目前多數的公有雲服務商,都能提供3~4種不同層級的區塊儲存服務,可依據儲存媒體型式,概分為SSD型與硬碟型兩大類,其下又各自區分為數種效能與成本層級。(資料來源:iThome整理,2020年1月)

一般公有雲的區塊儲存(Block-Level Storage)服務,對應的是傳統的區塊儲存裝置,目的是為公有雲的執行個體、虛擬機器等運算單元,提供本機磁碟區形式的儲存空間。

公有雲區塊儲存服務問世至今,不過10年出頭時間,例如其中最具代表性的AWS EBS,是在2008年8月才上線服務,仍是相對新興的領域,但是在軟體定義儲存與儲存媒體技術的驅動下,已發展出豐富的產品形式與功能。

公有雲區塊儲存的2種基本型態

如同本地端的區塊儲存應用架構,可以區分為本機直連儲存裝置,以及SAN網路儲存等兩種基本型態,公有雲的區塊儲存也能分為兩種基本型態:一為運算單元本機直接附屬儲存空間,另一為透過遠端連結的網路化儲存空間。

運算單元附屬的區塊儲存

最初的公有雲區塊儲存,是運算單元的附屬儲存空間,例如AWS EC2的執行個體,都內含了一定容量的執行個體儲存空間(Instance stores),這種區塊儲存空間能提供相當可觀的容量與效能,如EC2的執行個體儲存空間容量可達32GB~60TB,若需要高I/O效能,也有NVMe SSD形式的儲存媒體可選,但由於這種儲存空間是運算單元的附屬,並不會將資料寫入底層的根裝置中,所以當運算單元停止運作時,執行個體儲存空間內的資料也會隨之消失,無法長久持續保存資料。

所以,這類區塊儲存適合網頁伺服器負載平衡之類的用途,對這類應用來說,當執行個體的工作結束後,資料也跟著消除,不需長久保存,可提供較佳的經濟性。

網路化的公有雲區塊儲存

這是一種獨立於執行個體外的公有雲區塊儲存服務,透過遠端掛載機制(通常是使用iSCSI協定),將儲存空間提供給指定的執行個體使用,對應於本地端的SAN儲存設備。

這類區塊儲存服務是獨立於運算單元外,即使掛載的執行個體停止運作,資料仍繼續保存在區塊儲存裝置上,可以長期保存資料,但使用成本也較高——獨立的公有雲區塊服務,也是獨立於運算服務外計費,用戶必須承擔儲存與運算兩種服務的成本,即使運算單元的工作結束,也還是必須繼續支付儲存服務的成本。

儘管成本較高,但這類獨立的公有雲區塊儲存適用範圍,仍比運算單元附屬區塊儲存服務來得更廣,不僅能長期保存資料,同時,還能提供多種強化資料存取可用性與安全性的資料服務功能,因而也成為當前公有雲區塊儲存應用的主流與發展重心。幾乎每家公有雲服務商都能提供這類區塊儲存,如AWS EBS、Azure Premium Blobs、Google Cloud的Persistent Disk、IBM Cloud的 Block Storage、Oracle Cloud的Block Volume Services,以及阿里雲(Alibaba Cloud )的Block Storage等。

SSD帶來公有雲區塊儲存新發展:提供更多樣化的服務層級

大約在5、6年前,公有雲區塊儲存領域迎來一波重大變化,透過引進快閃儲存架構,大幅提高了公有雲區塊儲存服務的效能,不僅藉此擴展了應用範圍,也形成了更豐富了服務層級與類型。

以AWS來說,最早是在2012年8月,為DynamoDB資料庫服務與部分高階EC2運算服務,在EBS上提供了基於SSD的佈建IOPS(Provisioned IOPS)儲存服務類型,開始將公有雲區塊儲存帶向固態儲存領域,讓公有雲儲存首次擁有保證I/O效能的服務能力。隨後AWS又於2014年擴大了快閃儲存應用範圍,推出成本較低的一般用途SSD(General Purpose)服務。

類似的,Google Cloud也是在2014年中,開始提供SSD形式的Persistent Disk區塊儲存服務。

到了今日,SSD已成為公有雲區塊儲存服務的核心,一些雲端服務商的區塊儲存服務甚至已走向全面SSD化(如Oracle Cloud的Block Volume Service),搭配效能調節技術來向用戶提供不同等級的效能。

不過,多數的公有雲區塊儲存服務,仍然保留硬碟來提供低成本儲存服務,藉此提供2種主要的服務層級——SSD型與硬碟型。

SSD型區塊儲存服務

採用SSD為儲存媒體,以提供重視效能的應用環境為目的,通常又能分為效能型與標準型等2類。

● 效能型SSD

以支援資料庫等I/O密集型、重視效能的應用環境為目的,例如AWS EBS的佈建IOPS(Provisioned IOPS)儲存服務,Azure磁碟服務(Disk Storage)中的Ultra磁碟與高階SSD,Oracle Cloud的Higher Performance型區塊儲存服務等。

這類區塊儲存服務的每個磁碟,最高可提供數萬至十多萬IOPS效能,與500MB/s等級以上的傳輸率,足以與本地端的中、高階全快閃儲存陣列相比,但成本也是最高的。

● 通用型SSD

目的是為網頁伺服器、輕量型應用程式或開發測試等應用,提供兼顧效能與成本的平價SSD儲存空間,例如AWS EBS的一般用途型(General Purpose)SSD服務,Azure磁碟服務中的標準SSD,Oracle Cloud的Balanced型,以及IBM Cloud Block Storage中,每GB 2IOPS等級以上的服務等。

這類區塊儲存服務的每個磁碟,IOPS效能只有效能型SSD服務的1/3或更低,但成本也低了許多。

不過,要注意的是,一些雲端服務商的SSD型區塊儲存,並不區分為上述兩種層級,而是依照儲存區容量、區塊或執行個體來對應I/O效能的高低,如Alibaba的SSD雲端碟,Google Cloud的SSD型Persistent Disk服務等。

硬碟型區塊儲存服務

採用機械式硬碟為儲存媒體,效能只有數百IOPS的程度,最高不過1000、2000 IOPS,遠不如SSD型服務,但成本也便宜一半以上,目的是針對存取相對不頻繁、或是對效能較不敏感的應用,提供低成本儲存空間,典型的有Azure磁碟服務中的標準HDD,Goold Cloud的標準型Persistent Disk服務,Alibaba的普通雲端碟等。

比較特別的是AWS EBS,將其硬碟型區塊服務區分為:輸送量優化HDD(Throughput Optimized),以及冷HDD(Cold HDD)等兩種。前者針對普通的工作負載應用,後者則針對低存取頻率的低效能服務,效能與成本都只有前者的一半。

多面向檢視公有雲區塊儲存

我們在區分了公有雲區塊儲存的基本形式之後,接下來,我們將從效能與容量尺度可用性資料保護,以及資料服務功能等不同面向,來檢視當前主要的公有雲區塊儲存服務。

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