移动通信网络云计算的解决方案

摘要:云计算将计算能力作为通用性资源，提供一种弹性的资源获得模式，使业务的提供更具伸缩性，使能源在一定程度上得到更为合理的利用。文章从移动通讯运营商的需求入手，介绍了一种业务调度和虚拟化的计算云应用思路，为移动网络的云化提供了解决方法，使运营商真正能够以最小的投入，产生最大的收益。

关键字:资源共享；业务调度；虚拟化

1 通信行业的新要求

随着3G网络的进一步完善，运营商部署的业务平台也愈来愈多，除了当前已经广泛运用的WAP/WEB网关、短信中心、彩信中心等基础引擎平台以外，随着业务的进一步发展，还会陆续出现各种形形色色的业务应用平台。目前这些业务平台，不管实现何种业务功能，不管局点大小，都是采用独立建设的模式。

通过对多个厂家的多类业务产品进行对比分析，我们得到的结论是：除了核心业务处理模块以外，其余模块的功能基本上都是雷同的（如：计费管理模块、用户管理模块、配置管理模块、维护管理模块、日志/报表模块等），这些模块可以通过一定的手段进行融合与集成，从某种角度来讲可以实现一定的资源复用。但对于各业务的核心处理部分，由于业务逻辑迥异、流程复杂，无法在业务层面做到能力共享。这种多业务分散建设模式已逐渐成为阻碍移动通信产业高速发展的重要原因。这主要体现在以下几个方面[1-5]：

各业务平台采用的外购软硬件类型各异，对于外购件异常带来的业务中断、系统故障等问题较难控制和规避；各厂家业务平台提供的操作维护手段不同，需要运营商培训大量的技术人员熟悉各种维护系统，加大了维护成本的投入；业务平台独立建设，不同地域、不同业务的处理能力严重负载不均，投资建设的硬件资源利用率不高。

从理论上分析，无论是何种业务，其处理逻辑都仍然属于应用程序范畴，任何应用程序都可以简单归纳为计算模式+存储模式+通信模式的集合。为带来有弹性、容量无限的系统，一般有两种解决办法：一是在同一机器上部署单一业务的多模块或者选择性地部署多个业务；二是通过虚拟化技术实现统计性复用资源。前者对业务程序的依赖度很高，需要相互之间互不影响，对于同厂家同类型业务相对比较容易实现，只能在一定程度上实现资源共享。而虚拟化技术可以较好地隐藏资源复用和共享的实现细节，能最大程度地减小结构上与业务的耦合性。

当然，仅依靠虚拟化技术还不能完全做到业务级弹性的调用控制，文章在下一章节将重点介绍业务调度和虚拟化的完整解决方案。通过该方案移动运营商可得到：

(1) 业务按实际处理需要合理的获取计算资源。从而使运营商不用在提供某种业务服务之前就要做计算资源的预测，消除了事先投入的风险，使业务可以从小规模做起，随着需求的增加通过业务调度和虚拟化技术快速扩展业务占用的硬件资源。

(2) 解决不同地区、不同时段的业务不均衡问题。一方面可以在日常业务量相对较低的情况下通过减少硬件资源的占用降低电源损耗；另一方面可以在节假日或未预期到的业务峰值出现时通过扩大硬件资源占用来规避运营风险。

(3) 提供了一种将大量移动网络资源对外租借的可能。计算资源虚拟化后，能以短时间为单位付费，租借方可按需申请使用计算资源。

2 业务调度和虚拟化方案

针对上述移动运营商的迫切要求，文章给出了一种将虚拟化与业务调度相结合的整体解决方案，其模型架构如图1所示[6]。

核心管理部件主要包括虚拟机管理系统及业务调度中心。从方案设计角度将底层物理设备的虚拟化与业务层面的处理能力控制分离。

一个应用程序必然需要一个计算模式、一个存储模式和一个通信模式。为实现计算资源的弹性和无限镜像，最现实的办法就是将这些资源虚拟化，面对应用隐藏它们的复用和共享机制。不同的公用计算会根据抽象性和管理层次加以区分。本方案提出将移动通信业务计算云分为两级进行管理，其一是将物理硬件虚拟为抽象计算单元的过程，该过程不受上层业务的影响，所有计算单元属性均保持一致；其二是针对差异化业务的动态调度系统，可根据不同的业务处理逻辑、业务性能要求以及资源占用预期对业务系统进行伸缩性控制。通过业务调度中心与虚拟机管理系统的配合，满足运营商多业务实时动态资源调整的要求。

目前虚拟机技术已日渐成熟，大多数主流的虚拟机厂家通过XEM、KVM等核心技术实现对硬件CPU、内存资源的虚拟单元构建，虚拟机技术主要包括以下四大特征：

可在单一物理服务器上同时运行多个虚拟单元；

在同一物理硬件设备上的虚拟机之间相互隔离；

可将完整的虚拟单元都保存在文件中，通过移动和复制这些文件的方式来移动和复制该虚拟单元；

可屏蔽虚拟单元与底层物理硬件的关联，无需修改即可在任何服务器上平滑迁移。

作者：欧阳新志   来源：中兴通讯技术——2010年　第6期