職業(yè)類院校建設(shè)基于云技術(shù)計算機中心的經(jīng)濟性分析

周曉煒

?

職業(yè)類院校建設(shè)基于云技術(shù)計算機中心的經(jīng)濟性分析

周曉煒

（南京市職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心 江蘇 南京 210000）

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

職業(yè)類院校；云技術(shù)計算機；經(jīng)濟性；分析

1 引言

云計算是分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計算的發(fā)展，或者說是這些計算機科學(xué)概念的商業(yè)實現(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)的處理過程從個人計算機或服務(wù)器移到互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器集群中，這個服務(wù)器集群是由成千上萬臺普通的工業(yè)標準服務(wù)器組成，由大型的數(shù)據(jù)處理中心管理。如圖l所示，云計算是一個虛擬的計算資源池，它通過互聯(lián)網(wǎng)提供給用戶使用資源池內(nèi)的計算資源。完整的云計算是一個動態(tài)的計算體系，通過云數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)，能夠動態(tài)部署、動態(tài)分配計算資源；并通過安全系統(tǒng)，實時監(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)用程序并不運行在用戶的個人電腦、手機等終端設(shè)備上。而是運行在互聯(lián)網(wǎng)上大規(guī)模的服務(wù)器集群中。

圖一：云計算中心拓撲圖

2 云計算的優(yōu)勢與問題

云計算最主要的優(yōu)勢：一是高可靠性的數(shù)據(jù)存儲。云計算提供了比個人電腦更可靠、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，嚴格的權(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)模的計算能力。云計算中心由眾多高性能服務(wù)器級成，為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了強大的計算能力，可以提供最高達每秒10萬億次的運算能力，能完成用戶的各種業(yè)務(wù)要求。這種超級運算能力在普通PC環(huán)境下是難以達到的。三是高可擴展性，提供方便的云軟件服務(wù)。個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)濟效益。相對于普通機構(gòu)自身運營的小數(shù)據(jù)中心而言，云計算供應(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，計算處理能力成本只有三分之一。這將幫助一些機構(gòu)以比較低廉的架構(gòu)成本進行運作。

自古有矛就有盾，云計算機的優(yōu)勢也會成為它的劣勢。比如安全可靠的數(shù)據(jù)存儲，也有潛在的危險性。一旦商業(yè)用戶大規(guī)模使用企業(yè)機構(gòu)提供的云計算服務(wù)，無論其技術(shù)優(yōu)勢有多強，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性化的定制使用，將很難實現(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)商的成本來計算的，而大多數(shù)企事業(yè)單位因為各種需求建立的云中心，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。第四是云計算服務(wù)當前壟斷在少數(shù)企業(yè)手中，云計算用戶的數(shù)據(jù)雖然對其它人是保密的，但對于提供云計算的商業(yè)機構(gòu)而言確實毫無秘密可言。因此政府機構(gòu)、商業(yè)機構(gòu)（特別像銀行這樣持有敏感數(shù)據(jù)的商業(yè)機構(gòu)）對于云計算服務(wù)的選擇應(yīng)保持足夠的慎重。

3 云計算機中心的建設(shè)及使用成本

近幾年國家出臺各項政策重點扶持和推廣職業(yè)教育，使職業(yè)教育有了長足進步，但我國職業(yè)教育的現(xiàn)狀是存在著嚴重的地區(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)院校計算機中心的建設(shè)就不可能用一個模板來套用，應(yīng)本著實用、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)一個中心機房，以及約10間使用機房（包含500個使用點）為基礎(chǔ)的云計算中心的建設(shè)成本預(yù)算（不包含災(zāi)備中心），設(shè)備報價為2014年上半年價格。

表一：主要計算機設(shè)備（小計250.8萬）

序號設(shè)備名稱品牌型號數(shù)量單位報價 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1H1套9萬 7機房裝修及環(huán)境監(jiān)控設(shè)備縱橫1套10萬

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

表二：主要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（小計161.4萬）

序號設(shè)備名稱品牌型號數(shù)量單位報價 1核心存儲32TSURESAVEDA-5802套68萬 2光纖SAN交換機SURESAVEFB804-1P2套7.2萬 3主干交換機星網(wǎng)銳捷S120102套29萬 4智能三層交換機星網(wǎng)銳捷S2928G-E24口20套21萬 5普通交換機星網(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)備報價為2014年上半年價格，其它與普通機房相同、相近設(shè)備不再列出。

表三：主要軟件及其它設(shè)備（小計36—88.4萬）

序號設(shè)備名稱品牌型號數(shù)量單位報價 1Windows 2008 Server微軟Enterprise6免費 2服務(wù)器虛擬化vmwareesxi 6.06點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50萬

軟件說明：1、Windows 2008 Server R2由購買服務(wù)時供應(yīng)商免費提供，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個點使用。

2、協(xié)議費用。運用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，并將多個小數(shù)據(jù)包封裝成為一個大的數(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，用已知的賬號登錄服務(wù)器，所有的計算都在服務(wù)器端進行，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。它與收費的VMware協(xié)議的區(qū)別如下。

微軟的免費協(xié)議：1、帶寬占比大；2、視頻優(yōu)化差，只能看標清；3、占用了RDP端口，導(dǎo)致其它物理機無法相互訪問，只能通過管理軟件，拉低傳輸效率；4、軟件延時較長，但尚可接受；5、唯一優(yōu)勢，免費，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、管理軟件功能強大；3、軟件調(diào)用基本無延時；缺點一是價格高，近千元一個點；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點云計算機中心的建設(shè)費用約448—500.6萬，平均一個點一萬元。

3.2 使用成本。

3.2.1電費成本。一是云計算機中心機房功率計算，因為服務(wù)器、存儲、核心交換機、路由和防火墻都采用了冗余電源，因此機房的功率要*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（600*2+600*3+700*2+600*4）*2=13.6KW；空調(diào)最大功率6000*2=12KW。機房總功率約 52.8KW。

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

按一天8小時滿功率計算，一天的電費為555元，一年約為14.65萬元。

3.2.2人工成本：因為云服務(wù)器的軟件發(fā)布和設(shè)備維護有相當?shù)碾y度，人員培訓(xùn)也比較難，一個云中心機房的普通操作和維護人員年收入約為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)機房的建設(shè)及使用成本

4.1 建設(shè)成本。

4.1.1普通機房的主要計算機設(shè)備（共計約306萬）

序號設(shè)備名稱品牌型號數(shù)量單位報價 1機房服務(wù)器IBMX3650M32套5.5萬 2主干交換機星網(wǎng)銳捷S120101套15萬 3智能二層交換機星網(wǎng)銳捷S2910-E24口15套10萬 4非管理普通交換機星網(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，總價不超過14萬。

綜合以上得出結(jié)論，500普通PC機及中心機房的建設(shè)費用約320萬，平均一個點0.64萬元。

4.2 使用成本。

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

按一天8小時滿功率計算，一天的電費為768元，一年約為20.27萬元。比云計算機中心構(gòu)架一年多約5.6萬元。

4.2.2人工成本：傳統(tǒng)機房的維護難度低，大部分簡單培訓(xùn)就可以上手，如果按2人來計算機，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臺來計算機，6年折舊成本比云計算機平臺多近32萬元，平均每年5.3萬元。

5 經(jīng)濟性及應(yīng)用領(lǐng)域的分析

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

項目建設(shè)成本（萬）五年使用成本（萬） 可變動成本不變動本成電費人工折舊總費用 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，不管云計算機中心的規(guī)模如何、云點數(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)濟性不佳，那么采用云計算機中心最終能達到什么需求。下面通過分析其經(jīng)濟性、平衡點、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)云計算機中心。

5.1 云計算機中心的服務(wù)模式

大型云計算中心可以提供三個層次的服務(wù)：一是基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）：消費者通過Internet可以獲得完善的計算機基礎(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算

科學(xué)研究的項目，部分需在高性能計算服務(wù)器上進行計算以得出預(yù)期的結(jié)果。高性能計算系統(tǒng)的投入大，費用高，運行管理復(fù)雜，每個需要的部門或是項目都建立自己的高性能計算系統(tǒng)是不現(xiàn)實的。故而通過在全校統(tǒng)一建立高性能計算平臺，并以云計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。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)需求建立云計算平臺，提供高效可復(fù)用，且功能強大的計算機資源，進而大大提高研發(fā)工作效率，能保證研發(fā)的安全性。云計算應(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)類院校的云計算機應(yīng)用

職業(yè)類院校自己搭建云平臺代價過大，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。可充分利用云計算部署方便快捷，軟件升級快速的特點。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，特別是大規(guī)模的上機教學(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”，利用云計算思維，對現(xiàn)有各類服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用進行集成和升級，形成能夠高度復(fù)用與統(tǒng)一管理的“準云平臺”。第三類是資金不足，教學(xué)管理還未全面實施上機教學(xué)的院校，這樣的學(xué)校無法完全利用云強大的功能，容易造成資源浪費。應(yīng)該按傳統(tǒng)機房布局。如確需要使用云計算，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，實現(xiàn)各院部系統(tǒng)間的互聯(lián)互通，擴展服務(wù)的范圍和內(nèi)容。進而實現(xiàn)內(nèi)部可靠、穩(wěn)定的資源運行。

6 結(jié)束語

云計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。云計算必將發(fā)揮著越來越重要的作用。

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

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

[5]云計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