电信运营商在云计算时代的应变之道

孙少陵 武 威

中国移动研究院 北京 100053

概述

云计算最开始源于效能计算的概念。1961年,斯坦福的教授提出计算像水和电一样可以集中提供,不需要有自己的设施,只要有管道接过来就可以。到了1999年,Salesforce公司在美国开始提供在线CRM应用,这种方式大大降低了用户实现信息化的门槛,和传统的Oracle模式进行竞争,被看成是云计算SaaS服务的先驱。2001年,Google的CEO在搜索引擎大会上首次提出了“Cloud Computing”概念,2003年逐步开始在内部使用云计算来实现海量的数据存储和处理;2008年提出Google App Engine(GAE)云计算平台;2006年,Amazon正式对外推出弹性计算服务(EC2)。在整个云计算领域里,Amazon的盈利模式最为明晰,它通过把服务器的CPU、存储、内存、磁盘空间、网络带宽等等抽象出来,向用户提供丰富的基础服务和增值服务,在商业上取得了巨大成功,因而为云计算提供了商业模式上的标杆,同时激活了全球对云计算的热情。从2007年以后,云计算成为业界最热的词汇之一。

目前,业界对于云计算的概念理解不一。中国移动认为,云计算是利用大规模低成本运算单元通过IP网络连接,以提供各种计算和存储服务的IT系统。云计算有五个特征:第一是扩展性,基本上可以达到无限,不像传统的IT系统到了一定的容量就必须采取解决方案;第二是系统具有非常高的弹性,既可以向上扩展规模也可以根据用户的需求去减少资源的占用;第三是资源以共享的形式存在,也就是说云计算实际上是体现对于计算、存储网络资源的抽象,形成资源池,根据用户和业务的需求大家可以实现共享;第四是动态分配,按需去进行申请,同时按需进行多力度的计费;第五是跨地域,云计算要实现各个数据之间的网络资源统一调配。

根据它的服务模式,云计算分为IaaS、PaaS、SaaS;根据它的服务对象分为公有云、私有云和混合云。云计算的技术架构分为三个层次:资源层、平台层和应用层。资源层是提供物理、虚拟的层面;平台层把一些业务能力还有用户状态等抽象出来,可以向上提供调用;应用层就是第三方或者运营商自己的一些软件实现。云计算的关键技术包括虚拟化技术、分布式存储和文件系统,以及并行计算技术、云计算管理系统、绿色节能技术和安全等。

1 全球云计算进入商用发展快车道

图1 Gartner对云计算市场的预测

如图1所示,在Gartner2012年发布的云计算炒作曲线(Hyper Cycle)中,云计算已经跨越了预期膨胀的高峰,开始朝理性回归。根据Gartner的预测,截至2013年,SaaS依然在云计算市场份额中占有最高比例,IaaS保持着最高的符合增长率,PaaS尽管增长速度也比较快,但在总体市场份额中所占比例很小。

Amazon在全球公有云市场保持领先地位,仅2013年一季度就上线了39项新的功能,并在美国中情局6亿美元的云计算采购项目中力克IBM,据Macquarie投行估计,其2013年营收将达到38亿美元,比2012年增长81%(截至2014年2月数据)。Amazon的CEO贝索斯认为,AWS(Amazon Web Services)的规模至少能够和其零售业务持平(2013年Amazon零售业务营收预期达736亿美元,截至2014年2月数据)。

中国云计算运营商也开始了规模商用的步伐,目前阿里云上已托管了数十万家企业的业务系统和应用,每天请求和访问数超过数十亿次,国内各运营商、互联网公司和设备制造商也纷纷紧锣密鼓地进行云计算商用部署和服务提供。可以预见,未来的1～2年,云计算市场将迎来规模发展阶段。

2 云计算为运营商提供了向互联网转型的难得机遇

移动互联网应用和智能终端的快速发展对传统电信运营商造成了巨大冲击,短信收入连年下滑,话音业务增长也出现拐点。移动互联网趋势不可逆转,为顺应时代发展,运营商纷纷提出去电信化、实现移动互联网转型。

电信时代,用户之间话音、数据的通信建立以及增值业务的实现都需要通过核心网中的网元设备实现网络智能。到了互联网时代,随着网络的宽带化和终端的智能化,核心网中的业务逻辑控制功能逐步向终端和应用平台转移,互联网公司以OTT(Over The Top)的模式实现越来越多的业务,使运营商网络迅速管道化。

云计算的出现为运营商带来新的机遇,云计算把各种IT资源和能力变成一种在线服务,以电信运营商所熟悉的方式按需提供给用户,按用户使用量进行计费、收费。

运营商发展云计算具有四大优势。

1) 资源优势。云计算服务的基础资源是数据中心、网络带宽等基础设施,电信运营商拥有全国范围丰富的IDC、接入网、传送网、国际互联网等网络资源和IT资源,在发展云计算方面具有天然优势。

2) 服务优势。云计算是通过互联网提供的一种公众服务,需要高水平的运营管理和客户服务,电信运营商长期提供公众信息化服务,建立了完善的市场营销、客户服务、系统运维、计费结算等专业化队伍和IT支撑系统,了解从政府、大型集团客户到中小企业和个人用户的需求,能够为用户提供电信级、高质量的云计算服务。

3) 品牌优势。云计算为用户托管核心的应用和数据,对服务提供商提出了很高的安全要求,电信运营商作为大型国有企业,具有较高的品牌信誉度,有能力为用户提供安全和值得信赖的服务。

4) 产业合作优势。云计算需要满足社会信息化的各方面需求,任何一个企业无法独立提供从基础设施(IaaS)到平台(PaaS)、应用(SaaS)的全部服务,需要产业链各方广泛合作。电信运营商长期与网络设备制造商、终端设备制造商、系统集成商、应用开发商等产业环节进行合作,具有较高的产业号召力,有能力建立良好的商业模式、整合产业链各方的资源。

如图2所示,在云计算时代,如果运营商把握产业转型的契机,依托云计算重新汇聚网络智能,将有机会在互联网时代构建新的“核心网”,重新成为社会信息服务的交换中心。

图2 运营商借云计算契机向互联网转型

与全球很多的先驱企业来比,中国移动在云计算方面是比较后进的企业。但是在国内的运营商和国内所有企业中,中国移动的起步是比较早的。中国移动从2007年开始做云计算方面的研究,包括一些开发的工作,目前“大云”计划已经取得了较好的进展[1]。

“大云”计划是中国移动研究院为打造中国移动云计算基础设施的关键技术而研究及原型系统开发计划,既是为了满足中国移动IT支撑系统高性能、低成本、可扩展、高可靠性的IT计算和存储的需要,也是为了满足中国移动提供互联网业务和服务的需要。

中国移动“大云”的技术架构借鉴了Google和Amazon两种技术架构,如图3所示,是在开源软件基础上自主开发的系统,包括分布式文件系统、分布式海量数据仓库、分布式计算框架、集群管理、云存储系统、弹性计算系统以及并行数据挖掘工具等关键功能。

图3 中国移动“大云”技术架构

1) 分布式文件系统。为保证高可用、高可靠和经济性,采用分布式冗余存储的方式来存储数据,以高可靠软件来弥补硬件的不可靠。

2) 分布式海量数据仓库。采用列存储的数据管理模式保证海量数据存储和分析性能。

3) 分布式计算框架。采用MapReduce并行编程模式将任务自动分成多个子任务,通过Map和Reduce两步实现任务在大规模计算节点中的调度与分配,保证后台复杂的并行执行和任务调度向用户和编程人员透明。

4) 集群管理。使大量的服务器协同工作,方便进行业务部署和开通,快速发现和恢复系统故障,通过自动化、智能化的手段实现大规模系统的可运营、可管理。

5) 云存储系统。利用“大云”平台存放、管理用户的文件(如照片、视频、文档等),根据企业用户和个人用户的不同使用方式,提供多种便捷的文件获取方式,同时支持用户之间的文件共享。

6) 弹性计算系统。使用开源Xen、KVM提供计算资源的虚拟化。通过对计算资源、网络资源和存储资源进行集中管理和调度,并与用户自服务流程进行管理整合来提供弹性计算服务。

7) 并行数据挖掘工具。基于“大云”的并行数据挖掘工具库,提供基于SaaS的数据挖掘服务,支持高性能低成本的商务智能应用开发。

在推动云计算中,中国移动本身也体验到了云计算的便捷和高效。例如:中国移动研究院自己内部实验室的IT系统经过虚拟化用云计算的方式进行管理,12台物理服务器能够提供100多台的虚拟服务器,让研究院的效率提高了8～10倍,而且能耗降低了70%,占地面积降低了60%。其他用户通过应用中国移动的云计算,效果也非常明显。在数据挖掘方面,云计算匹配度达到90%,处理的速度比传统解决方案提高了30倍,数据挖掘的性能提高了9倍,整个系统性能提高3～7倍,而实际成本只是原来的六分之一,同时在耗电和机房占用方面和原来的解决方案基本持平。

3 运营商发展云计算面临的挑战

尽管运营商在发展云计算方面具有独特优势,这些优势并没有换来市场上的成功,目前云计算市场中真正的领导者通常来自于互联网公司,究其原因,云计算本质上是一种互联网服务,在发展云计算方面,电信运营商面临诸多局限。

1) 分区域、分职能的组织架构和运营管理体系。国内的电信运营商均采用总部-省公司的公司组织架构以及相应的运营管理体系和流程。这种组织架构适合于服务于本地用户的传统通信网络的运营,不适用于云计算这种无地域限制的互联网服务形式。此外,面向公众的云计算服务运营,需要IT、网络、计费、市场等相关团队的密切合作。传统运营商现有职能部门职责仍是为传统电信业务运营设计的,难以适应云计算这种新型业务运营各个环节中的衔接配合,不利于云计算服务的有效运营。

2) 工程驱动的系统建设模式。运营商一般采用工程驱动的、瀑布式的系统建设模式,从需求收集、方案制定、招标采购、建设实施、测试验收到最终系统上线,需要很长的建设周期。这种建设模式比较适合于采用标准产品的电信网络设备的大规模建设,而对于需要快速迭代更新的云计算系统来说难以适用。

3) 自主研发能力欠缺。传统的电信运营商自主研发能力较欠缺,一般通过采购厂家标准的软硬件产品建立业务服务能力,服务于大众或行业用户。但云计算这种根据业务和运营需求进行定制化、迭代式开发的产品,供货厂家在交付产品时,也很难满足全部需求。而依赖于厂家的补丁式开发,导致产品更新上线周期延长,对产品更新和运营、运维能力的提升均产生不利影响。

4) IT服务能力不足。运营商传统的服务是电信业务的服务,现有的服务队伍虽然人数不少,但缺乏具备专业IT运营和运维经验的服务人员以及配套的服务机制和流程,总体服务能力难以满足云计算这种IT产品的需求。

4 运营商在云计算时代的应变之道

互联网的发展正在日益加速传统产业格局的重新洗牌,正如过去几十年中互联网对传媒、通信、广告、批发/零售、金融等传统产业的冲击一样,云计算的本质是IT产业在互联网时代的一次深层次的产业变革。电信运营商如抓住机遇建立适应互联网服务特征和发展规律的云计算运营体系,将有助于保持自身在通信、信息产业的核心地位,并为未来的可持续发展打下坚实的基础[2]。

1) 加强自主研发,实现运营研发一体化。对于云计算这种技术和业务形式均快速迭代优化和发展的服务来说,大胆变革、切实加强自主研发能力、建立配套的组织架构和流程、实现产品研发和系统运营的一体化,可保证快速应对市场需求,有效控制建设和运营成本,为运营商提供可靠、可信、高效的云计算服务的建立保障。

2) 建立高效的IT服务供应体系,以市场化的机制实现IT资源和服务的精细化管理。运营商拥有丰富的IT软件和服务的合作伙伴。通过搭建云计算服务开放市场,除了基础的计算、存储、网络等云能力之外,运营商可以引入第三方的IT软件(如数据库、应用服务器,甚至是完整的应用系统等)提供给用户。同时,通过引入第三方IT服务合作伙伴,可以为企业客户提供运营和运维的服务,从而搭建可以提供一站式服务的云计算服务生态系统。

3) 依托云计算平台逐步推进组织架构的集中化和扁平化,助力互联网转型。通过建立专业的、集中化的云计算系统的研发和运营机构,打通云计算平台的需求、开发、集成、建设、运营服务各个环节,建立完整的云计算服务的提供和运营机制体系,开拓电信运营商云计算的新市场,从而推进运营商在移动互联网时代的新转型。

4) 充分发挥运营商优势拓展云计算服务市场,赢在移动互联网时代。在移动互联网时代,运营商仍然拥有两大类传统优势:一是丰富的电信特色能力,如短彩信、代计费等能力,二是丰富的传统客户资源,尤其是企业客户资源。运营商可以依托优势客户资源,将电信特色能力和云计算能力相结合,打造差异化的云计算服务能力,在移动互联网时代的市场竞争中建立自己独有的优势,充分拓展云计算服务市场。

为了聚拢中国云计算开发者,中国移动在发布大云的同时,推出了大云开发者社区。大云开发者社区所依托的移动互联网专业门户——移动Labs,是大云平台试用的访问入口,也是大云开发团队与大云用户的沟通平台,这里有大云项目的新闻和项目组的博客,也有大云的相关技术文档,用户还可以通过论坛与开发团队进行直接沟通,开发团队会在这里响应大云相关的各种技术问题。大云开发者可以基于大云试用平台,开发相关应用和工具,进行云计算技术和应用试验。

大云开发者社区对开发者及生态系统具有非常重要的价值,主要体现在如下四个方面。

1) 基于大云开发各种新应用,开展技术验证。“大云”平台提供了海量结构化数据处理、海量数据挖掘、弹性计算与存储等基础设施,开发者可以基于大云平台开发相关应用,进行技术验证。一旦中国移动正式对外提供云服务,相关应用还可以无缝地迁移到中国移动公有云上,实现商业服务。比如科大讯飞在发布“语音云”之前,即与中国移动研究院合作,将“语音云”相关模块构建在“大云”平台上,进行相关技术验证。

2) 共同开发云计算相关工具。“大云”平台已发布的部分模块提供了与Amazon AWS兼容的功能和API,开发者可以基于“大云”平台开发云计算工具,从而形成一个生态价值链,一旦提供商业服务,可以向其他用户提供整体的云服务。

3) 中国移动的合作伙伴使用“大云”来提供服务。目前“大云”在中国移动内部开展广泛的应用试点,未来大云将成为中国移动新一代的IT支撑系统的功能组件,集成商在开发中国移动的应用时,可以基于“大云”为中国移动开发应用开展相关试点。例如,诺基亚西门子基于大云Hugetable开展WAP网关应用,在实验室开展近100TB数据存储分析测试验证。

4) 开展全球云计算研究与合作。2010年9月27日在美国匹兹堡举行的第四届Open Cirrus峰会上,中国移动研究院(CMRI)正式加入全球云计算试验床Open Cirrus,中国移动“大云”平台成为Open Cirrus全球节点之一。中国的高校、科研机构以及云计算企业可以通过中国移动研究院的窗口与全球Open Cirrus相关单位开展云计算研究与合作,通过产、学、研、用多方积极合作,加强云计算技术研究,推动云计算标准化发展及全球云计算产业的发展。

参考文献

[1]罗治国,孙少陵.云计算生态系统与大云开发者社区[J].电信技术,2011(1):12-15

[2]孙少陵.云计算变革下电信运营商的机遇及中国移动云计算探索[J].移动通信,2010,34(11):44-46