本文將說明永久磁碟磁碟區的功能、類型、效能和優點。如果您需要虛擬機器 (VM) 執行個體或容器的區塊儲存空間 (例如開機磁碟或資料磁碟)，請在 Google Cloud Hyperdisk 無法用於電腦執行個體時，使用永久磁碟磁區。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」。
永久磁碟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。讀取或寫入持久性磁碟磁碟區時，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發布，以保障備援能力並發揮最佳效能。
即使在刪除執行個體後，您也可以卸載或移動磁碟區，保留資料。Persistent Disk 的效能會隨著大小而增加，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。
當您需要可靠、價格合理且能維持一致效能的儲存空間時，請將非開機磁碟新增至您的執行個體。
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) 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，這些磁碟的最大 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用於大多數一般用途應用程式，價格介於標準永久磁碟和 SSD 永久磁碟之間。
- 以固態硬碟 (SSD) 備份。
- SSD (效能) 永久磁碟 (
pd-ssd)- 適合企業應用程式和高效能資料庫，這類應用程式和資料庫需要的延遲時間比標準永久磁碟更短，IOPS 也比標準永久磁碟更多。
- 以固態硬碟 (SSD) 備份。
- 標準 Persistent Disk (
pd-standard)- 適用於主要使用循序 I/O 的大量資料處理工作負載。
- 以標準硬碟 (HDD) 備份。
- 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。
- 專為高階資料庫工作負載而設計。
- 讓您佈建目標 IOPS。
- 以固態硬碟 (SSD) 備份。
- 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。
如要瞭解機器類型支援資訊，請參閱以下內容：
永久磁碟的耐用性
磁碟耐用度代表在典型年份中，典型磁碟的資料遺失機率，這項機率是根據一組關於硬體故障、災難事件發生機率、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，所做出的設計。永久磁碟資料遺失事件非常罕見，過去發生這類事件的原因通常是硬體故障、軟體錯誤，或兩者同時發生。Google 也採取許多措施，降低業界普遍存在的資料靜默毀損風險。 Google Cloud 客戶的人為錯誤 (例如客戶不小心刪除磁碟) 不在永久磁碟耐用性的範圍內。
區域性永久磁碟磁區因內部資料編碼和複製而發生資料遺失的風險極低。地區永久磁碟可提供高可用性，如果整個資料中心遺失且無法復原，則可用於災難復原。地區永久磁碟提供的磁碟備用資源是區域永久磁碟的兩倍，每個備用資源會分散至同一地區的兩個區域。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備用資源。
如要進一步瞭解特定地區的注意事項，請參閱「地理位置與區域」一文。
下表列出每種磁碟類型的耐用性設計。99.999% 耐用性表示如果有 1,000 個磁碟，您可能會在百年內不損失任何一個磁碟。
| 區域標準 Persistent Disk | 區域性平衡永久磁碟 | 區域 SSD 永久磁碟 | 區域極端永久磁碟 | 區域性標準永久磁碟 | 區域性平衡型永久磁碟 | 區域性 SSD 永久磁碟 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 可用性高於 99.99% | 高於 99.999% | 高於 99.999% | 可用性高於 99.9999% | 高於 99.999% | 可用性高於 99.9999% | 可用性高於 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 | 平衡 PD | Extreme PD | 標準 PD |
|---|---|---|---|---|
| C4A | — | — | — | — |
| C4 | — | — | — | — |
| C3 | — | — | ||
| C3D | — | — | ||
| N4 | — | — | — | — |
| N2 | ||||
| N2D | — | |||
| N1 | — | |||
| T2D | — | |||
| T2A | — | |||
| E2 | — | |||
| Z3 | — | — | ||
| H3 | — | — | — | |
| C2 | — | |||
| C2D | — | |||
| X4 | — | — | — | — |
| M4 | — | — | — | — |
| M3 | — | |||
| M2 | ||||
| M1 | ||||
| N1 與 GPU | — | |||
| A4 | — | — | — | — |
| A3 (H200) | — | — | — | — |
| A3 (H100) | — | — | ||
| A2 | — | |||
| G2 | — | — |
容量上限
永久磁碟磁碟區的大小上限為 64 TiB。您最多可以為 VM 執行個體新增 127 個次要非開機區域永久磁碟磁碟區。不過，連接至單一 VM 的所有永久磁碟磁碟區總容量不得超過 257 TiB。
您可以使用 VM 內部的邏輯磁碟區管理功能，建立單一邏輯磁碟區，容量最高可達 257 TiB。如要瞭解如何使用大型磁碟區來提高效能，請參閱「邏輯磁碟區大小」一文。
區域永久磁碟
區域永久磁碟是指只能在特定區域 (例如 europe-west-2) 中存取的永久磁碟。
易用性
Compute Engine 會為您處理大多數的磁碟管理工作，因此您不需要處理區域、備援磁碟陣列或子磁碟區的管理作業。一般來說，您不需要建立更大的邏輯磁碟區。不過，您可以將輔助連接的永久磁碟容量擴充為每個 VM 257 TiB，並將這些做法套用至您的永久磁碟磁碟區。但如果您以單一檔案系統格式化永久磁碟磁區且無磁區分割表，就能節省時間並發揮最佳效能。
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。
當您的永久磁碟磁碟區需要更多空間時，請調整磁碟大小，而非重新分區和格式化。
成效
永久磁碟效能可以預測，也能根據佈建容量線性調整，直到達到 VM 佈建 vCPU 的限制為止。如要進一步瞭解效能資源調度限制和最佳化，請參閱「設定磁碟以符合效能需求」。
標準永久磁碟磁區在處理循序讀取/寫入作業時，效率更高，也更經濟實惠，但並未針對處理每秒隨機輸入/輸出作業 (IOPS) 的高速率進行最佳化處理。如果您的應用程式需要高速率的隨機 IOPS，請使用 SSD 或極端永久磁碟。SSD 永久磁碟是專為個位數毫秒的延遲設計，觀察到的延遲會隨應用程式改變。
Compute Engine 會自動讓永久磁碟磁區達到最佳效能並進行資源調度。您不需共同分割多個磁碟，或預先暖開機磁碟，就能獲得最佳效能。若您需要更多磁碟空間或更理想的效能，請調整磁碟大小，也可新增更多 vCPU 以新增更多儲存空間、總處理量和 IOPS。永久磁碟效能取決於連接至 VM 的總永久磁碟容量，以及 VM 擁有的 vCPU 數。
針對啟動裝置，您可以使用標準永久磁碟來降低成本。較小的 10 GiB 永久磁碟磁碟區適用於基本啟動和套件管理用途。不過，如要在更廣泛地使用啟動裝置時保持效能的一致性，請使用平衡的永久磁碟做為開機磁碟。
由於永久磁碟寫入作業會計入 VM 的累積網路輸出流量，因此永久磁碟寫入作業會以 VM 的網路輸出上限做為上限。
可靠性
Persistent Disk 內建備援空間，就算遇到設備毀損也能保護您的資料，並可透過資料中心維護作業來確保資料可用性。檢查碼機制會計算所有永久磁碟的作業，讓我們可以確保您的讀取內容與寫入內容相符。
此外，您也可以建立永久磁碟的快照，以免因使用者錯誤而導致資料遺失。快照具有漸進式特性，僅需數分鐘就能建立，即使您建立快照的磁碟目前連接到執行中的 VM 也是如此。
區域永久磁碟
地區永久磁碟磁區的儲存特質與區域永久磁碟相似。不過，地區永久磁碟磁區可在同一地區的兩個區域之間提供耐用的資料儲存和複製功能。
關於同步磁碟複製
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，或是在同一區域的兩個可用區中複製磁碟。
舉例來說，如果您在某個區域 (例如 us-west1-a) 中建立一個磁碟，就會有一個磁碟副本。在單一可用區中建立的磁碟稱為可用區磁碟。您可以在區域內的不同區域 (例如 us-west1-b) 中儲存磁碟的另一個副本，藉此提高磁碟的可用性。
在同一區域的兩個可用區之間複製的永久磁碟稱為地區永久磁碟。您也可以使用 Hyperdisk 平衡高可用性功能，針對 Google Cloud Hyperdisk 進行跨區域同步複製。
地區性故障的機率不高，但仍有可能發生。如下圖所示，在地區內複製至不同區域有助於提升可用性，並縮短磁碟延遲時間。如果兩個複製區域都失敗，系統會將其視為區域層級故障。
磁碟會在兩個可用區中複製。
在複製的情況下，資料會在本機區域 (us-west1-a) 中提供，也就是虛擬機器 (VM) 執行所在的區域。然後將資料複製到其他區域 (us-west1-b)。其中一個區域必須是 VM 執行所在的區域。
如果發生區域中斷情形，您通常可以將在地區永久磁碟上執行的工作負載容錯移轉至另一區域。詳情請參閱「區域性永久磁碟容錯移轉」。
區域性永久磁碟的設計考量
如果您正在 Compute Engine 上設計完善可靠的系統或高可用性服務，請使用地區永久磁碟，並搭配其他最佳做法，例如使用快照備份資料。地區永久磁碟磁碟區在設計上也可搭配地區性代管執行個體群組使用。
成效
與使用永久磁碟快照相比，地區永久磁碟磁碟區在設計上適用於需要較少復原點目標 (RPO) 和復原時間目標 (RTO) 的工作負載。
當寫入效能大幅低於多個區域間的資料備援功能時，可選擇地區永久磁碟使用。
地區永久磁碟與區域性永久磁碟一樣，可以在 vCPU 數量較多的 VM 上，達成更高的 IOPS 和總處理量效能。如要進一步瞭解此限制與其他限制，請參閱「設定磁碟以符合效能需求」。
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 會將地區永久磁碟的資料複製到您建立磁碟時選取的區域。各備用資源的資料分佈於區域中的多台實體機器，以確保備援能力。
與區域性永久磁碟類似，您可以建立永久磁碟的快照，以免因使用者錯誤而導致資料遺失。快照具有漸進式特性，僅需數分鐘就能建立，即使您建立快照的磁碟目前連接到執行中的 VM 也是如此。
地區永久磁碟的限制
- 區域性永久磁碟只能連接至採用 E2、N1、N2 和 N2D 機器類型的 VM。
- 您只能將 Hyperdisk 平衡高可用性磁碟附加至支援的機器類型。
- 您無法從OS 映像檔或從使用 OS 映像檔建立的磁碟建立地區性永久磁碟。
- 使用唯讀模式時，您最多可以將地區平衡永久磁碟附加至 10 個 VM 執行個體。
- 地區標準永久磁碟的大小下限為 200 GiB。
- 您只能將 regional Persistent Disk 或Hyperdisk Balanced High Availability 磁碟區的大小調大，無法縮減。
- Regional Persistent Disk 和 Hyperdisk 平衡高可用性磁碟區的效能特性與對應的區域磁碟不同。詳情請參閱「區塊儲存空間效能」。
- 您無法將處於多寫入端模式的 Hyperdisk Balanced High Availability 磁碟區做為開機磁碟。
- 如果您透過複製可用區磁碟來建立複製磁碟，則兩個可用區備用資源在建立時並未完全同步。建立完成後，您可以在平均 3 分鐘內使用地區磁碟克隆。不過，您可能需要等待數十分鐘，磁碟才會達到完全複製的狀態，且 復原點目標 (RPO) 接近零。瞭解如何 檢查複製磁碟是否已完全複製。
儲存空間介面類型
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) 會使用 NVMe 介面來存取永久磁碟。
機密 VM 執行個體也會使用 NVMe 永久磁碟。所有其他 Compute Engine 機器系列都會使用 SCSI 磁碟介面來存放永久磁碟。
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含有最佳化驅動程式的核心，可讓 VM 使用 NVMe 達到最佳效能。如果匯入的 Linux 映像檔包含 4.14.68 以上核心版本，就能透過 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
您可以以多重寫入模式將 SSD 永久磁碟連接至最多兩個 N2 VM，讓兩個 VM 都能讀取及寫入磁碟。
在多重寫入模式下，永久磁碟可提供共用區塊儲存空間功能，並提供基礎架構，以便建構高可用性的共用檔案系統和資料庫。這些專屬檔案系統和資料庫應設計為搭配共用區塊儲存空間運作，並透過 SCSI 永久保留空間等工具處理 VM 之間的快取一致性。
不過，一般不建議直接使用具備多個寫入者的模式的永久磁碟。許多檔案系統 (例如 EXT4、XFS 和 NTFS) 並非設計用於與共用區塊儲存空間搭配使用。如要進一步瞭解在 VM 之間共用永久磁碟的最佳做法，請參閱「最佳做法」。
如果您需要全代管檔案儲存空間，可以在 Compute Engine VM 上掛接 Filestore 檔案共用區。
如要為新的永久磁碟磁碟區啟用多重寫入模式，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 之間共用永久磁碟磁碟區」。
Persistent Disk 加密
Compute Engine 會在資料離開 VM，前往永久磁碟儲存空間之前，自動加密資料。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。此外，Google 會以使用者無法控制的方式在多個實體磁碟之間分配永久磁碟資料。
刪除永久磁碟磁碟區時，Google 會捨棄加密金鑰，讓資料無法恢復。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連接至其他專案中的 VM。
您最多可以將平衡的永久磁碟連接至 10 個 VM，且必須處於唯讀模式。
對於至少具有 1 個 vCPU 的自訂機器類型或預先定義機器類型，您可以連接最多 128 個永久磁碟磁碟區。
每個永久磁碟磁碟區的大小上限為 64 TiB，因此無須管理磁碟陣列，也能建立大型邏輯磁碟區。每個 VM 可連接的永久磁碟空間總量和個別的永久磁碟區數有限。預先定義的機器類型和自訂機器類型的永久磁碟限制相同。
大多數的 VM 最多可以連接 128 個永久磁碟磁碟區，並且最多可以連接 257 TiB 的磁碟總空間。VM 的磁碟總空間包括開機磁碟的大小。
共用核心機器類型最多只能連接 16 個永久磁碟區和 3 TiB 的永久磁碟總空間。
如要建立大於 64 TiB 的邏輯磁碟區，您可能需要特別考量一些事項。如要進一步瞭解更大的邏輯磁碟區效能，請參閱「邏輯磁碟區大小」一文。
永久磁碟和 Colossus
永久磁碟的設計目的是與 Google 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 VM 將資料從 VM 傳送至網路之前，自動加密該資料。接著，Colossus 會保留資料。當 Colossus 讀取資料時，驅動程式會解密傳入的資料。
永久磁碟磁碟區會使用 Colossus 做為儲存空間後端。
在許多情況下，將磁碟設為服務都非常實用，例如：
- 在執行個體執行期間調整磁碟大小，比先停止執行個體再調整更容易。您可以不停止執行個體，直接增加磁碟大小。
- 如果磁碟和 VM 不必共用相同的生命週期或位於同一位置，連接和卸載磁碟就會更為簡單。您可以停止 VM，並使用其永久磁碟開機磁碟來啟動另一個 VM。
- 磁碟驅動程式可隱藏複製詳細資料，並提供自動寫入時間複製功能，因此複製等高可用性功能變得更簡單。
後續步驟
瞭解如何將永久磁碟磁碟區新增至 VM。
查看磁碟和映像檔定價資訊。
瞭解如何複製永久磁碟磁碟區。
瞭解如何在 VM 之間共用永久磁碟磁區。
瞭解如何最佳化永久磁碟效能。
- 請參閱磁碟快照的最佳做法。