أنواع وحدات تخزين EBS: gp3 وio2 وst1 وsc1

يوفر Amazon Elastic Block Store (EBS) وحدات تخزين مستمرة على مستوى الكتل لمثيلات EC2. وعلى خلاف مخزن المثيلات، الذي يكون مؤقتًا ومرتبطًا بدورة حياة المثيل، توجد وحدات تخزين EBS بشكل مستقل عن المثيلات المرفقة بها؛ إذ تبقى البيانات محفوظة عند إيقاف المثيلات وإعادة تشغيلها، وحتى عند إنهائها إذا فُصلت الوحدات أولًا. وتُكرّر وحدات تخزين EBS داخل منطقة توافر واحدة لتعزيز المتانة. ويُعد فهم أنواع وحدات التخزين الأربعة أمرًا أساسيًا لامتحان SAA-C03.

تُعد gp3 وحدة SSD للأغراض العامة من الجيل الحالي. وتشمل خصائصها الأساسية: 3,000 IOPS كخط أساس مشمولة من دون تكلفة إضافية بغض النظر عن حجم الوحدة، وما يصل إلى 16,000 IOPS و1,000 MB/s من معدل النقل، مع إمكانية ضبط كل منهما بشكل مستقل، ونطاق أحجام من 1 GiB إلى 16 TiB. وتكلفة gp3 أقل بنسبة 20% من gp2، وينبغي أن تكون خياركم الافتراضي لمعظم أعباء العمل، بما في ذلك وحدات الإقلاع وبيئات التطوير وقواعد البيانات الصغيرة إلى المتوسطة والتطبيقات التفاعلية منخفضة زمن الاستجابة.

تُعد gp2 وحدة SSD للأغراض العامة من الجيل السابق. وتتمثل الفروق الأساسية بينها وبين gp3 في أن IOPS مرتبطة بحجم الوحدة (بمعدل 3 IOPS لكل GiB، وبحد أدنى 100 وبحد أقصى 16,000)، وأن أرصدة الاندفاع تتيح للوحدات الصغيرة الوصول مؤقتًا إلى 3,000 IOPS. ويصل معدل النقل إلى 250 MB/s، لكنه غير قابل للضبط بشكل مستقل. وتوصي AWS بالترحيل من gp2 إلى gp3، إذ تحصلون على IOPS أساسية أعلى، وإمكانية ضبط IOPS ومعدل النقل بشكل مستقل، وتكلفة أقل. وبالنسبة إلى الامتحان، تذكروا أن IOPS في gp2 تتوسع مع الحجم، بينما تكون IOPS في gp3 ثابتة بغض النظر عن الحجم.

إن io2 Block Express هي وحدة تخزين EBS الأعلى أداءً، والمصممة لأعباء العمل الكثيفة من حيث عمليات الإدخال والإخراج. وتوفر ما يصل إلى 256,000 IOPS و4,000 MB/s من معدل النقل لكل وحدة، مع اتفاقية مستوى خدمة لمتانة تبلغ 99.999% (خمس تسعات)، وهي أعلى من أي نوع آخر من EBS. وتُعد io2 الخيار المناسب لقواعد البيانات الحرجة للأعمال مثل Oracle وSAP HANA وMicrosoft SQL Server، التي تتطلب IOPS مرتفعة ومستدامة مع زمن استجابة منخفض وثابت في نطاق أقل من ميلي ثانية.

إن io1 هي الجيل السابق من وحدات SSD ذات IOPS الموفّرة. وهي تدعم ما يصل إلى 64,000 IOPS و1,000 MB/s من معدل النقل، مع حد أقصى لنسبة IOPS إلى GiB يبلغ 50:1. وتوفر io1 متانة بنسبة 99.8-99.9%، وهي أقل من متانة io2 البالغة 99.999%. وبالنسبة إلى أعباء العمل الجديدة التي تتطلب IOPS موفّرة، اختاروا دائمًا io2 Block Express بدلًا من io1؛ فهي توفر IOPS ومعدل نقل ومتانة أعلى بكثير بسعر مماثل. قد يعرض امتحان SAA-C03 io1 كخيار، لكن فضّلوا io2 عندما يذكر المتطلب «أعلى أداء» أو «متانة بخمس تسعات».

st1 هو نوع من وحدات الأقراص الصلبة مُحسّن لأحمال العمل التسلسلية ذات معدل النقل العالي، والتي تصل إلى كميات كبيرة من البيانات بترتيب متسلسل. يوفر ما يصل إلى 500 IOPS ومعدل نقل يبلغ 500 MB/s للوحدات التي تصل سعتها إلى 16 TiB. وتكلفته لكل GB أقل بكثير من تكلفة وحدات SSD. يُعد st1 مناسبًا لمعالجة البيانات الضخمة، ومستودعات البيانات، ومعالجة السجلات، وأحمال البث التي يكون فيها معدل النقل (MB/s) أهم من IOPS. ولا يمكن استخدام st1 كوحدة إقلاع.

sc1 هو الأقل تكلفة بين أنواع وحدات EBS، وقد صُمم للبيانات الباردة التي لا يتم الوصول إليها كثيرًا. يوفر ما يصل إلى 250 IOPS ومعدل نقل يبلغ 250 MB/s للوحدات التي تصل سعتها إلى 16 TiB. يناسب sc1 الأرشيفات والنسخ الاحتياطية والبيانات الباردة التي يجب إبقاؤها متاحة عبر الإنترنت، لكن لا يتم الوصول إليها إلا نادرًا (ربما مرة واحدة شهريًا). وكما هو الحال مع st1، لا يمكن استخدام sc1 كوحدة إقلاع. عندما تكون تحسينات التكلفة هي الكلمة المفتاحية الأساسية في السؤال ويكون الوصول إلى حمل العمل نادرًا، تكون الإجابة هي sc1.

استخدم إطار اتخاذ القرار التالي في اختبار SAA-C03: وحدة إقلاع أو تطبيق عام → gp3. قاعدة بيانات ذات IOPS مرتفع، وزمن استجابة أقل من ميلي ثانية، ومتانة بخمس تسعات → io2 Block Express. بيانات ضخمة، وبث، ومستودع بيانات — وصول تسلسلي وحساسية للتكلفة → st1. أرشيف بيانات باردة، ووصول غير متكرر، وأقل تكلفة → sc1. إذا ذكر السؤال «أعلى IOPS متاح» → io2. وإذا ذكر «الأكثر فعالية من حيث التكلفة» للبيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر → gp3. وإذا ذكر «أقل تكلفة تخزين لكل GB» → sc1.

تتيح ميزة EBS Multi-Attach إرفاق وحدة io1 أو io2 واحدة بما يصل إلى 16 مثيل EC2 يستند إلى Nitro في الوقت نفسه ضمن AZ نفسها. ويحصل كل مثيل على وصول كامل للقراءة والكتابة. ويفيد ذلك في تحقيق توافر أعلى للتطبيقات في قواعد البيانات العنقودية مثل Oracle RAC. تجدر الإشارة إلى أن Multi-Attach غير مدعومة في gp2 وgp3 وst1 وsc1. يجب أن يكون نظام الملفات نظام ملفات يدرك العناقيد — إذ إن ext4 أو xfs القياسيين في Linux سيتسببان في تلف البيانات إذا كتبت مثيلات متعددة في الوقت نفسه.

حقائق أساسية عن أداء EBS: يحدد نوع مثيل EC2 نطاق EBS الترددي — حتى وحدة gp3 بسعة 16,000 IOPS قد تصبح عنق زجاجة بسبب حد معدل النقل المحسّن لـ EBS في المثيل. تتمتع المثيلات المحسّنة لـ EBS بنطاق ترددي مخصص بين EC2 وEBS. لم تعد التهيئة المسبقة ضرورية للوحدات التي يتم إنشاؤها من اللقطات — إذ تجري AWS التهيئة المسبقة للوحدات المستعادة تلقائيًا. استخدم io2 Block Express مع عائلات المثيلات المدعومة (R6i وX2iedn) للوصول إلى ما يصل إلى 256,000 IOPS. يمكن لـ RAID 0 عبر وحدات متعددة مضاعفة IOPS ومعدل النقل، لكن على حساب انخفاض تحمّل الأعطال.

يمكنك تعديل نوع وحدة EBS وحجمها وIOPS ومعدل نقلها أثناء إرفاقها واستخدامها — من دون الحاجة إلى توقف عن العمل. تمر الوحدة بالحالات modifying وoptimizing وcompleted. لا يمكن زيادة الحجم إلا بقدر أكبر (ولا يمكنك تقليص حجم الوحدة). بعد زيادة حجم الوحدة، يجب توسيع نظام الملفات داخل نظام التشغيل باستخدام growpart وresize2fs (في Linux) أو «إدارة الأقراص» (في Windows). وتُعد هذه الإمكانية للتعديل أثناء التشغيل عامل تمييز أساسيًا لـ EBS مقارنةً بـ instance store.

تعلمت في هذا الدرس أن gp3 هو SSD الافتراضي بخط أساس يبلغ 3,000 IOPS ومعدل نقل يمكن تهيئته بشكل مستقل، وأن io2 Block Express يوفر ما يصل إلى 256,000 IOPS مع متانة بخمس تسعات لقواعد البيانات ذات المهام الحرجة، وأن st1 هو القرص الصلب المحسّن لمعدل النقل والمخصص للبيانات الضخمة ذات الوصول التسلسلي، وأن sc1 هو القرص الصلب الأقل تكلفة للبيانات الباردة التي لا يتم الوصول إليها كثيرًا. بعد ذلك، سنستكشف لقطات EBS والتشفير وتكوينات RAID.