什麼是 SSD VPS？Flash 儲存與效能解析

什麼是 SSD VPS？

SSD VPS 是一種虛擬私有伺服器，其磁碟使用快閃記憶體，而不是傳統旋轉式硬碟。SSD 是 solid state drive 的縮寫，指由 NAND 快閃記憶體晶片組成、內部沒有活動零件的儲存裝置。VPS 是 virtual private server 的縮寫，指在實體主機上隔離出的一個虛擬環境，執行自己的作業系統，並以整台伺服器的形式出租給你。兩者結合後，這個名稱只代表一件事：伺服器讀取資料區塊時，不需要先等待機械零件移動。

這就是完整定義。以下內容說明這個名稱未提及的部分，因為定價頁面上的「SSD hosting」並不能充分說明背後使用的儲存陣列。

如果你仍在釐清 VPS 與一般虛擬機器的差異，建議先閱讀VPS、VM 與 VPC 的差異。

主機商為何宣傳儲存速度，而不是儲存容量

方案頁面會列出 CPU 核心數、記憶體、磁碟容量與頻寬，接著再用一個完全不是容量單位的詞來描述磁碟。主機商這麼做，是因為多年前儲存容量就不再是最值得關注的數字。真正決定伺服器使用感受的兩個數字，是 IOPS（每秒輸入輸出作業數）與延遲（單一作業完成並返回所需的時間）。

原因在於兩者的機械結構不同。硬碟將資料儲存在旋轉碟片上，再由安裝於移動臂上的磁頭讀取。若要存取碟片上其他位置的區塊，磁臂必須先尋道，接著磁碟還要旋轉，直到正確的磁區轉到磁頭下方。以每分鐘 7200 轉計算，平均半圈約需 4 ms，此外還要加上數 ms 的尋道時間。Flash 沒有磁臂與碟片，因此讀取是電子查找，通常可在數十微秒內返回。

[
  {
    "device": "7200 rpm hard disk",
    "random_read_iops": "125",
    "read_latency_ms": 8
  },
  {
    "device": "SATA SSD",
    "random_read_iops": "90,000",
    "read_latency_ms": 0.15
  },
  {
    "device": "NVMe SSD",
    "random_read_iops": "600,000",
    "read_latency_ms": 0.08
  }
]

7200 rpm 硬碟的規格約為每秒 125 次隨機 4k 讀取，且每次讀取約需 8 ms 才能返回。NVMe 磁碟的相同讀取規格接近 600,000，每次約需 0.08 ms。兩者之間的 SATA SSD 規格接近 90,000。請將這些數字視為數量級差異，而不是百分比增幅。

這些資料有兩點需要注意。這些是各類別完整磁碟的公開規格，因此是製造商資料表上的數字，不是在 VPS 上實測的結果。而且你永遠不會取得完整磁碟；你的 volume 只占用單一裝置或磁碟陣列的一部分，並與同一硬體上的其他客戶共用資源。

這兩欄回答的是不同問題，因此應一併閱讀。延遲是單一作業需要等待多久。IOPS 是磁碟同時處理多少作業。Flash 透過平行處理達到高 IOPS，因為多個 Flash 晶片可同時回應多個請求，而較深的佇列會持續讓它們處於忙碌狀態。若單一執行緒的程式每次只發出一個讀取、等待完成後再發出下一個，就永遠看不到圖表的最高數值。它實際感受到的是延遲欄位。

SSD、NVMe、SATA 與 PCIe：位於四個不同層級的四個術語

買家會混淆這些術語，因為每個術語描述的都是系統中的不同部分。

• SSD 是儲存媒體。這表示資料儲存在 NAND flash 晶片上，而不是磁性碟片上。
• SATA 是介面，設計於機械磁碟盛行的時代。其速度上限為 6 Gbit/s，實際吞吐量約為 550 MB/s，命令佇列可容納 32 個未完成命令。
• NVMe（non-volatile memory express）是專為 flash 設計的通訊協定。它支援多個佇列，每個佇列可容納數千個命令，因此多個 CPU 核心能同時與磁碟通訊，不必共用單一狹窄佇列。
• PCIe（peripheral component interconnect express）是 NVMe 所使用的匯流排，與顯示卡插入的通道屬於相同類型。

因此，SATA SSD 與 NVMe SSD 都將資料儲存在 flash 上。兩者的差異在於使用的介面不同。SATA SSD 仍比任何硬碟快得多，但其 32 個命令的佇列限制了可表達的平行工作量，而平行工作正是 flash 擅長的部分。哪一種值得付費購買，取決於工作負載；NVMe 與 SATA SSD 的選擇會完整解析這項決策。

本機快閃儲存還是網路附加儲存？

有兩種截然不同的配置，都以同一個名稱銷售。

本機儲存是指快閃磁碟位於與 VPS 相同的實體主機內。請求會在同一台機器內經由 PCIe 傳輸後直接返回，因此延遲可維持在數十微秒。

網路附加儲存是指虛擬磁碟位於獨立的儲存叢集上，通常採用 Ceph 或 SAN（storage area network）。每次讀取與寫入都必須經由網路傳送至該儲存叢集。供應商通常稱之為「cloud block storage」或「elastic volumes」。快閃儲存是真實存在的，網路傳輸延遲也確實存在，並會加入每一次操作，因此延遲會落在數百微秒的高段或低毫秒範圍，而不是數十微秒。

兩者都不是錯誤選擇。網路儲存可在主機故障後繼續運作，因為資料原本就不在該主機上；供應商可以在其他硬體上啟動您的伺服器，磁碟也會隨之掛載。Local NVMe 的速度較快，但繫結於單一實體機器，因此該硬體故障時，必須從備份還原。請確認方案採用哪一種配置。幾乎沒有人會詢問這件事。

實際伺服器上的差異

伺服器工作大多是小型隨機讀寫，而不是長距離的循序傳輸。因此，行銷文案中的 MB/s 數值，是頁面上最不具參考價值的數字。

• 資料庫提交。 要保證持久性的資料庫會在交易提交時呼叫 fsync，然後等待磁碟確認資料確實已儲存。在硬碟上，這項等待需要數毫秒，因此小型資料庫每秒只能完成數百次以內的提交。在快閃儲存上，相同的等待時間只有不到 1 毫秒。無論執行 PostgreSQL、MySQL，或將 SQLite 作為正式環境資料庫，差異都在這裡最明顯。
• 套件安裝。 apt install 會解開數千個小型檔案，並在處理過程中將其同步至磁碟。這些工作幾乎都不是循序操作，因此效能取決於 IOPS。
• 容器映像檔下載。 docker pull 會透過網路取得壓縮層，然後將其解開成數千個小型檔案。下載速度受網路限制。解壓縮速度則受磁碟限制；在速度較慢的儲存區上，解壓縮就是讓你等待的部分。
• 開機與重新開機。 啟動時會讀取 kernel 與 initramfs，接著從儲存區中分散的位置讀取數百個小型 unit 檔案與 shared library。

這些工作都不是大型循序讀取。某個儲存區即使能以 500 MB/s 進行串流，若只能提供 3,000 IOPS，在執行 docker compose pull 時仍會感覺緩慢，因為等待時間是按檔案數量計算，而不是按 MB 數量計算。

定價頁面上的「SSD cloud hosting」幾乎無法告訴你任何重要資訊

這個詞只說明儲存媒介，僅此而已。它沒有說明磁碟使用的介面，也沒有說明磁碟是否與你的伺服器位於同一台機器。它同樣沒有說明你的方案允許達到的效能上限。

這個上限最重要，卻最少被列在方案資訊中。供應商會限制每個 volume 的 IOPS 與 throughput，因為一台主機要服務許多客戶，未受限制的鄰居可能耗盡其他客戶可用的資源。在具備數十萬 IOPS 能力的硬體上，將每個 volume 限制在數千 IOPS 是正常且合理的做法，但方案說明通常不會顯示這項限制。兩個方案都可能標示為「SSD」，但其中一個可能是沒有每個 volume 限制的本機 NVMe，另一個則可能是限制為 3,000 IOPS 的共用叢集 volume。

限制有兩種形式。持續限制是固定不變的效能上限。突發限制則提供較低的基準值，並搭配 credits，讓你能在一段時間內超過基準值；volume 閒置時，credits 會補充。突發限制在 5 分鐘測試中看起來很理想，但在資料庫匯入或大型還原作業進行到一半時，效能可能降回基準值。如果供應商標示很大的數字，請詢問你可以維持該效能多久。

如何確認 VPS 實際提供的資源

在 guest 內只能看到 hypervisor 告知的資訊。

lsblk -d -o NAME,ROTA,MODEL,SIZE
cat /sys/block/vda/queue/rotational

將 vda 替換為 lsblk 列出的磁碟裝置名稱。當 kernel 得知裝置為非旋轉式時，ROTA 與 rotational 檔案會讀取到 0；當 kernel 得知裝置為旋轉式時，則會讀取到 1。虛擬磁碟會根據 hypervisor 宣告的資訊設定此旗標，因此描述的是虛擬裝置，而不是底層的實體硬體。對於 vda 這類 virtio 磁碟，MODEL 通常是空的；在模擬 SATA 控制器上，則可能是 QEMU HARDDISK 這類一般字串。guest 無法查看 host 的磁碟陣列，也不應假設自己能查看。

因此，請將此旗標視為提示，並測量其他效能指標。使用 fio 對該磁碟區上的檔案執行隨機 4k 測試，佇列深度應符合應用程式實際使用的設定，執行時間也應足夠消耗所有 burst credit。正確執行 VPS 效能測試提供 fio 指令，以及會產生偏高數值的常見錯誤。

購買前應向供應商提出的 3 個問題

1. 儲存空間是本機連接至 hypervisor，還是透過網路連接？ 答案會決定延遲的下限，也會決定實體主機故障時資料的處理方式。能清楚回答這個問題的供應商，代表其確實考慮過相關事項。
2. 我的 volume 有多少 IOPS 限制？ 請對方提供數字。「Unlimited」和「enterprise grade」都不是數字。如果確實沒有上限，請詢問同一台主機上的鄰近租戶在備份期間，如何避免用盡整個儲存陣列的資源。
3. 這項限制是持續值還是 burst 值？ 如果可以 burst，請詢問 baseline 和 burst 的持續時間。baseline 是夜間工作實際會承受的數值，因此規劃時應以此為準。

Flash 會磨損嗎？這是你的問題嗎？

Flash 儲存單元可接受的寫入週期有限，因此磁碟會以 TBW (terabytes written) 或 DWPD (drive writes per day) 公布耐用度評級。磁碟會將寫入平均分散到各個儲存單元，這稱為 wear levelling，並保留備用區塊，以替換失效的儲存單元。在 VPS 上，磨損是供應商的問題：供應商會監控自有磁碟的 SMART 計數器，並在耐用度評級耗盡前更換硬體。你的問題比 flash 更早存在。磁碟不是備份，磁碟區底層的備援也不是備份，因為它複製刪除操作的準確程度與複製資料相同。

你實際上要取捨的是每 GB 的價格。Flash 的每 GB 成本高於傳統旋轉式磁碟，因此在相同價格下，SSD 方案通常提供的容量少於硬碟方案。如果需要為媒體或封存資料提供大量空間，請讓快速磁碟區保持較小，並將大量資料放在成本較低的位置。這也符合將備份存放在伺服器之外的做法。若要了解儲存空間在整體帳單中的位置，請參閱VPS 實際成本，其中會分項說明各項費用。

FAQ

SSD VPS 和 NVMe VPS 是同一回事嗎？

所有 NVMe VPS 都是 SSD VPS，因為 NVMe 磁碟使用快閃記憶體。但反過來不成立。標示為「SSD」的方案可能使用 SATA SSD。SATA SSD 是透過專為機械硬碟設計的介面連接快閃記憶體，具備 32 個命令佇列，速度上限接近 550 MB/s。兩者都比硬碟快得多。如果這項差異會影響工作負載，請向供應商確認方案使用哪一種儲存裝置，不要只看方案名稱。

SSD VPS 會讓我的網站變快嗎？

它只會加快磁碟作業。每個請求都執行多個資料庫查詢的頁面會變快，因為這些查詢及其提交作業屬於小型隨機 I/O。從記憶體或快取提供的頁面，在傳送出去前不會存取磁碟，因此幾乎不會有變化。在付費升級儲存裝置前，先測量請求的哪個部分速度較慢。

如何確認我的 VPS 確實使用 SSD 儲存裝置？

在 guest 內部無法確認實體硬體。lsblk -d -o NAME,ROTA 會顯示虛擬裝置宣告的類型，但這個值由 hypervisor 決定，因此其中顯示 0 只能作為線索，不能視為證明。實際作法是進行測量：使用隨機 4k 讀取工作負載執行 fio 數分鐘，然後查看回報的延遲。隨機讀取延遲若為個位數毫秒，通常表示使用旋轉式硬碟或壅塞的網路磁碟區。若為數十微秒，則表示使用本機快閃儲存裝置。

網路連接 SSD 儲存裝置比本機 NVMe 差嗎？

每次作業的速度較慢，故障方式也不同。每次讀取與寫入都會增加網路往返時間，因此即使兩者都是快閃儲存裝置，延遲仍然較高。相對地，資料不會儲存在單一實體主機上，因此主機故障不會同時使該磁碟區失效，供應商也較容易提供快照與即時遷移。對延遲敏感的資料庫，請選擇本機快閃儲存裝置。若磁碟區的存續比微秒級延遲更重要，請選擇網路儲存裝置。