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云计算全景产业链解析(出版物《北方经济》2016年第1期(总第339期)内有同名文章)

作者: 赵云平,内蒙古发展研究中心课题组;冯玉龙,内蒙古发展研究中心课题组 出版日期:2016-12-31
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正确地制定云计算产业推进策略,必须首先了解云计算产业链条的构成及形态,遵循其产业培育和成长的基本规律。本部分主要从理想化的视角对云计算产业链条进行分解,分别说明其具体构成和特点,为分析我区云计算产业发展的现状和问题提供理论标准和依据。

一、云计算的主要服务模式

云计算的本质特征是“一切皆服务”,即云计算是通过提供虚拟化、容错和并行处理的软件将传统的计算、网络、存储资源转化成可以弹性伸缩的服务。按美国国家标准与技术研究院并得到业界最广泛认可的权威划分方法,云计算体系结构可分为三个层次:基础设施服务层(即Infrastructure as a Service,简称IaaS)、平台服务层(即Platform as a Service,简称PaaS)、软件服务层(即Software as a Service,简称SaaS)。各个层次的运行原理及服务模式如下:

1.硬件基础设施服务

基础设施服务(IaaS),是指数据中心为用户提供的计算机及网络硬件环境方面的服务。其原理是数据中心通过建设标准化的计算机房,安装标准化的机柜或机架,配置标准化的服务器,建立用户管理控制系统,以虚拟主机、虚拟存储器、虚拟网络、虚拟数据库等形式,为用户提供计算能力、存储空间、通信网络和其它基本资源的租用服务。在IaaS模式下,用户无需自己购买服务器、存储设备和网络设备等,只需要以低廉的价格租用云基础设施,并能够在其上部署和运行任意软件(包括操作系统和应用程序),或是根据支付的费用使用相应容量的存储空间。主要商业模式有三种:

一是机房物理空间的租用。通俗地说就是“租房子”。一般适用于大型或特大型用户,如百度、阿里巴巴或各大银行、电子交易平台等。由于其对计算能力和数据存储空间的要求高,所需要服务器的数量成千上万且有专门要求,所以可以整幢楼宇或整个房间为单位地租用数据中心提供的标准化机房,而机柜、服务器等内部设施则自行购置、安装和维护。如百度公司在呼市新城区鸿盛泰园区租用中国联通的数据中心就是采用这种模式。

二是机柜物理空间的租用。通俗地说就是“租柜子”。一般适用于中小型用户,如一般行政部门或大中型企业用户主要运行一些业务应用系统,需要的服务器的数量一般在几十台至几百台之间,可能租用不了一个标准化机房,那么就可以在数据中心机房内租用几个专用机柜,服务器既可自行购置,也可租用数据中心统一配置的服务器,既可以自行管理维护,也可以委托数据中心统一管理维护。

三是服务器虚拟存储空间的租用。通俗地说就是“租CPU或租硬盘”。这种模式适用于服务器数量更少的客户,如基层政府部门或小微企业,所需要的计算资源和存储空间连一个机柜的服务器都用不了,那么就可以按“G”为单位,长期或动态地租用数据中心统一配置的标准化服务器。

2.开发平台服务

开发平台服务(PaaS),是指数据中心将应用程序开发平台作为服务提供给用户,包括开发语言、应用程序接口、开发工具、运行平台等基于互联网的开发环境。用户基于该平台,可以开发各类应用类软件,也可以将应用类软件进行部署。在PaaS模式下,用户不需要管理或控制底层的云基础设施,但能控制部署应用程序和环境配置。使用平台服务的用户大部分为软件开发企业或机构,但作为一个开放的平台,任何一个拥有软件开发诉求和能力的机构、个人都可以在此公共平台上挥洒创意。

3.应用软件服务

应用软件服务(SaaS),其原理是数据中心将运行在云基础设施上的应用类软件作为服务提供给用户,用户则通过网络来使用这些软件。在SaaS模式下,用户不需要管理或者控制底层的云计算基础设施,也不需要考虑应用类软件的安装、配置、调试、维护和升级,只是以按需租用方式使用其提供的服务,而是由数据中心负责和管理应用类软件。政府机构、企业和公众等以应用服务为主的用户都会使用这项服务,是云计算领域最为常见的一种服务形式。

二、云计算产业链的业态构成及主体

围绕云计算的建设、运营和服务,以及其对相关产业的带动衍生作用等不断专业化细分,各类从事相关活动的企业主体就统一构成了云计算产业链。

1.数据中心建设阶段带动的相关产业及效益体现

一是建筑业或房地产业。数据中心机房作为一种特殊的基础设施,其防震性、安全性、防尘性、配电稳定性等标准要求都远远高于普通建筑,还要配置不间断备用电源系统(U机房)和配套的管理用房等,土建规模都很大。如呼和浩特和林格尔县中国电信150万台服务器的数据中心占地约为1600亩,土建规模约100万平米。因而数据中心建设对于地方经济的贡献首先表现为“云地产”,主要是土地和建设方面的收益,如土地出让金的获得、固定资产投资扩大和建筑业产值增长等。

二是服务器及网络设备制造业。由于数据中心建设和运营过程中需要大量的服务器、网络设备及配件等,因而数据中心建设的另一个直接效益就是形成对电子制造业的市场需求,从而带动相关产业发展。但是,由于这些设备设施的技术要求较高,生产厂商的行业集中度很高,目前国外品牌主要以惠普、IBM、戴尔等为主,国内主要是联想、华为、曙光等企业和品牌为主,如果企业不在当地设厂,这块产业带动效应就不会体现在当地。

2.数据中心运营的产业主体及效益体现

数据中心是云计算产业链的核心环节,其它产业都是以此为基础带动或衍生的。从目前国内情况看,从事数据中心建设的主要有下几类企业。

一是中国联通、中国电信、中国移动等几大运营商。建设目的主要是发挥其在网络通道方面不可替代的优势。由于在云计算条件下,用户和数据中心在地理空间上是分离的,实现数据中心与用户之间的联结主要依靠光纤等现代通讯网络,而这些网络资源主要掌握在运营商手中。因此说,运营商建设数据中心,在某种意义上是其对传统通讯通道优势的一种增值性服务延伸。

二是华为、曙光、浪潮等服务器硬件生产企业。这类企业往往在服务器的生产和经销方面具有绝对优势,由于服务器是数据中心的核心设备,在数据中心的建设和运营中起着关键作用,那么这些企业就依托其在服务器领域的技术和市场优势,建设大型数据中心供用户企业租用。因而从某种意义上看,这种运营模式是服务器硬件生产企业一种变相的产品销售方式。如华为在乌兰察布、曙光在包头建设数据中心,都有大规模销售或自用服务器产品的目的。

三是一些软件开发和服务企业。这类企业一般都是大型软件企业,企业软件开发或提供服务需要较高水平的硬件平台,因而企业自己建设有规模较大、服务器数量较多的数据中心。但由于企业业务量并不均衡,很多时候机房、机柜或服务器等硬件能力存在一定的闲置现象,为了提高设备设施利用率,软件企业将自己数据中心的部分计算和存储能力提供给社会租用,赚取一部分租赁费用。如大连市东软软件集团在重点做好对日软件外包和出口主业的同时,对大连市开放一部分数据中心租赁业务。

四是政府主导的公益建设模式。由于一个地区软件产业的发展、大型科技创新和研发活动、各种电子政务、智慧城市、智慧民生等应用系统的开发都需要强大的计算能力、运行环境和数据存储能力等作保障,因而从这个意义上说,高水平的数据中心建设是一个地区科技创新和信息化方面的重要公共基础设施,所以也有地方政府支持建立区域性数据中心的。如深圳市政府投资支持建设了深圳超计算中心,并通过政府补贴和企业半市场化的方式运营,作为公益性数据中心为深圳市的企业提供超计算能力和数据存储服务,属于半官方的数据中心。

五是其它企业的数据中心建设模式。除了上述四种主要的数据中心建设模式外,也有一部分企业纯商业化数据中心建设模式。这些企业认为随着经济社会信息化的发展,数据中心作为软件产业和信息化应用的基础平台,未来存在着巨大的市场潜力和前景,因而投资建设数据中心并市场化运营,供政府、企业和社会市场化租用。

数据中心环节对地方经济的贡献情况与数据中心的建设经营主体性质高度相关,如果是央企或外地大型企业,由于所得税的总部核算体制使许多税收收益并不体现在当地。同时,由于数据中心建设是专业性较强的建设工程,建设阶段需要专业化的施工安装队伍,用工主要以低端的建筑力工为主。运营后的软硬件系统维护也主要由用户单位负责,所以数据中心用工也仅需要很少量的安保、电工、保洁等辅助人员,对地方就业和财税的贡献能力不是很大。

3.数据中心运营后催生的相关产业及效益体现

一是软件开发业。是云计算产业链条中潜力最大、带动效应最强、对地方就业、税收等经济贡献最大的环节。但这一产业效应能否有效发挥,还取决于当地是否具有这方面的人才基础、创新创业环境、软件市场潜力等条件,但这些条件又往往是欠发达地区最短板的因素。

二是数据中心应用性产业。即依托数据中心提供的各类硬件设施和应用类软件系统,一个地区大大加快当地的智慧城市、智慧民生、智慧产业建设,大幅度提升经济社会发展和各行各业的信息化水平。但从产业效益看,这一过程前期阶段主要是一个投入不断增加的建设过程,效益主要体现在地区信息化水平提升后对其它行业和领域效率提升方面的作用,更多地体现为一种间接效益或社会效益,直接带动就业和税收的效益不明显。

4.数据中心应用系统使用过程带动的相关产业

一是终端设备制造业。云数据中心运营后,如果当地借助强大的云基础设施,智慧城市、智慧产业、智慧民生等取得较快发展,就会对手机、电脑、电视等上网终端形成巨大需求,从而对网络终端制造业的发展产生巨大推动作用。但目前这些终端制造业已经成为一个全球性竞争的行业,能否对数据中心当地形成产业贡献,完全取决于各地区在招商引资方面的工作力度、发展环境和产业生态。

二是数据开发产业。即通过对云计算数据中心建成运营后形成的海量化数据资源进行统计分析和挖掘,形成数据二次及多次开发成果,为政府和企业提供决策依据的咨询服务业等,这是云计算衍生出的极具市场前景的新型产业门类。但这一产业的形成和发展也需要一定的条件。如在目前网络不开放的条件下,形成的数据资源仍然属于用户自己,即使开发也是由用户单位自行开发,产业也往往形成在用户所在地而非数据中心所在地,对于数据中心所在地很大程度上表现为一种“死资源”,尤其是作为灾备系统的数据,更是几乎没有开发利用可能。

三、影响云计算产业链的外部条件

1.支撑数据中心的外部通讯信道条件

在云计算模式下,用户单位和数据中心在空间地理上是分离的。因而联结用户和数据中心之间的通讯条件就对数据中心的运营产生着重要影响,主要体现在两个方面。

一是通讯信道带宽、出口等硬件条件。如通讯信道的传输速率、是不是骨干网络节点、有没有国际出口等等。如果这些硬件条件不好,异地数据传输存在很大的不稳定性或延迟现象,就会严重影响用户对数据中心的使用。

二是数据通道的费用情况。由于目前我国的电信骨干网络通道主要掌握在几大运营商手中,如果垄断定价使数据通道费用居高不下,用户也会在自建数据中心和租用数据中心之间做出抉择。如深圳有些软件企业与上海的合作企业之间,为了减少数据异地传输的通讯费用,宁可采用硬盘存储和快递邮寄的方式,虽然时间上比较慢一些,安全性差一些,但却可以节省一笔可观的数据传输费用。

2.区域能源供给和气候条件

云计算的数据中心环节总体上看属于高耗能产业范畴,这种特性表现在两个方面。首先是数据中心服务器本身的耗电,一般一台标准服务器的功率在200-500瓦左右,一个机柜大约安装20个服务器左右,照此推算,一个规模为1万个机柜的数据中心服务器总负荷就达2000千瓦-10000千瓦。其次是空调等辅助用电,由于服务器工作会大量散热,因而数据中心需要完善的空调系统保障机房运行,而气候冷热对空调耗电有着重要影响。一般业内人员用PUE值表示数据中心的辅助用电状况,PUE值越大,说明空调等辅助用电越多。一般像南方许多地区PUE值都在2.2左右,而像呼和浩特等北方地区,PUE值可以降低到1.3以下。如果按PUE值1.5折算,一个万台机柜规模的数据中心总用电负荷约60万千瓦左右,电费约占数据中心总运营成本的40%以上。因此,电力供给条件、电价水平和气候条件都是数据中心考虑的重要内容。

四、云计算产业链分析的总体结论及借鉴

1.从产业属性看,云计算产业并没有突破目前电子信息产业的范畴,抓云计算产业必须注重产业生态的培育

云计算本质是计算机和网络计算形式、分布格局和服务模式的创新,在实体产业层面仍然没有突破目前人们常说的电子信息产业、互联网产业、现代服务业等内容和范畴。如计算机房建设就是传统的房地产业,网络建设就是传统的通讯业,服务器、网络设备、上网终端等的生产就是传统的电子制造业,云平台的应用就是目前的软件业和电子政务、电子商务和社会服务的数字化等范畴,基于大数据资源的数据开发业也是传统统计咨询业的一种升华。因此,云计算产业的发展仍然取决于一个地区要素比较优势的发挥和软硬件环境等综合条件的营造。既要很好地发挥资源、气候、地质、网络等方面的支撑作用,又要发挥好政策和市场对产业的导向作用,发挥好产业基础和区域分工对产业的助推作用,发挥好科技、人才、标准和安全等方面对产业的保障作用,实现要素整合、政策聚力、环境优良,推动云计算产业链条的形成。

2.从效益体现上看,云计算的效益体现在后端环节,抓云计算产业必须坚持全产业链统筹

为了深入理解云计算产业链的效益情况,可以套用目前三次产业的划分:第一产业就是云计算硬件资源的提供者,包括云计算硬件设备和核心软件提供商,产品包括服务器、通信设备、网络设备等,商业模式是提供计算能力和存储能力。第二产业主要指基于云计算平台的应用,基本囊括了目前IT产业里现有的软件和服务提供商,例如数据库应用、视频应用、邮件应用、存储应用以及网络游戏等,云计算的所有优势都是通过第二产业迸发出来的。第三产业是围绕云计算的延伸和服务衍生出来的大量非技术性产业,包括云计算技术培训、品牌策划、咨询以及相关的云计算普及和传播,还有诸如大数据等更为高端的云计算增值性服务性产业。由此看出,前端的数据中心建设只是云计算产业链的初级环节,产业带动效益主要体现在后面的软件产业和信息服务业,因此发展云计算产业必须树立全产业链思维。

3.从发展策略看,推动云计算产业发展必须围绕“一切皆服务”这一核心本质,坚持应用带动的方针

虽然云服务是立足于云硬件和云软件之上的,但云计算所以能够获得如此广泛关注和支持,主要在就于云服务的提供。对于用户而言,云硬件和云软件虽然知道其存在但难以真实感知,只有云服务是用户直接感受、真实享有并愿意付费的。也正是因为有了种类众多、运用方便的服务,云计算才得以落地并进而实现产业化。云计算产业发展前景如何,云服务内容的扩展和充实是最为关键的因素。可以说,在云计算各组成部分中,硬件是骨骼、软件是肌肉、服务是灵魂。因此,数据中心建设可以成为发展云计算产业的一个重要切入点,但通过应用服务的拓展创造需求才是云计算产业链发展的根本动力。


内蒙古发展研究中心课题组

负责人:赵云平

执笔:赵云平 冯玉龙