AWS EBS 卷類型比較：從 io1 到 gp3 的完整遷移指南
前言
在雲端運算資源選擇上，AWS Elastic Block Store (EBS) 提供了多種卷類型,以滿足不同的效能和成本需求。本文將深入比較兩種常用的 SSD 卷類型—— io1（Provisioned IOPS SSD）和 gp3（General Purpose SSD）——並提供實際的遷移步驟與最佳實踐。
為什麼要考慮從 io1 遷移到 gp3？
AWS 在 2020 年底推出 gp3，提供了比前一代 gp2 更好的效能和成本結構。對於許多使用 io1 的應用來說，gp3 可能是一個更具成本效益的選擇，主要原因包括：
- 成本優勢：gp3 的基礎價格比 io1 低約 20%，且 IOPS 和吞吐量可以獨立調整
- 效能靈活性：gp3 提供基線 3,000 IOPS 和 125 MiB/s 吞吐量，可擴展至 16,000 IOPS 和 1,000 MiB/s
- 簡化配置：不需要預先配置極高的 IOPS，可以根據實際需求調整
io1 vs gp3：效能與成本完整比較
效能特性比較
| 特性 | io1 | gp3 |
|---|---|---|
| 基線 IOPS | 需預先配置 | 3,000 IOPS（免費） |
| 最大 IOPS | 64,000 IOPS（Nitro 系統） | 16,000 IOPS |
| 最大吞吐量 | 1,000 MiB/s | 1,000 MiB/s |
| 延遲 | 低延遲（毫秒級） | 低延遲（毫秒級） |
| 卷大小範圍 | 4 GiB – 16 TiB | 1 GiB – 16 TiB |
成本結構比較
io1 成本計算：
- 儲存成本：$0.125/GB/月（us-east-1）
- IOPS 成本：$0.065/IOPS/月
- 範例：500 GB + 10,000 IOPS = $62.5 + $650 = $712.5/月
gp3 成本計算：
- 儲存成本：$0.08/GB/月（us-east-1）
- 基線 3,000 IOPS 和 125 MiB/s 免費
- 額外 IOPS：$0.005/IOPS/月（超過 3,000 IOPS 的部分）
- 額外吞吐量：$0.04/MiB/s/月（超過 125 MiB/s 的部分）
- 範例：500 GB + 10,000 IOPS = $40 + $35 + $0 = $75/月
在這個範例中，gp3 可以節省約 90% 的成本。
適用場景分析
繼續使用 io1 的情況
- 需要超過 16,000 IOPS：如大型資料庫（Oracle, SAP HANA）
- 需要極低且穩定的延遲：金融交易系統、高頻交易應用
- 需要 Multi-Attach 功能：多個 EC2 實例同時掛載同一個 EBS 卷
適合遷移到 gp3 的情況
- IOPS 需求在 16,000 以下：大部分應用場景
- 成本敏感型應用：開發/測試環境、非關鍵業務系統
- 間歇性高負載：不需要持續高 IOPS 的應用
- 一般資料庫：MySQL, PostgreSQL, MongoDB（中小型）
遷移步驟：從 io1 到 gp3
步驟 1：評估當前 IOPS 使用率
使用 CloudWatch 檢查實際 IOPS 使用情況：
# 獲取過去 7 天的平均 IOPS
aws cloudwatch get-metric-statistics
--namespace AWS/EBS
--metric-name VolumeReadOps
--dimensions Name=VolumeId,Value=vol-xxxxxxxxx
--start-time 2024-02-03T00:00:00Z
--end-time 2024-02-10T00:00:00Z
--period 3600
--statistics Average,Maximum
--region us-east-1
步驟 2：建立 EBS 快照（備份）
# 建立快照
aws ec2 create-snapshot
--volume-id vol-xxxxxxxxx
--description "Backup before io1 to gp3 migration"
--tag-specifications 'ResourceType=snapshot,Tags=[{Key=Name,Value=io1-backup-20240210}]'
# 等待快照完成
aws ec2 wait snapshot-completed --snapshot-ids snap-xxxxxxxxx
步驟 3：修改卷類型
方法一：直接修改（生產環境不建議，會有短暫 I/O 暫停）
# 修改卷類型為 gp3
aws ec2 modify-volume
--volume-id vol-xxxxxxxxx
--volume-type gp3
--iops 3000
--throughput 125
# 監控修改進度
aws ec2 describe-volumes-modifications
--volume-ids vol-xxxxxxxxx
方法二：從快照建立新 gp3 卷（推薦，零停機）
# 從快照建立 gp3 卷
aws ec2 create-volume
--availability-zone us-east-1a
--snapshot-id snap-xxxxxxxxx
--volume-type gp3
--iops 10000
--throughput 250
--tag-specifications 'ResourceType=volume,Tags=[{Key=Name,Value=myapp-gp3}]'
# 等待卷建立完成
aws ec2 wait volume-available --volume-ids vol-yyyyyyyyy
# 停止 EC2 實例（或在維護視窗執行）
aws ec2 stop-instances --instance-ids i-xxxxxxxxx
aws ec2 wait instance-stopped --instance-ids i-xxxxxxxxx
# 卸載舊的 io1 卷
aws ec2 detach-volume --volume-id vol-xxxxxxxxx
# 掛載新的 gp3 卷
aws ec2 attach-volume
--volume-id vol-yyyyyyyyy
--instance-id i-xxxxxxxxx
--device /dev/sdf
# 啟動實例
aws ec2 start-instances --instance-ids i-xxxxxxxxx
步驟 4：驗證與效能測試
遷移完成後，使用 fio 工具測試效能：
# 安裝 fio（如果尚未安裝）
sudo yum install fio -y # Amazon Linux/RHEL
sudo apt-get install fio -y # Ubuntu
# 隨機讀寫測試
sudo fio --filename=/dev/xvdf --direct=1 --rw=randrw --bs=4k
--ioengine=libaio --iodepth=256 --runtime=60 --numjobs=4
--time_based --group_reporting --name=iops-test
--eta-newline=1
# 順序讀寫測試
sudo fio --filename=/dev/xvdf --direct=1 --rw=readwrite --bs=128k
--ioengine=libaio --iodepth=64 --runtime=60 --numjobs=4
--time_based --group_reporting --name=throughput-test
常見問題 FAQ
Q1: 修改卷類型會影響資料嗎？
A: 不會。修改卷類型不會影響資料，但建議先建立快照備份。修改過程中可能會有短暫的效能影響。
Q2: 可以在不停機的情況下遷移嗎？
A: 可以使用「方法一：直接修改」在線修改，但會有短暫 I/O 暫停（通常數秒）。若要完全零停機，建議使用資料庫複寫或應用層容錯機制。
Q3: gp3 的 3,000 IOPS 足夠嗎？
A: 對於大多數應用（Web 伺服器、小型資料庫、開發環境），3,000 IOPS 已經足夠。若需要更高 IOPS，可以付費擴展至 16,000 IOPS，仍比 io1 便宜許多。
Q4: 修改後可以改回 io1 嗎？
A: 可以，但 EBS 卷類型修改有冷卻期（通常 6 小時），期間無法再次修改。
Q5: 如何監控遷移後的效能？
A: 使用 CloudWatch 監控以下指標：
VolumeReadOps/VolumeWriteOps– IOPSVolumeReadBytes/VolumeWriteBytes– 吞吐量VolumeQueueLength– I/O 佇列長度VolumeThroughputPercentage– 吞吐量使用率
最佳實踐建議
- 先在非生產環境測試：在開發或測試環境先進行遷移，確認應用效能符合預期
- 選擇低負載時段：在業務低峰期執行遷移，降低影響
- 保留快照 30 天：遷移後至少保留快照 30 天，以便快速回滾
- 監控效能指標：遷移後持續監控 CloudWatch 指標至少 1 週
- 逐步遷移：不要一次遷移所有卷，先從非關鍵系統開始
- 文件化配置：記錄每個卷的 IOPS 和吞吐量設定，以便追蹤
總結
從 io1 遷移到 gp3 可以帶來顯著的成本節省，特別是對於 IOPS 需求在 16,000 以下的應用。透過本文的步驟，你可以安全地完成遷移，並確保應用效能不受影響。關鍵是要先評估實際需求、做好備份、在低負載時段執行，並持續監控遷移後的效能表現。
對於大多數應用場景，gp3 提供了更好的成本效益，同時保持足夠的效能。只有在需要超過 16,000 IOPS 或需要 Multi-Attach 等特殊功能時，才建議繼續使用 io1 或升級到 io2。