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劉鵬:探秘云計算劃時代的優(yōu)勢

[日期:2010-01-04] 來源:中國云計算  作者:劉鵬 [字體: ]

為什么云計算擁有劃時代的優(yōu)勢?主要原因在于它的技術特征和規(guī)模效應所帶來的壓倒性的性能價格比優(yōu)勢。

全球企業(yè)的IT開銷,分為三部分:硬件開銷、能耗和管理成本。根據(jù)IDC在2007年做過的一個調查和預測(如下圖所示),從1996年到2010年,全球企業(yè)IT開銷中的硬件開銷是基本持平的。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開銷的大部分,而能耗開銷越來越接近硬件開銷了。



圖  全球企業(yè)IT開銷發(fā)展趨勢

如果使用云計算的話,系統(tǒng)建設和管理成本有很大的區(qū)別。根據(jù)James Hamilton的數(shù)據(jù)[1][2],一個擁有5萬個服務器的特大型數(shù)據(jù)中心與擁有1000個服務器中型數(shù)據(jù)中心相比,特大型數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡和存儲成本只相當于中型數(shù)據(jù)中心的1/5到1/7,而每個管理員能夠管理的服務器數(shù)量則擴大到7倍之多。因而,對于規(guī)模通常達到幾十萬乃至上百萬臺計算機的Amazon和Google云計算而言,其網(wǎng)絡、存儲和管理成本較之中型數(shù)據(jù)中心至少可以降低5-7倍。

表2:中型數(shù)據(jù)中心和特大型數(shù)據(jù)中心的成本比較

技術

中型數(shù)據(jù)中心成本

特大型數(shù)據(jù)中心成本

比率

網(wǎng)絡

$95 Mb//

$13 Mb//

7.1

存儲

$2.20 GB/

$0.40 GB/

5.7

管理

每個管理員約管理140個服務器

每個管理員管理1000個服務器以上

7.1

兩者,電力和制冷成本也會有明顯的差別。雖然我國的電價基本上是全國統(tǒng)一的,但實際上不同地區(qū)的電力成本是不一樣的。例如[2],美國愛達荷州的水電資源豐富,電價很便宜。而夏威夷州是島嶼,本地沒電力資源,電力價格就比較貴。二者最多相差7倍。

表3:美國不同地區(qū)電力價格的差異

每千瓦時的價格

地點

可能的定價原因

3.6美分

愛達荷州

水力發(fā)電,沒有長途輸送

10.0美分

加州

加州不允許煤電,電力需在電網(wǎng)上長途輸送

18.0美分

夏威夷州

發(fā)電的能源需要海運到島上

主要由于電價有如此顯著的差異,Google的數(shù)據(jù)中心一般選擇在人煙稀少、氣候寒冷、水電資源豐富的地區(qū),這些地點的電價、散熱成本、場地成本、人力成本等都遠遠低于人煙稠密的大都市。剩下的挑戰(zhàn)是要專門鋪設光纖到這些數(shù)據(jù)中心。不過,由于光纖密集波分復用技術(DWDM)的應用,單根光纖的傳輸容量已超過10Tbit/s,在地上開挖一條小溝埋設的光纖所能傳輸?shù)男畔⑷萘繋缀跏菬o限的,遠比將電力用高壓輸電線路引入城市要容易得多,而且沒有衰減。拿Google的話來說,“傳輸光子比傳輸電子要容易得多”。這些數(shù)據(jù)中心采用了高度自動化的云計算軟件來管理,需要的人員很少,而為了技術保密而拒絕外人進入?yún)⒂^,讓人有一種神秘的感覺,故被人戲稱為“信息時代的核電站”(如下圖所示)。


圖  被稱為“信息時代核電廠”的Google數(shù)據(jù)中心

再者,云計算與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(IDC)相比,資源的利用率也有很大不同。IDC一般采用服務器托管和虛擬主機等方式對網(wǎng)站提供服務。每個租用IDC的網(wǎng)站所獲得的網(wǎng)絡帶寬、處理能力和存儲空間都是固定的。然而,絕大多數(shù)網(wǎng)站的訪問流量都不是均衡的。例如,有的時間性很強,白天訪問的人少,到了晚上7、8點鐘就會流量暴漲;有的季節(jié)性很強,平時訪問人不多,但是到圣誕節(jié)前訪問量就很大;有的一直默默無聞,但是由于某些突發(fā)事件(例如,邁克爾·杰克遜突然去世),使得訪問量爆增而陷入癱瘓。網(wǎng)站擁有者為了應對這些突發(fā)流量,會按照峰值要求來配置服務器和網(wǎng)絡資源,造成資源的平均利用率只有10-15%(如下圖所示)。而云計算平臺提供的是有彈性的服務,它根據(jù)每個租用者的需要在一個超大的資源池中動態(tài)分配和釋放資源,而不需要為每個租用者預留峰值資源。而且云計算平臺的規(guī)模極大,其租用者數(shù)量非常多,支撐的應用種類也是五花八門,比較容易平穩(wěn)整體負載,因而云計算資源利用率可以達到80%左右,這又是傳統(tǒng)模式的5-7倍。



圖  某網(wǎng)站的訪問流量

綜上所述,由于云計算有更低的硬件和網(wǎng)絡成本,更低管理成本和電力成本,以及更高的資源利用率,兩個乘起來就能夠將成本節(jié)省30倍以上。這是個驚人的數(shù)字!這是云計算成為劃時代技術的根本原因。


圖  云計算較之傳統(tǒng)方式的性價比優(yōu)勢

 

    谷歌前中國區(qū)總裁李開復曾表示,谷歌2008年花了16億美元建設云計算數(shù)據(jù)中心,如果不采用云計算技術,要達到同樣的效果,則需要640億。也就是說,Google的云計算成本只相當于傳統(tǒng)方式的1/40,這可能是Google迅速成為全球第一大互聯(lián)網(wǎng)公司的關鍵原因。

    從前面可以知道,云計算能夠大幅節(jié)省成本,規(guī)模是極其重要的因素。那么,如果企業(yè)要建設自己的私有云,規(guī)模不大,也無法享受到電價優(yōu)惠,是否就沒有成本優(yōu)勢了呢?仍然會有數(shù)倍的優(yōu)勢。一方面硬件采購成本還是會節(jié)省好幾倍,這是因為云計算技術的容錯能力很強,使得我們可以使用低端硬件代替高端硬件。另一方面,對云計算設施的管理是高度自動化的,極少需要人工干預,可以大大減少管理人員的數(shù)量。中國移動研究院建立了256個節(jié)點的BigCloud云計算設施,并用它進行海量數(shù)據(jù)挖掘,據(jù)稱可以節(jié)省成本并提升效率數(shù)倍。

    對云計算用戶而言,云計算的優(yōu)勢也是無與倫比的。他們不用開發(fā)軟件,不用安裝硬件,用低得多的使用成本,就可以快速部署應用系統(tǒng),而且可以動態(tài)伸縮系統(tǒng)的規(guī)模,可以更容易地共享數(shù)據(jù)。租用公共云的企業(yè)不再需要自建數(shù)據(jù)中心,只需申請云計算帳號并按量付費,這一點對于中小企業(yè)和剛起步的創(chuàng)業(yè)公司尤為重要。目前,云計算的應用領域涵蓋應用托管、存儲備份、內容推送、電子商務、高性能計算、媒體服務、搜索引擎、Web托管等多個領域,代表性的云計算應用企業(yè)包括Abaca、BeInSync、AF83、Giveness、紐約時報、華盛頓郵報、GigaVox、SmugMug、Alexa、Digitaria等。紐約時報使用亞馬遜云計算服務在不到24個小時的時間里處理了1100萬篇文章,累計花費僅240美元。如果用自己的服務器,需要數(shù)月時間和多得多的費用。

參考文獻:

[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 FoxRean GriffithAnthony D. JosephRandy H. KatzAndrew KonwinskiGunho LeeDavid A. PattersonAriel RabkinIon StoicaMatei 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:劉鵬,來源:中國云計算(http://m.712333com.com

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