Compute Engine 上的檔案儲存空間

Last reviewed 2025-07-29 UTC

檔案儲存空間又稱為網路附加儲存空間 (NAS)，可讓應用程式存取檔案層級的資訊，以便讀取及更新可跨多部電腦共用的資訊。部分地端檔案儲存解決方案採用垂直擴充架構，只需將儲存空間新增至固定數量的運算資源即可。其他檔案儲存解決方案採用向外擴充架構，可視需要逐步將容量和運算 (效能) 新增至現有檔案系統。在這兩種儲存空間架構中，一或多個虛擬機器 (VM) 都可以存取儲存空間。

雖然部分檔案系統會使用原生的 POSIX 用戶端，但許多儲存系統則是採用通訊協定，讓用戶端機器能夠掛接檔案系統並存取檔案，如同這些檔案託管在本機上一般。最常用來匯出檔案共用區的通訊協定是適用於 Linux (和某些情況下的 Windows) 的網路檔案系統 (NFS)，以及適用於 Windows 的伺服器訊息區塊 (SMB)。

本文說明下列檔案共用選項：

Google 多年來不斷發展網路堆疊，使所有 Google Cloud 服務皆具備優異效能和可預測性。Google 透過 Jupiter Fabric 建構了一個強大、可擴充且穩定的網路堆疊，能在不影響您工作負載的情況下與時俱進。隨著 Google 內部不斷改善及增強其網路功能，您的檔案共用解決方案也受惠於提升的效能。

Google Cloud 可讓您指定自訂 VM 類型，協助您充分獲得投資帶來的效益。選擇檔案伺服器的大小時，您可以挑選恰當的記憶體和 CPU 組合，以便讓檔案伺服器發揮最佳效能，避免使用過量的額度。

提醒您，Cloud Storage 可讓您以低成本獲得高水準的備援功能，因此也很適合用來儲存 PB 或 EB 規模的資料。不過 Cloud Storage 的效能剖析資料和 API 與本文討論的檔案伺服器並不相同。

檔案伺服器解決方案摘要

下表大致列出了檔案伺服器解決方案和功能：

解決方案 最佳資料集 處理量 代管支援 匯出通訊協定
Filestore Basic 1 TiB 至 64 TiB 最高 1.2 GiB/秒 由 Google 全代管 NFSv3
Filestore Zonal 1 TiB 至 100 TiB 最高 26 GiB/秒 由 Google 全代管 NFSv3、NFSv4.1
Filestore Regional 1 TiB 至 100 TiB 最高 26 GiB/秒 由 Google 全代管 NFSv3、NFSv4.1
Managed Lustre 18 TiB 至 8 PiB 最高 1 TB/秒 由 Google 全代管 POSIX
NetApp Volumes 1 GiB 至 1 PiB 1 MB/秒到 30 GiB/秒 由 Google 全代管 NFSv3、NFSv4.1、SMB3
唯讀永久磁碟 < 64 TB 240 至 1,200 MBps 否 直接連結

耐久性磁碟和本機 SSD

如果您的資料僅需供單一 VM 存取或不會隨時間而變更，則可使用 Compute Engine 提供的耐久磁碟 (Hyperdisk 或永久磁碟)，不需使用檔案伺服器。您可以將 Hyperdisk 和永久磁碟簡短磁碟區格式化為 Ext4 或 XFS 等檔案系統，並以讀寫或唯讀模式連結至 VM。這表示您可以先將一個磁碟區連結至執行個體、載入您需要的資料，接著將磁碟區做為唯讀磁碟同時連結至數百個 VM。並非所有應用實例都適合使用唯讀磁碟，但相較於採用檔案伺服器，唯讀磁碟可大幅降低作業的複雜度。

「永久磁碟」提供一致的效能。如果所有連結至執行個體的 Persistent Disk 磁碟區皆為相同大小 (且 SSD Persistent Disk 的 vCPU 數量相同)，則這些磁碟區的效能特性會一模一樣。因此在實際工作環境中使用磁碟前，您不需要預先暖機或測試磁碟。

您可以很容易確定永久磁碟的費用，因為在佈建磁碟區後，您就不需要考慮 I/O 費用。您也可以視需要調整永久磁碟的大小。讓您可以在開始時使用低成本和低容量磁碟區，無須建立其他執行個體或磁碟就能擴充容量。

如果您的主要需求在於總儲存空間容量的大小，可使用費用低廉的標準永久磁碟。如果想要獲得最佳效能並具備持久可用的特性，則可使用 SSD 永久磁碟。

此外，您必須慎重選擇合適的 Compute Engine 永久磁碟容量和 vCPU 的數量，以確保檔案伺服器的儲存裝置能獲得所需的儲存頻寬、IOPS 和網路頻寬。VM 的網路頻寬取決於您選擇的機器類型。舉例來說，A4 VM 的網路頻寬上限高達 3,600 Gbps。詳情請參閱機器家族資源與比較指南。如要瞭解如何調整永久磁碟，請參閱「關於永久磁碟效能」一文。

如果您使用暫時資料，而且需要低於毫秒的延遲時間和較高的每秒 I/O 作業數 (IOPS)，則可利用高達 9 TB 的本機 SSD 來獲得極致效能。本機 SSD 提供 GB/s 的頻寬和數百萬的 IOPS，且不會耗盡執行個體分配到的網路頻寬。但請務必注意，本機 SSD 在可用性、耐用性和靈活性方面有所妥協。

如要進一步瞭解 Compute Engine 的儲存空間選項，請參閱「針對雲端工作負載設計最佳的儲存空間策略」。

選擇檔案儲存空間解決方案時的考量事項

選擇檔案儲存空間解決方案時，您必須在管理能力、成本、效能和擴充性之間做出取捨。如果您有詳細定義的工作負載，就能更輕鬆地做出決定，然而實際情況往往並非如此。由於工作負載會隨時間調整，或有很大的變動幅度，因此以較高的費用來換取靈活性和彈性會是周全的做法，可將原有的解決方案逐步發展成您專屬的解決方案。另一方面，如果您的工作負載是暫時性且常見的，則可建立專門的檔案儲存空間架構，以便針對立即的儲存需求輕鬆刪除和重新建構。

您首先要做的其中一項決定是，要為代管儲存空間服務付費、為包含產品支援的解決方案付費，還是為不受支援的解決方案付費。

  • 由於 Google 或合作夥伴會處理所有作業，因此代管檔案儲存服務最容易操作。這些服務甚至可能會像其他大多數 Google Cloud 服務一樣，提供可用性相關的服務水準協議 (SLA)。
  • 非代管但受支援的解決方案可提供額外的彈性。合作夥伴可協助解決任何問題，但儲存解決方案的日常作業仍由使用者負責。
  • 不受支援的解決方案需要花費最多心力來部署和維護，將所有問題都留給使用者處理。這類解決方案不在本文的討論範圍內。

下一個決定則需要釐清解決方案的耐用性和可用性需求。大多數檔案解決方案均為區域型解決方案，在區域發生故障時，預設無法提供保護。因此，請務必思考是否需要災難復原 (DR) 解決方案，以在區域發生故障時提供保護。此外，瞭解應用程式的耐用性和可用性需求也很重要。舉例來說，與檔案解決方案軟體的設定一樣，您在部署時所選擇的本機 SSD 或永久磁碟會產生重大影響。因此，每個解決方案均需謹慎規劃才能達到高耐用性、可用性，甚至在發生區域性和地區性故障時獲得保護。

最後，請考慮您需要存取資料的位置 (也就是區域、地區、內部部署資料中心)。由於只有部分解決方案允許混合型內部部署和雲端內存取，因此存取資料的運算設備位置會影響檔案伺服器解決方案的選擇。

代管檔案儲存空間解決方案

本節說明 Google 管理的檔案儲存解決方案。

Filestore Basic

Filestore Basic 執行個體適合用於檔案共用、軟體開發和 GKE 工作負載。你可以選擇使用 HDD 或 SSD 儲存資料。SSD 的效能較佳。無論選擇哪種方式，容量都會逐步擴充，而且您可以使用備份功能保護資料。

Filestore Zonal

Filestore Zonal 可簡化 Google Cloud 及混合式雲端的企業儲存空間和資料管理。Filestore Zonal 能以經濟實惠的高效能方式平行存取全域資料，並透過可動態擴充的分散式檔案系統，維持嚴格一致性。使用 Filestore Zonal，現有的 NFS 應用程式和 NAS 工作流程無須重構就能在雲端執行，而且保有企業資料服務的優勢 (例如快照和備份)。Filestore CSI 驅動程式可針對容器化工作負載，提供流暢的資料保存、轉移和共用。

您可以視需求擴充 Filestore 區域執行個體。此工具可讓您依據需求建立及擴展檔案系統基礎架構，確保儲存空間效能和容量一律能夠符合動態工作流程的需求。當 Filestore 區域叢集擴展時，中繼資料和 I/O 效能也會呈現線性增長。您能透過這項資源調度功能來增強及加速各種資料密集的工作流程，包含高效能運算、數據分析、跨網站資料匯總、開發運作等。因此，Filestore Zonal 非常適合用於以資料為中心的產業，像是生命科學 (例如基因組定序)、金融服務和媒體娛樂產業等。

為進一步保護重要資料，Filestore Zonal 也提供定期建立及保留快照、建立備份，以及複製到其他區域的功能。使用 Filestore，您可以在 10 分鐘內從任何先前的復原點復原個別檔案或整個檔案系統。

Filestore Regional

Filestore Regional 是全代管雲端原生 NFS 解決方案，可讓您在 Google Cloud中部署以檔案為基礎的重要應用程式，並享有服務水準協議保障的 99.99% 區域可用性。Filestore Regional 提供 99.99% 的區域可用性服務水準協議，專為需要高可用性的應用程式而設計。只要按幾下滑鼠 (或使用幾個 gcloud 指令或 API 呼叫)，即可佈建 NFS 共用項目，這些項目會在區域內的三個可用區同步複製。如果區域內的任何可用區無法使用，Filestore Regional 會繼續以透明方式為應用程式提供資料，無需任何作業介入。

為進一步保護重要資料，Filestore Regional 也允許您定期建立及保留快照、建立備份，以及複製到其他區域。使用 Filestore，您可以在 10 分鐘內從任何先前的復原點復原個別檔案或整個檔案系統。

為進一步保護重要資料，您也可以使用 Filestore 定期建立及保留檔案系統快照。使用 Filestore，您可以在 10 分鐘內從任何先前的復原點復原個別檔案或整個檔案系統。

對於 SAP 等重要應用程式，資料庫和應用程式層都需要高可用性。如要滿足這項需求，您可以透過內建的資料庫高可用性，在多個可用區中將 SAP 資料庫層部署至 Google Cloud Hyperdisk Extreme。同樣地，NetWeaver 應用程式層需要跨多個 VM 共用可執行檔，因此可以部署至 Filestore Regional，在區域內的多個可用區複製 Netweaver 資料。最終結果是高可用性的三層式重要業務應用程式架構。

IT 機構也越來越常在 Google Kubernetes Engine (GKE) 的容器中部署有狀態應用程式。這通常會導致他們重新思考要使用哪種儲存基礎架構來支援這些應用程式。您可以使用區塊儲存空間 (Hyperdisk 或 Persistent Disk)、檔案儲存空間 (Filestore Basic、區域或地區)，或物件儲存空間 (Cloud Storage)。GKE 適用的 Filestore Basic HDD 和 GKE 適用的 Filestore 多共用區，搭配 Filestore CSI 驅動程式，可讓需要多個 GKE Pod 的機構共用檔案存取權，進一步提升任務關鍵工作負載的可用性。

Managed Lustre

Managed Lustre 是 Google 管理的服務，可為緊密耦合的 HPC 工作負載提供高總處理量和低延遲的儲存空間。平行處理檔案系統提供高處理量、低延遲的大量資料集存取機制，可大幅加快高效能運算工作負載和 AI 訓練與推論速度。如要瞭解如何使用 Managed Lustre 處理 AI 和機器學習工作負載，請參閱「在 Google Cloud中設計 AI 和機器學習工作負載的儲存空間」。代管 Lustre 會將資料分散至多個儲存節點，讓多個 VM 能同時存取。這種平行存取機制可消除傳統檔案系統的瓶頸，讓工作負載快速擷取並處理所需的大量資料。

NetApp Volumes

NetApp Volumes 是全代管的 Google 服務，可讓您將共用檔案儲存空間快速掛接到 Google Cloud 運算執行個體。NetApp Volumes 支援 SMB、NFS 和多通訊協定存取。 NetApp Volumes 具備健全的資料保護功能 (快照、副本、跨區域複製和備份)，能夠在低延遲時間的條件下為您的應用程式提供高效能。這項服務適用於需要循序和隨機工作負載的應用程式，且可擴充到成百上千個 Compute Engine 執行個體中。您可在幾秒鐘內使用強大的資料保護功能，佈建及保護大小範圍介於 GiB 到 PiB 之間的磁碟區。NetApp Volumes 提供多種服務等級 (Flex、Standard、Premium 和 Extreme)，可為您的工作負載提供適當效能，且不會影響可用性。

Cloud Marketplace 中的合作夥伴解決方案

Cloud Marketplace 提供下列合作夥伴解決方案。

NetApp Cloud Volumes ONTAP

NetApp Cloud Volumes ONTAP (NetApp CVO) 是由客戶管理的雲端解決方案，可將 NetApp 領先業界的資料管理作業系統 ONTAP 的完整功能集帶到 Google Cloud。NetApp CVO 會部署在您的 VPC 中，帳單和支援服務則由 Google 提供。ONTAP 軟體會在 Compute Engine VM 上執行，並使用永久磁碟和 Cloud Storage 值區 (如已啟用分層) 的組合來儲存 NAS 資料。內建的檔案管理員會使用精簡佈建功能，配合 NAS 磁碟區調整大小，因此您只需支付實際使用的儲存空間費用。隨著資料量增加，系統會將更多永久磁碟新增至匯總容量集區。

NetApp CVO 會將基礎架構抽象化，讓您從匯總集區建立虛擬資料磁碟區，這些磁碟區與任何雲端或地端部署環境中的所有其他 ONTAP 磁碟區一致。您建立的資料磁碟區支援所有版本的 NFS、SMB、多通訊協定 NFS/SMB 和 iSCSI。支援各種檔案型工作負載，包括網路和互動式多媒體內容，適用於電子設計自動化 (EDA) 和媒體娛樂等諸多產業。

NetApp CVO 支援即時快照，可節省空間，並內建區塊層級的永久增量備份功能，可將資料備份至 Cloud Storage，以及跨區域非同步複製功能，可用於災難復原。您可以選擇 Compute Engine 執行個體和永久磁碟的類型，以達到工作負載所需的效能。即使在高效能設定下運作，NetApp CVO 仍會實作儲存空間效率，例如重複資料刪除、壓縮和壓縮，以及將不常使用的資料自動分層至 Cloud Storage 值區，讓您儲存 PB 級資料，同時大幅降低整體儲存空間成本。

DDN Infinia

如需進階 AI 資料協調功能，可以使用 Google Cloud Marketplace 提供的 DDN Infinia。Infinia 提供以 AI 為主的資料智慧解決方案，可針對推論、訓練和即時分析進行最佳化。可實現超快速資料擷取、豐富的中繼資料索引，以及與 TensorFlow 和 PyTorch 等 AI 架構的無縫整合。

DDN Infinia 的主要功能如下：

  • 高效能：提供不到 1 毫秒的延遲時間，以及每秒數 TB 的輸送量。
  • 可擴充性：支援從 TB 擴充至 EB，單一部署作業最多可容納 10 萬個以上的 GPU，以及 100 萬個同時連線的用戶端。
  • 多租戶架構，服務品質 (QoS) 可預測：為多個租戶提供安全、隔離的環境，並提供可預測的 QoS，確保工作負載效能一致。
  • 統一資料存取：透過內建的多重通訊協定支援 (包括與 Amazon S3 相容、CSI 和 Cinder)，與現有應用程式和工作流程順暢整合。
  • 進階安全性：內建加密功能、容錯網域感知清除編碼，以及有助於確保資料保護和法規遵循的快照。

Nasuni Cloud File Storage

Nasuni 會取代企業檔案伺服器和 NAS 裝置，以及所有相關基礎架構 (包括備份和 DR 硬體)，提供更簡單且低成本的雲端替代方案。Nasuni 使用 Google Cloud 物件儲存空間，提供更有效率的軟體即服務 (SaaS) 儲存空間解決方案，可擴充以處理快速成長的非結構化檔案資料。Nasuni 專為處理部門、專案和機構檔案共用，以及每位員工的應用程式工作流程而設計，無論員工在哪裡工作都適用。

Nasuni Cloud File Storage。

Nasuni 提供三種套裝組合，並為各種規模的公司和機構提供合適的價格，讓他們能視需要成長和擴展。

優點包括：

  • 雲端主要檔案儲存空間，最多可省下 70% 的費用。Nasuni 的架構會運用內建的物件生命週期管理政策。這些政策可彈性搭配 Cloud Storage 級別使用，包括 Standard、Nearline、Coldline 和 Archive。將 Nasuni 主要儲存空間的封存類別設為立即存取，最多可節省 70% 的費用。

  • 雲端中的部門和機構檔案共用。Nasuni 的雲端架構可在Google Cloud 區域提供單一全域命名空間，且不限制檔案數量、檔案大小或快照，讓您透過標準 NAS (SMB) 磁碟機對應通訊協定，直接從桌面將檔案儲存到Google Cloud 。

  • 內建備份和災難復原功能。Nasuni 的「設定後即可忘記」作業可簡化全域檔案儲存空間的管理作業。備份和災難復原功能內建於服務中，您可透過單一管理控制台，隨時隨地監控及控管環境。

  • 取代舊檔案伺服器。 Nasuni 可簡化 Microsoft Windows 檔案伺服器和其他現有檔案儲存系統的遷移作業 Google Cloud，進而降低這些環境的成本和管理複雜度。

如要瞭解詳情，請參考下列資源：

Sycomp Intelligent Data Storage Platform

Sycomp Intelligent Data Storage Platform 可在 Google Cloud Marketplace 中取得，讓您在 Google Cloud中執行高效能運算 (HPC)、AI 和機器學習，以及大數據工作負載。使用 Sycomp Storage，您可以同時從數千部 VM 存取資料、自動管理儲存空間層級來降低成本，以及在地端或 Google Cloud執行應用程式。Sycomp Storage 部署快速，並支援透過 NFS 和 IBM Storage Scale 用戶端存取資料。

IBM Storage Scale 是一種平行檔案系統，可協助安全管理大量 (PB 級) 資料。Sycomp Storage Scale 是一個平行檔案系統，非常適合 HPC、AI、機器學習、大數據，以及其他需要符合 POSIX 規範共用檔案系統的應用程式。Sycomp Storage 具備可調整的儲存空間容量和效能擴充功能，可支援小型到大型的 HPC、AI 和 ML 工作負載。

在 Google Cloud中部署叢集後，您可以決定如何使用叢集。選擇要只在雲端中使用叢集，還是以混合模式使用，方法是連線至現有的內部部署 IBM Storage Scale 叢集、第三方 NFS NAS 解決方案或其他物件式儲存解決方案。

貢獻者

作者：Sean Derrington | 儲存空間產品群經理

其他貢獻者：