Este documento descreve as funcionalidades, os tipos, o desempenho e as vantagens dos volumes de discos persistentes. Se precisar de armazenamento em blocos para uma instância de máquina virtual (VM) ou um contentor, como para um disco de arranque ou um disco de dados, use volumes de disco persistente se o Google Cloud Hyperdisk não estiver disponível para a sua instância de computação. Para saber mais sobre as outras opções de armazenamento em blocos no Compute Engine, consulte o artigo Escolha um tipo de disco.
Os volumes de discos persistentes são dispositivos duradouros de armazenamento de rede aos quais as suas instâncias podem aceder, como os discos físicos de um computador ou um servidor. Os volumes de discos persistentes não estão associados à máquina física que aloja a instância. Em vez disso, são anexados à instância como dispositivos de blocos de rede. Quando lê ou escreve num volume do disco persistente, os dados são transmitidos através da rede.
Os dados presentes em cada volume do disco persistente são distribuídos por vários discos físicos. O Compute Engine gere os discos físicos e a distribuição de dados para garantir a redundância e o desempenho ideal.
Pode separar ou mover os volumes para manter os seus dados, mesmo depois de eliminar as instâncias. O desempenho do disco persistente aumenta com o tamanho, pelo que pode redimensionar os volumes do disco persistente existentes ou adicionar mais volumes do disco persistente a uma VM para satisfazer os seus requisitos de desempenho e espaço de armazenamento.
Adicione um disco não de arranque à sua instância quando precisar de armazenamento fiável e acessível com características de desempenho consistentes.
Adicione um disco persistente à sua instância
Tipos de Persistent Disk
Quando cria um volume de disco persistente, pode selecionar um dos seguintes tipos de disco:
- Disco persistente equilibrado (
pd-balanced)- Uma alternativa ao disco persistente SSD (desempenho).
- Equilíbrio entre desempenho e custo. Para a maioria dos tipos de máquinas do Compute Engine, estes discos têm o mesmo número máximo de IOPS que o disco persistente SSD e um número inferior de IOPS por GiB. Este tipo de disco oferece níveis de desempenho adequados para a maioria das aplicações de uso geral a um preço entre o do disco persistente padrão e o SSD.
- Usa unidades de estado sólido (SSD).
- SSD (Performance) Persistent Disk (
pd-ssd)- Adequado para aplicações empresariais e bases de dados de elevado desempenho que requerem uma latência inferior e mais IOPS do que o disco persistente padrão oferece.
- Usa unidades de estado sólido (SSD).
- Standard Persistent Disk (
pd-standard)- Adequado para cargas de trabalho de tratamento de dados grandes que usam principalmente E/Ss sequenciais.
- Usa unidades de discos rígidos (HDD) padrão.
- Disco persistente extremo (
pd-extreme)- Oferece um desempenho consistentemente elevado para cargas de trabalho de acesso aleatório e débito em massa.
- Concebido para cargas de trabalho de bases de dados de alta gama.
- Permite aprovisionar os IOPS alvo.
- Usa unidades de estado sólido (SSD).
- Disponível com um número limitado de tipos de máquinas.
Se criar um disco na Google Cloud consola, o tipo de disco predefinido é
pd-balanced. Se criar um disco através da CLI gcloud ou da API Compute Engine, o tipo de disco predefinido é pd-standard.
Para obter informações sobre o suporte de tipos de máquinas, consulte o seguinte:
Durabilidade do Persistent Disk
A durabilidade do disco representa a probabilidade de perda de dados, por conceção, para um disco típico num ano típico, usando um conjunto de pressupostos sobre falhas de hardware, a probabilidade de eventos catastróficos, práticas de isolamento e processos de engenharia nos centros de dados da Google, e as codificações internas usadas por cada tipo de disco. Os eventos de perda de dados do disco persistente são extremamente raros e, historicamente, têm sido o resultado de falhas de hardware coordenadas, erros de software ou uma combinação dos dois. A Google também toma muitas medidas para mitigar o risco de corrupção de dados silenciosa, que afeta toda a indústria. O erro humano por parte de um Google Cloud cliente, como quando um cliente elimina acidentalmente um disco, está fora do âmbito da durabilidade do disco persistente.
Existe um risco muito pequeno de perda de dados com um volume de disco persistente regional devido às respetivas codificações e replicação de dados internos. O disco persistente regional oferece alta disponibilidade e pode ser usado para recuperação de desastres se um centro de dados inteiro for perdido e não puder ser recuperado. O disco persistente regional oferece o dobro das réplicas de disco em comparação com o disco persistente zonal, com cada réplica distribuída entre duas zonas na mesma região. Se uma zona principal ficar indisponível durante uma indisponibilidade, pode aceder imediatamente à réplica na segunda zona.
Para mais informações sobre considerações específicas da região, consulte o artigo Geografia e regiões.
A tabela seguinte mostra a durabilidade do design de cada tipo de disco. A durabilidade de 99,999% significa que, com 1000 discos, é provável que passe cem anos sem perder nenhum.
| Disco persistente padrão zonal | Disco persistente equilibrado zonal | Disco persistente SSD zonal | Disco persistente extremo zonal | Disco persistente padrão regional | Disco persistente equilibrado regional | Disco persistente SSD regional |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Melhor do que 99,99% | Melhor do que 99,999% | Melhor do que 99,999% | Melhor do que 99,9999% | Melhor do que 99,999% | Melhor do que 99,9999% | Melhor do que 99,9999% |
Apoio técnico da série de máquinas
Selecione uma série de máquinas para ver os respetivos tipos de discos persistentes (DP) suportados.
| Série de máquinas | SSD PD | AP equilibrada | Extreme PD | PD padrão |
|---|---|---|---|---|
| C4 | — | — | — | — |
| C4A | — | — | — | — |
| C4D | — | — | — | — |
| C3 | — | — | ||
| C3D | — | — | ||
| N4 | — | — | — | — |
| N2 | ||||
| N2D | — | |||
| N1 | — | |||
| T2D | — | |||
| T2A | — | |||
| E2 | — | |||
| Z3 | — | — | ||
| H4D (Pré-visualização) | — | — | — | — |
| H3 | — | — | — | |
| C2 | — | |||
| C2D | — | |||
| X4 | — | — | — | — |
| M4 | — | — | — | — |
| M3 | — | |||
| M2 | ||||
| M1 | ||||
| N1+GPU | — | |||
| A4X | — | — | — | — |
| A4 | — | — | — | — |
| A3 (H200) | — | — | — | — |
| A3 (H100) | — | — | ||
| A2 | — | |||
| G4 | — | — | — | — |
| G2 | — | — |
Capacidade máxima
Os volumes de discos persistentes podem ter até 64 TiB. Pode adicionar até 127 volumes de discos persistentes zonais secundários e não de arranque a uma instância de VM. No entanto, a capacidade total combinada de todos os volumes do disco persistente anexados a uma única VM não pode exceder 257 TiB.
Pode criar volumes lógicos únicos de até 257 TiB através da gestão de volumes lógicos na sua VM. Para obter informações sobre como garantir o máximo desempenho com grandes volumes, consulte Tamanho do volume lógico.
Disco persistente zonal
Um disco persistente zonal é um disco persistente acessível apenas numa zona específica, por exemplo, europe-west-2.
Facilidade de utilização
O Compute Engine processa a maioria das tarefas de gestão de discos por si, para que não tenha de lidar com a criação de partições, matrizes de discos redundantes nem gestão de subvolumes. Geralmente, não precisa de criar volumes lógicos maiores. No entanto, pode expandir a capacidade do disco persistente anexado secundário para 257 TiB por VM e aplicar estas práticas aos volumes do disco persistente. Pode poupar tempo e obter o melhor desempenho se formatar os volumes do disco persistente com um único sistema de ficheiros e sem tabelas de partições.
Se precisar de separar os seus dados em vários volumes únicos, crie discos adicionais em vez de dividir os discos existentes em várias partições.
Quando precisar de espaço adicional nos volumes do disco persistente, redimensione os discos em vez de reparticionar e formatar.
Desempenho
O desempenho do disco persistente é previsível e é dimensionado linearmente com a capacidade aprovisionada até atingir os limites das vCPUs aprovisionadas de uma VM. Para mais informações sobre os limites de escalabilidade do desempenho e a otimização, consulte o artigo Configure os discos de acordo com os requisitos de desempenho.
Os volumes de discos persistentes padrão são eficientes e económicos para processar operações de leitura/escrita sequenciais, mas não estão otimizados para processar taxas elevadas de operações de entrada/saída aleatórias por segundo (IOPS). Se as suas apps exigirem taxas elevadas de IOPS aleatórios, use um SSD ou um disco persistente extremo. O disco persistente SSD foi concebido para latências de um só dígito em milissegundos. A latência observada é específica da aplicação.
O Compute Engine otimiza automaticamente o desempenho e o escalamento nos volumes de disco persistente. Não precisa de unir vários discos nem pré-aquecer os discos para obter o melhor desempenho. Quando precisa de mais espaço em disco ou de um melhor desempenho, redimensione os discos e, possivelmente, adicione mais vCPUs para adicionar mais espaço de armazenamento, débito e IOPS. O desempenho do disco persistente baseia-se na capacidade total do disco persistente associado a uma VM e no número de vCPUs que a VM tem.
Para dispositivos de arranque, pode reduzir os custos usando um disco persistente padrão. Os volumes de discos persistentes pequenos de 10 GiB podem funcionar para exemplos de utilização básicos de arranque e gestão de pacotes. No entanto, para garantir um desempenho consistente para uma utilização mais geral do dispositivo de arranque, use um disco persistente equilibrado como disco de arranque.
Uma vez que as operações de escrita do disco persistente contribuem para o tráfego de saída da rede cumulativo da sua VM, as operações de escrita do disco persistente estão limitadas pelo limite de saída da rede da sua VM.
Fiabilidade
O disco persistente tem redundância incorporada para proteger os seus dados contra falhas de equipamento e garantir a disponibilidade dos dados através de eventos de manutenção do centro de dados. As somas de verificação são calculadas para todas as operações de disco persistente, pelo que podemos garantir que o que lê é o que escreveu.
Além disso, pode criar instantâneos do disco persistente para se proteger contra a perda de dados devido a erro do utilizador. Os instantâneos são incrementais e demoram apenas alguns minutos a criar, mesmo que tire instantâneos de discos anexados a VMs em execução.
Disco persistente regional
Os volumes de discos persistentes regionais têm qualidades de armazenamento semelhantes aos discos persistentes zonais. No entanto, os volumes de discos persistentes regionais oferecem armazenamento duradouro e replicação de dados entre duas zonas na mesma região.
Acerca da replicação síncrona de discos
Quando cria um novo disco persistente, pode criar o disco numa zona ou replicá-lo em duas zonas na mesma região.
Por exemplo, se criar um disco numa zona, como em us-west1-a, tem uma cópia do disco. Um disco criado apenas numa zona é denominado disco zonal. Pode aumentar a disponibilidade do disco armazenando outra cópia do disco numa zona diferente na região, como em us-west1-b.
Os discos persistentes replicados em duas zonas na mesma região são denominados discos persistentes regionais. Também pode usar o Hyperdisk Balanced de alta disponibilidade para a replicação síncrona entre zonas do Google Cloud Hyperdisk.
É improvável que uma região falhe completamente, mas podem ocorrer falhas zonais. A replicação na região para diferentes zonas, conforme mostrado na imagem seguinte, ajuda na disponibilidade e reduz a latência do disco. Se ambas as zonas de replicação falharem, considera-se uma falha ao nível da região.
O disco é replicado em duas zonas.
No cenário replicado, os dados estão disponíveis na zona local (us-west1-a), que é a zona em que a máquina virtual (VM) está a ser executada. Em seguida, os dados são replicados para outra zona (us-west1-b). Uma das zonas tem de ser a mesma zona em que a VM está a ser executada.
Se ocorrer uma indisponibilidade zonal, normalmente, pode fazer failover da sua carga de trabalho em execução no disco persistente regional para outra zona. Para saber mais, consulte o artigo Failover de discos persistentes regionais.
Considerações de design para o disco persistente regional
Se estiver a conceber sistemas robustos ou serviços de alta disponibilidade no Compute Engine, use o Persistent Disk regional combinado com outras práticas recomendadas, como fazer uma cópia de segurança dos seus dados através de capturas de ecrã. Os volumes de discos persistentes regionais também foram concebidos para funcionar com grupos de instâncias geridos regionais.
Desempenho
Os volumes de discos persistentes regionais foram concebidos para cargas de trabalho que requerem um objetivo de ponto de recuperação (RPO) mais baixo e um objetivo de tempo de recuperação (RTO) em comparação com a utilização de instantâneos de discos persistentes.
Os discos persistentes regionais são uma opção quando o desempenho de gravação é menos crítico do que a redundância de dados em várias zonas.
Tal como o disco persistente zonal, o disco persistente regional pode alcançar um desempenho de IOPS e débito superior em VMs com um maior número de vCPUs. Para mais informações sobre esta e outras limitações, consulte o artigo Configure os discos de forma a cumprir os requisitos de desempenho.
Quando precisa de mais espaço em disco ou de um melhor desempenho, pode redimensionar os discos regionais para adicionar mais espaço de armazenamento, débito e IOPS.
Fiabilidade
O Compute Engine replica os dados do seu disco persistente regional para as zonas que selecionou quando criou os discos. Os dados de cada réplica são distribuídos por várias máquinas físicas na zona para garantir a redundância.
À semelhança do disco persistente zonal, pode criar capturas instantâneas do disco persistente para se proteger contra a perda de dados devido a erro do utilizador. Os instantâneos são incrementais e demoram apenas alguns minutos a criar, mesmo que tire instantâneos de discos anexados a VMs em execução.
Limitações do disco persistente regional
- Só pode associar um disco persistente regional a VMs que usam os tipos de máquinas E2, N1, N2 e N2D.
- Só pode anexar o Hyperdisk Balanced de alta disponibilidade a tipos de máquinas compatíveis.
- Não pode criar um disco persistente regional a partir de uma imagem do SO nem a partir de um disco criado a partir de uma imagem do SO.
- Não pode criar um disco de alta disponibilidade equilibrado do Hyperdisk clonando um disco zonal. Para criar um disco de alta disponibilidade equilibrado do Hyperdisk a partir de um disco zonal, conclua os passos descritos no artigo Altere um disco zonal para um disco de alta disponibilidade equilibrado do Hyperdisk.
- Quando usa o modo só de leitura, pode anexar um disco persistente equilibrado regional a um máximo de 10 instâncias de VM.
- O tamanho mínimo de um disco persistente padrão regional é de 200 GiB.
- Só pode aumentar o tamanho de um disco persistente regional ou volume de alta disponibilidade equilibrado do Hyperdisk. Não pode diminuir o respetivo tamanho.
- Os volumes de discos persistentes regionais e de alta disponibilidade equilibrados do Hyperdisk têm características de desempenho diferentes dos seus discos zonais correspondentes. Para mais informações, consulte os artigos Acerca do desempenho do Persistent Disk e Limites de desempenho de alta disponibilidade do Hyperdisk Balanced.
- Não pode usar um volume de alta disponibilidade equilibrado do Hyperdisk que esteja no modo de gravação múltipla como um disco de arranque.
- Se criar um disco replicado clonando um disco zonal, as duas réplicas zonais não estão totalmente sincronizadas no momento da criação. Após a criação, pode usar o clone do disco regional, em média, no prazo de 3 minutos. No entanto, pode ter de aguardar dezenas de minutos antes de o disco atingir um estado totalmente replicado e o objetivo do ponto de recuperação (RPO) estar próximo de zero. Saiba como verificar se o disco replicado foi totalmente replicado.
Tipos de interfaces de armazenamento
A interface de armazenamento é escolhida automaticamente para si quando cria a instância ou adiciona volumes de disco persistente a uma VM. As VMs Tau T2A e de terceira geração (como a M3) usam a interface NVMe para o disco persistente.
As instâncias de VMs confidenciais também usam o disco persistente NVMe. Todas as outras séries de máquinas do Compute Engine usam a interface de disco SCSI para o disco persistente.
A maioria das imagens públicas inclui controladores NVMe e SCSI. A maioria das imagens inclui um kernel com controladores otimizados que permitem à sua VM alcançar o melhor desempenho usando NVMe. As imagens Linux importadas alcançam o melhor desempenho com NVMe se incluírem a versão do kernel 4.14.68 ou posterior.
Para determinar se uma versão do sistema operativo suporta NVMe, consulte a página de detalhes do sistema operativo.
Modo de vários escritores
Pode anexar um disco persistente SSD no modo de gravação múltipla a até duas VMs N2 em simultâneo para que ambas as VMs possam ler e escrever no disco.
O Persistent Disk no modo de gravação múltipla oferece uma capacidade de armazenamento de blocos partilhada e apresenta uma base de infraestrutura para criar sistemas de ficheiros e bases de dados partilhados de alta disponibilidade. Estes sistemas de ficheiros e bases de dados especializados devem ser concebidos para funcionar com o armazenamento de blocos partilhado e processar a coerência da cache entre VMs através de ferramentas como as reservas persistentes SCSI.
No entanto, geralmente, não deve usar diretamente o disco persistente com o modo de gravação múltipla. Muitos sistemas de ficheiros, como EXT4, XFS e NTFS, não foram concebidos para serem usados com armazenamento de blocos partilhado. Para mais informações sobre as práticas recomendadas ao partilhar um disco persistente entre VMs, consulte o artigo Práticas recomendadas.
Se precisar de um armazenamento de ficheiros totalmente gerido, pode montar uma partilha de ficheiros do Filestore nas suas VMs do Compute Engine.
Para ativar o modo de vários escritores para novos volumes do Persistent Disk, crie um novo Persistent Disk e especifique a flag --multi-writer na CLI gcloud ou a propriedade multiWriter na API Compute Engine. Para mais informações, consulte o artigo
Partilhe volumes de discos persistentes entre VMs.
Encriptação do Persistent Disk
O Compute Engine encripta automaticamente os seus dados antes de serem transferidos para fora da VM para o espaço de armazenamento do disco persistente. Cada disco persistente permanece encriptado com chaves definidas pelo sistema ou com chaves fornecidas pelo cliente. A Google distribui os dados do disco persistente por vários discos físicos de uma forma que os utilizadores não controlam.
Quando elimina um volume do disco persistente, a Google rejeita as chaves de encriptação, o que torna os dados irrecuperáveis. Este processo é irreversível.
Se quiser controlar as chaves de encriptação usadas para encriptar os seus dados, crie os discos com as suas próprias chaves de encriptação.
Restrições
Não pode anexar um volume de disco persistente a uma VM noutro projeto.
Pode anexar um disco persistente equilibrado a um máximo de 10 VMs no modo só de leitura.
Para tipos de máquinas personalizados ou tipos de máquinas predefinidos com um mínimo de 1 vCPU, pode anexar até 128 volumes de discos persistentes.
Cada volume do disco persistente pode ter até 64 TiB, pelo que não é necessário gerir matrizes de discos para criar grandes volumes lógicos. Cada VM só pode anexar uma quantidade limitada de espaço total do disco persistente e um número limitado de volumes individuais do disco persistente. Os tipos de máquinas predefinidos e os tipos de máquinas personalizados têm os mesmos limites de disco persistente.
A maioria das VMs pode ter até 128 volumes de discos persistentes e até 257 TiB de espaço em disco total anexado. O espaço em disco total de uma VM inclui o tamanho do disco de arranque.
Os tipos de máquinas com núcleo partilhado estão limitados a 16 volumes de discos persistentes e 3 TiB de espaço total de discos persistentes.
A criação de volumes lógicos superiores a 64 TiB pode exigir uma consideração especial. Para mais informações sobre o desempenho de volumes lógicos maiores, consulte o artigo Tamanho do volume lógico.
Persistent Disk e Colossus
O Persistent Disk foi concebido para funcionar em conjunto com o sistema de ficheiros da Google, o Colossus, que é um sistema de armazenamento de blocos distribuído. Os controladores de disco persistente encriptam automaticamente os dados na VM antes de serem transmitidos da VM para a rede. Em seguida, o Colossus mantém os dados. Quando o Colossus lê os dados, o controlador desencripta os dados recebidos.
Os volumes do Persistent Disk usam o Colossus para o back-end de armazenamento.
Ter discos como serviço é útil em vários casos, por exemplo:
- Redimensionar os discos enquanto a instância está em execução torna-se mais fácil do que parar primeiro a instância. Pode aumentar o tamanho do disco sem parar a instância.
- A associação e a desassociação de discos torna-se mais fácil quando os discos e as VMs não têm de partilhar o mesmo ciclo de vida nem estar localizados em conjunto. É possível parar uma VM e usar o respetivo disco de arranque do disco persistente para arrancar outra VM.
- As funcionalidades de elevada disponibilidade, como a replicação, tornam-se mais fáceis porque o controlador do disco pode ocultar os detalhes da replicação e fornecer replicação automática no momento da gravação.
O que se segue?
Saiba como adicionar um volume de disco persistente à sua VM.
Reveja as informações de preços de discos e imagens.
Saiba como clonar um volume do disco persistente.
Saiba como partilhar volumes de discos persistentes entre VMs.
Saiba como otimizar o desempenho do disco persistente.
- Consulte as práticas recomendadas para instantâneos de disco.