Configurar discos para atender aos requisitos de desempenho

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Esta página discute os muitos fatores que determinam o desempenho dos volumes de armazenamento em blocos que são anexados às instâncias do Compute Engine. Antes de começar, considere os itens a seguir:

• Os discos permanentes são armazenados em rede e geralmente têm uma latência maior do que a de discos físicos ou SSDs locais. Para atingir os limites máximos de desempenho do disco permanente, emita solicitações de E/S suficientes em paralelo. Para verificar se você está usando uma profundidade de fila alta o suficiente para atingir os níveis de desempenho necessários, consulte Profundidade da fila de E/S.

• Confirme se o aplicativo está emitindo solicitações de E/S suficientes para saturar o disco. A saturação do disco ocorre quando o tempo de CPU durante as solicitações de E/S emitido para o dispositivo é muito alto.

• Para cargas de trabalho que envolvem principalmente pequenas solicitações de E/S aleatórias (de 4 KB a 16 KB), o fator de limitação de desempenho são solicitações de E/S aleatórias por segundo (IOPS).

• Para cargas de trabalho que envolvem principalmente solicitações de E/S aleatórias sequenciais ou grandes (256 KB a 1 MB), o fator de limitação de desempenho é a capacidade.

Escolher um tipo de Persistent Disk

Ao criar um volume do Persistent Disk, é possível selecionar um dos seguintes tipos de disco:

• Disco permanente equilibrado (pd-balanced)
  • Uma alternativa ao disco permanente SSD (desempenho).
  • Equilíbrio de desempenho e custo. Para a maioria dos tipos de máquina do Compute Engine, esses discos têm as mesmas IOPS máximas que os discos permanentes SSD e IOPS por GiB mais baixos. Esse tipo de disco oferece níveis de desempenho adequados para a maioria dos aplicativos de uso geral em uma faixa de preços entre os valores dos discos permanentes padrão e SSD.
  • Com respaldo das unidades de estado sólido (SSD).
• Disco permanente SSD (desempenho) (pd-ssd)
  • Ideal para aplicativos empresariais e bancos de dados de alto desempenho que exigem menos latência e mais IOPS do que os discos permanentes padrão.
  • Com respaldo das unidades de estado sólido (SSD).
• Disco permanente padrão (pd-standard)
  • Ideal para grandes cargas de trabalho de processamento de dados que usam principalmente E/Ss sequenciais.
  • Com respaldo dos drives de disco rígido padrão (HDD)
• Disco permanente extremo (pd-extreme)
  • Oferece alto desempenho consistente para cargas de trabalho de acesso aleatório e capacidade de processamento em massa.
  • Desenvolvido para cargas de trabalho de banco de dados de última geração.
  • Permite provisionar os IOPS de destino.
  • Com respaldo das unidades de estado sólido (SSD).
  • Disponível com um número limitado de tipos de máquinas.

Se você criar um disco no console do Google Cloud, o tipo de disco padrão será pd-balanced. Se você criar um disco usando a CLI gcloud ou a API Compute Engine, o tipo de disco padrão será pd-standard.

Cada opção de armazenamento tem limites de desempenho exclusivos que dependem do tipo de máquina e do número de vCPUs em uso.

Limites de desempenho para discos permanentes

Os discos permanentes têm limites de IOPS e capacidade máximas que podem sustentar. Há limites de capacidade e de IOPS por GiB e por instância. Discos permanentes equilibrados e SSD (desempenho) também oferecem desempenho de referência para IOPS e capacidade de processamento sustentados. Os discos permanentes Balanced, SSD (desempenho) e Extreme foram projetados para latências abaixo de milissegundos. Os fatores que afetam o desempenho incluem tipo de máquina, tamanho do disco, contagem de vCPUs de instância e tamanho do bloco de E/S.

Nesta página, detalhamos os limites de desempenho para Persistent Disks zonais e Persistent Disks regionais.

Para informações sobre o desempenho do hiperdisco do Google Cloud, consulte Limites de desempenho do hiperdisco.

Disco permanente zonal

Nesta seção, mostramos os limites de IOPS e de capacidade de processamento de discos permanentes zonais.

Limites de IOPS para o disco permanente zonal

A tabela a seguir mostra os limites de IOPS para o disco permanente zonal.

	DP padrão por zona	DP balanceado por zona	DP SSD por zona	Zonal PD extremo	DP SSD zonal no modo de vários gravadores
IOPS de leitura por GiB	0,75	6	30	–	30
IOPS de gravação por GiB	1,5	6	30	–	30
IOPS de leitura por instância*	7.500	80.000	100.000	120.000	100.000
IOPS de gravação por instância*	15.000	80.000	100.000	120.000	100.000

Limites de capacidade de processamento do Persistent Disk zonal

A tabela a seguir mostra os limites de capacidade dos discos permanentes zonais. O disco permanente pode alcançar um desempenho melhor em instâncias com mais vCPUs. Para mais informações, leia Limites de saída de rede na capacidade de gravação.

	DP padrão por zona	DP balanceado por zona	DP SSD por zona	Zonal PD extremo	DP SSD zonal no modo de vários gravadores
Capacidade de processamento por GiB (MiBps)	0,12	0,28	0,48	—	0,48
Capacidade de leitura por instância (MiBps)	1.200	1.200	1.200	4.000*	1.200
Capacidade de gravação por instância (MiBps)	400	1.200	1.200	3.000*	1.200

Disco permanente regional

Assim como o disco permanente zonal, o disco permanente regional pode atingir um desempenho melhor quando você modifica fatores que podem afetar o desempenho, como o tamanho do disco e o número de vCPUs.

As tabelas a seguir mostram os limites de IOPS e de capacidade de processamento dos discos permanentes regionais. Estas condições se aplicam aos limites estabelecidos:

• Para atingir os limites estabelecidos, é necessário ter uma instância de computação com pelo menos 64 vCPUs e um tipo de máquina N2 ou N1 em execução na CPU Intel Skylake ou mais recente. Instâncias que usam outros tipos de máquina, como N2D, têm limites de desempenho mais baixos.
• As instâncias que usam tipos de máquina E2 têm limites de desempenho menores porque os tipos de máquina E2 aceitam, no máximo, 32 vCPUs.
• As IOPS de leitura por instância e a capacidade de leitura por instância podem ser menores quando o disco está no modo não replicado.

Limites de IOPS para o disco permanente regional

A tabela a seguir mostra os limites de IOPS para o disco permanente regional.

	DP padrão regional	DP regional equilibrado	DP SSD regional
IOPS de leitura por GiB	0,75	6	30
IOPS de gravação por GiB	1,5	6	30
IOPS de leitura por instância	7.500	80.000*	100.000#
IOPS de gravação por instância	15.000	60.000†	80.000‡

^# Para N2D, o máximo de IOPS de leitura por instância para disco permanente SSD é de 70.000.

^† Para N2D, o máximo de IOPS de gravação por instância para disco permanente equilibrado é de 50.000.

^‡ Para N2D, o máximo de IOPS de gravação por instância para disco persistente SSD é de 60.000.

Limites de capacidade de processamento do Persistent Disk regional

A tabela a seguir mostra os limites de capacidade do disco permanente regional.

	DP padrão regional	DP regional equilibrado	DP SSD regional
Capacidade de leitura por instância (MiBps)	1.200	1.200	1.200
Capacidade de gravação por instância (MiBps)	200	600	1.000‡

Compartilhamento de discos entre instâncias

Anexar um disco a várias instâncias no modo somente leitura ou no modo vários gravadores não afeta o desempenho ou o custo agregado. Cada máquina recebe uma parcela do limite de desempenho por disco. Os volumes de discos permanentes criados no modo de várias gravações têm limites de capacidade e de IOPS específicos. Para saber como compartilhar um disco permanente entre várias instâncias, consulte Como compartilhar um disco permanente entre instâncias.

As operações de E/S do disco permanente compartilham um caminho comum com o tráfego de rede no hipervisor de uma instância. Portanto, se a instância tiver um tráfego de rede significativo, a largura de banda de leitura real e a consistência de IOPS poderão ser menores que os limites máximos listados. É de se esperar certa variabilidade nos limites de desempenho, especialmente ao operar próximo aos limites máximos de IOPS com um tamanho de E/S de 16 KB. Para um resumo das expectativas de largura de banda, consulte a Tabela de resumo da largura de banda.

Desempenho de referência

Os seguintes tipos de disco permanente oferecem um valor de referência de IOPS e desempenho de capacidade de processamento, além de limites de desempenho por GiB sustentados:

• Disco permanente equilibrado
• Disco permanente SSD

O desempenho de referência é o mesmo para todos os tamanhos de discos e não é escalonado com base no número de discos do mesmo tipo anexados a uma instância. Por exemplo, se você tiver dois discos permanentes equilibrados por zona anexados a uma instância, eles vão compartilhar um desempenho de referência de 3.000 IOPS.

Para calcular o desempenho máximo esperado de um tipo de disco permanente, adicione o desempenho de referência do tipo de disco ao limite de desempenho por GiB para o tipo de disco, multiplicado pelo tamanho combinado (em GiB) de todos os discos do mesmo tipo que estão anexados à instância:

Maximum expected performance = Baseline performance + (Per GiB performance limit * Combined disk size in GiB).

Por exemplo, a IOPS máxima de dois discos permanentes zonais de 1.000 GB anexados à mesma instância é 15.000, que é calculada da seguinte maneira:

3,000 baseline performance + (6 IOPS performance limit per GiB * 2000 GiB combined disk size) = 15,000 IOPS

A tabela a seguir mostra o desempenho de referência para discos permanentes SSD e equilibrados.

Configurar o disco permanente e as instâncias

O desempenho do disco permanente é escalonado de acordo com o tamanho do disco e com o número de vCPUs na instância.

O desempenho é escalonado até atingir os limites do disco ou os limites da instância a que o disco está anexado. O tipo de máquina e o número de vCPUs na instância determinam os limites por instância.

As tabelas a seguir mostram os limites de desempenho dos discos permanentes por zona.

Desempenho por tipo de máquina e contagem de vCPUs para discos permanentes zonais

As tabelas a seguir mostram como o desempenho do disco permanente por zona varia de acordo com o tipo de máquina e o número de vCPUs na instância a que o disco está anexado.

Instâncias A2 Ultra

Instâncias A2 padrão

Instâncias A3 Mega

Instâncias A3 High

Instâncias de borda A3

Instâncias C2

Instâncias C2D

Instâncias C3D

Instâncias C3

Instâncias E2

Instâncias do G2

Instâncias H3

Instâncias N1

Instâncias N2

Instâncias N2D

Instâncias M1

Instâncias M2

Instâncias M3

Instâncias do T2D

Instâncias T2A

Instâncias do Z3

Exemplo

Considere um disco persistente SSD zonal de 1.000 GB anexado a uma instância N2 com 4 vCPUs. O limite de leitura baseado apenas no tamanho do disco é 36.000 IOPS (6.000 IOPs de referência + (30 IOPS por GB * 1.000 GB)). No entanto, a instância tem apenas quatro vCPUs, portanto, o limite de leitura é restrito a 15.000 IOPS.

Analisar o desempenho

Analise as métricas de desempenho do disco permanente no Cloud Monitoring, a solução de monitoramento integrada doGoogle Cloud.

Para saber mais, consulte Como analisar métricas de desempenho de disco permanente.

Otimizar o desempenho do disco

Para aumentar o desempenho do disco, comece com as seguintes etapas:

• Redimensione os discos permanentes para aumentar os limites de IOPS e de capacidade por disco. O Persistent Disk não tem capacidade reservada e inutilizável, portanto, é possível usar o disco completo sem degradação do desempenho. No entanto, alguns sistemas de arquivos e aplicativos podem apresentar pior desempenho à medida que o disco fica cheio. Pode ser necessário aumentar o tamanho do disco para evitar isso.

• Altere o tipo de máquina e o número de vCPUs na instância para aumentar os limites de capacidade e IOPS por instância.

Depois de escolher o tamanho do disco e o tipo de máquina certos para que a instância resolva gargalos de desempenho, talvez o aplicativo e o SO precisem de mais ajustes. Para mais informações, consulte Como otimizar o desempenho do disco permanente e Como otimizar o desempenho do SSD local.

A seguir

• Compare os SSDs locais e o disco permanente anexados às instâncias do Linux.
• Otimizar o desempenho do disco permanente e do SSD local.
• Saiba mais sobre os preços de discos permanentes e SSD local.
• Saiba como revisar as entradas de registro do seu projeto usando o Explorador de registros.