1.1 企业为何要进行云计算建设

1.1.1 政策导向与IT发展的必然

时至今日，云计算早已成了IT领域的“常态”。从2006年Google公司开始提出“云计算”这一IT概念以来，云计算的发展不仅得到了各商业机构和科研院校的大力支持，也得到了世界各国政府在云计算发展和成熟过程中的极大推动。以我国为例，2010年10月国务院发布《关于加快培育发展战略性新兴产业的意见》，将云计算纳入战略性新兴产业；同月发改委发布《关于做好云计算服务创新发展试点示范工作的通知》，确定北京、上海、杭州、深圳以及无锡五城市先行开展云计算服务创新发展试点示范工作；2011年国务院发布《关于加快发展高技术服务业的指导意见》，将云计算列入重点推进的高技术服务业；2012年财政部国库司发布《政府采购品目分类目录（试用）》，增加了C0207“运营服务”，包括：软件运营服务、平台运营服务、基础设施运营服务三类，分别对应云服务中的SaaS、PaaS和IaaS服务，国家关于云计算的政策逐渐从战略方向的把握走向推进实质性应用，政府及公共管理部门采购云计算服务的重要制度障碍开始被逐步打破；同年7月，《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》出台，将云计算工程作为中国“十二五”发展的二十项重点工程之一；2013年3月工信部发布了《基于云计算的电子政务公共平台顶层设计指南》，用于指导全国电子政务公共平台的建设。近年来，中国政府将信息安全上升到国家安全的高度，以“去IOE”为代表的国产软硬件对进口软硬件的替代趋势是不可逆转的。而替代的路径必然是由最容易实现的服务器等硬件设备到云计算和云存储等软件与服务，最终到操作系统和数据库等核心基础软件平台上，因此，云计算在我国信息安全的建设过程中将担任重要角色。

在欧美国家中，云计算的起步相对较早。作为云计算的起源地，美国政府在2009年便将云计算提上了政府议事日程，同年，奥巴马政府宣布了一项长期性的云计算政策，随后联邦政府启动了一个称为Apps.gov的网站，通过这个网站展示和提供得到联邦政府认可的云计算项目，以帮助政府和相关机构更好地理解和接受云计算的理念。从2010年起，美国联邦政府便在云计算研究上增加预算，同时美国政府推行的云计算计划也涉及了政府的各个领域。欧洲国家虽然在云计算领域也属于跟随者，但是其在云计算使用方面已经相当成熟，如最为熟悉的欧洲粒子物理研究机构CERN以及IBM与荷兰政府合建的都柏林云计算中心等。

而在亚洲国家中，除了中国政府大力支持云计算以外，日本政府也非常重视云计算的研究和应用，日本的OSS（Open Source Software）推进联盟还专门成立了云计算战略研究小组，主要研究云计算发展，并领导开展相关云计算项目。同时，云计算在日本的汽车、医疗、电力及影视行业都得到了广泛使用。同处亚洲的韩国则在2008年举办了“The Clouds 2008”大会，开始了云计算基础设施建设的举措，2009年，韩国政府决定向云计算领域投入巨资以提升本国云计算的全球占有比例。

任何事物的出现和发展在其背后都有必然之因，云计算也不例外。尼古拉斯·卡尔在其专著《IT不再重要：互联网大转换的制高点——云计算》一书中以历史类比的方式论证了云计算的必然性：正如爱迪生发明了电灯泡，随后企业建设了自有电厂，而后出现了现在的中心化电厂和电力传输网络，计算资源也一样，如果人类历史仍然还在向前发展，那么云计算必然在IT领域出现。此外，加州大学伯克利分校的《伯克利云计算白皮书》则从具体的云计算实现和运作原理以及其自助服务等方面佐证了卡尔的云计算必然性论证。因此，拥抱云计算，着手建设和使用云计算，这是历史大势的必然，也是每一位IT从业人士新的机遇。

1.1.2 业务导向与IT弹性需求

在传统IT架构中，任何业务系统在上线前都需要进行所需IT资源的预估和架构设计，并且这种预估通常是对未来几年内所需IT资源的估算，如果对于前期IT资源的投入预计不足，则业务系统性能必然受到影响，最终将会影响到客户的体验和满意度，而如果预估过高，则又会出现IT资源闲置和浪费，IT成本过高的情况。此外，随着企业业务的发展和组织的壮大，前期的IT规划势必不能满足不断增加的业务负载，IT资源的扩展或者架构的重构成为企业必然选择，而传统IT架构的扩容方式分为两种：Scale-out和Scale-up，也称为水平扩展和垂直扩展。Scale-up扩展不需要过多考虑应用系统是否具备分布式属性，其主旨是使原有计算能力变得更强大，而不是新增独立的IT设备资源并把应用负载分散到其上，因此其实现方式通常就是增加服务器CPU、内存、硬盘驱动等设备，或者直接购买更强大的服务器替换原设备。而不管是硬件升级还是新旧系统架构的替换，Scale-up在阶段性扩容时候都会是巨大的成本开支（图1-1中“巨额成本支出”），或者在大容量新IT架构实施替换完成之前，由于IT资源不能及时跟进，企业业务拓展规划只能放弃（图1-1中“商机已过”区域）。相比而言，Scale-out扩展方式与Scale-up完全不同，在Scale-out中，通常初始投入的IT基础设施成本较低，但是IT架构可以且易于水平扩展，很多商业IT架构尤其是大规模的Web应用都遵循这一架构模式，即将应用负载分散到集群节点中，然后整合数据集并采用面向服务的架构设计模式。Scale-out在扩展时将采取小规模递增的水平扩展形式，尽管这种扩展形式相比Scale-up要高效和经济很多，但是在扩展时候依然要对未来一段时间的IT需求进行预测，而这种预测通常会导致容量过剩，即通常所说的“烧钱”，而且，由于是小规模递增，还需保持持续的人工检测以免出现IT资源供不应求的紧急情况。此外，Scale-up和Scale-out两种形式的扩展都需要对IT基础设施进行一定的前期成本投入，同时两种扩展方式从本质上来说都是在IT资源不够情况下的被动扩展。

在云计算中，按需和弹性是其固有特性，也是最为突出的特性，通过计算能力的按需弹性扩展，使得企业可以随时调节IT基础设施资源，以使其长期逼近不断扩展或收缩的企业实际IT资源需求（图1-1中波形实线），当企业能够以业务为导向，不断根据实际业务系统的IT需求来弹性动态地调节IT资源时，Scale-up和Scale-out扩展方式下的IT资源预测过高和预测不足所带来的成本浪费和IT不足等难题，都将得到非常理想的解决。

1.1.3 技术导向与IT自动化

对于任何单位和组织而言，业务和人员的发展壮大必然伴随着IT系统的庞大和复杂化，最明显的变化便是数据中心的设备数量与能耗的增加。然而，从成本控制的角度来看，企业的决策者总是希望以不变的技术人员成本来支撑不断增长的业务需求所带来的IT扩容，在传统过分依赖手工运维的IT架构中，这似乎是不可实现的悖论，而在云计算时代，这却是数据中心的常态。云计算的出现，将使你的数据中心变得更加自动化，业务系统将会变得更加高可用，云计算所带来的技术优势体现如下：

❑基础设施部署脚本自动化。在云计算时代，我们不用再考虑部署一套系统在设备的搬运、上架、上电、布线和系统安装上需要花费多少时间，也不用再担心系统参数配置问题。在云计算领域devops的倡导下，一切皆需自动化，如果你需要部署一套系统，通过可编程的基础设施（通常是API驱动的）即可快速重复地创建和部署满足你所需要的系统。整个过程中，复杂的底层基础设施完全被屏蔽，用户只需调用云服务提供者的API接口编辑简单的脚本命令即可快速批量部署自己的系统。

❑紧急需求弹性伸缩。市场需求与商业灵感总是瞬息万变，商业上的任何预定计划都难以与实际市场需求完全吻合，或者市场膨胀，需要IT应用随之扩展以满足业务处理需求，或者商机已逝，要求IT应用随之消减以满足成本控制需求。在云上，任何意外的IT需求都可以实现自动伸缩，整个应用伸缩的过程完全以市场的驱动为向导，实现了IT需求随着市场供需的波动而自动伸缩，在一定误差范围内，既满足企业IT需求，又不浪费企业IT成本。

❑预期需求主动伸缩。在企业全部的IT系统中，有很大一部分IT系统主要用于内部办公与流程处理，对于内部使用系统，IT资源的预期需求相对稳定，在做出合适的IT需求和预算之后，通过云计算，便可以较低的成本和较快的速度来响应你的IT规划。如果在后期需要对IT需求进行增加或者剥减，云计算仍然能够实时满足你IT需求的伸缩。

❑精简开发生命周期。在传统的IT产品开发和测试过程中，从测试环境到生产环境的系统上线，通常需要按照配置需求重新部署一套系统，而上线的过程也总是伴随各种莫名其妙的配置和运行环境问题。同时，开发测试到生产环境的变迁总是单向的，很难从生产系统复制一份测试开发系统。在云计算里，可以轻松实现生产系统的克隆并将其用于开发测试环境，而完成测试的应用系统也可以很轻易地变更为生产系统。

❑高效的业务系统测试。在云环境中，再也不用担心没有充足的硬件资源满足你的测试环境需求，在开发过程中的每一个阶段，你都可以根据自己的需要，自动化部署自己的测试环境进行功能测试。

❑容灾恢复与业务连续性。相比自建灾备中心实现容灾恢复，云供应商通常提供更低成本的灾备实现方案，在云上，通过异地数据中心，企业可以将应用系统部署在跨省份甚至跨国的数据中心云端，并且能够在多个异地数据中心之间实现快速的数据同步与复制。

1.1.4 成本导向与TCO

对于传统的企业自建数据中心而言，一个数据中心的正常运行，需要软件、硬件、网络基础设施、监控和测试工具、安全产品以及空调电力等基础设施的支持和大量运维人员的投入，而这些都是企业资本开支（Capital Expenditure）的一部分。而在云计算时代，企业IT设备及专业管理人员的长期大笔资本成本（CaPEx）被转化为以按需租赁为形式的运营成本（OpEx），在云计算模式下评估信息系统的资源投资回报率(ROI)时，不能再采用传统IT模式下的评估方式，以SaaS服务为例，如果按照传统的购买软件许可方式来进行ROI的评估，则云计算模式下的SaaS费用可能要比购买软件许可费用贵，因为企业很少会考虑定期租用软件导致的企业运营成本变化。因而，在云计算环境下，对IT生命周期的全部可见成本和隐形成本衡量应该采用更为科学的TCO（Total Cost of Ownership）评价方式。TCO是由著名的IT领域Gartner公司提出的IT全生命周期成本评价方式，下面我们以云计算SaaS为主，通过TCO的方式来重点分析传统IT模式和云计算模式下企业IT成本的支出对比。

在传统模式下，企业一次性的IT投资成本包括硬件和软件，在整个生命周期内还包括后续服务的相关费用；而云计算模式下，企业是通过支付租赁费用形式来使用信息系统的，企业拥有信息系统的使用权而没有所有权。在传统的软件许可证模式下，企业需要支付大量的硬件、软件以及后续的专业服务费用，在计算IT投资的过程中，IT预算一般包括硬件、软件和软件服务费，但是电力和空间成本却很少被预算考虑进去，然而这种持续支出的成本却占据了传统IT总成本的很大部分；而云计算模式下，主要成本和费用则是需要长期计算能力的软硬件租赁费和服务费，以及自建信息中心的少量硬件和软件费用。两种模式下IT成本构成如图1-2所示。

传统IT模式下，企业在计算IT成本时候，只是简单将初始的硬件和软件费用计算在内，而忽略了占成本更多的后续更新、维护、服务等费用。而根据Gartner的调查报告，超过75%的IT预算被用于后续运维服务上，而企业运维这些系统所支出的后续费用是购买系统费用的四倍多，同样的结论也来自IDC的报告，在IDC的调查报告中，有超过70%的IT总体拥有成本（TCO）是隐形的服务费用。

图1-3为IDC提供的不同模式下TCO构成图，从中可以看到，传统IT一次性预算购买中，内部服务费用占到70%左右，其中包含了7×24小时的技术支持，厂商服务台（Help Desk），硬件/软件获取与维护等费用。

图1-4为IDC对传统的IT内部建设和云计算中应用层SaaS的成本差异所做的比较，从中可以看出，随着时间的推移，云计算中SaaS应用的租赁费用基本不变，而传统模式的内部IT建设成本的升级维护费用在逐渐增加，二者的成本差异也在不断增大，同时SaaS在初始生产阶段上所投入的时间要小于传统IT自建模式下的部署上线时间。

通过企业IT成本对比和TCO分析，可以发现，在传统IT自建运营模式下，隐形的IT后续维护与软件升级投入费用远远高于初期IT资源购买的投入，而云计算模式下IT资源的投入费用通常保持每年的平滑稳定，并且随着时间的推移，传统IT模式的成本投入与云计算模式的IT成本差异不断扩大。因此，从企业IT资源的总体拥有成本来考虑，企业拥抱云计算不失为明智之举。