中国联通创新业务“沃云”平台规划及实施

陈晓明 陈 非 郭志斌

1 中国联通研究院 北京 100032 2 中国联合网络通信有限公司 北京 100033

1 中国联通“沃云”平台的研发背景

云计算作为信息化主要技术已经成熟,不仅是一种新的计算方法,也是一种新的商业模式。使用者通过公众通信网络,以按需分配的服务形式,获得动态可扩展信息处理能力和应用服务,也是电信运营商新的信息服务产品和ICT交付模式。

云计算技术革命也为电信运营商在“开源”和“节流”两个方面提供了难得的契机。首先,可以利用云计算技术实现内部的IT支撑系统整合,有效达到IT资源高效低耗的目的,减少管理和建设环节,提升运营效率,实现数据集中和统一管理、提升管理能力。其次,云计算提供了一种全新的、市场空间巨大的信息化服务模式。越来越多的电信运营商已经开始推进产业化落地工作,例如,AT&T、Verizon分别提供按需使用的IaaS服务[1],中国电信推出“e云”,中国移动开展“大云”等等。

因此,中国联通采用以我为主、产学研用相结合的自主研发路线,采取自主创新与集成创新相结合的方法研制了“沃云”平台。在引入成熟的云计算相关开源软件基础上,结合内部IT系统升级改造和对外服务模式变革的特殊需求,有针对性地自主研发一批与公司生产经营关联度高的关键技术,快速、高效地实现公司的云计算技术自主创新。并将现网落地运用在生产经营中,使云计算技术因地制宜地发挥现实意义和价值。在此背景下,中国联通运用云计算技术,建立开放的基于SOA架构和云计算技术的中国联通创新业务平台——“沃云”平台,使之可以为联通的增值创新业务提供统一的业务承载环境。

2 “沃云”平台建设规划

2.1 传统业务平台建设方式的问题

据中国联通集团网建部2011年的调研数据显示,截止到2011年5月25日,全网业务平台数量共计1 442个,其中总部(集团统建)88个平台,省分1 354个平台。其中,在集团统建的88个项目中有61个平台全网无业务量,19个全网峰值负荷量较低的平台,6个全网峰值负荷量较高的平台,4个存在安全隐患的平台(其中有两个与全网峰值符合量较低的平台有交集)。2013年总部信息服务类战略创新业务共计22个平台,主要由宽带、时科两个子公司及音乐、阅读、应用商店三个基地承担建设、运营。

据省分公司和总部各部门调研结果估算,公司IT设备共计19万台左右,其中X86机器约13万台,小型机约6万台。其中HP小型机约1.9万台,SUN小型机约1.6万台,IBM小型机约2.2万台。

中国联通内部I T资源总体利用率仅达到12%～15%,距离运营商40%的轻载设计,仍有很大的提升空间,更是远低于Google公司的85%;而投入的存储设备容量也逾百PB,但其利用率却只有20%～30%。基于上述数据,采用传统模式建立IT系统与平台系统的方式存在下列问题。

1) 业务结构单一,未形成整合优势。IT系统和平台基本都是“烟囱化”建设,相互独立,无法实现资源共享,投资重复。传统IDC以主机托管业务为主,机房分散,小面积机房数量众多,低端产能过剩,正处于服务型产品转型发展的初级阶段。

2) 机房空间资源有限,网络支撑能力紧张。机房占用率为75%,机柜占用率为76%,高端星级机房空间十分有限,网络出口等资源不足。

3) 资源总体利用率低,运营成本居高不下。传统IDC服务器计算和存储资源平均利用率不足10%,在Opex运维成本中电费占比最高(28%)、在Capex层面电源和空调的投资占比最大(50%)。仅总部OSS系统设备总功耗约为490 700瓦,每年需付电费约为3 008 972元。

4) 业务平台分散,孤岛众多,不利于升级改造和新业务的开展。虽然目前已经初步打破业务平台分省建设、各自为战的局面,通过子公司和基地化形成了全国性视频、音乐、应用商店、阅读等专业平台,但是大部分系统的依然按照传统的IT烟囱式建设模式进行部署建设,因此,不可避免的存在以下弊端。

①多个入口体验差。前公司有6大创新业务入口,入口之间仅实现了简单的链接,各基地业务数据不共享,难以形成准确的用户画像,难以实现基于用户偏好的业务推荐,各基地业务也无法实现交互,用户必须通过不同的入口订阅各类业务,体验较差。②业务创新响应慢。项目建设周期长,审批流程复杂,研发机制不迭代,不能形成闭环,难以快速响应业务需求。③能力孤立成本高。业务平台依然采用传统IT建设模式,没有形成共享的IT能力,缺乏统一的能力共享平台和开放的第三方开发测试部署环境。④数据孤立共享难。系统的业务数据都沉淀在业务平台这一级,大量关联性的、富含商业价值的数据被割裂,数据的价值没有得到充分挖掘。

2.2 “沃云”平台建设必要性分析

针对公司传统IT系统及平台系统的分析,为了实现公司向综合信息服务商转型以及节能减排的目标,急需运用云计算技术实现资源上的统一调度与弹性分配,在扩展性、兼容性方面进行优化,实现软硬件分离,整合资源和平台,有效解决节能降耗的问题,加快增值产品的开发与应用周期。通过对ICT服务、商务平台等现有业务平台的资源整合,构建面向客户的统一云系统,向公众客户、企业客户、开发者提供云计算应用服务的创新业务云平台。

1) 汇聚集中,价值提升,降低成本。随着3G和移动互联网的深入开展,公司创新业务增长已经进入快车道,近几年来发展势头强劲。由于目前各个平台私有化程度较高、业务能力不可共享,使得各平台技术组件选型差异大,难以统一管理、综合利用。

2) 改变传统IT的烟囱式建设模式。目前大多数业务平台还采用传统IT的烟囱式建设模式,没有形成共享的IT能力。数据相互隔离,使得挖掘数据的关联关系十分困难,不利于数据智能化应用而且不利于为精细化营销及决策提供支持依据。业务平台分散建设也使得IT设备利用率较低,系统建设、维护成本居高不下。业务平台迁移到“沃云”平台后,“沃云”平台可以为业务平台提供集中的存储以及弹性的系统资源,整体的系统资源利用率得到了提升。平台的业务数据也将与其他业务平台的数据取得关联和共享,数据的价值得到了提升,用户的画像也将更为准确、全面。

3) “沃云”平台的业务孵化模式有利于系统的部署。传统的IT建设模式,项目建设周期长,审批流程复杂,难以快速响应业务需求。采用“沃云”业务孵化模式可以通过云计算技术节省服务器部署时间,减少系统上线投资,加快新业务上线速度。“沃云”平台提供的线上应用开发环境,通过资源复用,并行计算,按需分配,可减少系统平台建设及扩容成本的40%以上。同时,“沃云”业务孵化模式可以提高中国联通对业务需求的响应速度,为业务试点和试验研究提供了便利条件。

2.3 “沃云”平台建设目标与价值

“沃云”平台引入云计算整合IT架构,以技术架构带动创新机制,建立能力弹性复用、系统线性扩容的开放业务承载环境,从根本上提升业务创新能力;以共享客户带动业务整合,基于统一客户资源,统一开放云平台承载,打破业务平台数量多、管理分散、孤立的现状;以迭代开发带动运营模式,建立创新一体化研发、运营模式及边研发边使用的迭代管理模式[2]。如图1所示,与专有基础资源和应用系统支持单一应用的传统平台部署方式相比,采用云计算技术的“沃云”平台为多租户、便捷式、纯应用部署方式。

图1 变传统的竖井式部署模式为多租户、便捷式、纯应用部署方式

“沃云”平台统一开放、整合业务、聚合应用、采集多渠道的业务元数据实现用户偏好准确定位,为用户定制个性化入口,整合各基地业务数据,分析业务关联和用户关联,实现业务交互和智能推荐,从而全面提升了管理、生产和营销的能力。

1) 管理:提升经营分析能力,提高运营监控能力。

2) 生产:共享基础设施、数据库和数据资源,提供开发、测试和部署环境;节省平台建设、运营成本,支撑产品创新、孵化,降低创新类产品的投资风险;提升开发平台能力,降低开发门槛,吸引更多第三方参与创新,提高应用聚合能力。

3) 营销:提升创新产品业务的精细化营销能力;提升客户服务的个性化响应能力;提升应用拉动数据流量的营销能力。

“沃云”平台通过提供客户数据、业务数据、互联网数据的开放和共享,提供统一入口,实现用户个性化门户和业务交互式交付能力,推动商业模式的创新和精细化营销转型,并实现以下价值。

1)资源共享价值:缩短业务系统研发周期,低系统总成本;充分共享公共数据和资源;共享资源,提供能力。2)业务应用价值:聚合互联网用户;聚合互联网应用;创造智能数据应用;形成产品孵化器。3)整合产业链价值:为第三方应用提供渠道和价值变现能力;提升业务产品创新能力,业务响应能力;提供应用平台,降低第三方应用开发门槛。

3 “沃云”平台建设实施方案及建设内容

“沃云”平台是基于对传统IT建设模式的分析研究,以及创新业务需求的驱动,采取自主创新与集成创新相结合的研发模式,面向移动互联网创新业务提供支撑与承载的平台。利用云计算技术通过建设统一资源池、创新性业务支撑平台,提供业务承载和业务基础环境,实现各业务的弹性扩展,统一管理和数据共享。

“沃云”平台按照目前广为应用的三个基本层次即基础设施层(IaaS)、平台层(PaaS)和应用层(SaaS)划分[1],如图2所示,每层的功能都以服务的形式提供。在基础设施层构建服务器、存储资源池等实现IaaS,在平台层通过引入数据库、Web服务器等实现PaaS,通过SOA架构整合系统应用,最终通过门户展现给用户[3]。

图2 项目实施方案——系统总体逻辑结构

门户及综合管理子系统,整合了IaaS和PaaS的管理功能。承担着对整个系统的统一运行管理,是IT运营和维护的神经中枢。

IaaS管理,实现对各类基础设施资源的统一管理,形成统一的计算、存储、网络资源池,实现资源的动态调度、按需分配、弹性扩展,提高IT资源利用率,以促进资源的有效使用[4]。

PaaS管理,围绕实现数据库即服务、中间件即服务、技术组件和业务组件的动态复用等目标,实现对包括数据库、中间件、技术服务在内的多种软件资源的统一调度管理,实现对IaaS层的统一调用,全面改善各系统烟囱式的建设模式,实现统一PaaS能力支撑平台[2]。

1)IaaS作为一个独立的环境进行运维,PaaS服务系统环境将会运行在从IaaS中申请出来的物理或虚拟计算资源上。2)IaaS负责物理设备的健康运转和容量控制等维护工作。3)PaaS只负责向IaaS提出资源申请。4)IaaS提供调用接口,让PaaS层服务系统通过接口实现资源的自动调度。5)PaaS与IaaS相对独立运行,IaaS的部署和运行对于PaaS平台透明;PaaS只需按照自己的业务要求,通过IaaS的接口向IaaS申请所需的计算资源即可。6)IaaS通过SLA来确保为PaaS提供的服务质量[5]。

“沃云”平台本期工程目前完成了IaaS基础管理平台和PaaS基础管理平台的融合, 已经完成了“沃云”平台建设的第一步。沃云管理平台共分为五个子系统:门户及综合管理子系统,数据库即服务子系统,应用环境即服务子系统,IaaS子系统,对象存储即服务子系统,已经完成了云综合管理的第一步,如图3所示。

图3 “沃云”一期工程功能架构

本期工程包含“沃云”平台的硬件扩容和软件扩容。建设规模要求满足承载部分中国联通现有产品创新业务(宽带公司、时科公司以及三大基地部分业务)、新开发的产品创新业务以及通过WO+能力开放平台接入的第三方合作伙伴业务三大类,50多个业务的承载与服务,以及为上述业务提供迭代开发测试缓冲环境。

本期工程还将积极开展软件的迭代式自主开发,充分验证云架构的可行性,并将积累的云计算技术进行标准化输出到业务基地,辅助其实现云化改造。

伸缩缝是利用缝隙结构有效调整高速公路桥梁施工项目中因为受到温度影响而形成的梁体、背墙碰撞问题。最重要的是，混凝土收缩徐变对于高速公路桥梁施工项目质量会造成严重的影响，所以在施工过程中要合理制定工艺流程控制混凝土徐变造成的变位问题。而高速公路桥梁施工中的伸缩缝技术体系，是利用切割、焊接、开槽以及浇筑的工艺确保伸缩缝施工质量的关键，只有对技术和设备进行革新改良，才能不断优化伸缩缝施工效果，提升其基本质量[1]。

本期扩容将充分利用现有“沃云”平台的硬件软件系统资源。硬件方面本期增加计算型服务器30台用于构建计算资源池及数据库资源池;管理型服务器10台用于资源的管理;存储服务器20台用于构建云存储资源池;磁盘阵列1套为计算资源池提供集中存储;并新增以太交换机4台,用于服务器内部互联与系统组网。软件方面完善整体云计算架构,增加云综合管理平台软件、数据库即服务平台软件、中间件即服务平台软件、存储即服务软件的部分功能模块,新增能力引擎平台软件、开发测试工具以及数据分析云平台软件。

本期工程除满足业务需求外,还将参考互联网公司的开发经验,积极进行云技术研究以及软件自主研发,在丰富“沃云”平台功能的同时,将研究结果进行标准化输出,为业务平台、业务基地云化改造提供有力依据和技术保障。

4 “沃云”平台建设成果

“沃云”平台已承载中国联通研究院、宽带公司、时科公司、沃商店以及第三方等超过33项核心业务, 承载的悦云、沃游戏等业务累计装机用户数突破600万。

“沃云”平台通过共享提升基础设施服务容量。通过共享用于预估占用的资源,提高资源利用率,在与传统方案相同投资条件下,提升服务容量和能力,相同容量下降低投资30%。IT建设软件方面,通过共享及开源降低支撑软件的商业授权费用。“沃云”平台通过实现共享的IT部分投资,共计节省公司平台建设资金投入约350万元,同时每年可向行业应用增收约1 146万元。

在社会效益方面,基于“沃云”开源、开放架构推动了云计算、大数据等产业链健康、良性发展;云计算资源和平台共享的模式缩短应用上线周期,业务上线时间平均压缩至原来的20%～40%,形成了良性的开发者生态系统;通过国际、业内云计算架构、标准、技术的广泛研讨,推动了云计算技术的运营落地,推动了业界向开源、X86架构演进;同时培养了素质高、能力强的云计算专业人才,锻炼和壮大了中国联通云计算人才梯队。

“沃云”平台的创新成果已应用于中国联通云计算战略、云计算滚动发展规划、中国联通云数据顶层设计,相关技术已输出到智慧城市云平台、信息导航云平台、基地云化等建设项目,应用实践价值突出,推广意义重大。同时,“沃云”采用灵活架构,标准开放接口,适用领域广阔,推广应用成本低、效果明显。

综上所述,“沃云”平台可以满足中国联通面向行业客户、企业客户、终端用户的外部业务以及信息导航等内部支撑系统对柔性IT能力的需求,能够很好地服务于智慧城市等运营商云的项目落地。

参考文献

[1]电信运营商将主导企业云计算市场[EB/OL].[2013-12-10].http://labs.chinamobile.com/mblog/57950_11090

[2]Foster I,Zhao Y,Raicu I,et al.Cloud Computing and Grid Computing 360-Degree Compared[C].Grid Computing Environments Workshop,2008.GCE'08,2008:1-10

[3]Armbrust M,Fox A,Griffith R,et al.Above the Clouds:A Berkeley Wiew of Cloud Computing[J],EECS-2009-28,Commuication Magazine,2009:1-6

[4]陈全,邓倩妮.云计算及其关键技术[J].计算机应用2009(9):2562-2567

[5]刘鹏.云计算[M].北京:电子工业出版社,2010