區塊儲存空間效能

對於在執行個體上運行的應用程式,請依照下列程序設定儲存選項:

  1. 瞭解工作負載:判斷您需要的空間大小,以及應用程式所需要的效能特性。
  2. 判斷磁碟類型是否正確:比較各磁碟類型的效能
  3. 設定執行個體和磁碟大小以獲得最佳儲存效能:請參閱影響儲存空間效能的因素說明。

工作負載

特定應用程式的效能需求一般可分成兩種不同的 I/O 模式。

  • 少量讀寫作業 (< 1 MB)
  • 大量讀寫作業

針對少量讀寫作業,限制條件是每秒隨機輸入/輸出作業數 (IOPS)。涉及許多並行和少量 I/O 的工作負載為 IOPS 導向的工作負載。

針對大量讀寫作業,限制條件則是總處理量。涉及隨機的大量 I/O 或主要為循序 I/O 的工作負載為總處理量導向的工作負載。

區塊儲存空間效能比較

您可以提供幾種不同類型的區塊儲存空間供執行個體使用,每種類型的價格、效能和耐用性都不同。

  • 標準永久磁碟適用於成本為重要考量因素的大量資料處理工作負載。
  • SSD 永久磁碟則適用於效能為重要考量因素的企業應用程式和高效能資料庫需求。
  • 本機 SSD 能提高效能並減少延遲,但是沒有備援功能,且僅能在特定執行個體的生命週期內使用。

每 GB 的 IOPS 和總處理量數字代表單一磁碟上的總計資料匯總效能,無論磁碟已連結至單一執行個體,或是由多個執行個體共用都一樣。在多個執行個體讀取同一個磁碟的情況下,磁碟的總計匯總處理量和 IOPS 效能會由這些執行個體共用。為了進行規劃,建議您使用下列每 GB 的 IOPS 和總處理量費率:

區域
標準永久磁碟
地區
標準永久磁碟
區域
SSD永久磁碟
地區
SSD永久磁碟
本機 SSD (SCSI) 本機 SSD (NVMe)
最大持續 IOPS
每 GB 的讀取 IOPS 0.75 0.75 30 30 266.7 453.3
每 GB 的寫入 IOPS 1.5 1.5 30 30 186.7 240
每執行個體的讀取 IOPS 7,500* 3,000* 15,000–100,000* 15,000–100,000* 400,000 680,000
每執行個體的寫入 IOPS 15,000* 15,000* 15,000–30,000* 15,000–30,000* 280,000 360,000
最大持續總處理量 (MB/秒)
每 GB 的讀取總處理量 0.12 0.12 0.48 0.48 1.04 1.77
每 GB 的寫入總處理量 0.12 0.12 0.48 0.48 0.73 0.94
每執行個體的讀取總處理量 240-1,200* 240* 240–1,200* 240–1,200* 1,560 2,650
每執行個體的寫入總處理量 76-400** 38-200** 76-800* 38-400* 1,090 1,400

* 永久磁碟 IOPS 和總處理量效能取決於執行個體 vCPU 數量和 I/O 區塊大小。詳情請參閱執行個體 vCPU 數量與磁碟區大小

永久磁碟與實體硬碟的比較

指定永久磁碟的大小時,請考慮這類磁碟相較於傳統實體硬碟的表現。下表將標準/SSD 永久磁碟與 7200 RPM SATA 硬碟應有的效能進行比較,後者的效能一般可達 75 IOPS 或 120 MB/秒。

I/O 類型 I/O 模式 要達到 7200 RPM SATA 硬碟的效能所需的大小
標準永久磁碟 SSD 永久磁碟
少量隨機讀取 75 次小型檔案隨機讀取 100 GB 3 GB
少量隨機寫入 75 次小型檔案隨機寫入 50 GB 3 GB
串流大量讀取 120 MB/秒串流讀取 1,000 GB 250 GB
串流大量寫入 120 MB/秒串流寫入 1,000 GB 250 GB

價格與效能的比較

為應用程式選取磁碟區類型和大小時有許多因素要考量,但您不必考慮磁碟區的使用價格。永久磁碟不會對每次 I/O 收取費用,因此您不需要推估每月 I/O 來計算磁碟方面的預算。不過,針對以 IOPS 為導向的工作負載,為了進行比較,您可以拆分每月 IOPS 的費用來查看 IOPS 的單價。

下列定價計算範例使用的是美國的永久磁碟定價。在這些範例中,請考慮標準永久磁碟相較於 SSD 永久磁碟的相對成本。標準永久磁碟的定價為每 GB $0.040 美元,SSD 永久磁碟的定價則是每 GB $0.170 美元。效能上限會隨著磁碟區大小而自動提高,無需額外費用。

如要確認永久磁碟的 IOPS 單價,請將每月每 GB 的價格除以每 GB 的 IOPS 數量。下表列出每 GB 每次隨機讀取 IOPS 的價格。您也可以使用相同的方式來計算每次寫入 IOPS 的價格。

磁碟類型 每月每 GB 價格 每 GB 的讀取 IOPS 每 GB 每 IOPS 的價格
標準永久磁碟 $0.040 0.75 $0.040 美元/0.75 = $0.0533 美元
SSD 永久磁碟 $0.170 30 $0.170 美元/30 = $0.0057 美元

影響效能限制的因素

執行個體 vCPU 數量與磁碟區大小

標準永久磁碟

標準永久磁碟 IOPS 和總處理量效能會隨著磁碟大小線性提高,直到達到下列每個執行個體的上限為止:

  • 讀取總處理量:磁碟大小為 10 TB 時最高可達 1,200 MB/秒。
  • 寫入總處理量:磁碟大小為 3.4 TB 時最高可達 400 MB/秒。
  • 讀取 IOPS:磁碟大小為 10 TB 時最高可達 7,500 IOPS。
  • 寫入 IOPS:磁碟大小為 10 TB 時最高可達 15,000 IOPS。

如果執行個體有 16 個以上的 vCPU,標準永久磁碟的效能就不會受到限制。

如果執行個體的 vCPU 少於 8 個,則總處理量的寫入上限會較低,因為網路輸出上限與 vCPU 的數量成比例。觀察到的寫入總處理量也取決於 IO 大小 (在相同的 IOPS 等級,16 KB IO 會耗用比 8 KB IO 更多的總處理量)。

如要讓現有的執行個體受惠於永久磁碟的效能,請調整永久磁碟的大小來提高每個永久磁碟的 IOPS 和總處理量。

磁碟區大小 (GB) 持續隨機 IOPS 持續總處理量 (MB/秒)
讀取
(<=16 KB/IO)
寫入
(<=8 KB/IO)
寫入
(16 KB/IO)
讀取 寫入
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** 7,500 15,000 7,500 1,200 400
65,536 7,500 15,000 7,500 1,200 400

* 上述磁碟區大小僅適用於啟動磁碟區。I/O 爆發功能為開機磁碟區所提供的性能,會高於此處所述的線性資源配置。

** 接近這個上限的總處理量取決於 CPU 使用率和資源供應狀況,因此如有變化係屬正常。

SSD 永久磁碟

SSD 永久磁碟的 IOPS 效能不但取決於磁碟大小,同時也取決於執行個體中的 vCPU 數量。效能可線性擴充,直到達到磁碟區上限或各個 Compute Engine 執行個體的上限為止。

舉例來說,假設 SSD 永久磁碟的磁碟區大小為 1,000 GB。根據下列各個表格,讀取上限為 30,000 IOPS。不過,如果使用的執行個體只有 4 個 vCPU,讀取上限則為 15,000 IOPS。

由於寫入總處理量的網路輸出上限,較低的核心 VM 會有較低的寫入 IOPS 和總處理量上限。詳情請參閱寫入總處理量的網路輸出上限一節。接近上限時,SSD 讀取頻寬和 IOPS 一致性主要取決於網路輸入使用率,如有變化係屬正常,尤其是接近 IOPS 上限的 16 KB I/O 容易有所改變。

SSD 永久磁碟是專為個位數毫秒的延遲設計,每個應用程式觀察到的延遲情形都不同。

如要提高現有執行個體的 SSD 永久磁碟效能,請變更執行個體的機器類型來提高每個 VM 的上限,並調整永久磁碟的大小來提高每個永久磁碟的 IOPS 和總處理量。

持續隨機 IOPS 持續總處理量 (MB/秒)
磁碟區大小 (GB) 讀取
(<=8 KB/IO)
讀取
(<=16 KB/IO)
寫入
(<=8 KB/IO)
寫入
(16 KB/IO)
讀取 寫入
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
4,096 100,000 75,000 30,000 25,000 1,200 800
8,192 100,000 75,000 30,000 25,000 1,200 800
16,384 100,000 75,000 30,000 25,000 1,200 800
32,768 100,000 75,000 30,000 25,000 1,200 800
65,536 100,000 75,000 30,000 25,000 1,200 800
執行個體 vCPU 數量 讀取
(<=8 KB/IO)
讀取
(<=16 KB/IO)
寫入
(<=8 KB/IO)
寫入
(16 KB/IO)
讀取* 寫入
1 個 vCPU 15,000 15,000 9,000 4,500 240 72
2 到 3 個 vCPU 15,000 15,000 15,000 4,500/vCPU 240 72/vCPU
4 到 7 個 vCPU 15,000 15,000 15,000 15,000 240 240
8 到 15 個 vCPU 15,000 15,000 15,000 15,000 800 400
16 到 31 個 vCPU 25,000 25,000 25,000 25,000 1,200 800
32 到 63 個 vCPU 60,000 60,000 30,000 25,000 1,200 800
64 個以上的 vCPU** 100,000 75,000 30,000 25,000 1,200 800

* 最大總處理量取決於大小在 256 KB 以上的 I/O 區塊。

** 完整 CPU 使用率下可能無法達到最高效能。

機器類型

運算最佳化機器類型的每個 vCPU 的特定永久磁碟上限與其他機器類型的上限不同。這些限制列於下表之中。

請注意,依磁碟區大小而定的效能資訊仍應參照標準磁碟效能SSD 磁碟效能各節。

C2 標準永久磁碟

執行個體 vCPU 數量 持續隨機 IOPS 持續總處理量 (MB/秒)
讀取
(<=16 KB/IO)
寫入
(<=8 KB/IO)
寫入
(16 KB/IO)
讀取* 寫入
4 個 vCPU 3,000 4,000 4,000 240 240
8 個 vCPU 3,000 4,000 4,000 240 240
16 個 vCPU3,000 4,000 4,000 240 240
30 個 vCPU 3,000 8,000 8,000 240 240
60 個 vCPU 3,000 15,000 15,000 240 240

C2 SSD 永久磁碟

執行個體 vCPU 數量 持續隨機 IOPS 持續總處理量 (MB/秒)
讀取
(<=16 KB/IO)
寫入
(<=8 KB/IO)
寫入
(16 KB/IO)
讀取* 寫入
4 個 vCPU 4,000 4,000 4,000 240 240
8 個 vCPU 4,000 4,000 4,000 240 240
16 個 vCPU8,000 4,000 4,000 320 240
30 個 vCPU 15,000 8,000 8,000 600 240
60 個 vCPU 30,000 15,000 15,000 1,200 400

同步讀取和寫入

針對標準永久磁碟,同步讀取和同步寫入的資源為共用。隨著執行個體使用的讀取總處理量或 IOPS 提高,其所能執行的寫入作業也會減少。相反地,隨著執行個體使用的寫入總處理量提高,其所能執行的讀取作業也會減少。

SSD 永久磁碟可同時達到讀取和寫入總處理量的上限。但是,IOPS 並非如此;也就是說,SSD 永久磁碟無法同時達到最大讀取和寫入限制。如要在同步讀取和寫入時發揮最大總處理量,請將 I/O 調整到最佳大小,讓磁碟區能夠在不遇到 IOPS 瓶頸的情況下達到總處理量上限。

同步讀取和寫入的執行個體 IOPS 上限如下:

下表所提供的是 8 KB I/O 的 IOPS 數字。其他 I/O 大小 (例如 16 KB) 可能會有不同的 IOPS 數字,但會維持相同的讀取/寫入分布。

標準永久磁碟 SSD 永久磁碟 (8 個 vCPU) SSD 永久磁碟 (32 個以上的 vCPU)
讀取 寫入 讀取 寫入 讀取 寫入
7,500 IOPS 0 IOPS 15,000 IOPS 0 IOPS 60,000 IOPS 0 IOPS
5,625 IOPS 3,750 IOPS 11,250 IOPS 3,750 IOPS 45,000 IOPS 7,500 IOPS
3,750 IOPS 7,500 IOPS 7,500 IOPS 7,500 IOPS 30,000 IOPS 15,000 IOPS
1875 IOPS 11,250 IOPS 3,750 IOPS 11,250 IOPS 15,000 IOPS 22,500 IOPS
0 IOPS 15,000 IOPS 0 IOPS 15,000 IOPS 0 IOPS 30,000 IOPS

同步讀取和寫入的執行個體總處理量上限如下:

標準永久磁碟 SSD 永久磁碟 (8 個 vCPU) SSD 永久磁碟 (16 個以上的 vCPU)
讀取 寫入 讀取 寫入 讀取 寫入
1200 MB/秒 0 MB/秒 800 MB/秒* 400 MB/秒* 1,200 MB/秒* 400 MB/秒*
900 MB/秒 100 MB/秒
600 MB/秒 200 MB/秒
300 MB/秒 300 MB/秒
0 MB/秒 400 MB/秒

* 針對 SSD 永久磁碟,讀取總處理量上限和寫入總處理量上限並不相關,因此這些上限會保持不變。

更高的邏輯磁碟區效能

永久磁碟的大小上限為 64 TB,而且您可以使用 VM 內部的邏輯磁碟區管理功能,建立單一邏輯磁碟區,容量最高可達 257 TB。較大的磁碟區大小會對效能有以下影響:

  • 並非所有本機檔案系統都能在這樣的規模下運作。掛接和檔案系統檢查等一般作業的處理時間可能會超出預估。

  • 以較小的磁碟大小達成最高的永久磁碟效能。當一個 VM 上有這麼多的儲存空間,需要較長的時間才能在完整讀取或寫入磁碟。如果您的應用程式支援使用多個 VM,請考慮使用多個 VM 以取得更大的總系統處理量。

  • 大量永久磁碟的快照可能花費比預期更長的時間才能完成,而且如果沒有謹慎地與應用程式進行協調,可能會導致邏輯磁碟區的資料檢視內容不一致。

寫入總處理量的網路輸出上限

每個永久磁碟的寫入作業都會計入虛擬機器 (VM) 執行個體的累積網路輸出上限

如要計算 VM 執行個體可發出的永久磁碟寫入流量上限,請將執行個體的其他網路輸出流量從其 2 Gbit/s/vCPU 網路上限中扣除,剩下的總處理量就是可用於永久磁碟寫入流量的總處理量。

Compute Engine 會將資料儲存在永久磁碟中,讓永久磁碟內建備援功能。執行個體會同時將資料寫入永久磁碟三次以提供備援功能。此外,每項寫入要求都會使用輸出頻寬並造成一定程度的負擔。

每個執行個體都有永久磁碟寫入上限,此限制取決於 VM 的網路輸出上限。在永久磁碟與 IP 流量競爭使用網路輸出的情況下,60% 的網路輸出會提供給永久磁碟流量使用,而 40% 則是供 IP 流量使用。下表詳列包含及不包含額外 IP 流量時的預計永久磁碟寫入頻寬:

標準永久磁碟 固態永久磁碟
vCPU 數量 標準永久磁碟寫入上限 (MB/秒) 標準永久磁碟寫入分配量 (MB/秒) 達到上限所需的標準磁碟區大小 (GB) SSD 永久磁碟寫入上限 (MB/秒) SSD 永久磁碟寫入分配量 (MB/秒) 達到上限所需的 SSD 永久磁碟大小 (GB)
1 72 43 600 72 43 150
2 144 86 1,200 144 86 300
4 240 173 2,000 240 173 500
8+ 400 346 3,334 400 346 834

為了讓您瞭解上表中資料值的計算方式,以下用 1 個 vCPU 和標準永久磁碟做為範例。在此範例中,我們推估每項寫入要求的頻寬倍數大約是 3.3 倍,表示該資料的寫入速度為 3 倍,總負擔為 10%。如要計算輸出上限,請將網路輸出上限 (2 Gbit/秒,相當於 238 MB/秒) 除以 3.3:

對於標準永久磁碟而言,1 個 vCPU 的寫入頻寬上限 = 238 / 3.3 = ~72 MB/秒

根據前列效能表中的每 GB 標準永久磁碟寫入總處理量數據,您也可以推算達到此效能所需的磁碟容量:

1 個 vCPU 達到寫入寬頻上限所需的磁碟容量 = 72 / 0.12 = ~600 GB

地區性永久磁碟的寫入流量會計入 VM 執行個體的累積網路輸出上限,這點與區域性永久磁碟相同。如要計算地區永久磁碟可用的網路輸出,請使用 6.6 做為因子。

對於標準複製永久磁碟而言,1 個 vCPU 的寫入頻寬上限 = 238 / 6.6 = ~36 MB/秒。

針對超過 16 個核心的 VM,永久磁碟在寫入時佔用的網路輸出頻寬上限在寫入總處理量增加到每秒 400 MB 至 800 MB 之間時不會隨之增加,而是維持在 1,320 MB/秒 (400 MB/秒 * 3.3)。

後續步驟

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