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帶你讀《企業數字化基石-阿裡巴巴雲計算基礎設施實踐》第二章TOC模組化2.1靜态TCO模型(二)

2.1靜态 TCO模型

靜态 TCO模型反映的是基于某個特定條件下的成本情況,比如在一個5kW 機櫃的資料中心,基于 10Gbit/s,1:2收斂的網絡架構,滿部署伺服器下,其總體成本的情況,簡單講分為固定投資 CapEx(CapitalExpenses)及營運成本 OpEx(OperationalExpenses)。CapEx 是指必須提前做投資,然後在一定時間内折舊的支出,如修建一個資料中心或者采購一批伺服器,都屬于固定支出。而營運成本是指在折舊之外,一個固定時間内營運設施所需要的成本,比如水費、電費、維修費用、人員成本等。是以,靜态 TCO可以以一個較為簡單的公式展現出來

TCO= ServerCapEx+ ServerOpEx+ NetworkCapEx+ 其他費用(如網絡帶寬成本等)+ IDC CapEx + IDC OpEx

圖 2-2是某資料中心在一定的生命周期内所支付的所有費用按照各個要素的占比分析圖,從中可以看出伺服器占比一半以上,其次是電費,接下來是網絡裝置和 其他成本。對于資料中心來說,電費遠遠超過其他設施(如機電、土建)的占比, 努力提高能效、降低 PUE是實作資料中心成本下降的關鍵路徑,這也是為什麼在資料中心行業如此強調 PUE,并且國内外先進公司都緻力于優化和降低資料中心 PUE的原因。

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2.1.1 資料中心 CapEx

資料中心 CapEx指的是資料中心一次性建設的投入成本,通常會按照至少以10年為周期進行折舊。按照裝置和系統類型将其分為土建、電氣、空調、柴油發動機機組、市電引入等主要要素。圖 2-3是某資料中心基礎設施建設過程中各個要素的CapEx占比,從中可以看出市電 + 柴油發動機機組與電氣系統裝置約占整體投資的一半左右,工程相關費用約占整個CapEx投資的四分之一,其他設施加起來約占整個CapEx投資的剩餘四分之一。

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根據資料中心 CapEx各項投資的構成及比例,可以得出資料中心一次性建設投資的主要優化方法。

首先對于市電 + 柴油發動機機組,可以考慮采用N+1代替 2N系統,以及其他提高系統使用率的方法,最終實作這部分投資比例的下降。對于電氣系統裝置和空調系統裝置,主要采用降低系統備援度和降低裝置品牌依賴度的方法。面對國内日益增長的工程費和人工費用,采用工廠化和預制化的方法,減少現場工作量,并通過自動化和工業化提高工作效率。

2.1.2 伺服器及網絡裝置 CapEx

從圖 2-2顯示,伺服器的 CapEx在生命周期 TCO中占比最大,其組成包含了伺服器整機及其相關配件,通常來講包含CPU、記憶體、儲存設備、網卡、伺服器系統等。在不同的場景下,其成本的各自占比不同,典型伺服器的靜态TCO構成如圖 2-4所示。

圖 2-4典型伺服器的靜态 TCO構成

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相比資料中心 10年的折舊周期,伺服器的折舊周期通常在 3~5年。在一套資料中心中,網絡裝置的成本包含交換機、網絡布線、光子產品等裝置分攤的成本。

2.1.3OpEx

營運成本是指在折舊之外,一個固定時間内營運設施所需要的成本,比如水費、電費、維修費用、人員成本等。其中又分為資料中心的OpEx及伺服器的 OpEx,其中資料中心的 OpEx包含資料中心的電費(與 PUE強相關)、人工等費用,該費用和營運水準、資料中心設計、規模、地點、氣候和地理環境、當地稅率等強相關;同樣,伺服器的 OpEx也可以分為伺服器的功耗費用(電費)及其維護成本。其中電費和伺服器設計、應用場景、運作環境強相關,維護成本與伺服器類型、要求的運維标準強相關。在靜态TCO模型中,我們通常把資料中心和伺服器的 OpEx歸一到機關 W的成本上面,便于計算。

2.1.4 産能 /TCO

靜态 TCO實際上是一個成本資料,而對于使用者來講,實際上更關注的是機關成本下其基礎設施所承載的業務能力,稱為機關成本的産能。産能可以是計算能力,也可以是存儲能力,還可以是網絡轉發能力。比如一個承擔搜尋業務的叢集,其整體靜态TCO=A,産生的能力為 10000QPS(QueryPerSecond),則其關注點為機關 QPS的成本 A/10000;又比如一個承載虛拟機服務的叢集,其叢集 TCO=B,可産生的 4core8GBmem的虛拟機執行個體的個數為 10000個,那麼其機關産能的成本則為B/10000。又比如一個做對象存儲的伺服器叢集,其 TCO為 C,提供的存儲空間為100PB,其機關産能成本則為C/100。

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