Blockspeicherleistung

So konfigurieren Sie eine Speicheroption für Anwendungen, die auf Ihren Instanzen ausgeführt werden:

Informationen über Ihre Arbeitslast

Bei Arbeitslasten, die hauptsächlich kleine (4 KB bis 16 KB) zufällige E/A-Vorgänge umfassen, ist der begrenzende Faktor die Zahl der zufälligen Ein-/Ausgaben pro Sekunde (IOPS).

Für Arbeitslasten, die hauptsächlich sequenzielle oder große (256 KB bis 1 MB) zufällige E/A-Vorgänge umfassen, ist der begrenzende Faktor der Durchsatz.

Speicheroption auswählen

Sie können verschiedene Arten von Blockspeicher für Ihre Instanzen bereitstellen. Jede Art hat unterschiedliche Preis-, Leistungs- und Haltbarkeitsmerkmale. Einen vollständigen Vergleich finden Sie unter Speicheroptionen.

  • Nichtflüchtige Standardspeicher eignen sich für große Datenverarbeitungslasten, die hauptsächlich sequenzielle E/A-Vorgänge verwenden.
  • Nichtflüchtige SSD-Speicher eignen sich für Unternehmensanwendungen und hochleistungsfähige Datenbankanwendungen, die eine geringere Latenz und mehr IOPS als nichtflüchtige Standardspeicher erfordern. Nichtflüchtiger SSD-Speicher ist für Latenzen im einstelligen Millisekundenbereich ausgelegt. Die beobachtete Latenz ist anwendungsspezifisch.
  • Lokale SSDs sorgen für eine geringe Latenz, sind jedoch nicht redundant und nur für die Lebensdauer einer bestimmten Instanz vorhanden.
Zonale
nichtflüchtige
Standardspeicher
Regionale
nichtflüchtige
Standardspeicher
Zonale
nichtflüchtige
SSD-Speicher
Regionale
nichtflüchtige
SSD-Speicher
Lokale SSDs (SCSI) Lokale SSD (NVMe)
Maximale IOPS (kontinuierlich)
Lese-IOPS pro GB 0,75 0,75 30 30
Schreib-IOPS pro GB 1,5 1,5 30 30
Lese-IOPS pro Instanz 7.500* 3.000* 15.000–100.000* 15.000–100.000* 900.000 (Beta) 2.400.000 (Beta)
Schreib-IOPS pro Instanz 15.000* 15.000* 15.000–30.000* 15.000–30.000* 800.000 (Beta) 1.200.000 (Beta)
Maximaler Durchsatz (kontinuierlich, MB/s)
Lesedurchsatz pro GB 0,12 0,12 0,48 0,48
Schreibdurchsatz pro GB 0,12 0,12 0,48 0,48
Lesedurchsatz pro Instanz 240–1.200* 240–1.200* 240–1.200* 240–1.200* 9.360 (Beta) 9.360 (Beta)
Schreibdurchsatz pro Instanz 76–400** 38–200** 204–800* 102–400* 4.680 (Beta) 4.680 (Beta)
* Die IOPS- und Durchsatzleistung nichtflüchtiger Speicher ist neben anderen Faktoren von der Laufwerkgröße, der Anzahl der Instanz-vCPUs und der E/A-Blockgröße abhängig.
** Nichtflüchtige Speicher können für Instanzen mit einer größeren Anzahl von vCPUs eine höhere Durchsatzleistung erzielen. Weitere Informationen erhalten Sie unter Obergrenzen des Schreibdurchsatzes ausgehenden Netzwerktraffics.

Wird ein Speicher an mehrere virtuelle Maschinen angehängt, so beeinträchtigt dies weder die Gesamtleistung noch die Kosten. Jede Maschine erhält innerhalb des Leistungslimits des Speichers einen bestimmten Anteil.

Beachten Sie, dass die SSD-Lesebandbreite und die IOPS-Konsistenz nahe den maximalen Leistungsgrenzen weitgehend vom eingehenden Netzwerktraffic abhängen. Dabei sind gewisse Schwankungen bei den Leistungsgrenzen möglich, insbesondere bei einer Ausführung nahe den maximalen IOPS-Grenzen mit einer E/A-Größe von 16 KB.

Preis pro IOPS für einen nichtflüchtigen Speicher berechnen

Da der nichtflüchtige Speicher keine Kosten pro E/A verursacht, müssen Sie nicht die monatlichen E/A-Kosten abschätzen, um zu berechnen, wie viel Sie für Laufwerke ausgeben werden. Für IOPS-orientierte Arbeitslasten ist es jedoch zu Vergleichszwecken möglich, die monatlichen Kosten aufzuschlüsseln, um den Preis pro IOPS zu ermitteln.

In den folgenden Preiskalkulationsbeispielen werden die Preise für nichtflüchtigen Speicher in den USA verwendet. Betrachten wir die relativen Kosten von nichtflüchtigen Standardspeichern im Vergleich zu nichtflüchtigen SSD-Speichern. In der Zone us-central1 kosten nichtflüchtige Standardspeicher beispielsweise 0,040 $ pro GB und nichtflüchtige SSD-Speicher 0,170 $ pro GB. Wenn Sie die Größe eines Volumes erhöhen, erhöhen Sie automatisch ohne zusätzliche Kosten auch die Leistungsobergrenzen.

Zum Ermitteln der Kosten pro IOPS bei nichtflüchtigem Speicher teilen Sie den Preis pro GB und Monat durch die Anzahl der IOPS pro GB. In der folgenden Tabelle wird der Preis pro zufälligen Lese-IOPS pro GB berechnet. Mit derselben Formel können Sie auch den Preis pro Schreib-IOPS berechnen.

Laufwerkstyp Preis (pro GB/Monat) Lese-IOPS pro GB Preis pro IOPS pro GB
Nichtflüchtiger Standardspeicher 0,040 $ 0,75 0,040 $ / 0,75 = 0,0533 $
Nichtflüchtiger SSD-Speicher 0,170 $ 30 0,170 $ / 30 = 0,0057 $

Nichtflüchtige Standardspeicher ermöglichen eine kostengünstige Kapazität. Nichtflüchtige SSD-Speicher wiederum bieten ein Preis-Leistungs-Verhältnis, das für IOPS-orientierte Arbeitslasten geeignet ist. Weitere Informationen erhalten Sie unter Preise für nichtflüchtigen Speicher und Preise für lokalen SSD-Speicher.

Laufwerke und Instanzen konfigurieren

Zur Maximierung der Leistung konfigurieren Sie die richtige Laufwerkgröße, die Anzahl von vCPUs und den Maschinentyp.

Nichtflüchtige Speicher mit physischen Festplatten vergleichen

Wenn Sie die Größe Ihrer nichtflüchtigen Speicher festlegen, sind die Unterschiede dieser Laufwerke zu herkömmlichen physischen Festplatten zu berücksichtigen. In der folgenden Tabelle werden nichtflüchtige Standardspeicher und nichtflüchtige SSD-Speicher mit der typischen Leistung verglichen, die Sie von einem 7.200 RPM SATA-Laufwerk erwarten würden, das in der Regel 75 IOPS oder 120 MB/s erreicht.

E/A-Typ E/A-Schema Erforderliche Größe entsprechend einem 7.200 RPM SATA-Laufwerk (GB)
Nichtflüchtiger Standardspeicher Nichtflüchtiger SSD-Speicher
Kleine zufällige Lesevorgänge 75 kleine zufällige Lesevorgänge 100 3
Kleine zufällige Schreibvorgänge 75 kleine zufällige Schreibvorgänge 50 3
Streaming, große Lesevorgänge 120 MB/s für Lesevorgänge (Streaming) 1.000 250
Streaming, große Lesevorgänge 120 MB/s für Schreibvorgänge (Streaming) 1.000 250

Speichergröße und Anzahl der vCPUs

Die Leistung der nichtflüchtigen Standardspeicher und nichtflüchtigen SSD-Speicher nimmt mit der Größe des Laufwerks zu. Die Leistung hängt aufgrund der Obergrenzen des Schreibdurchsatzes ausgehenden Netzwerktraffics auch von der Anzahl der vCPUs auf Ihrer VM-Instanz ab.

Die Leistung nimmt linear zu, bis sie entweder die Grenzen des Laufwerks oder die Grenzen der Instanz erreicht, an die das Laufwerk angehängt ist. Die Beschränkungen der Instanz, an die das Laufwerk angehängt ist, basieren auf dem Maschinentyp und der Anzahl der vCPUs auf der Instanz. Weitere Informationen dazu, wie die Leistung nichtflüchtiger SSD-Speicher von den Instanzlimits abhängt, finden Sie unter Maschinentypen und vCPU-Anzahl.

Betrachten Sie beispielsweise einen nichtflüchtigen SSD-Speicher mit 1.000 GB, der an eine Instanz mit einem N2-Maschinentyp und 4 vCPUs angehängt ist. Das Leselimit basiert ausschließlich auf der Größe des Laufwerks und beträgt 30.000 IOPS. Da die Instanz jedoch 4 vCPUs hat, ist das Leselimit auf 15.000 IOPS beschränkt.

Die folgende Tabelle zeigt die Leistung nach Speichergröße in Schritten, bei denen sich die Leistung erheblich ändert. Sie können jedoch eine Speichergröße in beliebigen 1-GB-Schritten angeben.

Leistung von nichtflüchtigem Standardspeicher nach Laufwerkgröße

IOPS Kontinuierlicher Durchsatz (MB/s)
Laufwerkgröße (GB) Lesen
(<=16 KB pro E/A)
Schreiben
(<=8 KB pro E/A)
Schreiben
(16 KB pro E/A)
Lesen Schreiben
10 * * * * *
32 24 48 48 3 3
64 48 96 96 7 7
128 96 192 192 15 15
256 192 384 384 30 30
512 384 768 768 61 61
1.000 750 1.500 1.500 120 120
1.500 1.125 2.250 2.250 180 180
2.048 1.536 3.072 3.072 245 245
4.000 3.000 6.000 6.000 480 400
5.000 3.750 7.500 7.500 600 400
8.192 6.144 12.288 7.500 983 400
10.000–
65.536
7.500 15.000 7.500 1.200 400

* Verwenden Sie diese Laufwerkgröße nur für Bootlaufwerke. Das E/A-Bursting bietet für Start-Volumes eine höhere Leistung als die hier beschriebene lineare Skalierung.

Leistung des nichtflüchtigen SSD-Speichers nach Laufwerkgröße

IOPS Kontinuierlicher Durchsatz (MB/s)
Laufwerkgröße (GB) Lesen
(<=8 KB pro E/A)
Lesen
(<=16 KB pro E/A)
Schreiben
(<=8 KB pro E/A)
Schreiben
(16 KB pro E/A)
Lesen Schreiben
10 300 300 300 300 4,8 4,8
32 960 960 960 960 15 15
64 1.920 1.920 1.920 1.920 30 30
128 3.840 3.840 3.840 3.840 61 61
256 7.680 7.680 7.680 7.680 122 122
500 15.000 15.000 15.000 15.000 240 240
834 25.000 25.000 25.000 25.000 400 400
1.000 30.000 30.000 30.000 25.000 480 480
1.334 40.000 40.000 30.000 25.000 640 640
1.667 50.000 50.000 30.000 25.000 800 800
2.048 60.000 60.000 30.000 25.000 983 800
4.000–65.536 100.000 75.000 30.000 25.000 1.200 800

Maschinentyp und Anzahl der vCPUs

In Compute Engine werden die Maschinentypen für unterschiedliche Arbeitslasten gruppiert und zusammengestellt. Für jeden Maschinentyp gelten bestimmte Limits für nichtflüchtigen Speicher pro vCPU. Die Leistung nach Laufwerkgröße ist bei allen Maschinentypen gleich.

Faktoren mit Einfluss auf die Leistung berücksichtigen

Obergrenzen des Schreibdurchsatzes ausgehenden Netzwerktraffics

Ihre VM-Instanz hat eine Obergrenze für ausgehenden Netzwerktraffic, die vom Maschinentyp der VM abhängt.

Compute Engine speichert Daten auf nichtflüchtigen Speichern mit mehreren parallelen Schreibvorgängen, um eine integrierte Redundanz zu gewährleisten. Zusätzlich führt jede Schreibanfrage zu einem gewissen Overhead, der zusätzliche Schreibbandbreite beansprucht.

Der maximale Schreibtraffic, den eine VM-Instanz ausgeben kann, ist die Obergrenze für ausgehenden Netzwerktraffic geteilt durch einen Multiplikator für die Bandbreite, der die von dieser Redundanz und dem Overhead verwendete Schreibbandbreite berücksichtigt.

In einer Situation, in der nichtflüchtiger Speicher mit IP-Traffic um ausgehende Netzwerkbandbreite konkurriert, gehen 60 % der maximalen Schreibbandbreite an den nichtflüchtigen Speicher und 40 % an den IP-Traffic. Klicken Sie unten, um ein Beispiel dafür anzusehen, wie der maximale Schreibtraffic im nichtflüchtigen Speicher berechnet wird, den eine VM-Instanz ausgeben kann.

Gleichzeitige Lese- und Schreibvorgänge

Bei nichtflüchtigem Standardspeicher werden für gleichzeitige Lese- und Schreibvorgänge dieselben Ressourcen verwendet. Während die Instanz mehr Lesedurchsatz oder IOPS verwendet, kann sie weniger Schreibvorgänge ausführen. Umgekehrt können Instanzen mit einem höheren Schreibdurchsatz oder IOPS weniger Lesevorgänge ausführen.

Nichtflüchtiger SSD-Speicher ist in der Lage, gleichzeitig maximale Durchsatzlimits für Lese- und Schreibvorgänge zu erreichen. Es ist jedoch nicht möglich, dass nichtflüchtige SSD-Speicher ihre maximalen IOPS-Limits für Lese- und Schreibvorgänge gleichzeitig erreichen.

Beachten Sie Folgendes: Durchsatz = IOPS * E/A-Größe. Wenn Sie die maximalen Durchsatzlimits für gleichzeitige Lese- und Schreibvorgänge auf nichtflüchtigen SSD-Speichern nutzen möchten, verwenden Sie eine E/A-Größe, bei der Lese- und Schreib-IOPS zusammen den IOPS-Grenzwert nicht überschreiten.

Logische Volume-Größe

Nichtflüchtige Speicher können bis zu 64 TB groß sein und Sie können mithilfe der Verwaltung logischer Volumes einzelne logische Volumes mit bis zu 257 TB in Ihrer VM erstellen. Ein größeres Volume hat folgende Auswirkungen auf die Leistung:

  • Nicht alle lokalen Dateisysteme funktionieren in diesem Umfang gut. Häufige Abläufe wie die Bereitstellung und die Dateisystemüberprüfung dauern möglicherweise länger als erwartet.

  • Die maximale Leistung der nichtflüchtigen Speicher wird bei kleineren Größen erreicht. Das Lesen und Schreiben im Speicher auf einer VM dauert länger. Wenn Ihre Anwendung dies unterstützt, sollten Sie mehrere VMs verwenden, um den Gesamtsystemdurchsatz zu erhöhen.

  • Das Erstellen von Snapshots für große Mengen von nichtflüchtigem Speicher kann länger als erwartet dauern und ohne sorgfältige Abstimmung mit Ihrer Anwendung zu einer inkonsistenten Darstellung Ihres logischen Volumes führen.

Mehrere Laufwerke auf einer einzelnen VM-Instanz

Mehrere Laufwerke desselben Typs

Angenommen, Sie haben mehrere Laufwerke desselben Typs (Standard oder SSD) im selben Modus (z. B. Lesen/Schreiben). Wenn Sie nur ein Laufwerk verwenden, kann dieses Laufwerk die Leistungsgrenze erreichen, die der Gesamtgröße der Laufwerke entspricht. Wenn Sie alle Laufwerke zu 100 % verwenden, wird das Leistungslimit unabhängig von der relativen Laufwerkgröße gleichmäßig auf die Laufwerke aufgeteilt.

Angenommen, Sie haben ein Standardlaufwerk mit 200 GB und ein Standardlaufwerk mit 1.000 GB.

Wenn Sie das Laufwerk mit 1.000 GB nicht verwenden, kann das Laufwerk mit 200 GB die Leistungsgrenze eines Standardlaufwerks mit 1.200 GB erreichen. Wenn Sie beide Laufwerke zu 100 % verwenden, hat jedes Laufwerk die Leistungsgrenze eines nichtflüchtigen Standardspeichers von 600 GB (1.200 GB / 2 Laufwerke = 600-GB-Laufwerk).

Betrachten Sie zur Veranschaulichung die folgenden Instanzen. instance-a hat einen nichtflüchtigen Standardspeicher mit 200  GB und einen nichtflüchtigen Standardspeicher mit 1.000 GB. instance-b hat einen nichtflüchtigen Standardspeicher mit 200 GB. Sonst haben die beiden Instanzen dieselbe Konfiguration.

Instanz mit mehreren Laufwerken Instanz mit einem Laufwerk

Die folgenden Befehle testen die IOPS für Lesevorgänge separat für das Laufwerk mit 200 GB auf instance-a und für das Laufwerk mit 200 GB auf instance-b.

Lese-IOPS für Instanz mit mehreren Laufwerken. Lese-IOPS für Instanz mit einem Laufwerk.

Die beobachteten Lese-IOPS für das Laufwerk mit 200 GB auf instance-a betragen 902, was der erwarteten Lese-IOPS-Stufe für eine kombinierte Laufwerkgröße von 200 GB + 1.000 GB = 1.200 GB entspricht.

Mehrere Laufwerke unterschiedlicher Typen

Wenn mehrere Laufwerke unterschiedlichen Typs an eine einzelne VM angehängt sind, wird die Gesamtleistung der VM von der "SSD pro VM"-Limit bestimmt. Diese Gesamtleistung gilt für alle an die VM angehängten Laufwerke.

Angenommen, Sie haben ein Standardlaufwerk mit 5.000 GB und ein SSD-Laufwerk mit 1.000 GB an eine N2-VM mit einer vCPU angehängt. Das IOPS-Limit für Lesevorgänge für das Standardlaufwerk beträgt 3.000 und das IOPS-Limit für Lesevorgänge für das SSD-Laufwerk beträgt 15.000. Da das Limit des SSD-Laufwerks das Gesamtlimit bestimmt, beträgt das gesamte IOPS-Limit für Lesevorgänge für Ihre VM 15.000. Dieses Limit gilt für alle angehängten Laufwerke.

Leistungsmesswerte prüfen

Sie können Leistungsmesswerte für nichtflüchtige Speicher in Cloud Monitoring, der integrierten Monitoring-Lösung von Google Cloud, prüfen.

Einige dieser Messwerte sind hilfreich, um nachzuvollziehen, ob und wann Ihre Laufwerke gedrosselt werden. Die Drosselung soll dabei helfen, stoßweise eingehende E/A-Vorgänge auszugleichen. Durch die Drosselung können stoßweise eingehende E/A-Vorgänge über einen bestimmten Zeitraum verteilt werden, sodass die Leistungsgrenzen Ihres Laufwerks erreicht, aber nie überschritten werden können.

Weitere Informationen finden Sie unter Leistungsmesswerte für nichtflüchtigen Speicher prüfen.

Laufwerksleistung optimieren

So können Sie die Laufwerksleistung erhöhen:

Nachdem Sie sichergestellt haben, dass Engpässe nicht auf die Laufwerkgröße oder den Maschinentyp der VM zurückzuführen sind, müssen Sie unter Umständen noch die Anwendung und das Betriebssystem feinabstimmen. Weitere Informationen zum Benchmarking und zur Feinabstimmung der Leistung von nichtflüchtigem Speicher finden Sie unter Leistung von nichtflüchtigen Speichern optimieren und Leistung lokaler SSDs optimieren.

Weitere Informationen