互联网时代电信运营商面临的困境及云计算机遇

3 基于云计算技术及虚拟化技术的互联网内容与应用执行环境（CAEE）

在此，我们区分内容服务与应用服务的异同点，内容服务本质上是应用服务的一种特殊形式，其表现为内容服务必须有其对应的应用软件，如 Web内容服务必须依托web浏览器与web服务器等应用软件，互联网视频服务必须有视频播放应用软件与视频内容服务器。相对于应用有单机版， 内容服务也对应有单机内容服务；应用实现方式还有Client/Server、Browser/Server、Peer to Peer等分布式网络通信应用方式， 与此对应也有相应的内容服务。因此我们仅讨论应用执行环境， 并限于讨论网络通信形式的应用。我们将内容与应用执行环境（ Content/Application Execution Environment）缩略为CAEE。

按前节所述， 目前影响互联网内容与增值业务的瓶颈点首先是终端的组网方式，其次是互联网应用终端的紧耦合的应用执行环境。有关终端组网方式的瓶颈解决方式在1.1节已初步建议，云计算技术目前不包含终端的网络接入技术的解决方案，但是假设网络虚拟化技术已在电信互联网基础设施中实现；而云计算及虚拟化技术中所涉及的网络虚拟化技术与系统虚拟化及VM Migration技术关联，本文不讨论虚拟化网络技术。我们主要讨论如何通过云计算与虚拟化技术实现电信运营商可控的内容与应用执行环境，即CAEE。

构建CAEE的核心理念是，有无技术将目前应用终端的紧耦合的应用执行环境转变松耦合的应用执行环境。能否通过相关技术解决目前应用计算能力由终端配置决定的现状？能否解决操作系统与底层硬件系统的紧耦合的状态？能否解决应用软件与操作系统的紧耦合关联性？

首先，我们从用户终端角度出发，用户为了获得应用服务的前提条件是， 用户拥有可以输入其指令及呈现其所需内容与应用服务的终端。应用执行环境的种类可以应用代码存储的位置、应用代码执行所依赖的操作系统位置、应用代码计算执行所依赖的 CPU/Memory位置等三个主要属性来区分（在此我们有意忽略应用执行中及执行结果所需的 DISK的位置，此属性可在终端本地也可以网络中）。以此三属性的是使用终端本地资源还是使用网络资源可以组合出八种应用执行环境（见 表1）。

表1：  应用执行环境类型表

我们将重点讨论表1中的1~5应用执行环境情景及其依赖的云计算与虚拟化技术。在所讨论的应用执行环境情景中， 现有应用软件大都可以无缝迁移到新的应用执行环境而无需重新开发。

情景一：就是应用的单机执行环境。应用软件代码及执行应用的操作系统与CPU/Memory都在终端上，是离线应用或单机应用执行环境。情景一中根据应用终端是否支持终端虚拟化技术（Client virtualization）分为实机执行环境与虚拟机执行环境。引入终端上的hypervisor, 使用客户机虚拟化技术可以独立定义电信运营商应用执行环境，实现应用执行环境与终端硬件系统的解耦合，有利于区分终端硬件故障、操作系统故障、应用软件故障。从而降低运营商维护工作量。

情景二：实际上是可采用应用虚拟化（application virtualization/Application streaming）技术实现。在此情景下，应用软件代码可以通过网络从应用软件分发平台分发到终端上， 一般每个应用软件在终端上都有自身独立的应用执行环境， 这样无需在终端及操作系统上预装安装应用软件，各应用软件在其执行环境中执行，并与其他应用分时共享终端上CPU/Memory计算资源。 所使用的计算资源可以是终端实机资源也可以是终端虚拟化后的虚拟机资源。通过应用应用虚拟化技术可以实现应用软件与操作系统的紧耦合， 同时实现应用执行环境之间的隔离。进一步简化电信运营商的维护工作量，并能实现应用故障的快速定位。

情景三：可以看成无盘系统的应用或OS streaming执行方式， 也可以看成是virtual appliance方式的应用执行环境。在此情景下，终端上无操作系统业务应用软件，操作系统及应用软件通过网络获得。但应用的执行在终端本机或虚拟机上执行。

情景四：应用代码及应用执行的操作系统与 CPU/memory等计算资源全部在网络侧，终端上只执行指令的输入与应用结果的呈现。这就是所谓的VDI（Virtual Desktop Infrastructure）技术。为实现此类应用执行环境涉及的关键技术有服务器虚拟化技术、OS streaming技术、应用虚拟化技术、远程桌面技术（如 ICA/HDX、RDP、PCoIP等）等。采用 VDI技术实现时， 远端的执行环境可以是刀片或单体计算机也可以是虚拟机。通过规划分配相同的虚拟应用执行环境，并与每个终端相对应， 电信运营商可以构建独立于终端环境的应用执行环境。这是云计算技术帮助电信运营商摆脱"管道化"宿命、摆脱终端瓶颈、实现计算资源按需提供的最关键的技术。也是电信运营商构建统一应用执行环境的关键技术。基于服务器系统虚拟化技术的VDI技术与终端系统虚拟化技术相结合， 可以实现运营商的Online/Offline的应用执行环境。此情景的另一实现方式是采用terminal service方式实现。

情景五：终端用户将终端上的应用执行代码上传到网络上的应用执行环境执行处理， 并将执行结果返回到终端上。此情景涉及的技术与情景四相同，其关键技术有服务器虚拟化技术、OS streaming技术、应用虚拟化技术、远程桌面技术等。基于服务器系统虚拟化技术与终端系统虚拟化技术相结合， 可以实现应用的在终端Online时在网络上执行，Offline时应用回到终端的应用执行环境执行。

通过上述分析，情景四与五可以实现用户计算能力的扩展不依赖终端的实现方式。通过系统虚拟化技术可以实现终端与服务硬件系统与操作系统的紧耦合的关联，通过应用虚拟化与应用Streaming技术可以实现操作系统与应用软件之间的紧耦合关系。本文建议，未来电信的运营商的CAEE的实现部署应以情景三、四、五三种方式为主体开展。

4 结论

现阶段电信运营商在固定互联网与移动互联网的业务发展除了面临网络技术的挑战外， 其上的增值业务发展同样面临终端瓶颈及计算模式瓶颈的限制。云计算及虚拟化技术为了构建电信运营商的内容与应用执行环境（ CAEE）提供可行的技术基础。基于云计算技术实现的内容与应用执行环境将帮助电信运营商摆脱终端瓶颈、"通道化"的宿命以及利益边缘化的困境，云计算所实现的按需提供的计算服务模式与电信运营商的网络优势、网络维护优势以及长年积累的公信力的结合于集成，在不久的将来定能实现计算服务作为水、电、气、电话之后的第五项公用事业服务。