開題報告《IaaS云計算的資源管理技術(shù)研究和試點》

1、中國移動集團(tuán)級重點研發(fā)項目（含聯(lián)合項目）開題報告一、項目編號及名稱：2011_lh_20 iaas云計算的資源管理技術(shù)研究和試點二、項目組：項目組承擔(dān)課題名稱負(fù)責(zé)人及手機(jī)、郵箱研究院（牽頭單位）it系統(tǒng)技術(shù)引入及實施方案研究山東（協(xié)助單位）存儲性能監(jiān)控管理系統(tǒng)研究北京（協(xié)助單位）基于云計算平臺的虛擬化資源全生命周期管理的研究廣東（協(xié)助單位）基于云計算的多系統(tǒng)域融合管理體系研究河北（協(xié)助單位）網(wǎng)管跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)整合的研發(fā)安徽（協(xié)助單位）網(wǎng)管數(shù)據(jù)存儲整合與虛擬化研究河南（協(xié)助單位）多元化存儲虛擬化整合在網(wǎng)管系統(tǒng)中的研究和應(yīng)用北京（協(xié)助單位）網(wǎng)管基礎(chǔ)設(shè)施虛擬化技術(shù)應(yīng)用研究廣東（協(xié)助單位）網(wǎng)管云計算

2、平臺實踐與研究山西（協(xié)助單位）基于云計算虛擬化的服務(wù)器整合研究四川（協(xié)助單位）基于彈性存儲的云存儲資源池研究與實現(xiàn)三、課題背景和意義云計算技術(shù)，是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到一定階段后誕生的全新的計算方式。它吸取了并行計算、分布式計算等計算機(jī)科學(xué)概念的長處，同時結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)存儲、計算機(jī)虛擬化、負(fù)載均衡等傳統(tǒng)計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是多種概念與技術(shù)相融合的新概念。云計算的核心思想，是將大量用網(wǎng)絡(luò)連接起來的計算資源進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個集中的計算資源池，向用戶提供按需式服務(wù)。這就意味著，計算資源經(jīng)過云計算的概念包裝后，可以通過互聯(lián)網(wǎng)直接向用戶提供服務(wù)。云中的資源是可以不斷進(jìn)行擴(kuò)展的，用戶無需關(guān)心提供計算資源的網(wǎng)絡(luò)、

3、存儲及其他相關(guān)對象，要做的只是隨時獲取、按需使用，就象使用水、電一般方便。自云計算概念面世以來，因其優(yōu)秀的投入產(chǎn)出比和服務(wù)的靈活性，就一直持續(xù)受到各大企業(yè)和it廠商的關(guān)注。著名的it咨詢組織gartner已連續(xù)三年將云計算評為十大最具戰(zhàn)略意義的技術(shù)，亞馬遜、谷歌等大型企業(yè)的成功更是無形中為云計算打開了市場。中國移動集團(tuán)公司一直緊隨技術(shù)前沿趨勢，高瞻遠(yuǎn)矚的堅持開展創(chuàng)新，發(fā)展自己的科技探索之路。集團(tuán)公司李躍總裁在中國移動2010年總經(jīng)理研討會上講道：“各級公司要堅持走創(chuàng)新之路，用創(chuàng)新破解難題，用創(chuàng)新迎接挑戰(zhàn)，用創(chuàng)新引領(lǐng)未來?！痹诩瘓F(tuán)富有遠(yuǎn)見的戰(zhàn)略指導(dǎo)之下，從總部、南方基地、到各級省公司，都在從主機(jī)

4、、存儲、到桌面終端的各級資源上積極進(jìn)行云計算領(lǐng)域的探索。為提高it系統(tǒng)的利用率，降低建設(shè)成本，加快業(yè)務(wù)上線速度，省公司在it支撐系統(tǒng)積極開展了的虛擬化實踐，通過服務(wù)器虛擬化和存儲虛擬化構(gòu)建了虛擬化資源架構(gòu)，初步形成了資源和應(yīng)用的松耦合。針對各個省公司在以虛擬化為核心的iaas云計算的研究規(guī)劃，10年技術(shù)部組織了聯(lián)合項目it支撐系統(tǒng)云計算技術(shù)方案與規(guī)范，研究院聯(lián)合省公司進(jìn)行了云計算的方案研究和試點工作。雖然總部、研究院及各省公司都在云計算技術(shù)探索和發(fā)展上卓有成效，但畢竟云計算技術(shù)是一個新生的事物，關(guān)于云計算的模式和演進(jìn)路線，在it行業(yè)也存在很多的不統(tǒng)一看法。同時，各家it廠商雖然都基于云計算推出

5、自己的戰(zhàn)略方案，但如何在企業(yè)應(yīng)用中進(jìn)行落地，將新技術(shù)架構(gòu)與現(xiàn)有業(yè)務(wù)模式相結(jié)合，仍然是需要進(jìn)行具體分析和研究的方向。目前主要有待解決的問題是：l 三大it支撐系統(tǒng)的集中化建設(shè)中，需要規(guī)劃三大it支撐系統(tǒng)云資源層的共享整合，集中整合后相應(yīng)管理機(jī)制尚屬空白；l 省公司的中小規(guī)模虛擬化實踐仍停留在初級整合階段，各類資源管理分散，對上層應(yīng)用的資源支撐效率低下；l 集中化建設(shè)背景下對資源池的規(guī)模提出較高要求，而目前省公司在資源池的實踐尚未突破數(shù)據(jù)中心的物理局限；l 虛擬化實踐距離構(gòu)建云計算資源池的目標(biāo)還存在較大的差距。四、課題研究目標(biāo)本課題主要面向it支撐系統(tǒng)集中化建設(shè)的需求，研究構(gòu)建多系統(tǒng)共享的私有云資

6、源池的總體技術(shù)方案，服務(wù)和資源的部署管理機(jī)制，以及其中的關(guān)鍵技術(shù)。l 推動it支撐云的集中化整合配合公司的集中化發(fā)展戰(zhàn)略，研究在基地模式下，三大it支撐系統(tǒng)云平臺的整合演進(jìn)路線。并研究整合后如何建立相適應(yīng)的管理機(jī)制和制度體系，并規(guī)范系統(tǒng)的部署周期。l 推動虛擬化資源向云服務(wù)演進(jìn)改變傳統(tǒng)的物理資源的生命周期管理方式。在已實施虛擬化的資源池基礎(chǔ)上，實現(xiàn)云資源的統(tǒng)一管理，實現(xiàn)資源的全生命周期管理。對上層應(yīng)用提供云服務(wù)，實現(xiàn)應(yīng)用的“自動化”部署。l 推動云計算資源池的有效利用解決集中化背景下存儲和計算云資源的關(guān)鍵技術(shù)，如跨地域的資源共享和云環(huán)境下系統(tǒng)的備份等。五、課題研究內(nèi)容5.1 研究總體框架云服務(wù)

7、演進(jìn)集中化整合云服務(wù)優(yōu)化mbo融合演進(jìn)服務(wù)管理機(jī)制服務(wù)定義服務(wù)申請服務(wù)使用服務(wù)部署私有云資源池資源池管理region management虛擬機(jī)系統(tǒng)物理主機(jī)分布式云存儲集中存儲路由器/交換機(jī)負(fù)載均衡防火墻/nat主機(jī)資源存儲資源網(wǎng)絡(luò)資源根據(jù)課題的研究目標(biāo)，項目將重點研究it支撐系統(tǒng)集中化整合演進(jìn)路線，整合后的服務(wù)管理機(jī)制，以及私有云資源池的總體技術(shù)架構(gòu)，包括資源池的管理、資源的跨地域共享和集中備份等技術(shù)。項目的子課題體系架構(gòu)如下：mbo融合演進(jìn)服務(wù)管理機(jī)制私有云資源池云計算資源生命周期管理基于云計算的多系統(tǒng)域融合管理體系研究私有云資源池總體技術(shù)架構(gòu)云計算資源異地共享云計算資源監(jiān)控云計算系統(tǒng)的備

8、份課題1：基于云計算的多系統(tǒng)域融合管理體系研究面向集中化整合需求，以基地建設(shè)規(guī)劃為背景，研究三大it支撐系統(tǒng)的整合和管理機(jī)制。主要研究內(nèi)容如下：1、研究三大it支撐系統(tǒng)域（oss、bss、mss）融合演進(jìn)路線融合演進(jìn)的分階段發(fā)展規(guī)劃，整合切入系統(tǒng)，以及遠(yuǎn)期目標(biāo)和近期目標(biāo)。2、研究平臺融合后的總體管理流程和制度體系結(jié)合中國移動組織架構(gòu)和itil管理體系，就各支撐系統(tǒng)的服務(wù)申請、審批、部署、使用、回收等制定管理流程和規(guī)范，實現(xiàn)各系統(tǒng)服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化全生命周期管理。3、研究三大域的系統(tǒng)接入部署周期管理研究梳理跨多系統(tǒng)域間的業(yè)務(wù)應(yīng)用部署管理規(guī)范。以各系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求及總體管理體制為基礎(chǔ)，制定資源分配方式，資源

9、部署調(diào)度策略，為云平臺各功能模塊建設(shè)和三大域的系統(tǒng)接入提供部署指南。課題2：私有云資源池總體技術(shù)架構(gòu)-研究院研究企業(yè)私有云資源池的技術(shù)架構(gòu)，包括組網(wǎng)、計算平臺的選型等，滿足it支撐系統(tǒng)不同sla的計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)的資源需求。子課題1：云計算資源生命周期管理-北京對企業(yè)私有云的物理和虛擬化資源生命周期管理規(guī)范、流程的研究，研究資源的自動化部署及配置。從運維管理角度，小型機(jī)和x86的成本對比分析。子課題2：云計算資源監(jiān)控-山東，河南（存儲），河北，山西（計算）對企業(yè)私有云內(nèi)的各類資源構(gòu)建指標(biāo)體系，并進(jìn)行監(jiān)控，除監(jiān)控云資源相關(guān)的物理設(shè)備外，還實現(xiàn)對企業(yè)私有云內(nèi)運行的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的資源使用情況的監(jiān)控和統(tǒng)

10、計。子課題3：云計算資源異地共享-廣東研究30-100公里范圍內(nèi)，多個物理數(shù)據(jù)中心之間資源共享的適用場景和技術(shù)方案的可行性。子課題4：云計算系統(tǒng)的備份-安徽研究對云計算平臺系統(tǒng)集中備份或云備份的方案實現(xiàn)和適用分析。子課題5：分布式云存儲資源的管理研究分布式存儲系統(tǒng)對存儲資源進(jìn)行分配、權(quán)限控制、回收等技術(shù)方案。研究將hdfs文件系統(tǒng)映射到各種平臺（包括移動設(shè)備）的本地操作系統(tǒng)上方案，使用戶能夠完全透明，方便操作和使用hdfs資源。5.2 難點及解決方案l 融合架構(gòu)下的管理機(jī)制參考itil管理體系，研究適合中國移動it支撐系統(tǒng)整合架構(gòu)的管理方法。l 復(fù)雜環(huán)境下的虛擬化資源云服務(wù)化不同等級的計算和存

11、儲虛擬化資源下，研究服務(wù)的申請、分配、部署方式，根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用定義不同sla的服務(wù)模板。l 跨地域資源共享存儲數(shù)據(jù)的跨地域訪問、共享和遷移，計算資源虛擬機(jī)的跨地域遷移。5.3 主要技術(shù)方案和關(guān)鍵技術(shù)1、云計算資源管理技術(shù)虛擬資源物理資源服務(wù)器、存儲系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬機(jī)系統(tǒng)、存儲池、虛擬網(wǎng)絡(luò)iaas服務(wù)計算和存儲資源的生命周期運營管理用戶管理服務(wù)管理資源管理部署調(diào)度安全管理it支撐系統(tǒng)構(gòu)建云計算資源池后，大量的異構(gòu)設(shè)備納入到統(tǒng)一管理域內(nèi)，需要通過集中的資源池管理平臺，優(yōu)化現(xiàn)有的管理工作，讓有限的人力可以通過提高管理效率的方式來支撐更大規(guī)模的系統(tǒng)維護(hù)。實現(xiàn)對各類資源狀態(tài)的統(tǒng)一監(jiān)控，資源自動調(diào)度部署，

12、快速劃分資源支持新業(yè)務(wù)上線需求，基于系統(tǒng)運行狀況通過手動或基于策略自動方式對現(xiàn)有資源分布進(jìn)行優(yōu)化，資源和應(yīng)用分離后以服務(wù)方式對業(yè)務(wù)部門提供易操作的資源交互界面。2、跨地域資源共享技術(shù)esx 群集 aesx 群集 b同步隨處訪問能實現(xiàn)跨主機(jī)、跨集群、跨數(shù)據(jù)中心的訪問和在節(jié)點之間同步鏡像，并克服延遲，帶寬和連貫性方面的挑戰(zhàn)的原因。利用對遠(yuǎn)距離 vmotion 的支持，遷移和移置虛擬機(jī)、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)。實現(xiàn)透明地在數(shù)據(jù)中心之間共享和平衡資源。3、云備份技術(shù)方案備份服務(wù)器本地集中備份云存儲服務(wù)傳統(tǒng)備份技術(shù)采用lan-free或server-free方式將備份數(shù)據(jù)存儲到本地的磁帶庫或者vtl設(shè)備上。云備

13、份方式下，備份服務(wù)器建立與云存儲服務(wù)的接口，將備份數(shù)據(jù)通過wan，以對象存儲方式保存到遠(yuǎn)端存儲，達(dá)到降低成本的目的。六、專利檢索情況1、檢索采用soopat（）專利數(shù)據(jù)庫2、檢索說明檢索關(guān)鍵字“云計算” and “管理機(jī)制”，沒有檢索到相關(guān)專利檢索關(guān)鍵字“云計算” and “生命周期管理”，沒有檢索到相關(guān)專利檢索關(guān)鍵字“云計算” and “資源監(jiān)控”，檢索到2項專利自適應(yīng)云計算方法和系統(tǒng) - 201010507288.3 審中一種面向云計算的數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng) - 201010267700.9 審中本發(fā)明公開了一種面向云計算的數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng),它由:通用文件系統(tǒng)api模塊、資源監(jiān)控模塊、資源告警

14、模塊、策略配置模塊、規(guī)則引擎、資源調(diào)度模塊、執(zhí)行模塊和資源虛擬化api接口模塊組成,實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心智能調(diào)度,改善數(shù)據(jù)中心的服務(wù)質(zhì)量、提高可靠性降低運營維護(hù)成本。3、檢索分析在云的管理機(jī)制和生命周期管理方面尚無相關(guān)專利涉及云計算的資源監(jiān)控方面，專利“一種面向云計算的數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng) ”與課題研究內(nèi)容有一定關(guān)聯(lián)度，如果此方面申請專利需要考慮規(guī)避。七、已有的研究工作積累和取得的研究成果針對各個省公司在以虛擬化為核心的iaas云計算的研究規(guī)劃，10年技術(shù)部組織了聯(lián)合項目it支撐系統(tǒng)云計算技術(shù)方案與規(guī)范，研究院聯(lián)合省公司進(jìn)行了云計算的方案研究和試點工作。項目提出了iaas云計算實施的總體技術(shù)框架，給出了構(gòu)

15、建iaas資源池的總體思路，提出計算平臺的x86化策略，以及各類虛擬化技術(shù)的引入策略。項目的研究成果得到了技術(shù)部的認(rèn)可，對項目的后續(xù)研究建議上，提出了兩個方面的期望：未來云計算資源池具備一定規(guī)模后，將對資源的自動化管理和部署提出更高要求，后續(xù)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)在資源池管理平臺的研究工作，并推進(jìn)相關(guān)的試點驗證工作；建議下一步將跨域的云計算資源池構(gòu)建納入研究范圍，并將相關(guān)要求在技術(shù)規(guī)范中得到體現(xiàn)，為今后的云融合奠定技術(shù)基礎(chǔ)。八、本課題的創(chuàng)新點和專利點l 復(fù)雜大型企業(yè)私有云構(gòu)建l 三大it支撐系統(tǒng)的集中化云平臺演進(jìn)規(guī)劃l 參考itil提出基于云計算的跨專業(yè)域的創(chuàng)新管理機(jī)制l 跨地域的云資源整合九、 外部合

16、作伙伴委托方案無十、預(yù)期研究產(chǎn)出10.1 研究成果（研究報告、形成的軟硬件平臺）： iaas云計算資源管理技術(shù)研究報告-研究院項目總體研究報告，內(nèi)容包括：l 在基地模式下，三大it支撐系統(tǒng)云平臺的整合演進(jìn)路線，整合后相適應(yīng)的管理機(jī)制和制度體系，以及多系統(tǒng)的部署機(jī)制。l 在已實施虛擬化的資源池基礎(chǔ)上，實現(xiàn)云資源的統(tǒng)一管理，實現(xiàn)資源的全生命周期管理。對上層應(yīng)用提供云服務(wù)，實現(xiàn)應(yīng)用的“自動化”部署。l 集中化背景下存儲和計算云資源的關(guān)鍵技術(shù)前瞻性研究，包括跨地域的資源共享和云環(huán)境下系統(tǒng)的備份等基于云計算的多系統(tǒng)域融合管理體系研究報告-廣東l 以基地建設(shè)規(guī)劃為背景，規(guī)劃三大it支撐系統(tǒng)域（oss、bs

17、s、mss）融合演進(jìn)路線：整合切入系統(tǒng)的選擇，分階段整合規(guī)劃，合理制定遠(yuǎn)期和近期目標(biāo)；l 支撐系統(tǒng)的服務(wù)申請、審批、部署、使用、回收等制定管理流程和規(guī)范；l 以各系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求及總體管理體制為基礎(chǔ)，制定資源分配方式，資源部署調(diào)度策略，為云平臺各功能模塊建設(shè)和三大域的系統(tǒng)接入提供部署管理規(guī)范。私有云資源池總體技術(shù)架構(gòu)研究報告-研究院提出企業(yè)私有云資源池的總體技術(shù)架構(gòu)：l 結(jié)合現(xiàn)有it支撐系統(tǒng)安全域等要求，規(guī)劃私有云的組網(wǎng)架構(gòu)；l 計算平臺的選擇，x86化的策略；l 資源生命周期管理：滿足it支撐系統(tǒng)不同sla的計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)的資源需求；l 異構(gòu)資源的監(jiān)控管理；l 資源異地共享和云備份技術(shù)的前瞻性

18、技術(shù)分析和引入策略。云計算資源生命周期管理研究報告-北京對企業(yè)私有云的資源設(shè)計、申請、發(fā)布、監(jiān)控/運維、回收等全生命周期各階段的特點進(jìn)行研究：l 云計算資源生命周期管理規(guī)范和流程分析和驗證服務(wù)資源自助申請、自動化創(chuàng)建流程及動態(tài)回收的各環(huán)節(jié)；l 云計算資源的自動化部署結(jié)合企業(yè)應(yīng)用情況，制定不同sla等級要求的服務(wù)資源模板。l 計算平臺的運維成本分析云計算存儲資源監(jiān)控研究報告-山東，河南企業(yè)私有云環(huán)境下存儲資源的實時監(jiān)控管理l 對企業(yè)私有云內(nèi)的存儲資源構(gòu)建監(jiān)控指標(biāo)體系；l 對企業(yè)私有云內(nèi)運行的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的資源使用情況的監(jiān)控和統(tǒng)計；l 基于監(jiān)控信息的存儲資源規(guī)劃和動態(tài)調(diào)整。云計算計算資源監(jiān)控研究報告

19、-河北，山西企業(yè)私有云環(huán)境下計算資源的實時監(jiān)控管理l 對企業(yè)私有云內(nèi)的計算資源構(gòu)建監(jiān)控指標(biāo)體系；l 基于監(jiān)控信息的計算資源規(guī)劃和動態(tài)調(diào)整。云計算資源異地共享技術(shù)方案研究報告-廣東對多個物理數(shù)據(jù)中心的資源共享進(jìn)行前瞻性技術(shù)分析，并提出引入策略：l 跨地域資源共享的業(yè)務(wù)驅(qū)動分析；l 30-100公里范圍內(nèi)，多個物理數(shù)據(jù)中心之間資源共享的技術(shù)方案；l 技術(shù)引入策略。云計算系統(tǒng)的備份技術(shù)方案研究報告-安徽規(guī)劃云計算資源池的備份解決方案：l 集中備份技術(shù)方案和適用場景分析；l 云備份的技術(shù)方案和適用場景分析；l 云備份和集中備份的技術(shù)比較和效益分析；l 備份方案引入策略。分布式云存儲資源的管理研究報告-

20、四川l 分布式文件存儲系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)和特點l 分布式存儲系統(tǒng)對存儲資源進(jìn)行分配、權(quán)限控制、回收等技術(shù)方案。l 將hdfs文件系統(tǒng)映射到各種平臺（包括移動設(shè)備）的本地操作系統(tǒng)上方案，使用戶能夠完全透明，方便操作和使用hdfs資源。10.2 標(biāo)準(zhǔn)成果（形成的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)化組織成果）：10.3 專利成果（專利申請計劃）：10.4 試驗成果（開展的相關(guān)試驗室及外場測試工作中形成的試驗報告）：十一、課題研究分工單位分工內(nèi)容研究產(chǎn)出負(fù)責(zé)人研究院項目總體組織規(guī)劃，負(fù)責(zé)項目總體研究工作，牽頭子課題“私有云資源池總體技術(shù)架構(gòu)研究報告”研究iaas云計算資源管理技術(shù)研究報告私有云資源池總體技術(shù)架構(gòu)研究報告安徽公司

21、負(fù)責(zé)子課題“云計算系統(tǒng)的備份”云計算系統(tǒng)的備份技術(shù)方案研究報告北京公司負(fù)責(zé)子課題“云計算資源生命周期管理”云計算資源生命周期管理研究報告云計算資源生命周期管理研究報告 廣東公司負(fù)責(zé)子課題“基于云計算的多系統(tǒng)域融合管理體系研究”基于云計算的多系統(tǒng)域融合管理體系研究報告負(fù)責(zé)子課題“云計算資源異地共享”云計算資源異地共享技術(shù)方案研究報告 山東公司負(fù)責(zé)子課題“云計算存儲資源監(jiān)控”云計算計算資源監(jiān)控研究報告河南公司協(xié)助子課題“云計算存儲資源監(jiān)控”山西公司負(fù)責(zé)子課題“云計算計算資源監(jiān)控”云計算計算資源監(jiān)控研究報告河北公司協(xié)助子課題“云計算計算資源監(jiān)控”四川公司負(fù)責(zé)子課題“分布式云存儲資源的管理”分布式云存

22、儲資源的管理研究報告十二、項目研究計劃進(jìn)度2011年5月：項目啟動，開題2011年6月：技術(shù)方案研究2011年7月-8月：構(gòu)建軟硬件環(huán)境2011年9月-10月：技術(shù)方案的測試驗證2011年11月：完成項目研究報告2011年12月：項目結(jié)題十三、項目關(guān)鍵技術(shù)決策點及完成時間計劃項目關(guān)鍵決策點決策點簡要描述研究完成時間計劃無十四、項目企業(yè)績效貢獻(xiàn)情況預(yù)測由于本項目為軟課題性質(zhì)研究，成果沒有試點計劃，因此難以評估實際的績效貢獻(xiàn)。項目對企業(yè)績效貢獻(xiàn)的量化路徑圖項目特征指標(biāo)（pav）指標(biāo)名稱項目應(yīng)用前指標(biāo)現(xiàn)狀值：pavc項目應(yīng)用1年后指標(biāo)預(yù)期值：pave1此項目帶來的指標(biāo)變動量：pav企業(yè)特征指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)及生產(chǎn)