資料來源:iThome整理,2020年1月

儲存區規模與擴展性,也就是效能與容量,是使用公有雲區塊儲存時的頭一個問題。

為了適應用戶端環境千差萬別的應用需求,公有雲服務商都能提供多種效能層級的區塊儲存服務,以及彈性的容量選擇,包含基於硬碟的低成本儲存服務,以及基於SSD的高效能儲存服務。

藉由引進SSD作為儲存媒體,目前的公有雲區塊儲存已能提供十分可觀的效能,而且還在持續提高中。舉例來說,現今AWS與Azure區塊儲存服務的單一磁碟區最高I/O效能,都比2年前提高了3、4倍。除了提高服務效能外,引進SSD對於公有雲儲存更重要的意義,是可結合I/O效能調節技術,為用戶提供靈活按需配置、且具備「效能保證」的I/O服務品質,這是以往基於硬碟的架構難以做到的。

時至今日,SSD已經成為公有雲區塊儲存服務的主要儲存媒體,以我們這次觀察的6大公有雲服務商、一共23種區塊儲存磁碟區(Volume)型式中,超過2/3都是基於SSD。儘管如此,多數公有雲服務商仍保留了基於硬碟的磁碟區服務,向用戶提供低成本的儲存空間,也形成了豐富的儲存服務層次區分。

接下來,我們便從儲存服務的層級區分、I/O效能、容量等3個面向,來檢視主要6大公有雲服務商區塊儲存服務的尺度規格。

磁碟區效能層級區分

所有公有雲服務商,都是以效能來做為區塊服務的區分基準。目前AWS的EBS擁有最多樣化的效能層級選項,一共有:佈建IOPS SSD(Provisioned IOPS)(io1)、一般用途SSD (General Purpose SSD)(gp2)、輸送量優化HDD(Throughput Optimized HDD)(st1),以及冷HDD(Cold HDD)(sc1)等4種磁碟區層級,顧名思義,前兩者是基於SSD,後兩者是基於硬碟。

另外,AWS還保留了上一代的EBS磁帶磁碟區服務(EBS Magnetic),可提供小容量、低效能的需求。

Azure的區塊儲存服務是磁碟儲存體(Disk Storage),加上2019年中新推出的Ultra磁碟後,目前一共分為4種磁碟區層級——Ultra磁碟、高階SSD、標準SSD與標準HDD,前3者是基於SSD,最後一種是基於硬碟。

Google Cloud的區塊儲存服務永久磁碟(Persistent Disk),層級區分方式比較特別,除了基於效能外,同時還基於是否擁有遠端同步複製功能來區分,以2種基本層級——標準永久磁碟與SSD永久磁碟為基礎,再加上是否具備跨區域遠端同步複製功能,區分為區域(Zonal)型標準永久磁碟與區域SSD永久磁碟,以及擁有跨區遠端同步功能的地區(Regional)型永久磁碟與地區SSD永久磁碟,一共4種。

IBM Cloud的Block Storage服務,有兩種服務層級區分基準,首先是稱作「使用耐久性層級進行佈建」的基準,一共區分為4種效能等級——每GB 0.25 IOPS、每GB 2 IOPS、每GB 4 IOPS與每GB 10 IOPS,其中2 IOPS/GB以上的等級都是採用SSD。

另一種是稱作「使用效能進行佈建」的區分基準,有11種容量從20GB到12TB、效能從100~48000 IOPS的磁碟區。事實上,IBM Cloud的這兩種區分層級是一體兩面,容量與效能上限是一致的,多數情況下適用「耐久性層級」,如果用戶明確知道自身應用的效能需求規格,則可選用「基於效能」的佈建。

Oracle Cloud的Block Volume Service區塊儲存服務,很單純的依照效能,區分為Lower Cost、Balanced與Higher Performance等3種型式,依照Oracle說法,目前他們的新一代雲端資料中心架構,儲存服務的基礎設施都已經升級到NVMe SSD。

最後是阿里雲(Alibaba Cloud),目前可提供普通雲端碟(Basic disk)、高效雲端碟(Ultra disk)、SSD雲端碟(Standard SSD),再加上2019年初推出的ESSD(Enhanced SSD)增強型SSD雲端碟,一共有4種區塊儲存磁碟區,其中的ESSD,又分為3種等級。

除了這幾種以外,阿里雲目前正在測試另一類區塊儲存服務,即可同時供多個執行個體同時存取的共用區塊存放裝置(Shared Block Storage)。

效能規格

公有雲區塊儲存的效能,可以用IOPS、傳輸率與存取延遲等3個指標來衡量,但這是個複雜的議題,牽涉到磁碟區的大小、執行個體資源(CPU、記憶體與網路介面等)、處理資料的區塊大小,以及服務連接的物理距離等因素,因此效能指標數字只能做為粗略的參考,事實上,各服務商採用的效能計算基準也各有不同。

例如AWS EBS在io1與gp2給出的IOPS規格,是以16K I/O區塊為基準,強調IOPS表現,st1與sc1則\是以1MB區塊為基準,強調傳輸率。而阿里雲的官方IOPS規格則是以更小的4KB區塊為基準,Oracle則視不同面向使用4KB、8KB與1MB區塊為基準。

就目前來說,阿里雲的區塊儲存服務,所能覆蓋的效能區間範圍是最廣的,從數百IOPS效能的硬碟型服務,到數萬、數千IOPS等級的SSD型服務,以至10萬IOPS等級的高階SSD型服務,都能提供,甚至還有百萬IOPS等級的超高階型服務。次之的是Azure與Google Cloud,也能覆蓋到10萬IOPS等級的高階型服務。

相較下,AWS EBS的低階服務選項較多,但缺乏10萬IOPS等級以上的高階型服務,IBM Cloud與Oracle Cloud也是相似的情況。

在存取延遲方面,多數公有雲區塊儲存服務,都是以提供10ms以下的延遲為目標,一些服務則號稱可以提供更低的延遲。

容量規格

在磁碟區容量方面,各服務商區塊儲存服務的規格存在很大的差異。

AWS EBS所有服務的磁碟區容量上限都是16TB,算是目前比較小的,其中較昂貴的兩種SSD型服務io1與gp2,容量起始門檻比較低,分別為4GB與1GB;至於st1與sc1兩種硬碟型服務,雖然單位成本較低,但起始門檻也較高,為500GB起跳。

在Azure方面,除了新的Ultra磁碟以外,所有服務的磁碟區容量上限都可達到32GB,Ultra磁碟更達到64TB。在起始容量方面,Azure相對於其他服務商有著更低的門檻,SSD型服務為4GB,硬碟型服務則為32GB。

而Google Cloud永久磁碟的所有型式服務,單一磁碟區容量上限都是64TB,在起始門檻方面,沒有遠端同步複製功能的區域型(Zonal)服務,都是從10GB起跳;而附加了遠端同步複製的地區型(Regional)服務,則是從100GB與200GB起跳。

至於IBM Cloud提供的區塊磁碟區最大容量只到12TB,是目前規格較低的一種,起始門檻則是20GB。Oracle Cloud的磁碟區容量上、下限為50GB到32TB,算是中等的規格。

在阿里雲方面,除了最低階的普通雲端碟以外,其餘區塊磁碟區的容量上、下限都是20GB到32TB,而普通雲端碟則是5GB到2TB,專門對應小型應用。

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