مدل اقتصادی رایانش ابری

اگر چه رایانش ابری در نتیجه همگرایی تعدادی از تکنولوژی اخیر در ارائه سرویس های نرم افزاری و سخت افزاری بوجود آمده است. اما یکی از عوامل اصلی و پیش برنده رایانش ابری، مباحث اقتصادی در ارائه و استفاده از سرویس های فناوری اطلاعات بوده است. در رایانش ابری، سرویس های فناوری اطلاعات می توانند بصورت یک صنعت عمومی نظیر آب، برق، گاز و تلفن به کاربران عرضه شوند و در قبال آن صورتحساب رایانش دریافت نمایند. بعبارت دیگر کاربران بر اساس میزان مصرف خود از سرویس های سخت افزاری و نرم افزاری، هزینه آن را پرداخت می کنند. از دید مصرف کننده، رایانش ابری مدلی برای کاهش هزینه است تا هزینه های سرمایه گذاری به هزینه های عملیاتی تبدیل شود. متعاقبا از سمت سرویس دهنده، مدل های مختلفی برای قیمت گذاری سرویس معرفی می شود تا مشتری بر حسب شرایط خود بتواند از آنها استفاده کند. لازم به ذکر است که مباحث اقتصادی در لایه های مختلف ابر، تا حدودی با همدیگر متفاوت است و در اینجا فعلا قصد داریم به تحلیل اقتصادی سرویس های زیرساخت بپردازیم. بنابراین در ادامه ابتدا ملاحظات اقتصادی از سمت مصرف کننده سرویس زیرساخت رایانش ابری مطرح خواهد شد و پس از آن ملاحظات سمت سرویس دهنده مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

ملاحظات اقتصادی از دید مصرف کننده (حقیقی / حقوقی)

مقایسه هزینه ها بین مدل ابری و غیرابری با یک سناریوی فرضی

خدمات محاسبات ابری معمولا دارای مدل مبتنی بر استفاده هستند که در آن پرداخت فقط بازای منابعی که استفاده می‌شود انجام می‌گیرد. در صورتی که نیاز به منابع بیشتری داشته باشید، تا حد ظرفیت ابر می‌توانید دریافت کنید و هزینه آن را پرداخت نمایید. خدماتی نظیرS3 و EC2 آمازون از این مدل قیمت‌گذاری استفاده می‌کنند. از مزایای این نوع قیمت‌گذاری می‌توان به عدم نیاز به سرمایه گذاری اولیه و دسترسی به ظرفیت مورد نیاز در زمان نیاز اشاره کرد. این مزایا باعث می‌شود که از یک سو تنها وقتی نیاز احساس شد، سرویس را تقاضا کرد و از سوی دیگر بتوان یک روز از 100 کاربر و روز دیگر از 10000 کاربر پشتیبانی کرد. به‌عنوان مثال فرض کنید شما نیاز به 100 سرور برای 3 سال دارید. یک روش این است که هر کدام از آنها را ساعتی 0.6 دلار اجاره کنید که تقریبا هزینه¬ای به این شکل خواهد داشت:

100 servers * $0.60 instance-hour * 3 years * 8,760 hours/year = $1,555,200

حال فرض کنید که هر سرور را به قیمت 1500 دلار خریداری کنید. به این ترتیب 2 نفر برای مدیریت و نگهداری شبکه نیاز دارید که فرض می کنیم سالیانه 100000 دلار دستمزد بگیرند. هر یک از سرورها 150 وات مصرف می‌کنند که با هزینه 0.1 دلار بازای هرکیلووات، سالیانه برای این 100 سرور 13140 دلار خواهد شد. سایر هزینه های مربوط به ایجاد زیرساخت مرکز داده (راک، روتر، سوئیچ، اتصالات، سرمایش، پهنای باند و ...) را 500000 دلار فرض می¬کنیم. به این ترتیب خواهیم داشت:

100 servers * $1,500 + 3 years * $13,140 electricity/year + 3 years * 2 staff * $100,000 salary/year + 500,000 $ other costs = $1,289,420

پس اگر قرار باشد که در طول این مدت، از 100 درصد توان سرورها استفاده کنید، خرید 100 سرور مناسب‌تر خواهد بود. ولی اگر از کمتر از 75 درصد توان سرورها استفاده کنید، استفاده از مدل ابری مناسب‌تر خواهد بود. چرا که در این صورت هزینه مورد نیاز، حداقل به میزان 25 درصد کاهش خواهد یافت:

$1,555,200* 0.75% = $1,166,400

لازم به ذکر است که در حالت ابری، این هزینه در طول مدت 3 سال پرداخت خواهد شد ولی در حالت غیرابری، بخش عمده ای از هزینه باید همان ابتدا پرداخت شود. نمودار مقایسه سه حالت فوق در شکل مقابل نشان داده شده است.

اهمیت اصلی رایانش ابری از نظر اقتصادی، مربوط به همین عدم نیاز به سرمایه گذاری اولیه است. اما همانطور که مشاهده می شود، در دراز مدت، اگر منابع به خوبی مدیریت نشوند، مجموع هزینه های ابری بسیار بیشتر خواهد شد.

ملاحظات اقتصادی از دید سرویس دهنده

انواع هزینه ها با ذکر مثال در یک مرکز داده

یکی از پارامترهای اصلی در استفاده از خدمات رایانش ابری، نحوه تعیین قیمت ارائه سرویس بر حسب استفاده است که هم برای سرویس دهنده و هم برای مصرف کننده مقرون بصرفه باشد. این کار با توجه به پیچیدگی های محاسباتی آن، بسیار دشوار است. هزینه های یک مرکز داده به عوامل مختلفی بستگی دارد که مهمترین آنها در جدول زیر نشان داده شده است.

تحلیلی که از نظر ساختار فیزیکی و تجهیزات ایجاد مرکز داده انجام شده است نشان می دهد که بیش از 70 درصد هزینه ها به صورت مستقیم یا غیرمستقیم به سرورها مربوط می شود و هر گونه بهینه سازی در این بخش، می تواند تاثیر بسیار زیادی در کاهش هزینه ها و افزایش درآمد داشته باشد. یکی از بهینه سازی هایی که در اینجا روی سرورها انجام شده است، استفاده از مجازی سازی است که بکمک آن می توان سطح استفاده از منابع را افزایش داد. البته استفاده از این فناوری، هزینه های بسیار زیادی را به بخش نرم افزار در مرکز داده تحمیل می کند.

مدل محاسبه هزینه در رایانش ابری برای نمونه های محاسباتی

حال با توجه به تعداد زیاد پارامترها، سئوال این است که چگونه می توان مثلا هزینه یک ساعت استفاده از یک ماشین مجازی با دو هسته پردازشی و یک گیگابایت حافظه اصلی را محاسبه کرد؟ در شکل زیر نشان داده شده است که محاسبه هزینه آن به پارامترهای مختلفی از جمله، هزینه سرور، هزینه نرم افزار، هزینه پشتیبانی و نگهداری، هزینه شبکه، هزینه برق مصرفی، سرمایش و بسیاری عوامل دیگر بستگی دارد. حتی پارامترهایی نظیر تعداد ماشین های مجازی قرارگرفته بر روی یک سرور و تراکم آنها که موجب به اشتراک گذاری درصدی از منابع بین ماشین های مجازی می شود نیز در هزینه ارائه سرویس موثر است.

تحلیل وضعیت در ایران و جهان

از نظر اقتصادی، وضعیت بلوغ سرویس های زیرساخت ابری در جهان در حال حاضر در سطحی است که تنوع و انعطاف پذیری بسیاری بالایی در ارائه نمونه های محاسباتی مشاهده می شود. سرویس دهندگان طیف گسترده ای از مدل های قیمت گذاری و ارائه سرویس را بصورت پویا ارائه می کنند تا مشتریان بتوانند بر حسب نیاز و شرایط خود از آنها استفاده کنند. همچنین ابزارهای سودمند بسیاری برای تامین امنیت، سهولت مدیریت، نظارت و پیکربندی سرویس، افزایش کیفیت سرویس و ...، به منظور پشتیبانی از نیازهای کسب و کار مشتریان ارائه می کنند. اما در ایران در حال حاضر خدمات بر اساس مدل سنتی اجاره سرور و ماشین مجازی ارائه می شود و همانطور که در مقاله قبلی در بحث مقایسه وضعیت رایانش ابری در ایران و جهان اشاره شد، بدلیل فاصله زیادی که در بلوغ فناوری وجود دارد، تحلیل های اقتصادی برای مدیریت هزینه در سازمان ها، مشابه آنچه که در اینجا از دید مصرف کننده انجام شد، چندان قابل استفاده نمی باشد.

لازم به ذکر است که بحث مجازی سازی، در دنیا به یک رویکرد سنتی در مباحث اقتصادی ارائه سرویس در رایانش ابری و رقابت بین سرویس دهندگان تبدیل شده است. بر اساس این رویکرد سرویس دهندگان سعی می کردند با استفاده از مجازی سازی، به ایجاد تنوع در پیکربندی منابع و تسهیل مدیریت منابع از سمت مشتری بپردازند. اما رویکردهای نوین ارائه سرویس در رایانش ابری، به سطحی از بلوغ رسیده است که رقابت آنها بر سر کاهش هزینه است و سعی دارند که شیب خط هزینه های ابری را در درازمدت کاهش دهند و با فاصله زیادی، زیر منحنی مدل غیر ابری حفظ کنند.