云计算成本结构分析：解析云计算成本

在短短几年时间里，云计算被广大用户所接受，越来越多的企业、政府、学校、医疗机构纷纷投入到云计算实践当中。随着云计算的蓬勃发展，运营商吸引用户从传统方式转换为云计算模式，运营商的目光也转移到如何以最小的成本获得最大的收益这样深层次的问题上。为此，需要展开对云计算的成本效益分析。

在云计算中，经济效益的实现被视为两步过程：第一步，只有当收益大于成本时，资源才被应用；第二步，当成本最小时，通过给定的资源实现最大效益。由此可见，成本分析是云计算经济效益分析的重要基础。所以，本节将先为读者分析云计算的成本结构。

1）云计算的成本结构特点

目前，已经有一些方法和技术用以对传统数据中心的成本分析，但是云计算的特点使得它们很难被采用去作云计算的成本分析。这是因为云计算服务作为新型的IT服务，与以往的IT服务不同，具有资源弹性利用和虚拟化的新特点。

（1）资源弹性利用

云计算是一个按需提供的资源服务。用户通过向云申请自己所需要的资源，然后从云上得到反馈，获得所需资源。云计算所采用的架构使得其可以不断地自动适应用户变化的需求。动态可扩展性技术支持云在资源池中实现多次配置，无需人工干预。这就意味着，服务器、软件、能耗以及设施，包括网络关键物理基础设施和电力系统，都可以根据用户需求的变化，在资源池中进行删减。这就使得云计算的成本分析完全不同于传统的数据中心。目前的成本分析技术并没有考虑云计算的弹性特点。它们的计算主要取决于对每个成本项目和所有现金支出的汇总的统计，而忽略了弹性使用对成本计算的影响。且目前的技术无法从不断变化的云计算中得到每一个成本项目的确切数据，用以计算。

云计算的成本分析应该以使用为导向，随着用户不断变化的需求，甚至是用户的规模而改变。

（2）虚拟化

在云计算中，一组通用的服务器承载着多个应用程序。这就允许应用程序工作量整合在较少的服务器上，从而保证其被更好地使用。因为不同的工作量可能有不同的资源利用足迹，且随着时间变化可能会进一步有所不同。为此，虚拟化技术在云计算中被广泛采用。云计算服务提供商将任意用户的应用程序打包成一组虚拟机（VMs），并将虚拟机作为应用程序的资源。

在这种情况下，虚拟机成为云计算中资源的单位，这肯定会影响成本分析。例如，传统的成本计算主要以物理服务器作为单位来计算服务器成本，且考虑更新情况。但采用虚拟化是在综合使用物理服务器。另一个例子是软件。在云计算服务中，软件以虚拟机的形式授权给用户使用，而不是物理服务器。云计算服务供应商在虚拟机应用的租赁时，将软件借给用户，这就使得在一段时期内，云中的软件被公共使用了，传统的软件成本基于单独价格直接计算的方式已不再适用。

2）云计算的成本分析方法

目前，对云计算成本分析的方法并不多，下面介绍其中一种云计算成本分析的方法，是由IBM研究所的Li等（2009）提出的。他们分析云计算的成本包含两部分：总拥有成本（TCO）和使用成本。

（1）总拥有成本

总拥有成本通常被用来作为商业实施和管理IT基础设施的实际成本。它不仅包含资本成本，而且考虑了经营整个IT基础设施的成本。综合考虑整个生命周期的消费使得总拥有成本可以适当地作为决定云计算经济价值的成本基础。因此，将云计算总拥有成本视为云计算成本分析的基础。

云计算的总拥有成本一般是指建立和运营一个云所花费的成本。构成云计算总拥有成本的元素可以分为八类：服务器、软件、设施、支持和维护、网络、电力、冷却以及场地。

①服务器成本。云计算中的服务器都被安放在机架中，共同构成一个资源池。用户通过资源池分配到自己需要的应用和服务。计算总拥有成本时，需考虑资源池中所有的服务器。(www.xing528.com)

②软件成本。这个成本主要是用于支付软件使用许可证费用，根据许可方式的不同，有不同的分类方式，相应的成本计算方法也是截然不同的。

③网络成本。与网络相关的成本主要是由交换机、网卡和用来将物理服务器连接到网络的电缆产生。其中，由于网卡、电缆一般是和服务器联合购买的，因此在计算总拥有成本时，网卡和电缆算在物理服务器的价格里。网络成本只需考虑网络交换机的成本。

④支持和维护成本。此项属于软成本，但是也包含了一些重要工作的费用，如软件分发和升级、资产管理、故障排除、流量管理、服务器配置、病毒防护、磁盘保护以及性能维护等产生的费用。

⑤电力成本。云计算中的电力主要用于计算的基础设施（IT负载），如服务器、网络交换机等，以及网络关键物理基础设施（非IT负载），如变压器、不间断电源设备、电源线、风扇、空调、水泵、加湿器、照明等。由于这些是被配置在机架内的，因此电力成本一般按照机架为单位计算。

⑥冷却成本。因为数据中心的能耗被完全转化为热能，所以机架的额定功率与热输出是相等的。

⑦设施成本。设施不是设备，但是对设备的正常运行具有重要作用。它们都被包含在机架内，也是按机架为单位来计算的。

⑧场地成本。由于冷却、电力等特殊基础设施的需求，云计算所需求场地价格通常比标准的商用物业更贵。有数据显示，每平方米额定功率为40 W的数据中心的成本约为4 000美元。

以上八类成本的总和就是云计算的总拥有成本。当具体计算时，所需要的参数都从运营商或行业统计数据处收集。

（2）使用成本

对云计算来说，仅仅计算和分析总拥有成本是不够的。虽然总拥有成本对评估云计算整个生命周期的IT成本是有帮助的，但是它更适合被用来评估基础成本，而不是云上弹性资源的传递成本。总拥有成本包含资源池内所有服务器及所有支持这些服务器的设施等的成本。但是云只是使用了这些服务器和其他类别的资源的部分以满足用户的要求。被使用的部分资源的成本很容易随着各种工作负载的变化而不断变化，于是需要计算由用户使用带来的成本，这里被称为使用成本。使用成本的计算将考虑到云计算的虚拟化和弹性化特性。

完全不同于传统的成本核算方式，这里采用虚拟主机为使用成本的输入，并采用一个三层结构的推导模型来计算使用成本，如图3-3所示。

图3-3　云计算的使用成本模型

同总拥有成本一样，使用成本也采用相同的8个衡量标准的类别，即服务器成本、软件成本、设施成本、支持和维护成本、网络成本、电力成本、冷却成本以及场地成本。在图3-3中，使用成本的整个计算过程是：首先，在第一层，获得作为输入的虚拟机数量和虚拟机密度；然后，在第二层，根据以上两个参数，计算服务器的数量，在服务器数量和虚拟机数量的基础上可以得到服务器成本、软件成本、支持和维护成本、网络成本等；在第三层次，计算包含服务器的机架数量。电力成本、冷却成本、设施成本以及场地成本都取决于机架数。最后，将这8类成本相加就得到了云计算的使用成本。