企業“云”信息化硬件平臺建設策略研究

摘要：文章分析了企業“云”信息化平臺建設的三種模式，認為這些建設模式成本對比的優劣主要體現為自建和租賃方式的對比。借助CloudAnalyst軟件可以仿真SaaS租賃成本，從而為企業科學制定“云”信息化硬件平臺建設決策提供依據。

關鍵詞：云計算；信息化；SaaS

一、 引言

云計算作為IT發展的一個新理念，得到了IT服務商的大力推廣，在學界、業界、商界都成為炙手可熱的熱點名詞，被認為是引導“第三次IT革命”的大旗，將對組織、企業和個人帶來深遠的影響，從而也必將深刻地影響企業的信息化建設模式。

二、 云計算信息化模式

與其說“云計算”是一種IT新技術，不如說是一種新的運營模式：從傳統PC機中分離出“沉重”的軟、硬件設備，將其集中起來以構成無比強大的“超級算機”，為無數“輕便”終端提供更為優質、專業的軟、硬件服務。

在云計算平臺的支撐下，應用程序、存儲空間、計算能力等計算機傳統部件都可以從云端直接獲取，從而使終端用戶可以極度輕型化。輕型化的客戶端設備將日益淪為未來計算機的“顯示器、鼠標和鍵盤”，而龐大的云將成為終端的“主機箱”，使“網絡即計算機”的理念逐步成為現實。為此，企業傳統的信息化模式也將隨之發生變化：

1. 硬件設施建設模式。規劃良好的硬件設施才能為各種信息系統提供充分保障，但是過高性能的設備也會造成資金和資源的浪費，而過低性能的設備則造成企業信息化性能不達標。另外，計算機設備的更新換代和折舊速度遠高于企業其他固定資產。因此企業信息化建設常陷入設備購置的兩難境地。云計算概念出現之前，服務器租賃就已經成為企業信息化建設常采用的方式。但是這種簡單的服務器托管服務難以真正滿足企業信息化的需要。云計算這個“超級網絡計算機”使得企業可以將自己的信息系統直接搭建在以低廉價格租用的專業、高性能的云設施上，并可方便、廉價地進行硬件設備升級。企業也可以根據實際情況，在已有硬件設備的基礎上部分租用SaaS服務進行企業信息化硬件平臺混合搭建。云計算模式的出現使企業在提高自身信息化水平的情況下又可以有效控制成本，大大消減硬件設施投入。

2. 軟件服務建設模式。企業信息系統建設常依據其自身軟件開發實力的強弱進行自主開發或外包給軟件開發商。軟件開發本身存在巨大的風險，同時軟件開發還需要與硬件相匹配才能最大地發揮其效能。而云計算模式的出現，提供了全新的在線軟件服務模式：從簡單的辦公軟件到復雜的管理信息系統，從而大大消減了對企業自身硬件的要求，也為信息化的軟件服務建設提供了新選擇。同時由于軟件是云服務上提供的，繁瑣的軟件維護工作也一并由云服務商負責，減輕了企業的負擔。

3. 系統集成模式。大多數企業都或多或少地進行了部分信息化建設工作，形成了自己的硬件、軟件及數據等寶貴資源，借助這些寶貴資源構建適合企業未來發展的信息化平臺則是系統集成的主要目的。通過專業咨詢公司的資深方案，結合現有軟、硬件資源和企業實際，將企業現有資源與云服務商資源進行有機整合和無縫連接，使企業直接跨入云信息化時代。

企業在運營過程中對IT資源的需求并不均衡，在運營高峰階段訪問需求激增，如大量文檔的臨時轉換和大量數據的挖掘；運營周期閑暇時段服務器則處于閑置狀態，對擁有高性能數據中心的企業而言，資源利用率很低。低于80%計算能力和65%存儲空間利用率的數據中心都是低效的，具體統計顯示有許多數據中心都是低效的。云計算模式中云計算平臺根據數據訪問需求動態分配資源，大大降低IT投資成本，以便企業能夠集中資金于核心業務的發展。

采用云計算模型進行信息化建設具有更低的建設成本，更低的維護成本，更低的應用門檻，及更低的應用風險。張秀菊認為云計算能夠減輕信息化基礎設施的投資風險，降低信息化資金的支出，促進企業管理的標準化和工作模式的轉變，提高中小企業的競爭力（張秀菊，2010）。韋群鋒認為從技術人員配備方面看，IT方面的專業技術人員可大大減少；從投資成本看，企業以相對低廉的“月費”方式投資，緩解了企業資金壓力，并能及時獲得最新硬件平臺及最佳問題解決方案；從維護和管理方面來看，不需要專門的維護和管理人員，很大程度上緩解了企業在人力、財力上的壓力，使其能夠集中資金對核心業務進行有效運營（韋群鋒，2009）。

在云計算大潮之下，借助云計算實施企業信息化已逐漸成為業內共識，然而如何借助云計算東風，深化企業自身信息化建設是擺在眾多企業管理人員面前的一道難題。云計算項目的盲目上馬會給企業帶來巨大的人力、物力和財力風險。管理者必須權衡利弊，進行充分論證和全面分析才能作出科學決策，其中成本與收益是主要的考慮因素，硬件設施的成本與收益核算相較于軟件要清晰和簡單得多。

三、 硬件設施成本分析

作為進行云信息化的第一步，企業管理者需要根據企業經營戰略和經費預算等選定硬件設施的建設方案。

立足自我：以現有資源為主，進行適當添置，以滿足企業信息化建設的需求；

外包租賃：根據信息化建設的需求，從專業基礎設施服務商租賃主機、磁盤、路由等硬件設備；

混合搭建：在現有資源基礎上再進行一定程度的設備租賃，通過資源整合來滿足企業信息化的需求。

除了戰略上的考量，企業通常基于成本—收益分析結果來進行方案選擇。上述三個方案的權衡實際上是自主購置硬件搭建平臺與租賃成熟硬件平臺兩個方案的成本－收益對比分析。要進行全面的成本比較，需要將硬件整個服務生命周期中發生成本均需計算在內，包括直接成本和間接成本，這樣才能確保評估結果準確、有效。把使用周期內企業的IT設備購置、保養及專業維護人員的成本與達到同等效用的設備租賃成本進行比較，成本偏高的方案將是不符合企業經濟利益的方案。楊振東從信息化建設的整個生命周期來考察其總體擁有成本（Total Cost of Ownership，TCO）（楊振東，2010），評價其投資回報率（Rate Of Invest，ROI）。TCO方法是Gartner公司于1987年提出的，用于評估擁有IT的可見成本和隱性成本，包含IT資產的生命周期內涉及從采購到最后處置的全部成本。

在自購模式下，企業IT部門通過一次性的投資獲得所需硬件，并支付這些硬件設備使用周期內的后續維護所需的材料費用、服務費用和人員成本。在進行成本核算時，除了這些傳統的顯性費用，還應包括如能耗、環保等常被忽略的隱形成本。企業購置了大量的硬件設備的同時，還需要支付運行這些硬件設備所耗費的電力和空間成本，尤其是大型服務器的冷卻耗電。據調查，2007年中國用于服務器的電源和冷卻總開支就達到了19億美元。Gartner公司對全球公司做的一個跟蹤調查顯示，有超過75%的IT預算是用于維護和運行現有的系統基礎架構和軟件，還推斷出企業在維護和管理這些系統中花費的成本是購買系統所花費的四倍多。

而在云計算模式下，企業通過支付租賃費來使用SaaS提供的硬件系統，無需承擔擁有和維護硬件資源的大筆費用。由于云計算廠商提供云服務是規模經濟的，每個租賃用戶分攤的服務成本較小，因此單個企業的租賃費用相當低廉。云服務提供商和用戶借助服務級別協議（Service Level Agreement，SLA）對各種服務（計算、存儲、網絡和安全服務等）、質量以及違約責任進行定義。云計算實施的成功與否，很大程度決定于提供商服務質量及其可靠性，也影響了企業采用SaaS方式進行信息化建設的決心。如微軟的SLA協議規定起始點可用性99.9%的可用性（低于這個百分比時客戶每月可得到25%的補償）和可用性99%（低于這個百分比時客戶可得到50%的補償）。在SLA協議的約束下，企業為信息化建設租賃的硬件設施也有久了保障。企業租賃SaaS服務的成本函數如下所示。

其中Cr代表企業從SaaS服務提供商獲得硬件設施的累積成本，Cl代表企業為了能夠使用SaaS服務而對企業進行的一次性改造費用，R為SaaS服務租賃年費用，k為服務使用時間。通常合同所約定的年租賃費為常數，或在使用期限內等同于一個常數，因此成本核算模型中將其處理為常數。從而企業租賃SaaS服務的成本曲線類似于如圖1所示的線性函數。

企業自建信息化硬件平臺的成本函數如下：

其中Cb代表企業自主購置硬件設備的累積成本，Cc代表企業購置硬件設備的一次性投入，?啄是硬件設備在經過n年后的折舊慮，C?祝是系統集成的改造費，P是企業進行設備維護與管理的人員費用，M是企業管理和維護硬件的費用，由于保修期的超出和設備逐漸老化，維修費用呈逐年上升的趨勢，?琢k為設備在第k年硬件設備的管維因子。鑒于設備維修費用通常呈逐年上升的態勢，從而使得企業的成本曲線如圖2所示。

兩種方式的成本核算因子如表1所示。

從而在n年的設定使用年限中，企業進行信息化基礎設施外包與自購的權衡主要依據租賃SaaS服務商服務總成本Cr與自建云計算平臺成本Cb數值的大小比較。

四、 案例分析

為了合理評估不同類型的企業滿足自身需求的信息化建設方案選擇，本文以三個同行業類型而規模各異的企業為例，通過對其在北美洲、歐洲和亞洲所擁有的固定用戶群規模的描述體現公司規模的差異，如表2所示。

三個公司都在向Amazon EC2購買服務和自主購買設備之間進行選擇。Amazon EC2的服務項目價格列表如表3。

為了評估服務租賃費用，采用CloudAnalyst軟件進行模擬估算。CloudAnalyst和CloudSim軟件都是時下比較流行的云計算開源仿真軟件，能夠進行IaaS、PaaS和SaaS層次的仿真。（Calheiros，Ranjan et al.，2011）開發的CloudSim軟件能夠進行云計算系統的建模與仿真，支持對云計算部件的系統性和行為建模，如數據中心、虛擬機、資源分配政策等。（Wickremasinghe，Calheiros et al.，2010）CloudAnalyst是基于CloudSim的一個圖形化仿真軟件，可以不用像CloudSim軟件那樣需要建模者編寫大量的代碼，具有友好的圖形化界面、靈活的參數定義、圖形化輸出、易于擴展等優點。借助仿真軟件不僅可以從云計算服務商的角度對服務策略、負載均衡、成本優化等進行仿真，也可以從顧客的角度評估企業租賃服務的成本，從而為企業云信息化建設提供決策依據。

假定北美的用戶每5分鐘請求一次，歐洲的用戶每10分鐘請求一次，亞洲的用戶每3分鐘請求一次，且每次請求的數據大小都是100b。數據中心為一個，包含5個相同配置的服務器，內存2G，存儲空間100G，4個處理器的速度都為10000MIPS。數據中心DC2包含4個服務器，內存204800Mb，存儲空間108Gb，4個處理器的速度都為10000MIPS，所有虛擬機的策略都是時間共享機制。

通過模擬估算出的各企業的年租賃費用如表4。

為使用SaaS提供的服務，企業還需承擔一定的系統集成費用，以很好地將企業內網與SaaS提供的服務整合起來。企業規模越大，整合費用越大，反之則越小。

企業如果采用自購設備構建數據中心，需要購置服務器、路由器、集線器等硬件設備和操作系統、網絡管理軟件等軟件。粗略估算構建同等規模的數據中心需要一次性投入100 000購買各類設備。此外還需要雇傭一定數目的人員進行網絡管理與維護工作，假設硬件平臺自購成本估算清單如表5。

硬件使用生命周期以5年為計，硬件5年屆滿后折舊率設為80%，管維因子分別為0.1，0.2，0.4，0.6，0.8。從而參照方程（1）與（2）得到的兩種方案對應總費用如表6。

因此企業最終究竟采用哪種方案還依賴于企業對現有系統的集成費用。不妨假設兩種方案的集成費用相差不大，從而從表6可以看出企業A采用SaaS租賃方式比自購方式要昂貴（五年共計31 028），而其他兩個企業則是選擇SaaS租賃更為廉價（五年成本分別少145 632和152 549）。因此，并非所有的企業都適宜租賃SaaS服務，也不是所有的企業都適宜自主構建信息化基礎設施。

五、 結論

借助云計算模式實現企業信息化是大勢所趨，采用云計算進行信息化建設具有更低的建設成本，更低的維護成本，更低的應用門檻，及更低的應用風險。但是并非所有的企業都適合租賃SaaS服務進行信息化建設。只有科學判斷企業適合何種方式的建設模才能有效降低投資風險，消減運行成本，提高企業核心競爭力。本文分析和總結了企業借助云計算模式進行信息化建設的三種模式，認為企業云計算硬件平臺的建設模式主要體現為全自建和全租賃的對比。借助CloudAnalyst軟件仿真滿足企業使用需求的SaaS服務成本，與自建成本進行對比，從而輔助企業根據自身實際作出科學決策。

參考文獻：

1. Calheiros， R. N.， R. Ranjan， et al. Clou- dSim: A Toolkit for Modeling and Simulation of Cloud Computing Environments and Evaluation of Resource Provisioning Algorithms. Software: Practice and Experience，2011，41（1）:23-50.

2. 郝雪梅.基于云計算的煤炭信息化研究.太原:山西財經大學碩士論文，2011.

3. 張秀菊.“云計算及其對企業信息化的影響”.北京石油管理干部學院學報，2010，（1）.

作者簡介：薛華成，上海財經大學信息管理與工程學院教授、博士生導師；楊喆曦，上海財經大學信息管理與工程學院博士生。

收稿日期：2012-04-22。