具备云计算特性的业务交付平台及其关键技术研究

    随着电信网络的逐步开放以及与互联网的不断融合，不仅使得各种新业务层出不穷，更是对传统的电信业务交付平台(SDP)提出了新的要求[1-4]。互联网技术的迅速发展和所取得的极大成功等都给传统的SDP带来了新的挑战。如何在原有的电信业务平台之上，结合互联网业务、移动互联网以及物联网的技术特征，开发出满足融合网络环境下的新一代SDP，是SDP在新环境下的重要研究课题。

    云计算[5-8]的出现，需要新一代融合网络环境下的SDP引入更多的新技术，以便进一步提高其交付能力。通常认为，云计算包括3个层次的服务：基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)和软件即服务(SaaS)。其中，PaaS对服务进行了进一步的抽象，将软件计算与服务能力及产品解决方案抽象，形成通用的应用程序接口(API)，进一步开放服务能力，扩展服务模式。它对应用层提供了能力开放接口的同时，又屏蔽了异构操作系统和硬件基础设施的差异，因而被认为是最重要的云计算服务模式[9-11]。

    综合以上因素，我们可以看出，电信SDP和云计算PaaS平台的构建目标是非常一致的，即开放能力服务，提供应用开发和执行环境，提高应用开发效率，缩短应用上线时间。同时，云计算所涉及的分布式技术，将使平台具备高性能和弹性可扩展等重要特性。因而云计算与SDP的结合将极大地提高SDP的竞争力。

1 SDP与PaaS平台的关系
    从业界对云计算PaaS平台的功能理解上看，PaaS平台和SDP的功能在许多方面是一致的，尤其是他们都强调开放网络能力，并且第三方应用开发人员提供一个完整的应用生命周期管理解决方案。下面先来了解一下SDP与PaaS平台的关系。

    首先，SDP是电信设备提供商为电信运营商提供的完整的增值业务解决方案。它提供从业务开发、执行、测试、部署和管理等各个阶段的完整的解决方案，对外开放业务能力，支持与第三方的系统或应用的对接或集成，因而一直以来是电信增值业务的基础平台。在这点上，云计算PaaS平台和SDP的基本目标一致，PaaS平台需要提供集成的业务开发环境、服务开放能力和服务执行引擎。

    其次，SDP解决方案强调的是水平化的平台构建层次。通常情况下，根据电信系统的功能，整个SDP平台可以分为引擎层、接入与管理层和应用层，如图1所示。其中，引擎层负责电信服务能力的实现，接入管理层负责电信服务能力的对外封装暴露及应用的管理，而应用层则负责电信应用的开发和执行。SDP强调各个功能层次的水平可扩展，而PaaS平台更强调整个系统中各个子系统的实现，并不关注各个子系统本身的功能。在这一点上，二者是不冲突的，可以完美地结合起来。

    再次，从服务能力提供的角度看，尽管当前的SDP解决方案中所提供的服务能力包括电信服务能力和IT服务能力，但是这些服务能力都是具备基本业务特性的，例如呼叫类的服务能力等。而云计算PaaS平台所提供的服务能力还包括一些通用的、和应用无关的，例如分布式缓存、分布式数据库等。由此可见，PaaS平台的服务能力更为丰富、全面。

    另外，从应用层的角度看，SDP解决方案中通常提供应用服务器作为应用的执行环境。其中，应用容器是应用服务器的基本功能之一，负责第三方应用的执行。应用容器功能极大地减少了应用开发者的工作量，使得他们只需关注上层一个应用逻辑的实现。然而，应用容器功能所带来的问题就是应用运行时的安全性。在运行环境下，应用之间的异常会互相影响，从而导致整个系统运行时安全性降低，而云计算最关键的一个特征就是要保障应用运行时的安全性。在PaaS层解决该问题，不仅在技术上切实可行，还可以降低硬件资源。因而在这一点上，PaaS平台无疑要更胜一筹。

    最后，从应用执行的角度看，SDP解决方案不支持多应用实例，应用开发者无法控制应用实例的数量；而多租户、多应用实例是云计算特有的功能，PaaS平台具备这一功能。这是SDP和云计算PaaS平台的主要区别之一。

    综合以上分析，可以得出：SDP和PaaS平台有着天然的、紧密的联系，云计算所涉及的分布式计算、分布式存储、分布式缓存技术以及高性能支持能力、弹性可扩展等理念为新一代融合网络环境下SDP构建提供了更好的实现模式和服务模式。

2 具有云计算特性的SDP基本框架及关键技术
    新一代融合网络环境下的SDP的构建，需要结合云计算相关的技术特性来实施。图2所示为具有云计算特征的SDP基本框架。考虑到安全问题涉及面较多、较广，因此实现框架仅限于服务和应用层面，暂不包括安全问题的相关内容。

    平台功能框架从下到上依次为服务实现层、丰富封装层和应用层。其中，在服务实现层包括4个能力：

• 计算服务能力，能够分别提供分布式数据库、分布式数据仓库、分布式缓存和分布式计算调度等计算能力，它们是任何应用都需要的服务能力；
• 电信服务能力，包括语音类的、数据类和多媒体类的服务能力，它们是电信应用的基本能力；
• 服务管理能力，主要包括应用管理、应用安全、应用多实例和应用交互服务等，它们是应用执行和管理的基本保证；
• 其他服务能力，包括IT服务能力（企业资源计划、客户关系管理等）、互联网服务能力（地图、搜索、SNS等）和物联网服务能力。

收稿日期：2011-06-25

    服务封装与暴露层主要负责服务能力的封装和暴露，服务能力封装的接口形式可以是多样的，包括基于简单对象访问协议(SOAP)的webservice、Restful、HTTP、XML或Native API等多种形式。

    应用层主要包括应用集成开发环境和应用执行环境，它们的提供可以大大降低开发者的应用开发难度，使得他们的注意力集中在应用逻辑的构造方面，无需过多关心应用逻辑的实现，因而可以大大降低应用开发难度，缩短应用上线时间。当然，对于具有一定开发能力的第三方开发人员，也可以直接调用服务封装与暴露层的接口来开发应用。

    下面需要分析具有云计算特征的SDP中的关键技术。
    (1) 分布式技术。分布式技术是具备云计算特性的SDP构建的基础技术，分布式技术在SDP中的应用包括两个方面：作为一种服务开放出来，供应用开发者直接使用；作为其他服务能力子系统实现的必需技术，以便实现整个系统的弹性可扩展特性。在上述的分布式服务能力中，分布式计算、分布式缓存和分布式数据仓库技术目前相对比较成熟，而分布式数据库技术目前业界尚缺乏有效的解决方案。

    (2) 应用实例的动态管理技术。具备云计算特性的SDP动态可扩展特性不仅表现在平台服务能力子系统的动态可扩展，还表现在应用实例的动态可扩展。应用实例的数量应该是根据运行时的系统状态来决定的，由于平台本身对应用逻辑无法感知的，因而也无法自动调整应用实例的运行策略。所以，平台需要给应用开发者提供应用实例的控制接口，支持应用实例的动态增加、删除、启动、停止等操作。

    (3) 应用隔离技术。应用隔离技术是具备云计算特性的SDP在应用运行时安全的保证。平台运行时的安全主要包括两个方面：一是服务提供的安全性，要防止由应用对服务的恶意访问而导致的整个服务停止，这个问题的解决一方面要从应用的服务等级协议(SLA)策略上进行严格的控制，另外还需要考虑引入服务调用安全引擎，对服务调用的安全性进行严格监测；另一个方面是应用执行环境的安全性，某一应用运行时的异常不能影响到其他的应用。Google App Engine的沙盒技术是解决这一问题的有效尝试，但是沙盒技术对应用的操作特别是对核心系统调用的访问方面增加了许多限制，导致应用的灵活性有所降低。

    (4) 应用交互技术。应用隔离技术使得各个应用运行在自己独立的虚拟空间中，然而它带来的负面问题不仅是应用之间的交互受到一定的限制，服务的共享和重用也受到了限制。解决这一问题的思路是提供公共的消息队列，但可能会使多进程/线程的异步处理变为有序的同步处理，在应用间偶合性降低的同时也会导致处理性能受到影响。所以，应用交互技术也成为整个平台的关键技术之一。

    (5) 服务能力的集成及服务插件的可靠性、可扩展性以及安全性。具备云计算特性的SDP的服务能力非常丰富，而且本身也是在不断扩充的。这些丰富的服务能力仅靠平台提供商自身是无法实现的，需要依靠社会的力量来丰富。因而，平台需要提供一个第三方服务能力接入的规范或框架，支持第三方按照该规范开发业务能力，它可接入到系统中，被其他应用重用。同时，要求第三方集成进来的服务插件是安全可靠、可弹性扩展的。这对平台提出了较高的要求，因而该问题也成为平台构建的关键问题之一。

    (6) 协同支持。通常情况下，项目研发是由一个团队合作完成的，这种云特征的SDP平台的构建是一个软件系统工程，需要基于软件子系统的生命周期由整个大团队以按需协作的模式来完成。在平台的构建过程中，要考虑以下几个因素：第一，封装、共享、获取可重用源码和软件模块，这样可以极大地提高工作效率，降低项目风险和投入；第二，需要保证源码以及相关知识产权的安全；第三，还要考虑如何增强团队内各个开发者之间的信息征集及共享，同时保证开发者的隐私与安全。

3 结束语
    具备云计算特性的SDP的构建是一个极具挑战性的课题，文章提出的新一代SDP解决方案是在原有SDP的实现基础上，结合云计算的技术特性，提出的具备云计算特性的SDP解决方案。该方案是一个平台的功能框架，它从功能的角度将整个平台分为服务能力实现层、服务能力封装与暴露层和应用层。在服务实现层和服务封装层，允许第三方集成各种服务能力，丰富了平台的服务能力、应用能力等，从而繁荣了整个产业的生态环境。

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[摘要] 随着新技术的发展，传统的电信域业务交付平台(SDP)需要支持互联网、移动互联网和物联网等新环境下的应用交付。同时，云计算服务模式及其所涉及的关键技术也为SDP的构建方式及服务模式提出了新的发展思路。文章在分析云计算PaaS平台与SDP关系的基础上，提出了具备云计算特性的SDP解决方案及其功能框架，并对其中的关键技术进行了深入的分析和研究。

[关键词] 业务交付平台；云计算；PaaS

[Abstract] With the development of new technology, the traditional service delivery platform (SDP) needs to support application delivery for Internet, mobile Internet, and Internet of Things. The service module and key technologies in cloud computing have sparked new ideas about SDP construction and service module. Based on the relationship between the PaaS and SDP solution, a new SDP solution with cloud computing features is proposed. The key technology in this solution is also studied.

[Keywords] service delivery platform (SDP); cloud computing; Platform as a Service (Paas)