Google Compute Engine 是什麼？

Google Compute Engine（GCE）讓你在 Google 的基礎架構上建立與運行各種作業系統的虛擬機（VM），包含多種 Linux（Debian、Ubuntu、SUSE、Red Hat…）與 Windows Server。GCE 可在設計為高一致性、高效能的環境中，彈性擴展到大量 vCPU 與記憶體。

在文件與介面中，區塊儲存（block storage) 通常以 Disks 呈現；常見用語 disk / volume / block storage volume 大多可視為同義（在 GCP 介面上以 Disks 為主）。

機器類型 (Machine Types)

選擇運算資源是 GCE 的核心環節。GCE 提供了多樣化的「機器類型」，以滿足不同的成本與效能需求：

• 通用型 (General-Purpose)：
  如 E2 (成本效益最高)、N2/N2D (效能與成本平衡)、C3/C3D (最新一代，網路效能優異)，適合網頁伺服器、商業應用等。

• 運算優化型 (Compute-Optimized)：
  如 C2/C2D，提供最高的單核心效能，適合高效能運算 (HPC)、遊戲伺服器等 CPU 密集型應用。

• 記憶體優化型 (Memory-Optimized)：
  如 M1/M2/M3，提供極高的記憶體比例，專為記憶體內資料庫 (如 SAP HANA)、大規模數據分析而設計。

• 加速器優化型 (Accelerator-Optimized)：
  如 A2/G2，搭載 NVIDIA GPU，專為機器學習、圖形工作站等需要大量平行運算的工作負載設計。

區塊儲存（Block Storage）分類

GCE 的區塊儲存分為兩大類：暫時性（Temporary）與耐久型（Durable）。

暫時性：Local SSD

• Local SSD（本機 SSD） 是直連到實體主機的高速儲存（NVMe/SCSI）。
• 特色：最低延遲、最高 IOPS，非常適合需要超高效能、可接受資料非永久保存的工作負載（例如暫存、快取）。
• 資料保留：當 VM 停止、遷移或主機維護時，Local SSD 上的資料會遺失。

耐久型：Persistent Disk（PD）與 Hyperdisk

這兩者都是網路附掛、可獨立於 VM 生命週期存在的耐久型區塊儲存。VM 停止或重開不會影響資料；只有在你刪除磁碟或設定 auto-delete 隨 VM 刪除時，資料才會消失。兩者都支援Zonal 與 Regional（跨可用區複本）磁碟。

• Persistent Disk（PD）：
  • 常見型別：pd-standard（HDD）、pd-balanced、pd-ssd。
  • 特色：易用、價格與效能平衡，支援快照（Snapshot）與動態調整容量。
• Hyperdisk：
  • 新一代 PD 家族（如 Hyperdisk Balanced / Throughput / Extreme）。
  • 特色：容量、IOPS、Throughput 可分別調整，能精準對齊工作負載需求，在高 I/O 或高吞吐情境下更有彈性。

耐久型儲存的進階功能

快照 (Snapshots)：

• 功能：為 Persistent Disk 建立時間點複本 (Point-in-time copy)，用於備份、災難復原或複製磁碟。

• 特性：快照是增量的，只會儲存變動的部分，節省成本。快照預設跨區域儲存，提供高可用性。

多重掛載 (Multi-Writer Mode)：

• 功能：允許多個 VM 同時以讀寫模式掛載同一個 PD (通常是 pd-ssd)。

• 限制：需要使用叢集感知的檔案系統 (如 GFS2) 來避免資料毀損。常用於高可用性叢集應用。

網路與防火牆

GCE 的 VM 運行在虛擬私有雲 (VPC) 網路中。可以透過設定防火牆規則 (Firewall Rules) 來精準控制進出 VM 的網路流量。例如，只允許來自特定 IP 位址的 SSH (TCP port 22) 和 HTTPS (TCP port 443) 流量，以增強安全性。

常用指令

之後在gce會很常看到 gcloud ，gcloud 是 Google Cloud Platform 的 command-line 工具，他已事先被安裝在 Cloud Shell 並且支援自動補齊

ex. list the active account name with this command

 gcloud auth list

Reference

1. https://cloud.google.com/compute/docs/disks#pdspecs
2. https://medium.com/learn-or-die/%E5%9C%A8%E8%99%9B%E6%93%AC%E6%A9%9F%E4%B8%8A%E9%99%84%E5%8A%A0%E9%A1%8D%E5%A4%96%E7%9A%84-persistent-disk-ca5159876bb8