Compute Engine 的网络优化机器家族

网络优化型机器家族在 Compute Engine 中提供最高的网络和块存储性能。它们提供一流的性价比，针对要求严苛的 I/O 密集型应用进行了优化，例如网络和安全设备、高性能数据库、电信 5G UPF、大规模数据分析和分布式文件系统。与通用机器家族相比，网络优化型机器家族中的机器系列可提供显著更高的：

  • 网络带宽
  • 数据包处理性能 (PPS)
  • 每个 vCPU 的存储吞吐量和 IOPS

网络优化型系列无需过度预配计算资源即可扩缩 I/O 功能，因此可显著降低总拥有成本 (TCO)。

机器系列 工作负载
C4N

  • 网络和安全设备

    • 防火墙
    • 负载均衡器
    • 虚拟路由器
    • DDoS 缓解设备
    • NatProxy
    • CDN
  • 电信公司 (5G UPF)
  • 高密度容器
  • 文件系统
  • 高性能数据库
  • 大规模数据分析
  • 基于 CPU 的 AI/机器学习工作负载
M4N
  • 高性能向量数据库
  • 检索增强生成 (RAG) 数据层
  • 大规模内存上下文缓存
  • 实时语义搜索

C4N 机器系列

C4N 实例由第 5 代 Intel Xeon 可扩展处理器（代号为 Emerald Rapids）提供支持，该处理器运行高频 DDR5 内存和双 NIC Titanium 分流架构。C4N 机器系列旨在最大限度地提高网络吞吐量和极高的块存储性能，而无需添加高级基础设施（例如每个虚拟机的 Tier_1 网络性能）。

  • 对于数据库：与同等大小的 C4 实例相比，当数据主要驻留在磁盘上时，C4N 为 MySQL 提供的每秒查询次数可提高 45%。
  • 对于网络服务工作负载：C4N 可显著提升受网络限制的 Web 应用的性能。与 C4 相比，C4N 在处理典型 Web 请求大小 (100-300kb) 的请求时，每秒可额外处理的 Nginx 请求数量最多可增加 55%。

C4N 实例提供 8 种预定义的机器类型，涵盖标准、高 CPU 和高内存配置，伸缩至 2 到 192 个 vCPU，内存最高可达 1.5 TB。

C4N 提供以下功能：

  • 出色的虚拟机间网络带宽：实现高达 400 Gbps 的虚拟机间网络带宽，并支持在同一 VPC 网络内路由的 C4N 实例之间实现高达 50 Gbps 的单流带宽。
  • 增强了虚拟机到互联网的性能：互联网出站流量带宽最高可达 200 Gbps。互联网出站数据包处理性能最高可扩展到每秒 4,800 万个数据包 (MPPS)。
  • 行业领先的数据包处理能力：高达 95 MPPS 的持续数据包处理性能（使用 DPDK Pktgen 测量）。
  • 针对较小规格优化了 I/O：网络带宽最高可达 25 至 50 Gbps，专门用于具有 2 至 16 个 vCPU 的机器类型。此外，这些较小的机器类型还引入了可预测的稳定状态基准带宽限制，以便以较低的费用提供稳定的性能。
  • 增强型开箱即用网络：C4N 上的 gVNIC 类型网络接口现在默认具有更多 Tx/Rx 队列，并且可根据 vCPU 数量进行扩缩，每个 vNIC 最多可有 64 个队列。
  • 采用双 NIC Titanium 架构，可实现出色的 Titanium 效率：配备两个 200G Titanium 网卡 (2 x 200G)，可完全分流网络和存储管理，确保您的应用以最高性能和可预测性运行。
  • 领先的块存储性能和选项：支持完整的 Hyperdisk 产品组合，包括 Hyperdisk Balanced、Hyperdisk Balanced High Availability、Hyperdisk Extreme、Hyperdisk Throughput 和 Hyperdisk ML 块存储选项。C4N 与 Hyperdisk Extreme 搭配使用，可提供现代数据库和企业 AI 应用所需的低延迟、高速数据访问，块存储吞吐量高达 25 GiB/s，IOPS 近 100 万。与 C4 相比，C4N 的存储性能提高了 2.5 倍。

C4N 支持以下折扣和使用方案：

  • 基于资源的承诺使用折扣 (CUD)
  • 灵活 CUD
  • Spot 虚拟机
  • 预留
  • 单租户
  • 分散放置和紧凑放置政策

C4N 限制

C4N 机器系列具有以下限制：

  • C4N 机器类型仅作为预定义机器类型提供。 自定义机器类型不可用。
  • 您不能将 GPU 与 C4N 实例搭配使用。

C4N 机器类型

C4N highcpu

机器类型 vCPU 数量1 内存 (GB) Titanium SSD 物理 NIC 数量 NUMA 网域 最大内部带宽 (Gbps) 外部带宽上限 (Gbps)
c4n-highcpu-2 2 4 不支持 1 1 个已分享 最多 25 人 高达 7
c4n-highcpu-4 4 8 不支持 1 1 个已分享 最多 30 个 高达 7
c4n-highcpu-8 8 16 不支持 1 1 个已分享 最多 40 个 最多 15 个
c4n-highcpu-16 16 32 不支持 1 1 个已分享 高达 50 最多 25 人
c4n-highcpu-24 24 48 不支持 1 1 个已分享 50 最多 25 人
c4n-highcpu-48 48 96 不支持 1 1 个已隔离 100 高达 50
c4n-highcpu-96 96 192 不支持 1 2 200 最多 100 位
c4n-highcpu-192 192 384 不支持 2 4（完整机器） 4002 高达 200

C4N 标准

机器类型 vCPU 数量1 内存 (GB) Titanium SSD 物理 NIC 数量 NUMA 网域 最大内部带宽 (Gbps) 外部带宽上限 (Gbps)
c4n-standard-2 2 7 不支持 1 1 个已分享 最多 25 人 高达 7
c4n-standard-4 4 15 不支持 1 1 个已分享 最多 30 个 高达 7
c4n-standard-8 8 30 不支持 1 1 个已分享 最多 40 个 最多 15 个
c4n-standard-16 16 60 不支持 1 1 个已分享 高达 50 最多 25 人
c4n-standard-24 24 90 不支持 1 1 个已分享 50 最多 25 人
c4n-standard-48 48 180 不支持 1 1 个已隔离 100 高达 50
c4n-standard-96 96 360 不支持 1 2 200 最多 100 位
c4n-standard-192 192 720 不支持 2 4（完整机器） 4002 高达 200

C4N highmem

机器类型 vCPU 数量1 内存 (GB) Titanium SSD 物理 NIC 数量 NUMA 网域 最大内部带宽 (Gbps) 外部带宽上限 (Gbps)
c4n-highmem-2 2 15 不支持 1 1 个已分享 最多 25 人 高达 7
c4n-highmem-4 4 31 不支持 1 1 个已分享 最多 30 个 高达 7
c4n-highmem-8 8 62 不支持 1 1 个已分享 最多 40 个 最多 15 个
c4n-highmem-16 16 124 不支持 1 1 个已分享 高达 50 最多 25 人
c4n-highmem-24 24 186 不支持 1 1 个已分享 50 最多 25 人
c4n-highmem-48 48 372 不支持 1 1 个已隔离 100 高达 50
c4n-highmem-96 96 744 不支持 1 2 200 最多 100 位
c4n-highmem-192 192 1488 不支持 2 4（完整机器） 4002 高达 200

C4N 标准

机器类型 vCPU 数量1 内存 (GB) Titanium SSD 物理 NIC 数量 NUMA 网域 最大内部带宽 (Gbps) 外部带宽上限 (Gbps)
c4n-standard-4-lssd（预览版） 4 15 (1 x 375 GiB) 375 GiB 1 1 个已分享 最多 30 个 高达 7
c4n-standard-8-lssd（预览版） 8 30 (1 x 375 GiB) 375 GiB 1 1 个已分享 最多 40 个 最多 15 个
c4n-standard-16-lssd（预览版） 16 60 (2 x 375 GiB) 750 GiB 1 1 个已分享 高达 50 最多 25 人
c4n-standard-24-lssd（预览版） 24 90 (4 x 375 GiB) 1,500 GiB 1 1 个已分享 50 最多 25 人
c4n-standard-48-lssd（预览版） 48 180 (8 x 375 GiB) 3,000 GiB 1 1 个已隔离 100 高达 50
c4n-standard-96-lssd（预览版） 96 360 (16 x 375 GiB) 6,000 GiB 1 2 200 最多 100 位
c4n-standard-192-lssd（预览版） 192 720 (32 x 375 GiB) 12,000 GiB 2 4（完整机器） 4002 高达 200

C4N highmem

机器类型 vCPU 数量1 内存 (GB) Titanium SSD 物理 NIC 数量 NUMA 网域 最大内部带宽 (Gbps) 外部带宽上限 (Gbps)
c4n-highmem-4-lssd（预览版） 4 31 (1 x 375 GiB) 375 GiB 1 1 个已分享 最多 30 个 高达 7
c4n-highmem-8-lssd（预览版） 8 62 (1 x 375 GiB) 375 GiB 1 1 个已分享 最多 40 个 最多 15 个
c4n-highmem-16-lssd（预览版） 16 124 (2 x 375 GiB) 750 GiB 1 1 个已分享 高达 50 最多 25 人
c4n-highmem-24-lssd（预览版） 24 186 (4 x 375 GiB) 1,500 GiB 1 1 个已分享 50 最多 25 人
c4n-highmem-48-lssd（预览版） 48 372 (8 x 375 GiB) 3,000 GiB 1 1 个已隔离 100 高达 50
c4n-highmem-96-lssd（预览版） 96 744 (16 x 375 GiB) 6,000 GiB 1 2 200 最多 100 位
c4n-highmem-192-lssd（预览版） 192 1,488 (32 x 375 GiB) 12,000 GiB 2 4（完整机器） 4002 高达 200

1 每个虚拟 CPU (vCPU) 都以单个硬件多线程的形式实现。默认情况下，两个 vCPU 共用一个物理 CPU 核心。
2 对于具有 192 个 vCPU 的实例，您必须配置至少 2 个网络接口 (vNIC)，每个网络接口连接到不同的物理 NIC，才能实现完整的网络吞吐量。Compute Engine 会以轮循方式自动将 vNIC 映射到物理 NIC。

C4N 支持的磁盘类型

C4N 实例仅支持 NVMe 磁盘接口，并且可以使用以下块存储类型：

  • Hyperdisk Balanced (hyperdisk-balanced)
  • Hyperdisk Balanced High Availability (hyperdisk-balanced-high-availability)
  • Hyperdisk Throughput (hyperdisk-throughput)
  • Hyperdisk Extreme (hyperdisk-extreme)
  • Hyperdisk ML (hyperdisk-ml)
  • Titanium SSD（预览版）

如需了解每种 Hyperdisk 类型的性能限制，请参阅 Hyperdisk 性能限制。

磁盘和容量限制

需要遵循以下限制：

  • 每个虚拟机的 Hyperdisk 卷数不得超过 64 个。
  • 所有磁盘的总磁盘容量上限不能超过 512 TiB。

如需详细了解容量限制，请参阅每个虚拟机的 Hyperdisk 容量限制。

下表介绍了 C4N 存储限制：

C4N highcpu

每个实例的磁盘数量上限
机器类型 所有 Hyperdisk
类型		 平衡 Hyperdisk Hyperdisk Balanced High Availability Hyperdisk Throughput Hyperdisk Extreme Hyperdisk ML
c4n-highcpu-2 8 8 8 8 8 8
c4n-highcpu-4 16 16 16 16 16 16
c4n-highcpu-8 32 32 32 32 32 32
c4n-highcpu-16 32 32 32 32 32 32
c4n-highcpu-24 32 32 32 32 32 32
c4n-highcpu-48 64 64 64 64 64 64
c4n-highcpu-96 128 128 128 128 128 128
c4n-highcpu-192 128 128 128 128 128 128

C4N 标准

每个实例的磁盘数量上限
机器类型 所有 Hyperdisk
类型		 平衡 Hyperdisk Hyperdisk Balanced High Availability Hyperdisk Throughput Hyperdisk Extreme Hyperdisk ML
c4n-standard-2 8 8 8 8 8 8
c4n-standard-4 16 16 16 16 16 16
c4n-standard-8 32 32 32 32 32 32
c4n-standard-16 32 32 32 32 32 32
c4n-standard-24 32 32 32 32 32 32
c4n-standard-48 64 64 64 64 64 64
c4n-standard-96 128 128 128 128 128 128
c4n-standard-192 128 128 128 128 128 128

C4N highmem

每个实例的磁盘数量上限
机器类型 所有 Hyperdisk
类型		 平衡 Hyperdisk Hyperdisk Balanced High Availability Hyperdisk Throughput Hyperdisk Extreme Hyperdisk ML
c4n-highmem-2 8 8 8 8 8 8
c4n-highmem-4 16 16 16 16 16 16
c4n-highmem-8 32 32 32 32 32 32
c4n-highmem-16 32 32 32 32 32 32
c4n-highmem-24 32 32 32 32 32 32
c4n-highmem-48 64 64 64 64 64 64
c4n-highmem-96 128 128 128 128 128 128
c4n-highmem-192 128 128 128 128 128 128

C4N 标准

每个实例的磁盘数量上限
机器类型 所有 Hyperdisk
类型		 平衡 Hyperdisk Hyperdisk Balanced High Availability Hyperdisk Throughput Hyperdisk Extreme Hyperdisk ML
c4n-standard-4-lssd（预览版） 16 16 16 16 16 16
c4n-standard-8-lssd（预览版） 32 32 32 32 32 32
c4n-standard-16-lssd（预览版） 32 32 32 32 32 32
c4n-standard-24-lssd（预览版） 32 32 32 32 32 32
c4n-standard-48-lssd（预览版） 64 64 64 64 64 64
c4n-standard-96-lssd（预览版） 128 128 128 128 128 128
c4n-standard-192-lssd（预览版） 128 128 128 128 128 128

C4N highmem

每个实例的磁盘数量上限
机器类型 所有 Hyperdisk
类型		 平衡 Hyperdisk Hyperdisk Balanced High Availability Hyperdisk Throughput Hyperdisk Extreme Hyperdisk ML
c4n-highmem-4-lssd（预览版） 16 16 16 16 16 16
c4n-highmem-8-lssd（预览版） 32 32 32 32 32 32
c4n-highmem-16-lssd（预览版） 32 32 32 32 32 32
c4n-highmem-24-lssd（预览版） 32 32 32 32 32 32
c4n-highmem-48-lssd（预览版） 64 64 64 64 64 64
c4n-highmem-96-lssd（预览版） 128 128 128 128 128 128
c4n-highmem-192-lssd（预览版） 128 128 128 128 128 128

C4N 实例的网络支持

C4N 实例可为虚拟机到虚拟机的网络连接提供高达 400 Gbps 的标准网络带宽，与标准 C4 实例相比，每个 vCPU 的网络带宽提高了 4 倍。C4N 实例不使用每个虚拟机的 Tier_1 网络性能。

对于最大的 C4N 机器类型（192 个 vCPU），在创建实例期间，您必须配置至少 2 个使用巨型帧 (8896B) 的网络接口 (vNIC)，才能实现完整的网络吞吐量。Compute Engine 会以轮循方式自动将 vNIC 映射到物理 NIC (pNIC)。然后，客户操作系统或您的应用可以将网络负载分配到至少两个 vNIC（映射到单独的 pNIC），以实现完整的网络吞吐量并确保最佳性能。

C4N 实例需要使用 gVNIC 网络接口。您可以附加到实例的网络接口数量上限会随着 vCPU 数量而扩缩，最多可附加 10 个网络接口。如需详细了解如何将多个网络接口与 Compute Engine 搭配使用，请参阅多个网络接口。

在迁移到 C4N 或创建 C4N 实例之前，请确保您使用的操作系统映像完全支持 C4N 和更高的网络带宽。 Google 建议使用最新的 gVNIC 驱动程序版本，以从更多功能和 bug 修复中获益。

C4N 实例的维护体验

在 Compute Engine 实例的生命周期内，运行实例的宿主机会经历多个主机事件。 主机事件可能包括 Compute Engine 基础设施的定期维护，或在极少数情况下出现主机错误。Compute Engine 还会在后台为 Hypervisor 和网络应用一些轻量级升级，而不会发生中断。

C4N 机器系列提供以下与主机维护相关的功能：

机器类型 典型的预定维护事件频率 维护行为 高级通知 按需维护 模拟维护
c4n-*-192 最短 30 天 实时迁移 最长 7 天 是 是
c4n-*-lssd（预览版） 最短 30 天 实时迁移 最长 7 天 是 是
其他所有类型 最短 30 天 实时迁移 最长 7 天 否 是

上表中所示的维护频率为近似值，并不保证准确。 Compute Engine 有时可能更频繁地执行维护。

M4N 机器系列

M4N 旨在提供尽可能高的 I/O 性能，可实现高达 12,500 MiB/s 的主机存储性能和高达 200 Gbps 的网络带宽。这种新的性能水平为需要极高带宽才能进行数据访问和处理的 I/O 密集型工作负载带来了新的可能性。

M4N 实例由 Intel Emerald Rapids 处理器和 Titanium 分流处理器提供支持。此机器系列非常适合大型内存数据库，例如 SAP HANA 以及在线分析处理 (OLAP) 和内存数据分析工作负载。与其他任何需要按核心许可的数据库计算实例相比，M4N 机器系列可为 Oracle 数据库工作负载提供更低的每事务费用，并实现最佳总拥有成本 (TCO)。

M4N 机器类型可让您预配最多 112 个 vCPU 和最多 2.9 TB RAM。M4N 实例仅将 NVMe 用于存储，并且支持 Hyperdisk Balanced 和 Hyperdisk Extreme。M4N 实例仅将 gVNIC 用于网络。不支持 VirtIO-net 和 SCSI 接口。

M4N 限制

M4N 机器系列存在以下限制：

  • M4N 机器类型仅作为预定义机器类型提供。 自定义机器类型不可用。
  • 您不能将 GPU 与 M4N 实例搭配使用。
  • M4N 实例仅在部分可用区和区域可用。

M4N 机器类型

机器类型 vCPU 数量1 内存 (GB) 本地 SSD 内部网络带宽上限
(Gbps)2		 外部网络带宽上限
(Gbps)2		 NUMA 网域
m4n-hypermem-16 16 248 不可用 高达 50 最多 25 人 1
m4n-hypermem-32 32 496 不可用 57 28 1
m4n-hypermem-64 64 992 不可用 114 57 2
m4n-megamem-28 28 372 不可用 50 25 1
m4n-megamem-56 56 744 不可用 100 50 1
m4n-megamem-112 112 1,488 不可用 200 100 2
m4n-ultramem-56 56 1,488 不可用 100 50 2
m4n-ultramem-112 112 2,976 不可用 200 100 4

1 每个虚拟 CPU (vCPU) 实现为单个硬件多线程，默认情况下，两个 vCPU 共享每个物理 CPU 核心。
2 出站流量带宽上限不能超过给定的数量。实际的出站带宽取决于目的地 IP 地址和其他因素。请参阅网络带宽。

M4N 支持的磁盘类型

M4N 实例可以使用以下块存储类型：

  • Hyperdisk Balanced (hyperdisk-balanced)
  • Hyperdisk Extreme (hyperdisk-extreme)

磁盘和容量限制

需要遵循以下限制：

  • 每个虚拟机的 Hyperdisk 卷数不得超过 64 个。
  • 所有磁盘的总磁盘容量上限不能超过 512 TiB。

如需详细了解容量限制，请参阅每个虚拟机的 Hyperdisk 容量限制。

下表介绍了 M4N 存储限制：

磁盘数量上限
机器类型 每个虚拟机
的 Hyperdisk		 Hyperdisk Balanced Hyperdisk Throughput Hyperdisk Extreme
m4n-hypermem-16 16 16 0 8
m4n-hypermem-32 32 32 0 8
m4n-hypermem-64 32 32 0 8
m4n-megamem-28 32 32 0 8
m4n-megamem-56 32 32 0 8
m4n-megamem-112 64 64 0 8
m4n-ultramem-56 32 32 0 8
m4n-ultramem-112 64 64 0 8

M4N 实例的网络支持

M4N 实例需要使用 gVNIC 网络接口。 对于标准网络，M4N 最高支持 200 Gbps 的网络带宽，不支持每个虚拟机的 Tier_1 网络性能。

在迁移到 M4N 或创建 M4N 虚拟机实例之前，请确保您使用的操作系统映像支持适用于虚拟机实例的 gVNIC 驱动程序。即使客机操作系统显示 gve 驱动程序版本为 1.0.0，这些映像也包含更新后的 gVNIC 驱动程序。如果 M4N 虚拟机使用的操作系统具有旧版 gVNIC 驱动程序，则仍受支持，但虚拟机的性能可能不太理想，例如网络带宽较低或延迟时间较长。

如果您使用自定义操作系统映像创建 M4N 虚拟机，则可以手动安装最新的 gVNIC 驱动程序。建议将 gVNIC 驱动程序 v1.4.2 版或更高版本用于 M4N 虚拟机。Google 建议使用最新的 gVNIC 驱动程序版本，以从更多功能和 bug 修复中获益。

M4N 实例的维护体验

在 Compute Engine 实例的生命周期内，运行实例的宿主机会经历多个主机事件。 主机事件可能包括 Compute Engine 基础设施的定期维护，或在极少数情况下出现主机错误。Compute Engine 还会在后台为 Hypervisor 和网络应用一些轻量级升级，而不会发生中断。

M4N 机器系列提供以下与主机维护相关的功能：

机器类型 典型的预定维护事件频率 维护行为 高级通知 按需维护 模拟维护
所有机器类型 每月 实时迁移 7 天 是 是

上表中所示的维护频率为近似值，并不保证准确。 Compute Engine 有时可能更频繁地执行维护。

后续步骤