儲存月報第43期：公有雲區塊儲存的另一面向--運算單元附屬區塊儲存

區塊（Block-Level）儲存是公有雲必不可缺的儲存服務之一，為雲端上的執行個體、虛擬機器等運算單元，提供了最基本的本機儲存空間。

依照提供服務的架構，公有雲的區塊儲存服務，可以分為運算單元附屬的本地端區塊儲存，以及獨立的網路化區塊儲存等兩大類，在上個月的《透視公有雲區塊儲存》封面故事中，我們聚焦於後者，檢視了當前主要公有雲服務商的獨立區塊儲存服務，這裡我們則將轉向另一類。

公有雲區塊儲存的基本型態

我們可將「運算單元附屬本地端區塊儲存」，以及「獨立的網路化區塊儲存」，分別視為傳統本地端區塊儲存兩種基本型態——伺服器本機直連的儲存裝置，以及SAN網路儲存，在公有雲上的對應型式。

運算單元附屬的本地端區塊儲存

也就是執行個體或虛擬機器直接附屬的儲存空間，一同佈建與配置，一般是由執行個體所在的主機來提供這類儲存空間，所以許多服務商都稱為「本地端儲存（Local Storage）」 或「本地端磁碟（Local Disk）」。

這種附屬型的區塊儲存空間，屬於運算單元硬體資源的一部份，因而生命週期也與運算單元同步，所以當掛載的運算單元停止運作或刪除時，附屬的儲存空間也會隨之消失，無法長久持續地保存資料，而且還缺乏備援與高可用能力，容量也有限，最多僅數TB到數十TB等級。

但另一方面，這種儲存空間與運算單元的「距離」更近，多是位於運算單元底層的主機內，不僅有助於減少存取延遲、也利於引進NVMe SSD之類的高速直連裝置，適合扮演暫存資料用的高速儲存空間角色。

所有公有雲服務商的運算單元服務，都含有附屬的區塊儲存空間項目，典型的有AWS EC2的Instance Store Volumes、微軟Azure虛擬機器的暫存儲存體（Temp storage）、Google Cloud Compute Engine的本機SSD（Local SSDs），以及IBM Cloud的本地端儲存空間（Local Storage）等。

網路化的公有雲區塊儲存

獨立於執行個體外的公有雲區塊儲存服務，獨立佈建與設定，然後再透過遠端掛載機制（如iSCSI協定），將儲存空間掛載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，資料仍能繼續保存，因此能長期保存資料，而且更可靠，擁有高可用性，擴展能力也更大，目前一些服務商的獨立區塊儲存服務，已能提供PB等級的擴展能力。

幾乎每一家公有雲服務商都能提供這類型區塊儲存服務，如AWS Elastic Block Store（EBS）、Azure Disk Storage、Google Cloud的Persistent Disk、IBM Cloud的Block Storage、Oracle Cloud的Block Volume Services，以及Alibaba Cloud Block Storage等。

大公有雲商的本地端區塊儲存

接下來，我們便逐一檢視當前六大公有雲服務商，在運算服務中提供的附屬型本地端區塊儲存空間規格。

從這些規格可以看出，目前附屬型區塊儲存，正迅地朝固態儲存化發展，所有服務商都能提供基於SSD的本地端儲存空間，其中AWS、Oralce Cloud與阿里雲還引進了NVMe SSD，凸顯了這類儲存空間的「高速暫存用」定位。

AWS EC2

AWS EC2執行個體可用的區塊儲存空間，包括執行個體自身的Instance Store Volumes空間，以及EBS服務提供的空間等兩種。多數EC2執行個體都可使用這兩種區塊儲存空間，不過有少數執行個體自身不提供Instance Store Volumes，只能使用EBS的區塊儲存空間。

其中Instance Store Volumes也就是其他的本地端磁碟區，視執行個體的等級與類型，使用的磁碟機可分為NVMe SSD、SATA SSD與硬碟等3種類型，每種執行個體所能使用的Instance Store Volumes磁碟數量與規格是固定的，擁有最大磁碟機數量的執行個體是hs1.8xlarge，支援24臺2TB硬碟；提供最大儲存容量的執行個體則是i3en.24xlarge與i3en.24xlarge，可支援8臺7.5TB NVMe SSD，一共60TB容量。

與EBS相比，EBS擁有更高的容量，單一磁碟區最高可提供16TB容量，而每一臺執行個體則能掛載最多26或40個EBS磁碟區（Windows執行個體最多26個EBS磁碟區，Linux執行個體最多40個EBS磁碟區，部份執行個體類型只允許掛載11～31個EBS磁碟區）。此外，EBS擁有4種等級可選，用戶也能彈性調整容量與規格，還能透過資料分散複製機制，防止硬體故障造成資料遺失，也能透過快照功能來保護資料。

相較下，Instance Store Volumes不僅容量較小、缺乏組態上的彈性，也不具可因應磁碟故障的冗餘架構，可靠性與可用性都很有限，但優勢是離執行個體更近，某些執行個體的NVMe SSD裝置是與伺服器主機實體直連，可確保極低的存取延遲效能。

Azure VM

Azure虛擬機器可用的區塊儲存空間有兩種，包括虛擬機器自身的暫存儲存體（Temp storage），以及獨立的磁碟儲存體（Disk Storage）服務提供的磁碟空間。

暫存儲存體是一種本地端磁碟區，使用虛擬機器所在實體主機的磁碟機來構成，目前Azure提供的暫存儲存體已幾乎全面SSD化，除了上一代的A類型虛擬機器（A與Av2系列），仍採用基於硬碟的暫存儲存體之外，目前Azure絕大多數的虛擬機器，暫存儲存體都是基於SSD，每種虛擬機器可配置的暫存儲存體規格是固定的，擁有最大容量的虛擬器器是D96a v4，配置了2400GB的暫存儲存體。

如同其他服務商的本地端磁碟機，對於Azure的暫存儲存體來說，一旦刪除或遷移虛擬機器，則暫存儲存體內的資料也會跟著一起刪除。

比較特別的是針對儲存最佳化的Lsv2系列虛擬機器，除了擁有80～800GB的暫存儲存體之外，還配置了1～10臺本地端NVMe SSD，這些NVMeSSD的特性與暫存儲存體相似，都是用於高速的資料暫存空間，效能驚人（最高可提供380萬讀取IOPS與20GB/s傳輸率），但是當虛擬機器停止時，資料也會跟著消除。

相較下，磁碟儲存體提供的磁碟區，則能彈性地調整規格，單一磁碟區最大容量達32TB或64TB，虛擬機器可以掛載多達32個磁碟區作為資料磁碟，效能雖然低於暫存儲存體，但可獨立於虛擬機器外長期保存資料，且具備高可用性。

Google Cloud Compute Engine

Google Cloud針對Compute Engine的執行個體，提供了兩種區塊儲存空間，一為本機SSD（Local SSDs），另一為獨立的永久磁碟（Persistent Disk）。

本機SSD又分為SCSI與NVMe兩種型式，每個磁碟區容量為375GB，每臺Compute Engine最多可以掛載8個本機SSD裝置，一共3TB容量，遠低於可提供64TB空間的永久磁碟，而且也沒有資料保護與高可用性，只要執行個體終止，也會跟著失去本機SSD的資料。

但另一方面，本機SSD是與執行個體實體連接（位於運作執行個體的實體機器上），可提供十分可觀的I/O效能與低延遲，每GB空間的I/O效能，是SSD型永久磁碟的6～10倍。

IBM Cloud Virtual Server

IBM Cloud有Virtual Server、Virtual Server for VPC與Power Systems Virtual Servers等運算服務，我們這裡以最主要的Virtual Server作為基準。

與其他服務商相比，IBM Cloud的區塊儲存服務區分較為精細，Virtual Server一共可以使用3種區塊儲存空間：本地端儲存空間（Local Storage）、SAN儲存空間（Portable SAN storage）與Block Storage服務，前兩者是跟著Virtual Server一同佈建的附屬儲存空間，後者則是獨立於Virtual Server外的儲存空間服務。

本地端儲存空間是Virtual Server主機上內含（build-on）的磁碟空間，有硬碟與SSD兩種型式，最大容量800GB（2臺400GB磁碟）；SAN儲存空間是由Virtual Server所在資料中心的快閃儲存陣列叢集，掛載給Virtual Server的輔助儲存空間，最大容量達10TB（5臺2TB磁碟）；至於Block Storage，則是IBM Cloud上獨立的區塊儲存服務，透過iSCSI將儲存空間掛載給Virtual Server使用，單一磁碟區容量達12TB，每臺Virtual Server執行個體，最多可掛載4或12個用於存放資料的磁碟區（非開機用磁碟區）。

與其他服務商相比，IBM Cloud的本地端區塊儲存擁有選擇更多樣化，以及可用性更高的特點。

在類型上，IBM Cloud有本地端儲存空間與SAN儲存空間兩種可選。在可用性方面，其他廠商的本地端磁碟都沒有因應硬體故障的冗餘能力，執行個體失效時，也無法將本地端磁碟掛載給其他執行個體讀取。而IBM Cloud的本地端儲存空間，是由多臺SSD以RAID構成，可以應付SSD失效的情況；至於SAN儲存空間則是由獨立的全快閃儲存陣列來提供，具備更高的備援能力，當執行個體失效時，能自動將磁碟區掛載到其他執行個體上重啟。

Oracle Cloud Compute

Oracle Cloud Compute運算服務的虛擬機器執行個體（Virtual Machine Instances），基本上都是透過獨立的Block Volume Services儲存服務，來提供區塊儲存空間，不過高密度I/O型（DenseIO）的執行個體，另外配備了容量3.2TB～51.2TB、基於NVMe SSD的本地端磁碟（Local Disk），擁有數十萬IOPS以上的效能，但沒有保護資料的冗餘機制，因此是作為高速的暫存空間使用。

相較下，Block Volume Services儲存服務則有3種等級可選，組態更為彈性，具備高可用性，擴展性也更高，單一磁碟區最大容量達32TB，每臺執行個體可掛載最多32個磁碟區，擁有PB等級的容量上限。

阿里雲ECS

阿里雲的Cloud Elastic Compute Service運算服務，所屬的執行個體可以使用兩種區塊儲存空間，一為獨立的Cloud Block Storage服務提供的雲端碟空間，另一為本地碟（Local Disks），其中Cloud Block Storage服務是所有執行個體都可使用，至於本地碟則只有只有部份類型的執行個體才提供

又有NVMe SSD與SATA硬碟兩種型式（較早的執行個體還有SSD本地碟組態），單一執行個體可掛載最多2臺NVMe SSD本地碟，最大容量2.9TB，或是掛載最多28臺基於SATA硬碟的本地碟，可用容量達154TB。

相較下，Cloud Block Storage服務提供的雲端碟，則擁有單一磁碟區最大32TB的規格，每臺執行個體可掛載最多16個磁碟區，擴展能力較本地碟更高，也具備本地碟沒有的高可用性。不過本地碟擁有效能優勢，如NVMe SSD本地碟，單一磁碟便可提供24萬IOPS效能，而SSD型雲端碟單一磁碟區效能則只有2萬IOPS。只有特別強化效能的ESSD雲端碟，才能比擬本地碟的單磁碟效能。