雲硬碟型別

裸金屬伺服器使用的雲硬碟型別有如下幾種：

• 普通IO：該型別雲硬碟的最大IOPS為2200，適用於大容量、讀寫速率中等、事務性處理較少的應用場景，例如企業的日常辦公應用或者小型測試等。
• 高IO：該型別雲硬碟的最大IOPS可達5000，最低讀寫時延為1ms，適用於主流的高效能、高可靠應用場景，例如企業應用、大型開發測試以及Web伺服器日誌等。
• 超高IO：該型別雲硬碟的最大IOPS可達33000，最低讀寫時延為1ms，適用於超高IO，超大頻寬的讀寫密集型應用場景，例如高效能運算應用場景，用來部署分散式檔案系統，或者I/O密集型應用場景，用來部署各類NoSQL/關係型資料庫。

雲硬碟效能

雲硬碟效能的主要指標有IO讀寫時延、IOPS和吞吐量。

• IOPS：雲硬碟每秒進行讀寫的操作次數。
• 吞吐量：雲硬碟每秒成功傳送的資料量，即讀取和寫入的資料量。
• IO讀寫時延：雲硬碟連續兩次進行讀寫操作所需要的最小時間間隔。

雲硬碟效能指標的詳細介紹請參見《 雲硬碟產品介紹 》。

雲硬碟的磁碟模式

裸金屬伺服器當前僅支援SCSI（小型計算機系統介面，Small Computer System Interface）磁碟模式的雲硬碟。

您可以透過管理控制檯建立SCSI型別的雲硬碟，該型別的雲硬碟支援SCSI指令透傳，允許裸金屬伺服器作業系統直接訪問底層儲存介質。除了簡單的SCSI讀寫命令，SCSI型別的雲硬碟還可以支援更高階的SCSI命令。

  說明：

裸金屬伺服器公共映象的作業系統中已經預安裝了使用SCSI型別雲硬碟所需的驅動，無需再安裝。您也可以參考《裸金屬伺服器私有映象製作指南》的“ 安裝SDI卡驅動 ”章節瞭解驅動安裝的詳細操作。

什麼是三副本技術？

雲硬碟的儲存系統採用三副本機制來保證資料的可靠性，即針對某份資料，預設將資料分為1 MB大小的資料塊，每一個資料塊被複製為3個副本，然後按照一定的分散式儲存演算法將這些副本儲存在叢集中的不同節點上。

例如，對於伺服器A的物理磁碟A上的資料塊P1，系統將它的資料備份為伺服器B的物理磁碟B上的P1''和伺服器C的物理磁碟C上的P1'，P1、P1'和P1''共同構成了同一個資料塊的三個副本。若P1所在的物理磁碟發生故障，則P1'和P1''可以繼續提供儲存服務，確保業務不受影響。

圖1  資料塊儲存示意圖  

三副本技術怎樣確保資料一致性？

資料一致性表示當應用成功寫入一份資料到儲存系統時，儲存系統中的3個資料副本必須一致。當應用無論透過哪個副本再次讀取這些資料時，該副本上的資料和之前寫入的資料都是一致的。

雲硬碟三副本技術主要透過以下機制確保資料一致性：

• 寫入資料時，同時在3個副本執行寫入操作

  當應用寫入資料時，儲存系統會同步對3個副本執行寫入資料的操作，並且只有當多個副本的資料都寫入完成時，才會嚮應用返回資料寫入成功的響應。

• 讀取資料失敗時，自動修復損壞的副本

  當應用讀資料失敗時，儲存系統會判斷錯誤型別。如果是物理磁碟扇區讀取錯誤，則儲存系統會自動從其他節點儲存的副本中讀取資料，然後在物理磁碟扇區錯誤的節點上重新寫入資料，從而保證資料副本總數不減少以及副本資料一致性。

三副本技術怎樣實現資料快速重建？

儲存系統的每個物理磁碟上都儲存了多個資料塊，這些資料塊的副本按照一定的策略分散儲存在叢集中的不同節點上。當儲存系檢測到硬體（伺服器或者物理磁碟）發生故障時，會自動啟動資料修復。由於資料塊的副本分散儲存在不同的節點上，資料修復時，將會在不同的節點上同時啟動資料重建，每個節點上只需重建一小部分資料，多個節點並行工作，有效避免了單個節點重建大量資料所產生的效能瓶頸，將對上層業務的影響做到最小化。

資料重建流程如 圖2 所示。

圖2  資料自動重建流程  

資料重建原理如 圖3 所示，例如當叢集中的伺服器F硬體發生故障時，物理磁碟上的資料塊會在其他節點的磁碟上並行重建恢復。

圖3  資料重建原理  

三副本技術和雲硬碟備份、快照有啥區別？

三副本技術是雲硬碟儲存系統為了確保資料高可靠性提供的技術，主要用來應對硬體裝置故障導致的資料丟失或不一致的情況。

雲硬碟備份、快照不同於三副本技術，主要應對人為誤操作、病毒以及駭客攻擊等導致資料丟失或不一致的情況。我們建議您在日常操作中，採用雲硬碟備份、快照功能，定期備份雲硬碟中資料。

磁碟型別及效能介紹

根據IO效能劃分雲硬碟的磁碟型別，各種型別的雲硬碟具體介紹如下。不同型別雲硬碟的效能和價格有所不同，您可根據應用程式要求選擇您所需的雲硬碟。

雲硬碟效能

雲硬碟效能的主要指標有IO讀寫時延、IOPS和吞吐量。

• IOPS：雲硬碟每秒進行讀寫的操作次數。
• 吞吐量：雲硬碟每秒成功傳送的資料量，即讀取和寫入的資料量。
• IO讀寫時延：雲硬碟連續兩次進行讀寫操作所需要的最小時間間隔。
  不同型別雲硬碟的單佇列訪問時延如下：

  • 普通IO：5 ms ~ 10 ms
  • 高IO：1 ms ~ 3 ms
  • 超高IO：1 ms

表1  雲硬碟效能資料表

引數	普通IO	高IO	超高IO
雲硬碟最大容量	系統盤：1024 GB 資料盤：32768 GB	系統盤：1024 GB 資料盤：32768 GB	系統盤：1024 GB 資料盤：32768 GB
最大IOPS	2200	5000	33000
最大吞吐量	90 MB/s	150 MB/s	350 MB/s
IOPS突發上限	2200	5000	16000
雲硬碟IOPS效能計算公式	IOPS = min (2200, 500 +2 × 容量)	IOPS = min (5000, 1200 + 6 × 容量)	IOPS = min (33000, 1500 + 50 × 容量)
API名稱 說明： 此處API名稱為雲硬碟API介面中“volume_type”引數的取值，不代表底層儲存裝置的硬體型別。	SATA	SAS	SSD
典型應用場景	適用於大容量、讀寫速率中等、事務性處理較少的應用場景，例如企業的日常辦公應用或者小型測試等。 如果應用需要更高的IO效能，建議您選擇超高IO或高IO雲硬碟。	適用於主流的高效能、高可靠應用場景，例如大型開發測試、Web伺服器日誌以及企業應用。典型的企業應用有SAP、Microsoft Exchange 和 Microsoft SharePoint等。	適用於超高IO，超大頻寬的讀寫密集型應用場景，例如高效能運算應用場景，用來部署分散式檔案系統，或者I/O密集型應用場景，用來部署各類NoSQL/關係型資料庫。典型的資料庫有MongoDB、Oracle、SQL Server、MySQL 和PostgreSQL等。

雲硬碟IOPS效能計算公式舉例說明

單個雲硬碟IOPS效能 =“最大IOPS”與“基線IOPS + 每GB雲硬碟的IOPS × 雲硬碟容量”的最小值。

以超高IO雲硬碟為例，單個超高IO雲硬碟的最大IOPS為33000。

• 假如雲硬碟容量為100 GB，則該雲硬碟IOPS效能 = min (33000, 1500 + 50 × 100 )，取33000與6500中的最小值，即該雲硬碟IOPS效能為6500。
• 假如雲硬碟容量為1000 GB，則該雲硬碟IOPS效能 = min (33000, 1500 + 50 × 1000 )，取33000與51500中的最小值，即該雲硬碟IOPS效能為33000。

雲硬碟突發能力及原理

突發能力是指小容量雲硬碟可以在一定時間內達到IOPS突發上限，超過IOPS上限的能力。此處IOPS上限為單個雲硬碟的效能。

突發能力適用於 雲伺服器 啟動場景，一般系統盤容量較小，以50 GB的超高IO雲硬碟為例，如果沒有突發能力，雲硬碟IOPS上限只能達到4000（1500 + 50 × 50），但使用突發能力後，IOPS可高達16000，從而提升雲伺服器的啟動速度。

以超高IO雲硬碟為例，單個超高IO雲硬碟的IOPS突發上限為16000。

• 容量為100 GB的雲硬碟，其IOPS上限為6500，IOPS突發上限為16000，因此在一定時間內該雲硬碟的最大IOPS可達到16000。
• 容量為1000 GB的雲硬碟，其IOPS上限為33000，但是IOPS突發上限僅為16000，雲硬碟的IOPS上限已經超過了突發IOPS，因此該雲硬碟無需突發能力。

以下介紹雲硬碟突發IOPS的消耗原理和儲蓄原理。

突發的實現基於令牌桶，令牌桶中的初始令牌數量 = 突發時間 × IOPS突發上限，此處突發時間固定為1800 s。

以100 GB的超高IO雲硬碟為例，令牌桶容量為28800000個令牌（1800 s × 16000 ）。

• 令牌的生成速度：該桶以6500個/s的速度生成令牌，其中6500為該雲硬碟的IOPS上限。
• 令牌的消耗速度：根據實際IO使用情況而定，每個IO會消耗一個令牌，最大消耗速度為16000個/s，此處取突發IOPS上限和雲硬碟IOPS上限的較大值。

消耗原理

當令牌消耗速度大於令牌的生成速度時，令牌數量會逐漸減少，最後IOPS會維持跟桶生成令牌的速度一致，即雲硬碟的IOPS上限。本示例中，可以維持突發IOPS的時間為3032 s ≈ 28800000 / (16000 - 6500) 。

儲蓄原理

當令牌的消耗速度小於令牌的生成速度時，桶中的令牌會逐漸增加，之後又可以擁有突發能力。本示例中，如果雲硬碟暫停使用4431 s ≈ 28800000 / 6500，令牌桶就可以存滿。

  說明：

桶中的令牌數量只要大於零，雲硬碟就具有突發能力。

本示例中令牌的消耗和儲蓄原理如  圖1 所示。藍色柱狀表示雲硬碟IOPS的使用情況，綠色虛線為IOPS上限，紅色虛線為IOPS突發上限，黑色曲線表示令牌數量的變化趨勢。

• 當令牌數量大於零時，IOPS可以突破6500，即具有達到IOPS突發上限16000的能力。
• 當令牌數為零時，此時不具備突發能力，IOPS最大為6500。
• 當實際IOPS小於6500時，令牌數量開始增加，可以恢復突發能力。

圖1  突發能力原理圖  

效能測試方法

測試雲硬碟效能引數的具體測試方法請參見“ 怎樣測試雲硬碟的效能 ”。