電信運營商私有云適應性分析

張基恒，魏進武

（中國聯合網絡通信有限公司研究院，北京 100048）

1 引言

云計算自2006年發展至今已有近10年的歷史，可以說云計算技術帶來的技術革新力度、社會影響深度和廣度在人類科學技術發展史上也榜上有名。如此迅猛、多元化的發展，給各行各業都帶來了深遠的影響。對于電信運營商而言，激烈的市場競爭與邊緣化的風險要求電信運營商大膽地利用新興IT技術，利用私有云技術，簡化IT支持架構，實現業務與商業模式創新，并降低企業運營成本。

本文就目前電信運營商私有云歷程進行簡述。在文章的第2部分，針對電信運營商私有云建設面臨的挑戰，從IT資源現狀、管理及運維現狀這2個維度進行闡述。文章的第3部分，首先根據第2部分現狀及造成的建設挑戰，提出運營商私有云應具備的能力；其次建議電信運營商基于現有云化架構復用并引入新的技術進行私有云建設，并以中國聯通為例提出一種可行的私有云目標架構，并分析現狀與私有云目標架構之間存在的差距；最后就私有云實際生產落地時會產生的問題，建議采用開源架構進行解決，并就中國聯通存在的問題對比了4種開源云管理平臺的解決能力。

2 電信運營商私有云建設面臨的核心挑戰

針對電信運營商，其私有云建設的訴求及著力點在于對電信運營商自上而下全公司的資源進行統一池化管理，打破項目區隔，提升整體資源利用率至少20%～30%。然而，目前的IT資源現狀及管理運維現狀都給電信運營商在私有云建設上造成了極大的挑戰。

2.1 IT資源現狀

在IT資源方面，電信運營商普遍存在硬件設備數量及種類眾多；虛擬化程度參差不齊且虛擬化產品使用不一致；設備以項目為單位進行建設，并進行物理隔離，系統間難以共享復用且資源整體利用率不高（長期不高于10%）的情況。目前，各運營商的IT資源可基本支撐日常需求，但由于分項目、分省份、不同階段的建設、演進，主機、存儲設備、中間件及數據庫等資源存在設備類型多樣、技術異構等問題。本節以中國聯通為例，就主機存儲、基礎設施系統架構及軟件配置進行進一步分析。

（1）主機、存儲

目前，主機由小型機、X86這2種類型組成。其中，省分設備約占總設備的58%，設備以小型機為主；總部約占總設備的42%，X86已處于主導地位。存儲設備則分為高端存儲和中低端存儲。主機、存儲說明如表1所示：

表1 主機、存儲說明表

（2）基礎設施系統架構

就基礎設施系統架構而言，省分系統架構以傳統架構為主，總部部分系統開始嘗試云化架構。

省分系統架構：

◆應用系統架構為煙囪式，各系統間難以做到資源共享；

◆服務器以小型機為主，不同系統通過小型機分區方式共享服務器資源，資源調整不靈活；

◆存儲以集中存儲為主，基本完成存儲虛擬化部署。

聯通省分基礎設施系統架構如圖1所示：

圖1 聯通省分基礎設施系統架構

總部系統架構：

◆應用系統架構為分布式架構，系統部署在共享的云平臺上；

◆服務器以X86為主，X86通過虛擬化實現共享資源池；

◆存儲主要有集中存儲、分布式存儲這2種部署模式，集中存儲基本實現存儲虛擬化，分布式存儲主要采用X86的本地硬盤。

聯通總部基礎設施系統架構如圖2所示：

圖2 聯通總部基礎設施系統架構

（3）軟件配置

在軟件配置方面，以基于成熟的商業系統軟件平臺開發和面向云計算的開源系統軟件平臺這2種方式結合為主。根據軟件類型，主要分為：

◆數據庫軟件：主要產品類型為Oracle，其它還有DB2、SQL Server、Greenplum、 My SQL等；

◆內存數據庫：主要產品類型為 Oracle TT、AltiBase；

◆W E B中間件：主要產品類型為O r a c l e WebLogic、IBM WebSphere、東方通、Tomcat等；

◆交易中間件：主要產品類型為Oracle Tuxedo；

◆備份軟件：主要產品類型為Symantec NBU、EMC Networker；

◆虛擬化軟件：Symantec Storage Foundation、Vmware、微軟Hyper-V；

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

2.2 管理及運維現狀

由于分項目、分省份、不同階段的建設與演進，IT資源管理及運維模式存在著分散、力度不均勻等一系列問題，運維平臺及工具覆蓋不全面，形成了以下3種主要模式。

（1）總部—省分模式

◆以設備安裝代理軟件的方式實現監控；

◆能夠監控到設備及資源利用率及部分進程；

◆覆蓋了部分的系統或者設備。

總部—省分管理運維現狀如圖3所示：

圖3 總部—省分管理運維現狀

（2）項目模式

◆沒有獨立的管理平臺，只有Vcenter級的管理；

◆資源池分布項目制，未能形成統一調度；

◆沒有獨立的資源占用實時Dashboard。

項目模式管理運維現狀如圖4所示：

圖4 項目模式管理運維現狀

（3）未管理模式

未納入管理，未管理模式管理運維現狀如圖5所示：

圖5 未管理模式管理運維現狀

2.3 面臨的挑戰

目前，IT資源現狀和管理運維現狀給運營商私有云建設帶來了挑戰。其中，IT資源方面主機存儲設備類型多樣、版本不一；省分系統架構以傳統架構為主，總部部分系統開始嘗試云化架構；中間件及數據庫采用的技術不統一，項目基于成熟的商業系統軟件平臺開發或面向云計算的開源系統軟件平臺。管理運維方面，分項目、分省份、不同階段的建設及演進，IT資源管理及運維模式存在著分散、力度不均勻等一系列問題；現有現狀導致不能統一統計與展現全網IT資源的存量及利用率；而部分監控只到IT層面，未涉及物理位置、機房位置等具體信息，無法實現電子化運維；造成規劃、運維上的人工統計上報，存在人工統計數據不準確、重復、矛盾等問題。

3 電信運營商私有云適應性分析

3.1 電信運營商私有云能力

電信運營商在IT資源和管理運維方面存在的問題是普遍的，并非針對某一運營商而言。在電信運營商IT系統私有云建設時，根據其現狀及造成的挑戰，建議著重發展以下6個方面的能力：

（1）異構

◆支持不同廠商設備、不同型號產品管理；

◆支持不同技術架構產品管理（如小機架構和X86架構）；

◆支持不同虛擬化軟件、不同操作系統管理。

（2）二級可視化管理

◆實現可視化機房拓撲視圖，以機房視角全局展示IT資源的整體運行狀態；

◆集團與省分實現動態可視化敏捷運營，達到動態企業建模、實時信息貫通、快速決策掌控、貼近客戶服務。

（3）用戶精細化管理

◆定義應用系統的不同權限；

◆一級用戶：BSS系統等；

◆二級用戶：CRM、Billing等；

◆三級用戶：應用群、數據庫群等。

（4）二級化管理

◆實現所有資源形成“集團+省分”的兩級管理架構體系；

◆實現集團集中管理各項目資源，支持省分資源跨地域集中管理，支持各地域內部資源做到動態調度，資源利用率上能消峰平谷。

（5）管理者多角色：實現對不同用戶資源調度、分配權限設計。

（6）資源池資源管理

◆實現對不同用戶設置對資源池的使用權限；

◆實現資源池工單管理能力；

◆將傳統的以折舊成本分擔的資源維護模式調整為產品售賣結算的方式進行成本分擔，提高資產的收益率，延遲資產報廢，使資產保值。

3.2 中國聯通私有云目標架構

針對建設實現具有符合電信運營商需求的私有云平臺，建議根據電信運營商現有的云化平臺進行改進或復用部分組件。以中國聯通為例，現有云化平臺技術架構如圖6所示：

圖6 uCloud平臺技術架構

uCloud平臺已實現了：

◆uCloud PaaS平臺所用資源已通過IaaS資源管理功能進行了統一池化管理；

◆uCloud IaaS管理可以平滑擴展，可獨立直接為外部系統提供資源的供給、調度、監控和維護等。

若基于現有uCloud平臺實現私有云，建議在現有uCloud IaaS管理的基礎上，復用資源運營管理和門戶、資源流程組織等功能，再按需引入服務器自動化、存儲自動化、增強的系統監控等功能，并將小機等資源納入管理，可構建資源一體化管理的目標架構，如圖7所示。

針對聯通暴露出的問題：IT資源種類多、數量大，應用需求多樣化，采用多種虛擬化技術，運維管理的難度大，與現有目標架構有以下差距：

◆資源管理范圍：從X86資源擴展到包含小型機資源的全部可池化的IT資源，擴展IaaS資源池的適用范圍。

◆設備管理功能：進一步實現對主機、存儲、網絡、安全等設備的管理集成，提升自動化運維水平。

◆監控和調度聯動：實現資源監控和資源調度按策略自動的聯動，提升資源調度的時效性和智能化水平。

◆門戶功能優化：將改善和新增功能集成在門戶中，并優化操作和展現效果。

3.3 開源架構對中國聯通私有云的解決能力

針對私有云目標架構及差距，以降本增效為基礎，建議可以通過主流開源架構解決這一問題，其中，選取OpenStack、CloudStack、Eucalyptus、OpenNebula這4種典型云化管理平臺，表2從分層架構、SOA、組件化和開發支持能力4個方面進行對比。

針對聯通IT資源種類多、數量大，應用需求多樣化，采用多種虛擬化技術以及運維管理難度大的現狀，在私有云平臺實際建設落地過程中，將面臨以下問題：

◆差異化虛擬技術

◆安全問題

◆設備異構

◆適應性

針對這些實際生產落地時可能面臨的問題，表3展示了對以上4種平臺支持能力的對比。

綜合比較，OpenStack是較為適合深度加工并可適配的開源云管理平臺。然而，在實際生產落地時，還要結合運營商各自的業務特點、現網環境以及技術能力進行調試和遷移。

4 結束語

圖7 中國聯通私有云目標架構

龐大的網絡和IT基礎資源在支撐著電信運營商現有業務的同時，也迫使其需要將這些龐雜的IT資源進行云化處理。然而，云化之路并不能一蹴而就，需要根據各個運營商的業務、設備現狀，進行抽絲剝繭地分析。結合豐富的開源云平臺，取長補短，合理運用到自身的云化處理中，才能真正實現云化的意義——提升資源利用率、加快業務效率。

表2 4種主流開源云化管理平臺能力總體對比

表3 4種開源云化平臺針對聯通私有云實際落地面臨問題的解決能力

[1]魏進武,張云勇. 電信運營商的大數據價值創造[J]. 信息通信技術, 2013(6): 10-14.

[2]魏進武,張云勇,陳清金. 云計算推動IDC向VDC轉型的研究[J]. 電信科學, 2010(11): 34-38.

[3]魏進武,陳清金,房秉毅,等. 云計算助推工業園智慧化建設[J]. 電信網技術, 2011(5): 27-31.

[4]胡舜耕,魏進武. 大數據及其在電信運營中的應用研究[J]. 電信技術, 2015(1): 14-17.

[5]李衛,張云勇,魏進武. 電信運營商數據挖掘分析共享平臺架構研究[J]. 移動通信, 2014(19): 13-17.

[6]張基恒,魏進武,張云勇,等. 大數據時代的社交網絡分析[J]. 郵電設計技術, 2014(7): 1-5.