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谷歌对数据中心成本模型的分析

[日期:2013-09-30] 来源:网界网  作者: [字体: ]
  为了更好理解能耗优化带来的潜在影响,我们一起回顾数据中心的TCO模型。在更高层面,数据中心总拥有成本分为投资成本(CAPEX)以及运营成本(OPEX)两大块,投资成本指的是需要提前支出,并通过一段时间折旧消耗掉的,比如数据中心的建设成本以及服务器的采购成本等;而运营成本则指设备实际运行的每个月开销,比如电费、维修改造、现场人员工资等等,数据中心TCO大约可以通过下面这个等式表达:
  数据中心TCO =数据中心折旧+数据中心运营成本+服务器折旧+服务器运营成本
  本文通过简化TCO模型只关注主要层面,但保证数据中心成本的主要部分有足够的精确性。很多时候成本模型和现实案例成本的差异,主要来自于所提供的数据中心建设成本值不够精确,下图是目前北美地区不同类型数据中心的每瓦(关键IT负荷)建设投资造价数据,比如中小型数据中心的建设成本大约为12-25美金/瓦,而Dupont Fabros等数字地产公司的数据中心建设成本约为9-13美金/瓦,而大型互联网公司如微软和facebook数据中心的建设成本约为8-10美金/瓦。
  一、建设成本(CAPEX)
  数据中心的建设成本差别很大,受不同等级设计、规模、地址、建设速度等条件影响很大。显然的,增加可靠性和冗余程度会使得数据中心成本增加。很小规模的数据中心或者很大规模的数据中心通常的每瓦建设成本也比较高,前者因为很多固定成本不能分摊到更多瓦数的负载上,而后者因为大型的数据中心往往需要建设额外的基础设施,比如变电站等。前面表格6.1展示了部分典型数据中心的每瓦建设成本,根据经验,通常大型数据中心的每瓦造价大约在9-13美金,而小型数据中心的每瓦造价会更高。当然前面表格中提到的那些数值也不适合直接比较,因为很多项目范围并不一样,比如这些不同的项目可能部分包含了土地购买和楼宇建设的成本,而其他部分可能直接在已有的建筑中直接建设无需额外土地及建筑投资,因此单位造价肯定有所差异。
  而对于大型数据中心而言,独立于建设规模外的部分固定成本相对于总投资而言占比较小,因此每瓦建设成本的比较就比较有意义了。因为数据中心建设的主要开销,比如供电、制冷和空间大小等几乎都随着负载功率直线增加,且通常情况下80%以上的建设投资都花费在供电和制冷上,而剩余的近20%都花费在机房建筑和园区配套建设上。
  建设成本的差异也表现在冗余和可靠性方面,我们通常说的每瓦造价中的每瓦,指的是实际IT设备可用的IT关键负载功率。实际上很多报告很多时候并没有搞清楚IT关键负载的所指范围,比如一个数据中心有20M的柴发,但采用了2N的柴发冗余配置,实际只带了6M的关键IT负载,额外的4M给了冷机等其他配套使用。这种情况下,如果这个数据中心投资了1.2亿美金,则其每瓦造价实际应改为20美金(120/6),而非每瓦6美金(120/20)。此外,很多时候我们还会经常看到每平方英尺造价的另外一种算法,但这种算法往往应用较少,因为很难界定到底哪些面积需要算在分母中,哪些面积又不能算入。而且机房面积往往和数据中心最大成本支出的IT关键负载之间没有非常明显的关系,因此数据中心行业的专家们很少采用每平方英尺造价来评估机房建设成本。
  每个月的初始建设投资折旧价格,则取决于投资折旧的总时间(和数据中心的期望寿命有关)以及商定的贷款率。通常的,数据中心多按10-15年来折旧。按照美国的会计法则,普遍采用直线法折旧,资产价值按每个月固定的数额不断减少直至清零。比如,一个造价为每瓦12美元的数据中心按12年折旧,那么折旧成本可按每瓦每个月8美分计算。如果前期建设的时候采用贷款资金,且按贷款利率8%来算,那么相应的每个月还需要额外偿还贷款利率支出每瓦5美分,这样数据中心每瓦每个月的总折旧成本为13美分。通常利率高低会随着贷款时间长度变化,在美国,很多公司典型的数据中心贷款利率范围为7-12%。
  服务器的投资成本也是类似计算,只是服务器的寿命要短得多,通常只按3-4年完成折旧。为了归一化服务器和数据中心的投资成本,也有必要让服务器投资成本同样按每瓦价格来计算,分母通常采用服务器的实际峰值运行功率来计算。比如一台价格购买价格为4000美金的服务器,实际的峰值运行功率为500瓦,则每瓦支出为8美金,按4年折旧,那么服务器的每个月购买成本为每瓦0.17美金。同样服务器的贷款利率按8%来计算,会有额外的每瓦2美分的利率成本,因此服务器每个月的总折旧成本为每瓦19美分。




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