סקירה כללית על הביצועים של Google Cloud Hyperdisk

במאמר הזה מוסבר איך פועלים הביצועים של Google Cloud Hyperdisk, כדי שתוכלו להבין את הביצועים של נפחי ה-Hyperdisk שלכם ולבחור את סוג ה-Hyperdisk המתאים לעומס העבודה שלכם.

‫Hyperdisk היא האפשרות המומלצת של Google Cloudלאחסון בלוקים עמיד. מידע נוסף על Hyperdisk זמין במאמר מידע על Hyperdisk.

פרטים על מגבלות הביצועים זמינים במאמר בנושא מגבלות הביצועים של Hyperdisk.

כדי לבדוק את הביצועים הנוכחיים או הקודמים של נפח Hyperdisk, אפשר לעיין במאמר בנושא בדיקת מדדי הביצועים של הדיסק.

הסברים על המונחים ויחידות המידה

הביצועים של Hyperdisk, כפי שמתואר במסמך הזה, מתייחסים ל-IOPS ולתפוקה.

  • ‫IOPS מייצג פעולות קלט/פלט לשנייה. זהו מספר הפעולות הנפרדות של קריאה וכתיבה שהנפח מבצע או יכול לבצע בתוך שנייה.
  • קצב העברת נתונים מתייחס למספר הבייטים שאפשר לקרוא או לכתוב בווליום בשנייה. התפוקה נמדדת ב-MiB/s.

מידות הגודל הן ב-GiB או ב-TiB.

מינוח של סוגי מכונות

המונח מכונת מחשוב מתייחס למכונה וירטואלית (VM) או למכונת Bare Metal. סוג המכונה של מכונת מחשוב הוא השילוב הספציפי של המאפיינים שלה, כמו סדרת המכונה ומספר המעבדים הווירטואליים.

במסמך הזה, סוגי המכונות מסומנים בפורמט הבא: M-*-N, כאשר:

  • ‫M היא סדרת המכונות, לדוגמה, C3
  • ‫* מייצג את כל הגדרות הזיכרון והמעבד, לדוגמה: standard או highcpu
  • ‫N הוא מספר יחידות ה-vCPU, המעבדים או ייעוד ה-GPU, למשל 22 למכונה עם 22 יחידות vCPU, או 8g למכונה עם 8 יחידות GPU
הפורמט הזה כולל את סוגי המכונות הבאים, בכל מקום שבו הם זמינים:
  • סוגי מכונות Bare Metal (*-metal)
  • סוגי מכונות שמגיעים עם דיסקים מקומיים מסוג SSD שמצורפים אליהם (*-lssd,‏ *-standardlssd או *-highlssd).

לדוגמה, c3-*-176 מתייחס לכל סוגי המכונות C3 עם 176 vCPU, כלומר c3-standard-176,‏ c3-highcpu-176,‏ c3-highmem-176 ו-c3-standard-176-lssd. מידע נוסף זמין במאמר בנושא המינוח ב-Compute Engine.

סיכום הביצועים של Hyperdisk

כשמצרפים נפחי Hyperdisk למופע, הביצועים המקסימליים שאפשר להשיג תלויים בתרחיש, כפי שמפורט בטבלה הבאה.

מספר כרכי Hyperdisk
 ביצועים מקסימליים
1 הביצועים של נפח האחסון הם הנמוכים מבין:
  • הביצועים המוקצים של נפח האחסון
  • מגבלת הביצועים של סוג המכונה עבור סוג ה-Hyperdisk.
‫2 או יותר מאותו סוג Hyperdisk הביצועים הכוללים של כל נפחי התנועה הם הנמוך מבין:
  • הסכום של הביצועים שהוקצו לכל נפח
  • מגבלת הביצועים של סוג המכונה עבור סוג Hyperdisk
‫2 סוגים או יותר של Hyperdisk הביצועים הכוללים של כל נפחי התנועה הם הנמוך מבין:
  • הסכום של הביצועים שהוקצו לכל נפח
  • מגבלות הביצועים של סוג המכונה של המופע

למגבלות לפי סוג Hyperdisk, אפשר לעיין במאמר מגבלות ביצועים לפי סוג Hyperdisk.

למידע על מגבלות לפי סוג מכונה, אפשר לעיין במאמר בנושא מגבלות ביצועים לפי סוג מכונה.

מידע על ביצועים מוקצים ב-Hyperdisk

אפשר לציין רמת ביצועים ליעד עבור נפח Hyperdisk. ערך ה-IOPS או התפוקה שאתם מציינים או מקצים נקרא ביצועים מוקצים.

אתם יכולים להקצות את הביצועים של אמצעי אחסון כשאתם יוצרים אותו. אפשר גם להגביר או להחליש את עוצמת הקול בזמן השימוש בה בלי להגדיל את גודל עוצמת הקול.

הביצועים שסופקו הם לא רמת ביצועים מובטחת. אלא רמת הביצועים המטורגטת שאתם מצפים שהנפח יצטרך בזמני שיא השימוש. הביצועים בפועל תלויים במגבלות של המופע שמשתמש בנפח האחסון ובכמה גורמים אחרים.

רמות ביצועים שמוגדרות כברירת מחדל

הקצאת רמת ביצועים לנפח Hyperdisk היא אופציונלית. אם לא מציינים ערך, למשל כי לא בטוחים כמה IOPS או תפוקה נדרשים לעומס העבודה, Compute Engine יוצר את אמצעי האחסון עם ערכי ברירת מחדל. אפשר להגדיל או להקטין את הערך הזה בהמשך. ערכי ברירת המחדל משתנים בהתאם לסוג ה-Hyperdisk ומפורטים בקטע ערכי ברירת מחדל של IOPS וקצב העברת נתונים עבור Hyperdisk Balanced,‏ Hyperdisk Balanced High Availability,‏ Hyperdisk Extreme,‏ Hyperdisk Throughput או Hyperdisk ML.

מגבלות על ביצועים שהוקצו

הביצועים המקסימליים שאפשר להקצות תלויים בסוג Hyperdisk ובגודל הנפח.

מגבלה לסוג Hyperdisk

לכל סוג של Hyperdisk יש רמת ביצועים מקסימלית שאפשר להקצות. חלק מסוגי ה-Hyperdisk מאפשרים הקצאה של IOPS, של תפוקה או של שניהם. אם אי אפשר להקצות נפח תפוקה, הנפח של הכרך תלוי ב-IOPS שהוקצו. באופן דומה, אם לא ניתן להקצות IOPS, ה-IOPS של אמצעי האחסון תלויים ברוחב הפס שאתם מקצים.

לדוגמה, אפשר להקצות נפח נתונים (throughput) לכרכים של Hyperdisk ML, אבל לא IOPS. היחס בין IOPS לבין קצב העברת הנתונים ב-Hyperdisk ML הוא 16 IOPS לכל MiB/s של קצב העברת נתונים שהוקצה. לכן, אם יוצרים נפח Hyperdisk ML עם תפוקה של ‎100,000 MiB/s , הנפח יוקצה עם ‎1,600,000 IOPS.

מגבלות לפי גודל

הביצועים המקסימליים שאפשר להקצות משתנים בהתאם לגודל הנפח. לדוגמה, לנפח אחסון Hyperdisk Balanced בגודל 10 TiB, אפשר להקצות 3,000 עד 160,000 IOPS, אבל לנפח אחסון בגודל 50 GiB, אפשר להקצות 3,000 עד 25,000 IOPS.

פרטים על המגבלות לפי גודל של כל סוג Hyperdisk זמינים בקטע מגבלות גודל וביצועים בדפים Hyperdisk Balanced,‏ Hyperdisk Balanced High Availability,‏ Hyperdisk Extreme,‏ Hyperdisk Throughput ו-Hyperdisk ML.

בטבלה הבאה מפורטים הביצועים המקסימליים שאפשר להקצות לכל סוג של Hyperdisk.

סוג Hyperdisk הביצועים המקסימליים שאפשר להקצות לכל נפח תפוקה שניתנת להתאמה אישית IOPS שניתן להתאמה אישית
Hyperdisk Balanced ‫160,000 IOPS
‫2,400 MiB/s 		כן כן
Hyperdisk Balanced High Availability ‫100,000 IOPS
‫1,200 MiB/s		 כן כן
Hyperdisk Extreme ‫350,000 IOPS לא; ‎250 MiB/s לכל 1,000 IOPS, עד ‎5,000 MiB/s כן
Hyperdisk ML ‫1,200,000 MiB/s כן לא; 16 IOPS לכל MiB/s של קצב העברת נתונים, עד 19,200,000 IOPS
Hyperdisk Throughput ‫2,400 MiB/s כן לא; 4 IOPS לכל MiB/s של קצב העברת נתונים, עד 9,600 IOPS.

ביצועים במצב יציב

עבור עומסי עבודה שרגישים לשינויים בביצועים, מומלץ להשתמש בסדרת מכונות שמציעה ביצועים במצב יציב. מגבלת הביצועים במצב יציב היא רמת הביצועים שמופע יכול לשמור עליה בכל אמצעי האחסון המצורפים. לעומת זאת, רמת הביצועים המקסימלית היא רמת הביצועים הגבוהה ביותר שמופע יכול להשיג.

מגבלות הביצועים במצב יציב לא מהוות הסכם רמת שירות (SLA).

כדי שנפח Hyperdisk יגיע למגבלת ביצועים ספציפית במצב יציב, הביצועים שהוקצו לו צריכים להיות שווים למגבלת המצב היציב או גבוהים ממנה.

מגבלת הביצועים במצב יציב משותפת לכל הדיסקים שמצורפים למופע.

סדרות מכונות שמציעות ביצועים יציבים

סדרות המכונות הבאות מציעות ביצועים יציבים:

הגדרת עומס עבודה כדי לעמוד בביצועים שהוקצו

הביצועים בפועל של נפח Hyperdisk – הביצועים שנצפו כשהוא מצורף למופע – לא יכולים לחרוג מהמגבלות הבאות:

  • הביצועים המוקצים של נפח האחסון
  • מגבלות הביצועים שספציפיות למופע, כולל מגבלות ספציפיות לסוג Hyperdisk
  • בנפחי Hyperdisk Balanced ו-Hyperdisk Balanced High Availability, מגבלות הצריכה המקבילות לביצועים הבסיסיים

לכן, כדי לוודא שהנפח יכול להגיע לביצועים שהוקצו לו, חשוב להתייחס לגורמים הבאים:

גורמים כמו גודל קלט/פלט ועיצוב האפליקציה, שלא מהווים מגבלות ביצועים, משפיעים גם הם על הביצועים. מידע נוסף על הגורמים האלה זמין במאמר בנושא גורמים ספציפיים לעומס עבודה שמשפיעים על הביצועים.

איך מגבלות על ביצועי מופעים משפיעות על הביצועים של Hyperdisk

לכל מכונת מחשוב יש מגבלות ביצועים שונות, בהתאם לסוג המכונה:

  • מגבלת ביצועים לסוג Hyperdisk
  • מגבלת ביצועים כוללת למופע

כל מגבלה חלה במצבים ספציפיים.

מגבלות הביצועים של מופעים לכל סוג Hyperdisk

לכל מכונה יש מגבלת ביצועים לכל נפחי ה-Hyperdisk מסוג מסוים שמצורפים למכונה.

מתי המגבלה הזו חלה: כשמצרפים למופע נפח Hyperdisk אחד או יותר מאותו סוג. כדי שכל נפח יגיע לביצועים המוקצים שלו, מגבלת הביצועים של המופע צריכה להיות גדולה מסכום הביצועים המוקצים של כל הנפחים. אחרת, הביצועים של אמצעי האחסון לא יכולים לחרוג ממגבלת הביצועים של המופע.

דוגמה

נניח שיש לכם נפח אחסון מסוג Hyperdisk Throughput,‏ hdt-disk-1, עם תפוקת נתונים מוקצית של 600 MiB/s, ואתם רוצים לצרף אותו למופע c3-*-4.

למופעי c3-*-4 יש מגבלות על קצב העברת הנתונים:

סוג Hyperdisk תפוקה מקסימלית (MiB/s)
Hyperdisk Balanced 400
Hyperdisk Extreme לא נתמך
Hyperdisk Throughput 240
Hyperdisk Balanced High Availability 400
Hyperdisk ML 400

אם מצרפים את hdt-disk-1 למכונה הווירטואלית, הביצועים בפועל של אמצעי האחסון לא יכולים לחרוג מ-240‎ MiB/s. אם במקום זאת תצרפו נפח אחסון מסוג Hyperdisk Balanced, הביצועים של נפח האחסון הזה לא יוכלו לעלות על ‎400 MiB/s.

אם מצרפים 2 נפחי אחסון מסוג Hyperdisk Balanced למכונה הווירטואלית, הביצועים המשולבים של שני נפחי האחסון מסוג Hyperdisk Balanced עדיין לא יכולים לחרוג מ-400 MiB/s. הדבר נכון ללא קשר לביצועים שסופקו לשני אמצעי האחסון.

מגבלות הביצועים של כל Hyperdisk לפי סוג המכונה מפורטות במאמר מגבלות הביצועים לפי סוג Hyperdisk.

מגבלת הביצועים הכוללת של מופע

לכל מופע יש מגבלת ביצועים כוללת שהוא יכול להגיע אליה. המגבלה הזו משותפת לכל אמצעי האחסון שמצורפים למופע.

מתי המגבלה הזו חלה: כשמצרפים יותר מסוג אחד של Hyperdisk למופע. הביצועים בפועל של כל הכרכים יחד לא יכולים לחרוג ממגבלת הביצועים של המופע, ללא קשר לביצועים שהוקצו לכל כרך.

אם המכונה תומכת ב-Persistent Disk, כל נפחי ה-Persistent Disk שמצורפים אליה חולקים את אותה מגבלה.

דוגמה

נניח שיש לכם מופע c3-*-22 עם תפוקה מקסימלית של 1,800 MiB/s.

מצרפים את המשאבים הבאים למכונה הווירטואלית:

  • ‫2 נפחי אחסון מסוג Hyperdisk Balanced, כל אחד עם תפוקת נתונים (throughput) מוקצית של 900 MiB/s.
  • ‫1 נפח אחסון מסוג Hyperdisk Throughput עם הקצאת משאבים לפי תפוקה של 500 MiB/s

הביצועים המשולבים בכל אמצעי האחסון לא יכולים לחרוג מ-1,800 MiB/s.

רשימת המגבלות זמינה במאמר מגבלות ביצועים לפי סוג מכונה.

מגבלות צריכה בו-זמנית לביצועים בסיסיים

ב-Compute Engine יש הגבלה על כמות הביצועים בחינם שפרויקט יכול לצרוך בו-זמנית בנפחי אחסון מסוג Hyperdisk Balanced High Availability ו-Hyperdisk Balanced שנמצאים באותו אזור או באותו מאגר אחסון. ההגבלה הזו נקראת מגבלת צריכה בו-זמנית לביצועים בסיסיים.

מתי המגבלה הזו חלה: המגבלה הזו חלה על פרויקטים עם יותר מ-150 נפחי אחסון מסוג Hyperdisk Balanced ו-Hyperdisk Balanced High Availability באותו אזור. המגבלה הזו חלה גם על נפחי אחסון ב-Hyperdisk Balanced Storage Pool אם במאגר האחסון לא נעשה שימוש בהקצאת משאבים מתקדמת לשיפור הביצועים.

הביצועים שמוקצים לנפחי Hyperdisk Balanced ו-Hyperdisk Balanced High Availability מורכבים מביצועים בתשלום ומביצועים בחינם. ‫3,000 ה-IOPS הראשונים ו-140 MiB/s של התפוקה שאתם מקצים הם בחינם, והם נקראים ביצועים בסיסיים. ביצועים שסופקו מעבר ל-3,000 פעולות קלט/פלט בשנייה או ל-140 מגה-בייט לשנייה נחשבים ביצועים שניתן לחייב עליהם. לדוגמה, נפח שהוקצה לו 4,000 IOPS כולל 1,000 IOPS שניתנים לחיוב.

לנפחי Hyperdisk Balanced High Availability ולנפחי Hyperdisk Balanced באותו פרויקט ובאותו אזור יש את מגבלות הצריכה המקבילות הבאות לביצועים בסיסיים:

  • מגבלת צריכה בו-זמנית של IOPS בסיסי: 500,000 IOPS
  • מגבלת צריכה בו-זמנית לתפוקה בסיסית: ‎50 GiB/s

איך פועלות מגבלות צריכה בו-זמנית של ביצועים בסיסיים

בפרויקט, הקצאתם יותר מ-500,000 IOPS ו-‎50 GiB/s של קצב העברת נתונים בכל אמצעי האחסון באותו אזור. עם זאת, נפחי האחסון לא יכולים לצרוך בו-זמנית יותר מ-500,0�IOPS או יותר מ-50 GiB/s של תפוקה.

בנוסף, הביצועים הכוללים בו-זמנית לא יכולים לחרוג מהביצועים הכוללים הבסיסיים שהקציתם. לדוגמה, אם הקציתם סך של 100,000 IOPS של ביצועים בסיסיים באותו אזור ובאותו פרויקט, מגבלת הצריכה המקבילה של הביצועים הבסיסיים היא 100,000 IOPS.

מגבלות צריכה כוללות באותו פרויקט ואזור

לכל אזור בפרויקט יש מגבלת צריכה כוללת בו-זמנית – הביצועים הכוללים של הביצועים הבסיסיים והביצועים שניתנים לחיוב שכל נפחי Hyperdisk Balanced ו-Hyperdisk Balanced High Availability יכולים להשתמש בהם בו-זמנית.

לכל אזור בפרויקט, מגבלת הצריכה הכוללת בו-זמנית היא סכום הערכים הבאים:

  • הביצועים שניתנים לחיוב בכל נפחי האחסון של Hyperdisk Balanced ו-Hyperdisk Balanced High Availability באזור
  • מגבלת הצריכה המקבילית של האזור לביצועים בסיסיים, שהיא הנמוכה מבין האפשרויות הבאות:
    • סכום ה-IOPS או התפוקה של הבסיס שהוקצה בכל אמצעי האחסון באותו אזור
    • ‫500,000 IOPS או תפוקה של ‎50 GiB/s

הקצאת ביצועים כדי לעמוד בדרישות של צריכה מקבילה

כדי לוודא שהקציתם מספיק ביצועים לעומס העבודה שלכם, משווים בין הערכים הבאים:

  • הביצועים הכוללים שאתם מצפים שהנפחים יצרכו בו-זמנית
  • מגבלת הצריכה הכוללת בו-זמנית של נפחי Hyperdisk Balanced ו-Hyperdisk Balanced High Availability בפרויקט שנמצאים באותו אזור

אם הביצועים הכוללים שאתם מצפים שהנפחים יצרכו גבוהים מהמגבלה הכוללת של צריכה בו-זמנית, מערכת Compute Engine תגביל את הביצועים של הנפחים, אלא אם תספקו ביצועים נוספים לחיוב.

ריכזנו כאן כמה דוגמאות.

דוגמה 1

בפרויקט יש 10 נפחי אחסון Hyperdisk Balanced באזור A, ולכל נפח אחסון מוקצים 100,000 IOPS, כך שהסך הכולל של ה-IOPS שהוקצו הוא 1,000,000. אתם מצפים שהנפחים יצרכו בו-זמנית 800,000 פעולות קלט/פלט בשנייה.

כדי לקבוע את מגבלת הצריכה הכוללת בו-זמנית, מוסיפים את סך ה-IOPS שניתן לחיוב לפרויקט למגבלת הצריכה בו-זמנית לביצועים בסיסיים.

  • סך כל ה-IOPS המוקצים לחיוב: 970,000 ((100,000 - 3,000) * 10 disks)
  • מגבלת הצריכה המקבילית לביצועים בסיסיים: ‫30,000 IOPS, כי זה הערך הנמוך מבין:
    • סך כל ה-IOPS הבסיסיים שהוקצו: 30,000 ‏ (3,000 * 10)
    • ‫500,000 IOPS

הביצועים הכוללים שניתן לצרוך בו-זמנית באזור א' הם 1,000,000 IOPS‏ (30,000 + 970,000). הביצועים של אמצעי האחסון לא יוגבלו, כי סך ה-IOPS הבסיסיים שהוקצו נמוך מ-500,000 IOPS.

דוגמה 2

בפרויקט יש 500 נפחי אחסון מסוג Hyperdisk Balanced High Availability באזור C, וכל אחד מהם מוקצה עם 3,500 IOPS, כך שהסך הכולל של ה-IOPS שהוקצו הוא 1,750,000. צפי נפחי הנתונים הוא 1,000,000 פעולות קלט/פלט בשנייה (IOPS) בו-זמנית.

כדי לקבוע את מגבלת הצריכה הכוללת בו-זמנית, מוסיפים את סך ה-IOPS שניתן לחיוב שמוקצים למגבלת הצריכה בו-זמנית של הפרויקט לביצועים בסיסיים.

  • סך כל ה-IOPS שניתנים לחיוב הוא 250,000 ((3,500 - 3,000) * 500 disks)
  • מגבלת הצריכה המקבילה לביצועים בסיסיים היא 500,000 IOPS, כי זה הערך הנמוך מבין:
    • סך כל ה-IOPS הבסיסיים שהוקצו: 1,500,000 (‎3,000 * 500)
    • ‫500,000 IOPS

הביצועים הכוללים שניתן לנצל בו-זמנית באזור C הם 750,000 IOPS‏ (250,000 + 500,000). הצריכה בו-זמנית של נפחי האחסון של בסיס IOPS מוגבלת ל-500,000 IOPS.

כדי לצרוך בו-זמנית מיליון פעולות קלט/פלט בשנייה, צריך להקצות יותר ביצועים לחיוב עבור אמצעי האחסון.

גורמים ספציפיים לעומס העבודה שמשפיעים על הביצועים

בקטע הזה נסביר על גורמים ספציפיים לעומסי עבודה שמשפיעים על מגבלות התפוקה ועל מגבלות ה-IOPS שאפשר להשיג בנפחי Hyperdisk. מידע נוסף על שיפור הביצועים זמין במאמר בנושא אופטימיזציה של הביצועים של Hyperdisk.

כדי להגיע לרמות המקסימליות של IOPS ושל קצב העברת נתונים שמוצעות על ידי נפחי Hyperdisk, צריך לקחת בחשבון את הפרמטרים הבאים של עומס העבודה:

  • גודל קלט/פלט: כדי להגיע למגבלות של IOPS ושל קצב העברת הנתונים, צריך להשתמש בגדלים ספציפיים של בלוקים, באופן הבא:
    • כדי להגיע למגבלות המקסימליות של IOPS, צריך להגדיר גודל קלט/פלט של 4 KB.
    • כדי להגיע למגבלות התפוקה המקסימליות, גודל הקלט/פלט צריך להיות לפחות 256 KB.
  • אורך התור: אורך התור הוא מספר הבקשות בהמתנה לנפח אחסון. כדי להגיע למגבלות הביצועים המקסימליות, צריך להתאים את אורך התור בהתאם לגודל הקלט/פלט, ל-IOPS ולרגישות לזמן האחזור של עומס העבודה. אורך התור האופטימלי משתנה בהתאם לעומס העבודה, אבל בדרך כלל הוא צריך להיות גדול מ-256.
  • מספר אמצעי האחסון המצורפים: כדי לקבל את התוצאות הכי טובות מבחינת ביצועים, מומלץ לצרף עד 8 אמצעי אחסון למופע יחיד.

המאמרים הבאים