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.
| MOŻLIWOŚCI CHMURY | Technologia | Ekonomika | Model biznesowy |
|---|---|---|---|
| Mainframe | Scentralizowane przetwarzanie i magazynowanie; uproszczone klienty | Optymalizacja pod kątem wydajności ze względu na duży koszt | Wysokie koszty początkowe sprzętu i oprogramowania |
| Klient/serwer | Komputery PC i serwery dla rozproszonych obliczeń, pamięci itp. | Optymalizacja pod kątem dynamiki ze względu na niskie koszty | Wieczna licencja na system operacyjny oraz oprogramowanie aplikacji |
| Chmura | Duże centra danych, możliwość skalowania; sprzęt i urządzenia jako produkty bezmarkowe | Efektywność i dynamika lepsza o rząd wielkości | Możliwość płacenia na bieżąco tylko za to, co jest wykorzystywane |
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.
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.
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.
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.
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.