Amazon EBS 功能

概述

借助 Amazon EBS,您可以创建存储卷并将其挂载到 Amazon EC2 实例。挂载后,您便可在这些卷上创建文件系统、运行数据库,或以任何其他块储存设备使用方式使用这些卷。Amazon EBS 卷放在特定可用区内,并在其中自动复制,以保护您免受单一组件发生故障的威胁。 所有 EBS 卷类型均提供快照持久性能力,旨在实现高可用性。

Amazon EBS 提供一系列选项,让您可以优化工作负载的存储性能和费用。这些选项分为两大类:适用于数据库和启动卷等交易型工作负载的 SSD 型存储 (性能主要取决于 IOPS),以及适用于 MapReduce 和日志处理等吞吐量密集型工作负载的 HDD 型存储 (性能主要取决于吞吐量,以 MB/s 为单位)。

我们最高性能的 io2 Block Express 卷帮助在云中实现类似 SAN 的性能。 Block Express 是下一代存储服务器架构,可提供最高的块存储性能,而免去了购买、扩展和维护昂贵的本地 SAN 的成本或麻烦。借助 io2 Block Express,您可以实现亚毫秒级延迟,并配置单个 io2 Block Express 卷,该卷具有高达 256000 的 IOPS、4000 MB/秒的吞吐量和 64TB 容量,其性能、吞吐量和容量比现有 io1 卷高 4 倍。Io2 Block Express 卷非常适合 Oracle 数据库、SAP HANA、Microsoft SQL Server、InterSystems 数据库和 SAS Analytics 最大、I/O 最密集的任务关键型部署。

SSD 型卷包括适用于对延迟敏感的交易型工作负载的最高性能预调配 IOPS SSD(io2 Block Express 和 io1),以及用于均衡各种交易数据的价格和性能的通用型 SSD(gp3 和 gp2)。HDD 型卷包括适用于频繁访问的吞吐量密集型工作负载的吞吐量优化型 HDD (st1),以及适用于非频繁访问数据的最低成本 Cold HDD (sc1)。

弹性卷是 Amazon EBS 的一项功能,让您能够动态增加容量、调整性能并更改有效卷的类型,而无需停机,也不会影响性能。这使您可以轻松地将部署规模调整到适当大小,并适应性能变化。

Amazon EBS 卷具有很高的可用性、可靠性和持久性。Amazon EBS 卷的数据可在可用区内多个服务器间进行复制,以防备在任一组件发生故障时丢失数据,无需额外付费。有关更多信息,请参阅 Amazon EBS 服务水平协议

Amazon EBS 可提供持久性更高的卷(io2 Block Express),以实现 99.999% 的持久性和 0.001% 的年度故障率(AFR),其中故障是指完全或部分丢失卷。例如,如果您让 100000 个 EBS io2 Block Express 卷运行 1 年,则预计其中只有 1 个 io2 Block Express 卷会出现故障。这使得 io2 Block Express 卷成为业务关键型应用程序(例如,SAP HANA、Oracle、Microsoft SQL Server 和 IBM DB2)的理想选择,它们将可从更长的正常运行时间受益。Io2 Block Express 卷的稳定性超过一般商用磁盘至少 2000 倍,一般商用磁盘的年故障率大约是 2%。其他所有 Amazon EBS 卷均可提供 99.8%-99.9% 的耐久性,且 AFR 在 0.1%-0.2% 之间。

EBS 还支持快照功能,这是对数据进行时间点备份的好方法。要了解更多有关 Amazon EBS 快照以及如何拍摄卷的时间点备份的信息,请访问此处

只需额外支付较低的小时费,客户就可以将特定的 Amazon EC2 实例类型以 EBS 优化实例的形式启动。EBS 优化的实例将使 EC2 实例充分利用 EBS 卷上预配置的 IOPS 性能。

在 Amazon EC2 与 Amazon EBS 之间传输信息时,EBS 优化实例可提供专用吞吐量,选择范围为 500 到 80000Mbps,速度具体取决于所用的实例类型。专用吞吐量从最大程度上减小 Amazon EBS I/O 与您的 EC2 实例的其他流量争用吞吐量的情况,从而为您的 EBS 卷提供最佳性能。

EBS 优化实例旨在与所有 Amazon EBS 卷类型搭配使用。

有关能以 EBS 优化实例形式启动的实例类型的更多信息,请参阅 Amazon EC2 实例类型

卷类型

预调配 IOPS SSD(io2 Block Express 和 io1)卷

预调配 IOPS SSD 卷旨在提供最大 256000 的 IOPS、4000 MB/s 的吞吐量以及每个卷 64 TiB 大小。Io2 Block Express 是最新一代的预调配 IOPS SSD 卷,其吞吐量、IOPS 和容量比 io1 卷高 4 倍,且延迟为亚毫秒级。Io2 Block Express 为 Oracle、Microsoft SQL Server、SAP HANA 和 SAS Analytics 最大、I/O 最密集的任务关键型部署提供最高的块存储性能。

当连接到基于 Nitro System 的 EC2 实例时,io2 Block Express 可提供亚毫秒级延迟,而 io1 旨在实现个位数毫秒延迟。io1 和 io2 Block Express 都能在 99.9% 的时间内提供预配置的性能,且持久性达 99.999%。这使得 io2 Block Express 成为性能密集型、业务关键型应用程序的理想选择,它们将可从更长的正常运行时间受益。Io2 Block Express 卷支持具有 I/O 防护的多重挂载,这允许客户将 io2 Block Express 卷挂载到同一可用区内最多 16 个基于 Nitro 的 EC2 实例。此外,所有预调配 IOPS SSD 卷还支持快速快速恢复和弹性卷。有关定价的更多详细信息,请访问定价页面。有关可作为 EBS 优化型实例启动的实例类型的更多信息,请参阅 Amazon EC2 实例类型。有关 Amazon EBS 性能指南的更多信息,请参阅提升 EBS 性能。 了解详情 »

通用型 SSD(gp3 和 gp2)卷

通用型卷由固态硬盘 (SSD) 提供支持,适用于各种交易型工作负载、虚拟桌面、中等规模的单实例数据库、对延迟敏感的交互式应用程序、开发/测试环境,以及启动卷。Amazon gp3 卷是最新一代的通用型 SSD EBS 卷,可使用户预置性能而不受存储容量影响,同时每 GB 的定价与现有 gp2 卷相比可降低多达 20%。新 gp3 卷可以在任何卷大小下提供 3000 IOPS 和 125MB/s 的基准性能。追求更高性能的客户可在另外付费后扩展到高达 16,000 IOPS 和 1,000MB/s。gp3 卷和 gp2 卷的延迟都能达到个位数毫秒级,并且在 99% 的时间内达到预置性能水平。 如果您需要的 IOPS 超出 gp3 的能力范围、工作负载需要低延迟,或者需要提高性能一致性或持久性,我们建议使用 io2 Block Express 卷。

为了最大限度地提高 gp3 的性能,我们推荐您使用 EBS 优化型 EC2 实例

吞吐量优化型 HDD (st1) 卷

ST1 卷由普通硬盘 (HDD) 提供支持,非常适用于频繁访问且拥有大型数据集和 I/O 的吞吐量密集型工作负载,例如 MapReduce、Kafka、日志处理、数据仓库以及 ETL 工作负载。这些卷提供吞吐量方面的性能 (以 MB/s 为单位),能够突增至每 TB 250MB/s,其中基准吞吐量为每 TB 40MB/s,最大吞吐量为每卷 500MB/s。ST1 的设计目的是在 99% 的时间内提供预期的吞吐量性能,且拥有的 I/O 点数足以支持以突增速率进行全卷扫描。为了最大限度地提高 st1 的性能,我们推荐使用 EBS 优化型 EC2 实例

Cold HDD (sc1) 卷

SC1 由普通硬盘 (HDD) 提供支持,能为所有 EBS 卷类型提供最低的每 GB 成本。它非常适用于非频繁访问且拥有大型冷数据集的工作负载。与 st1 类似,sc1 也提供突增模型:这些卷能突增至每 TB 80MB/s,其中基准吞吐量为每 TB 12MB/s,最大吞吐量为每卷 250MB/s。对于非频繁访问的数据,sc1 提供极其经济实惠的存储。SC1 的设计目的是在 99% 的时间内提供预期的吞吐量性能,且拥有的 I/O 点数足以支持以突增速率进行全卷扫描。为了最大限度地提高 sc1 的性能,我们推荐使用 EBS 优化型 EC2 实例

数据保护

Amazon EBS 能够将卷的时间点快照存储在 Amazon S3。Amazon EBS 快照是以增量方式保存的,即:仅保存上次快照后更改的数据块,而您也只需为新更改的数据块付费。如果您的设备中有 100 GB 的数据,但是上次快照后,只有 5 GB 的数据发生变化,则下次快照仅需再消耗 5 GB 的存储,因而,即使显示稍早和稍后完成的快照,您也只需再支付 5 GB 的快照存储费用。

删除快照时,您也只删除了其他任何快照不需要的数据。所有有效快照均包含将卷还原到拍摄该快照时卷所处状态所需的全部信息。将更改的数据恢复到工作卷的时间对于所有快照是相同的。

您可以利用快照对多个新卷进行实例化,增加卷的容量或在可用区间移动卷的位置。创建新卷时,您可以选择基于现有 Amazon EBS 快照进行创建。这种情况下,新卷将作为快照的精确副本开始。

以下为 Amazon EBS 快照的重要特点:

  • EBS 快照的直接读取访问权限 — 客户可以使用快照的 EBS 直接 API,以便从快照读取数据并确定两个 EBS 快照之间的区别,而无需创建 EBS 卷和 EC2 实例。快照的 EBS 直接 API 可以让备份合作伙伴可以更有效率地追踪 EBS 的增量变化,从而缩短备份时间,以较低成本向客户提供更精细的恢复点目标(RPO)。如需更多信息,请参阅适用于快照的 EBS 直接 API 的技术文档定价页面。
  • 从任何数据块存储创建 EBS 快照 — 使用 EBS 直接 API,您可以直接从任何数据块存储数据创建 EBS 快照,而无论它位于什么地方,包括本地的数据等,然后快速恢复到 EBS 卷。这让您能够以较低成本在 AWS 中达成您的灾难恢复目标。如需更多信息,请参阅适用于快照的 EBS 直接 API 的技术文档定价页面。
  • 立即访问 Amazon EBS 卷数据 — 通过快照创建新卷后,无需等待所有数据从 Amazon S3 传输到 Amazon EBS 卷,您连接的实例即可立即开始访问该卷。Amazon EBS 快照实施延迟加载,以便您可以立刻开始使用它们。
  • 即时从快照还原 EBS 卷的完整性能 — 您可以启用快速快照还原 (FSR) 功能,以低延迟时间访问从快照还原的数据,该功能按小时额外收费。从启用 FSR 的快照还原的 EBS 卷可立刻达到其完整性能。有关更多信息,请参阅 FSR 技术文档定价页面。
  • 自动创建应用程序一致的快照 — 借助 Amazon Data Lifecycle Manager 对脚本前和脚本后自动化的支持,您可以自动创建自行管理的数据库和 VSS 备份的应用程序一致性 EBS 快照。该功能将与 AWS Systems Manager Agent(SSM Agent)和 SSM 文档集成,以便在快照初始化之前和之后自动执行操作。要创建应用程序一致性快照并找出支持的工作负载,请参阅技术文档。 
  • 调整 Amazon EBS 卷的大小 — 您可以通过两种方法调整 Amazon EBS 卷的大小。如果您要根据快照创建新卷,则可为新卷指定更大的大小。借助弹性卷功能,您可以动态扩展实时卷,而无需使用快照。确认您的文件系统和应用程序支持对设备大小进行调整。
  • 分享 Amazon EBS 快照 — Amazon EBS 快照的可分享性使您能够轻松地与同事或 AWS 社区中的其他人分享数据。授权用户可以基于您的 Amazon EBS 分享快照创建自己的 Amazon EBS 卷;您的原始快照保持不变。您还可以通过启用屏蔽对 EBS 快照的公共访问权限来限制对账户中快照的公共访问。您也可以选择将自己的数据与所有 AWS 用户共享。有关如何共享快照的更多信息,请参阅修改快照权限
  • 锁定 Amazon EBS 快照 — 您可以锁定 Amazon EBS 快照以防止意外或恶意删除,或以 WORM(一次写入多次读取)格式将其存储特定持续时间,以符合监管要求。快照处于锁定状态时,任何用户都无法将其删除,无论他们的 IAM 权限如何。有关更多信息,请参阅锁定快照
  • 跨 AWS 区域复制 Amazon EBS 快照 — Amazon EBS 让您能够跨 AWS 区域复制快照,从而更轻松地将多个 AWS 区域用于地理扩展、数据中心迁移和灾难恢复。您可以复制您能够访问的任何快照,如:您创建的快照、他人与您分享的快照以及来自 AWS Marketplace、VM Import/Export 和 AWS Storage Gateway 的快照。有关更多信息,请参阅复制 Amazon EBS 快照
  • EBS 快照存档 — EBS 快照归档是一个低存储成本层,存储了您的时间点 EBS 快照的完整副本。与递增的卷的 EBS 快照不同,快照归档是“完整的”,因为它包含了快照拍摄时写入卷中的所有数据块。要从 EBS 快照归档中重新创建一个卷,您要把 EBS 快照还原到标准层,然后从还原的快照创建一个 EBS 卷。
  • 即时从快照还原 EBS 卷的完整性能 — 您可以启用快速快照还原 (FSR) 功能,以低延迟时间访问从快照还原的数据,该功能按小时额外收费。您可以在自己的快照和与您共享的快照上启用 FSR。从启用 FSR 的快照还原的 EBS 卷可立刻达到其完整性能。有关更多信息,请参阅 FSR 技术文档定价页面

适用于 EBS 快照的 Amazon Data Lifecycle Manager 提供了一种简单的自动化方法,通过确保根据自定义计划创建和删除 EBS 快照来备份存储在 EBS 卷上的数据。您不再需要使用脚本或其他工具来遵守特定于您组织或行业的数据备份和保留策略。 借助对自定义脚本自动化的支持,您可以设置生命周期策略,在为 EC2 实例上运行的自行管理的数据库创建应用程序一致性 EBS 快照之前和之后自动执行前脚本和后脚本。

通过数据生命周期管理,您可以确保定期清理快照并控制成本。只需标记您的 EBS 卷,然后开始创建用于创建和管理备份的生命周期策略。使用 CloudWatch Events 监控您的策略并确保成功创建备份。

Amazon EBS 加密提供 EBS 数据卷、引导卷和快照的无缝加密,无需构建和管理安全密钥管理基础设施。EBS 加密可使用 Amazon 托管的密钥或您使用 AWS Key Management Service(KMS)创建和管理的密钥为您的数据卷、引导卷和快照加密,从而保障静态数据的安全性。此外,加密还发生在托管 EC2 实例的服务器上,当数据在 EC2 实例和 EBS 数据卷以及引导卷之间移动时提供数据加密。有关详细信息,请参阅 Amazon EC2 用户指南中的“Amazon EBS 加密”。

Amazon EBS 卷的访问权限与 AWS Identity and Access Management (IAM) 集成在一起。IAM 对您的 Amazon EBS 卷启用访问控制。有关更多信息,请参阅 AWS Identity and Access Management

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关键功能

借助弹性卷这项功能,您可以根据应用程序需求的变化轻松调整卷。弹性卷让您能够动态增加容量、调整性能、更改任何新的或现有的最新一代卷的类型,而无需停机,也不会影响性能。轻松地将部署规模调整到适当大小,并适应性能变化。

只需创建一个拥有您当前需要的容量和性能的卷,并确定自己日后可以修改卷配置,从而缩短规划周期。

通过结合使用 Amazon CloudWatch 和 AWS Lambda,您可以自动执行卷更改,以满足不断变化的应用程序需求。

借助弹性卷这项功能,您可以更轻松地调整资源,以满足不断变化的应用程序需求,让您确信自己日后可以根据企业需求的变化进行修改。

客户可以在 EBS 预调配 IOPS 卷上启用多重挂载功能,从而可以将卷同时挂载到同一可用区内最多 16 个基于 Nitro 的 EC2 实例。对于管理多个写入实例的存储一致性的应用程序而言,多重挂载功能使其能够更轻松地实现更高的应用程序可用性。每个挂载的实例都具有共享卷的完全读写权限。预调配 IOPS io2 Block Express 卷上的多重挂载支持 NVMe 预留。启用多重挂载不需要额外付费。

要了解更多信息,请参阅多重挂载技术文档。

Torn Write Prevention(TWP)可确保完整的 16KiB 写入操作持久化到块存储。使用此功能,客户可以关闭 MySQL 和 MariaDB 数据库执行的双重写入操作,以提高数据库写入吞吐量。这些客户可以将每秒处理的事务数(TPS)提高 30%,而无需过度调配或纵向扩展其集群,从而降低存储成本。通过消除第二次写入操作,TWP 将写入延迟和 TPS 数量的可变性降低了 50%,使客户能够在不影响其工作负载弹性的情况下改进其服务水平协议(SLA)。

TWP 支持挂载到基于 EC2 Nitro 实例的所有 Amazon EBS 卷。要了解更多信息,请参阅防撕裂写入法技术文档

Amazon EBS 卷类型

下表显示了最新一代 EBS 卷的使用案例和性能特点:

固态硬盘 (SSD)
 
卷类型

EBS 预调配 IOPS SSD(io2 Block Express)

EBS 预调配 IOPS SSD(io1) EBS 通用型 SSD(gp3) EBS 通用型 SSD(gp2)

简短描述

专用于关键业务对延迟敏感的交易型工作负载的最高性能 SSD 卷

专用于对延迟敏感的交易型工作负载的最高性能 SSD 卷

用于均衡各种交易型工作负载的价格和性能的最低成本 SSD 卷

用于均衡各种交易型工作负载的价格和性能的通用型 SSD 卷

持久性

99.999%

99.8% – 99.9% 的持久性

99.8% – 99.9% 的持久性

99.8% – 99.9% 的持久性

使用案例

Oracle、SAP HANA、Microsoft SQL Server 和 SAS Analytics 之类 NoSQL 和关系数据库的最大、I/O 最密集的任务关键型部署

I/O 密集型 NoSQL 数据库和关系数据库

虚拟桌面、中等规模的单实例数据库(例如,Microsoft SQL Server 和 Oracle)、对延迟敏感的交互式应用程序、启动卷和开发/测试环境

虚拟桌面、中等规模的单实例数据库(例如,Microsoft SQL Server 和 Oracle)、对延迟敏感的交互式应用程序、启动卷和开发/测试环境

API 名称

io2

io1

gp3

gp2

卷大小

4GB – 64TB

4 GB – 16TB

1GB - 16TB

1GB – 16TB

最大 IOPS/卷

256000

64000

16000

16000

最大吞吐量*/卷

4000MB/s

1000MB/s

1000MB/s

250MB/s

最大 IOPS/实例

40 万

40 万

260000

260000

最大吞吐量/实例

12500 MB/s

12500 MB/s

12500 MB/s

7500MB/s

延迟 亚毫秒级 个位数毫秒级 个位数毫秒级 个位数毫秒级

价格

0.125 USD/GB-月

不超过 32000 个 IOPS 时,0.065 USD/预置 IOPS-月

32001 至 64000 个时,0.046 USD/预置 IOPS-月

超过 64000 个 IOPS 时,0.032 USD/预置 IOPS-月

0.125 USD/GB-月

每月每预置 IOPS 0.065 USD

0.08 USD/GB-月

3000 IOPS 以内免费,超过 3000 之后为 0.005 USD/预置 IOPS-月;

125MB/s 以内免费,超过 125 之后 0.04 USD/预置 MB/s-月

0.10 USD/GB-月

主要性能属性

IOPS、吞吐量、延迟、容量和卷持久性

IOPS

IOPS

IOPS

 
*卷吞吐量计算为 MB = 1024^2 字节
普通硬盘(HDD)  
  吞吐量优化型 HDD (st1) Cold HDD (sc1)

简短描述

专用于频繁访问的吞吐量密集型工作负载的低成本 HDD 卷 专用于非频繁访问的工作负载的最低成本 HDD 卷
持久性 99.8% – 99.9% 的持久性
99.8% – 99.9% 的持久性

使用案例

大数据、数据仓库、日志处理 每天需要较少扫描的冷数据

API 名称

st1 sc1

卷大小

125GB - 16TB 125GB - 16TB

最大 IOPS**/卷

500 250

最大吞吐量****/卷

500MB/s 250MB/s

最大吞吐量/实例

12500 MB/s 7500MB/s

价格

0.045 USD/GB-月 0.015 USD/GB-月

主要性能属性

MB/s MB/s
 

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* st1/sc1 基于 1 MB I/O 大小
** 卷吞吐量计算为 MB = 1024^2 字节