Azure マネージドディスクの種類・冗長性・性能・価格まとめとDiskSpdでのベンチマーク

2021-09-05Azure,Managed Disks,Virtual Machines

Azure Managed Disks(マネージドディスク)に関する情報のまとめです。

概要、種類、冗長性、サイズ、リージョナル(regional)とゾーナル(zonal)の違い、パフォーマンス、価格などの項目について整理しています。
また、DiskSpdを利用してマネージドディスクの性能(IOPSやスループット)を測定しています。

※本記事では、Azure Virtual Machines(Azure VM)を仮想マシンと表記しています。
※本記事では、一部を除きAzure Managed Disksをマネージドディスクとして表記しています。
※IOPSの測定にはDiskSpdを使用しています。

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Azure Managed Disks(マネージドディスク)について

概要

Azure Managed Disks(マネージドディスク)は、Azure上の仮想マシンが利用する“ハードディスク”に相当するリソースです。
仮想マシンとは別のリソースとして管理され、利用者はディスクの性能、容量、冗長性などを選択し使用します。

Azure マネージド ディスクの概要

マネージドディスクは3重化(トリプルレプリケーション)されており、信頼性が高く、サイズや性能の拡張も容易です。
スナップショットやAzure Backupなどのサービスを使うことで、簡単にバックアップやリストアを行うことができます。
暗号化などのセキュリティ機能も充実しています。

※非常に簡略化した説明です。詳細は必ず公式サイトの情報をご確認ください。

Azure Managed Disksの新規作成から仮想マシンへ追加までの手順については、こちらで紹介しています。

種類と主な利用用途

仮想マシンで利用できるマネージドディスクは、5種類あります。
Ultra Disk、Premium SSD v2、Premium SSD、Standard SSD、Standard HDDがあります。

Azure マネージド マネージドディスクの種類

種類 主な利用用途 備考
Ultra Disks 高トランザクション/低レイテンシが必須のワークロード向け。
高性能のデータベースなどでディスク性能を求めたい場合に利用します。
容量・IOPS・スループットを任意に設定できます。
OSディスクとしては利用できません。
マネージドディスクの中で最高性能となっています。
ディスクキャッシュがサポートされないなどの制限があります。

Ultra Disk の制限

Premium SSD v2 レイテンシで高くIOPS/スループットが必要なワークロード向け。
データベースなど高性能なディスクを求めたい場合に利用します。
容量・IOPS・スループットを任意に設定できます。
Premium SSDより高性能でコスト効率が改善されています。
OSディスクとしては利用できません。
ホストキャッシュがサポートされないなどの制限があります。

Premium SSD v2 の制限

Premium SSD レイテンシで高くIOPS/スループットが必要なワークロード向け。
ミッションクリティカルな本番環境などで利用します。
OSディスクとして利用できます。
ディスクレベルでのバーストに対応しています。オンデマンドバーストにも対応しています。

ディスクレベルでのバースト

Standard SSD 低コストでレイテンシ許容度の高いワークロード向け。
可用性の許容度が高い開発/テスト環境向けなどで利用します。
OSディスクとして利用できます。

ディスクレベルでのバーストに対応しています。

ディスクレベルでのバースト

Standard HDD 低コストでレイテンシ許容度の高いワークロード向け。
可用性の許容度が高い開発/テスト環境向け。
デーや補完
OSディスクとして利用できますが、リタイアが予定されています。
2028年9月8日にOSディスクとして利用できなくなります。

2028 年 9 月 8 日までに Standard HDD OS ディスクを移行する

種類の変更

Premium SSD、Standard SSD、Standard HDDの場合は、それぞれの間で種類を変更することができます。
一方で、Premium SSD v2やUltra Diskは種類を変更することができません。

Azure マネージド ディスクのディスクの種類を変換する

また、既存のディスクをPremium SSD v2に変更することができます。
ただし、多くの制約事項があるため注意が必要です。

Premium SSD v2 ディスクを変換する

既存のディスクをUltra Diskへ変換することは、現時点ではサポートされていません。
スナップショット経由での変更になります。

種類 直接指定して変更 スナップショット経由での変更
Ultra Disks 不可 Standard HDD、Standard SSD、Premium SSD、Ultra Disk
Premium SSD v2 不可 Standard HDD、Standard SSD、Premium SSD、Premium SSD v2
Premium SSD Standard HDD、Standard SSD、Premium SSD v2 Ultra Disk
Standard SSD Standard HDD、Standard SSD、Premium SSD v2 Standard HDD、Standard SSD、Premium SSD、Ultra Disk
Standard HDD Standard HDD、Standard SSD、Premium SSD v2 Ultra Disk

※Premium SSD v2やUltra Diskへの変更は、OSディスクはサポートされない、論理セクタサイズ512が必須など多くの制限事項が存在します。

冗長性

マネージドディスクは既定で3重化されており、ディスクデータを複数のコピーとして保存します。
冗長性のオプションとして、LRS(ローカル冗長)とZRS(ゾーン冗長)から選択できます。
LRS(ローカル冗長)の場合は、1つのデータセンター(ゾーン)内で3つのコピーを保持します。
ZRS(ゾーン冗長)の場合は、複数の可用性ゾーンにまたがって3つのコピーを保持します。

マネージド ディスクの冗長性オプション

なお、マネージドディスクは、99.999%の可用性を維持するように設計されています。
LRS(ローカル冗長ストレージ)の場合は99.999999999%(年間11ナイン)、ZRS(ゾーン冗長ストレージ)の場合は99.9999999999%(年間12ナイン)の耐久性(データの損失率)が保証されています。

種類 LRS(ローカル冗長) ZRS(ゾーン冗長)
Ultra Disks ×
Premium SSD v2 ×
Premium SSD
Standard SSD
Standard HDD ×

※ZRS(ゾーン冗長)は、可用性ゾーンがサポートされていないリージョンでは利用できません。

仮想マシンに利用した場合のSLA

マネージドディスクの種類により、単一の仮想マシンに適用した場合のSLAが異なります。
仮想マシンに必要な可用性の要件に応じてマネージドディスクを選択します。

Azure マネージド ディスクの概要
Service Level Agreements (SLA) for Online Services

    • Ultra Disk : 99.9%
    • Premium SSD v2 : 99.9%
    • Premium SSD : 99.9%
    • Standard SSD : 99.5%
    • Standard HDD : 95%

仮想マシンの可用性を高める方法については、こちらで紹介されています。

Azure 仮想マシンとマネージド ディスクで高可用性を実現するためのベスト プラクティス

※単一の仮想マシンとは、仮想マシンの冗長化などを考慮しない場合を指します。

リージョナル(regional)とゾーナル(zonal)の違い

マネージドディスクにも、仮想マシンと同様に可用性ゾーンの設定があります。
リージョナル(regional)ディスクは、可用性ゾーンを指定していないマネージドディスクです。
ゾーナル(zonal)ディスクは、特定の可用性ゾーンを指定したマネージドディスクです。

ゾーン リソースとゾーンの回復性

ゾーン(zonal)ディスクの場合は、仮想マシンと同じ可用性ゾーンに配置する必要があります。
また、Premium SSD v2の場合は、可用性ゾーンをサポートしているリージョンでは、ゾーンの指定が必須となります。

ゾーン(zonal)ディスクの場合は、仮想マシンと同じゾーンにリソースがあるため、高レイテンシが期待できます。

※ZRS(ゾーン冗長)の場合は、ディスクが複数の可用性ゾーンに分散して配置されます。

種類 ゾーン指定してない仮想マシン ゾーン指定している仮想マシン
リージョナルディスク ×
ゾーナルディスク ×
(同一ゾーンの仮想マシンのみアタッチ可能)
ZRS ディスク
(ゾーン冗長)

(任意ゾーンの仮想マシンにアタッチ可能)

仮想マシンと同時にマネージドディスクを作成する場合は、仮想マシンと同じ可用性ゾーンの設定になります。
マネージドディスクを単体で作成する場合は、可用性ゾーンの設定を個別に指定できます。

可用性ゾーン
マネージドディスク作成時の可用性ゾーン設定画面例です。 可用性ゾーン設定画面例(Azure Managed Disksの概要)

利用可能なサイズ(容量)

マネージドディスクの種類によって、利用可能なサイズが異なります。
Premium SSD、Standard SSD、Standard HDDなどのディスクは、既定のサイズが設定されていますが、カスタムサイズを選択して柔軟に容量を設定することもできます。

種類 利用可能なサイズ サイズ設定
Ultra Disks 4GiB~64 TiB 1 GiB刻み
Premium SSD v2 4GiB~64 TiB

1 GiB刻み
Premium SSD 4GiB~32 TiB 既定の段階(固定SKU: P1~P80)
4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 GiB、1, 2, 4, 8, 16, 32 TiB
Standard SSD 4GiB~32 TiB 既定の段階(固定SKU: E1~E80)
4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 GiB、1, 2, 4, 8, 16, 32 TiB
Standard HDD 32GiB~32 TiB 既定の段階(固定SKU: S4~S80)
32, 64, 128, 256, 512 GiB、1, 2, 4, 8, 16, 32 TiB

サイズの拡大できるが縮小できない

マネージドディスクはサイズの拡大はサポートされていますが、サイズの縮小はサポートされていません。
サイズを縮小する場合は、新しいディスクを作成し、データを移行する必要があります。

パフォーマンス(性能)

マネージドディスクのIOPSやスループットなどの性能は、ディスクの種類や容量によって異なります。

Azure マネージド ディスクの種類

また、Ultra DiskやPremium SSD v2では、IOPSやスループットを個別に指定することができます。

種類 最大性能 ディスクサイズと性能の関係 変更やバースト設定
Ultra DiskのIOPS 400,000 IOPS
10,000 MB/s

ディスクサイズに依存する
Ultra Disk のサイズ
24時間で最大4回、稼働中に性能値を変更可能
Premium SSD v2 の IOPS 80,000 IOPS
1,200 MB/s

IOPS・スループットを任意に設定可
最大IOPSはGiBあたり500
Premium SSD v2 の IOPS
24時間で最大4回、稼働中に性能値を変更可能
Premium SSD 20,000 IOPS
900 MB/s
ディスクサイズに依存する
Premium SSD のサイズ
パフォーマンスレベルの変更が可能
オンデマンドバースト、クレジットバーストに対応
Standard SSD 6,000 IOPS
750 MB/s
ディスクサイズに依存する
Standard SSD のサイズ
クレジットバーストに対応
Standard HDD 2,000 IOPS
500 MB/s

ディスクサイズに依存する
Standard HDD のサイズ

 

例えば、256GiBの場合はこのようになります。

種類 ディスク層 ベースの性能値 上限値
Ultra Disk U

既定の固定値はなし
作成時に IOPS/スループットをプロビジョニング
IOPS上限 : 256,000
スループット上限 : 10,000 MB/s
Premium SSD v2 P IOPS : 3,000
スループット : 125 MB/s
IOPS上限 : 80,000
スループット上限 : 1,200 MB/s
Premium SSD P15

IOPS : 1,100
スループット : 125 MB/s
バースト時
IOPS上限 : 3,500
スループット上限 : 170 MB/s
Standard SSD E15 IOPS : 最大 500
スループット : 最大 100 MB/s

バースト時
IOPS上限 : 600
スループット上限 : 150 MB/s
Standard HDD S15 IOPS : 最大 500
スループット : 最大 60 MB/s
 

※バースト時はクレジットベースのバーストの場合になります。クレジットベースのバーストは最大30分となります。

パフォーマンス(性能)のレベル変更

Premium SSD、Standard SSD、Standard HDDなどのディスクでは、サイズを大きくすると性能が向上します。
一方で、一度サイズを大きくすると小さくできないという制限があります。
そのため、一時的に性能が足りない場合などでは不便だったりします。

そういう場合のために、Premium SSDではパフォーマンスレベルの変更をサポートしています。
サイズは同じままで一時的にパフォーマンスだけを向上させることができます。
一時的な高負荷処理の場合には、パフォーマンスレベルを一時的にアップグレードして対応し、高負荷状態が終わった後にダウングレードすることで、コストを抑えることが可能です。

なお、Ultra DisksやPremium SSD v2のbな愛は、IOPS、スループットを指定して変更することができます。

Azure マネージド ディスクのパフォーマンスを向上させるためのオプションの概要

設定変更手順については、こちらで紹介しています。

種類 パフォーマンスレベルの変更 変更に関する制限
Ultra Disks 容量・IOPS・スループットを任意に設定 24時間で最大4回、稼働中に変更可
作成も1回とカウントされる
Premium SSD v2 容量・IOPS・スループットを任意に設定 24時間で最大4回、稼働中変更可
作成も1回とカウントされる
Premium SSD パフォーマンスレベルを変更 パフォーマンスレベルのディスク層を指定
ダウングレードは12 時間ごとに1 回のみ

マネージド マネージドディスクのパフォーマンス レベル

Standard SSD 不可
Standard HDD 不可

マネージドディスクのサイズ変更とパフォーマンスレベル変更の違いです。

項目 アップグレード ダウングレード
サイズ 可能(マネージドディスクサイズ拡張) 不可(小さくするこはできない)
パフォーマンスレベル 可能(変更によるアップグレード) 可能(変更によるダウングレード)

マネージドディスクのバースト

マネージドディスクには、一時的に性能を向上させるバーストという機能があります。
Premium SSD、Standard SSDでサポートされています。

マネージド ディスクのバースト

クレジットベースのバーストと、オンデマンドのバーストの2種類あります。
オンデマンドのバーストは、Premium SSDでのみサポートされています。

項目 クレジットベース オンデマンド
時間 最大30分以内 時間制限なし
必要時に上限まで都度バースト
サイズ Premium SSD 512GiB以下
Standard SSD 1,024GiB以下
Premium SSD 512GiBより大きいサイズ
コスト 無料
(追加料金なし)
有効化の時間単位の基本料金
超過I/O課金
有効化 既定で有効 手動で有効化

オンデマンドバーストの設定画面例です。

オンデマンドバーストの設定画面例例
オンデマンドバーストの設定画面例です。 オンデマンドバーストの設定画面例(Azure Managed Disksの概要)

Performance Plus

マネージドディスクのPerformance Plusは、ディスクの持続的なIOPSおよびスループットの上限を拡張できる機能です。
Premium SSD、Standard SSD、Standard HDDのうち、サイズが512GiBを超える場合にのみ有効化できます。
Performance Plusはリソース作成時にのみ有効化でき、作成後に有効化することはできません。

VM ディスクのスケーラビリティおよびパフォーマンスの目標

Performance Plusの設定画面例例
マネージドディスク作成時のPerformance Plus設定画面例です。  Performance Plusの設定画面例(Azure Managed Disksの概要)

サイズやパフォーマンス設定画面例

マネージドディスクのサイズやパフォーマンスの設定画面例です。
種類により画面が異なります。

マネージドディスクの設定画面例例
Premium SSD v2の場合です。
ディスクIOPS、ディスクスループットを個別に指定します。
ディスクのサイズやパフォーマンスの設定画面例(Premium SSD v2の場合)(Azure Managed Disksの概要)
Premium SSDの場合です。
既定のディスク層を選択します。
またパフォーマンスレベルを個別に設定することができます。
ディスクのサイズやパフォーマンスの設定画面例(Premium SSDの場合)(Azure Managed Disksの概要)

接続されている仮想マシンサイズによる制限

マネージドディスクが接続されている仮想マシンによる制限もあります。
IOPS、スループット、接続できるマネージドディスクの本数などに制限があります。

仮想マシンとマネージドディスクのパフォーマンス

また、仮想マシンのシリーズにより、制限の上限値が異なります。

Dsv6 サイズ シリーズ
Dasv7 サイズ シリーズ

価格

マネージドディスクの種類やサイズが大きいほど、パフォーマンスが高いほど価格が高くなります。
また、種類により課金方法が異なります。

Managed Disks の価格

種類 主な基準 トランザクションによる課金 冗長化による価格差
Ultra Disk プロビジョンド容量(GiB単価)
プロビジョンド IOPS
プロビジョンド スループット(MB/s)
× ×(LRSのみサポート)
Premium SSD v2 プロビジョンド容量(GiB単価)
プロビジョンド IOPS
プロビジョンド スループット(MB/s)
× ×(LRSのみサポート)
Premium SSD ディスクサイズで固定料金
(パフォーマンスレベルの層)

×
(LRS/ZRSで異なる)
Standard SSD ディスクサイズで固定料金
(256 KB単位のI/O)

(LRS/ZRSで異なる)
Standard HDD ディスクサイズで固定料金
(10,000操作ごと)
×(LRSのみサポート)

※価格については必ず公式サイトの情報をご確認ください。
※Premium SSD v2の場合は、3,000 IOPS、スループット125 MB/sまでは無料となっています。
※Standard SSDのトランザクションによる課金は、時間あたりの上限あります。
※今回は触れていませんが、共有ディスクによる課金もあります。
※Premium SSDにて、オンデマンドバーストを利用した場合は、別途課金が発生します。

例えば、256GiBの場合はこのようになります。

種類 ディスク層 ベースの性能値 価格
Ultra Disk U

IOPS : 3,000
スループット : 125 MB/s
$311.02
Premium SSD v2 P IOPS : 3,000
スループット : 125 MB/s
$24.67
Premium SSD P15

IOPS : 1,100
スループット : 125 MB/s
$43.72
Standard SSD E15 IOPS : 最大 500
スループット : 最大 100 MB/s
$19.20
$59.21
Standard HDD S15 IOPS : 最大 500
スループット : 最大 60 MB/s
$11.33

※料金計算ツールや価格表から算出しています。

IOPSやスループットの測定結果例

マネージドディスクのIOPSやスループットを測定します。
ほぼスペック通りのパフォーマンスであることが確認できました。

今回は、DiskSpdを使用してパフォーマンスを測定しています。
DiskSpdの利用手順は、こちらで紹介しています。
また、仮想マシンのサイズやシリーズによる上限についても確認しています。

DiskSpdの測定結果例

DiskSpdのコマンド実行例です。
今回は、読み取りのIOPSおよびスループットを測定しています。

# DiskSpdコマンド例
## IOPSの場合
## C:\DiskSpd\x86\diskspd.exe -t4 -o32 -b4k -r4k -w0 -d120 -Sh -L -c10G d:\IO.dat
## スループットの場合
## C:\DiskSpd\x86\diskspd.exe -c10G -t4 -o2 -b1M -s -w0 -d120 -W5 -Sh -L d:\IO.dat

測定結果の抜粋です。

# IOPSの測定例
## ディスク層がP4の場合(120IOPS)
Total IO
thread | bytes | I/Os | MiB/s | I/O per s | 
total: 59437056 | 14511 | 0.47 | 120.92 |

## ディスク層がP10の場合(500IOPS)
Total IO
thread | bytes | I/Os | MiB/s | I/O per s | 
total: 250150912 | 61072 | 1.99 | 508.87

## ディスク層はP4でパフォーマンスレベルがP10の場合(500IOPS)
Total IO
thread | bytes | I/Os | MiB/s | I/O per s | 
total: 250228736 | 61091 | 1.99 | 509.08 |

## ディスク層がP30の場合(IOPS5000)
Total IO
thread | bytes | I/Os | MiB/s | I/O per s | 
total: 2506137600 | 611850 | 19.92 | 5098.52

## Premium SSD v2の場合(IOPS : 3000、スループット 125(Mbps))
Total IO
thread | bytes | I/Os | MiB/s | I/O per s | 
total: 1503457280 | 367055 | 11.95 | 3058.43

# スループットの測定例
## ディスク層がP10の場合(スループット : 100(Mbps))
Total IO
thread | bytes | I/Os | MiB/s | I/O per s | AvgLat | 
total: 12229541888 | 11663 | 97.19 | 97.19 |

## Premium SSD v2の場合(IOPS : 3000、スループット 125(Mbps))
Total IO
thread | bytes | I/Os | MiB/s | I/O per s | 
total: 15268315136 | 14561 | 121.33 | 121.33 | 

※ホストキャッシュを無効化した状態で測定しています。
※DiskSpdのパラメーターはチューニングしたものではありません。簡易的に測定したものです。

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最後に

今回は、Azure Managed Disks(マネージドディスク)に関する情報を簡単にまとめてみました。
概要、種類、冗長性、サイズ、パフォーマンス、価格などの項目について整理しています。
今回は触れていませんが、共有ディスクとしての使い方などもあります。

引き続き、いろいろ試してみたいと思います。

各OSでディスクを拡張変更したり追加する場合の手順については、こちらで紹介しています。

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