Dlaczego chmura się opłaca: argumenty dla twojego klienta

Przetwarzanie danych przechodzi gwałtowną przemianę z technologii
klient/serwer na przetwarzanie w chmurze. To przejście podobne jest pod
względem wagi i wpływu do przejścia z komputerów typu mainframe na układ
klient/serwer. Jest mnóstwo spekulacji dotyczących ewolucji nowej epoki w
nadchodzących latach. W tym artykule ocenimy ekonomikę chmury, by lepiej
zrozumieć obraz informatyki w dłuższym horyzoncie czasowym.

Kwestie ekonomiczne są jedną z głównych sił kształtujących branżowe
transformacje. Obecne dyskusje dotyczące chmury koncentrują się w dużej
mierze na technicznej złożoności oraz przeszkodach związanych z jej
zastosowaniem. Wyzwania technologiczne są jednak z czasem rozwiązywane lub
przechodzą szybką innowację. Systemy klient/serwer były początkowo traktowane
jak technologia „do zabawy”, niezdolna do zastąpienia komputerów mainframe.
Jednak technologia klient/serwer znalazła drogę do przedsiębiorstw. Podobnie,
gdy po raz pierwszy zaproponowano technologię wirtualizacji, wymieniano różne
bariery jej stosowania. A jednak spore oszczędności ekonomicznie wynikające z
wirtualizacji zmusiły szefów działów informatyki do przezwyciężenia obaw i
wprowadzanie tej technologii szybko przyspieszyło.

Pojawienie się usług przetwarzania w chmurze znów stanowi fundamentalną
zmianę w ekonomice informatyki. Technologia chmury normalizuje i tworzy pule
zasobów informatycznych oraz automatyzuje wiele zadań utrzymania
infrastruktury, które są obecnie wykonywane ręcznie. Architektura chmury
ułatwia elastyczne korzystanie, samoobsługę oraz płacenie za użyte zasoby.
Chmura pozwala także na przeniesienie głównej infrastruktury informatycznej
do dużych centrów danych, które korzystają ze znacznych oszczędności
wynikających ze skali w trzech obszarach:

– Oszczędności po stronie dostawcy. Niższe koszty na serwer w dużych
centrach danych.

– Agregacja zapotrzebowania. Połączone potrzeby przetwarzania wyrównują
ogólną zmienność potrzeb, pozwalając na zwiększenie stopnia wykorzystania
serwera.

–  Efektywność obsługi wielu podmiotów. Przy zmianie na model aplikacji dla
wielu użytkowników zwiększa się liczba korzystających z niego podmiotów (np.
klientów lub użytkowników), co zmniejsza koszty zarządzania aplikacją i
utrzymania serwera na jeden podmiot.

Ekonomika skali po stronie dostawcy

Przetwarzanie w chmurze łączy w sobie najlepsze ekonomiczne właściwości
podejścia mainframe i przetwarzania klient/serwer. Era komputerów mainframe
charakteryzowała się znacznymi oszczędnościami skali ze względu na wysokie
koszty początkowe komputerów mainframe i wymagała zatrudniania wysokiej klasy
personelu do zarządzania systemami. W miarę jak rosła wymagana moc obliczeniowa
– mierzona w MIPS (milion instrukcji na sekundę) – koszt początkowo gwałtownie
spadał. Jednak tylko duże organizacje informatyczne miały zasoby i skumulowane
zapotrzebowanie uzasadniające inwestycje. Ze względu na duży koszt,
wykorzystanie zasobów miało przewagę nad elastycznością użytkownika końcowego.

Żądania użytkowników były ustawiane w kolejce i przetwarzane tylko wtedy,
gdy były dostępne niezbędne zasoby. Wraz z nastaniem mikrokomputerów i
późniejszej technologii klient/serwer, minimalna jednostka zakupowa została
znacznie zredukowana, a zasoby stały się łatwiejsze do zarządzania i
utrzymania. Taka modularyzacja znacznie obniżyła bariery wejściowe dla
dostarczania usług informatycznych, radykalnie poprawiając dynamikę
użytkowników końcowych. Istniały jednak znaczne kompromisy związane z
wykorzystaniem, dające w wyniku bieżący stan rzeczy: centra danych z wieloma
serwerami kupowanymi dla aktualnych potrzeb, ale wykorzystywanymi w 5-10%.

Przetwarzanie w chmurze nie jest powrotem do ery mainframe, jak czasami się
sugeruje, lecz w rzeczywistości oferuje użytkownikom ekonomikę skali i
wydajność, które przewyższają mainframe, w parze z modularnością i dynamiką
idące dalej niż oferowane przez technologię klient/serwer, co eliminuje
konieczność kompromisu.

 EFEKT OSZCZĘDNOŚCI SKALI (ILUSTRACYJNE)

W następujących obszarach uzyskuje się korzyści ekonomiczne osiągane dzięki
skali:

– Koszt energii. Koszt energii elektrycznej szybko rośnie, stając się
największym składnikiem całkowitego kosztu posiadania (TCO), który stanowi
obecnie 15–20%. Operatorzy małych centrów danych muszą płacić przyjęte stawki
lokalne za elektryczność, natomiast duzi dostawcy mogą płacić mniej niż jedną
czwartą średniej stawki krajowej, lokując swoje centra danych u niedrogich
dostawców energii elektrycznej oraz poprzez umowy zakupu hurtowego. W dodatku
badania pokazały, że operatorzy wielu centrów danych mogą korzystać z
geograficznego zróżnicowania stawek za energię elektryczną, które jeszcze
redukują koszt energii.

– Koszty pracy infrastruktury. Przetwarzanie w chmurze znacznie obniża koszty
pracy w każdej skali poprzez automatyzację wielu powtarzalnych zadań
zarządzania. Podczas gdy administrator pojedynczego systemu w tradycyjnym
przedsiębiorstwie może obsłużyć około 140 serwerów, w centrum danych chmury ten
sam administrator może obsłużyć tysiące serwerów. Dzięki temu pracownicy
działów informatycznych mogą się skupić na czynnościach wnoszących większą
wartość dodaną, takich jak tworzenie nowych możliwości i praca przy długiej
kolejce żądań użytkowników, z którymi musi borykać się każdy dział
informatyczny.

– Bezpieczeństwo i niezawodność. Często przytaczana jako potencjalna
przeszkoda dla społecznej akceptacji chmury, zwiększona potrzeba bezpieczeństwa
i niezawodności prowadzi do efektu skali z powodu w znacznej mierze stałego
poziomu inwestycji wymaganych do osiągnięcia bezpieczeństwa i niezawodności
działań. Duzi komercyjni dostawcy chmur mogą często lepiej przeprowadzić
szczegółową ekspertyzę dotyczącą danego problemu, niż typowy dział
informatyczny korporacji, co sprawia, że systemy chmury są w rzeczywistości
bardziej bezpieczne i niezawodne.

Prawdopodobnie będzie wiele dodatkowych oszczędności wynikających z efektu
skali, których nie można jeszcze przewidzieć. Branża jest obecnie na wczesnym
etapie budowania centrów danych na nieznaną dotąd skalę. Ogromna skala tych
megacentrów danych spowoduje, iż będą podejmowane prace badawczo-rozwojowe, aby
centra te pracowały bardziej efektywnie i były bardziej wydajne.

Efekt oszczędności skali po stronie zapotrzebowania

Całkowity koszt informatyki jest określony nie tylko przez koszt
zapewnienia zdolności do przetwarzania, lecz również poprzez stopień
efektywnego wykorzystania. W niezwirtualizowanych centrach danych, każda
aplikacja lub obciążenie działają zazwyczaj na swoim fizycznym serwerze. To
oznacza, że liczba serwerów jest proporcjonalna do liczby obciążeń serwera. W
tym modelu wykorzystanie serwerów było tradycyjnie niezwykle niskie, około 5 do
10 procent. Wirtualizacja umożliwia uruchamianie wielu aplikacji na pojedynczym
serwerze w ich zoptymalizowanej instancji systemu operacyjnego, więc główna
korzyść z wirtualizacji jest taka, że do obsługi takiej samej liczby obciążeń
potrzeba mniej serwerów.

Jaki jednak będzie miało to wpływ na oszczędności efektu skali? Jeśli
wykorzystanie zasobów przez wszystkie obciążenia jest na stałym poziomie, to
pociąga za sobą prostą kompresję jednostek bez wpływu na efekt skali. Jednak w
praktyce obciążenia są w dużym stopniu zmienne w czasie i często wymagają dużej
ilości zasobów w danej chwili, a praktycznie żadnych w następnej. To otwiera
możliwości poprawy wykorzystania zasobów poprzez agregację zapotrzebowania oraz
dywersyfikację.

Najważniejszym, ekonomicznym atutem chmury jest jej zdolność do
rozwiązywania kwestii zmienności wykorzystania zasobów wnoszonej przez takie
czynniki, jak losowość, cykle zachowania zależne od pór dnia, zmienność zależna
od branży, zmienność dla wielu zasobów oraz niepewne modele wzrostu. Dzięki
obsłudze puli zasobów, zmienność jest dywersyfikowana zmniejszając rolę wzorców
wykorzystania. Im większa pula zasobów, tym gładsza charakterystyka
zagregowanego zapotrzebowania, wyższy stopień całkowitego wykorzystania zasobów
oraz tańsze i bardziej wydajne możliwości spełnienia żądań użytkowników przez
organizacje informatyczne.

WZORCE NIEPEWNEGO WZROSTU

Efekt oszczędności skali dla wielodostępności

Opisany wcześniej efekt oszczędności skali po stronie dostawcy i
zapotrzebowania mogą być osiągnięte niezależnie od architektury aplikacji,
niezależnie od tego czy będzie ona tradycyjnie skalowana w górę i na zewnątrz,
z pojedynczym podmiotem czy z wieloma. Jest jeszcze inne ważne źródło
oszczędności związanych z efektem skali, które może być wykorzystane tylko, gdy
aplikacja jest zapisana jako wielodostępna. To znaczy, że zamiast uruchamiania
instancji aplikacji dla każdego klienta – jak do jest robione w lokalnej
aplikacji i większości aplikacji, takich jak dedykowane instancje Microsoft
Office 365 – w aplikacji wielodostępnej wielu klientów korzysta jednocześnie z
jednej instancji aplikacji, tak jak w przypadku współużytkowanego Office 365.
Daje to dwie istotne korzyści ekonomiczne:

– Stała praca aplikacji amortyzowana na dużej liczbie klientów. W instancji
jednodostępnej każdy klient musi płacić za zarządzanie własnymi aplikacjami
(czyli pracę związaną z zarządzaniem aktualizacjami oraz obsługą incydentów). W
instancjach dedykowanych, takie same czynności, jak stosowanie korekt
oprogramowania, są wykonywane wielokrotnie – raz dla każdej instancji. W instancji
wielodostępnej, ten koszt jest dzielony na duży zbiór klientów, sprowadzając
koszty pracy aplikacji na jednego klienta niemal do zera. W rezultacie można
uzyskać znaczną redukcję całkowitych kosztów, zwłaszcza dla złożonych
aplikacji.

Stały składnik wykorzystania serwera amortyzowany na dużej liczbie
klientów. Dla każdej instancji aplikacji istnieją pewne koszty ogólne serwera.

Aplikacje mogą być całkowicie wielodostępne, gdy w całości są tak napisane,
aby wykorzystywać tę cechę, lub mogą osiągać częściową wielodostępność poprzez
wykorzystywanie współdzielonych usług zapewnianych przez platformę chmury. Im
wyższe użycie takich współdzielonych usług, tym więcej aplikacja będzie
korzystać z efektu skali dla wielodostępności.

Wpływ całkowity

Połączenie efektu skali po stronie dostawcy w wydajności serwera
(amortyzacja kosztów na większą liczbę serwerów), agregacja potrzeb obciążeń
(zmniejszenie zmienności) oraz wielodostępny model aplikacji (amortyzacja
kosztów na wielu klientów) prowadzi do potężnych oszczędności związanych z
efektem skali. Centrum danych mające sto tysięcy serwerów ma o 80% niższy
całkowity koszt posiadania (TCO) w porównaniu z centrum z tysiącem serwerów.

ZMNIEJSZENIE KOSZTU POSIADANIA

Powstaje pytanie: jaki wpływ będzie miała opisana ekonomika chmury na
budżet informatyki? Przybliżone rozbicie budżetu IT wygląda w większości firm
następująco: koszty infrastruktury 53%, koszty obsługi technicznej i utrzymania
istniejących aplikacji 36%, a koszty rozwoju nowych aplikacji tylko 11%. Chmura
ma wpływ na wszystkie trzy obszary. Oszczędności po stronie dostawcy oraz
zapotrzebowania mają największy wpływ na część związaną z infrastrukturą, która
obejmuje ponad połowę wydatków. Koszty utrzymania istniejących aplikacji
obejmują prace związane z aktualizacjami i korektami, wsparcie techniczne
użytkowników oraz opłaty za licencje płacone sprzedawcom. W przybliżeniu
stanowią one jedną trzecią wydatków i do nich odnosi się czynnik wydajności
wielodostępu. Rozwój nowych aplikacji stanowi tylko niewiele ponad jedną
dziesiątą wydatków, choć jest uważany za metodę wprowadzania innowacji w
informatyce. Z tego powodu liderzy informatyki chcą zwiększyć te wydatki.
Opisane tutaj korzyści ekonomiczne wynikające z przetwarzania w chmurze
umożliwią to, zwalniając miejsce w budżecie na ich realizację.

ROZBICIE KOSZTÓW INFORMATYKI

Opisane kwestie ekonomiczne będą miały głęboki wpływ na informatykę. Wielu
liderów informatyki staje dziś w obliczu problemu, że 80% ich budżetu jest
wydawane na „podtrzymywanie płonącego ogniska’, czyli utrzymywanie
obecnych usług i infrastruktury. Przez to pozostaje niewiele zasobów na
innowacje lub zajmowanie się nigdy nie kończącymi się kolejkami nowych firm i
żądań użytkowników. Przetwarzanie w chmurze uwolni znaczne zasoby, które można
będzie przekierować na innowacje.