本文說明永久磁碟磁碟區的功能、類型、效能和優點。如果虛擬機器 (VM) 執行個體或容器需要區塊儲存空間 (例如開機磁碟或資料磁碟)，請使用永久磁碟卷宗 (如果 Google Cloud Hyperdisk 不適用於您的運算執行個體)。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」。
Persistent Disk 磁碟區是耐用的網路儲存裝置，可供執行個體存取，如同電腦或伺服器中的實體磁碟。永久磁碟磁碟區不會連接至代管執行個體的實體機器。而是以網路區塊裝置的形式附加至執行個體。讀取或寫入永續磁碟磁碟區時，資料會透過網路傳輸。
各 Persistent Disk 磁碟區上的資料分散於數個實體磁碟之間。 Compute Engine 會管理實體磁碟和資料分配，確保備援和最佳效能。
您可以卸載或移動磁碟區，刪除執行個體後一樣能保留資料。Persistent Disk 的效能會隨著大小調整，因此您可以依據效能和儲存空間需求，調整現有 Persistent Disk 磁碟區的大小，或是在 VM 中新增 Persistent Disk 磁碟區。
將非開機磁碟新增至執行個體，以取得可靠且經濟實惠的儲存空間，並維持一致的效能特徵。
永久磁碟類型
建立永久磁碟磁碟區時，您可以選取下列其中一個磁碟類型：
- Balanced Persistent Disk (
pd-balanced)- 可替代 SSD (效能型) 永久磁碟。
- 在效能與成本間取得平衡。對於大多數 Compute Engine 機器類型，這些磁碟的最高 IOPS 與 SSD 永久磁碟相同，但每 GiB 的 IOPS 較低。這類磁碟的效能等級適合大多數一般用途應用程式，價格則介於標準和 SSD 永久磁碟之間。
- 使用固態硬碟 (SSD)。
- SSD (效能) 永久磁碟 (
pd-ssd)- 適合需要比標準永久磁碟提供更低延遲和更多 IOPS 的企業應用程式和高效能資料庫
- 使用固態硬碟 (SSD)。
- 標準永久磁碟 (
pd-standard)- 適用於主要使用循序 I/O 的大量資料處理工作負載。
- 使用標準硬碟 (HDD)。
- Extreme Persistent Disk (
pd-extreme)- 可為隨機存取工作負載和大量處理量提供穩定一致的高效能。
- 適用於高階資料庫工作負載。
- 可讓您佈建目標 IOPS。
- 使用固態硬碟 (SSD)。
- 僅適用於少數機器類型。
如果您在 Google Cloud 控制台中建立磁碟，預設磁碟類型為 pd-balanced。如果您使用 gcloud CLI 或 Compute Engine API 建立磁碟，預設磁碟類型為 pd-standard。
如要瞭解機型支援情形，請參閱下列內容：
Persistent Disk 的耐久性
磁碟耐久性代表在一般年份中，一般磁碟因設計而導致資料遺失的機率，計算時會根據一組假設，包括硬體故障、災難性事件的可能性、Google 資料中心的分離做法和工程程序，以及各磁碟類型使用的內部編碼。Persistent Disk 資料遺失事件極為罕見，過去通常是因硬體故障、軟體錯誤或兩者合併所致。Google 也採取許多措施，降低業界普遍存在的無聲資料毀損風險。客戶人為錯誤 (例如不慎刪除磁碟) 不在永久磁碟耐久性範圍內。 Google Cloud
區域性 Persistent Disk 磁碟區的內部資料編碼和複製功能，可將資料遺失風險降到最低。區域永久磁碟提供高可用性，如果整個資料中心遺失且無法復原，可用於災難復原。區域性永久磁碟提供的磁碟副本數量是可用區永久磁碟的兩倍，每個副本會分布在同一區域的兩個可用區之間。如果主要可用區在服務中斷期間無法使用，您可以立即存取第二個可用區中的副本。
如要進一步瞭解特定區域的注意事項，請參閱「地理位置與區域」一文。
下表列出各磁碟類型設計的耐用性。99.999% 的耐久性代表如果使用 1,000 個磁碟，可能一百年都不會遺失任何一個磁碟。
| 可用區標準永久磁碟 | 可用區平衡型永久磁碟 | 可用區 SSD 永久磁碟 | 可用區極端永久磁碟 | 區域性標準永久磁碟 | 區域平衡型永久磁碟 | 區域性 SSD 永久磁碟 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 高於 99.99% | 高於 99.999% | 高於 99.999% | 高於 99.9999% | 高於 99.999% | 高於 99.9999% | 高於 99.9999% |
支援的機器系列
選取機器系列，即可查看支援的永久磁碟 (PD) 類型。
| 機器系列 | SSD PD | Balanced PD | Extreme PD | Standard PD |
|---|---|---|---|---|
| A2 | — | |||
| A3 (H100) | — | — | ||
| A3 (H200) | — | — | — | — |
| A4 | — | — | — | — |
| A4X | — | — | — | — |
| A4X Max | — | — | — | — |
| C2 | — | |||
| C2D | — | |||
| C3 | — | — | ||
| C3D | — | — | ||
| C4 | — | — | — | — |
| C4A | — | — | — | — |
| C4D | — | — | — | — |
| C4N | — | — | — | — |
| E2 | — | |||
| G2 | — | — | ||
| G4 | — | — | — | — |
| H3 | — | — | — | |
| H4D | — | — | — | — |
| M1 | ||||
| M2 | ||||
| M3 | — | |||
| M4 | — | — | — | — |
| M4N | — | — | — | — |
| N1 | — | |||
| N1+GPU | — | |||
| N2 | ||||
| N2D | — | |||
| N4 | — | — | — | — |
| N4A | — | — | — | — |
| N4D | — | — | — | — |
| T2A | — | |||
| T2D | — | |||
| TPU v2 | — | — | — | |
| TPU v3 | — | — | — | |
| TPU v4 | — | — | — | |
| TPU v5e | — | — | — | |
| TPU v5p | — | — | — | |
| TPU v6e | — | — | — | — |
| TPU7x | — | — | — | — |
| X4 | — | — | — | — |
| X5 | — | — | — | — |
| Z3 | — | — | ||
| Z4D | — | — | — | — |
容量上限
永久磁碟磁碟區大小上限為 64 TiB。您最多可以將 127 個次要的非開機區域永久磁碟磁碟區新增至 VM 執行個體。不過，附加至單一 VM 的所有永久磁碟磁碟區總容量不得超過 257 TiB。
您可以在 VM 內使用邏輯磁碟區管理功能，建立最多 257 TiB 的單一邏輯磁碟區。如要瞭解如何確保大量資料的最高效能，請參閱「邏輯磁碟區大小」。
可用區永久磁碟
可用區永久磁碟只能在特定可用區 (例如 europe-west-2) 存取。
易用性
Compute Engine 會為您處理大部分的磁碟管理工作，因此您不必費心處理分區、備援磁碟陣列或子磁碟區管理的問題。一般來說，您不需要建立較大的邏輯磁碟區。不過，您可以將每個 VM 的次要附加永久磁碟容量擴充至 257 TiB，並將這些做法套用至永久磁碟區。如果格式化永久磁碟磁碟區時只使用單一檔案系統，且沒有分割區表，就能節省時間並獲得最佳效能。
如果您需要將資料分割成多個唯一的磁碟區，請建立其他磁碟，而不是將現有磁碟分割成多個分區。
如果需要更多 Persistent Disk 磁碟區空間，請調整磁碟大小，而非重新分割及格式化。
效能
Persistent Disk 的效能可預測，且會隨著佈建的容量線性調整，直到達到 VM 佈建 vCPU 的限制為止。Persistent Disk 的效能也取決於 VM 的 vCPU 數量。如要進一步瞭解 Persistent Disk 效能和最佳化，請分別參閱「Persistent Disk 效能總覽」和「最佳化 Persistent Disk 效能」。
新的 Persistent Disk 磁碟區可立即達到最高效能，不需要預先暖機。Compute Engine 也會最佳化效能，因此您不需要將多個磁碟條帶化，就能獲得最佳效能。
標準永久磁碟區可有效且經濟實惠地處理循序讀取/寫入作業。如果應用程式需要高隨機 IOPS 速率，請使用 SSD 或極速 Persistent Disk。SSD 永久磁碟的設計目標是將延遲時間控制在 10 毫秒以內。觀察到的延遲時間因應用程式而異。
對於開機裝置，您可以使用標準永久磁碟區，降低成本。10 GiB 的小型永久磁碟卷宗可用於基本啟動和套件管理用途。不過，如要確保開機磁碟在一般用途中維持一致的效能，請使用平衡型永久磁碟做為開機磁碟。
由於 Persistent Disk 寫入作業會計入 VM 的累計網路輸出流量，因此 Persistent Disk 寫入作業會受到 VM 的網路輸出上限限制。
可靠性
Persistent Disk 內建備援機制，可保護資料免於設備故障，並確保資料在資料中心維護事件期間仍可存取。系統會針對所有永久磁碟作業計算總和檢查碼， 確保讀取的資料與寫入的資料一致。
此外，您也可以建立永久磁碟的快照，防止使用者錯誤導致資料遺失。快照中的資料會逐漸增加，即使是連接至運作中 VM 的磁碟，建立快照也只需要幾分鐘。
區域永久磁碟
區域性 Persistent Disk 磁碟區的儲存空間品質與可用區 Persistent Disk 類似。不過，區域性永久磁碟磁碟區可在同一區域的兩個可用區之間，提供耐用的資料儲存和資料複製功能。
關於磁碟同步複製
建立新的永久磁碟時，您可以選擇在一個可用區中建立磁碟，或在同一區域的兩個可用區中複製磁碟。
舉例來說，如果您在可用區 (例如 us-west1-a) 中建立一個磁碟，就會有一個磁碟副本。只在一個可用區中建立的磁碟稱為「可用區磁碟」。您可以在區域內的其他可用區 (例如 us-west1-b) 儲存磁碟的另一個副本，提高磁碟可用性。
在相同區域的兩個可用區之間複製的永久磁碟稱為區域永久磁碟。您也可以使用 Hyperdisk Balanced High Availability，跨可用區同步複製 Google Cloud Hyperdisk。
區域不太可能完全故障，但可用區可能會發生故障。如以下圖片所示，在區域內複製到不同可用區，有助於提高可用性並減少磁碟延遲。如果兩個複製可用區都發生故障，則視為區域性故障。
磁碟會在兩個可用區中複製。
在複製情境中，資料會儲存在本機可用區 (us-west1-a)，也就是虛擬機器 (VM) 執行的可用區。然後，資料會複製到另一個可用區 (us-west1-b)。其中一個可用區必須與 VM 執行的可用區相同。
如果發生可用區中斷，您通常可以將在區域永久磁碟上執行的工作負載容錯移轉至其他可用區。詳情請參閱「管理區域性磁碟的故障」。
區域性永久磁碟的設計考量
如果您要在 Compute Engine 上設計穩固的系統或高可用性服務，請使用區域 Persistent Disk，並搭配其他最佳做法，例如使用快照備份資料。區域性永久磁碟卷宗也適用於區域性代管執行個體群組。
效能
區域 Persistent Disk 磁碟區專為需要較低復原點目標 (RPO) 和復原時間目標 (RTO) 的工作負載設計，相較於使用 Persistent Disk 快照，可提供更快速的復原速度。
如果寫入效能的重要性低於跨多個可用區的資料備援，區域性永久磁碟就是合適的選項。
與可用區永久磁碟相同，區域性永久磁碟在 vCPU 數量較多的 VM 上，可達到更高的 IOPS 和輸送量效能。如要進一步瞭解這項限制和其他限制，請參閱「設定磁碟以符合效能需求」。新的區域性 Persistent Disk 磁碟區可立即達到最高效能，不需要預先暖機。
需要更多磁碟空間或更佳的效能時，您可以調整地區磁碟規模，以新增更多儲存空間、總處理量和 IOPS。
可靠性
Compute Engine 會將區域性永久磁碟的資料複製到您建立磁碟時選取的可用區。每個副本的資料會分散到可用區內的多部實體機器，確保資料具備備援能力。
與區域性 Persistent Disk 類似，您可以建立 Persistent Disk 的快照，以防使用者錯誤導致資料遺失。快照中的資料會逐漸增加，即使是連接至運作中 VM 的磁碟，建立快照也只需要幾分鐘。
區域性永久磁碟的限制
- 區域性永久磁碟只能連接至採用 E2、N1、N2 和 N2D 機型的 VM。
- 您只能將 Hyperdisk Balanced High Availability 連接至支援的機型。
- 您無法透過複製 Hyperdisk ML 或 Hyperdisk Throughput 磁碟來建立區域性磁碟。您必須先建立來源磁碟的快照，然後根據該快照建立 Hyperdisk Balanced High Availability 磁碟。詳情請參閱「將區域磁碟變更為 Hyperdisk Balanced High Availability 磁碟」。
- 使用唯讀模式時，最多可將區域平衡型永久磁碟連接至 10 個 VM 執行個體。
- 區域性標準永久磁碟的大小下限為 200 GiB。
- 您只能增加 區域性永久磁碟或Hyperdisk Balanced High Availability 磁碟區的大小，無法縮減。
- 區域性永久磁碟和 Hyperdisk Balanced High Availability 磁碟區的效能特性，與對應的區域磁碟不同。詳情請參閱「 關於 Persistent Disk 效能」和「 Hyperdisk Balanced High Availability 效能限制」。
- 您無法使用處於多重寫入模式的 Hyperdisk Balanced High Availability 磁碟區做為開機磁碟。
- 如果您複製可用區磁碟來建立複製磁碟，則建立時兩個可用區備用資源不會完全同步。建立完成後，您平均可在 3 分鐘內使用區域磁碟複製作業。不過，磁碟可能需要數十分鐘才能完全複製，且 復原點目標 (RPO) 接近零。瞭解如何 檢查複製的磁碟是否已完全複製。
- 您無法在 AI 可用區中建立區域磁碟。
- 依據映像檔建立區域性磁碟時，有下列限制：
- 從映像檔建立區域性磁碟時，每 5 分鐘可在專案中建立一個磁碟。您一次最多可發出 5 個要求，但 25 分鐘內建立的磁碟不得超過 5 個。
- 依據映像檔建立區域性磁碟的功能目前為預先發布階段，速度比依據映像檔建立可用區磁碟慢。
儲存介面類型
建立執行個體或在 VM 中新增 Persistent Disk 磁碟區時，系統會自動為您選擇儲存空間介面。Tau T2A 和第三代 VM (例如 M3) 使用 NVMe 介面搭配永久磁碟。
機密 VM 執行個體也會使用 NVMe 永久磁碟。所有其他 Compute Engine 機器系列都使用 SCSI 磁碟介面做為永久磁碟。
大多數公開映像檔都包含 NVMe 和 SCSI 驅動程式。大多數映像檔都包含經過最佳化的驅動程式核心，可讓 VM 使用 NVMe 達到最佳效能。如果匯入的 Linux 映像檔包含核心版本 4.14.68 以上，即可透過 NVMe 達到最佳效能。
如要判斷作業系統版本是否支援 NVMe，請參閱「作業系統詳細資料」頁面。
多重寫入模式
您最多可以同時將處於多重寫入模式的 SSD 永久磁碟連接至兩個 N2 VM，讓兩個 VM 都能讀取及寫入磁碟。
多重寫入模式的 Persistent Disk 提供共用區塊儲存功能，並為建構高可用性共用檔案系統和資料庫提供基礎架構。這些專用檔案系統和資料庫應設計為可搭配共用區塊儲存空間運作，並使用 SCSI 永久保留等工具處理 VM 之間的快取一致性。
不過，一般來說，不應直接使用多重寫入模式的 Persistent Disk。許多檔案系統 (例如 EXT4、XFS 和 NTFS) 並非設計用於共用區塊儲存空間。如要進一步瞭解在 VM 之間共用 Persistent Disk 的最佳做法，請參閱「最佳做法」。
如果您需要全代管的檔案儲存空間，可以在 Compute Engine VM 中掛接 Filestore 檔案共用區。
如要為新的永久磁碟卷宗啟用多重寫入器模式，請建立新的永久磁碟，並在 gcloud CLI 中指定 --multi-writer 標記，或在 Compute Engine API 中指定 multiWriter 屬性。詳情請參閱「在 VM 之間共用 Persistent Disk 磁碟區」。
Persistent Disk 加密
在資料從 VM 外傳至永久磁碟儲存空間之前，Compute Engine 會自動將資料加密。每個永久磁碟仍會以系統定義的金鑰或客戶提供的金鑰保持加密。Google 會將 Persistent Disk 資料分散到多個實體磁碟，使用者無法控管。
刪除永久磁碟區時，Google 會捨棄密碼編譯金鑰，讓資料無法復原。這項程序無法復原。
如果您想要控制用於資料加密的加密金鑰，請使用您自己的加密金鑰建立磁碟。
限制
您無法將永久磁碟磁碟區附加至其他專案中的 VM。
您最多可以將平衡型永久磁碟以唯讀模式連接至 10 個 VM。
如為自訂機型或至少有 1 個 vCPU 的預先定義機型，最多可連結 128 個永久磁碟卷宗。
每個永久磁碟磁區的大小上限為 64 TiB，因此您不必管理磁碟陣列，即可建立大型邏輯磁區。每個 VM 可附加的永久磁碟總空間和個別永久磁碟區數量都有限制。預先定義的機器類型和自訂機器類型具有相同的永久磁碟限制。
大多數 VM 最多可連接 128 個 Persistent Disk 磁碟區，以及總共 257 TiB 的磁碟空間。VM 的磁碟空間總量包括開機磁碟的大小。
共用核心機器類型最多只能使用 16 個 Persistent Disk 磁碟區，以及 3 TiB 的 Persistent Disk 總空間。
建立大於 64 TiB 的邏輯磁區可能需要特別注意。如要進一步瞭解較大邏輯磁區的效能，請參閱「邏輯磁區大小」。
Persistent Disk 和 Colossus
永久磁碟的設計宗旨是與 Google 的檔案系統 Colossus 搭配運作，後者是分散式區塊儲存系統。永久磁碟驅動程式會在資料從 VM 傳輸到網路上之前，自動加密 VM 上的資料。接著，Colossus 會保留資料。Colossus 讀取資料時，驅動程式會解密傳入的資料。
Persistent Disk 磁碟區使用 Colossus 做為儲存空間後端。
以服務形式提供磁碟在許多情況下都非常實用，例如：
- 與先停止執行個體相比，在執行個體執行期間調整磁碟大小會更加容易。您可以在不停止執行個體的情況下增加磁碟大小。
- 磁碟和 VM 不必共用相同生命週期或位於同一位置，因此連接及卸離磁碟會更加容易。您可以停止 VM，並使用其永久磁碟開機磁碟啟動另一個 VM。
- 由於磁碟驅動程式可以隱藏複製作業詳細資料，並提供自動寫入時間複製作業，因此複製等高可用性功能變得更加容易。
後續步驟
查看磁碟和映像檔定價資訊。
瞭解如何複製永久磁碟區。
瞭解如何在 VM 之間共用永久磁碟區。
瞭解如何提高永久磁碟效能。
- 請參閱磁碟快照最佳做法。