Page 13 - 网络电信2020年4月刊下

面向云计算业务的总体拥有成本建模方法

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黄家明 李冠广 侯青军 赵坤 1
1. 高效能服务器和存储技术国家重点实验室；2. 中国联通济南软件研究院

摘要：针对云计算数据中心硬件规模和硬件种类急剧膨胀带来云计算数据中心 TCO 模型计算
非常复杂的问题，本文提出了一种基于数据中心建设资本和运营资本构建 TCO 的方法。该方法提
出云计算数据中心成本因子的概念，简化 IT 设备与数据中心分摊成本的关系，从 IT 设备购置成本、
数据中心均摊成本和能耗成本 3 个方面为云计算数据中心建立有效 TCO 模型。在实验部分，使用
SPEC 进行业务的模拟，使用浪潮小型数据中心、Smart rack 整机柜服务器配置 ARM 节点和英
特尔 E5 2620 节点进行 TCO 成本的计算。实验表明 ARM 服务器 TCO 成本降低了 25%，该 TCO
模型为云计算数据中心成本优化提供重要参考依据。
关键词：云计算；大数据；数据中心；总体拥有成本；数据中心成本因子；绿色数据中心；功
耗模型；电源使用效率

云计算是互联网时代信息基础设施的重要形态，它融合 数据中心的总体拥有成本（total cost of ownership，TCO）
互联网上的各种计算、存储、网络、安全、平台、应用等资源 模型具有非常重要的意义。本文针对云计算数据中心具有大规
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，基于网络支持异构设施和资源流转的供给模型以提供高性 模、多样性的特点，提出了一种试图从数据中心建设成本、数
能、低成本、宽领域的计算与数据服务，支撑各类信息化应 据中心运营成本、IT设备采购成本和能耗成本进行TCO模型构造
[2]
用，是网络化信息技术发展的重要模式 。云计算数据中心业 的方法。该方法为设计具有最优成本效益的云计算数据中心提
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务持续增长，对计算能力、存储性能和密度要求越来越高 ， 供重要参考依据。
面临高密度设计、高效能设计、高资源利用率和能耗控制等诸
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多问题和挑战 。与此同时，云计算数据中心突破了计算、存 一、总体拥有成本模型框架综述
储、网络资源池化技术，通过计算资源池构建技术，实现通用 云计算数据中心体系结构具有大规模、多样性的特点，一
处理器、图像处理器（graphics processing unit，GPU）、可 方面，服务器的各项配置不断纵向提升，使其单节点的计算性
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重构加速器等计算资源池化；通过存储资源池构建技术，实现 能得以提高 ；另一方面，数据中心服务器的装机容量呈现横
NVMe（non-volatile memory express，NVMe）存储器、固态驱 向扩张态势，大规模服务器集群不断涌现需要指数级增长的计
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动器（solid state disk，SSD）、磁盘等存储资源的资源池化 算处理能力 。与此同时如图1所示，云计算数据中心采用X86-
[5] 。形成支持通用处理、加速处理、异构计算、混合存储和网 64、Power、Sparc、ARM（advanced risc machine，ARM）等
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络融合的新一代数据中心体系结构 。因此，深入研究云计算 多种通用计算架构 和加速处理器（accelerated processing
网络电信 二零二零年四月 21