移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)云計(jì)算的設(shè)計(jì)

1 通信行業(yè)的新要求

　　縱觀當(dāng)前我國信息產(chǎn)業(yè)，3G無疑是今年最大的亮點(diǎn)，隨著3G市場(chǎng)的啟動(dòng)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將成為亟待開拓的市場(chǎng)，移動(dòng)搜索、無線社區(qū)、手機(jī)視頻等都可能成為3G時(shí)代的殺手級(jí)應(yīng)用。為此，廣大傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)也紛紛發(fā)力，進(jìn)軍移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，以期在"3G元年"跑馬圈地，搶占市場(chǎng)。對(duì)于云計(jì)算給產(chǎn)業(yè)帶來的變革，首先，云計(jì)算打破了傳統(tǒng)的IT產(chǎn)業(yè)格局，但目前還沒有形成穩(wěn)定的價(jià)值鏈分工，傳統(tǒng)的設(shè)備提供商正利用云計(jì)算廣泛地進(jìn)入服務(wù)領(lǐng)域；其次，現(xiàn)有云計(jì)算解決方案呈現(xiàn)封閉、私有、定制化的特征，國際標(biāo)準(zhǔn)化工作剛剛起步，云計(jì)算開源項(xiàng)目非?；钴S；再次，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商，如谷歌和亞馬遜等，他們?cè)谠朴?jì)算方面領(lǐng)先于傳統(tǒng)的設(shè)備制造商和系統(tǒng)集成商。對(duì)于云計(jì)算時(shí)代需要解決的問題，他認(rèn)為，首先需要做互操作和標(biāo)準(zhǔn)化的工作，如果沒有一個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)或者一些事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，用戶從一個(gè)云平臺(tái)遷移到另一個(gè)云平臺(tái)將面臨很大的困難；其次，運(yùn)營商的管理模式也要相應(yīng)變化，云計(jì)算強(qiáng)調(diào)的是集中資源形成資源共享，運(yùn)營商如果想打造一個(gè)云計(jì)算平臺(tái)，必須建設(shè)一個(gè)統(tǒng)一的資源池，將其與未來的應(yīng)用協(xié)調(diào)在一起，形成對(duì)最終用戶的服務(wù)。這主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

　　各業(yè)務(wù)平臺(tái)采用的外購軟硬件類型各異，對(duì)于外購件異常帶來的業(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***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)營商可得到：

　?。?） 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。

　?。?） 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)營風(fēng)險(xiǎn)。

　?。?） 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。

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　　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。

　　虛擬化技術(shù)將物理資源轉(zhuǎn)化為便于切分的資源池，在設(shè)計(jì)理念上符合云計(jì)算的基本條件，具有通用的資源調(diào)度能力；但在通信領(lǐng)域的實(shí)際使用過程中，需要調(diào)度的資源不僅僅局限于虛擬單元本身，移動(dòng)運(yùn)營商急需一種針對(duì)不同業(yè)務(wù)應(yīng)用進(jìn)行集中能力控制的解決方案，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)全網(wǎng)多種業(yè)務(wù)流量動(dòng)態(tài)，智能判斷各業(yè)務(wù)間的負(fù)荷關(guān)系，平衡硬件及虛擬單元的資源分配。

　　文章通過在虛擬機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上構(gòu)建業(yè)務(wù)調(diào)度模塊的方式彌補(bǔ)了虛擬機(jī)技術(shù)對(duì)通信業(yè)務(wù)控制層面的不足。調(diào)度中心與虛擬機(jī)管理系統(tǒng)配合完成調(diào)度的模型如圖2所示。