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1、基于云计算的电信全球眼业务平台研究闻剑峰，石屹嵘（中国电信股份有限公司上海研究院 上海 200122）摘要：研究基于云计算技术的全球眼业务平台的实现方式，包括基于云计算架构的全球眼的业务模式和业务架构分析、云模式全球眼的功能需求、云平台全球眼的技术架构分析，以及具体业务平台的物理架构，最后阐述了基于云计算的电信全球眼业务平台的演进步骤。关键词：云计算；全球眼；软件即服务；分布式文件系统1. 概述云计算是一种新型业务交付模式，同时也是新型IT基础设施管理方法。通过新型的业务交付模式，用户将通过网络充分利用优化的硬件、软件和网络资源，并以此为基础提供创新的业务服务。云计算让IT部门可以把海量资源作
2、为一个统一的大资源进行管理，支持IT部门在大量增加资源的同时无需显著增加相应的人员进行维护和管理。全球眼业务是中国电信提供的基于IP技术和宽带网络的网络视频监控业务。全球眼是一个可行的远程监控解决方案，利用网络直接把设备感应到的图像信息传输到远端的网络计算机上。典型的全球眼应用包括管理、安防等管理应用，以及看护、安全等家庭应用。全球眼系统由前端设备和后端平台两大部分组成，前端设备主要包括摄像头以及编解码器；后端平台主要指视频数据的存储、访问以及一些分析应用。本文着重于后端平台的实现方式，即基于云计算的电信全球眼业务平台的研究。1.1 业务驱动力全球眼系统是典型的高计算、高存储应用，该系统的下列
3、需求适合采用云计算平台作为基础来提供更好的支持： 全球眼系统当前规划在全国建设统一平台，设立一级、二级、三级平台，统一管理全国的全球眼，提供统一的平台进行用户注册认证及应用服务。由多级平台统一管理分配计算、存储和网络资源，采用云计算技术可以标准化和自动化全球眼平台的资源管理。 目前全球眼各个业务系统众多，且基本上都是以烟囱式方式进行建设和管理，每个业务系统独占物理服务器，为了保证服务质量，在扩容时一般都按照峰值时的需要，造成正常情况下一大部分资源都被浪费，没有充分利用。而利用云计算对现有全球眼的后端平台进行资源池化，可以极大提高管理水平。 对分析应用的强烈需求，基于全球眼监控数据的智能分析将是
4、全球眼平台的核心竞争力和增值服务，以区别于市场上其他类似的方案，给用户提供更多服务的同时，也给中国电信带来更高附加值。分析应用往往都是计算密集型应用，通过云计算平台可以统一管理计算资源，给各个分析应用提供弹性的计算资源，以更少的物理资源来满足需求。1.2 目标和定位基于云计算技术的全球眼业务平台主要关注全球眼后端平台，首先通过云平台进行统一资源管理和共享，所有的全球眼应用共享一个基础平台。克服原来分散的IT基础架构下计算资源孤立、基础架构复杂、资源利用率低、单位成本高等问题，通过云模式下的资源自动化和虚拟化技术，建立共享的全球眼资源池，使得全球眼基础架构可以快速、灵活地响应业务发展需要，提高资
5、源利用率，降低单位成本，加速响应时间，简化基础设施架构和管理。如下图1所示。图1 基于云计算的全球眼业务平台同时利用云平台的技术特性进行全球眼系统的业务创新，提供智能分析应用，扩展全球眼的客户，向公众客户提供全球眼服务。2. 业务模型基于云计算的全球眼云平台可以从下面三个方面改造全球眼业务：首先是对原有全球眼应用的迁移和改造，提高利用率，降低成本；其次是搭建新的特色服务，特别是智能分析应用；最后是提供新的业务模式，除了面向政企、家庭等封闭型客户外，拓展面向公众客户的全球眼应用。122.1 传统全球眼系统的业务改造（1） 整合共享平台计算资源全球眼系统的传统做法是每个客户都有独立的物理资源平台，
6、之间没有共享；同时为了要满足用户的服务质量要求，每个平台的配置都是按照峰值情况进行规划。每个客户系统都有不同的负载周期，其中峰值时间占到的比例不高，这导致物理资源的利用率不高，成本偏高。通过云计算进行物理资源的虚拟化和统一管理，可以在多个全球眼系统客户之间共享一个大的物理资源平台，综合不同客户的不同负载周期，用更少的资源来满足客户的服务质量需求，保证客户的业务体验。同时通过共享在多个客户之间分摊物理资源成本，客户可以更低的价格享用服务，中国电信也可以获得更高的利润空间。（2） 弹性化视频分发服务视频分发服务器负责用户视频请求的处理和分发，在正常情况下，视频服务器可以同时处理多个用户的视频请求和
7、分发的工作，用户数量较大的情况下，就需要考虑按照用户数量和视频服务器实际的处理能力，增加相应的视频服务器数量，保证用户的请求可以得到正常的处理。但是，用户的视频请求通常波动很大，具有不确定性，在某些时刻，用户量很大，但是在非高峰时刻，用户量可能很低，甚至为零，用户在视频分发服务器上的投资不能得到充分的使用。通过将视频分发服务的应用构建在云基础设施平台上，监控用户对于视频分发服务器的请求数量，通过云平台计算资源的自动扩展和收缩，动态的调整视频服务器的数量，保证用户的使用体验。同时，通过云计算资源的按需租用，也能最大限度的保护用户的投资，降低用户的使用成本。基于云计算的视频分发服务适用于用户访问量
8、高、负载变化大的全球眼客户，如学校、医院、旅游景点全球眼客户等，以及面向公众开放的全球眼应用，这些应用有一定的用户访问量，而且用户访问量随时间变化较大，在工作时间访问量较大，而在非工作时间以及夜间，用户访问量很低。（3） 可扩展和动态存储系统存储是全球眼系统的重要组成部分之一，全球眼系统支持两种不同的存储模式：前端存储和后台集中式存储。后台集中式存储便于在后台进行统一管理以及实时的数据分析处理，但对网络传输要求高，需要724小时不间歇的传输，如果网络意外损坏视频数据将丢失。云计算技术适用于后台集中式存储方式，通过云计算的可扩展性和动态分配这两大特性确保全球眼存储的安全稳定和高效运行。（4） 分
9、布式移动编解码全球眼的监控数据在后台以统一的格式进行存储，当通过不同的客户端，特别是通过移动设备客户端进行视频回放时，需要对后台存储的视频数据进行特定的编解码，以适应终端的要求。事先预完成所有视频数据在不同格式下的编解码显然不合理，会浪费大量的存储和计算资源。一般来说视频编解码需要根据用户的请求，判断用户请求的设备特性，选择合适的编解码标准，然后实时进行编解码。媒体码流的输入、转码和输出，对于VAU（视频接入单元）应用的承载单元需要消耗大量的计算资源，同时需要保证用户的业务体验，需要实时快速的返回编解码结果。采用云计算中的分布式计算平台，可以把计算任务分解到多个节点上进行，最后完成结果的合并，
10、通过分布式的方式提高系统的响应时间。2.2 基于云计算的全球眼的创新业务模式（1） 提供新的智能分析应用智能分析是全球眼平台上可提供的增值服务，不同的客户有不同的智能分析需求，目前规划中的分析应用包括有行为识别、物体识别、人脸识别、丢失探测、运动检测，以及图像搜索等。智能分析应用一般对计算能力有着较高要求，而智能分析系统的使用模式具有临时、突发的特点，在较短的时间段内需要大量的计算资源。因此对全球眼而言，最关键的是在各个智能分析应用之间共享计算资源，提高资源利用率，降低运营成本。通过建设基于云计算的全球眼业务平台，多个分析应用可以共享云计算平台内的计算资源，通过分布式计算的能力提高应用性能，同
11、时通过云平台上应用规模扩展的能力，在多个分析应用之间动态地调配计算能力。（2） 提供面向公众用户的全球眼服务传统的全球眼系统以面向政企客户为主，为每个企业部署搭建一套全球眼监控系统，目前也在向家庭用户发展，但是从思路上来说和政企客户是一致的，也需要为每一个家庭搭建一套全球眼监控系统，根据实施的规模和时间长度收费。基于云计算平台的全球眼可以提供创新的服务，例如搭建一套公共的全球眼交通服务平台，中国电信在主要交通节点上由自己或与交通部门合作部署摄像头，然后为公众用户提供交通查询服务，用户可以查看当前时间某个地点的交通状况，然后根据使用次数或者流量等付费，而非传统的租用方式。这种新的业务模式有两点不
12、同，首先中国电信提供的不是一个应用，而是以SaaS（软件即服务）的模式给用户提供服务，用户可以直接订阅服务，并根据订阅和使用付费，用户的一次性投入更少，利于全球眼服务的推广；其次服务面向的是公众客户，系统的负载变化更加复杂和不可预测性，需要在平台层提供更灵活的支持以保证服务质量的同时减少总物理资源的投入。2.3 基于云计算全球眼的业务架构在基于云计算的电信全球眼业务平台模式下，不同角色有着不同的业务特性。对于终端用户来说，有两大云特色的业务特性：一是自服务的使用模式，这要求直观、易用的用户界面，用户可以根据自己的需要以自服务的方式申请和使用；第二大特性是基于使用的计费，用户不需要一次性有很大的
13、投入购买硬件、软件和服务，而是基于云平台记录的用户使用数据来计费，用户只需要为他们使用的资源付费，降低支出。从业务架构的角度看，全球眼云平台需要构建全球眼服务的整体生态环境，把终端用户、运营商、开发商和服务提供商有机的结合在一起，促进良性发展。电信全球眼云平台需要包括对开发商以及渠道的支持。对开发商的支持除了提供全球眼规范外，还特别包括全球眼开发包和公共组件库，以及提供全球眼系统的开发和测试环境，以加速开发商应用的开发，同时通过社区等Web2.0的能力有效的连接开发商和用户，让开发商可以更好的了解市场和用户，提供更好的应用。对渠道的支持包括服务的定制打包、批量订阅，以及整体计费等。3. 功能模
14、型及技术实现33.1 功能模型基于云计算的全球眼平台需要在云计算的三层上提供不同的功能，下图2是总体功能模型的一个参考说明。图2 基于云计算电信全球眼功能模型在基础设施层，全球眼云平台提供了对物理资源的管理和虚拟化，并把基础设施级的服务（包括镜像管理，实例管理，应用动态扩展）通过API接口的方式提供给上层，同时用户可以通过服务门户对基础设施平台进行管理。在平台层，主要提供分布式分析计算平台和SaaS平台，分布式分析计算平台给计算密集型的分析和计算应用提供了分布式环境，使得应用可以方便的利用云平台上的多个计算节点，加速计算和处理过程。SaaS平台是为了达成把全球眼应用转换成服务的方式进行交付，包
15、括对服务订阅和运营支持，以及服务隔离和集成等运行支撑，使得一个全球眼应用可以快速的移植到SaaS平台上提供服务。平台层还提供了全球眼的公共组件，例如弹性视频分发，分布式移动编解码等，这些公共组件基于云计算模型进行开发，其他全球眼应用可以直接调用这些公共组件而不需要各自开发。在最上层应用层，则提供全球眼的各个应用系统，例如视频回放、自动报警，以及各类智能分析等，用户可以通过浏览器或者是特定的客户端访问和使用这些服务。3.2 技术实现下图3是基于云计算的全球眼云平台的总体技术架构示意图。图3 基于云计算电信全球眼业务平台技术架构底层是物理资源及其虚拟化，这部分可以是全球眼云平台单独建设，或者是集成
16、在中国电信的IDC内；在虚拟化资源之上提供全球眼云平台的基础服务，包括应用管理、负载监控、弹性分配、统计分析等；最上面是具体的全球眼应用功能，包括基本功能和增值功能。在云计算基础平台虚拟化基础上，全球眼系统对于应用弹性伸缩、分布式计算，以及存储有独特需求，下面对这几部分的技术作进一步说明。（1） 应用弹性伸缩应用弹性伸缩是全球眼云平台的一个重要特性，可以根据用户负载的变化动态分配所需的资源，用尽可能少的资源满足业务体验和服务质量需要。应用弹性伸缩基于云基础平台的镜像和实例管理，在此基础上为应用搭建一个集群环境，监控应用所使用的云资源，根据负载的增长或缩减自动给应用集群增加或者减少资源分配，同时通过弹性的负载均衡把用户的请求分派到集群中各个节点。（2） 分布式计算云平台上的分布式计算将任务分解成多个并行的子任务，充分利用云平台上的计算资源节点，加速分析计算的过
