运营商IT支撑系统的云化.docx

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运营商IT支撑系统的云化

一、运营商IT支撑系统云化的驱动力

IT支撑系统是电信运营商的重要组成部分，是运营商实现差异化竞争的主要技术手段。

目前国内电信运营商IT支撑系统的部署呈现出集中化的趋势，并且集中化的必要性越来越迫切。

在原来分散在地市的背景下，运营商已经完成了省级IT支撑系统的集中化改造。

实践表明，支撑系统的集中化建设能够大幅度降低企业的运营成本、实现高水平的客户服务、提供低成本的服务产品。

在进一步优化IT系统的组织架构和流程的基础上，将一些IT系统在省际集中乃至全国集中的趋势已经初现端倪。

进一步的集中化，能够集中企业的支撑能力、服务能力和创新能力，实现企业IT能力的重点突破；同时，更高层次的集中易于实现低成本高效运行，易于打造企业内部专业化IT服务。

但是IT支撑系统集中化建设后，随着规模的不断扩大，系统所需硬件资源越来越多，机器数量规模越来越庞大，占用面积越来越大，产生如下技术问题：

－资源浪费问题：

基于所谓的烟囱式建设模式，各个系统的资源固定，互相之间互为孤岛；各系统独自根据业务峰值规划系统资源需求，无法共享，设备利用率低。

－部署周期问题：

新业务的高速发展和层出不穷导致系统需要随需应变，而系统部署周期长，不能迅速响应业务需求，落后于市场开拓，规划建设面临频繁扩容，运维、研发压力大。

－扩展性问题：

集中处理模式下，系统在大规模事务处理和海量数据分析场景下容易产生资源瓶颈，不易扩展。

－异构环境问题：

在系统建设中，为避免绑定供应商，采用的设备型号众多，形成异构环境，导致应用和数据的复制、迁移和备份复杂。

基于云计算的概念和技术，将IT支撑系统“云化”，能够较好地解决上述问题，因而IT支撑系统的“云化”成为进一步集中化的关键。

二、运营商IT支撑系统云化的载体

IT支撑系统的“云化”需要物理“载体”，云计算数据中心是该载体的最佳选择。

云计算数据中心是下一代数据中心特征和优势的集中体现。

下表比较了传统数据中心和云计算数据中心的异同：

传统数据中心特征

云计算数据中心特征

孤立的

整合、共享式的

高度耦合架构

面向服务的架构

手动部署

自动化部署

静态的资源供应

动态资源调度

低能效

高能效

正是如上云计算数据中心的特征为解决IT支撑系统集中化面临的问题提供了技术基础。

云计算数据中心发挥IT支撑系统“云化”载体的作用是依靠其特定的服务模式。

云计算数据中心的服务模式如下图示意：

－应用服务模式（SaaS）:

云计算数据中心向使用者直接提供各种软件应用，使用者通过网络来使用软件功能，使用者不必购买该软件或应用，只需按需租用。

－能力服务模式（PaaS）:

云计算数据中心以应用服务引擎的形式，通过API/SDK等向使用者开放可供调用的计算能力、存储能力等各种能力，用户基于该应用服务引擎提供的云计算能力，可以构建云计算PaaS类应用。

－资源服务模式（IaaS）:

云计算数据中心向使用者提供物理或虚拟硬件资源，如主机/存储/网络/等，使用者无需购买服务器、网络设备、存储设备，只需通过资源租赁即可搭建应用系统。

当前SaaS服务模式逐渐被广泛接受，已有一些商业案例。

PaaS与具体应用类型关联度较大，目前还较缺乏通用的、完整的技术解决方案，因而商务和服务模式不很明确，目前无很成功的案例。

基于云计算数据中心，IT支撑系统的开发部署模式将发生变化，由目前的每个系统从应用到硬件全面集成方式演变为利用标准硬件与开发平台开发IT应用，如下图示意：

三、运营商IT支撑系统云化的路径

运营商IT支撑系统云化主要有三个步骤：

1.建设资源池

资源池是支撑系统云化的基础，也是支持IT支撑系统云化的数据中心建设的第一步。

资源池对外提供各类IT资源，包括计算资源、网络资源以及存储资源等。

计算资源由物理机和虚拟机系统等提供，存储资源由对象存储系统、块存储系统和分布式文件存储系统等提供，网络资源包括虚拟防火墙资源、带宽资源等。

计算资源、存储资源和网络资源之间相互协作提供完整的资源使用环境。

一个资源池框架如下图示意：

2.运用虚拟化

虚拟化就是把物理资源转变为逻辑上可以管理的资源，以打破物理结构间的壁垒实现资源的灵活调配及统一管理。

虚拟化是灵活应用资源池的关键。

云计算数据中心的虚拟化一般包括了三个方面的内容：

（1）服务器虚拟化：

服务器虚拟化对服务器计算资源进行抽象，在物理服务器上构建多个相互独立的虚拟机，从而将CPU、内存、I/O等服务器物理资源转化为一组统一管理，可灵活调度、动态分配的逻辑资源。

（2）存储虚拟化：

存储虚拟化将具体的存储设备或系统同服务器操作系统分隔开来，是具体存储设备或系统的抽象，将应用和用户所需要的数据存储操作和具体的存储控制分离，为存储用户提供统一的虚拟存储池。

（3）网络虚拟化：

通过路由器/交换机、防火墙等网络设备提供弹性公网IP、带宽出租、及虚拟防火墙、可迁移网络环境等功能。

3.重构IT系统设施

IT支撑系统的云化是个重构的过程。

（1）标准化过程

IT支撑系统云化首先需要将系统进行标准化，尤其是软件系统的标准化，以及为了保障灵活性和适应型的参数化、模板化。

（2）整合过程

整合是集中化的前提步骤。

存在两种不同性质的整合：

跨应用整合和跨管理整合。

同一管理域（例如同省）内各种IT支撑系统的整合即为跨应用整合，跨管理域（如不同省）的同一领域IT支撑系统的整合即为跨管理整合。

（3）集中化过程

经过整合过程，再进一步识别出公共的子系统、公共的能力、公共的组件后，即可以实施集中化过程。

集中化的实施应以虚拟化了的资源池为基础，运用云计算数据中心的IaaS服务概念和PaaS服务概念进行。

IT支撑系统的云化不是仅仅为了集中而云化，云化的过程应该有着明确的目标进行闭环控制，通过云化目标分析控制云化的规模和范围。

一般云化的目标为“四升一降”，即资源利用率、可扩展性、业务部署速度、可靠性应该得到明显提升，系统总体成本应能下降。

四、云化中的一些关键技术问题

1.多租户问题

多租户是一种软件架构技术，实现在多用户环境、在保证各用户间数据隔离的前提下，如何共用相同的系统或组件。

租户是指拥有独占而隔离的、专有使用策略、SLA保证、可统计和可计费的资源服务单元，租户也可形成有层级关系的树形结构。

以多租户为基础的业务服务模型是云计算数据中心的重要特征。

对于租户，缺省采用物理隔离实现，应用的数据和元数据都可在隔离的硬件上承载；对于子租户缺省为逻辑隔离，各子租户间共享物理节点资源，拥有独立的进程服务，独立的数据库，在同一租户下的子租户共享一个命名空间，在ACL控制下，可访问其他子租户的数据。

如何在支撑系统云化的实施中运用多租户技术是通过云化实现集中化的关键之一。

2.组网问题

云计算数据中心的资源池环境对组网提出了新的技术要求。

因为同一应用下虚拟机之间的数据交互以及虚拟机迁移都需要二层网络支持，网络需要从传统的二层+三层混合组网（例如汇聚至核心采用三层组网，接入至汇聚采用二层组网）转变为大二层扁平化组网，即从核心到汇聚再到接入全部采用二层组网。

传统二层组网需要避免环路和避免广播风暴，STP协议在网络规模很大的情况存在收敛速度慢问题。

如何采用增强型二层或大二层（IEEE802.1AQ、IETFTRILL）技术是云计算数据中心组网的关键问题。

3.存储问题

目前支撑系统的存储方案均收敛到磁盘阵列上，而磁盘阵列的服务质量无法区分，即某个阵列上承载的所有应用系统，在存储服务这个角度上的质量都是一样的，无法体现应用系统的技术和质量需求特点而浪费。

因此需要按照应用的存储技术特征和所需的服务质量选择合适的存储方案。

块存储服务适用于需求块级数据存储的应用；文件存储服务主要针对非结构化数据；对象存储服务主要针对非结构化数据，适合于面向Web的存储型应用。

因此，根据系统应用的存储需求特征，选择合适的存储方案是支撑系统云化中的关键问题。

4.安全问题

云化后，安全成为比较突出的问题。

潜在的风险有：

共享资源池可能引起的全局故障、多租户环境的安全隔离不完全、多系统共存和资源池的动态化导致的安全策略的复杂性、虚拟化技术带来的新安全威胁和入侵点、虚拟机的剩余信息保护、虚拟资源内部之间的安全管控等问题。

这些安全问题都需要在云化过程中仔细处理。

五、结束语

运营商IT支撑系统的云化能够打破孤岛，实现资源共享、动态调整，从而提高资源利用率、降低建设成本；能够提高运维效率，降低运维成本；能够建立新的资源规划使用模式，提高部署敏捷性、提高可扩展能力，从而增强业务快速响应能力。

支撑系统的云化是运营商应对竞争、创新发展的技术与管理变革。

需要注意的是当前运营商的一些管理模式不太适应云计算的架构和系统建设体制的需要，对云计算技术可能带来的模式变化准备不足。

另外由于云计算的标准化体系尚不成熟，需要加强对云计算的技术和标准化的掌控，否则可能会使云计算系统建设和扩容丧失通用性，反而增加成本。

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