Configurar discos para atender aos requisitos de desempenho

Visão geral

Esta página discute os muitos fatores que determinam o desempenho dos volumes de armazenamento em blocos que são anexados às instâncias de máquina virtual (VM). Antes de começar, considere os itens a seguir:

  • Os discos permanentes são armazenados em rede e geralmente têm uma latência maior do que a de discos físicos ou SSDs locais. Para atingir os limites máximos de desempenho dos discos permanentes, emita solicitações de E/S suficientes em paralelo. Para verificar se você está usando uma profundidade de fila alta o suficiente para atingir os níveis de desempenho necessários, consulte Profundidade da fila de E/S.

  • Confirme se o aplicativo está emitindo E/S suficiente para saturar o disco.

  • Para cargas de trabalho que envolvem principalmente pequenas E/Ss aleatórias de 4 KB a 16 KB, o fator de limitação de desempenho são operações de entrada/saída (IOPS) (em inglês) aleatórias por segundo.

  • Para cargas de trabalho que envolvem principalmente E/S aleatória sequencial ou grande (256 KB a 1 MB), o fator de limitação de desempenho é a capacidade (em inglês).

Escolher uma opção de armazenamento

Para escolher uma opção de armazenamento em blocos apropriada para sua carga de trabalho, considere fatores como compatibilidade com tipo de máquina, tamanho do disco e limites de desempenho.

Tipos de disco

É possível fornecer vários tipos diferentes de armazenamento em blocos para as instâncias utilizarem. Quando você configura um disco permanente por zona ou região, você precisa escolher um dos tipos de disco a seguir. Se você criar um disco no console do Cloud, o tipo de disco padrão será pd-balanced. Se você criar um disco usando a CLI gcloud ou a API Compute Engine, o tipo de disco padrão será pd-standard.

  • Discos permanentes padrão (pd-standard) são adequados para grandes cargas de trabalho de processamento de dados que usam principalmente E/Ss sequenciais.
  • Discos permanentes balanceados (pd-balanced) são uma alternativa aos discos permanentes SSD que equilibram o desempenho e o custo. Com o mesmo número máximo de IOPS que os discos permanentes SSD e com menos IOPS por GB, um disco permanente equilibrado oferece níveis de desempenho adequados para a maioria das aplicações de uso geral em uma faixa de preços entre os valores dos discos permanentes padrão e SSD.
  • Discos permanentes SSD (pd-ssd) são adequados para aplicativos empresariais e necessidades de banco de dados de alto desempenho que exigem menos latência e mais IOPS do que os discos permanentes padrão. Os discos permanentes SSD são projetados para latências de milissegundo com um dígito. A latência observada é específica do aplicativo.
  • Os discos permanentes extremos (pd-extreme) oferecem alto desempenho de maneira consistente para cargas de trabalho com acesso aleatório e alta capacidade. Eles são projetados para cargas de trabalho de banco de dados de ponta, como Oracle ou SAP Hana. Ao contrário de outros tipos de disco, é possível provisionar os IOPS desejados. Para mais informações, consulte Discos permanentes extremos.

Limites de desempenho

A tabela a seguir mostra os limites de desempenho dos discos permanentes. Para informações sobre os limites de desempenho do SSD local, consulte Desempenho do SSD local.

Discos permanentes por zona

A tabela a seguir mostra o IOPS máximo suportado nos discos permanentes por zona:

DP
padrão
por zona
DP
balanceado
por zona
DP SSD
por zona
DP extremo
por zona
Modo de vários gravadores de
DP SSD
por zona
IOPS por GB 1.5 6 30 30
IOPS de leitura por instância 7.500* 80,000* 100,000* 120,000* 100,000*
IOPS de gravação por instância 15.000* 80,000* 100,000* 120,000* 100,000*

A tabela a seguir mostra a capacidade de processamento máxima suportada pelos discos permanentes por zona:

DP
padrão
por zona
DP
balanceado
por zona
DP SSD
por zona
DP extremo
por zona
Modo de vários gravadores de
DP SSD
por zona
Capacidade por GB (MB/s) 0,12 0,28 0,48 0,48
Capacidade de leitura por instância 1.200* 1.200* 1.200* 2,200** 1,200**
Capacidade de gravação por instância 400** 1.200* 1.200* 2,200** 1,200**

* O desempenho das IOPS e da capacidade do disco permanente depende do tamanho do disco, do número de vCPUs da instância e do tamanho do bloco de E/S, entre outros fatores.

Discos permanentes regionais

A tabela a seguir mostra o máximo de IOPS suportado pelos discos permanentes regionais:

DP
padrão
regional
DP
balanceado
regional
DP SSD
regional
IOPS por GB 1.5 6 30
IOPS de leitura por instância 7.500* 60,000* 60,000*
IOPS de gravação por instância 15.000* 30,000* 30,000*

A tabela a seguir mostra a capacidade de processamento máxima suportada pelos discos permanentes regionais:

DP
padrão
regional
DP
balanceado
regional
DP SSD
regional
Capacidade por GB (MB/s) 0,12 0,28 0,48
Capacidade de leitura por instância 1.200* 1.200* 1.200*
Capacidade de gravação por instância 200** 600* 600*

* O desempenho das IOPS e da capacidade do disco permanente depende do tamanho do disco, do número de vCPUs da instância e do tamanho do bloco de E/S, entre outros fatores.

Conectar um disco a várias instâncias de máquina virtual no modo somente leitura ou no modo de vários gravadores não afeta o desempenho ou o custo agregado. Cada máquina recebe uma parcela do limite de desempenho por disco. Os discos permanentes criados no modo de vários gravadores têm limites específicos de IOPS e capacidade. Para saber como compartilhar discos permanentes entre várias VMs, consulte Como compartilhar discos permanentes entre VMs.

As operações de E/S do disco permanente compartilham um caminho comum com o tráfego de rede vNIC no hipervisor da VM. Portanto, se a VM tiver um tráfego de rede significativo, a largura de banda de leitura real e a consistência de IOPS poderão ser menores que os limites máximos listados. É de se esperar certa variabilidade nos limites de desempenho, especialmente ao operar próximo aos limites máximos de IOPS com um tamanho de E/S de 16 KB. Para um resumo das expectativas de largura de banda, consulte a Tabela de resumo da largura de banda.

Configurar discos permanentes e instâncias

O desempenho do disco permanente é escalonado de acordo com o tamanho dele e com o número de vCPUs na instância de VM.

O desempenho é escalonado até atingir os limites do disco ou os limites da instância de VM a que o disco está anexado. O tipo de máquina e o número de vCPUs na instância determinam os limites da instância de VM.

As tabelas a seguir mostram os limites de desempenho dos discos permanentes por zona. Para ver os limites de desempenho para discos permanentes regionais, consulte Desempenho do disco permanente regional.

Desempenho por tipo de máquina e contagem de vCPUs

As tabelas a seguir mostram como o desempenho do disco permanente por zona varia de acordo com o tipo de máquina e o número de vCPUs na VM a que o disco está anexado.

VMs A2

dp-padrão

Tipo de máquina IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
a2-highgpu-1g 15.000 5.000 400 800
a2-highgpu-2g 15.000 7.500 400 1.200
a2-highgpu-4g 15.000 7.500 400 1.200
a2-highgpu-8g 15.000 7.500 400 1.200
a2-megagpu-16g 15.000 7.500 400 1.200

dp-balanceado

Tipo de máquina IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
a2-highgpu-1g 15.000 15.000 800 800
a2-highgpu-2g 20.000 20.000 1.200 1.200
a2-highgpu-4g 50.000 50.000 1.200 1.200
a2-highgpu-8g 80.000 80.000 1.200 1.200
a2-megagpu-16g 80.000 80.000 1.200 1.200

dp-desempenho

Tipo de máquina IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
a2-highgpu-1g 15.000 15.000 800 800
a2-highgpu-2g 25.000 25.000 1.200 1.200
a2-highgpu-4g 60.000 60.000 1.200 1.200
a2-highgpu-8g 100.000 100.000 1.200 1.200
a2-megagpu-16g 100.000 100.000 1.200 1.200

VMs C2

dp-padrão

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
4 4.000 3.000 240 240
8 4.000 3.000 240 240
16 4.000 3.000 240 240
30 8.000 3.000 240 240
60 15.000 3.000 240 240

dp-balanceado

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
4 4.000 4.000 240 240
8 4.000 4.000 240 240
16 4.000 8.000 480 600
30 8.000 15.000 480 600
60 15.000 15.000 800 1.200

dp-desempenho

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
4 4.000 4.000 240 240
8 4.000 4.000 240 240
16 4.000 8.000 480 600
30 8.000 15.000 480 600
60 15.000 30.000 800 1.200

VMs C2D

dp-padrão

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
2 4.590 3.060 245 245
4 4.590 3.060 245 245
8 4.590 3.060 245 245
16 4.590 3.060 245 245
32 8.160 3.060 245 245
56 8.160 3.060 245 245
112 15.300 3.060 245 245

dp-balanceado

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
2 4.590 4.080 245 245
4 4.590 4.080 245 245
8 4.590 4.080 245 245
16 4.590 8.160 245 326
32 8.160 15.300 245 612
56 8.160 15.300 245 612
112 15.300 30.600 408 1.224

dp-desempenho

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
2 4.590 4.080 245 245
4 4.590 4.080 245 245
8 4.590 4.080 245 245
16 4.590 8.160 245 326
32 8.160 15.300 245 612
56 8.160 15.300 245 612
112 15.300 30.600 408 1.224

VMs E2

dp-padrão

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
e2-médio* 10.000 1.000 200 200
2-7 15.000 3.000 240 240
8-15 15.000 5.000 400 800
16 ou mais 15.000 7.500 400 1.200

*Os tipos de máquinas de núcleo compartilhado E2 executam duas vCPUs compartilhadas simultaneamente em um núcleo físico por uma fração específica de tempo.

dp-balanceado

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
e2-médio* 10.000 12.000 200 200
2-7 15.000 15.000 240 240
8-15 15.000 15.000 800 800
16-31 20.000 20.000 1.000 1.200
32 ou mais 50.000 50.000 1.000 1.200

*Os tipos de máquinas de núcleo compartilhado E2 executam duas vCPUs compartilhadas simultaneamente em um núcleo físico por uma fração específica de tempo.

dp-desempenho

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
e2-médio* 10.000 12.000 200 200
2-7 15.000 15.000 240 240
8-15 15.000 15.000 800 800
16-31 25.000 25.000 1.000 1.200
32 ou mais 60.000 60.000 1.000 1.200

*Os tipos de máquinas de núcleo compartilhado E2 executam duas vCPUs compartilhadas simultaneamente em um núcleo físico por uma fração específica de tempo.

VMs N1

dp-padrão

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
1 15.000 Até 3.000 204 240
2-7 15.000 3.000 240 240
8-15 15.000 5.000 400 800
16 ou mais 15.000 7.500 400 1.200

dp-balanceado

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
1 15.000 15.000 204 240
2-7 15.000 15.000 240 240
8-15 15.000 15.000 800 800
16-31 20.000 20.000 1.200 1.200
32-63 50.000 50.000 1.200 1.200
64 ou mais 80.000 80.000 1.200 1.200

dp-desempenho

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
1 15.000 15.000 204 240
2-7 15.000 15.000 240 240
8-15 15.000 15.000 800 800
16-31 25.000 25.000 1.200 1.200
32-63 60.000 60.000 1.200 1.200
64 ou mais 100.000 100.000 1.200 1.200

VMs N2

dp-padrão

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
2-7 15.000 3.000 240 240
8-15 15.000 5.000 400 800
16 ou mais 15.000 7.500 400 1.200

dp-balanceado

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
2-7 15.000 15.000 240 240
8-15 15.000 15.000 800 800
16-31 20.000 20.000 1.200 1.200
32-63 50.000 50.000 1.200 1.200
64 ou mais 80.000 80.000 1.200 1.200

dp-desempenho

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
2-7 15.000 15.000 240 240
8-15 15.000 15.000 800 800
16-31 25.000 25.000 1.200 1.200
32-63 60.000 60.000 1.200 1.200
64 ou mais 100.000 100.000 1.200 1.200

dp-extremo

Tipo de máquina IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
n2-padrão-64 120.000 120.000 2.200 2.200
n2-highmem-64 120.000 120.000 2.200 2.200
n2-highmem-80 120.000 120.000 2.200 2.200

VMs N2D

dp-padrão

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
2-7 15.000 3.000 240 240
8-15 15.000 5.000 400 800
16 ou mais 15.000 7.500 400 1.200

dp-balanceado

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
2-7 15.000 15.000 240 240
8-15 15.000 15.000 800 800
16-31 20.000 20.000 1.200 1.200
32-63 50.000 50.000 1.200 1.200
64 ou mais Até 80.000 Até 80.000 1.200 1.200

dp-desempenho

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
2-7 15.000 15.000 240 240
8-15 15.000 15.000 800 800
16-31 25.000 25.000 1.200 1.200
32-63 60.000 60.000 1.200 1.200
64 ou mais Até 100.000 Até 100.000 1.200 1.200

VMs M1

dp-padrão

Tipo de máquina IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
m1-megamem-96 15.000 7.500 400 1.200
m1-ultramem-40 15.000 7.500 400 1.200
m1-ultramem-80 15.000 7.500 400 1.200
m1-ultramem-160 15.000 7.500 400 1.200

dp-balanceado

Tipo de máquina IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
m1-megamem-96 80.000 80.000 1.200 1.200
m1-ultramem-40 60.000 60.000 1.200 1.200
m1-ultramem-80 70.000 70.000 1.200 1.200
m1-ultramem-160 70.000 70.000 1.200 1.200

dp-desempenho

Tipo de máquina IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
m1-megamem-96 90.000 90.000 1.200 1.200
m1-ultramem-40 60.000 60.000 1.200 1.200
m1-ultramem-80 70.000 70.000 1.200 1.200
m1-ultramem-160 70.000 70.000 1.200 1.200

dp-extremo

Tipo de máquina IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
m1-megamem-96 90.000 90.000 2.200 2.200

VMs M2

dp-padrão

Tipo de máquina IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
m2-megamem-416 15.000 7.500 400 1.200
m2-ultramem-208 15.000 7.500 400 1.200
m2-ultramem-416 15.000 7.500 400 1.200

dp-balanceado

Tipo de máquina IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
m2-megamem-416 40.000 40.000 1.200 1.200
m2-ultramem-208 60.000 60.000 1.200 1.200
m2-ultramem-416 40.000 40.000 1.200 1.200

dp-desempenho

Tipo de máquina IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
m2-megamem-416 40.000 40.000 1.200 1.200
m2-ultramem-208 60.000 60.000 1.200 1.200
m2-ultramem-416 40.000 40.000 1.200 1.200

dp-extremo

Tipo de máquina IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
m2-ultramem-208 60.000 60.000 2.200 2.200
m2-ultramem-416 40.000 40.000 1.200 2.200

VMs T2D

dp-padrão

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
1 15.000 3.000 204 240
2-7 15.000 3.000 240 240
8-15 15.000 5.000 400 800
16 ou mais 15.000 7.500 400 1.200

dp-balanceado

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
1 15.000 15.000 204 240
2-7 15.000 15.000 240 240
8-15 15.000 15.000 800 800
16-31 20.000 20.000 1.200 1.200
32-63 50.000 50.000 1.200 1.200
64 ou mais Até 80.000 Até 80.000 1.200 1.200

dp-desempenho

Contagem de vCPUs de VM IOPS de gravação máxima IOPS de leitura máxima Capacidade máxima de gravação (MB/s) Capacidade máxima de leitura (MB/s)
1 15.000 15.000 204 240
2-7 15.000 15.000 240 240
8-15 15.000 15.000 800 800
16-31 25.000 25.000 1.200 1.200
32-63 60.000 60.000 1.200 1.200
64 ou mais Até 100.000 Até 100.000 1.200 1.200

Exemplo

Pense em um disco permanente SSD por zona de 1.000 GB anexado a uma VM com um tipo de máquina N2 e quatro vCPUs. O limite de leitura com base apenas no tamanho do disco é de 30.000 IOPS, porque os discos permanentes SSD podem atingir até 30 IOPS por GB de espaço em disco. No entanto, a VM tem quatro vCPUs, portanto, o limite de leitura é restrito a 15.000 IOPS.

Analise o desempenho e as métricas de limitação

Faça isso no Cloud Monitoring, a solução de monitoramento integrada do Google Cloud.

Se e quando seus discos estiverem sendo limitados, várias dessas métricas serão úteis de entender. O objetivo da limitação é facilitar a E/S de burst. Com a limitação, as E/Ss de burst podem ser espalhadas por um período de tempo para que os limites de desempenho do disco possam ser atingidos, mas não excedidos em nenhum momento.

Se a carga de trabalho tiver um padrão de uso de E/S com bursts, haverá bursts em bytes limitados correspondentes a bursts em bytes de leitura/gravação. Da mesma forma, haverá bursts em operações limitadas correspondentes a bursts em operações de leitura/gravação.

Se o limite de disco for de 1.000 IOPS de gravação, o disco aceitará uma solicitação de gravação a cada 1 milissegundo. Se você emitir solicitações de gravação mais rápidas, um pequeno atraso será introduzido para afastar as solicitações em 1 milissegundo. Os limites de IOPS e capacidade de processamento discutidos neste documento são aplicados o tempo todo, não por minuto ou por segundo.

Os bancos de dados são um exemplo comum de cargas de trabalho com muito burst. Eles tendem a ter microbursts curtos de operações de E/S, o que acarreta aumentos temporários na profundidade da fila. Uma maior profundidade de fila pode resultar em maior latência, porque solicitações de operação de E/S pendentes estão aguardando na fila.

Caso a carga de trabalho tenha um padrão uniforme de uso de E/S e você atinja continuamente os limites de desempenho do disco, haverá níveis uniformes de operações e bytes limitados.

Para saber mais, consulte Como analisar métricas de desempenho de disco permanente.

Otimizar o desempenho do disco

Para aumentar o desempenho do disco, comece com as seguintes etapas:

  • Redimensione os discos permanentes para aumentar os limites de IOPS e de capacidade por disco. Os discos permanentes não têm nenhuma capacidade reservada e inutilizável. Assim, é possível usar o disco completo sem redução de desempenho. No entanto, alguns sistemas de arquivos e aplicativos podem apresentar pior desempenho à medida que o disco fica cheio. Pode ser necessário aumentar o tamanho do disco para evitar isso.

  • Altere o tipo de máquina e o número de vCPUs na instância para aumentar os limites de capacidade e IOPS por instância.

Depois de garantir que os gargalos não se devam ao tamanho do disco ou ao tipo de máquina da VM, talvez o app e o sistema operacional ainda precisem de algum ajuste. Consulte Como otimizar o desempenho do disco permanente e Como otimizar o desempenho do SSD local.

Outros fatores que afetam o desempenho

A seguir