云桌面与传统PC在高校信息化机房建设中的比较研究

肖光华

(江苏城乡建设职业学院 设备工程学院，江苏 常州 213147)

0 引言

云桌面作为云计算技术的典型应用，它改变了传统PC机的部署方式，通过服务器集群部署的方式提供集中交付服务，使之具有管理高效、性能可靠、易于维护以及“绿色”计算的特性。因此，在高校信息化机房建设中受到越来越广泛的关注，许多高校已着手开始云计算服务的招标采购[1]。但云计算技术主要还是应用于校园云服务器的建设，而对于多媒体教室、实训室、实验室等机房环境的云桌面应用，多数还停留在试点阶段，即仅对几个实训室或一些特定的应用场景进行云桌面的部署，高校学校信息化机房仍然以传统PC机为主。

1 设成本分析

在信息化机房建设过程中，由于云桌面建设模式和传统PC机建设模式存在较大差异，很难对其进行一对一的分析比较。在对大量相关资料进行分析后，结合过往的成功案例以及各集成商提供的报价方案，剔除两种建设模式重合的部分(如显示器、键盘、鼠标等外设以及交换机、综合布线等网络设备)，比较分析云桌面(仅考虑私有云)建设模式和传统PC机建设模式两种建设方案的成本趋势。

通常，按照表1中云桌面服务器的配置，投入成本约6万元，瘦终端价格800元左右，加上软件授权费、服务费施工成本等，一套20台云桌面的整体投入为10万元左右，平均一台桌面的价格为5 000元左右，而按照表1配置一台普通PC机加上软件费用投入成本约3 500元。如果仅按照20台桌面的需求进行信息化机房建设的话，云桌面方案的成本要远高于PC机方案的成本。但云桌面的特性是集成度越高，资源复用程度越高[2]。这种复用比率并没有既定的算法可以遵循，而是需要根据实际使用场景进行动态调整。图1是根据以往成功案例和实际工程经验，动态设定的服务器资源和云桌面数量的复用比率，从中可以看出，一般云桌面数量至少要达到200台以上，才有可能比PC机成本低，而这“节约”的成本，是靠牺牲用户体验，增加网络风暴和资源过载的风险换来的。因此，如果仅针对高校信息化机房这种使用率较高的应用场景，从初期建设成本的角度考虑的话，云桌面方案并没有较大的优势，除非学校将其它资源(如办公、多媒体、网站服务器等)集中整合，形成一个超大资源池，那么云桌面的优势才可以体现[3]。一般高校每年信息化投资预算有限，比起门槛较高的云桌面，PC机这种“化整为零”的建设方案显得更为灵活，也是云桌面目前无法在高校普及的原因之一。

表1 云桌面和PC机主要配置比较

图1 云桌面与PC机方案建设成本对比

2 使用成本分析

桌面的使用成本包括能源消耗、设备的折旧与损耗等[4]。在建设成本或使用需求相当的情况下精简模型，暂不考虑因设备散热所带来的空调能耗，以及两种模式中重合部分(网络交换机、显示器等)的能耗，仅针对设备运行本身能源消耗的成本进行分析，得到表2与图2。

表2 瘦终端和传统PC机能耗对比

图2 云桌面和PC机的能耗对比

通常，云服务提供商将瘦终端和PC机的能耗作对比，以突出云桌面在能耗表现上的巨大优势(如表2所示)。但这种比较只是基于公有云的模式下，仅计算客户使用云桌面的能耗成本。而高校信息化机房的应用场景几乎都是私有云的模式，在这种模式下，云桌面的能耗由两部分产生，一部分是瘦终端，另一部分是“云端”(即服务器端)[5]。此外，每台PC机虽然额定功率是300W，但实际资源使用效率大概只有30%～50%，因此其平均负荷功率约100～150W。如果按实际使用情况测算能耗成本，两种模式的平均能耗情况由图2所示。PC机以每台150W的平均能耗为测算依据，云桌面除了瘦终端的能耗(按平均能耗15W计算)，还增加了云端服务器的能耗，主要测算依据是以电信运营商IDC机房提供的一个标准机架额定功率为依据，一般是16～20A，换算成功率约4kW。此外，云端服务器不像终端设备可以随开随关，哪怕只有一个云桌面在运行都要保证服务器端的正常运行，但随着桌面使用数量的增加，服务器端是通过提高资源使用效率而非增加设备数量来满足需求的，这使得电力消耗大大减少，从而达到节能减排、绿色计算的效果[6]。如果从能耗成本的角度来考虑，云桌面使用成本优势明显，但前提是使用效率足够高，因为云桌面服务器端为保证云桌面的正常运行，不会轻易关机，一般都是24小时运行，所以如果使用效率不高还将造成能耗资源的浪费。如果高校从节省使用成本的角度而采用云桌面的建设方案，那就必须要测算机房所需的计算资源规模和机房使用率。通常资源规模越大，资源复用率就越高[7]，但随之而来的是设备采购成本就会上升，在设备使用周期内究竟能不能节约成本并不是简单计算就能得出结论的，需要在长期实际使用过程中才能看出一些端倪。由于缺少这类分析比较的模型，信息化机房建设是选云桌面还是选PC变成了横亘在高校领导面前的难题。

3 更新成本分析

设备的维护更新成本主要是由设备因故障和更新升级等影响正常使用而带来的成本支出。一台PC机的实际使用寿命约5年，而终端设备由于没有风扇、转子等易损耗设备，实际使用寿命可到达8年且价格比PC低很多。从终端设备故障成本来看，云桌面优势明显，这也是许多云服务厂商宣传的卖点。但这种比较方式并不全面，因为两者建设模式不同。首先，PC机的维修是可以通过更换主要部件来延长其使用寿命，而瘦终端集成度较高，损坏后一般需要返厂维修；其次PC机的故障概率是独立的，其本身的故障不影响其它PC机的正常使用，而云桌面除了瘦终端，其所有的应用全部部署在服务器端，对网络和服务器的依赖程度很大，虽然这些设备都是工业级设备，实际使用寿命可达到10年，可一旦发生故障，会造成资源池内部署的云桌面大面积瘫痪。

图3 云桌面和PC机的维修成本对比

图4 云桌面和PC机的更新成本对比

由此可见，两种模式的故障成因不尽相同，为能做出更客观的分析比较，假设它们的故障概率都服从指数分布(也称为设备寿命分布)，即，其中t为时间(以天为单位)，λ可以根据设备的平均使用寿命计算得出，并且仍然以200台桌面的规模进行分析，每20台云桌面配备一套服务器设备。依据经验，PC机和服务器的维修成本按设备成本的20%计算，瘦终端维修成本按设备成本40%计算。从图3中可以看出云桌面维修成本略低于PC机的成本，但这并不足以说明云桌面的优势。如果以设备更新升级的成本来分析比较，情况就有所不同了，因为IT技术进步迅速，根据摩尔定律，计算机性能每2、3年就会翻一番，所以，计算机很少有使用至报废后再淘汰，大多数情况都是因性能不能满足需求而被淘汰。从更新升级的角度来看，被淘汰的PC机基本无法利旧，只能换新，而云桌面的升级只需要对服务端进行增配扩容，原有的资源池仍然可以继续利用。如果要将现有的桌面性能提升一倍，云桌面可以大大降低升级成本。因此，从长远角度来看，云桌面的建设模式显得更为经济，但这种建设模式的投资回报周期普遍较长，需要高校在信息化建设中有一个长远的规划。

4 人力成本分析

高校信息化建设目的是为了提升教学和管理水平，提高工作和学习效率[8]。不同的信息化机房建设模式带来的管理和维护方式也不同，从而体现出人力成本的差异性。由于各高校内部管理方式千差万别，无法具体量化分析哪种模式会需要更多的人力成本，仅以一些具体的工作为标准，分析两种建设模式人力成本的差异。

首先，从系统和软件部署的时间上来看，以部署100台为例，PC机需要逐台完成部署，即便依靠批量安装工具、GHOST等方式，平均每台部署时间约需要20分钟，全部部署完成大概需要2～3名运行维护人员花费一天时间。云桌面的方式是在云端批量部署，完成一台部署后其余的批量复制即可，1名运行维护人员全部完成部署只需要约1小时左右，部署效率成倍提升。

其次，从日常的软件安装、病毒库更新、系统升级或软件类故障等事务来看，PC机需要运行维护人员赶赴现场处理这种方式极为消耗时间，一般都是通过安装还原卡以减少因系统环境改变而带来的问题。而云桌面的所有软件类事务则都可以在云端进行管理，不需要运行维护人员亲临现场，从而节省了时间，提高了工作效率。但这种集中管理的方式也存在一定的弊端，比如，系统崩溃时，PC机可能只需要强制重启一下即可解决，而云桌面则需要通知管理员，由管理员远程处理[9]；再比如，云桌面对网络依赖度较高，一旦网络运行不稳定或者网络带宽不足，都可能导致云桌面频繁“掉线”而增加管理员的负担。

再次，从维护人员配比来看，每百台PC机至少需要3名维护人员的人力成本支出，而在同一网络环境下每百台云桌面只需一名维护人员，理论上该维护人员还可以维护更多云桌面。当然，相较于PC机维护人员，对云桌面维护人员的要求要高的多，责任也更重大，因为任何一个微小的操作都有可能影响其管辖的数百台终端。

5 结论

综上所述，从长远的角度来看，与传统PC模式相比，一些应用场景和需求采用云桌面的部署方式确实能降低总体拥有成本(TCO)。高校也需要进一步提升信息化管理水平，加强IT人员的业务素质才能发挥云桌面的良好效果。目前影响云桌面在高校信息化机房建设中的普及的因素包括应用的兼容性、用户体验、外设支持、投资成本、维护管理难度以及使用习惯和观念上的差异等。随着云计算技术逐渐趋于完善和高校积极推动教学改革、创新管理机制、践行绿色发展理念，云桌面替代传统PC的趋势将不可逆转。