刘鹏：探秘云计算划时代的优势

为什么云计算拥有划时代的优势？主要原因在于它的技术特征和规模效应所带来的压倒性的性能价格比优势。

全球企业的IT开销，分为三部分：硬件开销、能耗和管理成本。根据IDC在2007年做过的一个调查和预测（如下图所示），从1996年到2010年，全球企业IT开销中的硬件开销是基本持平的。但能耗和管理的成本上升非常迅速，以至于到2010年管理成本占了IT开销的大部分，而能耗开销越来越接近硬件开销了。

图全球企业IT开销发展趋势

如果使用云计算的话，系统建设和管理成本有很大的区别。根据James Hamilton的数据[1][2]，一个拥有5万个服务器的特大型数据中心与拥有1000个服务器中型数据中心相比，特大型数据中心的网络和存储成本只相当于中型数据中心的1/5到1/7，而每个管理员能够管理的服务器数量则扩大到7倍之多。因而，对于规模通常达到几十万乃至上百万台计算机的Amazon和Google云计算而言，其网络、存储和管理成本较之中型数据中心至少可以降低5－7倍。

表2：中型数据中心和特大型数据中心的成本比较

技术	中型数据中心成本	特大型数据中心成本	比率
网络	$95 每 Mb/秒/月	$13 每 Mb/秒/月	7.1
存储	$2.20 每 GB/月	$0.40 每 GB/月	5.7
管理	每个管理员约管理140个服务器	每个管理员管理1000个服务器以上	7.1

两者，电力和制冷成本也会有明显的差别。虽然我国的电价基本上是全国统一的，但实际上不同地区的电力成本是不一样的。例如[2]，美国爱达荷州的水电资源丰富，电价很便宜。而夏威夷州是岛屿，本地没电力资源，电力价格就比较贵。二者最多相差7倍。

表3：美国不同地区电力价格的差异

每千瓦时的价格	地点	可能的定价原因
3.6美分	爱达荷州	水力发电，没有长途输送
10.0美分	加州	加州不允许煤电，电力需在电网上长途输送
18.0美分	夏威夷州	发电的能源需要海运到岛上

主要由于电价有如此显著的差异，Google的数据中心一般选择在人烟稀少、气候寒冷、水电资源丰富的地区，这些地点的电价、散热成本、场地成本、人力成本等都远远低于人烟稠密的大都市。剩下的挑战是要专门铺设光纤到这些数据中心。不过，由于光纤密集波分复用技术（DWDM）的应用，单根光纤的传输容量已超过10Tbit/s，在地上开挖一条小沟埋设的光纤所能传输的信息容量几乎是无限的，远比将电力用高压输电线路引入城市要容易得多，而且没有衰减。拿Google的话来说，“传输光子比传输电子要容易得多”。这些数据中心采用了高度自动化的云计算软件来管理，需要的人员很少，而为了技术保密而拒绝外人进入参观，让人有一种神秘的感觉，故被人戏称为“信息时代的核电站”（如下图所示）。

图被称为“信息时代核电厂”的Google数据中心

再者，云计算与传统互联网数据中心（IDC）相比，资源的利用率也有很大不同。IDC一般采用服务器托管和虚拟主机等方式对网站提供服务。每个租用IDC的网站所获得的网络带宽、处理能力和存储空间都是固定的。然而，绝大多数网站的访问流量都不是均衡的。例如，有的时间性很强，白天访问的人少，到了晚上7、8点钟就会流量暴涨；有的季节性很强，平时访问人不多，但是到圣诞节前访问量就很大；有的一直默默无闻，但是由于某些突发事件（例如，迈克尔·杰克逊突然去世），使得访问量爆增而陷入瘫痪。网站拥有者为了应对这些突发流量，会按照峰值要求来配置服务器和网络资源，造成资源的平均利用率只有10－15％（如下图所示）。而云计算平台提供的是有弹性的服务，它根据每个租用者的需要在一个超大的资源池中动态分配和释放资源，而不需要为每个租用者预留峰值资源。而且云计算平台的规模极大，其租用者数量非常多，支撑的应用种类也是五花八门，比较容易平稳整体负载，因而云计算资源利用率可以达到80%左右，这又是传统模式的5－7倍。

图某网站的访问流量

综上所述，由于云计算有更低的硬件和网络成本，更低管理成本和电力成本，以及更高的资源利用率，两个乘起来就能够将成本节省30倍以上。这是个惊人的数字！这是云计算成为划时代技术的根本原因。

图云计算较之传统方式的性价比优势

谷歌前中国区总裁李开复曾表示，谷歌2008年花了16亿美元建设云计算数据中心，如果不采用云计算技术，要达到同样的效果，则需要640亿。也就是说，Google的云计算成本只相当于传统方式的1/40，这可能是Google迅速成为全球第一大互联网公司的关键原因。

从前面可以知道，云计算能够大幅节省成本，规模是极其重要的因素。那么，如果企业要建设自己的私有云，规模不大，也无法享受到电价优惠，是否就没有成本优势了呢？仍然会有数倍的优势。一方面硬件采购成本还是会节省好几倍，这是因为云计算技术的容错能力很强，使得我们可以使用低端硬件代替高端硬件。另一方面，对云计算设施的管理是高度自动化的，极少需要人工干预，可以大大减少管理人员的数量。中国移动研究院建立了256个节点的BigCloud云计算设施，并用它进行海量数据挖掘，据称可以节省成本并提升效率数倍。

对云计算用户而言，云计算的优势也是无与伦比的。他们不用开发软件，不用安装硬件，用低得多的使用成本，就可以快速部署应用系统，而且可以动态伸缩系统的规模，可以更容易地共享数据。租用公共云的企业不再需要自建数据中心，只需申请云计算帐号并按量付费，这一点对于中小企业和刚起步的创业公司尤为重要。目前，云计算的应用领域涵盖应用托管、存储备份、内容推送、电子商务、高性能计算、媒体服务、搜索引擎、Web托管等多个领域，代表性的云计算应用企业包括Abaca、BeInSync、AF83、Giveness、纽约时报、华盛顿邮报、GigaVox、SmugMug、Alexa、Digitaria等。纽约时报使用亚马逊云计算服务在不到24个小时的时间里处理了1100万篇文章，累计花费仅240美元。如果用自己的服务器，需要数月时间和多得多的费用。

参考文献：

[1] HAMILTON, J. Cost of Power in Large-Scale Data Centers [online]. November 2008. Available from: http://perspectives.mvdirona.com/2008/11/28/CostOfPowerInLargeScaleDataCenters.aspx.

[2] Michael Armbrust， Armando Fox，Rean Griffith，Anthony D. Joseph，Randy H. Katz，Andrew Konwinski，Gunho Lee，David A. Patterson，Ariel Rabkin，Ion Stoica，Matei Zaharia. Above the Coulds: A Berkeley View of cloud computing. http://www.eecs.berkeley.edu/Pubs/TechRpts/2009/EECS-2009-28.pdf。

本文作者：刘鹏，来源：中国云计算（http://www.chinacloud.cn）

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