云计算在电信行业的应用前景分析

信息通信技术36 云计算在电信行业的应用前景分析 马少武 张 应 徐 雷 中国联通集团国家工程实验室 北京 100032 摘 要 阐述云计算的国内外应用现状，分析云计算服务的主要技术特征、基本应用类型及商业模式， 探讨云计算给电信运营企业带来的机遇与挑战，指出适合电信运营商部署的运营模式，最后提出云计算 服务规模应用需要克服的主要问。 关键词 云计算；虚拟化技术；商业模式 1 概述 从Google Trends获取的信息我们可以看到， 相对网格计算gird computing，效用计算util i ty computing，云计算Cloud computing出现较晚，在 2007年末才被该系统统计，且处于明显的上升趋势。如 图1所示。 云计算是随着处理器技术、虚拟化技术、分布式 存储技术、宽带互联网技术和自动化管理技术的发展 而产生的。如图2所示。这种大规模的计算能力通常 是由分布式的大规模集群和服务器虚拟化软件搭建。 云计算可算作是并行计算(Parallel Computing)、分 布式计算(Distributed Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展，或者说是这些计算机科学概念的 商业实现，是虚拟化(Virtualization)、效用计算(Utility Computing)、IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即 服务)、SaaS(软件即服务)等概念混合演进并跃升的结 果。 早在2002年，就有人针对传统网格计算思路存在不 实用问题，提出计算池的概念：“把分散在各地的高性 能计算机用高速网络连接起来，用专门的中间件软 件有机地粘合在一起，以Web界面接受各地科学工作者 提出的计算请求，并将之分配到合适的结点上运行。计 算池能大大提高资源的服务质量和利用率，同时避免跨 结点划分应用程序所带来的低效性和复杂性，能够在目 前条件下达到实用化要求。如果将文中的“高性能计算 机”换成“服务器集群”，将“科学工作者”换成“商 业用户”，就与当前的云计算非常接近了。 Google的创始者因为买不起昂贵的商用服务器来设 计搜索引擎，而采用了众多廉价PC来提供搜索服务。 他们成功地把这种PC集群做到比商用服务器更强大， 而成本却远远低于商用的硬件和软件。Google在自身的 图1 Google Trends显示cloud computing 图2 cloud computing技术演进示意 业务与运营 业务与运营 Business & Operation 2010 02 37 发展过程中，通过创造新的技术，并结合IT行业内已有 的技术，逐步形成了所谓的云计算技术。Google于2007 年正式在IT行业提出“云计算”概念，并成功引起产业 界对云计算的极大关注。 全球最大网络书店商Amazon为满足高峰时期用户 的购书访问需求，购置了大量的各种服务器，并为其支 付着高昂的运行维护费用，Amazon发现大部分时间这 些服务器都处于空闲状态，由此考虑能否将这些IT资源 在空闲的时候，把它的计算、存储或者带宽资源出租或 者转租出去，在获取增值收益的同时还可以为那些买不 起众多服务器的中小企业提供廉价服务。这让我们联想 到2000年“网络泡沫”破灭时众多网络公司倒闭，大量 服务器被丢弃，而这时如果云计算服务已经兴起，或许 对于提供云计算服务的企业来说“网络泡沫”的破灭反 倒给他们提供了一次难得的商机。 云计算到底会给电信运营企业带来哪些机会和挑 战，这是本文重点关注的问题，希望在深入透析云计算 技术及服务本质的基础上，提出适合电信运营的云计算 业务部署建议。 2 云计算的定义、特点 云计算尚无统一的概念，各方表述不同，可以找 到几十个定义。狭义来讲，云计算是指IT基础设施的交 付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得 所需的资源(硬件、平台、软件)。 提供资源的网络(资 源池)被称为“云”，其中的资源在使用者看来是可以 无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩 展，按使用付费。这种特性经常被称为像水电一样使用 IT基础设施。广义来讲，云计算是指服务的交付和使用 模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服 务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的，也可以 是任意其他的服务。“云”，是一些可以自我维护和管 理的虚拟计算资源，通常为服务器集群，包括计算服务 器、存储服务器、带宽资源等[1]。 云计算的特点主要表现在将各种IT资源通过联网 的方式集中起来，并由软件实现自动管理，无需人为 参与，以服务的方式通过互联网交付给用户。计算资 源、存储资源、软件开发、系统测试、系统维护和各种 丰富的应用服务池，都将像水和电一样被方便地使用， 并可按量计费。这使得应用提供者无需为繁琐的细节而 烦恼，能够更加专注于自己的业务，有利于创新和降低 成本。这就好比是从古老的单台发电机模式转向了电厂 集中供电的模式；从家家户户自打水井取水的模式转向 通过水库集中蓄水，自来水供水的模式。它意味着计算 能力也可以作为一种商品进行流通，就像煤气、水电一 样，取用方便，费用低廉。 3 虚拟化技术 虚拟化技术是支撑云计算伟大构想最重要的技术 基石，它实现了IT资源的逻辑抽象和统一表示，在大 规模数据中心IDC管理和解决交付方面发挥着巨大 作用。虚拟化技术已从侧重于整合数据中心的资源，发 展到可以跨越IT架构实现，包括资源、网络、应用和 桌面在内的全系统虚拟化。按照与物理硬件及操作系统 的耦合程度划分为全虚拟化、半虚拟化、操作系统级虚 拟化、CPU虚拟化等。按系统层级划分为服务器虚拟 化、存储虚拟化、网络虚拟化、应用虚拟化、客户端虚 拟化等[1]。 从虚拟化到云计算的过程，实现了跨系统的资源 动态调度，将大量的计算资源组成IT资源池，用于动态 创建高度虚拟化的资源供给用户使用，从而最终实现应 用、数据和IT资源以服务方式通过网络提供给用户，并 达成提高灵活性和敏捷性，确保业务流程完整性。云计 算是虚拟化技术的最高境界，虚拟化技术是云计算的底 层结构。 4 云计算服务类型 图3给出了云计算服务的基本体系架构。云服务的 构建按照使用范围大致分为：私有云，公有云和混合云 三种。私有云也称内部云或企业云，主要用于针对大型 企业的信息化，用于企业内部IT系统的建设；公有云的 建设可以为公众提供云服务，如为中小企业提供租赁、 B usiness & O peration 信息通信技术38 定制服务；混合云即同时提供对内和对外的云服务[1-2]。 根据服务类型，业界普遍形成了云计算XaaS的分 类方法，虽然Berkeley RAD云计算报告认为这种分类 方法有些混乱。 4.1 基础设施即服务IaaS(Infrastructure as a Service) 进行IT硬件资源(计算、存储、网络带宽、数 据库等)的虚拟化，实现IT基础设施的变买为租， 灵活定制，计量收费。典型案例为Amazon Web Service(AWS)，提供存储(S3)、计算(EC2)和消息传递 (SQS)等服务。IaaS动了谁的奶酪？当硬件再也不是计 算发展的唯一支撑了，“图灵机”原理和摩尔定律被彻 底打破和颠覆，云计算成了颠覆使者，人类将迎来计算 技术发展的新阶段。 4.2 平台即服务PaaS(Platform as a Service) 开放应用服务引擎，如互联网应用编程接口/运行 平台等，用户基于该应用服务引擎，可以基于该平台 构建对内或对外的丰富应用类型。典型案例：Google App Engine、Force.com和微软Azure平台。如微软 在其“软件+服务”的战略指导下，构建了Windows Azure Platform云计算平台，将微软Live、.Net、SQL 和CRM等服务向客户开放并提供完善的SDK。基于 Azure，客户可高效完成业务开发、业务部署和运营。 4.3 软件即服务(SaaS：Software as a Service) 用户通过Web浏览器来使用软件，用户不必购 买软件，只需按需租用软件，这将为用户省去在服务 器和软件授权上的开支。典型案例：Google Docs、 Salesforce CRM、Oracle CRM on Demand和Office Live workspace。 5 云计算商业模式分析 新兴的云计算服务的典型代表有Google、亚马 逊、微软以及国内的世纪互联等。Google基于基础设 施GFS、BigTable、MapReduce构建了云计算平台 Google App Engine(GAE)，提供了Web业务开发、 运行和托管的环境及服务，并给客户提供500MB免费 空间和每月500万次的免费浏览。亚马逊的云计算平台 是AWS(Amazon Web Service)，提供基础设施服务 (IaaS)和平台服务(PaaS)，其典型的云计算服务有弹性 计算EC2和存储服务S3，按照资源使用量进行计费。世 纪互联的云计算服务平台CloudEx，锁定在基础设施层 的IaaS服务，提供弹性计算、云存储和云备份等服务[3]。 对于SP/CP而言，以Twitter公司为例来说，如果 预先购置足够的设备，以承受流量的变化，尤其是重大 图3 云计算服务体系架构示意图 业务与运营 2010 02 39 事件导致的洪峰流量，那么这些设备在大部分时间处于 闲置状态，非常不经济。但是如果缺乏足够的设备，那 么面对重大事件，Twitter系统有可能崩溃，造成的后 果是用户流失。怎么办？办法是变买为租。Twitter公 司自己购置的设备，其规模以应付无重大事件来临时的 流量压力为限。同时，租用云计算平台的计算及存储资 源，以应付重大事件来临时的洪峰流量。租赁云计算的 好处是，计算资源实时分配，需求高的时候，自动分配 更多计算资源，并且按需计费。 中国电信上海分公司同EMC合作，EMC提供服务 器和存储设备，中国电信利用现有IDC的机房环境和带 宽资源，采用EMC虚拟化技术共同建设云计算服务中 心，并于2009年9月22日正式推出“e云”业务，主要面 向众多中小企业，为其提供IT资源出租，降低中小企业 的IT成本，更好的专注于自身的业务。按照中国电信的 打算，云计算将为其进军“信息银行”打下根基。所谓 “信息银行”，指的是用户能像在银行中存入提取金钱 一样，把自己的数字化的信息存入在云中。并且在这类 增值服务中，中国电信采取的是按业务经营的模式，而 非按地区运营，这势必挑战电信运营商现有的分区域网 络运维模式。 中国移动在Hadoop开源软件的基础上搭建了云计 算试验平台“大云”(Big Cloud)，可实现分布式文件 系统、海量数据库、分布式计算框架、集群管理、虚拟 机管理等功能，在云计算领域开展了积极的探索。 中国联通借助“互联云”项目，通过建设集成了硬 件、软件、网络、应用和服务的综合性平台，来打造第 三代互联网络基础架构，并计划按照全球云、云联云、 互联云的架构进行云计算服务的规划建设，此项工程也 将促使中国联通逐步“走近”云时代。 通过上述分析，我们不难看出，SP/CP创业初期 无法承担大量IT硬件的投资，变买为租，按实际使用 量付费，促成了云计算的发展；类似Amazon已有大的 SP/CP由于大量IT设备利用率不高或闲置，促成了其 将资源出租的想法；4核CPU的PC计算能力已经完全 可以承担基本的日常计算任务，价格也只有千元级，大 型企业是否还需要去购买动辄几十万、上百万元的小型 机、大型机进行企业信息化建设？何况现有的大量闲置 或利用率不高的IT设备资源是否可以通过云计算软件平 台进行有效整合，实现不用或少用硬件投资就可以满足 未来业务增长需求，而这一需求不论对于“私有云”还 是“公有云”是一样的。所以，云计算IaaS的发展从开 始的可以充分利旧，到新平台的平滑升级换代的发展路 线图更具实际意义，Google就是如此一路走来。云计算 在IaaS层面对电信运营商提出机遇和挑战更为显著。在 PaaS和SaaS的平台建设方面，中国电信做出了很好的 尝试，对运营商而言初期以合作的方式建设是比较稳妥 的选择。 云计算的成功，一定是云+端的完美组合，云计算 提供的丰富服务将通过“云端”进行呈现和交互，为最 终用户提供无缝、高体验度的互联网享受。 6 面临的主要问题 目前所有云计算厂商各自为战，尚未在业界形成一 个统一的化体系，无法实现跨平台互操作。在多用 户环境中，云服务供应商很难提供与单独客户环境相同 的资源隔离等级和相关SLA保障。云安全问题同样制约 着云计算平台和服务的规模化发展，安全性和隐私权可 能是将服务迁移到云计算所面临的最大风险。在服务过 程中由于外部攻击和人为因素对客户数据的泄露而产生 的侵权问题尚无相关法律的保护，这些问题势必会影响 到云计算服务使用者的信心，从而阻碍云计算产业的健 康发展。以“公有云”的方式向大型企业提供服务尚面 临安全、可信、可靠、可管理方面的巨大挑战。网络带 宽成本依然是中小云服务提供商无法逾越的成本负担， 而且当前部分云服务商的生存能力也是个问题。电信运 营商提供“公有云”服务的同时，对现有运维管理模式 也提出了新的挑战。 7 结束语 云计算扩大了IT软硬件产品应用的外延，并改变了 软硬件产品的应用模式。云计算将赋予互联网更大的内 B usiness & O peration 信息通信技术40 涵，并在某种程度上改变互联网企业的运营模式。通过 云计算，更多的应用能够以互联网服务的模式交付和运 行。同时，云计算的发展也依然面临着云安全、SLA、 运营成本等挑战。但毫无疑问，云计算将有力推动IT产 业的深入发展。 参考文献 [1] IBM虚拟化与云计算小组.虚拟化与云计算[M].北 [2] [3] 京:电子工业出版社,2009.10 徐雷,辛喆,马少武,等.云计算与电信运营商服务平 台建设[C].中国通信学会信息通信网络技术委员会 2009年集,2009.8 张为民,唐剑锋,罗治国,等.云计算深刻改变未来 [M].北京:北京科学出版社,2009.12 业务与运营 作者简历 Analysis of Cloud Computing Service Application Prospects in Telecom Industry Ma Shaowu Zhang Ying Xu Lei China Unicom Group Broadband Service Applications Co., Ltd for National Engineering Labs, Beijing 100032, China Abstract Cloud computing application status at home and abroad is described. The main technical characteristics, the basic application types and business models about cloud computing services are analyzed. Opportunities and challenges that cloud computing brings to telecom carriers are discussed and the operation models that are suitable for telecom carriers to deploy are also pointed out. Finally, the main problems of cloud computing large-scale services and applications which need to be overcome are analyzed. Keywords Cloud Computing; Virtualization Technology; Business Model 马少武 工学博士，高级工程师，中国联通宽带业务应用国家工程实验室P2P网络技术 组长。从事宽带通信产品与技术研发、技术评测、战略与规划、国家电子政务体系 建设等相关新技术、新业务的研发工作；主持及参与多项国家、市部级科研课题， 获得部级科技创新奖多项，在国内外发表学术论文30多篇，拥有发明专利多项。 张 应 中国联通集团国家工程 实验室工程师。 徐 雷 中国联通集团国家工程 实验室工程师。