虚拟化环境下电力信息通信资源成本评估模型.docx
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虚拟化环境下电力信息通信资源成本评估模型
虚拟化环境下电力信息通信资源成本评估模型
摘要:
本文研究电力信息通信组织,将其集中的IT资源分配到组织内的个人或部门,使得服务使用者知晓IT运营成本,形成对IT资源的高效利用。
但由于缺少有效且准确的成本评估模型,成本评估很少被IT管理者明确地应用并与组织目标结合起来[1],这种问题在企业由纯IT资源供给向转向虚拟化服务供给时变得更加严重。
虚拟化在数据中心共享的基础设上为不同用户提供不同类型的服务,因而其成本不再固定而是随使用量变化,这样的特性引发了虚拟化环境下对成本评估的新的思考。
本文为解决电力信息通信公司复杂IT环境下的资源成本评估问题,设计出层次化分组的成本评估模型,使得异构环境下针对不同层次的资源成本评估成为可能。
关键词:
虚拟化成本评估资源模型信息通信资源
随着电力信息通信公司信息化工程的稳步推进,信息通信部门所管理的各类系统都实现了信息化(如门户/邮件/ERP/营销系统等)。
但是,信息系统相关的运营费用(包括软件和硬件的采购和维护管理费用等)也随之增加。
一方面是因为新的信息系统不断上线,设备数量急剧增加;另一方面是因为越来越复杂、多样化的业务需求,开始逐步部署虚拟化机房环境。
传统的IT运维管理面向的是具体、单一的IT设备,但虚拟化技术应用后,IT管理人员所要管理的对象变得更加抽象,这些新加入的虚拟元素加重了IT的总体拥有成本。
企业要想成功,这些费用需要仔细核算,并且要能够映射到具体流程、用户或者部门消耗的资源。
这个过程被称作成本评估,它是管理和控制IT成本和使用的有效工具,据统计,它被80%以上的IT决策者以各种形式接收[2]。
由于有大量的针对不同资源的配置和使用参数以及相关的成本分配策略要考虑,实现IT资源的成本评估是一项艰巨的任务,而且虚拟化使得IT资源高度整合,使得其变得更加困难。
本文的重点在于研究虚拟化环境下的资源成本评估方法,并结合电力信息通信特定进行讨论。
章节组织如下:
第一章讨论成本评估的作用、虚拟化对成本评估的影响以及现有的成本评估使用情况,然后在第二章详细介绍我们设计的层次化分组的成本评估模型,给出模型的设计原则和组成模块,最后在第三章讨论该模型的应用与验证方案。
1背景
1.1成本评估介绍
在科学文献中,成本评估被公认为增加IT成本使用意识和降低IT成本的一种有效手段。
从资源提供者的角度,成本评估可以提供服务成本的有效信息来支持IT管理者做出明智的IT投资和供应决策。
成本评估也起到控制作用[5],表现在平衡部门间的成本分配,防止不准确的分配使得消耗量小的部门为消耗量大的部门买单,导致影响对产品、定价乃至竞争力的成本评估。
当然成本评估本身是一项繁琐且花费巨大的活动,决定不同服务的成本需要大量的不同组织层面的会计工作和配合,这些花费本身可能胜过使用成本评估所带来利益。
因此,在设计成本评估模型时,需要将这些对行为潜在的影响和成本评估本身的成本考虑进去。
1.2虚拟化对成本评估影响
虚拟资源池(如硬件、开发平台或服务),可以被动态地重新配置去适应一个变化的工作负载,也允许优化资源利用率。
该资源池通常按使用量收费并通过自定义的服务水平协议(SLAs)来保证提供担保。
虚拟化对资源的高效利用可以大幅度减少成本,灵活的定价模式和标准化自助式服务可以有效的利用资金,弹性伸缩、快速供应的特点又提供了很大的业务灵活性,集中化的管理便于提供高品质的服务(如增加的安全性,资源的重用和共享、更加容易和可靠地集成等),这也是越来越多的机构选择将业务迁移至虚拟化环境的原因。
在研究了虚拟化的特点后,我们可以发现这些优点没有成本评估的辅助是无法实现的[3]。
因为如果没有根据使用量对虚拟化服务费用评估会导致大量的资源消耗和随之而来的成本的增加,从而抵消了其带来的降低成本的好处。
虽然成本评估可以发挥虚拟化的优点,但也对成本评估的应用带来新的挑战。
在传统的IT环境中,基础资源都是有形的,计算成本时只需计算业务单位使用的基础资源数,而在虚拟化环境下,服务都是运行在共享的虚拟化的基础资源上,这些虚拟资源共用物理资源的成本,很难区分,因此如何将个人消耗映射到共享的虚拟基础设施的成本成为一个难题。
按使用量的收费模式增加了成本分配的难度,虚拟化环境下的资源类型和使用模式多种多样,空闲资源的成本和因提供弹性伸缩而过度提供的资源成本都需纳入考虑,这使得单一的成本分配模型不再适用所有情况,因此需要结合多种度量方式来决定最终成本。
2层次化成本评估模型
2.1模型综述
通过研究文献[4][7]对成本评估模型设计的要求,我们提出以下设计原则。
以这9条设计原则为核心,以解决电力信息通信公司复杂IT环境下(既有应用系统既运行在传统环境或运行在虚拟环境下)的成本评估为目的,结合现有模型的设计的问题,在比较了[8]设计的成本分配模型后,我们借鉴Activity-basedCosting(ABC),一种基于活动的成本核算将成本分配到活动所消耗的资源上[8],设计出层次化分组的成本评估模型,层次化表现在对运维资源的建模上,而分组表现在成本组成的划分和成本分配策略的应用。
在后面对各个模块进行详细介绍时我们将具体分析这些设计原则是如何实现以及如何解决电力信息通信公司复杂IT环境下成本评估的问题。
2.2资源建模
在调研信通业务组织形式的基础上,我们首先对建模需求进行分析,明确运维资源建模的范围,研究国际标准的数据模型(CIMSchema、VMAN、CIMI等),然后按信通业务组织形式对国际标准进行重组并根据建模需求扩展CIM中不包含的类,从支撑业务的角度,对不同业务所涉及的逻辑资源进行汇聚与编目,分业务、应用系统、中间件、虚拟资源、物理资源5个层次搭建现有运维数据中心的层次化的统一信息通信运维资源模型。
该模型基于ITIL规范对现有运维资源进行统一管理(包含运维基础设施硬件、软件、机房设备、业务系统等),结合虚拟化技术将虚拟资源纳入统一信息模型,实现业务到虚拟资源再到物理资源的映射,同时也支持传统IT环境下业务系统到物理资源的直接映射。
2.3成本评估
在分析资源成本组成的基础上,我们还需分析资源的能力属性(设备能够提供的最大能力),位资源的估价通常与资源的能力有关,例如单位资源价格=成本/能力,如果考虑未使用资源的成本回收或者高峰负载增加的成本时,可以调整计算单位资源价格中使用的资源能力为最大能力乘以一定的系数。
我们使用层次树的结构将有相同成本和属性的资源分成一组,然后将成本计算策略按组进行应用。
这样做有几点好处,一是节省了管理成本,使管理员不用对资源一个一个配置,只需考虑相同组的成本分配策略;二是有些共同的成本不能简单的分配到一个资源,例如软件安装、部署、硬件采购等这些共同费用可以通过映射到资源组来灵活地应用成本分配策略;三是这种层次型的分组结构有利于个性化定制,可以将不同资源的成本分配策略相结合,例如网络成本按使用流量分配、存储成本按容量分配、按软件许可证成本按使用者个数分配等。
2.4本分配策略
在制定了成本组成模型之后,我们可以通过公式
(1)计算出资源r的成本Cr,即资本支出FC(CAPEX)和操作支出VC(OPEX)在成本计算周期d内的总成本。
将资源的成本分配到每个分配单元时大致分为固定模式、供应模式和使用量模式[3],固定模式与服务消耗的资源的能力属性和监控属性无关而供应模式和使用量模式则需要考虑资源能力属性和使用量度量,具体算法如下:
固定模式:
计算数据中心的总成本,然后将成本平均或者按比例(根据分配单元或IT投入)分配给分配单元(终端用户或部门)。
如公式
(2)所示,
其中Cu是分配单元u所分配到的成本,R是数据中心所有资源集合,wu代表分配单元u在成本分配中所占的比例。
这种分配模式简单易使用,不需花费大量的估算成本,而且具有高可预测性(根据部门情况预测成本)和高可测量性(管理者可以根据下属部门轻易验证成本评估报告的正确性)。
但是这种模式可能出现分配不准确的情况,使实际使用量低的分配单元为使用量高的分配单元买单,不利于达到减少成本提高资源利用率的目的。
供应模式:
根据分配单元所获得的资源供应计算成本。
如公式(3)所示[6],
其中M是资源r用来分配成本的所有度量集合,ωr,m是度量m在分配成本Cr的度量集合中所占的比重,V是资源r的度量m的能力属性,ρr,m,u是资源r给分配单元u的供应量。
ωr,m的作用是控制不同度量成本回收比例,例如可以将一个服务器80%的成本通过CPU供应回收,剩下的20%通过网络I/O供应回收。
这种分配模式的好处是用户在协议时间内只需支付固定的服务使用费而无需考虑实际的使用量,具有高可预测性和高可测量性,对于业务管理者来说计算透明且容易理解,实现成本低且易于比较。
使用量模式:
通过计量使用参数来分配成本。
以服务为计量单位跟踪资源的使用量,根据实际能力的利用率分配成本,如公式(4)所示[6],
其中,v代表分配单元u对资源r的能力度量m的实际使用量。
这些被计量的服务单位可能是资源的消耗计量(例如CPU周期、服务时间、带宽、存储使用量等)或者商业使用量计量(例如业务事务次数、技术支持服务使用量)。
这种分配模式具有更高的准确性和可控性,可以更好的控制使用和成本支出,能对使用者的行为产生更多的影响来达到减少不必要的资源消耗的目的。
在计算资源的实际利用率时一般使用成本估算周期内资源的平均使用量除以资源的最大能力,但在实际情况下,还需考虑未使用资源的成本以及突发负载对成本的影响。
因为虚拟化环境下的资源是一种共享状态,工作负载的突发性负载可能影响整个资源池的成本,例如为了满足某个工作负载的突发负载,资源池必须限制分配到物理服务器的工作负载数而导致资源池总物理服务器的数量增加。
当工作负载被紧密整合时,尽管有些服务可以被分配到一个物理服务器上,资源池中所有的服务器都需要运行来保证这些工作负载的性能,这就导致很多服务器的资源没有被分配,这些未被分配的资源的成本也需要合理分配到各个工作负载。
将不同成本分配策略的优缺点做了比较,如表2所示,可以看出各个成本分配策略在一定前提条件下都有各自的优缺点,不存在一个最好的分配策略适用所有情况,对于用于成本分析的资源的能力属性的选择也对分配策略的效果起很大作用,因此在实际选择分配策略时需要考虑具体资源的类型和使用背景,选用适合的分配策略。
多层次分组的资源成本组成模型使得对不同资源运用不同分配策略变成可能,充分体现出该成本评估模型的灵活性和适应性。
2.5成本报告与分析
根据前面步骤生成的数据可以计算出资源成本评估报告,可以提供IT服务和操作的成本、使用模式和变化趋势分析,包括高峰和低峰利用率。
使用多层次分组资源成本组成模型进行广度优先遍历聚合不同的成本评估,为处于不同层次的资源组、用户、负载和部门生成最终报告。
通过分析报告,还可以获得未使用资源的数量、比较所供应的资源的成本与实际使用的成本、形成成本趋势、增长趋势和成本分布等,这些分析有利于管理者计划未来的资源供应策略,促进资源的有效利用,例如在资源使用率低峰时期调整虚拟化调度策略,减少不需要的物理资源的使用。
3验证
本文所研究的模型主要用于江苏省电力公司信息通信分公司建设运维资源评估系统,根据模型的子模块设计,该系统分为以下4个子系统:
数据采集系统、数据中介系统、计费系统和容量分析系统,各子系统功能如下。
(1)数据采集系统:
采集并记录已经识别的用于成本评估的资源数据。
(2)数据中介系统:
系统集成中心,用于关联、聚合和存储从各种系统组件收集的数据,数据被关联到成本评估记录,成本评估记录被关联到用户账户。
要求中介系统可以连接基础系统和数据库,能提供用户到资源的映射。
(3)成本计算系统:
应用成本分配策略到所收集的数据,生成每个用户的一个成本计算周期的结算报告。
容量分析系统:
定期收集系统使用的数据,提供趋势分析功能来理解使用量的模式和变化,识别高峰和低峰使用率。
也可用于未来计划、调整成本评估模型和成本分配策略。
4结论
本文设计了一个层次化分组的电力信息通信资源成本评估模型,为信通公司提供了一个透明的视图展现IT资源和服务的成本和使用量。
模型设计的难度在于大量的异构资源在虚拟化环境下被多个并发用户或系统以复杂的形式共享,并且不同机构对不同资源有不同的成本评估需求,很难找到一种成本分配策略可以适用于所有条件。
本文设计的成本评估模型很好的解决了上述问题,该模型首先将资源分层次建模,按分组的形式识别资源的成本,然后在不同的粒度级别利用采集到的资源使用度量结合不同的策略对成本进行分配。
参考文献
[1]“ForresterResearchITChargebackSurvey.”2006.
[2]Oleson,ThomasD.”Priceofprecision.”CIOMagazine13(1998).34-38.
[3]Stefanov,Hristo.”HowtoChargefortheCloud.”TowardsastructuredviewofsuccessfulITchargebackmodelsforCloudservices.UtrechtUniversity(2011).
[4]Stefanov,Hristo,etal.”Howtodosuccessp[6]Agarwala,Sandip,RamaniRoutray,andSandeepUttamchandani.“Chargeview:
Anintegratedtoolforimplementingchargebackinitsystems.”NetworkOperationsandManagementSymposium,2008.NOMS2008.IEEE.IEEE,2008.
[7]Curry,Edward,etal.”Anenvironmentalchargebackfordatacenterandcloudcomputingconsumers.”EnergyEfficientDataCenters.SpringerBerlinHeidelberg,2012.117-128.
[8]R.Cooper,“TheRiseofActivity-BasedCosting-PartOne:
WhatisanActivity-BasedCostSystem”JournalofCostManagement,vol.2,no.2,pp.45–54,Summer1998
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- 虚拟 环境 电力 信息 通信 资源 成本 评估 模型