存储经济学：降低总体拥有成本的四项法则

概述

在当前严峻的经济环境下，企业需要通过全新的战略及视角来降低存储基础设施的成本。在过去几年中，由于进行了大量IT采购，导致许多IT企业购买了超过实际需要的存储容量且利用率低下。现在，随着资本和信贷的紧缩，企业们不得不以更少的投资来实现更高的价值，并且在对可用资金的投资方向方面也必须更加谨慎。因此，他们越来越需要充分利用IT部门内现有的基础设施成本来实现更高的价值。此白皮书提供了一些行之有效的方法来帮助企业量化其存储基础设施成本并确定有哪些可以降低的成本。同时，它还基于我们多年的研究成果为您提供了能够降低成本的技术。

企业在资本支出（CAPEX）和运营支出（OPEX）上面临的压力可能会持续到2010年，技术专家除了降低购置成本及寻找新的节约途径外，还必须把目光放得更加长远。随着IT企业面临压力的逐渐增大，他们不仅需要降低资本支出，更重要的还要降低运营支出。因此，技术专家务须制定业务案例，以获得企业管理层对其战略和战术投资的支持。

许多存储工程师和架构师把他们的战略规划局限在技术或运营范围内。企业经理通过添加基础的现金流分析以及衡量投资回报率（ROI）、资产回报率（ROA）和总体拥有成本（TCO），能够基于更有意义的结论来采取相应的行动计划，从而完善其整体战略。在提出降低成本建议时，IT部门必须确定衡量指标并提供有关这些计划的投资回报和完整的成本节约分析。

可喜的是，已经有企业在削减存储基础设施的成本方面实行了切实的战略和战术投资，投资范围包括了从技术组件到企业和人员配备的变化，甚至还包括为用户配置存储容量的方法。随着新技术的出现，明智的企业将根据存储经济学法则对这些方面进行评估– 这不仅评估他们的技术实力，也要评估他们在支持公司业务上的能力，尤其是帮助公司节约成本方面的能力。

日立数据系统在抑制并减少基础设施成本方面的战略框架，是服务导向型存储解决方案（Services Oriented Storage Solutions）。许多大中型IT中心都通过采用服务导向型存储解决方案实现了对其存储经济、高效的部署及扩容，并切实地降低了成本，包括：减少资源浪费，降低单位TB容量的人力成本和容量增长成本；以及降低单位存储容量的电力、冷却、占地空间和维护等成本。这些企业通过这种具有优异经济性的架构，将其数据中心未被利用的容量重新利用起来从而了延缓资本支出。

这些企业的做法值得我们学习和借鉴。实行的第一步就是明确地界定和衡量当前的成本，如果无法对其加以衡量，就谈不上改善，这就是计量经济学的核心，它对存储资产的不断完善至关重要。

存储经济学

日立数据系统从2001年就开始致力于存储经济学的研究、学习和研究成果的资料编写等工作。其创新理念在存储经济学领域具有领先地位。日立数据系统提出的法则在经济繁荣和萧条时期都得到了测试及验证，该方法以存储技术和财务原则的交汇为出发点。

存储经济学试图把存储基础设施的运营与技术层面与相应的财务观点统一起来。随着磁盘价格以每年15%到30%的速度下降，很容易让人产生较低的购置成本将会导致拥有成本降低这样的错误认识。存储经济学方法论和业务实践提供了重要的衡量技术来帮助企业衡量存储决策的真实成本，这有助于IT负责人制定相应计划，从而系统地降低这些成本。

过去几年中，购置成本从占总体拥有成本（TCO）的50%到60%降至今天的大约20%。单纯依靠摩尔定律来降低每GB存储的价格其实无法降低拥有成本。在经济困难时期，另外80%的存储总体拥有成本（购置成本之外的）都将受到严格的审查。战略规划者必须考虑磁盘成本接近零的情况。存储基础设施的实际成本是运营支出（OPEX），管理者们需要确定并采取措施降低的应该是这些重复性成本。

成本意识较强的架构师和预算管理者们十分了解利用总体拥有成本（TCO）基线对存储基础设施进行衡量的价值。单位拥有成本（每TB存储每年的成本）是一个对拥有1 TB存储容量的所有成本进行描述的简单方法。人们注意到，在磁盘价格下降的同时，他们的存储总体拥有成本（TCO）却并没有以同样的速度下降（甚至在某些情况下反而上升），这往往会使人感到困惑。发生这种现象的原因在于，总体拥有成本（TCO）的其它因素（劳动力、维护、电力、占地空间、迁移）每年都在升高。当企业重点关注的是购置成本而非总成本时，就会对实际业务效率造成影响。

每TB存储每年的总体拥有成本（TCO）可以通过多种方式表达。如图1所示的多层线条图表，就对构成存储总体拥有成本（TCO）的各种成本要素做了全面的介绍。

并非所有存储经济学措施都是定量的，某些措施在本质上来说属于定性措施。例如，降低停机故障成本可以当作改进业务案例的一部分。如果可能，用经济术语来描述技术和运营优势将有助于为存储战略制定业务案例。实际上，每个应用于存储的措施或应对措施都可以用经济学术语来描述。只是那些难以衡量的软成本仍然需要通过结构化的方法来确定和衡量以便显示所有风险、优势和行动措施所造成的全面影响。

要想取得显著进展，企业必须把成本和能够实际降低成本的方法、技术对应起来。此白皮书对33类可用来创建每TB总体拥有成本（TCO）基线的成本类型做了概括介绍。通过这些基线，可以把存储计划或投资与可衡量的成本领域对应起来，利用这些信息对投资和计划进行设计、确定它们的优先顺序，并根据各项措施在降低成本方面的潜力以及对业务的支持能力来确定其实施路线。与业务需求一致并确定投资和成本削减计划的优先顺序这两者需要统一协调。例如，关闭磁盘电源和大规模闲置磁盘阵列（MAID）会减少总体电力消耗，但是当电力成本在存储总体拥有成本（TCO）中不是一个显着因素时，这种投资就不具备合理性。

图1 存储总体拥有成本（TCO）比较

存储经济学的四项法则

存储技术和存储经济学的共同点在于，对于能够持续改善存储状况和实现卓越运营的战略计划来说，有四项基本法则。第一个法则是，存储成本包括的不仅仅是价格。日立数据系统将总体拥有成本（TCO）分为33类不同的成本。在这些成本类型中，并非所有的成本对企业来说都同等重要；从战略的角度而言，某些类型的成本比担负、降低或者消除其它类型的成本更重要，这对所有的企业都适用。因此，第二个法则就是，企业必须确定哪些成本与其自身相关，应该重点关注、衡量并加以控制。第三个法则是，采用具有优异经济性的存储架构。通常，企业认识不到业务绩效和随时间推移降低成本的能力（或者缺乏这种能力）是任何技术的特点。某些技术与其它技术相比，在控制和降低总体拥有成本（TCO）方面具有明确的优势。随着时间的推移，会有更卓越的新技术问世，用来建立优异经济性的存储架构的具体技术也将发生改变，然而原则将永远不会改变。企业应该对新技术的业绩贡献进行评估，特别是对其在降低成本方面的性能进行评估；同时，也要对它们的技术功能加以考虑。存储经济学的第四个、也是最后一个法则是：企业应该把资金状况作为衡量存储改善情况的一个指标。一旦企业确定了哪些成本控制最为重要，就必须设立一个经济衡量机制，来对当前成本进行量化并对降低成本的进展进行跟踪。

这些法则凌驾于供应商、产品和数据类型之上。企业可以根据其侧重点及战略来选择计量经济学，并把它运用于整个存储基础架构以便未来对其产品和架构进行评估。

以下对存储经济学这四项法则做了具体的讨论。

1.      价格并不等于成本

存储的总体购置成本（TCA）仅占总体拥有成本（TCO）的大约20%。仅仅几年前，硬件和软件的价格在总体拥有成本中还占有非常高的比重，然而随着价格的逐步下降，这种现象发生了改变。日立数据系统建议企业在制定战略计划时应该本着"硬盘的价格最终将接近零"的概念。通常情况下，企业在进行存储采购招标时往往选择报价最低的供应商，然而他们却忽略了"低成本架构往往会导致比较高的拥有成本"这样一个事实。负责采购最低成本解决方案（并对解决方案进行衡量）的人并不需要对"该解决方案为IT部门带来多少总成本？"这样的问题做出回答，但从长期来看，切实降低运营支出和资本支出（CAPEX）才是企业的真正目标，因此，制作一个总成本模型至关重要。

随着时间推移，总购置成本（TCA）的重要性将变得越来越低。与购置成本相比，劳动力、维护、电力和冷却成本目前所导致的成本变得更高（大约是购置成本的三到四倍）。一些分析人士预测，资产折旧成本已经超过了总购置成本。存储规划者需要通过总体拥有成本（TCO）衡量标准（或计量经济学）来更好地分离并衡量存储基础设施中的成本效率。

2.      三十三类成本

从2002年起，日立数据系统的顾问就对构成存储总体拥有成本（TCO）的33类不同成本做了归类和性质总结。某些成本属于硬成本或直接成本，其它成本则可能属于软成本或间接成本；有些成本可以归为运营支出，而另一些则可以归为资本支出。每个IT部门都需要定义哪些成本类别与其所制定的基线成本蓝图以及计划后续降低成本的措施相关。

降低成本往往是一项架构设计工作而非产品选择流程。定义一种存储架构是否具有优异经济性，在某种程度上取决于它们降低各类存储拥有成本的效率。这些成本类型包括：

• 1. 硬件折旧（租赁）－每年的硬件折旧成本或每月的租金；
• 2. 软件购置或折旧 － 每月或每年的软件购置成本。某些软件可能随最初的硬件采购一起提供。
• 3. 硬件维护 － 所有存储硬件在基础保修期之后的经常性维护或保修成本。
• 4. 软件维护 － 所有存储软件的经常性维护或保修成本。
• 5. 存储管理劳动力 － 与各种存储管理任务，如：配置、调试、负载均衡、故障排除和升级等相关的劳动力管理成本。
• 6. 备份和灾难恢复劳动力 － 除存储管理外，规划并测试有关备份、恢复以及灾难恢复的额外劳动力成本。
• 7. 迁移，重新配置 － 在存储系统到达寿命时有关数据迁移的各种成本。在大型环境下，数据迁移工作需要不断投入大量劳动力。
• 8. 数据移动性 － 向不同层次或归档解决方案移动数据所需的时间和工作。与数据重新管制不同，数据移动性在数据生命周期之后，而非系统生命周期之后。
• 9. 电力消耗和冷却 － 数据中心电力kVA、BTU成本（转换成kW）。电力成本应该包括工业级的空调以及电池或柴油机等后备电力成本。
• 10. 监测 － 有关存储、SAN和备份平台的SNMP、NOC和运行控制台。
• 11. 数据中心占地空间 － 每平方米数据中心地面空间的成本。此成本往往包括无间断电源（UPS）和活动地板成本。
• 12. 配置时间 － 从发出请求到把容量提交给主机这段等待时间对业务的影响。
• 13. 浪费成本 － 有两种类型：可用却没有分配，分配却没有使用。
• 14. 拷贝成本 － 数据库管理系统（DBMS）和其它应用往往需要进行拷贝。可能进行层次内拷贝，也可能进行层次外拷贝。测试、开发、质量保证（QA）、数据集市、数据加载程序及类似的应用都需要多个结构化和非结构化数据拷贝。
• 15. 数据复制成本 － 除多重拷贝外，由于同样的数据存在多个副本而导致的管理成本。这种现象在非结构化文件系统中很常见。
• 16. 增长成本 － 从根本上来说，每个存储架构都存在增长成本。在高增长环境下，如果采用错误的架构，增长成本会非常高。
• 17. 计划的系统停机成本 － 微码改变，容量升级。
• 18. 非计划内的系统停机（与机器有关的）成本 － 发生在存储系统、接口或数据通道的成本。
• 19. 非计划内的系统停机（与人和流程有关的）成本 － 往往由于容量问题、运行控制和物理阈值而引发。
• 20. 灾难风险、业务重新恢复成本 － 发生重大灾难事故后进行缓慢或快速恢复对业务产生的影响。
• 21. 恢复时间目标和恢复点目标（RTO和RPO）成本 － 在系统出现故障或进行备份恢复之后，退回到某个恢复时间（或恢复点）所花费的时间对业务造成影响的成本。
• 22. 数据损失 － 由于数据丢失、损坏或者无法恢复，对业务和整个企业带来的成本。
• 23. 诉讼、事实披露风险 － 与诉讼有关的法律风险以及电子资料搜集的时间成本。还包括一般数据定位和恢复工作所需的时间。
• 24. 减少有害废物 － 主要是由于类似RoHS这样的由欧盟制定的强制性标准所导致的成本（Restriction of Hazardous Substances，限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令）。不符合规定的硬件可能会由于资产处置原因而被征收额外的关税。
• 25. 性能成本 － 总体存储性能（IOPS、延时、MB/秒）对业务的影响（好或坏）。
• 26. 备份基础设施 － 用于备份的固定成本基础设施。包括备份服务器、媒体服务器、磁带库及驱动器等。
• 27. 备份介质 － 用于备份的本地和远程介质成本；经常性成本以及与容量有关的成本。
• 28. 与备份窗口相关的风险成本 － 缩短或者有限的备份窗口对业务产生的影响。
• 29. 与CIFS、NFS相关的基础架构 － 文件管理程序、网关以及在企业内提供文件服务器和共享服务所必需的软件。
• 30. 本地和远程数据电路 － 用于SAN扩展、远程复制及相关软件的暗光纤。
• 31. 存储区域联网 － 专用的光纤通道、iSCSI或NAS连接基础架构。包括：路由器、网关、主机总线适配器交换机和控制器。
• 32. 违反相关规定的风险（归档、数据保留） — 多项法律和立法要求（如：HIPAA、Basel II、Sarbanes-Oxley法案、碳排放法案），违反这些法律可能招致罚款，公众形象受损以及被追究刑事责任。
• 33. 安全、加密 － 与存储基础架构数据保护、安全和加密有关的成本。

上述33类成本并非享有同等的重要性或时间相关性。按照日立数据系统的经验，IT规划者倾向于选择8－15%的这些成本来建立他们公司自己的总体拥有成本（TCO）基线。在所有成本分析中，某些成本属于硬成本（实际预算已经花出，并且可以衡量），而某些成本则属于软成本（难以量化，例如未来潜在的事故成本）。无论硬成本还是软成本，都要根据业务需求被选中并进行衡量。对制定和实施能够降低存储总成本的计划来说，对这些成本进行组织和排序非常重要。如果不能对成本进行衡量，就谈不上改善。

3. 具有优异经济性的存储架构

企业在部署具有优异经济性的存储架构时有多种选择，既可以随着时间的推移逐步采用这种架构，也可以将其作为整个数据中心技术更新的一部分来部署。这些架构在购置方面可能并不是最便宜的，但它们的拥有成本更低。某些存储架构适合高增长的环境，有些存储架构则能够减少监管达标或法律支持成本；另外，如果电源和地面空间是构成企业存储成本的主要因素，则还有其它一些更适合的存储架构。目前，构成优异经济性存储架构的主要因素包括：

• 卷、文件系统以及存储系统的虚拟化
• 动态分层存储
• 混合存储
• 精简预配置
• 关闭硬盘电源，MAID
• 多协议SAN存储
• 重复数据删除，数据压缩
• 集成归档
• 管理、基于策略的预配置

日立数据系统采用的服务导向型存储解决方案为这些主要因素提供管理和技术框架，在对这些主要因素进行处理并确定优先顺序时，将规定一个具有优异经济性的架构，这种架构对每个企业来说都是独一无二的。服务导向型存储是一个全盘性的方法，它将存储与业务需求统一起来，为企业节约短期或长期成本。由于每个企业的最佳基础架构都是独一无二的，因此，采取服务导向型存储方法的企业通常把技术要素和专业服务结合起来，从而达到降低总体拥有成本（TCO）的目的。

随着时间的推移，将出现用于打造具有优异经济性的存储架构的新技术。目前，日立数据系统的经验主要集中在三项主要技术上，企业可以通过同时采用这三项技术来打造他们的最佳存储架构：存储虚拟化是服务导向型存储的关键要素之一，以往多年的实践证明，它可以帮助企业降低存储总体拥有成本（TCO）。虚拟化不仅仅是一个技术构成要素，它同时也是实现其它关键功能，如：动态分层存储和动态（精简）预配置的基础。与比较陈旧的存储架构相比，所有这三个关键要素，1）存储虚拟化，2）自动的、策略驱动的层间数据动态分层存储，3）精简配置，能够使总体拥有成本（TCO）下降20-35％。日立数据系统的客户案例分析和客户评述充分证实了这种巨大改进。

在具有优异经济性的存储架构的这三个要素中，每个要素都具有自己技术和经济方面的优势。然而，当它们在新的存储架构中被集中统一起来时，其整体影响要比单个要素加起来的效果强得多。存储虚拟化、动态分层存储和动态预配置的组合影响可以按照下列指标进行衡量：

• 极大地收回未使用的存储 － 包括一次性收回未使用的存储和随时间的推移极大地降低增长成本。
• 资产回报率（ROA） － 资产能够更好地得到利用并且可以超越折旧寿命加以利用。
• 更小的存储资产 － 提供同样质量的服务。
• 设备迁移 － 无间断异构存储迁移。
• 备份与恢复 － 通过虚拟磁带库和重复数据删除来降低备份/恢复时间。通过多层存储降低拷贝成本。混合、集中控制的存储池能够共享备份服务、复制、异步数据拷贝管理等功能。
• 每TB容量的许可证成本 － 随着存储容量的增加而降低。
• 计划内的系统停机 － 无间断维护、迁移、升级和配置。
• 变化管理 － 对异构资产进行统一管理，在不影响业务运作的同时改变配置以及用更少的人工时间进行配置
• 环境 － 减少每TB容量（每TB的 kVA 或 kW）的占地空间、电力、冷却成本。

精简预配置、动态分层和虚拟化存储架构对总体拥有成本（TCO）的经济影响是巨大的。日立数据系统公司的顾问已经对实施这些关键技术客户的总体拥有成本（TCO）和资产回报率（ROA）做了正式和非正式的衡量，发现在实施这些技术后的第一年内客户的总体拥有成本（TCO）平均减少大约25%。

• 跟据客户报告，与他们先前的架构相比，他们总的存储基础设施（机柜、硬盘、软件）数量大约减少了一半。
• 浪费成本和迁移成本是两个最主要的影响领域。
• 较老的资产使用期限比较长，尤其是它们在较低的功能层上被使用时。
• 劳动力和一般存储管理效率可以按照配置时间、工作负载均衡、故障排除时间和成本回收方面的改进情况加以衡量。

与传统或者分层的孤岛式架构相比，高级存储架构能够为企业切实节省成本。图2举例说明了新架构总体拥有成本（TCO）的下降主要来自于浪费、迁移、拷贝和劳动力成本的下降。

图2 高级存储架构的成本节约情况

4. 计量经济学

有句古话说：不知症状，无从下药。这一点当然也同样适用于存储经济学。企业应该制定一系列新的管理指示板，来对资产整个生命周期过程中的资金花销进行跟踪。可以把计量经济学运用于单个存储系统、特定的存储层、备份和恢复流程或者灾难防护成本中。同时还可以创建更高层次的抽象模型来显示高层成本。每TB容量每年的总体拥有成本（TCO）这一衡量指标是一个创建和更新起来都非常简单的模型，它能够随时间的推移提供关键对比所需的方法。

某些企业使用的另外一种关键衡量指标是数据总体拥有成本（TCDO）。总体拥有成本（TCO）和数据总体拥有成本（TCDO）的差别在于，所有存储成本并非除以总的可用容量，而是除以总的数据量。此方法揭示了多个成本领域的问题，包括：

• 浪费成本 － 包括可用而没有分配和分配但没有使用的空间成本
• 磁盘阵列管理成本
• 拷贝成本

例如，1TB存储的总体拥有成本（TCO）可能为12,000美元/TB/年。如果这1TB容量存储的数据量只有200GB，那么数据总体拥有成本（TCDO）将是60,000美元/TB/年。

计量经济学还可以提供建模框架，将存储拥有成本（或预算）与降低成本的活动对应起来。然后把这些活动纳入短期或长期路线图中，从而得出正确的依存关系和优先顺序。例如，IT规划者可以把他们正在考虑的基础架构投资与他们所计划的总体拥有成本（TCO）或数据总体拥有成本（TCDO）削减计划联系起来。

IT规划者需要避开总预算（总预算主要受存储增长的推动）并对计划和实际单位成本的改善情况加以衡量。图3显示了多年来在存储总体拥有成本（TCO）方面的战略和战术投入。由于能够读出实际成本的节省情况，并可以和先前年份的情况进行对比，此方法可以让企业管理层对成本削减计划充满信心。

图3 在存储总体拥有成本（TCO）方面的战略和战术投资的影响