云计算在移动通信中的应用

云计算在移动通信中的应用

1云计算it服务云计算来自于搜索平台。它是基于降低成本、高性能、灵活分配资源和快速应用的系统。其核心是通过高带宽的网络,向用户提供各种类型(包括硬件、平台、软件等形式)的IT资源和服务,用户按需使用,代替高额成本构建的传统“烟囱式”的IT系统。云计算是虚拟化、网格计算、分布式计算、并行处理、集群调度管理、公共计算、Web2.0、PaaS、SaaS等众多新技术的融合,同时它提供了一种新的以按需租用IT资源和服务为核心的业务模式。电信运营商纷纷引入云计算技术,建设高效率、快速部署、按需使用的IT服务能力,帮助企业缩短业务系统上线周期、降低维护成本,并进行业务模式创新。2省级公司建设采用3大云平台为企业服务的it支撑云、业务平台云、vcd云计算正逐步成为中国移动IT系统的核心技术,中国移动将利用云计算实现降低系统建设运营成本,缩短建设周期,提高信息处理能力,进行服务创新,增强企业核心竞争力的目标。中国移动通信集团广东有限公司(全文简称广东移动)作为中国移动规模最大的省级公司,积极响应集团公司的号召,大力推进云计算技术的发展,建设省级的IT支撑云、业务平台云、公共服务云(VDC)三大云平台,对内实现资源的合理调配,对外为社会提供基于云计算的IT服务。其中支撑云和业务云是服务于企业内部的私有云,省级支撑云面向内部承载本省管理支撑、业务支撑、网管支撑三大线条的IT系统,省级业务云面向内部承载数业、政企线条的IT系统,包括本省二三类业务平台和政企业务平台。公共服务云(VDC)面向外部中小企业和个人客户,解决其对资源的不确定性需求及临时性需求,并针对不同客户提供个性化业务设计和服务运营。广东移动依据“统分兼顾,条块结合,逐步集中”的建设指导原则,初期按照“已有系统分散改造进行试点”和“新建系统纳入云平台建设”的模式开展云计算建设,面向总体目标逐步演进。2.1月来云的应用(1)支撑云,IT支撑线条优先把非核心业务系统和新建系统纳入云资源池,逐步探索核心关键系统改造为x86架构。同时基于分布式云计算和终端桌面云技术进行试点和推广;(2)业务云,初期建设政企UAP云、自营业务云两大资源池和相应的云管理平台。优先把适合x86虚拟化业务系统纳入云平台,逐步探索关键业务系统从小型机架构向x86架构改造,同时将新建系统需求纳入云平台。而对于规模较大的移动互联网业务平台,则先在自身内部进行云计算应用试点,逐步进行云化改造;(3)公众服务云,近期新建VDC云管理平台和VDC云资源池,满足省内中小企业和个人客户业务需求。2.2管理平台的整合中远期广东移动将进行云资源池和云管理平台的整合,最终支撑云、业务云、公共服务云各自具有一个统一的云管理平台,下属云资源池系统采用跨域架构进行融合,形成跨域的资源统一纳管、统一调度、动态共享使用。3多个云计算应用成果为推动云计算战略的有效落地,广东移动积极开展云计算关键技术的研究与应用实践,经过努力目前已顺利实现多个云计算应用的落地,并从中总结出一系列经验,相关应用成果主要体现在虚拟化资源池、终端桌面云以及分布式云计算三大云计算技术方面,具体如下:3.1广东移动自营业务云平台建设构建云计算的虚拟化资源池,实现IT系统资源共享与按需分配,是云计算的一个重要技术实施方向。广东移动自营业务云平台从构建一个单节点云计算资源池开始,采用先进技术和产品来降低IT架构的复杂度,使各种IT资源得以整合、标准化,并通过自动化部署策略驱动,减少了如带宽、安全和法律遵从性等限制,以及通过用户控制和网络限制等手段,提供更多安全保障。3.1.1云资源池运营管理模式自营业务云平台的逻辑层次可分为:物理资源层、逻辑资源层、云计算平台层、用户门户及管理层,如图1所示。云计算管理平台是逻辑资源管理、分配、调度、监控、计量的平台。通过对小型机/x86虚拟化软件、网络设备管理软件、存储虚拟化管理软件、网络和系统监控软件、数据备份管理软件的集成和整合,统一构成了云资源池运营管理的核心。这些管理模块互相集成,实现逻辑资源的自动化管理,为上层用户门户和管理层提供了动态调度、按需分配的引擎。用户门户和管理层是云平台的用户门户,用户可以使用虚拟化的资源搭建业务系统。3.1.2基于自动化的资源池云平台主要包含5类资源池,提供各种资源接口,从而将不同的资源集成为统一的基础设施平台。(1)x86资源池,利用x86虚拟化技术,将服务器CPU、内存、网络、I/O资源分配给虚拟机。资源池管理平台的自动化引擎通过和x86虚拟化管理软件集成,完成虚拟机的生成、分配、调整、控制、回收整个生命周期的管理;(2)小型机资源池,作为支持数据库操作、具有高可靠性、高可用性的资源池,利用小型机虚拟化技术,将小型机的CPU、内存、网络、I/O资源分配给虚拟机,并构建高可用双机环境支持数据库应用。支持不同虚拟化策略,包括资源的共享或独占满足不同服务等级需要。资源池管理平台的自动化引擎通过和小型机虚拟化管理软件集成,完成虚拟机的生成、分配、调整、控制、回收整个生命周期的管理;(3)存储资源池,采用存储虚拟化设备提供虚拟存储层,下层物理存储空间可以随需扩容,不受型号和品牌的限制。存储资源池包括NAS存储提供文件系统服务,自动备份磁带库提供文件系统和数据库自动备份服务;(4)网络资源池,包括网络的带宽资源和网络IP地址资源,资源池管理平台通过集成网络设备网管软件,实现带宽资源分配和利用;(5)软件资源池,对各类系统软件版本及其许可证的部署和分配进行统一管理。3.1.3新技术提升投资效能广东移动自营业务云平台应用成果如下:(1)多设备集成、新技术融合:平台共涉及服务器、存储、网络、管理软件等共7大厂商,使用设备类型超过20种,利用新技术超过5项,其建设为云资源池的落地提供了宝贵经验;(2)提升投资能效:一期系统提供虚拟服务器100台,存储35TB,带宽7.6Gbit/s,较传统“烟囱式”系统节省投资200万元,其中存储利用率从60%提升为90%;(3)快速支撑新业务:将业务系统上线时间从30天以上缩短为1天,维护时间从1周缩短为1h以内,应用变更时间从3h缩短为5min。3.2“肥”终端—终端桌面云实践——绿色座席传统的桌面“胖”终端:分散部署的终端包含访问、计算和存储部件,并包含操作系统、应用软件等个人配置,建设和维护工作量大,信息安全难以保障,同时终端占用空间大、能耗高。“瘦”终端桌面云:前台瘦终端实现访问接入,计算和存储设备部署在后台机房;操作系统、应用软件统一在后台服务器部署;瘦终端设备占用空间小,能耗低。传统“胖”终端广泛应用于办公终端、系统维护终端、营业厅终端、客服座席终端。出于集中管理、安全和节能的要求,基于瘦终端的桌面云将逐步取代传统胖终端。广东移动积极进行终端桌面云的应用探索,首先在客服呼叫中心进行了绿色坐席建设研究,在试点的基础上逐步进行推广。3.2.1系统服务器设计绿色座席采用虚拟桌面方案,软硬件环境为:(1)后台服务器:高端PC服务器,单台四路六核CPU,64GB内存;(2)存储:采用基于SAN的中端光纤磁盘阵列,每用户20G空间,RAID10保护;(3)软件:x86桌面虚拟化软件。3.2.2“绿色坐席,节能+前闻内容”的语音/语音综合应用测试以水充放电平台为例广东移动通过接入真实客服呼叫中心话务,从功能、压力及业务效果等方面对其应用成效进行了评估。(1)能耗:“瘦终端+后台服务器虚拟化”的平均功率比传统PC终端下降50%,同时明显改善散热、噪音;(2)业务负载:经过真实业务测试,单台物理服务器可稳定承载45台虚拟机;(3)通话质量:根据话务人员的感知,在声音清晰度、连续性、杂音回音等方面进行评价,结果表明绿色坐席的语音质量和传统PC终端无差异,满足呼叫中心业务需求;(4)动态迁移:动态迁移的虚拟机仅出现1s左右的网络中断,远程连接和业务均不中断,具备业务可用性。3.2.3“肥”终端的tco应用优势综合考虑初期采购投资和后期维护成本,绿色座席“瘦”终端桌面云与传统PC“胖”终端的总体拥有成本TCO对比如表1所示。考虑两年的运营维护成本后,绿色坐席的“瘦”终端桌面云的总体拥有成本TCO比传统“胖”PC终端更低,同时在绿色节能环保、信息安全、可扩展性、可维护性等方面更具有传统PC“胖”终端坐席无法比拟的优势。绿色坐席的“瘦”终端桌面云的技术方案目前已逐步趋向成熟,具有推广价值。3.3分布式云计算/存储分布式云计算,采用x86大规模集群实现,每个服务器是一个离散的处理单元,使用并行计算技术,集群内各计算节点负荷均衡,并支持节点线性平滑扩展。分布式云存储,通常采用x86服务器的本地硬盘实现,使用分布式数据库或分布式文件系统,每份数据保存在多个节点,保证存储性能和可靠性。出于成本及开放性的要求,分布式云计算/存储将部分取代传统高成本和架构封闭小型机+磁盘阵列架构,并从非关键业务领域扩展到较关键的业务领域。广东移动的清账单中心原有系统采用“小型机+高端磁盘阵列”部署,存在投资大、性能瓶颈严重、扩展性差等问题。为此广东移动引入分布式云计算框架对系统进行改造,以较低投资实现系统响应速度、吞吐量及服务品质的提升。3.3.1云存储层和云处理层系统基于x86服务器,采用了多层架构方案。其中分布式云存储层、数据管理层、云处理层3层构成了分布式并行数据库。应用层是构建在分布式数据库之上的业务系统。(1)分布式云存储层由120个数据节点组成的环状存储层,数据经一致性哈希算法后均匀存储在各个节点上;每份数据3个镜像,依次保存在3个相连节点上;(2)云数据管理层由13个管理节点组成,为上层屏蔽复杂的存储层的节点状态,负责数据节点扩展、数据一致性检查、数据压缩/恢复等操作,保证数据的正确性和可用性;(3)云处理层为上层应用层提供通用接口,如SQL、JDBC等,还提供了并行计算运行环境,用于处理复杂的统计分析功能;(4)应用层实现清单入库、查询和统计分析等应用功能。3.3.2物理节点分布在资源调度方面,采用了环状存储架构,实现动态数据分布和冗余机制,通过节点在环上的动态划分并采用一致性哈希算法保证数据均衡分布到各个节点上,增加或减少物理节点时,能以较小代价实现数据重新平衡分布,确保业务负荷均匀地分配到各个节点上,实现数据高可靠、资源动态调度、业务高可用,如图4所示。环状分布:将云计算资源原子化为n个节点,并将其作为云资源提供者分布到一个哈希圆环上。数据按照哈希结果分布到哈希环上,每一个数据均由其顺时针方位第1、2、3个云资源提供者进行支持,实现在新增和减少云资源节点时,仅影响相邻节点数据,只需少量数据自动迁移即可恢复系统平衡。3.3.3系统性能测试广东移动清账单中心的分布式云计算实践表明:(1)投资:采用基于x86服务器的分布式计算架构(133台PC服务器)替代传统小型机+高端磁盘阵列架构(2台高端小型机+高端磁盘阵列+数据库软件许可),系统造价降低至1/6;(2)处理效率:将原有多个小文件变成少量大文件,减少实时处理的文件数量,降低IO需求,实现查询业务响应时间为0.5s,比原系统提高了24倍。(3)高可靠性:同一数据存储在3个节点(不同物理主机)上热备,安全性大大提高,保障7×24h业务无中断;(4)高可用性:分布式云计算模式,同一物理主机是多个云资源提供者,每个云资源提供者分别由多个其它物理主机热备冗余,具极强的高可用性;(5)高可扩展能力:系统横向扩展能力极强,且具有自动备份、自动迁移和恢复能力;增加物理主机无需手工迁移,整体负载水平自动均衡;物理主机故障时,可自动重新恢复数据达到平衡,大大减少了人工干预,降低运维成本。3.4as跨域资源池对云平台的要求单节点的云平台IaaS资源池受到机房、电力、制冷等配套资源限制,扩展能力有限。因此云资源池需要具备跨地域扩展、异地灾备、业务系统跨域负载均衡及无缝迁移的能力。IaaS跨域资源池对云平台的主机、存储、网络及管理的提出了更高的要求:(1)网络:需要支持在跨域数据中心之间实现二层网络扩展,同时跨域数据中心之间网络时延满足业务系统需求;(2)主机:需要支持主机虚拟化技术,虚拟机能够在跨域数据中心之间进行无缝迁移,同时支持业务系统主机跨域负载均衡;(3)存储:需要支持存储虚拟化技术进行异构存储设备整合,支持跨节点存储访问(主-备),持跨节点数据镜像同步(主-主双活);(4)管理:需要支持对跨域数据中心设备进行统一管理,支持对跨域数据中心虚拟资源进行管理、分配。3.4.1资源池跨域测试广东移动进行了跨域测试工作,搭建同城两地跨域数据中心(相距37km),验证远程跨域条件下,IaaS基础设施资源池软硬件设备的功能和性能,以及验证IaaS资源池跨域扩展、跨域两地数据中心资源整合及统一管理的技术可行性。IaaS跨域资源池组网架构如图5所示。IaaS跨域资源池测试的内容包括:(1)跨域网络虚拟化测试:跨域二层互通:数据中心间用裸光纤互联,采用二层透传技术测试;跨域三层互通:数据中心间采用OTV、VPLS技术实现三层网络传输二层(同构和异构);(2)跨域存储虚拟化测试:本地、跨域单活、跨域双活存储虚拟化测试;(3)跨域主机虚拟化测试:跨域环境下x86服务器、RISC小型机虚拟化技术的功能、性能以及可靠性测试。跨域测试的成果包括:(1)通过验证跨域数据中心大二层及增强二层网络互联技术,实现云计算数据中心内部二层网络跨地域扩展;(2)通过验证利用存储虚拟化方案整合跨数据中心的存储资源,解决目前云计算数据中心扩展中遇到的机房空间、能耗瓶颈问题,实现存储资源池的异地在线扩容;(3)通过验证跨域数据中心主机虚拟化方案,实现云计算数据中心承载业务系统的跨域远程灾备、跨域双活、跨域热迁移等解决方案。3.4.2江两个节点实现6个月的互通在目前正在开展的广东移动的政企业务UAP云建设中,云资源池集中部署在省公司(广州)和湛江两个节点,应用跨