Performances des options de stockage de blocs

Présentation

Cette page présente les nombreux facteurs permettant de définir les performances des volumes de stockage de blocs associés à vos instances de machines virtuelles (VM). Avant de commencer, prenez en compte les recommandations suivantes :

  • Les disques persistants sont des espaces de stockage en réseau. Ils disposent généralement d'une latence plus élevée que les disques physiques ou les disques SSD locaux. Pour atteindre les limites de performances maximales de vos disques persistants, vous devez émettre suffisamment de requêtes d'E/S en parallèle. Pour vérifier si vous utilisez une profondeur de file d'attente suffisamment élevée pour atteindre les niveaux de performance requis, consultez la section Profondeur de la file d'attente d'E/S.

  • Vérifiez que votre application émet suffisamment d'E/S pour saturer votre disque.

  • Pour les charges de travail qui impliquent principalement des opérations d'E/S aléatoires de petite taille (de 4 à 16 ko), le facteur limitant de performances est le nombre aléatoire d'opérations d'entrée-sortie par seconde (IOPS).

  • Pour les charges de travail qui impliquent principalement des opérations d'E/S aléatoires séquentielles ou de grande taille (de 256 ko à 1 Mo), le facteur limitant de performances est le débit.

Choisir une option de stockage

Vous pouvez fournir plusieurs types de stockage de blocs pour vos instances. Associer un disque persistant à plusieurs machines virtuelles n'a aucune incidence sur les performances globales ou le coût. En effet, chaque machine se voit attribuer une partie des limites de performance par disque.

Lorsque vous configurez un disque persistant zonal ou régional, vous pouvez sélectionner l'un des types de disques suivants :

  • Les disques persistants standards (pd-standard) sont adaptés aux charges de travail de traitement de données volumineuses qui utilisent principalement des opérations E/S séquentielles.
  • Les disques persistants avec équilibrage (pd-balanced) constituent une alternative aux disques persistants SSD permettant d'équilibrer les performances et les coûts. Avec le même nombre maximal d'IOPS par défaut que les disques persistants SSD et un nombre inférieur d'IOPS par Go, les disques persistants avec équilibrage offrent des niveaux de performances adaptés à la plupart des applications à usage général, pour un prix situé entre ceux des disques persistants standards et SSD.
  • Les disques persistants SSD (pd-ssd) sont adaptés aux applications d'entreprise et bases de données hautes performances qui nécessitent une latence plus faible et davantage d'IOPS que ce qu'apportent les disques persistants standards. Les disques persistants SSD sont conçus pour des latences de 0 à 9 millisecondes. La latence observée est spécifique à l'application.
  • Les disques persistants extrêmes (pd-extreme) allient performances élevées et constance, à la fois pour les opérations aléatoires et pour celles à débit soutenu. Ils sont conçus pour des charges de travail de base de données très exigeantes telles que Oracle ou SAP Hana. Contrairement aux autres types de disques, vous pouvez provisionner les IOPS souhaitées. Pour en savoir plus, consultez la page Disques persistants extrêmes.

Si vous créez un disque dans Cloud Console, le type de disque par défaut est pd-balanced. Si vous créez un disque à l'aide de l'outil gcloud ou de l'API Compute Engine, le type de disque par défaut est pd-standard.

Disque persistant
standard
zonal
Disque persistant
standard
régional
Disque persistant
avec équilibrage
zonal
Disque persistant
avec équilibrage
régional
Disque persistant SSD
zonal
Disque persistant SSD
régional
Disque persistant extrême
zonal
SSD local (SCSI) SSD local (NVMe)
Nombre maximal d'IOPS soutenues
IOPS par Go en lecture 0,75 0,75 6 6 30 30
IOPS par Go en écriture 1,5 1,5 6 6 30 30
IOPS par instance en lecture 7 500* 7 500* 15 000–80 000* 15 000–60 000* 15 000–100 000* 15 000–60 000* 15 000–120 000* 900 000 2 400 000
IOPS par instance en écriture 15 000* 15 000* 15 000–80 000* 15 000–30 000* 15 000–100 000* 15 000–30 000* 15 000–120 000* 800 000 1 200 000
Débit soutenu maximal (Mo/s)
Débit par Go en lecture 0,12 0,12 0,28 0,28 0,48 0,48
Débit par Go en écriture 0,12 0,12 0,28 0,28 0,48 0,48
Débit par instance en lecture 240–1 200* 240–1 200* 240–1 200* 240–1 200* 240–1 200* 240–1 200* 240–2 200** 9 360 9 360
Débit par instance en écriture 76–400** 38–200** 240–1 200* 120–600* 240–1 200* 120–600* 240–2 200** 4 680 4 680
* Les performances d'IOPS et de débit des disques persistants dépendent de facteurs tels que la taille des disques, le nombre de processeurs virtuels de l'instance et la taille des blocs d'E/S.
** Les disques persistants peuvent atteindre des performances de débit supérieures sur les instances comportant davantage de processeurs virtuels. Consultez la section Plafonds de sortie réseau sur le débit d'écriture.
Associer un disque à plusieurs instances de machine virtuelle en mode lecture seule n'a aucune incidence sur les performances globales ou le coût. En effet, chaque machine se voit attribuer une partie des limites de performance par disque.

Les opérations d'E/S des disques persistants partagent un chemin commun avec le trafic réseau vNIC dans l'hyperviseur de votre VM. Par conséquent, si le trafic réseau de votre VM est important, la bande passante en lecture et la cohérence des IOPS peuvent être inférieures aux limites maximales répertoriées. Une certaine variabilité est à prévoir, en particulier pour les E/S de 16 Ko proches des limites maximales d'IOPS. Pour obtenir un récapitulatif des attentes en matière de bande passante, consultez la section Tableau récapitulatif de la bande passante.

Performances des disques persistants en mode écriture simultanée

Les disques persistants créés en mode écriture simultanée imposent des limites d'IOPS et de débit spécifiques.

Mode écriture simultanée de disques persistants SSD zonaux
Nombre maximal d'IOPS soutenues
IOPS par Go en lecture 30
IOPS par Go en écriture 30
IOPS par instance en lecture 15 000–60 000*
IOPS par instance en écriture 15 000–60 000*
Débit soutenu maximal (Mo/s)
Débit par Go en lecture 0,48
Débit par Go en écriture 0,48
Débit par instance en lecture 240–1 200*
Débit par instance en écriture 240–1 200*
* Les performances d'IOPS et de débit des disques persistants dépendent de facteurs tels que la taille des disques, le nombre de processeurs virtuels de l'instance et la taille des blocs d'E/S.
Associer un disque à écriture simultanée à plusieurs instances de machine virtuelle n'a aucune incidence sur les performances globales ou le coût. En effet, chaque machine se voit attribuer une partie des limites de performance par disque.

Pour savoir comment partager des disques persistants entre plusieurs VM, consultez la page Partager des disques persistants entre des VM.

Comparer un disque persistant à un disque dur physique

Lorsque vous spécifiez la taille de vos disques persistants, tenez compte de leurs performances par rapport aux disques durs physiques traditionnels. Les tableaux suivants comparent les disques persistants standards et les disques persistants SSD aux performances habituelles d'un disque SATA à 7 200 tr/min, qui atteint généralement 75 IOPS ou 120 Mo par seconde.

Type d'E/S Modèle d'E/S Taille requise pour l'équivalence à un disque SATA à 7 200 tr/min (Go)
Disque persistant standard Disque persistant avec équilibrage Disque persistant SSD
Lectures aléatoires de petite taille 75 lectures aléatoires de petite taille 100 12 3
Écritures aléatoires de petite taille 75 écritures aléatoires de petite taille 50 12 3
Lectures de grande taille en streaming 120 Mbit/s de lectures en streaming 1 000 428 250
Écritures de grande taille en streaming 120 Mbit/s d'écritures en streaming 1 000 428 250

Configurer vos disques persistants et vos instances

Les performances des disques persistants évoluent en fonction de la taille du disque et du nombre de processeurs virtuels sur votre instance de VM.

Les performances évoluent jusqu'à atteindre les limites du disque ou celles de l'instance de VM à laquelle le disque est associé. Les types de machines et le nombre de processeurs virtuels de l'instance déterminent les limites de l'instance de VM.

Prenons l'exemple d'un disque persistant SSD de 1 000 Go associé à une instance avec un type de machine N2 et quatre processeurs virtuels. La limite de lecture, basée uniquement sur la taille du disque, est de 30 000 IOPS. Cependant, comme l'instance possède quatre processeurs virtuels, la limite de lecture est abaissée à 15 000 IOPS.

Les tableaux suivants présentent les performances par taille de disque, selon les incréments qui apportent une évolution significative des performances. Toutefois, vous pouvez spécifier une taille de disque par incréments de 1 Go. Configurez vos disques et vos instances de VM en fonction de vos exigences de performances.

Performances par taille de disque

Disque persistant standard

IOPS Débit soutenu (Mo/s)
Taille du disque (Go) Lecture
(<=16 Ko par E/S)
Écriture
(<=8 Ko par E/S)
Écriture
(16 Ko par E/S)
Lecture Écriture
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

* N'utilisez cette taille de disque que pour les disques de démarrage, car les limites de performances correspondant à cette taille de disque sont très faibles, mais suffisent pour démarrer rapidement une VM.

Disque persistant SSD

IOPS Débit soutenu (Mo/s)
Taille du disque (Go) Lecture
(<=8 Ko par E/S)
Lecture
(<=16 Ko par E/S)
Écriture
(<=8 Ko par E/S)
Écriture
(16 Ko par E/S)
Lecture Écriture
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 à 65 536 100 000 75 000 100 000 75 000 1 200 1 200

Type de machine et nombre de processeurs virtuels

Examiner les performances et les métriques de limitation

Vous pouvez examiner les métriques de performances des disques persistants dans Cloud Monitoring, la solution de surveillance intégrée de Google Cloud.

Si et quand vos disques subissent une limitation, plusieurs métriques sont utiles à comprendre. La limitation permet d'atténuer les opérations d'E/S intensives. Grâce à elle, les opérations d'E/S intensives peuvent être réparties sur une période donnée, afin que les limites de performances de votre disque puissent être atteintes, mais pas dépassées, à un instant donné.

Si votre charge de travail présente un modèle d'utilisation intensive d'E/S, vous pouvez vous attendre à rencontrer des pics d'octets limités correspondant aux pics d'octets lus ou écrits. De même, attendez-vous à rencontrer des pics d'opérations limitées correspondant aux pics d'opérations de lecture/écriture.

Si votre disque est limité à 1 000 IOPS en écriture, il accepte une requête d'écriture chaque milliseconde. Si vous envoyez des requêtes d'écriture plus rapidement, un court délai est introduit pour répartir les requêtes toutes les millisecondes. Les IOPS et les limites de débit décrites dans ce document sont appliquées de façon permanente, et non par minute ou par seconde.

Les bases de données sont un exemple courant de charges de travail intensives. Les bases de données présentent généralement de courts pics d'opérations d'E/S intensives, ce qui entraîne une augmentation temporaire de la profondeur de la file d'attente. L'augmentation de la profondeur de la file d'attente peut entraîner une latence plus élevée, car les requêtes d'opérations d'E/S en cours qui sont en attente sont plus nombreuses.

Si votre charge de travail présente un modèle d'utilisation uniforme d'E/S et que vous atteignez constamment les limites de performances de votre disque, vous devez vous attendre à rencontrer des niveaux uniformes d'octets et d'opérations limités.

Pour en savoir plus, consultez la page Examiner les métriques de performances des disques persistants.

Optimiser les performances des disques

Pour améliorer les performances des disques, procédez comme suit :

  • Redimensionnez vos disques persistants pour augmenter les limites d'IOPS et de débit par disque. Les disques persistants ne disposent pas d'une capacité réservée et inutilisable. Vous pouvez donc utiliser le disque complet, sans subir des dégradations de performances. Toutefois, certains systèmes de fichiers et applications peuvent être moins performants lorsque le disque est plein. Pour éviter cela, vous devrez peut-être augmenter la taille de votre disque.

  • Modifiez le type de machine et le nombre de processeurs virtuels de l'instance pour augmenter les limites d'IOPS et de débit par instance.

Une fois que vous avez vérifié que les goulots d'étranglement ne sont pas dus à la taille du disque ou au type de machine de la VM, votre application et votre système d'exploitation peuvent encore avoir besoin de réglages. Consultez les pages Optimiser les performances des disques persistants et Optimiser les performances des disques SSD locaux.

Autres facteurs ayant une incidence sur les performances

Étape suivante