Google Cloud Hyperdisk 简介


Google Cloud Hyperdisk 是 Google Cloud 中的最新一代网络块存储服务。Hyperdisk 专为要求最苛刻的任务关键型应用而设计,提供可扩缩的高性能存储服务,具有一整套数据持久性和管理功能。借助 Hyperydisk,您可以预配、管理和扩缩 Compute Engine 工作负载,而不会产生典型的本地存储区域网络 (SAN) 的费用和复杂性。

Hyperdisk 存储容量经过分区,并作为单独的卷提供给虚拟机 (VM) 实例。Hyperdisk 卷与虚拟机分离,使您可以在虚拟机之间挂接、分离和移动卷。存储在 Hyperdisk 卷中的数据在虚拟机重新启动和删除后保持不变。

Hyperdisk 卷具有以下功能:

  • 使用 NVMe 或 SCSI 接口将 Hyperdisk 卷作为磁盘装载到虚拟机中,具体取决于虚拟机的机器类型。
  • 与永久性磁盘相比,Hyperdisk 卷的性能要好得多。与 Persistent Disk 相比,使用 Hyperdisk,每个卷都可以获得专用的 IOP 和吞吐量,而 Persistent Disk 的性能在相同类型的卷之间共享。您可以将多个 Hyperdisk 卷添加到单个虚拟机。
  • Hyperdisk 可让您动态扩缩性能和容量。您可以每 4 小时调整一次预配的 IOPS、吞吐量和卷的大小,以满足工作负载存储性能和容量需求。IOPS 和吞吐量可以增加或减少,但容量只能增加。
  • Hyperdisk 卷大小上限为:
    • Hyperdisk Balanced(预览版)为 64 TiB
    • Hyperdisk Extreme 为 64 TiB
    • Hyperdisk Throughput 为 32 TiB

您可以为虚拟机预配高达 512 TiB 的总容量或高达 257 TiB 的 Persistent Disk 容量。

何时使用 Hyperdisk

Hyperdisk 卷使用 NVMe 或 SCSI 存储接口,具体取决于虚拟机机器类型。

  • Hyperdisk Balanced:(预览版)Hyperdisk Balanced 最适合大多数工作负载。Hyperdisk Balanced 非常适合不需要 Hyperdisk Extreme 性能的各种应用场景,例如 LOB 应用、Web 应用和中层级数据库。

  • Hyperdisk Extreme:对于极端永久性磁盘无法提供足够性能的性能关键型应用,请使用 Hyperdisk Extreme 磁盘。Hyperdisk Extreme 磁盘具有更高的最大 IOPS 和吞吐量,并为要求非常苛刻的工作负载(例如高性能数据库)提供高性能。

  • Hyperdisk Throughput:Hyperdisk Throughput 允许您根据需要为横向扩容工作负载(例如 Hadoop 和 Kafka)灵活预配容量和吞吐量。与 Standard Persistent Disk 卷相比,Hyperdisk Throughput 提高了效率并降低了 TCO。对于横向扩容分析、适用于成本敏感的应用的数据硬盘和冷存储,建议使用 Hyperdisk Throughput。

Hyperdisk 存储的工作原理

Hyperdisk 卷是虚拟机可以访问的持久性网络存储设备,类似于永久性磁盘卷。每个 Hyperdisk 上的数据分布在多个物理磁盘中。Compute Engine 为您管理物理磁盘和数据分布,以确保冗余和最佳性能。

Hyperdisk 卷的位置与虚拟机不同,因此即使在删除虚拟机后,您也可以分离或移动 Hyperdisk 卷以保留数据。Hyperdisk 性能与大小无关,因此您可以动态更新性能、调整现有的 Hyperdisk 卷大小或向虚拟机添加更多 Hyperdisk 卷,以满足您的性能和存储空间要求。

Hyperdisk 的限制

  • 每个虚拟机最多可以挂接 8 个 Hyperdisk Balanced 和 Hyperdisk Extreme 卷。对于 Hyperdisk Throughput,每个虚拟机最多可以挂接 30 个卷。
  • 您无法通过 Hyperdisk 卷创建映像或机器映像
  • 您无法克隆 Hyperdisk 卷。
  • Hyperdisk 卷是可用区级的。您无法创建区域级 Hyperdisk 卷。
  • 您无法以只读模式将多个虚拟机挂接到 Hyperdisk 卷。
  • Hyperdisk 卷不能用于多写入者模式,也不能挂接到多个虚拟机。
  • Hyperdisk Extreme 和 Hyperdisk Throughput 卷不能用作启动磁盘。

Hyperdisk 容量

Hyperdisk 存在以下容量限制。

测量结果 Hyperdisk Balanced 限制 Hyperdisk Extreme 限制 Hyperdisk Throughput 限制 永久性磁盘限制
磁盘大小 4 GiB 到 64 TiB 64 GiB 到 64 TiB 2 TiB 到 32 TiB 64 TiB
每个虚拟机的磁盘数量上限 8 8 30 128
每个虚拟机的容量上限 (TiB)
  • 1 到 31 个 vCPU - 257 TiB
  • 32 个或更多 vCPU - 512 TiB
  • 64 个或更多 vCPU - 512 TiB
  • 1 到 31 个 vCPU - 257 TiB
  • 32 个或更多 vCPU - 512 TiB
257 TiB

支持的机器类型

平衡 Hyperdisk
Hyperdisk Balanced(预览版)支持 H3 机器类型
Hyperdisk Extreme

Hyperdisk Extreme 支持以下机器类型

  • 具有 88 个或更多 vCPU 的 C3
  • 具有 80 个或更多 vCPU 的 M1
  • M2
  • 具有 64 个或更多 vCPU 的 M3
  • 具有 80 个或更多 vCPU 的 N2
Hyperdisk Throughput

Hyperdisk Throughput 支持以下机器类型

  • N2
  • N2D
  • T2D

Hyperdisk 性能限制

下表列出了受支持机器类型的每个虚拟机的 Hyperdisk 性能限制。

如需了解永久性磁盘性能限制,请参阅永久性磁盘的性能限制

IOPS 速率上限适用于读取 IOPS 或写入 IOPS。如果同时执行读写 IOPS,则总速率不能超过此限制。

平衡 Hyperdisk

此功能处于预览版阶段。

机器类型 IOPS 上限 - 读取/写入 吞吐量上限 - 读取/写入
h3-standard-88 15000 240 MiBps

Hyperdisk Extreme

机器类型 最大 IOPS
读写
吞吐量上限 (MiBps)
读取/写入
具有 88 个 vCPU 的 C3* 350,000 5,000
具有 176 个 vCPU 的 C3 * 350,000 5000
具有 176 个 vCPU 的 C3*预览版 50 万 10,000
N2 虚拟机 160,000 5000
具有 64 个 vCPU 的 M3 虚拟机 350,000 5000
具有 128 个 vCPU 的 M3 虚拟机 450,000 7,200
M2 虚拟机 100,000 4000
M1 虚拟机 100000 4000

* 如果将 Hyperdisk Extreme 与使用 Microsoft Windows 的虚拟机搭配使用,请参阅 Windows 虚拟机实例的已知问题

Hyperdisk Throughput

总吞吐量上限 (MiBps) - 读取和写入 *
vCPU 数量 N2 N2D T2D
1 到 3 个 vCPU 200 200 200
4 到 7 个 vCPU 240 240 240
8 到 15 个 vCPU 800 800 800
16 到 31 个 vCPU 1200 1200 1200
32 到 47 个 vCPU 1800 1800 1800
48 到 63 个 vCPU 2400 2400 2400
64 到 127 个 vCPU 3,000 2400 不适用
128 个或更多 vCPU 2400 2400 不适用

* 假设至少 128K 的顺序 IO 或至少 256K 的随机 IO。

C3 实例上的更高 Hyperdisk Extreme 性能

Hyperdisk Extreme 现在可在具有 176 个 vCPU 的 C3 虚拟机上提供高达 500,000 IOPS 和 10 GiBps 吞吐量。这一改进使 Hyperdisk Extreme 卷的 IOPS 性能提升 40% 以上,吞吐量性能达到 2 倍。

由于 Hyperdisk Extreme 的每个磁盘的限制为 350,000 IOPS 和 5 GiBps 吞吐量,因此您必须挂接多个 Hyperdisk Extreme 卷才能实现这种级别的每虚拟机性能。

Hyperdisk 区域可用性

Hyperdisk 可用于以下区域或可用区:

平衡 Hyperdisk

此功能处于预览版阶段。

  • 荷兰埃姆斯哈文—europe-west4
  • 爱荷华州,康瑟尔布拉夫斯—us-central1

Hyperdisk Extreme

  • 台湾彰化—asia-east1
  • 日本东京—asia-northeast1
  • 日本大阪—asia-northeast2
  • 韩国首尔—asia-northeast3
  • 印度孟买—asia-south1
  • 印度德里—asia-south2
  • 新加坡裕廊西—asia-southeast1
  • 印度尼西亚雅加达—asia-southeast2
  • 澳大利亚悉尼—australia-southeast1
  • 西班牙马德里—europe-southwest1
  • 比利时圣吉斯兰—europe-west1
  • 英国伦敦—europe-west2
  • 德国法兰克福—europe-west3
  • 荷兰埃姆斯哈文—europe-west4
  • 瑞士苏黎世—europe-west6
  • 意大利米兰—europe-west8
  • 法国巴黎—europe-west9
  • 以色列特拉维夫—me-west1
  • 魁北克省,蒙特利尔—northamerica-northeast1
  • 安大略省,多伦多—northamerica-northeast2
  • 巴西奥萨斯库(圣保罗)—southamerica-east1
  • 爱荷华州,康瑟尔布拉夫斯—us-central1
  • 南卡罗来纳州,蒙克斯科纳—us-east1
  • 弗吉尼亚州,阿什本—us-east4
  • 俄勒冈州,达尔斯—us-west1
  • 加利福尼亚州,洛杉矶—us-west2
  • 犹他州,盐湖城—us-west3
  • 内华达州,拉斯维加斯—us-west4

Hyperdisk Throughput

  • 区域:爱荷华州,康瑟尔布拉夫斯—us-central1
  • 区域:弗吉尼亚州,阿什本—us-east4
  • 区域:新加坡,裕廊西—asia-southeast1
  • 区域:荷兰,埃姆斯哈文—europe-west4
  • 区域:南卡罗来纳州,蒙克斯科纳—us-east1
  • 可用区:印度,孟买—asia-south1-a

关于 Hyperdisk 的 IOPS 和吞吐量预配

与性能随大小自动调节的 Persistent Disk 不同,Hyperdisk 可以直接预配性能。如需预配性能,请为给定卷选择目标性能级别。单个卷具有完整的性能隔离(每个卷均预配了性能)。

关于 Hyperdisk IOPS

您可以修改 Hyperdisk Balanced(预览版)和 Hyperdisk Extreme 卷的预配 IOPS,但不能修改 Hyperdisk Throughput 卷的预配 IOPS。

为了达到 Hyperdisk 卷提供的 IOPS 和吞吐量级别上限,您必须考虑以下工作负载参数:

  • I/O 大小:最大 IOPS 限制假定您使用的 I/O 大小为 4 KB 或 16 KB。最大吞吐量限制假定您使用的 I/O 大小至少为 64 KB。
  • 队列长度:队列长度是卷的待处理请求数。要达到性能上限,您必须根据工作负载的 I/O 大小、IOPS 和延迟时间敏感程度来调整队列长度。最佳队列长度因每个工作负载而异,但通常应大于 256。
  • 工作集大小:工作集大小是在短时间内访问的磁盘数据量。为了获得最佳性能,工作集大小必须大于或等于 32 GiB。
  • 多个挂接的磁盘:Hyperdisk 卷与挂接到同一虚拟机的所有 Persistent Disk 和 Hyperdisk 卷共享每个虚拟机的 IOPS 和吞吐量上限。使用多个挂接的磁盘时,每个磁盘的性能限制与其在所有挂接的 Hyperdisk 卷上预配的总 IOPS 成正比。监控 Hyperdisk 卷的性能时,请将您要发送到同一虚拟机所挂接的其他卷的所有 I/O 请求考虑在内。

但是,Hyperdisk 卷的 IOPS 最终受限于挂接卷的虚拟机的每个虚拟机限制。如需查看这些限制,请参阅 Hyperdisk 性能限制

如需详细了解如何提高性能,请参阅优化 Hyperdisk 的性能

Hyperdisk Balanced 的 IOPS

如果您在创建 Hyperdisk Balanced 卷时未指定 IOPS 值,则系统会使用默认值 3,600 IOPS。您可以为 Hyperdisk Balanced 卷预配自定义 IOPS 级别。预配的 IOPS 必须遵循以下规则:

  • 最小值:每 GiB 磁盘容量 3,000 IOPS 或 500 IOPS 中的较小值。
  • 最大值:每 GiB 磁盘容量 500 IOPS,但不超过 160,000。

Hyperdisk Extreme IOPS

如果您在创建 Hyperdisk Extreme 卷时未指定 IOPS 值,则系统会使用默认值,即每 GiB 磁盘容量 100 IOPS 或机器类型的 IOPS 上限中的较小值。您可以为 Hyperdisk Extreme 卷预配自定义 IOPS 级别。预配的 IOPS 必须遵循以下规则:

  • 每 GiB 磁盘容量至少 2 IOPS,但每 GiB 容量不超过 1,000 IOPS
  • 每卷最高 450,000,具体取决于机器类型

Hyperdisk Throughput IOPS

对于 Hyperdisk Throughput 卷,IOPS 会根据预配的吞吐量进行扩缩,速率为 4 IOPS/MiBps(对于随机 I/O)或 8 IOPS/MiBps(对于顺序 I/O)。但是,IOPS 最终受挂接 Hyperdisk Throughput 卷的虚拟机的机器类型的限制。

Hyperdisk 吞吐量简介

您可以修改 Hyperdisk Balanced(预览版)卷和 Hyperdisk Throughput 卷的预配吞吐量,但不能修改 Hyperdisk Extreme 卷的预配吞吐量。

为了达到 Hyperdisk 卷提供的吞吐量级别上限,您必须考虑以下工作负载参数:

  • I/O 大小:最大吞吐量限制假定您使用的是大小至少为 128 KB 的顺序 I/O ,或大小至少为 256 KB 的随机 I/O。
  • 队列长度:队列长度是卷的待处理请求数。要达到性能上限,您必须根据工作负载的 I/O 大小、IOPS 和延迟时间敏感程度来调整队列长度。最佳队列长度因每个工作负载而异,但通常应大于 256。
  • 多个挂接的磁盘:如果您将多个 Hyperdisk 卷挂接到虚拟机,并且为所有 Hyperdisk 卷预配的总吞吐量超过针对机器类型记录的限制,则总磁盘性能不会超过机器类型的限制。

如需了解详情,请参阅优化 Hyperdisk 的性能

Hyperdisk Balanced 的吞吐量

如果您未指定吞吐量值,则卷会使用默认值 140 MiBps。

您可以为 Hyperdisk Balanced 卷预配自定义吞吐量级别。每个磁盘的预配吞吐量必须遵循以下规则:

  • 最小值:140 MiBps 或配置的 IOPS 除以 256 所得值中的较大值。
  • 最大值:预配的 IOPS 除以 4 所得值,但不超过 2,400 MiBps。

Hyperdisk Extreme 吞吐量

对于 Hyperdisk Extreme 卷,吞吐量会根据您预配的 IOPS 数量进行扩缩,速率为每个 I/O 256 KiBps 的吞吐量。但是,吞吐量最终受限于每个虚拟机的限制,具体取决于挂接 Hyperdisk Extreme 卷的虚拟机上的 vCPU 数。

Hyperdisk Extreme 卷的吞吐量不是全双工。 Hyperdisk 性能限制中列出的最大吞吐量限制适用于读取和写入吞吐量的总和。

Hyperdisk Throughput 吞吐量

如果您未指定吞吐量值,则系统会使用默认值,即每 TiB 磁盘容量为 90 MiBps,但不超过每个磁盘支持的吞吐量上限。

您可以为 Hyperdisk Throughput 卷预配自定义吞吐量级别。预配的吞吐量必须遵循以下规则:

  • 每 TiB 容量至少为 10 MiBps,但每 TiB 容量不超过 90 MiBps。
  • 每个卷最多 600 MiBps。

价格

您需要支付 Hyperdisk 卷的总预配容量的费用,直到您将其删除。您每月按 GiB 付费。此外,您需要为以下各项支付费用:

  • 对于超出基准值 3,000 IOPS 和 140 MiBps 吞吐量的部分,Hyperdisk Balanced(预览版)根据预配的 IOPS 和预配的吞吐量(以 MiBps 为单位)按月收费。
  • Hyperdisk Extreme 根据预配的 IOPS 按月收费。
  • Hyperdisk Throughput 根据预配的吞吐量(以 MiBps 为单位)按月收费。

如需详细了解价格信息,请参阅磁盘价格

Hyperdisk 和承诺使用折扣

[ 卷不能享受以下折扣:

  • 基于资源的承诺使用折扣 (CUD)
  • 持续使用折扣 (SUD)

Hyperdisk 和抢占式虚拟机实例

Hyperdisk 可与 Spot 虚拟机(或抢占式虚拟机)搭配使用。但 Hyperdisk 没有 spot 折扣价格。

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