移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)云計(jì)算的解決方案

摘要:云計(jì)算將計(jì)算能力作為通用性資源，提供一種彈性的資源獲得模式，使業(yè)務(wù)的提供更具伸縮性，使能源在一定程度上得到更為合理的利用。文章從移動(dòng)通訊運(yùn)營(yíng)商的需求入手，介紹了一種業(yè)務(wù)調(diào)度和虛擬化的計(jì)算云應(yīng)用思路，為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的云化提供了解決方法，使運(yùn)營(yíng)商真正能夠以最小的投入，產(chǎn)生最大的收益。

關(guān)鍵字:資源共享；業(yè)務(wù)調(diào)度；虛擬化

1 通信行業(yè)的新要求

隨著3G網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步完善，運(yùn)營(yíng)商部署的業(yè)務(wù)平臺(tái)也愈來愈多，除了當(dāng)前已經(jīng)廣泛運(yùn)用的WAP/WEB網(wǎng)關(guān)、短信中心、彩信中心等基礎(chǔ)引擎平臺(tái)以外，隨著業(yè)務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展，還會(huì)陸續(xù)出現(xiàn)各種形形色色的業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)。目前這些業(yè)務(wù)平臺(tái)，不管實(shí)現(xiàn)何種業(yè)務(wù)功能，不管局點(diǎn)大小，都是采用獨(dú)立建設(shè)的模式。

通過對(duì)多個(gè)廠家的多類業(yè)務(wù)產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比分析，我們得到的結(jié)論是：除了核心業(yè)務(wù)處理模塊以外，其余模塊的功能基本上都是雷同的（如：計(jì)費(fèi)管理模塊、用戶管理模塊、配置管理模塊、維護(hù)管理模塊、日志/報(bào)表模塊等），這些模塊可以通過一定的手段進(jìn)行融合與集成，從某種角度來講可以實(shí)現(xiàn)一定的資源復(fù)用。但對(duì)于各業(yè)務(wù)的核心處理部分，由于業(yè)務(wù)邏輯迥異、流程復(fù)雜，無法在業(yè)務(wù)層面做到能力共享。這種多業(yè)務(wù)分散建設(shè)模式已逐漸成為阻礙移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的重要原因。這主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[1-5]：

各業(yè)務(wù)平臺(tái)采用的外購(gòu)軟硬件類型各異，對(duì)于外購(gòu)件異常帶來的業(yè)務(wù)中斷、系統(tǒng)故障等問題較難控制和規(guī)避；各廠家業(yè)務(wù)平臺(tái)提供的操作維護(hù)手段不同，需要運(yùn)營(yíng)商培訓(xùn)大量的技術(shù)人員熟悉各種維護(hù)系統(tǒng)，加大了維護(hù)成本的投入；業(yè)務(wù)平臺(tái)獨(dú)立建設(shè)，不同地域、不同業(yè)務(wù)的處理能力嚴(yán)重負(fù)載不均，投資建設(shè)的硬件資源利用率不高。

從理論上分析，無論是何種業(yè)務(wù)，其處理邏輯都仍然屬于應(yīng)用程序范疇，任何應(yīng)用程序都可以簡(jiǎn)單歸納為計(jì)算模式+存儲(chǔ)模式+通信模式的集合。為帶來有彈性、容量無限的系統(tǒng)，一般有兩種解決辦法：一是在同一機(jī)器上部署單一業(yè)務(wù)的多模塊或者選擇性地部署多個(gè)業(yè)務(wù)；二是通過虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)性復(fù)用資源。前者對(duì)業(yè)務(wù)程序的依賴度很高，需要相互之間互不影響，對(duì)于同廠家同類型業(yè)務(wù)相對(duì)比較容易實(shí)現(xiàn)，只能在一定程度上實(shí)現(xiàn)資源共享。而虛擬化技術(shù)可以較好地隱藏資源復(fù)用和共享的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，能最大程度地減小結(jié)構(gòu)上與業(yè)務(wù)的耦合性。

當(dāng)然，僅依靠虛擬化技術(shù)還不能完全做到業(yè)務(wù)級(jí)彈性的調(diào)用控制，文章在下一章節(jié)將重點(diǎn)介紹業(yè)務(wù)調(diào)度和虛擬化的完整解決方案。通過該方案移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商可得到：

(1) 業(yè)務(wù)按實(shí)際處理需要合理的獲取計(jì)算資源。從而使運(yùn)營(yíng)商不用在提供某種業(yè)務(wù)服務(wù)之前就要做計(jì)算資源的預(yù)測(cè)，消除了事先投入的風(fēng)險(xiǎn)，使業(yè)務(wù)可以從小規(guī)模做起，隨著需求的增加通過業(yè)務(wù)調(diào)度和虛擬化技術(shù)快速擴(kuò)展業(yè)務(wù)占用的硬件資源。

(2) 解決不同地區(qū)、不同時(shí)段的業(yè)務(wù)不均衡問題。一方面可以在日常業(yè)務(wù)量相對(duì)較低的情況下通過減少硬件資源的占用降低電源損耗；另一方面可以在節(jié)假日或未預(yù)期到的業(yè)務(wù)峰值出現(xiàn)時(shí)通過擴(kuò)大硬件資源占用來規(guī)避運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。

(3) 提供了一種將大量移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)資源對(duì)外租借的可能。計(jì)算資源虛擬化后，能以短時(shí)間為單位付費(fèi)，租借方可按需申請(qǐng)使用計(jì)算資源。

2 業(yè)務(wù)調(diào)度和虛擬化方案

針對(duì)上述移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的迫切要求，文章給出了一種將虛擬化與業(yè)務(wù)調(diào)度相結(jié)合的整體解決方案，其模型架構(gòu)如圖1所示[6]。

核心管理部件主要包括虛擬機(jī)管理系統(tǒng)及業(yè)務(wù)調(diào)度中心。從方案設(shè)計(jì)角度將底層物理設(shè)備的虛擬化與業(yè)務(wù)層面的處理能力控制分離。

一個(gè)應(yīng)用程序必然需要一個(gè)計(jì)算模式、一個(gè)存儲(chǔ)模式和一個(gè)通信模式。為實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源的彈性和無限鏡像，最現(xiàn)實(shí)的辦法就是將這些資源虛擬化，面對(duì)應(yīng)用隱藏它們的復(fù)用和共享機(jī)制。不同的公用計(jì)算會(huì)根據(jù)抽象性和管理層次加以區(qū)分。本方案提出將移動(dòng)通信業(yè)務(wù)計(jì)算云分為兩級(jí)進(jìn)行管理，其一是將物理硬件虛擬為抽象計(jì)算單元的過程，該過程不受上層業(yè)務(wù)的影響，所有計(jì)算單元屬性均保持一致；其二是針對(duì)差異化業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)調(diào)度系統(tǒng)，可根據(jù)不同的業(yè)務(wù)處理邏輯、業(yè)務(wù)性能要求以及資源占用預(yù)期對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行伸縮性控制。通過業(yè)務(wù)調(diào)度中心與虛擬機(jī)管理系統(tǒng)的配合，滿足運(yùn)營(yíng)商多業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)資源調(diào)整的要求。

目前虛擬機(jī)技術(shù)已日漸成熟，大多數(shù)主流的虛擬機(jī)廠家通過XEM、KVM等核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件CPU、內(nèi)存資源的虛擬單元構(gòu)建，虛擬機(jī)技術(shù)主要包括以下四大特征：

可在單一物理服務(wù)器上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)虛擬單元；

在同一物理硬件設(shè)備上的虛擬機(jī)之間相互隔離；

可將完整的虛擬單元都保存在文件中，通過移動(dòng)和復(fù)制這些文件的方式來移動(dòng)和復(fù)制該虛擬單元；

可屏蔽虛擬單元與底層物理硬件的關(guān)聯(lián)，無需修改即可在任何服務(wù)器上平滑遷移。