周曉煒

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職業(yè)類院校建設(shè)基于云技術(shù)計(jì)算機(jī)中心的經(jīng)濟(jì)性分析

周曉煒

（南京市職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心 江蘇 南京 210000）

云計(jì)算是下一代網(wǎng)絡(luò)計(jì)算平臺的核心技術(shù)，是一種新的計(jì)算模型，隨著互聯(lián)網(wǎng)寬帶技術(shù)的逐步推廣，帶寬的飛速加大，云計(jì)算的實(shí)現(xiàn)越來越容易，各院校的傳統(tǒng)機(jī)房模式是否要宣告退出歷史舞臺？或者是還有生命力。本文重點(diǎn)不討論云計(jì)算的現(xiàn)狀和未來，而是通過籌建一個(gè)中等規(guī)模的云計(jì)算機(jī)中心來對比傳統(tǒng)機(jī)房經(jīng)濟(jì)性，并就職業(yè)院校、技工院校使用云計(jì)算機(jī)中心的成本進(jìn)行了分析，并對云計(jì)算在職業(yè)教育領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行初步探索。

職業(yè)類院校；云技術(shù)計(jì)算機(jī)；經(jīng)濟(jì)性；分析

1 引言

云計(jì)算是分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展，或者說是這些計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)。它是一種新興的共享基礎(chǔ)架構(gòu)的方法，它面對的是超大規(guī)模的分布式環(huán)境，核心是提供數(shù)據(jù)存儲和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。它利用高速互聯(lián)網(wǎng)的傳輸能力，將數(shù)據(jù)的處理過程從個(gè)人計(jì)算機(jī)或服務(wù)器移到互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器集群中，這個(gè)服務(wù)器集群是由成千上萬臺普通的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器組成，由大型的數(shù)據(jù)處理中心管理。如圖l所示，云計(jì)算是一個(gè)虛擬的計(jì)算資源池，它通過互聯(lián)網(wǎng)提供給用戶使用資源池內(nèi)的計(jì)算資源。完整的云計(jì)算是一個(gè)動態(tài)的計(jì)算體系，通過云數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)，能夠動態(tài)部署、動態(tài)分配計(jì)算資源；并通過安全系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控資源的使用情況。用戶所處理的數(shù)據(jù)并不存儲在本地，而是保存在互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)中心，用戶所需的應(yīng)用程序并不運(yùn)行在用戶的個(gè)人電腦、手機(jī)等終端設(shè)備上。而是運(yùn)行在互聯(lián)網(wǎng)上大規(guī)模的服務(wù)器集群中。

圖一：云計(jì)算中心拓?fù)鋱D

2 云計(jì)算的優(yōu)勢與問題

云計(jì)算最主要的優(yōu)勢：一是高可靠性的數(shù)據(jù)存儲。云計(jì)算提供了比個(gè)人電腦更可靠、安全的數(shù)據(jù)存儲中心，用戶可以將數(shù)據(jù)存儲在云端，不用再擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失，病毒入侵的麻煩。同時(shí)，嚴(yán)格的權(quán)限管理策略可以幫助你放心地與你指定的人共享數(shù)據(jù)。二是超大規(guī)模的計(jì)算能力。云計(jì)算中心由眾多高性能服務(wù)器級成，為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了強(qiáng)大的計(jì)算能力，可以提供最高達(dá)每秒10萬億次的運(yùn)算能力，能完成用戶的各種業(yè)務(wù)要求。這種超級運(yùn)算能力在普通PC環(huán)境下是難以達(dá)到的。三是高可擴(kuò)展性，提供方便的云軟件服務(wù)。個(gè)人用戶將不需要安裝和升級電腦上的各種應(yīng)件，只需要具有足夠的帶寬和瀏覽器，就可以方便快捷地使用云中心提供的各種軟件服務(wù)。四是可觀的經(jīng)濟(jì)效益。相對于普通機(jī)構(gòu)自身運(yùn)營的小數(shù)據(jù)中心而言，云計(jì)算供應(yīng)商的存儲成本一般只有其十分之一，而帶寬成本只有二分之一，計(jì)算處理能力成本只有三分之一。這將幫助一些機(jī)構(gòu)以比較低廉的架構(gòu)成本進(jìn)行運(yùn)作。

自古有矛就有盾，云計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢也會成為它的劣勢。比如安全可靠的數(shù)據(jù)存儲，也有潛在的危險(xiǎn)性。一旦商業(yè)用戶大規(guī)模使用企業(yè)機(jī)構(gòu)提供的云計(jì)算服務(wù)，無論其技術(shù)優(yōu)勢有多強(qiáng)，大量集中的存儲如果被黑客攻破，帶來的泄密將是大范圍的，涉及很多人群（例如蘋果的云相冊被黑）。再比如云軟件可以有效地降低技術(shù)應(yīng)用的難度，提供傻瓜服務(wù)，但存在的問題是客戶想擁有個(gè)性化的定制使用，將很難實(shí)現(xiàn)。第三是云服務(wù)供應(yīng)商的成本低，是以阿里、百度、騰訊等這種超大型供應(yīng)商的成本來計(jì)算的，而大多數(shù)企事業(yè)單位因?yàn)楦鞣N需求建立的云中心，不能完全依托于公開的云服務(wù)，所以其云成本也就不可能這么低廉。第四是云計(jì)算服務(wù)當(dāng)前壟斷在少數(shù)企業(yè)手中，云計(jì)算用戶的數(shù)據(jù)雖然對其它人是保密的，但對于提供云計(jì)算的商業(yè)機(jī)構(gòu)而言確實(shí)毫無秘密可言。因此政府機(jī)構(gòu)、商業(yè)機(jī)構(gòu)（特別像銀行這樣持有敏感數(shù)據(jù)的商業(yè)機(jī)構(gòu)）對于云計(jì)算服務(wù)的選擇應(yīng)保持足夠的慎重。

3 云計(jì)算機(jī)中心的建設(shè)及使用成本

近幾年國家出臺各項(xiàng)政策重點(diǎn)扶持和推廣職業(yè)教育，使職業(yè)教育有了長足進(jìn)步，但我國職業(yè)教育的現(xiàn)狀是存在著嚴(yán)重的地區(qū)差異，教育資源發(fā)展不平衡，信息和資源共享不充分。雖然云計(jì)算的出現(xiàn)讓我們看到了資源共享的曙光，由于發(fā)展不平衡這一現(xiàn)象的存在，各職業(yè)院校計(jì)算機(jī)中心的建設(shè)就不可能用一個(gè)模板來套用，應(yīng)本著實(shí)用、夠用的技術(shù)來解決使用問題，切不可盲目貪大求全。

3.1建設(shè)成本。下文以建設(shè)一個(gè)中心機(jī)房，以及約10間使用機(jī)房（包含500個(gè)使用點(diǎn)）為基礎(chǔ)的云計(jì)算中心的建設(shè)成本預(yù)算（不包含災(zāi)備中心），設(shè)備報(bào)價(jià)為2014年上半年價(jià)格。

表一：主要計(jì)算機(jī)設(shè)備（小計(jì)250.8萬）

序號設(shè)備名稱品牌型號數(shù)量單位報(bào)價(jià) 1云前端服務(wù)器IBMX3650M3 內(nèi)存滿2套7.6萬 2云物理服務(wù)器IBMX3850X5 內(nèi)存滿6套91.2萬 3云應(yīng)用服務(wù)器IBMX3250M32套3萬 4云計(jì)算終端聯(lián)想視訊云端V80500套84萬 5終端顯示器聯(lián)想L197WD500臺46萬 6UPS不間斷電源山特30KVA 延時(shí)1H1套9萬 7機(jī)房裝修及環(huán)境監(jiān)控設(shè)備縱橫1套10萬

以上硬件設(shè)備可滿足每個(gè)云使用點(diǎn)最低，其它與普通機(jī)房相同、相近設(shè)備不再列出。

表二：主要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（小計(jì)161.4萬）

序號設(shè)備名稱品牌型號數(shù)量單位報(bào)價(jià) 1核心存儲32TSURESAVEDA-5802套68萬 2光纖SAN交換機(jī)SURESAVEFB804-1P2套7.2萬 3主干交換機(jī)星網(wǎng)銳捷S120102套29萬 4智能三層交換機(jī)星網(wǎng)銳捷S2928G-E24口20套21萬 5普通交換機(jī)星網(wǎng)銳捷S2928G 24口15套7萬 6主干路由器星網(wǎng)銳捷RG-NPE402套8.5萬 7上網(wǎng)行為控制器星網(wǎng)銳捷EG1000S2套7.2萬 8防火墻網(wǎng)御星云Power V14282套13.5萬

以上設(shè)備報(bào)價(jià)為2014年上半年價(jià)格，其它與普通機(jī)房相同、相近設(shè)備不再列出。

表三：主要軟件及其它設(shè)備（小計(jì)36—88.4萬）

序號設(shè)備名稱品牌型號數(shù)量單位報(bào)價(jià) 1Windows 2008 Server微軟Enterprise6免費(fèi) 2服務(wù)器虛擬化vmwareesxi 6.06點(diǎn)30萬 3控制端虛擬化vmwarevcenter6.01套6萬 *4云終端軟件微軟XP或WIN750套2.4萬 *5連接協(xié)議vmware500點(diǎn)50萬

軟件說明：1、Windows 2008 Server R2由購買服務(wù)時(shí)供應(yīng)商免費(fèi)提供，云終端軟件如果采用XP已經(jīng)不用花錢，但考慮到XP的功能和穩(wěn)定性，還是采用WIN 7比較可靠，以一套正版WIN 7帶10個(gè)點(diǎn)使用。

2、協(xié)議費(fèi)用。運(yùn)用RDP協(xié)議的虛擬化平臺有VMware、Microsoft等，下面解釋下RDP，它是終端服務(wù)應(yīng)用的協(xié)議，協(xié)議基于T.128提供多通道通信。在客戶端支持多種資源緩沖和圖片數(shù)據(jù)的壓縮處理，協(xié)議通過TCP/IP進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。RDP協(xié)議將終端虛擬環(huán)境中的設(shè)備映射為不同的數(shù)據(jù)包，將對設(shè)備的輸入輸出(I/O)重定向到網(wǎng)絡(luò)句柄中，不同設(shè)備的數(shù)據(jù)按不同格式組織成為小的數(shù)據(jù)包，并將多個(gè)小數(shù)據(jù)包封裝成為一個(gè)大的數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)絡(luò)一次性發(fā)出。

Windows 2008 server 自帶免費(fèi)的RDP終端服務(wù)協(xié)議，它是微軟買來的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)(Citrix)，服務(wù)器端要安裝、配置，客戶端要連接程序。終端服務(wù)使任何一臺有權(quán)限的終端機(jī)，用已知的賬號登錄服務(wù)器，所有的計(jì)算都在服務(wù)器端進(jìn)行，客戶端只需要處理網(wǎng)絡(luò)連接、接收數(shù)據(jù)、界面顯示和設(shè)備數(shù)據(jù)輸出。它與收費(fèi)的VMware協(xié)議的區(qū)別如下。

微軟的免費(fèi)協(xié)議：1、帶寬占比大；2、視頻優(yōu)化差，只能看標(biāo)清；3、占用了RDP端口，導(dǎo)致其它物理機(jī)無法相互訪問，只能通過管理軟件，拉低傳輸效率；4、軟件延時(shí)較長，但尚可接受；5、唯一優(yōu)勢，免費(fèi)，而且不挑終端盒子。

Vmware的客戶端協(xié)議PCoIP：1、占帶寬少，比微軟的要低大概50%（測試數(shù)據(jù)）；2、管理軟件功能強(qiáng)大；3、軟件調(diào)用基本無延時(shí)；缺點(diǎn)一是價(jià)格高，近千元一個(gè)點(diǎn)；二是對盒子有要求，必須要支持VM的盒子。（雖然支持的盒子很多，但畢竟不是全部）

綜合以上得出結(jié)論，500點(diǎn)云計(jì)算機(jī)中心的建設(shè)費(fèi)用約448—500.6萬，平均一個(gè)點(diǎn)一萬元。

3.2 使用成本。

3.2.1電費(fèi)成本。一是云計(jì)算機(jī)中心機(jī)房功率計(jì)算，因?yàn)榉?wù)器、存儲、核心交換機(jī)、路由和防火墻都采用了冗余電源，因此機(jī)房的功率要*2，累加各設(shè)備功率為：服務(wù)器（2000*6+460*2+350*2）*2=27.2KW；存儲和交換機(jī)（600*2+600*3+700*2+600*4）*2=13.6KW；空調(diào)最大功率6000*2=12KW。機(jī)房總功率約 52.8KW。

二是終端功率計(jì)算：考慮到每個(gè)教室或機(jī)房的交換機(jī)柜和空調(diào)的功耗差不多，所以只計(jì)算云終端功率為：（終端盒11W+19寸液晶顯示器22W）*500=16.5KW。

按一天8小時(shí)滿功率計(jì)算，一天的電費(fèi)為555元，一年約為14.65萬元。

3.2.2人工成本：因?yàn)樵品?wù)器的軟件發(fā)布和設(shè)備維護(hù)有相當(dāng)?shù)碾y度，人員培訓(xùn)也比較難，一個(gè)云中心機(jī)房的普通操作和維護(hù)人員年收入約為18萬。

3.2.3折舊成本：因服務(wù)器極少損壞，在6年折舊期內(nèi)不需要更換什么設(shè)備，且在第4 年可以通過服務(wù)器加CPU，加內(nèi)存和硬盤來提升系統(tǒng)效能，折舊成本不高。

4 傳統(tǒng)機(jī)房的建設(shè)及使用成本

4.1 建設(shè)成本。

4.1.1普通機(jī)房的主要計(jì)算機(jī)設(shè)備（共計(jì)約306萬）

序號設(shè)備名稱品牌型號數(shù)量單位報(bào)價(jià) 1機(jī)房服務(wù)器IBMX3650M32套5.5萬 2主干交換機(jī)星網(wǎng)銳捷S120101套15萬 3智能二層交換機(jī)星網(wǎng)銳捷S2910-E24口15套10萬 4非管理普通交換機(jī)星網(wǎng)銳捷S2928G-E24口30套14萬 5主干路由器星網(wǎng)銳捷RG-NPE401套4.3萬 6防火墻網(wǎng)御星云Power V14281套7萬 7上網(wǎng)行為控制器星網(wǎng)銳捷EG1000S1套3.7萬 8終端顯示器聯(lián)想L197WD500臺46萬 9普通PC聯(lián)想啟天i5系列500臺200萬

4.1.2軟件需要WIN sever 2008 r2企業(yè)版—3萬，其它一些應(yīng)用軟件，總價(jià)不超過14萬。

綜合以上得出結(jié)論，500普通PC機(jī)及中心機(jī)房的建設(shè)費(fèi)用約320萬，平均一個(gè)點(diǎn)0.64萬元。

4.2 使用成本。

4.2.1電費(fèi)成本。一是普通構(gòu)架的中心機(jī)房服務(wù)器少，不用存儲，功耗比云機(jī)房的功率要低不少，機(jī)房總功率約為25KW；二是終端功率計(jì)算：（個(gè)人PC120W+19寸液晶顯示器22W）*500=71KW。

按一天8小時(shí)滿功率計(jì)算，一天的電費(fèi)為768元，一年約為20.27萬元。比云計(jì)算機(jī)中心構(gòu)架一年多約5.6萬元。

4.2.2人工成本：傳統(tǒng)機(jī)房的維護(hù)難度低，大部分簡單培訓(xùn)就可以上手，如果按2人來計(jì)算機(jī)，人工成本約為20萬每年。

4.2.3折舊成本：普通PC在6年使用期內(nèi)有15-20%的損壞，按80臺來計(jì)算機(jī)，6年折舊成本比云計(jì)算機(jī)平臺多近32萬元，平均每年5.3萬元。

5 經(jīng)濟(jì)性及應(yīng)用領(lǐng)域的分析

根據(jù)以上的數(shù)據(jù)和內(nèi)容，列出二個(gè)系統(tǒng)的成本分析表如下：

項(xiàng)目建設(shè)成本（萬）五年使用成本（萬） 可變動成本不變動本成電費(fèi)人工折舊總費(fèi)用 云系統(tǒng)350150.673.2905668.8 傳統(tǒng)構(gòu)架23090101.410026.5547.9

針對二種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析，很容易得出如下結(jié)論，不管云計(jì)算機(jī)中心的規(guī)模如何、云點(diǎn)數(shù)如何增加，單看其建設(shè)成本一定是高于傳統(tǒng)構(gòu)架模式的。既然經(jīng)濟(jì)性不佳，那么采用云計(jì)算機(jī)中心最終能達(dá)到什么需求。下面通過分析其經(jīng)濟(jì)性、平衡點(diǎn)、以及使用方向等，來初步判斷職業(yè)類院校有無必要建設(shè)云計(jì)算機(jī)中心。

5.1 云計(jì)算機(jī)中心的服務(wù)模式

大型云計(jì)算中心可以提供三個(gè)層次的服務(wù)：一是基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）：消費(fèi)者通過Internet可以獲得完善的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，如租用服務(wù)器、存儲和數(shù)據(jù)庫等。這類服務(wù)稱為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)。二是平臺即服務(wù)（PaaS）：是把服務(wù)器平臺作為一種服務(wù)提供的商業(yè)模式。即提供客戶所需要的相應(yīng)服務(wù)器平臺或者開發(fā)環(huán)境為服務(wù)對象。三是軟件即服務(wù)（SaaS）：是一種通過Internet提供軟件的模式，廠商將應(yīng)用軟件統(tǒng)一部署在自己的服務(wù)器上，客戶可以根據(jù)自己實(shí)際需求，通過互聯(lián)網(wǎng)向廠商定購所需的應(yīng)用軟件服務(wù)。

5.2 研究型院校需要云計(jì)算

科學(xué)研究的項(xiàng)目，部分需在高性能計(jì)算服務(wù)器上進(jìn)行計(jì)算以得出預(yù)期的結(jié)果。高性能計(jì)算系統(tǒng)的投入大，費(fèi)用高，運(yùn)行管理復(fù)雜，每個(gè)需要的部門或是項(xiàng)目都建立自己的高性能計(jì)算系統(tǒng)是不現(xiàn)實(shí)的。故而通過在全校統(tǒng)一建立高性能計(jì)算平臺，并以云計(jì)算的方式提供給用戶使用，可極大提高系統(tǒng)的利用率并可做到集中管理與應(yīng)用統(tǒng)計(jì)。所以研究型高等院校與科研單位應(yīng)使用云平臺，根據(jù)自身研究領(lǐng)域與技術(shù)需求建立云計(jì)算平臺，提供高效可復(fù)用，且功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)資源，進(jìn)而大大提高研發(fā)工作效率，能保證研發(fā)的安全性。云計(jì)算應(yīng)用已經(jīng)在清華大學(xué)、中科院等單位得到了初步應(yīng)用，并取得了很好的應(yīng)用效果。

5.3 職業(yè)類院校的云計(jì)算機(jī)應(yīng)用

職業(yè)類院校自己搭建云平臺代價(jià)過大，那什么樣的院校需要云平臺呢。第一類資金充足，且系部及專業(yè)繁多的院校。可充分利用云計(jì)算部署方便快捷，軟件升級快速的特點(diǎn)。在多應(yīng)用、多平臺、多專業(yè)復(fù)合使用的高校環(huán)境，其部署、升級的優(yōu)勢很強(qiáng)，特別是大規(guī)模的上機(jī)教學(xué)和多平臺考試。第二類是資金有，但專業(yè)較集中，應(yīng)用不復(fù)雜的院校，可以在全校開展“IT資源整合集成”，利用云計(jì)算思維，對現(xiàn)有各類服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用進(jìn)行集成和升級，形成能夠高度復(fù)用與統(tǒng)一管理的“準(zhǔn)云平臺”。第三類是資金不足，教學(xué)管理還未全面實(shí)施上機(jī)教學(xué)的院校，這樣的學(xué)校無法完全利用云強(qiáng)大的功能，容易造成資源浪費(fèi)。應(yīng)該按傳統(tǒng)機(jī)房布局。如確需要使用云計(jì)算，建議對外租用統(tǒng)一硬件資源服務(wù)，建立基于PAAS技術(shù)的系統(tǒng)整合平臺，將各種教育服務(wù)放到云平臺，實(shí)現(xiàn)各院部系統(tǒng)間的互聯(lián)互通，擴(kuò)展服務(wù)的范圍和內(nèi)容。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部可靠、穩(wěn)定的資源運(yùn)行。

6 結(jié)束語

云計(jì)算將成為未來中國的主流IT應(yīng)用模式，其中開源軟件在云計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用正在逐步加深。越來越多的企業(yè)和院校也將基于開源軟件搭建私有云。云計(jì)算必將發(fā)揮著越來越重要的作用。

[1]探析云計(jì)算技術(shù)的GIS軟件工程模式[J]. 桂亞平.電腦迷. 2016(08)

[2]云計(jì)算技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用[J]. 舒杰.民營科技. 2016(12)

[3]基于云計(jì)算的數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用分析[J]. 王海波.信息與電腦(理論版). 2016(19)

[4]基于云計(jì)算技術(shù)的智慧校園服務(wù)平臺設(shè)計(jì)研究[J]. 楊隨虎.自動化與儀器儀表. 2016(12)

[5]云計(jì)算仿真工具分析與比較[J]. 王霞俊.信息技術(shù). 2014(05)

Cloud computing is the core technology of the next generation network computing platform and a new computing model. With the gradual promotion of broadband technology and the rapid increase of bandwidth cloud computing is becoming easier and easier. Is the traditional computer room mode of colleges and universities to be announced to withdraw from the historical stage? Or there is vitality. This paper does not focus on the status and future of cloud computing, but by building a medium-sized cloud computer center to compare the economy of traditional computer rooms and vocational colleges. The cost of using cloud computer center in technical colleges is analyzed, and the application of cloud computing in vocational education is preliminarily explored.

Vocational College; cloud computer computer; economy; analysis

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.10.046

TP308

A

1672-9129(2017)10-0040-02

周曉煒（1971-），男，江蘇南京，工程師，碩士研究生。Email:430001@qq.com