Informazioni su Persistent Disk

Questo documento descrive le funzionalità, i tipi, le prestazioni e i vantaggi dei volumi su Persistent Disk. Se hai bisogno di archiviazione a blocchi per un'istanza di macchina virtuale (VM) o un contenitore, ad esempio per un disco di avvio o un disco di dati, utilizza i volumi dei Persistent Disk se Google Cloud Hyperdisk non è disponibile per la tua istanza di calcolo. Per scoprire di più sulle altre opzioni di archiviazione a blocchi in Compute Engine, consulta Scegliere un tipo di disco.

I volumi Persistent Disk sono dispositivi di archiviazione di rete durevoli a cui le istanze possono accedere come se si trattasse di dischi fisici su un computer desktop o un server. I volumi su Persistent Disk non sono collegati alla macchina fisica che ospita l'istanza. ma vengono collegati all'istanza come dispositivi a blocchi di rete. I dati su ciascun disco permanente sono distribuiti tra più dischi fisici. Compute Engine gestisce i dischi fisici e la distribuzione dei dati per garantirti ridondanza e prestazioni ottimali.

I volumi Persistent Disk non sono collegati alla macchina fisica che ospita l'istanza. ma vengono collegati all'istanza come dispositivi a blocchi di rete. Tuttavia, l'istanza VM può accedere ai volumi dei Persistent Disk come se si trattasse di dischi fisici su un computer desktop o un server. Quando leggi o scrivi da un Persistent Disk, i dati vengono trasmessi tramite la rete.

Puoi scollegare o spostare i volumi per conservare i dati anche dopo aver eliminato le istanze. Le prestazioni dei Persistent Disk aumentano con le dimensioni, perciò puoi ridimensionare i volumi Persistent Disk esistenti o aggiungerne altri a una VM per soddisfare le tue esigenze di prestazioni e spazio di archiviazione.

Aggiungi un disco non di avvio all'istanza quando hai bisogno di uno spazio di archiviazione affidabile e conveniente con caratteristiche di prestazioni costanti.

Aggiungere un Persistent Disk all'istanza

Tipi di Persistent Disk

Quando crei un volume del disco permanente, puoi selezionare uno dei seguenti tipi di disco:

  • Persistent Disk bilanciato (pd-balanced)
    • Un'alternativa al Persistent Disk prestazionale (pd-ssd).
    • Equilibrio tra prestazioni e costi. Per la maggior parte delle forme di VM, ad eccezione di quelle molto grandi, questi dischi hanno lo stesso numero massimo di IOPS per i dischi permanenti SSD e un numero inferiore di IOPS per GiB. Questo tipo di disco offre livelli di prestazioni adatti alla maggior parte delle applicazioni per uso generico a una tariffa massima compresa tra quella dei dischi permanenti standard e quella dei Persistent Disk prestazionali (pd-ssd).
    • Supportato da unità a stato solido (SSD).
  • Disco permanente prestazionale (SSD) (pd-ssd)
    • Adatti per applicazioni aziendali e database ad alte prestazioni che richiedono una latenza inferiore e più IOPS rispetto a quanto fornito dai Persistent Disk standard.
    • Supportato da unità a stato solido (SSD).
  • Persistent Disk standard (pd-standard)
    • Adatti per carichi di lavoro di elaborazione dati di grandi dimensioni che utilizzano principalmente I/O sequenziali.
    • Supportato da unità disco rigido (HDD) standard.
  • Extreme Persistent Disk (pd-extreme)
    • Offre prestazioni costantemente elevate sia per carichi di lavoro ad accesso casuale che per velocità effettiva complessiva.
    • Progettato per carichi di lavoro di database di fascia alta.
    • Consente di eseguire il provisioning delle IOPS target.
    • Supportato da unità a stato solido (SSD).
    • Disponibile con un numero limitato di tipi di macchine.

Se crei un disco nella console Google Cloud, il tipo di disco predefinito è pd-balanced. Se crei un disco utilizzando l'interfaccia a riga di comando gcloud o l'API Compute Engine, il tipo di disco predefinito è pd-standard.

Per informazioni sul supporto dei tipo di macchina, consulta quanto segue:

Resistenza di Persistent Disk

La durabilità del disco rappresenta la probabilità di perdita di dati, per impostazione predefinita, per un disco tipico in un anno tipico, utilizzando un insieme di ipotesi su guasti hardware, probabilità di eventi catastrofici, pratiche di isolamento e procedimenti di progettazione nei data center di Google e le codifiche interne utilizzate da ogni tipo di disco. Gli eventi di perdita di dati di Persistent Disk sono estremamente rari e storicamente sono stati il risultato di guasti hardware coordinati, bug software o una combinazione di entrambi. Google adotta inoltre molte misure per ridurre il risico a livello di settore della corruzione silenziosa dei dati. Gli errori umani da parte di un Google Cloud cliente, ad esempio quando un cliente elimina accidentalmente un disco, non rientrano nell'ambito della durabilità dei dischi permanenti.

Esiste un rischio molto ridotto di perdita di dati con un volume di Persistent Disk regionali a causa della codifica e della replica dei dati interni. Il disco permanente regionale offre alta disponibilità e può essere utilizzato per il ripristino di emergenza se un intero data center viene perso e non può essere recuperato. Il disco permanente regionale fornisce il doppio delle repliche del disco rispetto al Persistent Disk a livello di zona, con ogni replica distribuita tra due zone nella stessa regione. Se una zona principale diventa non disponibile durante un'interruzione, è possibile accedere immediatamente alla replica nella seconda zona.

Per ulteriori informazioni sulle considerazioni specifiche per regione, consulta Geografia e regioni.

La tabella seguente mostra la durata del design di ciascun tipo di disco. La durabilità del 99,999% significa che con 1000 dischi probabilmente passerebbero cento anni senza che ne venga perso uno.

Persistent Disk standard a livello di zona Persistent Disk bilanciato a livello di zona Disco permanente SSD zonale Persistent Disk con carico estremo a livello di zona Persistent Disk standard a livello di regione Persistent Disk bilanciato a livello di regione Disco permanente SSD a livello di regione
Migliore del 99,99% Migliore del 99,999% Migliore del 99,999% Migliore del 99,9999% Migliore del 99,999% Migliore del 99,9999% Migliore del 99,9999%

Supporto delle serie di macchine

Seleziona una serie di macchine per visualizzarne i tipi di Persistent Disk (DP) supportati.

Serie di macchine DP SSD DP bilanciati DP estremi DP standard
C4A — — — —
C4 — — — —
C3 — —
C3D — —
N4 — — — —
N2
N2D —
N1 —
T2D —
T2A —
E2 —
Z3 — —
H3 — — —
C2 —
C2D —
X4 — — — —
M3 —
M2
M1
N1+GPU —
A3 (H100) — —
A3 (H200) — — — —
A2 —
G2 — —

Capacità massima

I volumi dei Persistent Disk possono avere una dimensione massima di 64 TiB. Puoi aggiungere fino a 127 volumi di Persistent Disk zonali secondari non di avvio a un'istanza VM. Tuttavia, la capacità totale combinata di tutti i volumi Persistent Disk collegati a una singola VM non può superare i 257 TiB.

Puoi creare singoli volumi logici fino a 257 TiB utilizzando la gestione dei volumi logici all'interno della VM. Per informazioni su come garantire il rendimento massimo con volumi di grandi dimensioni, consulta Dimensioni dei volumi logici.

Disco permanente a livello di zona

Un Persistent Disk di zona è un Persistent Disk accessibile solo all'interno di una zona specifica, ad esempio europe-west-2.

Facilità di utilizzo

Compute Engine gestisce per te la maggior parte delle attività di gestione dei dischi, in modo che non debba occuparti di partizionamento, array di dischi ridondanti o gestione di sottovolumi. In genere, non è necessario creare volumi logici più grandi. Tuttavia, puoi estendere la capacità del disco permanente secondario collegato a 257 TiB per VM e applicare queste pratiche ai volumi del disco permanente. Puoi risparmiare tempo e ottenere le migliori prestazioni se formatti i Persistent Disk permanente con un singolo file system e senza tabelle di partizione.

Se devi separare i dati in più volumi univoci, crea dischi aggiuntivi invece di suddividere i dischi esistenti in più partizioni.

Quando hai bisogno di spazio aggiuntivo sui volumi dei Persistent Disk, ridimensiona i dischi anziché ripartizionarli e formattarli.

Prestazioni

Le prestazioni di Persistent Disk sono prevedibili e aumentano in modo lineare con la capacità di cui è stato eseguito il provisioning fino a raggiungere i limiti delle vCPU di cui è stato eseguito il provisioning per una VM. Per ulteriori informazioni sull'ottimizzazione e sui limiti di scalabilità delle prestazioni, consulta Configurare i dischi per soddisfare i requisiti di prestazioni.

I volumi dei dischi permanenti standard sono efficienti ed economici per la gestione di operazioni di lettura/scrittura sequenziali, ma non sono ottimizzati per gestire alte velocità di operazioni di input/output casuali al secondo (IOPS). Se le tue app richiedono un numero elevato di IOPS casuali, utilizza Persistent Disk SSD o Extreme. Il disco permanente SSD è progettato per latenze in millisecondi a una sola cifra. La latenza osservata è specifica per l'applicazione.

Compute Engine ottimizza automaticamente le prestazioni e la scalabilità dei volumi su Persistent Disk. Non è necessario raggruppare più dischi o preriscaldarli per ottenere le migliori prestazioni. Quando hai bisogno di più spazio su disco o di prestazioni migliori, ridimensiona i dischi e, se necessario, aggiungi altre vCPU per aumentare lo spazio di archiviazione, la velocità effettiva e le IOPS. Le prestazioni di Persistent Disk si basano sulla capacità totale di Persistent Disk collegata a una VM e sul numero di vCPU di cui dispone la VM.

Per i dispositivi di avvio, puoi ridurre i costi utilizzando un Persistent Disk standard. Volumi Persistent Disk di piccole dimensioni da 10 GB possono essere utilizzati per casi d'uso di base di avvio e gestione dei pacchetti. Tuttavia, per garantire prestazioni coerenti per un uso più generale del dispositivo di avvio, utilizza un Persistent Disk bilanciato come disco di avvio.

Poiché le operazioni di scrittura dei dischi permanenti contribuiscono al traffico in uscita di rete cumulativo della VM, sono limitate dal limite di uscita di rete della VM.

Affidabilità

Il Persistent Disk ha una ridondanza integrata per proteggere i dati da guasti dell'apparecchiatura e per garantire la disponibilità dei dati tramite eventi di manutenzione del data center. I checksum vengono calcolati per tutte le operazioni dei Persistent Disk, in modo da garantire che ciò che leggi sia ciò che hai scritto.

Inoltre, puoi creare snapshot del disco permanente per difenderti dalla perdita di dati a causa di errori dell'utente. Gli snapshot sono incrementali e la loro creazione richiede solo pochi minuti, anche se esegui snapshot dei dischi collegati a VM in esecuzione.

Persistent Disk regionale

I volumi dei dischi permanenti a livello di regione hanno qualità di archiviazione simili ai Persistent Disk a livello di zona. Tuttavia, i volumi dei Persistent Disk a livello di regione forniscono archiviazione durevole e replica dei dati tra due zone nella stessa regione.

Informazioni sulla replica sincrona dei dischi

Quando crei un nuovo Persistent Disk, puoi crearlo in una zona o replicarlo in due zone all'interno della stessa regione.

Ad esempio, se crei un disco in una zona, ad esempio in us-west1-a, hai una copia del disco. Un disco creato in una sola zona è definito disco a livello di zona. Puoi aumentare la disponibilità del disco archiviando un'altra copia del disco in una zona diversa all'interno della regione, ad esempio in us-west1-b.

Persistent Disk replicati su due zone nella stessa regione sono chiamati Dischi permanenti a livello di regione. Puoi anche utilizzare Hyperdisk bilanciato con disponibilità elevata per la replica sincrona tra zone di Google Cloud Hyperdisk.

È improbabile che una regione non funzioni del tutto, ma possono verificarsi errori a livello di zona. La replica all'interno della regione in zone diverse, come mostrato nell'immagine seguente, migliora la disponibilità e riduce la latenza del disco. Se entrambe le zone di replica non funzionano, si tratta di un errore a livello di regione.

Illustrazione di una VM con un disco di una regione. Il disco ha due repliche, una nella stessa zona della VM e una in una seconda zona.

Il disco viene replicato in due zone.

Nello scenario di replica, i dati sono disponibili nella zona locale (us-west1-a), ovvero la zona in cui è in esecuzione la macchina virtuale (VM). I dati vengono quindi replicati in un'altra zona (us-west1-b). Una delle zone deve essere la stessa in cui è in esecuzione la VM.

Se si verifica un'interruzione del servizio a livello di zona, in genere puoi eseguire il failover del carico di lavoro in esecuzione su un disco permanente regionale in un'altra zona. Per saperne di più, consulta Failover dei dischi permanenti a livello di regione.

Considerazioni di progettazione per i dischi permanenti regionali

Se stai progettando sistemi robusti o servizi ad alta disponibilità su Compute Engine, utilizza il disco regionale permanente insieme ad altre migliori pratiche, come il backup dei dati mediante snapshot. I volumi dei dischi permanenti a livello di regione sono progettati anche per funzionare con gruppi di istanze gestite a livello di regione.

Prestazioni

I volumi dei dischi permanenti regionali sono progettati per i carichi di lavoro che richiedono un Recovery Point Objective (RPO) e un Recovery Time Objective (RTO) inferiori rispetto all'utilizzo degli snapshot dei Persistent Disk.

I dischi permanenti a livello di regione sono un'opzione quando le prestazioni di scrittura sono meno critiche rispetto alla ridondanza dei dati in più zone.

Come Persistent Disk a livello di zona, i dischi permanenti a livello di regione possono raggiungere un maggiore numero di IOPS e prestazioni in termini di velocità effettiva sulle VM con un numero maggiore di vCPU. Per ulteriori informazioni su questa e altre limitazioni, consulta Configurare i dischi per soddisfare i requisiti di prestazioni.

Quando hai bisogno di più spazio su disco o di prestazioni migliori, puoi ridimensionare i dischi regionali per aggiungere altro spazio di archiviazione, throughput e IOPS.

Affidabilità

Compute Engine replica i dati del Persistent Disk regionale nelle zone selezionate al momento della creazione dei dischi. I dati di ogni replica sono distribuiti su più macchine fisiche all'interno della zona per garantire la ridondanza.

Come per i Persistent Disk a livello di zona, puoi creare snapshot dei dischi permanenti per difenderti dalla perdita di dati a causa di errori dell'utente. Gli snapshot sono incrementali e la loro creazione richiede solo pochi minuti, anche se esegui snapshot dei dischi collegati a VM in esecuzione.

Limitazioni per i dischi permanenti regionali

  • È possibile collegare un disco permanente regionale solo alle macchine virtuali che utilizzano come machine family E2, N1, N2 e N2D.
  • Puoi collegare Hyperdisk bilanciato con disponibilità elevata solo ai tipi di macchine supportati.
  • Non puoi creare un Persistent Disk di una regione da un'immagine o da un disco creato da un'immagine.
  • Quando utilizzi la modalità di sola lettura, puoi collegare un disco permanente regionale equilibrato a un massimo di 10 istanze VM.
  • La dimensione minima di un Persistent Disk standard regionale è 200 GiB.
  • Puoi solo aumentare le dimensioni di un disco Persistent Disk o volume Hyperdisk bilanciato ad alta disponibilità; non puoi ridurle.
  • I volumi Hyperdisk e disco permanente regionale con disponibilità elevata bilanciata hanno caratteristiche di prestazioni diverse rispetto ai dischi zonali corrispondenti. Per ulteriori informazioni, consulta Rendimento dello spazio di archiviazione a blocchi.
  • Non puoi utilizzare un volume Hyperdisk bilanciato con disponibilità elevata in modalità multi-writer come disco di avvio.
  • Se crei un disco replicato clonando un disco a livello di zona, le due repliche a livello di zona non sono completamente sincronizzate al momento della creazione. Dopo la creazione, puoi utilizzare la copia del disco regionale in media entro 3 minuti. Tuttavia, potresti dover attendere decine di minuti prima che il disco raggiunga uno stato di replica completa e il Recovery Point Objective (RPO) sia vicino allo zero. Scopri come verificare se il disco replicato è completamente replicato.

Tipi di interfaccia di archiviazione

L'interfaccia di archiviazione viene scelta automaticamente quando crei l'istanza o aggiungi volumi di Persistent Disk a una VM. Le VM Tau T2A e di terza generazione (ad esempio M3) utilizzano l'interfaccia NVMe per i Persistent Disk.

Anche le istanze Confidential VM utilizzano i dischi NVMe permanenti. Tutte le altre serie di macchine Compute Engine utilizzano l'interfaccia di disco SCSI per i Persistent Disk.

La maggior parte delle immagini pubbliche include sia i driver NVMe che quelli SCSI. La maggior parte delle immagini include un kernel con driver ottimizzati che consentono alla VM di ottenere le migliori prestazioni utilizzando NVMe. Le immagini Linux importate raggiungono le migliori prestazioni con NVMe se includono la versione del kernel 4.14.68 o successiva.

Per determinare se una versione del sistema operativo supporta NVMe, consulta la pagina Dettagli del sistema operativo.

Modalità multiautore

Puoi collegare un disco permanente SSD in modalità multi-autore a un massimo di due VM N2 contemporaneamente in modo che entrambe le VM possano leggere e scrivere sul disco.

Persistent Disk in modalità multi-writer offre una funzionalità di archiviazione a blocchi condivisa e rappresenta una base infrastrutturale per la creazione di database e filesystem condivisi altamente disponibili. Questi file system e database specializzati devono essere progettati per funzionare con l'archiviazione a blocchi condivisa e gestire la coerenza della cache tra le VM utilizzando strumenti come le prenotazioni permanenti SCSI.

Tuttavia, in genere non è consigliabile utilizzare direttamente i Persistent Disk con modalità multi-writer. Molti file system come EXT4, XFS e NTFS non sono progettati per essere utilizzati con lo spazio di archiviazione a blocchi condiviso. Per ulteriori informazioni sulle best practice per la condivisione di Persistent Disk tra VM, consulta la sezione Best practice.

Se hai bisogno di uno spazio di archiviazione file completamente gestito, puoi montare una condivisione file di Filestore sulle tue VM Compute Engine.

Per attivare la modalità multi-autore per i nuovi volumi del disco permanente, crea un nuovo disco permanente e specifica il flag --multi-writer nella CLI gcloud o la proprietà multiWriter nell'API Compute Engine. Per ulteriori informazioni, consulta Condividere volumi dei dischi permanenti tra VM.

Crittografia di Persistent Disk

Compute Engine cripta automaticamente i dati prima che viaggino al di fuori della VM verso lo spazio di archiviazione su Persistent Disk. Ogni disco permanente rimane criptato con chiavi definite dal sistema o con chiavi fornite dal cliente. Google distribuisce i dati del disco permanente su più dischi fisici in un modo che non è sotto il controllo degli utenti.

Quando elimini un volume Persistent Disk, Google elimina le chiavi di crittografia, rendendo i dati irrecuperabili. Questa operazione è irreversibile.

Se vuoi controllare le chiavi di crittografia utilizzate per criptare i tuoi dati, crea i tuoi dischi con le tue chiavi di crittografia.

Limitazioni

  • Non puoi collegare un volume Persistent Disk a una VM in un altro progetto.

  • Puoi collegare un Persistent Disk bilanciato a un massimo di 10 VM in modalità di sola lettura.

  • Per i tipi di macchine personalizzate o i tipi di macchine predefinite con un minimo di 1 vCPU, puoi collegare fino a 128 volumi di Persistent Disk.

  • Ogni volume del disco permanente può raggiungere una dimensione massima di 64 TiB; di conseguenza, non è necessario gestire array di dischi per creare volumi logici di grandi dimensioni. Ogni VM può collegare solo una quantità limitata di spazio totale del Persistent Disk e un numero limitato di singoli volumi del Persistent Disk. I tipi di macchine predefiniti e personalizzati hanno gli stessi limiti per i Persistent Disk.

  • La maggior parte delle VM può avere fino a 128 volumi di Persistent Disk e fino a 257 TiB di spazio su disco totale collegato. Lo spazio su disco totale di una VM include le dimensioni del disco di avvio.

  • I tipi di macchine con core condivisi sono limitati a 16 volumi di Persistent Disk e 3 TiB di spazio totale dei Persistent Disk.

  • La creazione di volumi logici di dimensioni superiori a 64 TiB potrebbe richiedere valutazioni particolari. Per ulteriori informazioni sul rendimento dei volumi logici di grandi dimensioni, consulta Dimensioni dei volumi logici.

Persistent Disk e Colossus

Persistent Disk è progettato per funzionare in tandem con il file system di Google, Colossus, che è un sistema di archiviazione a blocchi distribuito. I driver di Persistent Disk criptano automaticamente i dati sulla VM prima che vengano trasmessi dalla VM alla rete. Poi, Colossus rende permanenti i dati. Quando Colossus legge i dati, il driver decripta i dati in arrivo.

immagine

I volumi su disco permanente utilizzano Colossus per il backend di archiviazione.

Avere i dischi come servizio è utile in diversi casi, ad esempio:

  • Ridimensionare i dischi mentre l'istanza è in esecuzione è più facile che fermarla prima. Puoi aumentare le dimensioni del disco senza interrompere l'istanza.
  • Il collegamento e lo scollegamento dei dischi diventa più semplice quando i dischi e le VM non devono condividere lo stesso ciclo di vita o essere collocati nello stesso luogo. È possibile arrestare una VM e utilizzare il relativo disco di avvio del disco permanente per avviare un'altra VM.
  • Le funzionalità di alta disponibilità come la replica diventano più semplici perché il driver del disco può nascondere i dettagli della replica e fornire la replica automatica al momento della scrittura.

Passaggi successivi