云計算在業務支撐系統中的應用初探

湯 泳，李長連，呂英杰（中訊郵電咨詢設計院有限公司，北京100048）

1 云計算的概念

云計算是一種新興的商業計算模型。它將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上，使各種應用系統能夠根據需要獲取計算能力、存儲空間和各種軟件服務。云計算是一種計算模式，把IT資源、數據、應用作為服務通過網絡提供給用戶；云計算又是一種架構管理方法論，把大量的高度虛擬化的資源管理起來，組成一個大的資源池，用來統一提供服務。

云計算作為一種用戶體驗和業務模式，包括標準化服務目錄、快速部署及回收、靈活定價、使用便捷、資源虛擬化、以資源池模式管理、服務以彈性可定制方式交付等特點。

云計算的核心內涵包括計算服務化、資源虛擬化、管理智能化。其中虛擬化是核心的核心，是所有云架構的基礎性技術。在云計算中，它主要指平臺虛擬化，從使用資源的人和應用程序的角度看，它具有對物理IT資源的抽象作用。虛擬化允許將服務器、存儲設備和其他硬件視為一個資源池，而不是離散的系統，這樣就可以根據應用需求來分配這些資源。虛擬化還涵蓋網絡虛擬化和存儲虛擬化等技術，與服務器虛擬化相結合，構成一個完整的計算資源虛擬化環境，在虛擬化管理系統的控制下，實現動態可配置的智能系統。云計算的虛擬化和動態管理本質上是系統的管理智能化，即通過資源管理的動態配置、自適應性和自我恢復能力實現系統智能化。

這些智能的自我管理特性主要表現在以下幾個方面。

a）虛擬化設置。可以在控制臺簡單地配置虛擬化的計算資源。

b）資源動態配置。可以在系統運行期間動態調度資源。

c）系統自動監測。自動監測系統運行的健康狀況，對異常情況自動報警，為資源調度提供準確、詳細的系統信息。

d）安全隔離。各虛擬資源之間進行安全隔離，各個實例之間實現自治。

e）負載自動均衡。系統在虛擬設備之內實現多個資源之間的自動負載均衡。

f）資源管理決策支持。可以對云計算資源的適應狀況進行優化的管理決策，實現自優化。

g）自恢復。當虛擬化資源出現運行故障或者死鎖時，系統具備自我恢復功能。

云計算融合了網格計算、并行計算、效用計算、網絡存儲、虛擬化、負載均衡等眾多計算機網絡技術。云計算在商業層面上旨在通過網絡把多個成本相對較低的計算實體整合成一個具有強大計算能力的系統，通過將計算能力標準化，并借助SaaS、PaaS、IaaS等先進的商業模式把強大的計算能力以服務的形式提供給用戶使用。因此，從根本上來講，云計算不但是新技術的結合，更是一種商業模式的創新。

2 云計算的分類及運營商的應用實踐

2.1 基礎架構即服務（IaaS）

IaaS為客戶提供了完善的計算機基礎設施服務（含硬件和底層軟件），它通過創造虛擬的數據中心和計算中心，把內存、I/O設備、存儲和計算能力集中起來形成一個虛擬的資源池，為整個網絡提供服務。例如，基于Internet的存儲服務和數據庫服務就是典型的IaaS服務，就像我們熟知的Amazon EC2。

如圖1所示，在IaaS模式中，應用的部署不再使用物理IT資源，而是從資源池中根據所請求的資源動態進行分配，應用最終部署在虛擬機上，使用虛擬存儲設備，通過虛擬網絡對外響應業務請求。

IaaS部署模式與傳統部署模式的區別見表1。

根據所面向的用戶種類不同，IaaS存在多種服務應用。

圖1 IaaS部署模型

表1 IaaS部署模式與傳統部署模式的區別

a）面向政企與公眾客戶的IDC。對運營商而言，這是一種公眾云服務。傳統上，運營商依托IDC對外提供設備托管、機架租賃與帶寬訂購服務。客戶將物理設備托管于運營商，按所占用的機房面積、機架數量與帶寬付費。使用IaaS模式，運營商提供的產品為虛擬機，也即虛擬計算資源，如CPU、內存、存儲容量與帶寬，用戶根據所使用的計算資源付費。資源可以在條款允許范圍內自行或者由服務方動態增加減少并相應調整計費策略。用戶無需關心設備的物理運行狀態，其服務指標，如可用性、性能等根據服務水平協議由運營商進行保障。

b）內部開發測試云。運營商通常同時有大量業務支撐需求在多個并行項目群實施開發。通常模式下，每個項目組需要自行采購開發測試所需物理設備。項目開發過程中經常存在資源不足問題。項目開發完成后，設備的利舊與調度也成為管理難點。目前電信業的趨勢是基于IaaS建立統一的開發測試云以應對多個項目群的資源需求，在資源池中動態調配所需處理能力，并在項目完成后進行資源回收，以有效地提升設備利用率，加快業務支撐開發周期，提升市場響應能力。待條件成熟，結合PaaS平臺實現開發測試環境的進一步整合。

2.2 平臺即服務（PaaS）

顧名思義，PaaS是把平臺作為一種服務來提供的商業模式。其中，Platform指的是軟件平臺。

軟件平臺來源于軟件的復用和分層技術，是應用軟件在設計、開發、部署、運營和維護時所利用的底層支撐軟件系統。PaaS為SaaS軟件服務提供了底層支撐，它可以細分為如下2種情況。

a）云計算把設計、開發環境作為一種服務來提供。SaaS服務提供商可以利用PaaS平臺或其提供的公用API來設計、開發和集成自己的程序并通過網絡提供給客戶。現在一些軟件開發工具廠商 （IDE提供商）和中間件廠商已經開始提供此類服務。

b）云計算將部署、運營和維護平臺作為一種服務來提供，使得SaaS服務提供商可以將其應用部署到PaaS平臺上，并通過PaaS平臺提供的功能實現便捷的運營和維護，微軟的Azure正是此類PaaS的典型代表。

目前運營商常見的PaaS實踐為增值業務開發平臺、軟件孵化平臺。通過這些服務提供平臺（SDP）的建設進程，促進電信運營商與產業鏈上下游企業合作共贏模式的進一步完善，使電信運營商與眾多SP企業在更多的領域充分合作，從而幫助電信運營商向不熟悉的市場領域發展，并進一步促進電信運營商運營管理能力的提升。

在圖2中，運營商通過提供增值業務開發環境（包括開發所需軟件/硬件環境、團隊協作管理平臺、基礎增值業務開發基礎及SDK、財務結算、分成管理等），與業務合作伙伴、SP、CP建立合作關系。合作伙伴提供服務創意，使用開發平臺開發服務并以分成等模式與運營商共享服務收入。

通常情況下，運營商的PaaS平臺還包括服務發布功能，將合作伙伴開發的新業務向最終用戶進行發布。最終用戶的訂購操作可直接由PaaS平臺支撐，并最終與后臺業務支撐系統對接進行服務計費與記賬。在這種情況下，最終用戶與運營商之間通過該平臺又產生SaaS云服務訂購關系。

圖2 PaaS增值業務平臺

2.3 軟件即服務（SaaS）

這種類型的云計算通過網絡向成千上萬的客戶提供軟件應用服務。從客戶的角度來看，這樣可以省去在服務器硬件和軟件授權上的投入；從供應商的角度來看，這樣只需在服務器上維護一個應用程序實例，可以大幅降低運營成本。因此，SaaS試圖在降低客戶TCO的同時，提高供應商的ROI，從而實現客戶和供應商的雙贏。Salesforce.com提供的CRM服務、SAP提供的ERP套件服務均是此類服務的典型代表。SaaS與其他云計算模式一樣具有如下特點。

a）按需使用。客戶根據自身的需求來決定使用多少服務以及服務的時間長短。

b）能夠被快速部署。可以是零部署，也可以是自動部署和升級（這一點并不排斥C/S模式）。

c）依賴于各種形式的寬帶網絡。Internet、有線電視網、移動網等寬帶網絡的發展為SaaS的實現奠定了基礎，使得SaaS可以以各種接入方式傳遞到用戶手中。

d）服務可以被標準化和度量。客戶根據服務的量化指標來支付租賃費用，提供商也可以根據服務的量化指標來計費和計算ROI，從而優化云計算。

e）依賴于資源池。池化的虛擬資源，可以是硬件資源、軟件資源或內容資源。

這5個特點的邏輯關系如圖3所示。

圖3 SaaS 5個特點的邏輯關系

運營商一般依托于IDC向外部客戶提供SaaS，如面向政企客戶的一站式信息化服務、面向公眾用戶的應用平臺，如中國移動的Mobile Market、中國聯通的應用商店等。信息服務也可以看作是一種廣義的SaaS。

3 云計算在業務支撐領域的應用

3.1 業務支撐系統發展趨勢

業務支撐系統當前發展的最明顯趨勢就是 “縱向集中，橫向整合”。縱向集中是指核心系統逐漸由總部-省分兩級架構向集團一級架構演進，橫向整合是指省分內部的多個系統在功能、業務流程、數據與基礎設施層面進行整合，形成一體化支撐架構。

傳統業務支撐系統的建設，采用“煙囪式”的建設模式，即按建設項目立項-預算-采購-建設-運維的方式，根據不同的建設需求，分項目、分系統獨立實施，獨立核算，這種建設模式便于財務考核與結算。但隨著業務支撐系統的發展，應用架構和基礎設施架構變得越來越復雜，支撐規模需求也越來越大，傳統建設模式在新環境下投資巨大、設備利用率不高、資產管理復雜、建設周期過長、無法快速滿足業務支撐需求、缺乏動態適應市場變化和競爭需要的能力等弊端越來越突出。

如圖4所示，在每個項目前期規劃過程中，需要根據業務量變化狀況為系統忙時需求預留峰值處理能力，但該部分處理能力在閑時無法為其他業務系統所使用，造成了BSS系統整體資源利用率低下。如果某個業務系統的業務需求快速增長，現有資源無法滿足需求，也無法利用其他系統的空閑資源，而需要進行緊急擴容，這至少需要幾個月的周期，響應速度難以令人滿意。

圖4 傳統“煙囪式”業務支撐系統建設模式

這種矛盾隨著業務支撐系統集中化建設的開展將進一步加劇，主要體現在支撐全國用戶的資源需求量更為巨大，業務融合進一步增加支撐系統復雜度等方面。

3.2 云計算在業務支撐系統中的應用前景

業務支撐系統面向運營商的最終用戶提供電信產品銷售與客戶服務，面向內部人員提供業務管理流程服務，傳統上不屬于電信服務提供系統，而是輔助系統。這個特點決定了云計算在業務支撐系統的主要部署模式為IaaS，屬于私有云范疇，因此云計算對于業務支撐系統的價值在于以下幾個方面。

a）加快業務需求響應速度，縮短業務支撐系統建設周期。

b）提升資源使用效率，提高資金投入產出比。

c）改變現有項目建設模式與運營機制，實現上層應用與底層基礎設施的徹底解耦，從而使專業化運營成為可能。

如圖5所示，在業務支撐系統引入IaaS之后，新的業務支撐資源需求均由統一資源池進行分配；按照事先制訂的策略，所分配的計算資源在忙時上閥值和閑時下閥值之間進行動態調度，閑時的空余資源可以分配至其他用于滿足瞬時或階段性的高處理能力需求；云管理平臺對資源使用情況和負載情況進行實時監控，在突發性業務高峰狀態下，發出報警要求運維人員介入處理，或者由事先制訂的處理策略實現自動資源調度。

圖5 IaaS在業務支撐系統的應用模型

在IaaS部署模式下，業務支撐流程大為簡化，現有的招標采購流程在資源池具備相應能力的情況下變更為資源需求審批流程，在保障需求合規性前提下，業務上線速度得以加快。

值得注意的是，云計算的引入不僅是一個技術問題，更是一個管理問題。IaaS的部署模式要求運營商進行全局性的變革。除技術變化因素外，資源池的建設需要對財務制度、審批流程、考核指標、運維體系以至于組織架構等進行相應的調整，打破原有部門與項目的界限，切實結合業務發展需要對資源需求進行前瞻性規劃，實現滾動預算，才能最大限度地發揮IaaS的優勢。這無疑對運營商現有的技術管控能力和管理水平提出了更高的要求。

在業務支撐系統中引入云計算會帶來經濟上、業務上的諸多優勢，與此同時也要看到，云計算加大了支撐系統的復雜度，在原有系統層級中加入了云管理調度層和資源虛擬化層。從系統工程的角度看，新層級的引入會導致系統整體可靠性下降。

業務支撐系統具有實時性強、與業務運營聯系緊密等特點，需要保障電信級的可靠性。如何在經濟效益與可靠性之間取得平衡點，需要針對不同子系統，如CRM、計費、客服等的設計指標進行詳細分析。云計算本身屬于新興技術，在關鍵系統應用的成功案例還不多，產品成熟度仍有待考驗，因此在工程管理中要做到細致規劃、充分測試。

3.3 業務支撐系統分布式架構的應用

廣義上的云計算為分布式計算，如Google的MapReduce技術、各種科學計算系統等。分布式計算研究如何把一個需要非常巨大的計算能力才能解決的問題分成許多小的部分，然后把這些部分分配給許多計算機進行處理，最后把這些計算結果綜合起來得到最終的結果。

在業務支撐系統中，運行性能與可擴展性是運營商永遠的關注點，分布式計算由于其線性性能增長、無縫升級的特性，是處理大數據量、大交易量的理想架構。Web 2.0企業已經大量運用分布式運算架構承載來自互聯網的海量信息處理請求，但在業務支撐系統中，使用分布式計算架構仍然處于探索驗證階段。

在業務支撐系統中使用分布式計算架構 （見圖6），不可避免地會涉及到業務的服務化、應用的SOA化、部署的解耦化等一系列問題。即將原有應用邏輯中的各個處理環節獨立出來，封裝成SOA原子服務，服務之間通過消息總線傳遞輸入輸出信息與調用請求。通過服務的拆分，使每個原子服務內部可以以集群的方式實現計算能力的線性擴展，通過前端負載均衡服務及時屏蔽失效節點，達到較高的可用性甚至是連續不間斷的運行能力。

分布式計算架構作為一種先進的業務支撐架構，在規劃和部署中，也需要考慮很多設計要素。

a）服務的定義。業務標準化程度是否能夠以服務封裝、組裝的模式進行覆蓋，原子服務定義的顆粒度問題等。

圖6 分布式業務支撐架構

b）數據的拆分。業務支撐系統的數據模型比Web 2.0企業要復雜得多，數據是否能夠實現平行、垂直拆分會直接影響分布式架構整體的吞吐量，即使前端業務邏輯環節以SOA服務方式完成拆分與組裝，后端數據無法解耦仍然會成為性能瓶頸。

c）工程實施難度。分布式計算比普通支撐架構的復雜度高得多，需要長期持續創新、優化與維護。運營商自身及其合作伙伴是否具備分布式架構管控的能力，能否長期維持架構的活力，已經屬于管理的范疇而非純粹的技術問題。

4 結束語

綜上所述，云計算技術的出現及其在業務支撐系統中的推廣，是電信運營商實現企業轉型及可持續發展的重要戰略機遇。而就電信運營商的發展現狀來看，無論從經營模式還是在發展重點上，國內的電信企業都尚未做好全面擁抱云計算的準備。目前，以Google、Apple為代表的眾多國外企業，已經在云計算業務的發展和運營方面積累了許多實踐經驗，如果國內電信運營商不能借助云計算，及時轉變經營理念和運營模式，繼續努力保持通信市場主導地位的話，被“管道化”的命運將不可避免。因此，盡快轉變經營理念和運營模式，迅速完成云計算所需的管理模式及基礎資源的相關準備，并大力推動云計算業務的全面發展，是未來幾年電信企業需要認真面對的重要議題。