【多樣化的效能與容量選擇】公有雲區塊儲存的規模與擴展規格

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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