本文說明 Google Cloud Hyperdisk 的功能。Hyperdisk 是 Compute Engine 最快速且最有效率的耐久性磁碟。如果您需要運算執行個體 (虛擬機器 (VM) 執行個體、容器和裸機執行個體) 的開機或資料磁碟，建議使用 Hyperdisk。
如要瞭解 Compute Engine 中的其他區塊儲存空間選項，請參閱「選擇磁碟類型」。
如要建立新的 Hyperdisk 磁碟區，請參閱「建立 Hyperdisk 磁碟區」。
Hyperdisk 功能
使用 Hyperdisk，您可以佈建、管理及擴充 Compute Engine 工作負載，不必像使用一般地端部署儲存區域網路 (SAN) 那樣耗費成本和心力。
Hyperdisk 磁碟區具有下列功能：
做為實體磁碟：您可以將 Hyperdisk 磁碟區與運算執行個體搭配使用，就像磁碟區是附加至執行個體的實體磁碟一樣。當您讀取或寫入 Hyperdisk 磁碟區時，資料會透過網路傳輸。
效能更高：Hyperdisk 採用 Google 的 Titanium 儲存空間卸載技術，IOPS 和總處理量都比永久磁碟更高。
可自訂效能：您可以選擇每個 Hyperdisk 磁碟區的效能 (IOPS 或處理量)。您也可以在 Hyperdisk 磁碟區使用期間，提高或降低其效能。
支援高可用性：萬一發生可用區或區域服務中斷，您可以啟用下列一或多項功能，確保資料維持高可用性：
如要避免可用區服務中斷導致資料遺失，請使用 Hyperdisk Balanced High Availability。Hyperdisk Balanced High Availability 磁碟區的資料會同步複製到同一區域內的兩個可用區，因此即使一個可用區服務中斷，資料也不會遺失。
如要避免區域性服務中斷導致資料遺失，請使用非同步複製功能，在其他區域維護資料副本。為磁碟啟用非同步複製功能後，系統會持續將一個區域的資料複製到次要區域的副本。如果發生區域性服務中斷，您可以將資料容錯移轉至次要區域。非同步複製功能適用於 Hyperdisk Balanced、Hyperdisk Balanced High Availability 和 Hyperdisk Extreme 磁碟區。
可攜性：您可以變更 Hyperdisk 磁碟區所連結的運算執行個體。
可在 VM 之間共用：對於高可用性工作負載，多個 VM 可以共用特定 Hyperdisk 類型。每個 VM 都能同時讀寫或唯讀存取磁碟區。
支援集區容量和效能：為簡化規劃、避免過度佈建儲存空間及降低成本，您可以使用 Hyperdisk 儲存空間集區，大量購買 Hyperdisk 儲存空間和效能。
為工作負載選擇 Hyperdisk 類型
如要為工作負載新增 Hyperdisk 磁碟區，必須選擇 Hyperdisk 類型。每種 Hyperdisk 類型都經過設計及最佳化，適用於特定類型的工作負載。以下列出可用的 Hyperdisk 類型。
- Hyperdisk Balanced
- Hyperdisk Balanced High Availability
- Hyperdisk Extreme
- Hyperdisk Throughput
- Hyperdisk ML
多數工作負載都建議使用 Hyperdisk Balanced。
如要選取 Hyperdisk 類型，請比較工作負載類型和效能需求與下表中的資訊。如需特定 Hyperdisk 類型的詳細資訊，請參閱「建議的 Hyperdisk 類型」欄中的連結頁面。
| 工作負載類型 | 建議的 Hyperdisk 類型 |
獨特功能 | 每個磁碟區的最大 IOPS 和總處理量 |
|---|---|---|---|
|
Hyperdisk Balanced |
|
IOPS：160,000 處理量：2,400 MiB/s |
|
Hyperdisk Balanced High Availability |
|
IOPS：100,000 處理量：2,400 MiB/s |
|
Hyperdisk Extreme |
|
IOPS：350,000 處理量：5,000 MiB/s1 |
|
Hyperdisk ML |
|
IOPS：33,554,4322 處理量：2,097,152 MiB/s |
|
Hyperdisk Throughput |
|
IOPS：9,6002 處理量：2,400 MiB/s |
1 您無法為 Hyperdisk Extreme 磁碟區指定處理量等級。佈建的輸送量取決於您指定的 IOPS 級別。
2 您無法為 Hyperdisk Throughput 和 Hyperdisk ML 磁碟區指定 IOPS 級別。佈建的 IOPS 會依據您指定的輸送量等級。
Hyperdisk 大小限制
下表列出各 Hyperdisk 類型的容量上限。
| 磁碟類型 | 大小下限 | 大小上限 | 預設大小 |
|---|---|---|---|
| Hyperdisk Balanced | 4 GiB | 64 TiB1 | 100 GiB |
| Hyperdisk Balanced High Availability | 4 GiB | 64 TiB | 100 GiB |
| Hyperdisk Extreme | 64 GiB | 64 TiB | 1 TiB |
| Hyperdisk Throughput | 2 TiB | 32 TiB | 2 TiB |
| Hyperdisk ML | 4 GiB | 64 TiB | 100 GiB |
Hyperdisk 效能
以下摘要說明 Hyperdisk 的重要效能概念：
- 您可以設定每個 Hyperdisk 磁碟區的效能 (IOPS 和/或處理量) 限制和大小。您也可以增加或減少 Hyperdisk 磁碟區的效能，而不變更大小。
- 您指定的效能限制稱為「佈建效能」。佈建的效能並非預期效能，而是磁碟可達到的最高效能。
- Hyperdisk 磁碟區的實際效能是指磁碟區使用期間的觀察效能。
- 如要讓 Hyperdisk 磁碟區達到佈建的效能，必須將其連結至支援相同或更高層級效能的運算執行個體。
如要瞭解 Hyperdisk 效能運作方式，請參閱「關於 Hyperdisk 效能」。 如要瞭解各 Hyperdisk 類型的效能限制，請參閱「Hyperdisk 效能限制」。
延遲時間
每種 Hyperdisk 類型都有不同的延遲設定檔。Google 建議您比較 Hyperdisk Throughput 與硬碟的延遲時間。您可以比較 Hyperdisk Balanced、Hyperdisk Balanced High Availability、Hyperdisk Extreme 和 Hyperdisk ML 的延遲時間，與企業級 SSD 的延遲時間。
Hyperdisk Balanced 和 Hyperdisk Extreme 提供毫秒以下的延遲。
支援 Hyperdisk 的機器系列
這個部分會列出各個 Hyperdisk 類型支援的機器系列。如果機器系列不支援 Hyperdisk，請改用 Persistent Disk。
選取一或多個機器系列，即可查看支援的 Hyperdisk 類型。
| 機器系列 | Hyperdisk Balanced | Hyperdisk Balanced HA | Hyperdisk Extreme | Hyperdisk Throughput | Hyperdisk ML |
|---|---|---|---|---|---|
| A2 | — | — | — | — | |
| A3 (H100) | |||||
| A3 (H200) | — | ||||
| A4 | — | — | |||
| A4X | — | — | |||
| A4X Max | — | ||||
| C2 | — | — | — | — | — |
| C2D | — | — | — | — | — |
| C3 | |||||
| C3D | |||||
| C4 | |||||
| C4A | |||||
| C4D | — | — | |||
| E2 | — | — | — | — | — |
| G2 | — | — | — | ||
| G4 | |||||
| H3 | — | — | — | ||
| H4D | — | — | — | — | |
| M1 | — | — | — | ||
| M2 | — | — | — | ||
| M3 | — | ||||
| M4 | — | — | — | ||
| N1 | — | — | — | — | — |
| N1+GPU | — | — | — | — | — |
| N2 | — | — | — | ||
| N2D | — | — | — | — | |
| N4 | — | ||||
| N4A | — | ||||
| N4D | — | ||||
| T2A | — | — | — | — | — |
| T2D | — | — | — | — | |
| TPU v2 | — | — | — | — | — |
| TPU v3 | — | — | — | — | — |
| TPU v4 | — | — | — | — | — |
| TPU v5e | — | — | — | — | |
| TPU v5p | — | — | — | — | |
| TPU v6e | — | — | — | ||
| TPU7x | — | — | — | ||
| X4 | — | — | — | ||
| Z3 | — |
機器系列支援限制
本節列出各 Hyperdisk 類型支援的機器系列限制。
- Hyperdisk Extreme 有以下限制：
- A3 機器類型至少需要 104 個 vCPU，因此不支援
a3-highgpu-1g和a3-highgpu-2g。 - C3 機型至少需要 88 個 vCPU。
- C3D 機型至少需要 60 個 vCPU。
- C4 和 G4 機器類型至少需要 96 個 vCPU。
- M1 機器類型至少需要 80 個 vCPU。
- C4A、C4D、M3 和 M4 機型至少需要 64 個 vCPU。
- N2 機器類型至少需要 80 個 vCPU；不支援自訂 N2 機器類型
- A3 機器類型至少需要 104 個 vCPU，因此不支援
- 使用 Hyperdisk Throughput 時，請注意下列限制：
- 您無法在 Bare Metal 執行個體上使用 Hyperdisk Throughput，但 A4X Max Bare Metal 執行個體除外。
- 將 Hyperdisk Throughput 磁碟區附加至特定機器系列時，會受到額外限制，包括 C4、C4A 和 N4。詳情請參閱「 將 Hyperdisk Throughput 磁碟區附加至第 4 代執行個體的限制」。
Hyperdisk 適用區域
部分 Hyperdisk 類型適用於所有地區和區域，其他類型則僅適用於特定位置。下表彙整了各 Hyperdisk 類型的區域適用情形。
| Hyperdisk 類型 | 支援的地區 |
|---|---|
| Hyperdisk Balanced | 適用於所有可用區和區域 |
| Hyperdisk Balanced High Availability | 適用於所有可用區和區域，但 AI 區域除外 |
| Hyperdisk Extreme | 適用於所有可用區和區域 |
| Hyperdisk ML | 適用於所有可用區和區域 |
| Hyperdisk Throughput | 適用於所有可用區和區域 |
何時該搭配工作負載使用 Hyperdisk 集區
您可以使用 Hyperdisk 集區簡化磁碟管理作業並降低成本。使用 Hyperdisk 集區，您可以大量購買容量和效能，不必為個別磁碟購買。接著，您可以在集區中建立磁碟，以使用購買的資源。集區中的磁碟可做為執行個體和容器的開機磁碟和資料磁碟。
Hyperdisk 集區的設計宗旨，是為容量和效能需求高的工作負載提供可預測的效能。如果專案的磁碟在單一可用區中，有高並行或佈建容量、IOPS 或處理量用量，Google 建議使用 Hyperdisk 集區管理專案的磁碟。
一般來說，如果工作負載在單一專案和區域內有下列一或多項需求，就應使用 Hyperdisk 集區：
| 工作負載類型 | 使用 Hyperdisk 集區的門檻 | 建議的集區類型 |
|---|---|---|
|
加速器 (GPU / TPU) 執行個體，並附加開機和暫存磁碟 HDFS 或 Lustre 等平行檔案系統，且並行使用率高 |
|
|
|
大型企業工作負載，例如企業應用程式、DBMS 或商務應用程式 AI/機器學習和 HPC 模擬工作負載 |
|
|
以下是適合使用 Hyperdisk 集區的工作負載範例：
-
Hyperdisk Exapool 的工作負載範例：
- AI/ML 工作負載涵蓋 4,000 個 TPU VM，並使用 2 PiB 的 Hyperdisk Balanced，佈建的效能為 20,000,000 IOPS 和 3 TiB/s 的處理量，可達到 500 GiB/s 的並行匯總尖峰處理量。
- 使用 Hyperdisk Balanced 做為開機和暫存磁碟，以 15,000 個 GPU 執行個體進行 AI/ML 訓練工作負載，總容量為 8 PiB，並行匯總尖峰處理量為 1 TiB/秒。
- 容量達 6 PiB 以上的平行檔案系統，且讀取密集型處理量的並行匯總尖峰值為 800 GiB/s。
-
Hyperdisk 儲存空間集區的工作負載範例：
- 使用 Hyperdisk Balanced 磁碟區搭配本機 SSD 做為共用快取，以 1,000 個 GPU 執行個體執行 AI/ML 和 HPC 模擬工作負載。
- 工作負載分散在多個資料庫和應用程式中，且資料庫和應用程式使用的多個磁碟區，已佈建 100 TiB 的容量。
您可以搭配使用 Hyperdisk Balanced 或 Hyperdisk Throughput 磁碟區與 Hyperdisk 集區。 如要進一步瞭解集區，請參閱「關於 Hyperdisk 集區」。
在執行個體之間共用 Hyperdisk 磁碟區
您可以將同一個 Hyperdisk 磁碟區同時連結至多個執行個體，在這些執行個體之間共用該磁碟區。
系統支援下列情境：
從多個執行個體並行讀寫存取單一磁碟區。建議用於叢集檔案系統和高可用性工作負載，例如 SQL Server 容錯移轉叢集基礎架構。支援下列 Hyperdisk 類型：
- Hyperdisk Balanced
- Hyperdisk Extreme
- Hyperdisk Balanced High Availability
多個執行個體可同時唯讀存取單一磁碟區。相較於使用多個含有相同資料的磁碟，這種做法更具成本效益。建議用於加速器最佳化的機器學習工作負載。支援 Hyperdisk ML 磁碟區。
如要瞭解如何共用磁碟，請參閱「在執行個體之間共用磁碟」。
Hyperdisk 磁碟區的高可用性和災難復原防護
如要保護資料，以免受到區域或地區服務中斷的影響，請啟用複製功能，也就是在其他區域或地區保留資料副本。
跨可用區同步複製
如要將資料複製到相同地區的其他區域，必須使用 Hyperdisk Balanced High Availability 磁碟區。Hyperdisk Balanced High Availability 是唯一支援可用區複製的 Hyperdisk 類型。
詳情請參閱「關於同步磁碟複製」一文。
跨區域非同步複製
萬一發生區域性服務中斷情形，您可以啟用非同步複製功能來保護資料。Asynchronous Replication 會在其他區域維護磁碟區資料副本。舉例來說，如要保護 us-west1 中的 Hyperdisk 磁碟區，可以使用非同步複製功能，將磁碟區複製到 us-east4 區域的次要磁碟區。如果 us-west1 中的磁碟區無法使用，則可以使用 us-east4 中的次要磁碟區。
您可以使用非同步複製功能搭配下列 Hyperdisk 類型：
- Hyperdisk Balanced
- Hyperdisk Extreme
- Hyperdisk Balanced High Availability
如要進一步瞭解跨區域複製功能，請參閱「非同步複製」。
Hyperdisk 磁碟區的加密方式
根據預設，Compute Engine 會使用Google-owned and Google-managed encryption keys保護 Hyperdisk 磁碟區。您也可以使用客戶自行管理的加密金鑰 (CMEK) 加密 Hyperdisk 磁碟區。
詳情請參閱「關於磁碟加密」一文。
搭配 Hyperdisk 磁碟區使用機密運算
建立 Hyperdisk Balanced 磁碟時，啟用磁碟的機密模式，即可為磁碟新增硬體式加密功能。機密模式僅適用於連結至 Confidential VM 的 Hyperdisk Balanced 磁碟。
詳情請參閱「Hyperdisk Balanced 磁碟區的機密模式」。
Hyperdisk 的耐用性
Compute Engine 會將 Hyperdisk 磁碟區的資料分散到多個實體磁碟，確保資料耐久性並發揮最佳效能。
磁碟耐用性是指在一般年份，一般磁碟因設計而導致資料遺失的機率。Hyperdisk 資料遺失事件極為罕見，過去通常是因硬體故障、軟體錯誤或兩者皆有而發生。Google 採取多項措施，降低全產業無聲資料損毀的風險。
系統會根據一組假設計算耐久性，包括硬體故障、災難性事件的可能性、Google 資料中心的隔離做法和工程程序，以及各磁碟類型使用的內部編碼。
Google Cloud 客戶的人為錯誤 (例如客戶不慎刪除磁碟) 不在 Hyperdisk 持久性範圍內。
下表列出各磁碟類型設計的耐久性。耐久性達 99.999% 代表如果使用 1,000 個 Hyperdisk 磁碟區，可能一百年都不會遺失任何一個磁碟區。
| Hyperdisk Balanced | Hyperdisk Extreme | Hyperdisk ML | Hyperdisk Throughput | Hyperdisk Balanced High Availability |
|---|---|---|---|---|
| 優於 99.999% | 優於 99.9999% | 優於 99.999% | 優於 99.999% | 優於 99.9999% |
支援的磁碟介面
視執行個體的機型而定，Hyperdisk 磁碟區會透過 NVMe 或 SCSI 介面，以磁碟形式掛接至 VM。
定價
系統會按照 Hyperdisk 磁碟區的總佈建容量計費，直到您刪除這些項目為止。即使磁碟區未附加至任何執行個體，或是執行個體已暫停或停止，仍會產生費用。系統會按每月每 GiB 收費。此外，您還需支付下列費用：
- 對於已超出基準值 3,000 的 IOPS 和 140 MiB/s 的處理量，Hyperdisk Balanced 會按照每月費率，針對佈建 IOPS 和佈建處理量 (以 MiB/s 為單位) 收取費用。
- Hyperdisk Extreme 會按照佈建 IOPS 按月收費。
- Hyperdisk ML 會按照佈建輸送量 (以 MiB/s 為單位) 按月收費。將多個 VM 連結至單一 Hyperdisk ML 磁碟區不會產生額外費用。
- Hyperdisk Throughput 會按照佈建輸送量 (以 MiB/s 為單位) 按月收費。
由於區域性磁碟的資料會寫入兩個位置，因此 Hyperdisk Balanced High Availability 儲存空間的費用是 Hyperdisk Balanced 儲存空間的兩倍。
如需更多定價資訊，請參閱「磁碟定價」。
Hyperdisk 和承諾使用折扣
Hyperdisk 磁碟區不適用於：
- 依資源計算的承諾使用折扣 (CUD)
- 續用折扣 (SUD)
Hyperdisk 和先占 VM 執行個體
Hyperdisk 可與 Spot VM (或先占 VM) 搭配使用。但 Hyperdisk 沒有折扣現貨價格。
Hyperdisk 的限制
- 您無法從 Hyperdisk 磁碟區建立機器映像檔。
- 您無法從 Hyperdisk Extreme、Hyperdisk Throughput 或 Hyperdisk Balanced High Availability 磁碟區建立映像檔。
- 您無法透過 Hyperdisk ML 或 Hyperdisk Throughput 磁碟區建立即時快照。
- Hyperdisk Extreme、Hyperdisk ML 和 Hyperdisk Throughput 磁碟區無法做為開機磁碟。
- 您最多可以每 30 秒將 Hyperdisk ML 磁碟區連至 100 個 VM。
- 您無法透過快照或磁碟映像檔，以讀寫模式建立 Hyperdisk ML 磁碟，只能以唯讀模式建立磁碟。
- 如果為 Hyperdisk ML 磁碟區啟用唯讀模式，就無法重新啟用讀寫模式。
- 如以多重寫入模式建立磁碟區，請參閱其他限制。
- 如果您在機密模式下建立 Hyperdisk Balanced 磁碟區，請參閱其他限制。
- 在 C3D 機型上使用 AMD SEV 的機密 VM 不支援 Hyperdisk Balanced 和 Hyperdisk Throughput。
後續步驟
- 瞭解如何建立 Hyperdisk 磁碟區。
- 瞭解如何複製 Hyperdisk 磁碟區。
- 瞭解 Hyperdisk Balanced High Availability 的同步磁碟複製功能。
- 瞭解 Hyperdisk 集區。
- 查看磁碟定價資訊。
- 瞭解如何最佳化 Hyperdisk 效能。