云计算专题报告之IaaS行业深度研究

1.IaaS 是云计算的基石,市场高速增长

1.1 IaaS:云计算的基石,市场结构性占比逐步提升

云计算。自 2006 年首次提出“云计算”概念至今已有十余年时间,“云计 算”已经不再是一个陌生的概念,而成为国内各种场景下的常见服务形式。 云服务有三种主要类型:软件即服务(SaaS)、平台即服务(PaaS)和基础 设施即服务(IaaS)。

全球云计算市场规模 1363 亿美元。根据 Gartner 的最新数据,2018 年 全球公有云市场规模达 1363 亿美元,同比增长 23%。预计 2018-2022 年全球共有云计算市场规模年复合增长率达 19.0%。2018 年,中国公有 云市场规模达到 437.4 亿元,较 2017 年增长 65.2%。

IaaS。一般而言,消费者通过 Internet 可以从完善的计算机基础设施获 得服务,这类服务称为基础设施即服务(Infrastructure as a Service, IaaS)。基于 Internet 的服务(如存储和数据库)是 IaaS 的一部分。 Internet 上其他类型的服务包括平台即服务(Platform as a Service, PaaS)和软件即服务(Software as a Service,SaaS)。 PaaS 提供了 用户可以访问的完整或部分的应用程序开发,SaaS 则提供了完整的可 直接使用的应用程序,比如通过 Internet 管理企业资源。不难看出,IaaS 是云计算的基石,也是云计算最基础的需求。

全球 IaaS 市场规模 325 亿美元,占比逐年提升。根据 Gartner 的最新 数据,2018年全球公有云计算市场规模达1363亿美元,同比增长23%。 其中 IaaS 市场规模 325 亿美元,同比增长 28.5%。IaaS 在云计算整体 占比从 2016 年的 22.3%提升到 2018 年的 23.8%。

1.2 高增长:国内 IaaS 市场增速高于全球

2014-2018 年,全球公有云 IaaS 市场中国份额占比逐年提升2017、 2018 年,国内 IaaS 市场规模增速分别为 70%、82%。2014 年全球公 有云 IaaS 市场中国份额占比 6.3%,2018 年全球公有云 IaaS 市场中国 份额占比 12.9%,是 2014 的 2 倍。

原因分析。我们认为,这与近几年阿里、腾讯等公司大幅增加资本开支, 发力数据中心等有关。以阿里为例,2016-2018 年,阿里资本开支同比 增速分别为 51.5%、86.6%、55.4%。远超全球云计算行业、全球 IaaS 行业市场规模的增速。

1.3 商业模式:出租基础设施

从本质上看,云计算其实是一种按需租用计算资源的商业模式。传统的 IT 行业的商业模式的核心是“卖”(企业购买硬件,购买系统平台等,是 企业的一次性投入),云计算的商业模式的核心是“租”(企业租云计算厂 商的硬件、软件资源,是企业的长期的投入)。

商业模式:出租基础设施。IaaS 出租的是云计算最低层的基础设施层, 消费者购买 IaaS 服务后只需完成平台软件层、应用软件层的搭建和安装。

全球 IaaS 龙头为亚马逊 AWS,其计费模式代表了海外 IaaS 公司的典 型计费模式。目前,亚马逊 AWS 计价模式主要有三种:

1) 按实际使用量付费。按实际使用量付费无需投入过多预算,企业可 以根据实际需求而非预测来调整业务,从而降低容量过度预配置或 不足的风险。

2) 通过预留容量付费。对于 Amazon EC2、Amazon RDS 等服务,使 用预留容量比使用等量按需容量节省高达 75%的费用。预付金额越 高,享受的折扣就越大。

3) 分级定价:使用越多,付费越少。对于 S3 之类的服务而言,AWS 分级定价,使用量越大,为每 GB 支付的费用就越少。

中国 IaaS 龙头为阿里云,其计费模式代表了中国 IaaS 公司的典型计费 模式。目前,阿里云计价模式主要有三种:

1) 包年包月。通过包年包月付费提前预留资源,同时享受更大的价格 优惠。

2) 按量付费。仅在使用阿里云期间计费,可以灵活控制成本。

3) 竞价型计费。针对深度学习,多媒体处理,科学计算等应用场景, 提供 GPU 竞价型实例,可降低成本提高计算能力。

4) 阶梯计价模式。使用量越大,计费单价越低;使用时间越长,折扣 越多。

出租基础设施主要有四种收费模式。国内外不同 IaaS 企业的计费方式 不尽相同,大体而言,IaaS 企业主要有四种收费模式:包年包月、按量 付费、阶梯计价、竞价型计费。其中按量付费又分为按时收费和按需收 费。

1) 国内主要的 IaaS 企业大都提供包年包月和按量付费这两种付费模 式。

2) 阿里云、腾讯云、华为云和亚马逊 AWS 还提供阶梯计价模式,使 用量越大,计费单价越低,使用时间越长,折扣越多。

3) 竞价型付费模式有阿里云和华为云提供。

2.政策支持+需求旺盛+技术成熟,行业进入黄金发展阶段

2014-2018 年行业高速增长。经过 2009-2013 年国内云计算产业泡沫的 洗礼,2014 年,国内云计算行业逐步进入正轨。2014 年,中国 IaaS 市 场规模 26.2 亿元,2018 年,中国 IaaS 市场规模已高达 270 亿元。 2014-2018 年年复合增速高达 79%,行业高速增长。

我们认为,国内 IaaS 行业正处于黄金发展阶段。

1) 从政策端看:近年来,国内宏观政策推动云计算产业快速发展。

2) 从需求端看:国内诸多企业,尤其是互联网企业纷纷选择将业务迁 移到云端,社会对云计算的接受度逐步提升。

3) 从供给端看:IaaS 行业内头部玩家技术逐步走向成熟,各厂商提供 的 IaaS 服务趋于规范和稳定,用户体验越来越好,进一步反向促 进了用户(需求端)对云计算的认可度。

2.1 政策持续催化,利好不断

云计算成为全球科技角力的重点领域。

美国发布《联邦政府云战略》提出,美国云计算产业规模在高新产业中 的占比目标:2020 年比例至少达到 30%;

德国发布《云计算行动计划》提出,力争 2021 年借助云计算产业推动 数字经济总产值大幅增加;

日本发布《智能云计算战略》,力争 2020 年云计算产值突破 400 万亿日 元,并通过云计算应用带动企业数字化转型,实现各产业数字化、智能 化升级。

国内政策持续催化。

2015 年至今,国家陆续发布近十余项相关政策法规,从不同维度推动国 内云计算行业快速发展。

2015 年 1 月,国务院印发《关于促进云计算创新发展培育信息产业新业 态的意见》,提出建立适应云计算发展的市场准入、经营资质环境。为行 业发展提供了政策基础。

2017 年 4 月,工信部印发《云计算发展三年行动计划(2017-2019)》,提出到 2019 年,我国云计算产业规模达到 4300 亿元(2016 年仅 2000 亿),突破一批核心关键技术。表明发展云计算的决心。

2018 年 8 月,工信部印发《推动企业上云实施指南(2018-2020 年)》, 推动全国开展“企业上云”行动,并提出了企业上云的工作目标,到 2020 年,云计算在企业生产、经营、管理中的广泛应用,全国新增上云企业 100 万家。

2.2 需求端接受度高:敏捷+快速+易拓展+低成本

从需求端看,与传统 IT 基础设施相比,云计算可以保证用户随时随地访 问、处理和共享信息,在云端使用大量计算、存储资源,避免了本地系 统定期升级、过度预置基础设施等问题。因此国内诸多企业,尤其是互 联网企业纷纷选择将业务迁移到云端。具体而言,使用云计算厂商 IaaS 的优势如下:

1) 敏捷性。基于 IaaS,用户可以将有限的 IT 资源集中于开发应用程序, 而不是将用于管理基础设施和数据中心。利用云,可以需要快速启动 资源,在几分钟内部署数百甚至数千台服务器,按需访问各种技术, 如计算、存储、数据库、分析、机器学习和很多其他服务,加快应用 程序的开发和推出速度。如果实验失败,客户可以不承担风险的取消 预置资源。

2) 快速部署。借助云计算,用户可以在世界各地随时随地轻松部署应用 程序,用户可以用最少的成本轻松帮助它的客户获得较低的延迟和更 好的体验。

3) 可扩展性。如果没有 IaaS,用户往往会过度预置基础设施,以确保 有足够的容量能够在活动的高峰期处理业务运营。利用 AWS 或者阿 里云的 IaaS,用户可以根据业务的需要立即扩展或缩减资源。

4) 节省成本。利用 AWS 或者阿里云的 IaaS,用户可以用资本费用(数 据中心、物理服务器等)交换可变费用,只需为租用的 IT 付费。此 外,由于规模效应较大,IaaS 厂商边际成本逐步降低,用户的可变 费用比自行部署基础设施的费用低得多。

需求端对云态度发生转变。如我们在报告《云计算引领 IT 变革,A 股迎 最佳布局时点》所述:过去,企业上云意愿不强,主要出于以下几个原 因:第一是对安全性有所怀疑;第二是缺少可量化的评价标准和服务标 准。使得行业用户在使用公有云服务时比较犹豫。第三是云计算产业链 不够完善。很多传统行业客户不具备迁移能力。现在,企业上云意愿有 所加强,首先是互联网对云计算用户的培育使得企业对上云接受度有所 提升,第二是云服务商性能逐渐完善;第三,企业上云的目的,已不是 为了云化而云化,而是看到云化之后的数据驱动。根据阿里云和 IEEE2018 年联合发布的《中国云信任报告》,目前,国内 43%企业将全 部业务放在云上,70%企业将一半以上业务放在云上。国内 74%的企业 已经认为云值得信任,近半数企业认为上云更加安全。

渗透率不高。云计算拥有诸多优势,目前需求端对于其接受度也很高。 但另一方面,中国乃至全球云计算行业的渗透率仍然很低,根据 IDC 的 数据,目前全球云计算的渗透率依旧不到 10%。

2.3 技术逐步成熟,静待花开

云计算最关键的技术主要有:虚拟化技术、分布式海量数据存储、海量 数据管理技术、编程方式、云计算平台管理技术。近年来,以上技术逐 步成熟,为云计算的普及打下了坚实的基础。

虚拟化技术。虚拟化技术是云计算最核心的技术,虚拟化技术将计算机 物理资源如服务器、网络、内存及存储等映射为虚拟资源,并可安装和 部署多个虚拟机,实现多用户共享物理资源。根据对象可分成存储虚拟 化、计算虚拟化、网络虚拟化等,计算虚拟化又分为系统级虚拟化、应 用级虚拟化和桌面虚拟化等。在云计算实现中。计算系统虚拟化是一切 建立在“云”上的服务与应用的基础。虚拟化技术主要应用在 CPU、操作 系统、服务器等多个方面,是提高服务效率的最佳解决方案。

分布式海量数据存储。云计算系统由大量服务器组成,同时为大量用户 服务,因此云计算系统采用分布式存储的方式存储数据,用冗余存储的 方式(集群计算、数据冗余和分布式存储)保证数据的可靠性。冗余的方 式通过任务分解和集群,用低配机器替代超级计算机的性能来保证低成 本,这种方式保证分布式数据的高可用、高可靠和经济性,即为同一份 数据存储多个副本。云计算系统中广泛使用的数据存储系统是 Google 的 GFS 和 Hadoop 开发的 GFS 的开源实现 HDFS。此外,一些 IT 公司 也提出了一些数据存储的解决方案。例如:微软公司提出的 Skydrive, 惠普公司的 Upline 以及 Sun 公司的 Network.com 等。

海量数据管理技术。云计算需要对分布的、海量的数据进行处理、分析, 因此,数据管理技术必需能够高效的管理大量的数据。云计算系统中的 数据管理技术主要是 Google 的 BigTable 数据管理技术和 Hadoop 开发 的开源数据管理模块 HBase。

编程方式。云计算提供了分布式的计算模式,客观上要求必须有分布式 的编程模式。云计算采用 MapReduce 编程模式,将任务自动分成多个 子任务,通过 Map 和 Reduce 两步实现任务在大规模计算节点中的调度 与分配。当前比较有代表性的是 Google 和 Hadoop 项目。Google 开发 了 java、Python、C++编程工具 Map/Reduce,它不仅仅是一种编程模 型,同时也是一种高效的任务调度模型,主要用于数据集的并行运算和并行任务的调度处理。

云计算平台管理技术。云计算资源规模庞大,服务器数量众多,同时运 行着数百种应用,有效的管理这些服务器,保证系统不间断服务十分关 键。云计算系统的平台管理技术能够使大量的服务器协同工作,方便的 进行业务部署和开通,快速发现和恢复系统故障。Google 通过其云计算 管理系统维持着全球上百万台 PC 服务器协同、高效地运行。

技术成熟度曲线。根据 Gartner 的技术成熟度曲线利润,每一项新技术 发展有产生到成熟有五个阶段:技术触发(萌芽期),过高期望峰值(狂 热期),幻想破灭(幻灭期),唤醒爬坡(复苏期),生产效率平台(成熟 期)。

根据 Gartner 发布的云计算技术成熟度曲线;

1) 2013 年,IaaS 相关技术已经进入幻灭期尾声;

2) 2014 年,IaaS 相关技术已经进入复苏期;

3) 2019 年,SaaS 相关技术已经提前进入成熟期,IaaS 相关技术已经 进入复苏期尾声,马上进入成熟期。

行业处于黄金发展阶段。我们认为,2014 年 IaaS 相关技术已经进入复 苏期,带动行业快速发展。2019 年,IaaS 的相关技术已经逐步走向成 熟,行业处于黄金发展阶段。

3.强者恒强,资本开支扩张利好中游和上游

3.1 国内市场:寡占型竞争格局,阿里一家独大

CR3=58.5%,寡占型竞争格局。根据中国信息通信研究院 2019 年 5 月 的最新数据:

1) 阿里云、天翼云、腾讯云占据中国公有云 IaaS 市场前三名(合计 占有 58.5%市场份额),市场份额分别为 36.0%,11.6%,10.9%, 处于中国公有云 IaaS 市场第一梯队。

2) 光环新网、UCloud 和金山云三种市场份额差距不大,三者共占有 12.4%的市场份额,处于中国公有云 IaaS 市场第二梯队。

3) 其他厂商处于国内公有云 IaaS 市场第三梯队。

3.2 全球市场:AWS 占比近 50%,集中度提升

根据国际知名机构 IDC、Gartner 2019 年的最新数据,我们可以得到以 下结论:

1) 亚马逊、微软、阿里巴巴、谷歌和 IBM占据全球公有云 IaaS 市场 前五名(合计占有 76.8%市场份额),市场份额分别为 47.8%、15.5%、 7.7%、 4.0%和 1.8%。

2) 集中度极高。CR8>70%,全球公有云 IaaS 市场为极高寡占型竞争 格局。

集中度继续提升。

1) 2018 年行业 TOP5、TOP3 的市占率高于 2017 年。2018 年,全球 市场 CR3=71%,2017 年,全球市场 CR3=67.4%。2018 年,全球 市场 CR5=75%,2017 年,全球市场 CR5=72.6%。

2) 诸多企业从魔力象限图消失。2017 年,全球共 14 家企业进入 Gartner IaaS 魔力象限图,但是 2018 年,全球仅有 6 家企业进入 Gartner IaaS 魔力象限图。2018 年的 IaaS 魔力象限中,亚马逊和 微软依然遥遥领先,Google 从远见者象限进入了领导者象限。

3.3 强者恒强,关注头部玩家

我们认为,行业具有高壁垒,后来者很难打破现有格局。

1) IaaS 的技术门槛和成熟度较高,底层技术直接决定最终产品和服务 的性能,几大巨头技术研发团队更加完整和强大。我们认为,公有 云的核心技术已经相对成熟,后来者很难以技术革新形成突破。

2) IaaS 前期需要大规模资本支出用于采购服务器、网络带宽等基础设 施,因此 IaaS 需要大规模的资本、管理投入,随着近几年的快速 发展,达到一定体量的巨头规模优势已经十分明显,市场壁垒已经 逐步形成。我们认为,几大 IaaS 巨头资本充足、优势明显,IaaS 市场的整体格局难以改变。

头部玩家领先优势不断扩大。根据中国信息通信研究院发布的《云计算 发展白皮书》:

1) 2017 年,全球公有云 IaaS 市场份额的前五名为亚马逊、微软、阿 里巴巴、谷歌和 IBM,且增长率均超过了 25%,而其他厂商的整体 增长率只有 8%。

2) 2018 年,全球公有云 IaaS 市场前五名依然是亚马逊、微软、阿里 巴巴、谷歌和 IBM,收入整体增长率为 39.0%,行业内其他厂商的 收入整体增长率仅 11.1%。

全球 IaaS 市场集中度高于国内。全球市场 CR3=71%,国内市场 CR3=58.5%。全球 IaaS 市场龙头亚马逊市占率 47.8%,国内 IaaS 市 场龙头阿里巴巴市占率 36%,国外龙头市占率更高。

我们认为,IaaS 市场强者恒强,巨头优势将越来越突出,行业集中度也 会继续提升。

3.4 资本开支高增,利好产业链中游和上游

2018 和 2019 年,Gartner IaaS 魔力象限内的企业已经逐步稳定,行业 头部玩家分别是:亚马逊、微软、阿里巴巴、谷歌、IBM 和甲骨文。

海外 IaaS 公司的资本开支增速逐年增加。我们统计了 2009-2018 年重 点海外 IaaS(亚马逊、微软、谷歌、IBM 和甲骨文)的资本开支情况, 不难看出,2015-2018 年,重点海外 IaaS 公司的资本开支增速逐年增 加。2018 年,重点海外 IaaS 公司的资本开支增速高达 39%,其中谷歌 2018 年资本开支 251 亿美元,同比增长 91%。

国内 BAT 资本开支大幅增加。我们统计了 2011-2018 年 BAT 的资本开 支情况,不难看出,

从产业结构来看,云计算产业链可以分为:

1) 上游核心硬件(芯片:CPU、闪存、内存);

2) 中游 IT 基础设备(服务器、存储设备、网络设备等);

3) 下游云生态。

未来四年 IaaS 市场快速增长。Gartner 预测,2018-2023 年全球 IaaS 市场规模将从 325 亿美元增长 815 亿元,年复合增长率高达 25.8%。根 据易观 2018 年的预测数据,2017-2021 年,中国 IaaS 市场年复合增长 率高达 108%。

利好云计算产业链中游和上游。我们认为,过去几年国内外 IaaS 巨头 资本开支持续增长,未来 IaaS 市场(尤其是国内市场)快速增长,行业 高景气度将传导到产业链上游,利好云计算产业链中游 IT 基础设施和上 游核心硬件。

3.5 上游芯片:与发达国家相比仍有一定差距

芯片产业。芯片产业一直是中国科技产业的短板,在芯片设计环节,目 前芯片仿真设计软件的核心技术被美国企业垄断。芯片制造环节,中国 大陆芯片制程工艺还停留在 22nm 和 16nm,世界最先进的 7nm 制程技 术被跨国公司掌握。主要云服务提供商的计算、网络和存储资源中,大 多数设备芯片、闪存、内存芯片来自于美国、日韩等国外企业。目前, 我国芯片的自主研发能力与发达国家相比仍有一定差距。

X86 架构占据大部分的市场份额。根据 IDC 2018 年的数据,无论是在 服务器、存储还是网络设备领域,X86 架构占据较大的市场份额。在服 务器领域,X86 CPU 占据全球 96%以上市场份额,MIPS 和 Power 仅 在个别厂家及行业使用。

3.6 中游存储:SSD 未来可能取代 HDD

存储领域。2018 年,中国存储市场规模由 25 亿美元增长至 32 亿美元, 同比增长 26.8%。2018 年,中国存储市场占全球存储市场的 12.0%。 我们认为,IaaS 行业快速发展也将带动中游存储领域快速发展。

华为是龙头。目前,国内存储市场份额华为占了 37%的市场份额,戴尔 EMC 市占率为 22%,排名第二名。

聚焦全闪存存储市场,关注 SSD。根据 IDC 发布《中国企业级外部存 储市场季度跟踪报告,2019 年第二季度》季度报告,2019 年上半年, 中国企业级外部存储市场规模 15.1 亿美元,同比增长 11.3%;市场出货 量达到 66519 台,总体容量达到 6024PB。IDC 预计,2019 年全闪存存 储市场仍将超过 50%的增长;到 2023 年,全闪存阵列将占外部 ESS 市 场的 25%以上。我们认为,未来闪存技术的进步将推动固态硬盘(SSD) 成本下降、容量提升,未来有望打破机械硬盘(HDD)一家独大的格局。

3.7 中游服务器:格局优化,确定性较强

服务器领域。根据国务院发展研究中心发布的《中国云产业发展白皮书》, 目前,国产服务器厂商占据了较大的市场份额,零部件国产化率已经超 过 60%。我们认为,服务器领域是中游 IT 基础设备确定性最强的领域。

条件成熟时,华为将逐步退出服务器市场。2019 年 9 月 19 日,在第四 届华为全联接大会上,华为智能计算业务部总裁马总称:全面开放鲲鹏 主板优先支持合作伙伴,条件成熟时可以停止 TaiShan 服务器的销售业 务。

TaiShan 服务器是华为新一代数据中心服务器,基于华为鲲鹏处理器, 适合为大数据、分布式存储、ARM 原生、高性能计算和数据库等应用加 速,旨在满足数据中心多样性计算、绿色计算的需求。

竞争格局优化。我们认为,TaiShan 服务器是华为针对数据中心的服务 器,目前华为在中国服务器市场份额为 17.9%,仅次于浪潮信息(市占 率 24.5%)。如果华为逐步退出服务器市场,蛋糕将被重新划分,其他 厂商将抢占华为原来的市场份额,迎来宝贵的发展机会。

对于服务器行业的投资逻辑和深度信息请参考本人 2018 年 8 月撰写的 深度报告《服务器:白牌&品牌之争》,该报告回答了以下问题:(1)为 什么要关注白牌厂商?(2)白牌服务器快速增长的原因?(3)白牌机 是否会取代品牌机?(4)未来谁能胜出(即如何选择投资标的)?后 续我们会继续对服务器行业进行深度跟踪。

3.8 超融合:高效、便捷、部署灵活

随着 VMware、Nutanix、SMARTX 等知名厂商先后进入超融合领域, 市场慢慢注意起超融合领域,国内云计算和存储厂商也纷纷声称自己推 出了超融合架构方案。

超融合:计算+存储一体。根据 IDC 对超融合系统的定义,超融合系统 是节点间没有明确的计算和存储的分工,在同一个服务器硬件资源(目 前主要是 x86 服务器)上实现核心的存储和计算功能,封装为单一的、 高度虚拟化的解决方案。

超融合的优势:高效、便捷、部署灵活。随着互联网和的快速发展,企 业数字化对 IT 资源的使用速度和使用要求越来越高。企业 IT 系统希望 获得更快的构建周期、更简化的运维、更高的 IT 运营速度。与传统架构 相比,超融合更加高效、便捷、部署灵活,近年来获得了市场的高度认 可。

国内市场未来 5 年年复合增长率高达 37.5%。根据 IDC 市场数据,2018 年中国超融合市场规模同比增长 88.2%,政府、金融、教育、制造、运 营商是中国超融合市场的 TOP5 行业。根据 IDC 预测数据,2023 年, 中国超融合市场将达到 35 亿美元,2018-2023 年年复合增长率高达 37.5%。

华为是龙头。目前,国内超融合系统市场份额华为占了 23.4%的市场份 额;新华三市占率为 21.6%,排名第二名;深信服市占率 12.3%,排名 第三位。

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