云計(jì)算技術(shù)及運(yùn)營商業(yè)務(wù)云的演進(jìn)

肖晨陽

【摘要】 本文介紹了云計(jì)算技術(shù)的三種模式，針對電信運(yùn)營商豎井式建設(shè)業(yè)務(wù)平臺(tái)存在的問題進(jìn)行分析，就運(yùn)營商構(gòu)建私有業(yè)務(wù)云提出了先建設(shè)IaaS資源池、后建設(shè)PaaS平臺(tái)的分階段實(shí)施方案。

【關(guān)鍵詞】 云計(jì)算 電信運(yùn)營商 IaaS PaaS SaaS

一、引言

2006年谷歌在搜索引擎大會(huì)上首次提出“云計(jì)算”的概念，順應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)信息高速膨脹帶來的大數(shù)據(jù)處理需求和應(yīng)用創(chuàng)新快速開發(fā)部署的需求，云計(jì)算得到蓬勃發(fā)展和應(yīng)用。云計(jì)算作為一種新型的商業(yè)模式，改變了用戶獲取IT資源（計(jì)算、存儲(chǔ)、軟件和信息）的傳統(tǒng)模式，計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備等不再作為商品，而是通過集中化管理、構(gòu)成一個(gè)資源池，通過網(wǎng)絡(luò)以按需、動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的方式面向用戶提供服務(wù)。

長期以來，電信運(yùn)營商（以下簡稱運(yùn)營商）建設(shè)了數(shù)量眾多的業(yè)務(wù)平臺(tái)為用戶提供各類業(yè)務(wù)，對業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行整合已成為運(yùn)營商近期的戰(zhàn)略目標(biāo)。而云計(jì)算技術(shù)的逐步成熟，使得具體實(shí)施成為可能。

二、云計(jì)算介紹

云計(jì)算模式主要有三種：IaaS，Infrastructure-as-a-Service基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)；PaaS，Plartform-as-a-Service平臺(tái)即服務(wù)；SaaS，Software-as-a-Service軟件即服務(wù)。

2.1 IaaS（Infrastructure as a Service）

基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)，是把數(shù)據(jù)中心、基礎(chǔ)設(shè)施硬件資源通過WEB分配給用戶使用的商業(yè)模式。用戶通過網(wǎng)絡(luò)可以獲得完善的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，注重計(jì)算資源的共享（計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力、網(wǎng)絡(luò)能力）。用戶能夠部署和運(yùn)行任意軟件，包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。

IaaS領(lǐng)域最典型的例子是Amazion的EC2平臺(tái)，其商業(yè)模式是將閑置的硬件資源封裝成服務(wù)，供用戶在線申請，動(dòng)態(tài)生效。對于單個(gè)用戶來說，資源幾乎無限，減少了軟件開發(fā)人員對于集群系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)成本，按需付費(fèi)的理念讓用戶只在需要時(shí)才接入這些基礎(chǔ)設(shè)施資源，并只為自己使用的部分付費(fèi)。

2.2 PaaS（Platform as a Service）

平臺(tái)即服務(wù)，是把操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用開發(fā)環(huán)境等平臺(tái)級(jí)產(chǎn)品通過WEB以服務(wù)的方式提供給用戶。通過PaaS服務(wù)，軟件開發(fā)人員可以在不購買服務(wù)器和系統(tǒng)軟件的情況下開發(fā)和部署新的應(yīng)用程序。

構(gòu)建在Amazion EC2和S3之上的Heroku提供了典型的PaaS服務(wù)，為客戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程提供全新體驗(yàn)，可運(yùn)行各種架構(gòu)形式的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用或者底層進(jìn)程?？蛻糁恍柙诒镜赜?jì)算機(jī)設(shè)置一個(gè)Ruby Gem（Ruby語言的程序包管理器）就可在Heroku云中部署和運(yùn)行應(yīng)用程序。

2.3 SaaS（Software-as-a-service）

軟件即服務(wù)，是基于互聯(lián)網(wǎng)提供軟件及應(yīng)用程序的服務(wù)模式。SaaS提供商為企業(yè)搭建信息化所需要的所有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施及軟件、硬件運(yùn)行平臺(tái)，并負(fù)責(zé)所有前期的實(shí)施、后期的維護(hù)等一系列服務(wù)，企業(yè)無需購買軟硬件、建設(shè)機(jī)房、招聘IT人員，即可通過互聯(lián)網(wǎng)使用信息系統(tǒng)。

Salesforce.com是SaaS模式的典型代表，Salesforce公司是以提供客戶關(guān)系管理（CRM） 軟件服務(wù)起步并發(fā)展起來的，目前Salesforce.com 提供800多個(gè)應(yīng)用（如可定制的OA、CRM、ERP等），將近67900家企業(yè)在線使用。

事實(shí)上，云計(jì)算三種模式的界線并不是那么清晰，它們之間存在很多交叉，大多數(shù)云計(jì)算服務(wù)提供商也并不是只提供某一種服務(wù)。例如亞馬遜除了提供IaaS服務(wù)外，還提供特殊的虛擬機(jī)和特色API，作為PAAS服務(wù)對外提供。Salesforce公司除了SAAS服務(wù)外，其force.com平臺(tái)提供PAAS服務(wù)，支持企業(yè)級(jí)應(yīng)用的開發(fā)、發(fā)布、運(yùn)行。

三、運(yùn)營商業(yè)務(wù)云的演進(jìn)

3.1 豎井式建設(shè)模式存在問題分析

隨著增值業(yè)務(wù)產(chǎn)品日益豐富，用以承載這些增值業(yè)務(wù)的平臺(tái)也越來越多，運(yùn)營商一直以來都是采用豎井式的平臺(tái)建設(shè)模式。但在實(shí)際的運(yùn)營中豎井式平臺(tái)建設(shè)模式存在問題：（1）業(yè)務(wù)部署效率低：開發(fā)一個(gè)新的業(yè)務(wù)，需要建設(shè)一個(gè)新的平臺(tái)，無論規(guī)模大小，都需要經(jīng)歷完整的項(xiàng)目過程（啟動(dòng)、匯報(bào)、立項(xiàng)、采購、實(shí)施、上線），均需考慮底層硬件資源、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的部署，時(shí)間周期長，不能滿足市場應(yīng)對競爭的需求。（2）資源無法共享：現(xiàn)有的業(yè)務(wù)平臺(tái)架構(gòu)下，各平臺(tái)之間無法共享資源（硬件資源、軟件資源、數(shù)據(jù)資源），各業(yè)務(wù)平臺(tái)建設(shè)時(shí)均按照峰值業(yè)務(wù)量配置資源，日常運(yùn)行中忙閑不均。（3）運(yùn)營維護(hù)難度高：不同業(yè)務(wù)平臺(tái)的應(yīng)用軟件由多個(gè)廠家自行開發(fā)，軟件架構(gòu)和開發(fā)環(huán)境差異很大；平臺(tái)硬件設(shè)備型號(hào)多，中小型平臺(tái)硬件主要以X86服務(wù)器為基礎(chǔ)架構(gòu)，大型平臺(tái)硬件主要以小型機(jī)為基礎(chǔ)架構(gòu)。這些因素增加了運(yùn)營、維護(hù)的復(fù)雜性和難度，也帶來成本的增加。

上述問題綜合體現(xiàn)在業(yè)務(wù)創(chuàng)新、維護(hù)、安全、機(jī)房占用以及設(shè)備能耗等多個(gè)方面，增加了業(yè)務(wù)系統(tǒng)的總體投資、管理成本及工作復(fù)雜性，不利于今后發(fā)展。

3.2 業(yè)務(wù)云平臺(tái)的演進(jìn)策略

云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)和日益成熟，為運(yùn)營商業(yè)務(wù)平臺(tái)整合提供了一種科學(xué)、合理的綜合解決方案，部分運(yùn)營商已嘗試建設(shè)私有云計(jì)算資源池，將一些在小型機(jī)上的應(yīng)用向x86平臺(tái)遷移。結(jié)合云計(jì)算技術(shù)的成熟程度和運(yùn)營商內(nèi)部管理流程的建立，從保證業(yè)務(wù)穩(wěn)定性、效益最大化的角度，運(yùn)營商應(yīng)分兩階段實(shí)施業(yè)務(wù)云平臺(tái)的演進(jìn)。

3.2.1 IaaS層業(yè)務(wù)云平臺(tái)建設(shè)

第一階段重點(diǎn)是基礎(chǔ)設(shè)施層能力的集中化，采用通用的虛擬化技術(shù)構(gòu)建一個(gè)異構(gòu)、開放的資源池，根據(jù)不同的資源類型，可規(guī)劃為計(jì)算資源池、存儲(chǔ)資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池三類：（1）構(gòu)建計(jì)算資源池時(shí)提高采用x86服務(wù)器的比例，通過虛擬化提高服務(wù)器資源的利用率；（2）存儲(chǔ)資源池可考慮提供盤陣存儲(chǔ)資源池（SAN）和分布式存儲(chǔ)資源池（NAS），盤陣存儲(chǔ)資源池主要用于對磁盤讀寫IO要求較高的業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用，如數(shù)據(jù)庫，分布式存儲(chǔ)資源池則用于提供海量文件或?qū)ο蟠鎯?chǔ)空間；（3）網(wǎng)絡(luò)資源池主要包括IP地址、負(fù)載均衡、NAT/防火墻以及交換機(jī)/路由器。通過基礎(chǔ)設(shè)施能力與應(yīng)用的分離，探索不同專業(yè)、不同業(yè)務(wù)在云平臺(tái)中跨域、跨資源池的管理，解決云管理平臺(tái)對異構(gòu)廠家硬件的兼容支持能力；細(xì)化各項(xiàng)管理功能，建立資源申請至資源回收的全生命周期的閉環(huán)管理流程。利用業(yè)務(wù)平臺(tái)的新建和擴(kuò)容契機(jī)推進(jìn)獨(dú)立業(yè)務(wù)平臺(tái)向云平臺(tái)遷移，硬件層面的成本會(huì)有所節(jié)省，但是在軟件層面，成本的降低并不明顯，甚至略有增加。該階段的優(yōu)勢主要在于管理效果，提高業(yè)務(wù)部署和平臺(tái)維護(hù)的效率，建立業(yè)務(wù)云平臺(tái)的管理制度和流程。

3.2.2 PaaS層業(yè)務(wù)云平臺(tái)建設(shè)

第二階段重點(diǎn)放在PaaS層能力和數(shù)據(jù)層能力的構(gòu)建上，對各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的公共技術(shù)資源和數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取，形成各種公共組件和數(shù)據(jù)管理中心，與IaaS層共同構(gòu)成完整的快速構(gòu)建SaaS應(yīng)用的環(huán)境。

該階段的工作應(yīng)建立在對各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的深度調(diào)研基礎(chǔ)上，例如業(yè)務(wù)信息，包括業(yè)務(wù)功能、資費(fèi)模式、業(yè)務(wù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息，為業(yè)務(wù)云平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理提供依據(jù)；開發(fā)運(yùn)行環(huán)境，包括數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)、軟件開發(fā)框架、中間件、業(yè)務(wù)應(yīng)用關(guān)鍵進(jìn)程等信息，為構(gòu)建統(tǒng)一開發(fā)運(yùn)行環(huán)境提供依據(jù)；能力接口，包括各業(yè)務(wù)平臺(tái)對外部能力的需求和對外輸出的能力，為構(gòu)建能力接入和開放組件提供依據(jù)；運(yùn)營支撐管理，總結(jié)業(yè)務(wù)日常運(yùn)營支撐工作，梳理可聚類的公共運(yùn)營支撐管理模塊。

依據(jù)調(diào)研獲取的信息設(shè)計(jì)PaaS業(yè)務(wù)云平臺(tái)，從功能模塊上分為開發(fā)運(yùn)行環(huán)境（數(shù)據(jù)庫、中間件等各項(xiàng)技術(shù)組件、應(yīng)用開發(fā)測試環(huán)境、平臺(tái)管理）、能力接入和開放子系統(tǒng)、運(yùn)營管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心、消息總線。SaaS層的應(yīng)用通過統(tǒng)一接口調(diào)用PaaS層提供的各種組件服務(wù)，進(jìn)行服務(wù)組裝和業(yè)務(wù)邏輯開發(fā)，通過門戶對外提供各種應(yīng)用服務(wù)，如圖所示。

（1）運(yùn)行環(huán)境子系統(tǒng)：圍繞“開發(fā)平臺(tái)、測試平臺(tái)、運(yùn)行平臺(tái)”，基于IaaS提供的虛擬資源池能力，構(gòu)建面向應(yīng)用的高性能可擴(kuò)展統(tǒng)一運(yùn)行環(huán)境，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的統(tǒng)一部署和運(yùn)行支撐。（2）能力接入和開放子系統(tǒng)：對業(yè)務(wù)應(yīng)用構(gòu)建過程中所需的電信能力、互聯(lián)網(wǎng)能力（短彩、位置、支付等）進(jìn)行二次封裝，形成統(tǒng)一的能力封裝和調(diào)用子系統(tǒng)，使得業(yè)務(wù)提供商不必了解復(fù)雜的電信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，業(yè)務(wù)開發(fā)時(shí)符合標(biāo)準(zhǔn)接口即可快速接入。（3）運(yùn)營管理子系統(tǒng)：面向運(yùn)營管理人員，實(shí)現(xiàn)對用戶、業(yè)務(wù)、內(nèi)容、終端以及系統(tǒng)本身的綜合管理，包括業(yè)務(wù)管理、內(nèi)容管理、合作方管理、計(jì)費(fèi)管理、終端管理、權(quán)限管理、系統(tǒng)管理、統(tǒng)計(jì)分析等。（4）數(shù)據(jù)中心：負(fù)責(zé)客戶通用信息的創(chuàng)建、修改、刪除、查找等維護(hù)管理工作，客戶通用信息包括用戶基本信息、消費(fèi)記錄、訂購關(guān)系等，數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)作為公共數(shù)據(jù)，根據(jù)權(quán)限配置供不同業(yè)務(wù)平臺(tái)共享。（5）消息總線：作為平臺(tái)各模塊間的消息和功能的調(diào)用總線，本身并不實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯，通過協(xié)議轉(zhuǎn)換把各種異構(gòu)系統(tǒng)連接在一起，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的SOA架構(gòu)，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提升系統(tǒng)靈活性、擴(kuò)展性和開放性。

PaaS云平臺(tái)通過對公共能力的集成，適配為統(tǒng)一規(guī)范的接口形式，將ICT能力和管理能力以安全可控的模式對應(yīng)用開放，降低業(yè)務(wù)開發(fā)的復(fù)雜度和工作量，可有效降低業(yè)務(wù)系統(tǒng)的總體建設(shè)成本。

四、結(jié)束語

云計(jì)算給運(yùn)營商帶來了業(yè)務(wù)平臺(tái)整合、服務(wù)升級(jí)的機(jī)會(huì)，但是也對運(yùn)營商的資源整合與管理、維護(hù)制度與流程提出更高的挑戰(zhàn)。在業(yè)務(wù)云平臺(tái)的演進(jìn)過程中，運(yùn)營商應(yīng)把握節(jié)奏，先從IaaS云平臺(tái)入手，待IaaS平臺(tái)成熟并形成規(guī)范流程后，再向復(fù)雜的PaaS云平臺(tái)推進(jìn)，在保證業(yè)務(wù)穩(wěn)定遷移和新業(yè)務(wù)的快速提供的同時(shí)，逐步降低業(yè)務(wù)系統(tǒng)的總體建設(shè)成本。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 李德毅. 云計(jì)算技術(shù)發(fā)展報(bào)告，科學(xué)出版社，2011

[2] 陸鋼. 電信運(yùn)營商云計(jì)算PaaS發(fā)展關(guān)鍵問題探析，廣東通信技術(shù)，2011.7

[3] 中國移動(dòng)研究院，能力開放引擎總體技術(shù)要求，2011

[4] 英特爾開源軟件技術(shù)中心，系統(tǒng)虛擬化——原理與實(shí)現(xiàn)，清華大學(xué)出版社，2009