对话中国移动：支撑数亿用户的基础设施如何实施云原生改造？

赵钰莹
近几年，数字化转型和云原生改造成为业界两大热词，运营商也开始了与技术的又一次较量。作为支撑数亿用户日常生活的必备基础设施平台，其改造难度是非常大的。本文，InfoQ 走进中国移动信息技术中心，一起聊聊他们如何看待数字化转型与云原生的意义。为什么要做云原生改造？决定改造后，人从哪找？团队 KPI 咋定？流程是什么样的？传统企业有必要自研吗？转型过程中有哪些注意事项…
为什么需要云原生？如何推进？
从 2008 年开始，中国移动就一直在探索转型升级之路，试图抓住“数字经济”带来的发展机遇。2008 年，电信运营商按照“六合三”的方案进行了重组，进一步加剧了三大运营商之间的竞争，中国移动凭借着 2G 时代语音业务的网络效应迅速成为佼佼者。
随着 3G 时代的到来，整个行业又开始面临语音业务增长缓慢和收入减少的压力。2013 年 12 月，中国移动获得固网宽带牌照成为全业务运营商。至此，三家运营商正式开启全业务领域竞争。
4G 时代，面对更加激烈的竞争局势，中国移动提出“三条曲线”的发展策略，即：第一条曲线是中国移动语音和短彩信；第二条曲线是流量经营，主要是依靠 4G 的拉动；第三条曲线则是数字化服务。中国移动明确从网络、终端和营销三个方面向流量经营转型，并且更注重第三条数字化服务曲线的发展。
5G 时代，基于 5G 数字化网络基础设施，中国移动打造泛在接入、泛在联接、泛在算力的信息高速，深化智慧运营创新，实现体验经营跃升，更加有效保障数字经济战略落地。
2019 年，中国移动决定从通信服务向空间更广阔的信息服务转型升级，围绕“力量大厦”的总体思路，以高质量发展为主线，打造基于规模的融合、融通、融智价值经营体系，构建高效协同的能力、合力、活力组织运营体系。
对于体量巨大的中国移动来说，转型并不容易，这背后到底有哪些考虑呢？
InfoQ：您对数字化以及数字化转型的理解是什么？这在中国移动内部是如何执行的？
A：我之前也在想到底什么是数字化，“转型”二字又意味着什么。众所周知，中国移动是运营商，而运营商最开始做的事情在我看来就是数字化的，就是跟数字打交道的。那么，数字化转型是什么呢？
转型意味着变革，我觉得可以从三个层面理解：一是战略层面的转型，公司全力推进智慧中台构建，持续汇聚共性能力、对内支撑更多的业务场景、对外实现能力共享，促进公司数智化运营和全社会数智化转型；二是技术层面的转型，虽然以前也用到很多数字化的技术，但传统的 IT 技术与现在的云计算、人工智能相比有很大不同，解决的问题和关注的重点都不相同，这是技术层面的转型；三是业务转型，运营商早期的主要业务是电话、短信，现如今随着 5G 的出现，我们的业务越来越丰富。
综上，中国移动明确了总体发展目标，即创世界一流企业，做网络强国、数字中国、智慧社会主力军。确立通过推进数智化转型，实现高质量发展的发展主线，结合经济社会数字化转型“五纵三横”的特征，形成中国移动的战略内核。
围绕战略目标，我们开始更加关注数字化的价值。以往我们关注的是技术本身可以解决的问题，现在把重心更多地放在数字化如何赋能业务发展，如何赋能商业模式转型。这对 IT 提出了更高要求——即需要通过组织变革来支撑更高的目标，实现更高能力的锻造。
注：五纵三横指经济社会数字化转型呈现“五纵三横”的新特征。其中的五纵指的是基础设施数字化、社会治理数字化、生产方式数字化、工作方式数字化、生活方式数字化；三横指的是线上化、智能化、云化。
InfoQ：我们做云原生化改造的背景是什么？这和数字化转型的关系是什么？
A：多年前，我们的 IT 系统承载在小型机、磁盘阵列、传统商业数据库上，传统的 IT 架构，应用横向扩展能力较差；2008 年起，我们从小型机向 X86 演进，大型的企业级应用向分布式服务化架构升级；2010 年左右，我们引入虚拟化技术，大力推进基础设施云化，业务规模化扩展和灵活性得到提升，实现了底层资源的共享；2015 年前后，我们逐渐从虚拟化向容器化过渡，不只是基础架构在快速变革，应用架构和交付也在升级，把大型复杂软件应用拆分成多个简单应用，各应用之间松耦合，从而降低了系统复杂度，还可以做到独立发布部署、独立扩展和跨语言编程，当然这一切的变化也将驱动我们研发、运维工作模式的转变。
在我看来，以往通过虚拟化技术将一台 X86 服务器虚拟化为多个虚机，当成物理机使用，这样的模式只解决了资源共享的问题，而云化不仅仅是基础设施和平台的变化，应用也需要做出调整，在架构设计、开发方式、部署维护等各个阶段都基于云的特点进行构建。云原生正是以应用为中心，应用开发之时便基于云的方式。只有这样才能更好地发挥出云的优势，更好地赋能业务发展。具体来讲，我们对于应用的要求主要是指：
1. 敏捷。随着市场的快速发展，竞争日益激烈，对新功能的上线速度要求越来越高，我们需要化解高速的业务发展和系统稳定之间形成的矛盾，让“大象”能够起舞。
2. 海量。我们需要支撑更多的互联网新业务、新玩法，需要足以支撑海量、高并发、高性能的业务系统架构。
3. 简单。提高运维效率，解放劳动力。
在这样的背景下，中国移动 IT 系统建设全面拥抱云原生技术。
通过云原生改造，原本直接运行在虚拟机或者物理机上的业务系统，如今以高内聚、低耦合的应用独立运行在在容器里。以前一个新的应用系统需要从下到上完全自己重新搭建，现在大部分底层共性能力可以复用，极大地提高了开发效率，降低了成本，这就是我们所说的厚 PAAS、薄应用。
根据多年的实践经验，我们打造了磐基容器云，以及磐舟云交付平台，面向内部 IT 系统提供承载和服务支撑，主要包括面向客户服务和业务管理的业务支撑系统 (简称 BSS 或 B 域)、面向通信网络管理的网管支撑系统 (简称 OSS 或 O 域)、面向企业内部管理的管理信息系统 (简称 MSS 或 M 域)。
InfoQ：您方便介绍下整个云原生的改造历程是什么样的？
A： 中国移动是首个完成大规模、分布式电信业务支撑系统 X86 化、容器化改造的运营商，领先同行业近两年时间。最早启动云原生改造的系统叫网状网，这个系统支撑了 200 多个业务平台，700 多个业务，包括金融类、互联网类、全网业务订购类、客服类、实时鉴权类、区块链等业务，峰值交易量为 75 万笔 / 分钟。完成改造后，在高可用、故障自愈等方面效果尤为突出，当应用模块升级或某个服务不可用时，服务可快速从容灾节点拉起，用户访问无感知。
另一个实现云原生改造的系统是中国移动集中化物联网支撑系统。这个系统是物联网产品集中化管理能力一点接入、统一运营的业务支撑系统，提供了端到端的业务受理、服务开通、计费账务和综合结算等能力，支撑亿级连接高效运营。系统采用微服务化的设计理念，基于我们团队自研的磐基容器云平台，快速构建敏捷开发和智能化运营的容器化业务系统。
截至目前，共有 40 多个系统运行在磐基容器云上，集群规模约 6600 台服务器，业务容器数近 4 万个。
在业务迁移上云方面，我们总结并形成标准化的上云规范和云原生改造优秀实践案例。跟业务部门对接的过程中，前期会有个布道的过程，对租户进行相关培训，同时了解业务需求，完成梳理架构、容量预估，提供针对性的解决方案和指导；其次，业务部门采用微服务的设计理念，遵循“前端横向整合，后端纵向解耦，服务提供与应用分离”的原则进行架构设计，完成容器化改造及微服务拆分；最后，逐步分离松耦合业务，完成部分流量切换验证，最终完成业务部署上线。在指导业务迁移上云的过程中，我们非常重视提前介入和收尾复盘，做到三同步：同步监控、同步高可用、同步安全。
团队人员及 KPI 制定
如火如荼的云原生世界，大部分人才被云厂商招致麾下，传统企业如何组建合适的研发团队呢？
InfoQ：您方便简单介绍下目前我们部门的人员组成吗？主要工作是什么？
A：我们部门是中国移动信息技术中心（公司）下属研发创新中心，还有一个牌子叫平台能力共享中心。目前部门共 300 余人，作为公司创新驱动的引领者、核心能力的内化者、技术演进的研究者、共性能力平台的运营者、核心测试能力的提供者，全面负责 IT 领域 PAAS、AI、区块链、IPA 等平台级产品的研发、测试、维护和运营推广；云原生平台的研运工作是我们部门的核心工作之一。
InfoQ：确定改造之后，承担云原生改造的团队人员大概来源是什么？
A：云原生平台核心研发团队近 50 人，包括架构设计、开发、运营、运维人员，承担整体架构设计，演进方向及新技术跟踪，容器云、DevOps 以及智能运维等模块研发集成，为各业务部门提供云原生改造解决方案咨询、支撑、部署和维护服务。
团队成员一部分来源于公司内部, 在建设电信业务过程中多年积累的 IT 人才，抽调并重组，另一部分来源于社会招聘和校园招聘，我们也通过猎头专门招聘有经验的架构师。
我们更希望团队员工知识更加全面。不仅对容器等云原生技术方面有要求，也希望员工更多的了解中国移动为什么要做数智化转型，要对运营商业务应用架构演进敏感，热爱新技术，真正解决好现有系统的问题。综上，我们对人才的整体要求可以概括为“四懂”：懂需求，懂市场，懂客户，懂技术。
InfoQ：您方便介绍下内部是如何对人员进行培训的吗？
A：数字化战略方面，公司内部会定期组织“知识赋能行动”等系列培训；云原生技术分享方面，我们会请内部人员或者外请一些大厂的技术专家做分享；应用上云改造和实践方面，基于磐基容器云平台，为租户提供体系化的培训课程，包括 K8S 应用管理及云原生技术实践。后面也会逐步完善认证体系，为架构设计、开发、运维人员提供相应的培训及认证服务，云原生技术更新太快，需要我们的员工终身学习。
InfoQ：业务方的态度如何？
A：基于技术发展趋势和公司战略要求，各租户对于数字化转型意义的理解在逐渐深化，目前公司有序推进系统全面上云，各部门积极配合 IT 系统云原生改造。
通过云原生改造，租户发现上云可以明显提升资源使用率、提高应用高可用性，加快迭代上线速度；另外，部分开发运维工作可以交由云原生平台实现，业务部门可以更专注业务创新，创造更多的业务价值。
云原生改造的整个过程对业务人员来说，也是学习提升、能力锻造的过程，毕竟，云原生技术是未来的发展趋势。
InfoQ：你们整个团队的 KPI 是什么？
A：我们团队的 KPI 有以下三个部分：一是研发方面，重视需求采集分析，以应用为中心规划、设计产品，解决业务问题并且完成升级，跟随云原生社区的技术发展，提升产品开发、交付效率。二是推广应用方面，整个平台在公司内部支撑系统的规模要不断的提升, 成为 IT 系统的技术底座。三是稳定支撑方面，要求能快速定位故障，并对故障快速排查解决（单体应用或 SOA 架构，故障定位相对容易，应用微服务化改造后存在大量的微服务，故障很难快速定位、对症下药，需要构建完善的监控体系和端到端服务跟踪工具；我们想到另一个比较好的解决方案是智能运维——AIOps，进一步提升故障定位和解决效率），真正实现我们团队提出的“乘舟上云，稳如磐基”。
InfoQ：公司层面对完成云原生改造有什么目标吗？
A：我们的目标是通过磐基容器云平台和磐舟云交付平台的打造，助力 IT 系统完成云原生改造，逐步实现全云化演进。
对于新建应用，要求云上构建；对于存量的业务系统，云原生改造是循序渐进的。结合云原生价值和业务痛点，对于需求频繁变更、大规模、分布式架构的业务支撑系统优先改造；对于一些缺乏开发团队维护的遗留系统、需求很少变化，以及业务逻辑耦合紧密、比较大的存量单体应用，暂缓改造。
另外，考虑到改造代价和价值， 全部“重构应用代码”，并不是应用改造的唯一途径，对很多仍然在发挥作用的存量应用来说，重构封装应用代码的“应用运行时”也是一种更稳妥、有效的形式。
自研的动力是什么？如何选型？
在转型的过程中，中国移动基于云原生的理念，采用 K8S 和容器技术，自主研发了磐基容器云以及磐舟云交付平台。磐基容器云已经获得 CNCF 的一致性认证和可信云容器平台的认证，磐舟云交付平台也获得平台级的 DevOps 解决方案先进级认证。目前，磐基容器云平台已经支撑内部 IT 系统 40 余个，覆盖 BMO 三域；磐舟云交付平台也逐步规模化运营，已有 30 余个系统正在使用这个平台，实现了 X86、ARM 双平面研发运行，大大增强了我们对 IT 系统软件资产的自主可控能力。
磐基容器云平台架构图
作为运营商，中国移动为什么有动力自研技术呢？
InfoQ：作为传统企业，为什么我们有动力自研核心技术？
A：可以从两个层面来看，在宏观层面，国家鼓励自主可控和科技创新，我们中国移动积极响应国家号召，大力推进核心能力内化，增强“端到端”自主可控能力，不断培养科技创新人才。
在需求层面，外部产品更加通用，平台的定制化程度及开发响应速度比较弱；不能很好的满足我们的业务场景、运营运维流程、研发规范要求，业务系统共性能力也很难得以快速的沉淀。
云原生改造的道路上，在构建、发布、运行三大领域都有更多的开源项目可以选择，我们可以站在巨人的肩膀上，引入、集成、优化和增强，让自研过程更加轻松。
InfoQ：自研之前有做过选型对比吗？
A：以往，合作伙伴开发的业务支撑系统在开发，运行过程中用到了容器云产品。在生产过程中，我们发现通过容器云平台很好的解决了弹性伸缩、故障自愈、容灾等问题；同时，我们对 K8S 的特性、包括一些关键组件的选型有了一定的积累。在此基础上，我们开始自研，并对 K8S、容器底层技术，做了一些封装和优化，以提高其稳定性和安全性。
事实上，PaaS 的范围太大了，也不可能完全自研。我们也会根据租户的需求，引入部分优秀组件快速地解决生产问题，如国产数据库、国产中间件以及容器安全方面的能力。我们会通过联合创新的方式，引入一些合作伙伴的高质量产品，实现生态链企业合作共赢。
容器云研发期间，我们也在打造全栈全场景的混合架构，业务可以根据场景需求，在双算力的平台下融合部署，混合调度，实现业务能力互备，资源共享。
硬件层面，在 X86 基础上引入 ARM 算力，并向互联网公司学习，结合云原生改造需求，研发定制了云原生容器服务器。
在操作系统层面，积极拥抱开源社区，中国移动拥有自研的操作系统，也在积极探索 openEuler 开源操作系统部署应用，并尝试多元化容器运行时部署。
中间件层面，我们与东方通、中科院软件所、电子技术标准化研究院、国家信息中心、工商银行等单位一起中标了国家 2020 年基础支撑软件中间件项目，推动定制化中间件的研发和应用。
数据库层面，联合了业内 5 家企业进行联合创新，在应用场景中进行测试验证。通过不断的验证打磨，推动自主可控国产数据库的成熟落地。
请勿“人云亦云”
任何热门技术都逃不过“泡沫”，我们现在已然到了“不懂云原生不好意思出门的”境地，而热浪中总有喜欢看热闹不嫌事儿大的人，搅浑水的人以及淘金者。作为亲身实践者，中国移动又有哪些好的建议呢？
InfoQ：我们可以理解为云原生平台是某种形式的中台吗？
A：云原生平台实现了底层技术能力的复用，加快了应用上线速度，我们都认为是一种形式的技术中台，或者说数字化转型的技术底座。
InfoQ：对于希望做云原生改造的企业而言，您有哪些建议呢？
A：一是对于云原生改造，企业需要有自己的总体规划。系统整体架构未来要如何演进，各业务系统现存哪些问题和痛点，有哪些新的需求；二是云原生改造对人员的要求比较高，要具备架构的自主掌控力；三是云原生改造要循序渐进，平台部门要制定明确的研发、交付、运维规范，指导业务系统有序上云；四是要及时复盘，及时评估上云之后的效果和指标量化价值；五是运维支撑一定要跟上，包括安全体系，要构建完善的运维监控工具，解决好故障定位和监控难的问题；最后，构建一个成熟的系统往往需要一个相对比较长的运维和迭代过程，我们积极拥抱云原生的同时，也要做好踩坑的准备，稳步前行。
嘉宾介绍：
张春 中国移动信息技术中心研发创新中心 副总经理
魏宝辉中国移动信息技术中心研发创新中心架构师
郑文雯中国移动信息技术中心研发创新中心架构师
赵淳中国移动信息技术中心研发创新中心 运营总监
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解释
总结
中国移动信息技术中心进行了云原生改造，以适应数字化转型的需求。该改造涉及战略、技术和业务三个层面。通过云原生改造，中国移动将传统IT系统转变为高内聚、低耦合的应用独立运行在容器中，以提高敏捷性、支持海量业务和简化运维。他们的云原生改造历程包括网状网和物联网支撑系统的改造，实现了高可用性和故障自愈。中国移动是首个完成大规模、分布式电信业务支撑系统X86化、容器化改造的运营商，领先同行业近两年时间。整个云原生改造过程是中国移动数字化转型的重要一步，为其未来发展提供了强大的技术支持。团队人员及KPI制定方面，中国移动信息技术中心的云原生平台核心研发团队近50人，包括架构设计、开发、运营、运维人员，承担整体架构设计，演进方向及新技术跟踪，为各业务部门提供云原生改造解决方案咨询、支撑、部署和维护服务。公司的目标是通过磐基容器云平台和磐舟云交付平台的打造，助力IT系统完成云原生改造，逐步实现全云化演进。在自研技术方面，中国移动基于云原生的理念，采用K8S和容器技术，自主研发了磐基容器云以及磐舟云交付平台。整个云原生改造过程对业务人员来说，也是学习提升、能力锻造的过程，毕竟，云原生技术是未来的发展趋势。
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