什麼是 SSD VPS？Flash 儲存與效能解析

什麼是 SSD VPS？

SSD VPS 是一種虛擬專用伺服器，其磁碟使用快閃記憶體，而不是旋轉式硬碟。SSD 是固態硬碟（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 是虛擬專用伺服器（virtual private server）的縮寫，指在實體主機上隔離出的一個區段，執行自己的作業系統，並以整部伺服器的形式提供給您。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，不需要先移動任何機械元件。

這就是完整定義。以下內容說明這個名稱未涵蓋的部分，因為定價頁面上的「SSD hosting」一詞，幾乎無法說明其背後的儲存陣列。

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

為什麼主機商強調儲存速度，而不是儲存容量

方案頁面會列出 CPU 核心數、記憶體、磁碟容量和頻寬，接著再用一個完全不是容量單位的詞來描述磁碟。主機商這樣做，是因為多年前容量就不再是儲存裝置最值得關注的數字。決定伺服器使用感受的兩個數字是 IOPS（每秒輸入/輸出操作次數）和延遲（單一操作返回所需的時間）。

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，並以安裝在可移動支臂上的磁頭讀取資料。若要存取碟片上其他位置的區塊，支臂必須先尋道，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 轉的速度運轉時，平均半圈約需 4 ms，尋道還會增加數毫秒。Flash 沒有支臂和碟片，因此讀取是電子查找，數十微秒內即可返回。

[
  {
    "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 硬碟的額定效能約為每秒 125 次隨機 4k 讀取，其中一次讀取約需 8 ms 才能返回。NVMe 磁碟的相同讀取額定效能接近 600,000，每次約需 0.08 ms。兩者之間的 SATA SSD 額定效能接近 90,000。這些數字應理解為數量級，而不是效能提升百分比。

關於這些資料，請注意兩點。這些是各類型完整磁碟的公布規格，因此是製造商資料表中的數值，不是在 VPS 上測得的結果。而且你永遠不會取得完整磁碟：你的磁碟區只是單一裝置或磁碟陣列的一部分，並且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，因此應一起閱讀。延遲表示單一操作需要等待多久。IOPS 表示磁碟同時處理多少操作。Flash 透過平行處理達到高 IOPS，因為許多 Flash 晶片可以同時回應多個要求，而深層佇列會讓它們持續處理工作。單執行緒程式若每次只發出一個讀取要求、等待結果返回後才發出下一個要求，就永遠無法達到圖表中的最高數值。它實際感受到的是延遲欄位。

SSD、NVMe、SATA 與 PCIe：位於不同層級的 4 個術語

買家會混淆這些術語，因為每個術語描述的是系統的不同部分。

• SSD 是儲存媒體。它表示資料儲存在 NAND flash 晶片上，而不是磁性碟片上。
• SATA 是介面，設計於機械式磁碟盛行的時代。其最高速度為 6 Gbit/s，實際傳輸量約為 550 MB/s，命令佇列可容納 32 個待處理命令。
• 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 核心可以同時與磁碟機通訊，而不必共用單一狹窄的佇列。
• 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 都會將資料儲存在 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，取決於您的工作負載；NVMe 與 SATA SSD 的選擇會詳細分析這項決策。

本機快閃儲存或網路連線儲存？

兩種截然不同的配置，會以相同的名稱銷售。

本機儲存是指快閃磁碟位於 VPS 所在的同一台實體主機內。要求會在單一機器內經由 PCIe 傳輸後直接返回，因此延遲可維持在數十微秒。

網路連線儲存是指虛擬磁碟位於獨立的儲存叢集，通常是 Ceph 或 SAN（storage area network），每次讀取和寫入都必須經由網路傳輸才能存取。供應商通常稱之為「cloud block storage」或「elastic volumes」。快閃儲存是真實存在的。網路傳輸往返也是真實存在的，而且會加到每一項操作，因此延遲會達到數百微秒的高段或數毫秒，而不是數十微秒。

兩者都不是錯誤的選擇。網路儲存可以在主機故障時繼續運作，因為資料從未位於該主機上：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。本機 NVMe 的速度較快，但會綁定單一實體機器，因此該硬體故障時，必須從備份還原。請確認方案使用哪一種儲存。幾乎沒有人會這麼做。

真實伺服器上的實際差異

伺服器工作大多是少量且隨機的讀寫，而不是長距離的循序傳輸。因此，行銷文案中的 MB/s 數值，是頁面上最不實用的數字。

• 資料庫提交。 需要保證持久性的資料庫會在交易提交時呼叫 fsync，接著等待磁碟確認資料確實已儲存。在硬碟上，這段等待時間以毫秒計，因此小型資料庫每秒只能完成數百次提交。在快閃儲存裝置上，相同的等待時間只有不到 1 毫秒。無論您執行 PostgreSQL、MySQL，或將 SQLite 作為正式環境資料庫，差距在此最為明顯。
• 套件安裝。 apt install 會解開數千個小檔案，並在處理過程中將它們同步至磁碟。這些工作幾乎都不是循序作業，因此效能受 IOPS 限制。
• 容器映像檔提取。 docker pull 會透過網路取得壓縮層，然後將其解壓縮為數千個小檔案。下載受網路速度限制。解壓縮受磁碟速度限制；在速度較慢的儲存區上，您需要等待的就是解壓縮作業。
• 開機與重新開機。 啟動時會讀取核心與 initramfs，接著從儲存區中分散的位置讀取數百個小型 unit 檔案與共用函式庫。

這些工作都不是大型的循序讀取。某個儲存區即使能以 500 MB/s 串流傳輸，卻只能提供 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計算，而不是按 MB 計算。

為什麼定價頁上的「SSD cloud hosting」幾乎無法提供有用資訊

這個詞只描述儲存媒體，僅此而已。它沒有說明磁碟使用的介面，也沒有說明該磁碟是否與您的伺服器位於同一台機器中。它同樣沒有說明您的方案允許達到的上限。

這個上限最重要，卻最少被列出。供應商會限制每個 volume 的 IOPS 和吞吐量，因為一台主機要服務許多客戶，未受限制的鄰近租戶可能耗盡其他租戶可用的資源。在具備數十萬 IOPS 能力的硬體上，將每個 volume 限制為數千 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」，但其中一個是沒有每個 volume 限制的本機 NVMe，另一個則是受共用叢集 volume 限制為 3,000 IOPS 的方案。

限制有兩種形式。持續性限制是固定上限，不會變動。突發性限制則提供較低的基準速率，並搭配 credits，讓您暫時超過基準速率；volume 閒置時，這些 credits 會補充。突發性限制在五分鐘測試中看起來很出色，但在資料庫匯入或大型還原作業進行到一半時，效能可能降回基準速率。如果供應商報價一個很大的數字，請詢問您可以維持該速率多久。

如何檢查 VPS 實際提供給您的資源

在 guest 內部，您只能看到 hypervisor 告知您的資訊。

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 得知該裝置為非旋轉式時，ROTA 和 rotational 檔案會讀取 0；當 kernel 得知相反資訊時，則會讀取 1。虛擬磁碟會根據 hypervisor 宣告的資訊設定此旗標，因此它描述的是虛擬裝置，而不是底層的實體硬體。對於 vda 這類 virtio 磁碟，MODEL 通常為空值；在模擬 SATA 控制器上，則可能是 QEMU HARDDISK 這類通用字串。guest 無法查看 host 的磁碟陣列，也不應能查看。

因此，請將此旗標視為提示，並測量其餘項目。使用 fio 對磁碟區上的檔案執行隨機 4k 測試，佇列深度應設為應用程式實際使用的值，並執行足夠長的時間以耗盡任何突發額度。正確進行 VPS 效能基準測試 包含 fio 指令，以及會產生偏高數值的常見錯誤。

購買前應向供應商詢問的 3 個問題

1. 儲存設備是與 hypervisor 共置，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，表示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，請詢問在相同主機上的鄰近租戶進行備份時，什麼機制能阻止其占用整個陣列。
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 是您的 nightly job 必須承受的數值，因此規劃時應以此為依據。

Flash 會耗損嗎？這是你的問題嗎？

Flash 儲存單元可接受的寫入週期數量有限，因此磁碟會以 TBW (terabytes written) 或 DWPD (drive writes per day) 發布耐久度評級。磁碟會將寫入平均分散到各個儲存單元，這稱為磨損平均 (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上的 SMART 計數器，並在耐久度評級耗盡前更換硬體。你的問題早於 Flash 就已存在。磁碟不是備份，磁碟區下方的備援也不是備份，因為它複製刪除操作的方式，和複製資料一樣完整。

你實際上是在取捨每 GB 的價格。Flash 的每 GB 成本高於旋轉式磁碟，因此同樣價格的 SSD 方案通常比硬碟方案提供更少的容量。如果你需要大量空間存放媒體或封存資料，請讓快速磁碟區維持較小容量，並將大量資料放到較便宜的位置；這也是將備份保存在伺服器外部的正確做法。如需了解儲存空間在整體費用中的位置，請參閱VPS 的實際成本，其中會拆解各項費用。

FAQ

SSD VPS 和 NVMe VPS 是同一回事嗎？

所有 NVMe VPS 都是 SSD VPS，因為 NVMe 磁碟採用快閃儲存。但反過來不成立。標示為「SSD」的方案可能使用 SATA SSD。這類 SSD 使用為機械式磁碟設計的介面，佇列深度為 32，速度上限接近 550 MB/s。兩者都比硬碟快得多。如果兩者的差異會影響您的工作負載，請向供應商確認方案使用哪一種，不要只根據方案名稱判斷。

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通常屬於小型隨機 I/O。從記憶體或快取提供的頁面在傳送前不會存取磁碟，因此速度幾乎不會改變。請先測量請求的瓶頸，再決定是否要付費升級儲存裝置。

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，但該值由 hypervisor 決定，因此其中顯示 0 只能作為線索，不能視為證明。實際的確認方式是進行測量：使用隨機 4k 讀取工作負載執行 fio 幾分鐘，然後查看回報的延遲。單位數毫秒的隨機讀取延遲，通常表示使用旋轉式磁碟或壅塞的網路磁碟區。數十微秒則表示使用本機快閃儲存。

網路連接的 SSD 儲存裝置比本機 NVMe 差嗎？

它的單次作業速度較慢，故障方式也不同。每次讀取和寫入都會增加網路往返時間，因此即使兩者都使用快閃儲存，延遲仍然較高。另一方面，您的資料不會儲存在單一實體主機上，因此主機故障不會連同磁碟區一起中斷；對供應商而言，建立快照和執行 live migration 也較容易。對延遲敏感的資料庫，請選擇本機快閃儲存。若磁碟區的持續可用性比微秒級延遲更重要，請選擇網路儲存。