投资回报（ROI）分析及其他商业决策流程都要求预测并测量网络机房物理基础设施和数据中心的总拥有成本。此外，了解TCO成本的影响因素可更好地把握控制成本。当许多用户认识到物理基础设施的TCO成本可能与其支持的信息技术(IT)设备相当、甚至更高时，他们都会感到惊讶。

本文将介绍一种确定数据中心和网络机房物理基础设施TCO成本的方法。在这里，物理基础设施是指为IT设备供电、进行制冷和物理环境保护所需的所有设施和设备，但不包括IT设备本身。

数据中心物理基础设施TCO成本测量还没有公认的方法。简单地总结各项资本开支和运营开支的方法虽然可以了解总体资金支出，但是不能说明设备的利用率状况。

以下是两个数据中心的示例：容量都是100kW，建筑结构相同；在一个案例中，数据中心100%的空间和电源容量都得到了充分利用；而在另一个示例中，数据中心只有一个机柜的容量为2kW IT设备。尽管在生命周期过程中运行这两个系统的资金成本大体相当，但是有价值的投资回报却完全不同。在得到充分利用的示例中，数据中心TCO成本被分摊到了提供实用服务的大量IT设备上。而在利用率低的示例中，数据中心物理基础设施的整个开支都必须由少数机柜承担。当从有用功的角度测量数据中心或网络机房基础物理设施TCO成本时，直接取决于所支持的IT设备的多少，支持的IT设备少则利用率低，利用率低则导致成本高。

本文将证明，从有用功的角度看TCO成本时，数据中心和网络机房物理基础设施TCO成本最大的影响因素就是未充分使用的、利用率低下的基础设施的开销成本。一般数据中心运营商或规程制定人员在物理基础设施方面所能达到的最高投资回报就是适度地进行规划。本文量化了适度规划战略所带来的实际的和可行的经济回报。

大多数量化TCO成本的工作都只不过计算了每个数据中心的TCO、数据中心单位面积（平方英尺或平方米）的TCO或者数据中心每千瓦的TCO。当考虑到有用功时，这些方法就不适用了，不能帮助IT人员确定项目的投资回报。他们根本不能帮助人们确定在现有数据中心或网络机房环境中部署新的IT设备时的TCO成本。

IT人员通常都了解的一种物理基础设施计算单位是机柜本身。从设施角度看，机柜的功率、制冷和面积都要求合理地进行标准化。从IT角度看，人们对安装在机柜中的IT设备及其功能非常了解。由此导致了以“机柜”或“机柜单元”表示基础设施的概念，现在这种概念正在得到广泛采纳。

在此，“机柜”指开放式框架机柜或机柜式机柜，也指大型计算机主机和大型磁盘系统的专用机柜。

调查显示，典型数据中心只利用30%的容量。尽管有些数据中心利用了90%或者更多的容量，但是同样有些数据中心只利用了10%的容量。而且，在数据中心生命周期过程中，数据中心利用率会遵照相对一致的模式发生变化。利用率比例及其随时间的变化是TCO模型中的一个重要因素。本文采用了图1中的典型模型。有关避免数据中心和网络机房基础设施因过度规划造成的资金浪费这个主题的详细讨论，可点击文章底部的相关阅读了解。

图1 整个生命周期中数据中心供电基础设施的利用率

以机柜为单位表示总拥有成本时，就是在已利用的机柜之间分配数据中心或网络机房总成本。这样，由于不存在未分配的开销成本，所以数据中心物理基础设施相关的成本就能精确地、直接地与IT基础设施联系起来。

要确定TCO成本并以机柜为单位表示TCO成本，这需要大量数据，包括：物理数据中心或网络机房基础设施各种元部件的成本、工程设计、安装及运行成本，以及每机柜平方英尺数、每机柜功率瓦数、利用率和利用计划、预期生命周期、冗余方案等与设计相关的参数。

我们假定的利用率数据显示在图1中。要确定典型数据中心的TCO数据，我们将典型数据中心定义为具有下列特点的数据中心：

测试证明，在标准的范围内改变这些参数不会对本文得出的结果或结论产生实质性影响。

在整个数据中心生命周期中，数据中心机柜的总拥有成本大约为120,000美元。在多数情况下，这个成本相当于机柜在数据中心生命周期内包含的IT设备成本。120,000美元的TCO成本中大约有一半是投资成本，一半是运营成本。通过分析TCO成本的组成，可以掌握、控制或降低各方面成本。

图2 成本类别明细

控制生命周期总拥有成本的各种策略是很明确的，包括：提高效率、改进规划、适度规划系统规模、价格协商等。表1总结了为典型2N数据中心或网络机房每机柜节约的TCO成本各种方案：

表1 数据中心物理基础设施TCO缩减方案

上表中列出的成本节约是每机柜节约成本，因此乘以机柜数量便能够确定任何规模的数据中心或网络机房的成本节约。值得注意的是与传统典型设计相比，上述每项都是可以产生较大的节约，但是获得不菲收益的可行性却是不确定的。

在上表的几个方案中，正确设计系统规模的效益潜力是最大的。过度规划的影响在之前图1中介绍和总结过的。适度规划所带来的巨大节约是因为：首先，无需部署不需要的数据中心或网络机房基础设施；其次，直到需要的时候才建设数据中心或网络机房基础设施。

可以避免过度规划的部署战略有可能将基础设施成本降低60%。理想的数据中心或网络机房体系结构需要适度规划规模，并且只在有实际要求时才支出基础设施成本。要获得理论上可以实现的成本节约，理想数据中心或网络机房体系结构只拥有当时所需的功率和制冷基础设施，只占用当时需要的空间，只有确实使用的资本基础设施容量才产生服务成本。它必须有极佳的可扩展性。但要实现这种理想的体系结构，就必须考虑一种可扩展的、模块化的数据中心和网络机房部署方法。

利用今天现有的技术，不间断电源（UPS）、配电和空调等数据中心和网络机房的许多组件都能够采用模块化和可扩展的方法部署。部署这种组件以不断满足实际的要求，不仅可以节约设备本身的成本，而且还可以节约服务成本和电力成本。数据中心总成本的许多构成要素都很难随时间调整，通常在前期就已经确定，如：系统空间改进、系统开关装置以及工程设计成本。如果模块化、可扩展技术应用到了这个范围（目前是可行的），TCO计算工具估计，通过适度规划，理论上可实现的50%的成本节约。图3显示了结果。

图3 三类典型数据中心和网络机房基础设施的单位机柜生命周期成本

因为没有实际的可扩展技术允许以模块化扩展方式部署防火设施、高架地板、设施空间或开关装置等数据中心组件，所以图3中“实际可扩展性”的示例节约的成本没有达到“最佳可扩展性”水平。而且，UPS等某些组件不能以最低标准部署，精确地满足负载要求，而必须结合安全系数，分步骤部署。尽管如此，大大节约TCO成本是切实可行的。

图3“实际可扩展”示例中节约的65%是降低的资本开支，35%是降低的运营开支。利用可扩展的方法，每年的现金流都会降低，第一年节约的最多。采用传统方法，第一年通常要花掉超过90%的资本；然而，这一时期设施利用率可能是最低的，而且有关将来的要求还很难确定。这可能使得投资很难基于投资回报进行调整。

特定情况下节约的成本根据特定项目的设想和限制会有所变化；要进行更加精确的估算，需要结合特定场所的具体情况和特定的TCO计算工具。

根据每个机柜计算数据中心和网络机房物理基础设施的TCO，成本可使TCO测量标准化，提供一个参数规格，能够用来对比数据中心/网络机房不同的设计方法。

高可用性数据中心的每机柜生命周期TCO成本大约为120,000美元。超大规模设计基础设施是造成这个成本的主要因素，采用模块化、可扩展数据中心基础设施，实施实用的设计技术平均可节约30%的成本。