基于云计算的Billing系统实现

文/CMC南京解决方案中心陈勇刘冠杰引言时下，云计算概念在整个IT界，甚至IT界以外被炒得如火如荼。

云计算为IT系统建设方案带来的新的思路，让很多后来者看到了希望。

云计算的某些关键特征也切实契合了现有Billing系统运行过程面临的迫切的性能改善诉求。

然而现有Billing系统在生产环境下被演绎得纷繁复杂、业务规则丛生，甚至是混乱不堪，业务移植工作量艰巨，维护人员捉襟见肘，真正实现计费关键、核心业务的云化Billing系统方案，在业界并不多见。

如何让美丽、抽象的“云”从概念变为现实，让Billing系统建设享受云计算的果实？本文所介绍的云计费产品C-Billing很好的回答了这一问题。

背景云计算（Cloud Computing）由网格计算（Grid Computing ）、分布式计算（Distributed Computing）等演变发展而来，却并不等同于它的前辈。

21世纪初，Google率先对“云计算”概念进行整理，并且身体力行的推广，直至今日，云计算概念已经延伸到IT行业的各个领域，成为IT领域最炙手可热的话题之一。

由于云计算尚处发展阶段，每个人对云的理解都不尽不同，仁者见仁智者见智，关于云计算的定义多种多样，汗牛充栋。

抛开各人视角的不同，我们认为可以达成以下一些最小的共识——云计算是指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务，其旨在运用网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统；运用网络将庞大的计算任务自动分拆成无数个较小的任务，在多部服务器计算分析之后将处理结果汇总，以达到和“超级电脑”同样的效果。

目前在搜索、电子商务以及个人社交网络等互联网领域，云计算模式都是热门的解决方案，并日趋成熟。

而在企业传统IT系统建设领域，私有云系统方面的应用，特别是电信支撑系统领域的应用，各个SI 厂家尚处于摸索、破题、尝试阶段。

电信行业计费系统(Billing)是指电信运营商根据签约用户的客户资料、消费行为、享受服务等信息，计算用户消费所产生的清、帐单费用，并以此完成清单批价，费用优惠、清、帐单生成、缴费抵扣、结余计算、信用控制等动作的系统，广义地说，Billing系统可以包括采集、预处理、分拣、批价、出帐、销帐、信控等模块。

Billing系统是电信支撑系统BSS/OSS的核心模块之一，其灵活性、响应速度、支撑能力的高下直接决定了电信运营商的服务水平和客户体验的满意程度。

Billing系统通常需要24*7小时条件下，进行海量数据吞吐和高复杂度运算。

一般而言Billing系统所依赖的硬件资源相当可观，传统的工作节点采用IBM、HP 和SUN的小型机、工作站。

一个2000万左右用户规模的省级运营商系统中，仅计费帐务核心模块就需要4-6台高端服务器予以支撑。

而随着用户规模的不断增长、电信业务种类日益丰富，特别是3G业务开展以后，无论是用户数还是单个用户承载的业务计算量都有了显著增长，计费系统承担的压力与日俱增。

在传统的Billing系统建设过程中，面对性能短板的应对手段，往往局限于“垂直扩展”——即继续增加单个节点的处理能力，不断升级至更高性能的服务器；应用、数据集中部署在少量几台大型计算机上的模式，在升级、扩容、故障时，系统响应中断时间较长，承担风险较高，好比把鸡蛋放在一个篮子里；Billing的子系统、模块之间关系配置、流程顺序复杂，难以调整；同等计算能力，高性能服务器价格较高；特别需要指出的是，计算资源无法在系统间共享调配。

电信支撑系统BSS/OSS的一大特征是，伴随着用户使用量和电信业务政策的时间相关性，系统计算量和忙闲程度会在一个自然日、自然周或自然月内形成高低波动，形成峰谷效应。

例如对于客服系统，一般在夜间0点至7点之间是使用的低谷，而对于报表、BI等系统可能就是一个使用的高峰。

对于Billing系统本身而言，内部子模块也有使用高峰的差异。

例如话单量最大的时刻一般是在中午和傍晚，而固定费、SP费用计算的峰值可能出现在凌晨。

现有Billing每个节点配备资源量通常是各个模块所消耗的最大值，模块和模块间、节点和节点间资源没有得到有效的利用和共享。

电信运营商通常有这样的疑问，为什么用户数目增长不大，但是程序需要的资源却增长很快？为什么有时候机器那么空闲，却还要申请新的资源做扩容？是不是你们程序、算法写得不好，浪费资源过多？如何削峰填谷，更加高效、节约的使用硬件资源，提高运算效率，提升用户体验，成为Billing系统建设的重要课题。

另一方面，现有移动、联通、电信行业BSS/OSS支撑系统一般是以省为单位建设的。

省级之间的业务数据通过一级BOSS平台、漫游分发平台等进行交互。

根据中国移动的远期战略，未来为了摊薄系统采购、建设成本，提高运行效率，可能借鉴银行、保险等金融领域系统支撑建设的经验，集中建设1-2个多省合并、全国规模的运营支撑中心。

目前试点阶段，已经在广东建立中国移动南方基地，其运营支撑项目第一阶段工程已经由亚信联创建设完成，承载了西藏、香港等省份的部分业务，后续可能会纳入更多省份、更多种类的业务，使之成为真正意义上的全国中心。

另据消息，中国联通也有可能效仿中移动的这一策略，启动相应的预研计划。

目前在建的省级规模运营支撑系统的资源，都常常让我们感觉捉襟见肘，将来我们又如何面对全国规模的BSS/OSS系统？如果仅仅是将各省的机房搬迁到全国中心，利用的软、硬件资源却没有减少，那么用户的诉求又怎样得到满足？亚信联创作为世界领先的运营支撑领域解决方案专家的价值又如何体现？由此可见，运用云计算技术实现新的Billing系统方案的诉求变得十分迫切。

面对Billing系统建设过程中这些实际遇到的困难，云计算解决方案的某些特性恰能够很好的解决。

与此相应的是，亚联各兄弟部门都加大了云计算解决方案的研发与投入，并取得了丰硕的成果。

去年8月，北研、杭研云计费平台0.99版在北京发布，该产品的主要特征是构建一个公开的、屏蔽业务差异的云计算开发平台，以提供给不同的业务子模块做后续开发，特别是适合结算等“轻数据”业务类型模块，可以实现较好的并发性；CRM领域，河南移动云CRM刀片化解决方案将基于Websphere的CRM应用均匀部署在数以十计的PC构架的刀片机上，以实现CRM应用的云化；此外，BI系统方面，形成了部署在大规模廉价服务器上的ETL产品方案等。

临渊羡鱼，不如退而结网。

为了满足用户的需求，也为了配合公司“橘云”战略“先私云后公云、先外围后核心、先BI后计费、先平台后业务”的要求，亚信联创南京解决方案中心集中移动设计部、移动计费帐务产品部、联通计费帐务产品部等兄弟部门多方力量，自2010年7月开始历时10个月的规划、研发，于2010年4月发布基于云计算条件下的新一代计费产品——C-Billing。

该产品研发的宗旨是在云计算条件下实现可落地的Billing系统，要求实现现有Billing生产系统的核心功能，承载已支撑的关键业务，使虚无缥缈的“云”真正落地，形成切实可行的Billing系统解决方案，填补云计算在Billing系统实际业务实现上的空白。

困难与目标云计算在Billing领域实际落地的困难基于Billing的某些特征。

1）业务流程较为严格Billing系统业务流程较为严格，从预处理到批价、帐务处理，都有严格的先后顺序，不能颠倒。

不同时段前置与后续模块忙闲程度不一，如何在保证业务次序的同时，最大可能的实现并发计算，合理调配模块资源是重要命题。

2）数据粘连性强Billing系统计算过程需要存取大量数据。

其数据结构、存取顺序业务相关性较强。

云计算的一大特征是数据分布式存储、并行计算，彼此之间尽量减少互相的影响。

如何在数据均匀分布、持久稳固与快速访问之间寻找一个合理的平衡，是另一个重要问题。

3）对系统效率要求较高例如，与CRM系统相比，Billing计算效率上要求更高。

两者差异表现在：A）运算次数差别：一个手机用户，使用呼叫中心、网厅、实体厅等媒介，访问CRM系统的次数，一个月数以十计；而他打电话、上网、发短信产生的清单量却是数以百计的。

每一条清单都会触发Billing系统的运算动作。

B）时间响应差别：与运算次数成倒数关系的是响应时间。

呼叫中心、CRM等在线交易的OLTP（On-Line Transaction Processing联机事务处理系统）系统，响应时间可以以秒计，误差1、2秒用户感知不会降低太多。

而Billing系统面临的是海量的、成批的、可重复计算的数据，一条清单触发的业务计算时间只能控制在毫秒级，否则就有可能引起话单积压、漫游上发延迟、用户打电话不能及时扣费、帐单不能及时体现等问题的发生。

云计算系统节约成本是以单个节点计算能力下降为代价的，其程度如何不引起用户感知，不降低系统整体响应速度，是一个问题。

以云计算系统构架的Billing系统，在把负载分摊的同时，必须切实提高运算能力。

我们认为，基于云计算的Billing系统解决方案，应该实现以下目标：✧应用须支持并行计算；计算任务能有效均匀的分发到不同的处理节点，通过各节点间协作共同完成计算任务。

✧应用须能在低性能服务器部属，通过增加服务器数量达到与高性能服务器相同效果。

✧低性能服务器的引入以及机器数量的增加，提高了系统发生故障概率；应用应该具备自动故障接管能力。

✧应用根据自身运行情况，动态申请占用相应的计算资源并自动启用。

资源不足申请资源，资源过剩归还资源。

✧应用支持快速部署。

✧数量众多服务器的引入，会使管理变的复杂；应用应该提供有效手段简化管理。

产品介绍产品特点：C-Billing云计费系统通过网络将庞大的计费任务自动分拆成若干个子任务,将这些子任务均匀地部署在多个服务器上并行计算,最终汇总处理结果,以到达和“超级电脑”同等效果。

系统运行过程中体现出任务有效负载均衡，资源按需占用、系统智能水平伸缩以及故障自动接管等云计算特征。

C-Billing云计费系统是高效的私有云，稳定的SAAS，具有多维度简易管理，快速自动部署等特征。

系统构架：整个系统按照功能模块划分为计算服务（计算消息框架）、数据服务、管理服务三大块：✧计算服务又称消息框架，由计费控制（任务接入、分发、终结）、计费处理（负责任务并行处理）两部分组成；计费处理是可垂直扩展的，模块可以任意组合分拆；任务-计费控制-计费处理间通过路由进行关联，路由由节点调度动态指定。

✧数据服务（主要通过数据代理，屏蔽底层数据部署，内存库可以水平扩展、自由分裂，而无需业务端作出调整）✧管理服务（主要负责节点调度工作，是非中心化的控制者，管理平台具有极简、自适应等特征）重点模块详细介绍1.计算服务整个计算服务框架采用socket消息通信模式，因此又称为消息框架。