云计算在业务支撑系统中的应用初探

汤 泳，李长连，吕英杰（中讯邮电咨询设计院有限公司，北京100048）

1 云计算的概念

云计算是一种新兴的商业计算模型。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算能力、存储空间和各种软件服务。云计算是一种计算模式，把IT资源、数据、应用作为服务通过网络提供给用户；云计算又是一种架构管理方法论，把大量的高度虚拟化的资源管理起来，组成一个大的资源池，用来统一提供服务。

云计算作为一种用户体验和业务模式，包括标准化服务目录、快速部署及回收、灵活定价、使用便捷、资源虚拟化、以资源池模式管理、服务以弹性可定制方式交付等特点。

云计算的核心内涵包括计算服务化、资源虚拟化、管理智能化。其中虚拟化是核心的核心，是所有云架构的基础性技术。在云计算中，它主要指平台虚拟化，从使用资源的人和应用程序的角度看，它具有对物理IT资源的抽象作用。虚拟化允许将服务器、存储设备和其他硬件视为一个资源池，而不是离散的系统，这样就可以根据应用需求来分配这些资源。虚拟化还涵盖网络虚拟化和存储虚拟化等技术，与服务器虚拟化相结合，构成一个完整的计算资源虚拟化环境，在虚拟化管理系统的控制下，实现动态可配置的智能系统。云计算的虚拟化和动态管理本质上是系统的管理智能化，即通过资源管理的动态配置、自适应性和自我恢复能力实现系统智能化。

这些智能的自我管理特性主要表现在以下几个方面。

a）虚拟化设置。可以在控制台简单地配置虚拟化的计算资源。

b）资源动态配置。可以在系统运行期间动态调度资源。

c）系统自动监测。自动监测系统运行的健康状况，对异常情况自动报警，为资源调度提供准确、详细的系统信息。

d）安全隔离。各虚拟资源之间进行安全隔离，各个实例之间实现自治。

e）负载自动均衡。系统在虚拟设备之内实现多个资源之间的自动负载均衡。

f）资源管理决策支持。可以对云计算资源的适应状况进行优化的管理决策，实现自优化。

g）自恢复。当虚拟化资源出现运行故障或者死锁时，系统具备自我恢复功能。

云计算融合了网格计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等众多计算机网络技术。云计算在商业层面上旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的系统，通过将计算能力标准化，并借助SaaS、PaaS、IaaS等先进的商业模式把强大的计算能力以服务的形式提供给用户使用。因此，从根本上来讲，云计算不但是新技术的结合，更是一种商业模式的创新。

2 云计算的分类及运营商的应用实践

2.1 基础架构即服务（IaaS）

IaaS为客户提供了完善的计算机基础设施服务（含硬件和底层软件），它通过创造虚拟的数据中心和计算中心，把内存、I/O设备、存储和计算能力集中起来形成一个虚拟的资源池，为整个网络提供服务。例如，基于Internet的存储服务和数据库服务就是典型的IaaS服务，就像我们熟知的Amazon EC2。

如图1所示，在IaaS模式中，应用的部署不再使用物理IT资源，而是从资源池中根据所请求的资源动态进行分配，应用最终部署在虚拟机上，使用虚拟存储设备，通过虚拟网络对外响应业务请求。

IaaS部署模式与传统部署模式的区别见表1。

根据所面向的用户种类不同，IaaS存在多种服务应用。

图1 IaaS部署模型

表1 IaaS部署模式与传统部署模式的区别

a）面向政企与公众客户的IDC。对运营商而言，这是一种公众云服务。传统上，运营商依托IDC对外提供设备托管、机架租赁与带宽订购服务。客户将物理设备托管于运营商，按所占用的机房面积、机架数量与带宽付费。使用IaaS模式，运营商提供的产品为虚拟机，也即虚拟计算资源，如CPU、内存、存储容量与带宽，用户根据所使用的计算资源付费。资源可以在条款允许范围内自行或者由服务方动态增加减少并相应调整计费策略。用户无需关心设备的物理运行状态，其服务指标，如可用性、性能等根据服务水平协议由运营商进行保障。

b）内部开发测试云。运营商通常同时有大量业务支撑需求在多个并行项目群实施开发。通常模式下，每个项目组需要自行采购开发测试所需物理设备。项目开发过程中经常存在资源不足问题。项目开发完成后，设备的利旧与调度也成为管理难点。目前电信业的趋势是基于IaaS建立统一的开发测试云以应对多个项目群的资源需求，在资源池中动态调配所需处理能力，并在项目完成后进行资源回收，以有效地提升设备利用率，加快业务支撑开发周期，提升市场响应能力。待条件成熟，结合PaaS平台实现开发测试环境的进一步整合。

2.2 平台即服务（PaaS）

顾名思义，PaaS是把平台作为一种服务来提供的商业模式。其中，Platform指的是软件平台。

软件平台来源于软件的复用和分层技术，是应用软件在设计、开发、部署、运营和维护时所利用的底层支撑软件系统。PaaS为SaaS软件服务提供了底层支撑，它可以细分为如下2种情况。

a）云计算把设计、开发环境作为一种服务来提供。SaaS服务提供商可以利用PaaS平台或其提供的公用API来设计、开发和集成自己的程序并通过网络提供给客户。现在一些软件开发工具厂商 （IDE提供商）和中间件厂商已经开始提供此类服务。

b）云计算将部署、运营和维护平台作为一种服务来提供，使得SaaS服务提供商可以将其应用部署到PaaS平台上，并通过PaaS平台提供的功能实现便捷的运营和维护，微软的Azure正是此类PaaS的典型代表。

目前运营商常见的PaaS实践为增值业务开发平台、软件孵化平台。通过这些服务提供平台（SDP）的建设进程，促进电信运营商与产业链上下游企业合作共赢模式的进一步完善，使电信运营商与众多SP企业在更多的领域充分合作，从而帮助电信运营商向不熟悉的市场领域发展，并进一步促进电信运营商运营管理能力的提升。

在图2中，运营商通过提供增值业务开发环境（包括开发所需软件/硬件环境、团队协作管理平台、基础增值业务开发基础及SDK、财务结算、分成管理等），与业务合作伙伴、SP、CP建立合作关系。合作伙伴提供服务创意，使用开发平台开发服务并以分成等模式与运营商共享服务收入。

通常情况下，运营商的PaaS平台还包括服务发布功能，将合作伙伴开发的新业务向最终用户进行发布。最终用户的订购操作可直接由PaaS平台支撑，并最终与后台业务支撑系统对接进行服务计费与记账。在这种情况下，最终用户与运营商之间通过该平台又产生SaaS云服务订购关系。

图2 PaaS增值业务平台

2.3 软件即服务（SaaS）

这种类型的云计算通过网络向成千上万的客户提供软件应用服务。从客户的角度来看，这样可以省去在服务器硬件和软件授权上的投入；从供应商的角度来看，这样只需在服务器上维护一个应用程序实例，可以大幅降低运营成本。因此，SaaS试图在降低客户TCO的同时，提高供应商的ROI，从而实现客户和供应商的双赢。Salesforce.com提供的CRM服务、SAP提供的ERP套件服务均是此类服务的典型代表。SaaS与其他云计算模式一样具有如下特点。

a）按需使用。客户根据自身的需求来决定使用多少服务以及服务的时间长短。

b）能够被快速部署。可以是零部署，也可以是自动部署和升级（这一点并不排斥C/S模式）。

c）依赖于各种形式的宽带网络。Internet、有线电视网、移动网等宽带网络的发展为SaaS的实现奠定了基础，使得SaaS可以以各种接入方式传递到用户手中。

d）服务可以被标准化和度量。客户根据服务的量化指标来支付租赁费用，提供商也可以根据服务的量化指标来计费和计算ROI，从而优化云计算。

e）依赖于资源池。池化的虚拟资源，可以是硬件资源、软件资源或内容资源。

这5个特点的逻辑关系如图3所示。

图3 SaaS 5个特点的逻辑关系

运营商一般依托于IDC向外部客户提供SaaS，如面向政企客户的一站式信息化服务、面向公众用户的应用平台，如中国移动的Mobile Market、中国联通的应用商店等。信息服务也可以看作是一种广义的SaaS。

3 云计算在业务支撑领域的应用

3.1 业务支撑系统发展趋势

业务支撑系统当前发展的最明显趋势就是 “纵向集中，横向整合”。纵向集中是指核心系统逐渐由总部-省分两级架构向集团一级架构演进，横向整合是指省分内部的多个系统在功能、业务流程、数据与基础设施层面进行整合，形成一体化支撑架构。

传统业务支撑系统的建设，采用“烟囱式”的建设模式，即按建设项目立项-预算-采购-建设-运维的方式，根据不同的建设需求，分项目、分系统独立实施，独立核算，这种建设模式便于财务考核与结算。但随着业务支撑系统的发展，应用架构和基础设施架构变得越来越复杂，支撑规模需求也越来越大，传统建设模式在新环境下投资巨大、设备利用率不高、资产管理复杂、建设周期过长、无法快速满足业务支撑需求、缺乏动态适应市场变化和竞争需要的能力等弊端越来越突出。

如图4所示，在每个项目前期规划过程中，需要根据业务量变化状况为系统忙时需求预留峰值处理能力，但该部分处理能力在闲时无法为其他业务系统所使用，造成了BSS系统整体资源利用率低下。如果某个业务系统的业务需求快速增长，现有资源无法满足需求，也无法利用其他系统的空闲资源，而需要进行紧急扩容，这至少需要几个月的周期，响应速度难以令人满意。

图4 传统“烟囱式”业务支撑系统建设模式

这种矛盾随着业务支撑系统集中化建设的开展将进一步加剧，主要体现在支撑全国用户的资源需求量更为巨大，业务融合进一步增加支撑系统复杂度等方面。

3.2 云计算在业务支撑系统中的应用前景

业务支撑系统面向运营商的最终用户提供电信产品销售与客户服务，面向内部人员提供业务管理流程服务，传统上不属于电信服务提供系统，而是辅助系统。这个特点决定了云计算在业务支撑系统的主要部署模式为IaaS，属于私有云范畴，因此云计算对于业务支撑系统的价值在于以下几个方面。

a）加快业务需求响应速度，缩短业务支撑系统建设周期。

b）提升资源使用效率，提高资金投入产出比。

c）改变现有项目建设模式与运营机制，实现上层应用与底层基础设施的彻底解耦，从而使专业化运营成为可能。

如图5所示，在业务支撑系统引入IaaS之后，新的业务支撑资源需求均由统一资源池进行分配；按照事先制订的策略，所分配的计算资源在忙时上阀值和闲时下阀值之间进行动态调度，闲时的空余资源可以分配至其他用于满足瞬时或阶段性的高处理能力需求；云管理平台对资源使用情况和负载情况进行实时监控，在突发性业务高峰状态下，发出报警要求运维人员介入处理，或者由事先制订的处理策略实现自动资源调度。

图5 IaaS在业务支撑系统的应用模型

在IaaS部署模式下，业务支撑流程大为简化，现有的招标采购流程在资源池具备相应能力的情况下变更为资源需求审批流程，在保障需求合规性前提下，业务上线速度得以加快。

值得注意的是，云计算的引入不仅是一个技术问题，更是一个管理问题。IaaS的部署模式要求运营商进行全局性的变革。除技术变化因素外，资源池的建设需要对财务制度、审批流程、考核指标、运维体系以至于组织架构等进行相应的调整，打破原有部门与项目的界限，切实结合业务发展需要对资源需求进行前瞻性规划，实现滚动预算，才能最大限度地发挥IaaS的优势。这无疑对运营商现有的技术管控能力和管理水平提出了更高的要求。

在业务支撑系统中引入云计算会带来经济上、业务上的诸多优势，与此同时也要看到，云计算加大了支撑系统的复杂度，在原有系统层级中加入了云管理调度层和资源虚拟化层。从系统工程的角度看，新层级的引入会导致系统整体可靠性下降。

业务支撑系统具有实时性强、与业务运营联系紧密等特点，需要保障电信级的可靠性。如何在经济效益与可靠性之间取得平衡点，需要针对不同子系统，如CRM、计费、客服等的设计指标进行详细分析。云计算本身属于新兴技术，在关键系统应用的成功案例还不多，产品成熟度仍有待考验，因此在工程管理中要做到细致规划、充分测试。

3.3 业务支撑系统分布式架构的应用

广义上的云计算为分布式计算，如Google的MapReduce技术、各种科学计算系统等。分布式计算研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终的结果。

在业务支撑系统中，运行性能与可扩展性是运营商永远的关注点，分布式计算由于其线性性能增长、无缝升级的特性，是处理大数据量、大交易量的理想架构。Web 2.0企业已经大量运用分布式运算架构承载来自互联网的海量信息处理请求，但在业务支撑系统中，使用分布式计算架构仍然处于探索验证阶段。

在业务支撑系统中使用分布式计算架构 （见图6），不可避免地会涉及到业务的服务化、应用的SOA化、部署的解耦化等一系列问题。即将原有应用逻辑中的各个处理环节独立出来，封装成SOA原子服务，服务之间通过消息总线传递输入输出信息与调用请求。通过服务的拆分，使每个原子服务内部可以以集群的方式实现计算能力的线性扩展，通过前端负载均衡服务及时屏蔽失效节点，达到较高的可用性甚至是连续不间断的运行能力。

分布式计算架构作为一种先进的业务支撑架构，在规划和部署中，也需要考虑很多设计要素。

a）服务的定义。业务标准化程度是否能够以服务封装、组装的模式进行覆盖，原子服务定义的颗粒度问题等。

图6 分布式业务支撑架构

b）数据的拆分。业务支撑系统的数据模型比Web 2.0企业要复杂得多，数据是否能够实现平行、垂直拆分会直接影响分布式架构整体的吞吐量，即使前端业务逻辑环节以SOA服务方式完成拆分与组装，后端数据无法解耦仍然会成为性能瓶颈。

c）工程实施难度。分布式计算比普通支撑架构的复杂度高得多，需要长期持续创新、优化与维护。运营商自身及其合作伙伴是否具备分布式架构管控的能力，能否长期维持架构的活力，已经属于管理的范畴而非纯粹的技术问题。

4 结束语

综上所述，云计算技术的出现及其在业务支撑系统中的推广，是电信运营商实现企业转型及可持续发展的重要战略机遇。而就电信运营商的发展现状来看，无论从经营模式还是在发展重点上，国内的电信企业都尚未做好全面拥抱云计算的准备。目前，以Google、Apple为代表的众多国外企业，已经在云计算业务的发展和运营方面积累了许多实践经验，如果国内电信运营商不能借助云计算，及时转变经营理念和运营模式，继续努力保持通信市场主导地位的话，被“管道化”的命运将不可避免。因此，尽快转变经营理念和运营模式，迅速完成云计算所需的管理模式及基础资源的相关准备，并大力推动云计算业务的全面发展，是未来几年电信企业需要认真面对的重要议题。