部署在共享的云平台上；

◆服务器以X86为主，X86通过虚拟化实现共享资源池；

◆存储主要有集中存储、分布式存储这2种部署模式，集中存储基本实现存储虚拟化，分布式存储主要采用X86的本地硬盘。

联通总部基础设施系统架构如图2所示：

图2 联通总部基础设施系统架构

（3）软件配置

在软件配置方面，以基于成熟的商业系统软件平台开发和面向云计算的开源系统软件平台这2种方式结合为主。根据软件类型，主要分为：

◆数据库软件：主要产品类型为Oracle，其它还有DB2、SQL Server、Greenplum、 My SQL等；

◆内存数据库：主要产品类型为 Oracle TT、AltiBase；

◆W E B中间件：主要产品类型为O r a c l e WebLogic、IBM WebSphere、东方通、Tomcat等；

◆交易中间件：主要产品类型为Oracle Tuxedo；

◆备份软件：主要产品类型为Symantec NBU、EMC Networker；

◆虚拟化软件：Symantec Storage Foundation、Vmware、微软Hyper-V；

◆操作系统：Windows Server、Linux Redhat、linux suse。

2.2 管理及运维现状

由于分项目、分省份、不同阶段的建设与演进，IT资源管理及运维模式存在着分散、力度不均匀等一系列问题，运维平台及工具覆盖不全面，形成了以下3种主要模式。

（1）总部—省分模式

◆以设备安装代理软件的方式实现监控；

◆能够监控到设备及资源利用率及部分进程；

◆覆盖了部分的系统或者设备。

总部—省分管理运维现状如图3所示：

图3 总部—省分管理运维现状

（2）项目模式

◆没有独立的管理平台，只有Vcenter级的管理；

◆资源池分布项目制，未能形成统一调度；

◆没有独立的资源占用实时Dashboard。

项目模式管理运维现状如图4所示：

图4 项目模式管理运维现状

（3）未管理模式

未纳入管理，未管理模式管理运维现状如图5所示：

图5 未管理模式管理运维现状

2.3 面临的挑战

目前，IT资源现状和管理运维现状给运营商私有云建设带来了挑战。其中，IT资源方面主机存储设备类型多样、版本不一；省分系统架构以传统架构为主，总部部分系统开始尝试云化架构；中间件及数据库采用的技术不统一，项目基于成熟的商业系统软件平台开发或面向云计算的开源系统软件平台。管理运维方面，分项目、分省份、不同阶段的建设及演进，IT资源管理及运维模式存在着分散、力度不均匀等一系列问题；现有现状导致不能统一统计与展现全网IT资源的存量及利用率；而部分监控只到IT层面，未涉及物理位置、机房位置等具体信息，无法实现电子化运维；造成规划、运维上的人工统计上报，存在人工统计数据不准确、重复、矛盾等问题。

3 电信运营商私有云适应性分析

3.1 电信运营商私有云能力

电信运营商在IT资源和管理运维方面存在的问题是普遍的，并非针对某一运营商而言。在电信运营商IT系统私有云建设时，根据其现状及造成的挑战，建议着重发展以下6个方面的能力：

（1）异构

◆支持不同厂商设备、不同型号产品管理；

◆支持不同技术架构产品管理（如小机架构和X86架构）；

◆支持不同虚拟化软件、不同操作系统管理。

（2）二级可视化管理

◆实现可视化机房拓扑视图，以机房视角全局展示IT资源的整体运行状态；

◆集团与省分实现动态可视化敏捷运营，达到动态企业建模、实时信息贯通、快速决策掌控、贴近客户服务。

（3）用户精细化管理

◆定义应用系统的不同权限；

◆一级用户：BSS系统等；

◆二级用户：CRM、Billing等；

◆三级用户：应用群、数据库群等。

（4）二级化管理

◆实现所有资源形成“集团+省分”的两级管理架构体系；

◆实现集团集中管理各项目资源，支持省分资源跨地域集中管理，支持各地域内部资源做到动态调度，资源利用率上能消峰平谷。

（5）管理者多角色：实现对不同用户资源调度、分配权限设计。

（6）资源池资源管理

◆实现对不同用户设置对资源池的使用权限；

◆实现资源池工单管理能力；

◆将传统的以折旧成本分担的资源维护模式调整为产品售卖结算的方式进行成本分担，提高资产的收益率，延迟资产报废，使资产保值。

3.2 中国联通私有云目标架构

针对建设实现具有符合电信运营商需求的私有云平台，建议根据电信运营商现有的云化平台进行改进或复用部分组件。以中国联通为例，现有云化平台技术架构如图6所示：

图6 uCloud平台技术架构

uCloud平台已实现了：

◆uCloud PaaS平台所用资源已通过IaaS资源管理功能进行了统一池化管理；

◆uCloud IaaS管理可以平滑扩展，可独立直接为外部系统提供资源的供给、调度、监控和维护等。

若基于现有uCloud平台实现私有云，建议在现有uCloud IaaS管理的基础上，复用资源运营管理和门户、资源流程组织等功能，再按需引入服务器自动化、存储自动化、增强的系统监控等功能，并将小机等资源纳入管理，可构建资源一体化管理的目标架构，如图7所示。

针对联通暴露出的问题：IT资源种类多、数量大，应用需求多样化，采用多种虚拟化技术，运维管理的难度大，与现有目标架构有以下差距：

◆资源管理范围：从X86资源扩展到包含小型机资源的全部可池化的IT资源，扩展IaaS资源池的适用范围。

◆设备管理功能：进一步实现对主机、存储、网络、安全等设备的管理集成，提升自动化运维水平。

◆监控和调度联动：实现资源监控和资源调度按策略自动的联动，提升资源调度的时效性和智能化水平。

◆门户功能优化：将改善和新增功能集成在门户中，并优化操作和展现效果。

3.3 开源架构对中国联通私有云的解决能力

针对私有云目标架构及差距，以降本增效为基础，建议可以通过主流开源架构解决这一问题，其中，选取OpenStack、CloudStack、Eucalyptus、OpenNebula这4种典型云化管理平台，表2从分层架构、SOA、组件化和开发支持能力4个方面进行对比。

针对联通IT资源种类多、数量大，应用需求多样化，采用多种虚拟化技术以及运维管理难度大的现状，在私有云平台实际建设落地过程中，将面临以下问题：

◆差异化虚拟技术

◆安全问题

◆设备异构

◆适应性

针对这些实际生产落地时可能面临的问题，表3展示了对以上4种平台支持能力的对比。

综合比较，OpenStack是较为适合深度加工并可适配的开源云管理平台。然而，在实际生产落地时，还要结合运营商各自的业务特点、现网环境以及技术能力进行调试和迁移。

4 结束语

图7 中国联通私有云目标架构

庞大的网络和IT基础资源在支撑着电信运营商现有业务的同时，也迫使其需要将这些庞杂的IT资源进行云化处理。然而，云化之路并不能一蹴而就，需要根据各个运营商的业务、设备现状，进行抽丝剥茧地分析。结合丰富的开源云平台，取长补短，合理运用到自身的云化处理中，才能真正实现云化的意义——提升资源利用率、加快业务效率。

表2 4种主流开源云化管理平台能力总体对比

表3 4种开源云化平台针对联通私有云实际落地面临问题的解决能力

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