中國移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)支撐系統(tǒng)未來面臨巨大的挑戰(zhàn)與機(jī)遇

中國移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)集中化業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)（以下簡稱物聯(lián)網(wǎng)支撐系統(tǒng)）是中國移動(dòng)為提升物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品集中化管理能力建設(shè)的一點(diǎn)接入、統(tǒng)一運(yùn)營的業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)，系統(tǒng)提供了端到端的業(yè)務(wù)受理、服務(wù)開通、計(jì)費(fèi)賬務(wù)和綜合結(jié)算等能力，以規(guī)?；瘍?yōu)勢(shì)降低運(yùn)營成本和連接支撐成本，支撐億級(jí)連接高效運(yùn)營。

隨著國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)連接的需求飛速增長。物聯(lián)網(wǎng)支撐系統(tǒng)在保障海量用戶增長、系統(tǒng)性能與資源利用率、運(yùn)營效率等諸多方面都面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

中國移動(dòng)信息技術(shù)中心攜手華為公司于2020年正式啟動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)支撐系統(tǒng)容器化架構(gòu)改造。系統(tǒng)采用微服務(wù)化的設(shè)計(jì)理念，基于移動(dòng)自研的磐基PaaS容器云平臺(tái)開發(fā)部署，充分利用平臺(tái)已有的服務(wù)化能力，快速構(gòu)建敏捷開發(fā)和智能化運(yùn)營的容器化業(yè)務(wù)系統(tǒng)。經(jīng)過雙方共同努力，物聯(lián)網(wǎng)支撐系統(tǒng)作為中國移動(dòng)首個(gè)全容器化支撐系統(tǒng)于近期成功上線商用！

物聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量呈迅猛發(fā)展態(tài)勢(shì)、行業(yè)市場(chǎng)對(duì)運(yùn)營響應(yīng)速度要求越來越高，業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)未來面臨巨大的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

首先，物聯(lián)網(wǎng)支撐系統(tǒng)面臨市場(chǎng)對(duì)運(yùn)營響應(yīng)效率的挑戰(zhàn)，隨著業(yè)務(wù)和用戶的飛速發(fā)展，系統(tǒng)資源利用率不均衡日益嚴(yán)重，為應(yīng)對(duì)大容量和高并發(fā)需要頻繁對(duì)資源進(jìn)行調(diào)整規(guī)劃。目前業(yè)務(wù)高峰期需要人工介入主機(jī)劃分、應(yīng)用部署等工作，業(yè)務(wù)低峰則需要人工干預(yù)進(jìn)行資源回收。特別是物聯(lián)網(wǎng)支撐系統(tǒng)進(jìn)行X86分布式集群架構(gòu)改造后應(yīng)用主機(jī)數(shù)量大增，對(duì)自動(dòng)化部署、發(fā)布、監(jiān)控、故障處理能力環(huán)節(jié)提出更高的要求。

其次，用戶數(shù)量迅猛增長疊加物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)海量數(shù)據(jù)、批量處理的特點(diǎn)，使得系統(tǒng)資源使用過程呈現(xiàn)突出的波峰波谷現(xiàn)象。隨著對(duì)外開放業(yè)務(wù)服務(wù)，勢(shì)必更加難以預(yù)估業(yè)務(wù)使用量?，F(xiàn)有系統(tǒng)的自動(dòng)伸縮能力亟待增強(qiáng)，需要以更加便捷、高效的方式來應(yīng)對(duì)用戶量及業(yè)務(wù)受理量的海量浪涌式變化。

最后，物聯(lián)網(wǎng)為數(shù)字化業(yè)務(wù)創(chuàng)新帶來新的機(jī)遇，垂直行業(yè)不斷推陳出新，頻繁對(duì)業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)提出新的需求。傳統(tǒng)的軟件開發(fā)部署方式已經(jīng)不適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展，需要引入新的技術(shù)推進(jìn)敏捷開發(fā)、快速發(fā)布、持續(xù)集成。

為了抓住市場(chǎng)機(jī)遇，確定了擁抱云原生、參考最佳實(shí)踐的理念，結(jié)合海量業(yè)務(wù)批量處理特點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)支撐系統(tǒng)完成系統(tǒng)容器化改造。

物聯(lián)網(wǎng)支撐系統(tǒng)與磐基PaaS容器云平臺(tái)對(duì)接，通過應(yīng)用系統(tǒng)容器化改造，實(shí)現(xiàn)云化部署和業(yè)務(wù)應(yīng)用與平臺(tái)解耦。業(yè)務(wù)系統(tǒng)采用微服務(wù)化的設(shè)計(jì)理念，提供分布式服務(wù)框架+分布式數(shù)據(jù)服務(wù)框架，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)和資源的解耦；業(yè)務(wù)應(yīng)用支持線性擴(kuò)展，結(jié)合容器提供的標(biāo)準(zhǔn)化的打包、封裝、搬運(yùn)機(jī)制，有效地簡化了開發(fā)版本管理。PaaS作為基礎(chǔ)技術(shù)平臺(tái)向應(yīng)用提供服務(wù)化的支撐能力，以服務(wù)化的形式提供彈性可擴(kuò)展的基礎(chǔ)技術(shù)平臺(tái)，適配底層各類基礎(chǔ)設(shè)施IaaS環(huán)境，應(yīng)用與平臺(tái)的深度融合，將支撐系統(tǒng)打造為一個(gè)完全適配敏捷開發(fā)和智能化運(yùn)營的平臺(tái)。

1、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)方案改造設(shè)計(jì)

? 鏡像分層：對(duì)應(yīng)用軟件包進(jìn)行垂直切分，將應(yīng)用運(yùn)行所需的OS內(nèi)核、業(yè)務(wù)插件、中間件、業(yè)務(wù)包逐層打包，發(fā)揮容器快速伸縮的優(yōu)勢(shì)；

? 應(yīng)用瘦身：在系統(tǒng)分層解耦基礎(chǔ)上，結(jié)合分布式緩存和分布式消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)分離，同時(shí)應(yīng)用按照微服務(wù)設(shè)計(jì)原則功能內(nèi)聚，實(shí)現(xiàn)可靠高效的輕量化微服務(wù)應(yīng)用；

? 業(yè)務(wù)分類：在業(yè)務(wù)中心化解耦的基礎(chǔ)上對(duì)功能進(jìn)行分類，梳理業(yè)務(wù)間的互斥引用關(guān)系，規(guī)劃應(yīng)用拓?fù)?，進(jìn)行親和性管理；

? 應(yīng)用服務(wù)化：本地配置文件、環(huán)境變量等參數(shù)單獨(dú)剝離，在新建容器應(yīng)用時(shí)動(dòng)態(tài)刷新和裝載，形成無狀態(tài)對(duì)等服務(wù)；

? 彈性調(diào)度：業(yè)務(wù)彈性調(diào)度上，基于業(yè)務(wù)運(yùn)行的負(fù)載情況，根據(jù)不同優(yōu)先級(jí)算法和任務(wù)執(zhí)行策略進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)高效的業(yè)務(wù)調(diào)度。

2、PaaS平臺(tái)提供新的基礎(chǔ)支撐

? 應(yīng)用與技術(shù)解耦：提供應(yīng)用開發(fā)框架與工具，支撐快速開發(fā)和上線，降低開發(fā)門檻；

? 業(yè)務(wù)能力服務(wù)化：通過對(duì)核心業(yè)務(wù)對(duì)象和處理邏輯的聚合和解耦，構(gòu)建通用的業(yè)務(wù)服務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)能力服務(wù)化，并逐步沉淀為全局共享的業(yè)務(wù)能力；

? 智能化運(yùn)維：通過監(jiān)控系統(tǒng)鏈路上的每個(gè)環(huán)節(jié)和關(guān)鍵設(shè)備節(jié)點(diǎn)，提供多維度、自動(dòng)化的實(shí)時(shí)監(jiān)控手段，提升系統(tǒng)智能化運(yùn)維能力；

? 彈性計(jì)算：向上層應(yīng)用提供彈性可擴(kuò)展的基礎(chǔ)技術(shù)能力，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)服務(wù)資源共享。

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)原則

物聯(lián)網(wǎng)支撐系統(tǒng)框架借鑒互聯(lián)網(wǎng)的分布式架構(gòu)，采用微服務(wù)的設(shè)計(jì)理念，遵循“大系統(tǒng)小做，前端橫向整合，后端縱向解耦，服務(wù)提供與應(yīng)用分離”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

? 前后臺(tái)分離原則：依據(jù)職能專一的原則，分為關(guān)注客戶體驗(yàn)的前臺(tái)渠道交互和關(guān)注高性能、高擴(kuò)展的后臺(tái)業(yè)務(wù)能力中心兩部分，提升系統(tǒng)的數(shù)字化運(yùn)營的支撐能力。

? 彈性伸縮原則：通過分布式服務(wù)/分布數(shù)據(jù)訪問框架/分布式緩存，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量并發(fā)處理能力的支撐。

? 中心化、組件化原則：應(yīng)用徹底化大為小，應(yīng)用可獨(dú)立部署，同步開發(fā)，提升開發(fā)效率。

? 微服務(wù)化原則：任何一個(gè)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)時(shí)首先確定其對(duì)外提供服務(wù)或API，遵循微服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)服務(wù)。

? 可配置性原則：通過業(yè)務(wù)落地和模型抽象，提升端到端可配置能力，逐步實(shí)現(xiàn)以配置滿足定制需求的目標(biāo)。

? 平臺(tái)化原則：技術(shù)部件平臺(tái)化，應(yīng)用的設(shè)計(jì)和開發(fā)對(duì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式不感知，由框架適配。

物聯(lián)網(wǎng)支撐系統(tǒng)支持業(yè)務(wù)應(yīng)用、服務(wù)構(gòu)件深度解耦，前端面向客戶提供統(tǒng)一的服務(wù)渠道接入，后端解耦成多個(gè)業(yè)務(wù)中心，中心具備高內(nèi)聚、低耦合、操作數(shù)據(jù)對(duì)象獨(dú)立的特征，支持多中心獨(dú)立部署，支持系統(tǒng)低成本線性擴(kuò)展。

物聯(lián)網(wǎng)支撐系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用線性擴(kuò)展、彈性伸縮，為海量用戶迅猛發(fā)展和批量交易高效運(yùn)營奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，具體系統(tǒng)改造成果如下：

1、資源利用率提升30%

通過集群片區(qū)內(nèi)主機(jī)共享資源、均衡調(diào)度、容器隔離實(shí)現(xiàn)一個(gè)主機(jī)可部署多個(gè)應(yīng)用POD，并劃分為更小單元，實(shí)現(xiàn)資源利用率提升30%。

2、應(yīng)用快速發(fā)布，新需求上線TTM縮短15%

應(yīng)用開發(fā)利用鏡像技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)化，通過提高應(yīng)用遷移靈活性和簡化維護(hù)升級(jí)流程，縮短系統(tǒng)迭代、上線、發(fā)布時(shí)間。

3、減少版本升級(jí)時(shí)間

通過PaaS平臺(tái)容器編排能力，版本滾動(dòng)升級(jí)耗時(shí)從4小時(shí)降為2.5小時(shí)。為后續(xù)的業(yè)務(wù)驗(yàn)證、問題處理預(yù)留了更多的時(shí)間，保障升級(jí)的順利完成。

4、業(yè)務(wù)擴(kuò)容靈活快速

隨著物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)浪涌式變化，系統(tǒng)服務(wù)通過彈性調(diào)整應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)訪問，容器化上線后整體擴(kuò)容時(shí)間縮短了40%。

5、故障快速修復(fù)

物聯(lián)網(wǎng)支撐系統(tǒng)通過容器化機(jī)制和服務(wù)的發(fā)現(xiàn)、調(diào)度機(jī)制實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)隔離。通過業(yè)務(wù)鏡像重新部署替代故障節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)故障快速修復(fù)。故障恢復(fù)時(shí)間縮短為原來的5%，極大提升應(yīng)用高可用性。

物聯(lián)網(wǎng)支撐系統(tǒng)基于容器云實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用快速部署及便捷管理，促進(jìn)DevOps體系實(shí)施，聚合專業(yè)公司及業(yè)務(wù)平臺(tái)能力，更好的服務(wù)中國移動(dòng)31省公司物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)支撐系統(tǒng)將在容器化技術(shù)基礎(chǔ)上不斷演進(jìn)，以更優(yōu)的架構(gòu)，提供更好的服務(wù)，聚焦系統(tǒng)全云化、體驗(yàn)極致化、能力中心化、運(yùn)維智慧化、生態(tài)開放化，支撐業(yè)務(wù)發(fā)展和創(chuàng)新，助力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。

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