Blockspeicherleistung

Übersicht

Auf dieser Seite werden viele Faktoren erläutert, mit denen sich die Leistung der Blockspeicher-Volumes ermitteln lässt, die Sie an Ihre VM-Instanzen anhängen. Beachten Sie Folgendes, bevor Sie beginnen:

  • Wenn Sie die Leistungsgrenzen Ihrer nichtflüchtigen Speicher erreichen möchten, verwenden Sie eine hohe E/A-Warteschlangentiefe (32 oder höher). Nichtflüchtige Speicher sind Netzwerkspeicher und haben im Allgemeinen eine höhere Latenz im Vergleich zu physischen Laufwerken oder lokalen SSDs.

  • Achten Sie darauf, dass Ihre Anwendung genügend E/A-Vorgänge ausgibt, um das Laufwerk zu sättigen.

  • Bei Arbeitslasten, die hauptsächlich kleine (4 KB bis 16 KB) zufällige E/A-Vorgänge umfassen, ist der begrenzende Leistungsfaktor 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. Wird ein nichtflüchtiger 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.

Für das Konfigurieren eines zonalen oder regionalen nichtflüchtigen Speichers müssen Sie einen der folgenden Laufwerkstypen auswählen:

  • Nichtflüchtige Standardspeicher (pd-standard) eignen sich für die Verarbeitung großer Arbeitslasten der Datenverarbeitung, die hauptsächlich sequenzielle E/A-Vorgänge verwenden.
  • Abgestimmte nichtflüchtige Speicher (pd-balanced) sind eine Alternative zu nichtflüchtigen SSD-Speichern. Hier sind Leistung und Kosten ausgewogen aufeinander abgestimmt. Mit den gleichen maximalen IOPS wie nichtflüchtige SSD-Speicher und geringeren IOPS pro GB bieten abgestimmte nichtflüchtige Speicher ein Leistungsniveau, das für die meisten Allzweckanwendungen ausreicht. Der Preis liegt dabei zwischen dem von Standard- und nichtflüchtigen SSD-Speichern.
  • Nichtflüchtige SSD-Speicher (pd-ssd) eignen sich für Unternehmensanwendungen und hochleistungsfähige Datenbankanwendungen, die eine geringere Latenz und mehr IOPS als nichtflüchtige Standardspeicher erfordern. Nichtflüchtige SSD-Speicher sind für Latenzen im einstelligen Millisekundenbereich ausgelegt. Die beobachtete Latenz ist anwendungsspezifisch.
Zonaler
Standard-
PD
Regionaler
Standard-
PD
Zonaler
ausgeglichener
PD
Regionaler
ausgeglichener
PD
Zonaler
SSD-PD
Regionaler
SSD-PD
Lokale SSD (SCSI) Lokale SSD (NVMe)
Maximale IOPS (kontinuierlich)
Lese-IOPS pro GB 0,75 0,75 6 6 30 30
Schreib-IOPS pro GB 1,5 1,5 6 6 30 30
Lese-IOPS pro Instanz 7.500* 7.500* 15.000–80.000* 15.000–60.000* 15.000–100.000* 15.000–60.000* 900.000 2.400.000
Schreibe-IOPS pro Instanz 15.000* 15.000* 15.000–30.000* 15.000–30.000* 15.000–100.000* 15.000–30.000* 800.000 1.200.000
Maximaler Durchsatz (kontinuierlich, MB/s)
Lesedurchsatz pro GB 0,12 0,12 0,28 0,28 0,48 0,48
Schreibdurchsatz pro GB 0,12 0,12 0,28 0,28 0,48 0,48
Lesedurchsatz pro Instanz 240–1.200* 240–1.200* 240–1.200* 240–1.200* 240–1.200* 240–1.200* 9.360 9.360
Schreibdurchsatz pro Instanz 76–400** 38–200** 240–1.200* 120–600* 240–1.200* 120–600* 4.680 4.680
* 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.

Beachten Sie, dass die SSD-Lesebandbreite und die IOPS-Konsistenz nahe an 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.

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 Abgestimmter nichtflüchtiger Speicher Nichtflüchtiger SSD-Speicher
Kleine zufällige Lesevorgänge 75 kleine zufällige Lesevorgänge 100 12 3
Kleine zufällige Schreibvorgänge 75 kleine zufällige Schreibvorgänge 50 12 3
Streaming, große Lesevorgänge 120 MB/s für Lesevorgänge (Streaming) 1.000 428 250
Streaming, große Lesevorgänge 120 MB/s für Schreibvorgänge (Streaming) 1.000 428 250

Nichtflüchtige Speicher und Instanzen konfigurieren

Die Leistung nichtflüchtiger Speicher nimmt mit der Größe des Laufwerks und der Anzahl der vCPUs auf Ihrer VM-Instanz zu.

Die Leistung nimmt zu, bis sie entweder die Grenzen des Laufwerks oder die Grenzen der VM-Instanz erreicht, an die das Laufwerk angehängt ist. Die VM-Instanzgrenzen richten sich nach dem Maschinentyp und der Anzahl der vCPUs in der Instanz.

Betrachten wir 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. Konfigurieren Sie Ihre Laufwerke und VM-Instanzen gemäß Ihren Leistungsanforderungen.

Leistung nach Laufwerksgröße

Nichtflüchtiger Standardspeicher

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, da die Leistungsgrenzen, die dieser Laufwerkgröße entsprechen, zwar sehr niedrig, aber hoch genug sind, um eine VM schnell zu starten.

Nichtflüchtiger SSD-Speicher

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 40.000 40.000 640 640
1.667 50.000 50.000 50.000 50.000 800 800
2.048 60.000 60.000 60.000 60.000 983 983
3.500–65.536 100.000 75.000 100.000 75.000 1.200 1.200

Maschinentyp und Anzahl der vCPUs

Leistung prüfen und Messwerte drosseln

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.

Wenn Ihre Arbeitslast ein Nutzungsmuster mit stoßweisen E/A-Vorgängen hat, können Sie bei gedrosselten Byte mit Bursts rechnen, die Bursts in gelesenen/geschriebenen Byte entsprechen. Das Gleiche gilt für gedrosselte Vorgänge, bei denen Bursts denen in Lese-/Schreibvorgängen entsprechen.

Wenn das Laufwerklimit 1.000 Schreib-IOPS beträgt, akzeptiert das Laufwerk alle Millisekunden eine Schreibanfrage. Wenn Sie Schreibanfragen schneller senden, wird eine kleine Verzögerung eingeführt, um die Anfragen um eine Millisekunde zu verteilen. Die auf dieser Seite beschriebenen IOPS- und Durchsatzlimits werden permanent und nicht auf Minuten- oder Sekundenbasis erzwungen.

Datenbanken sind ein häufiges Beispiel für Burst-Arbeitslasten. Datenbanken haben in der Regel kurze Mikrobursts an E/A-Vorgängen, was zu einem vorübergehenden Anstieg der Warteschlangentiefe führt. Eine höhere Warteschlangentiefe kann zu einer höheren Latenz führen, da mehr ausstehende E/A-Vorgangsanfragen in der Warteschlange warten.

Wenn Ihre Arbeitslast ein Nutzungsmuster mit einheitlichen E/A-Vorgängen hat und Ihr Laufwerk kontinuierlich an seine Leistungsgrenzen kommt, können Sie mit einheitlichen Verläufen bei gedrosselten Byte und Vorgängen rechnen.

Weitere Informationen finden Sie unter Leistungsmesswerte für nichtflüchtigen Speicher prüfen.

Laufwerksleistung optimieren

So können Sie die Laufwerksleistung erhöhen:

  • Passen Sie die Größe Ihrer nichtflüchtigen Speicher so an, dass dadurch die IOPS- und Durchsatzlimits pro Laufwerk erhöht werden. Nichtflüchtige Speicher haben keine reservierte, nicht nutzbare Kapazität, sodass Sie das gesamte Laufwerk ohne Leistungsverschlechterung nutzen können. Bestimmte Dateisysteme und Anwendungen funktionieren jedoch ggf. schlechter, wenn das Laufwerk voll ist. Daher sollten Sie das Laufwerk möglicherweise vergrößern, um diese zu vermeiden.

  • Ändern Sie den Maschinentyp und die Anzahl der vCPUs auf der Instanz, um die IOPS- und Durchsatzlimits pro Instanz zu 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 finden Sie unter Leistung von nichtflüchtigen Speichern optimieren und Leistung lokaler SSDs optimieren.

Andere Faktoren, die sich auf die Leistung auswirken

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