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WAF-PERF-090 – Storage I/O Performance & Throughput Optimization

Pillar: Performance Efficiency | Severity: Medium | Kategorie: Storage Performance | Automatisierbar: Hoch

Beschreibung

Alle Block-Storage-Volumes MÜSSEN den für den Workload geeigneten Storage-Typ verwenden. AWS EBS MUSS gp3 statt gp2 für neue Deployments verwenden. IOPS und Throughput MÜSSEN explizit konfiguriert sein (nicht Default-Werte). Storage-I/O-Metriken (Queue-Depth, Throughput, Burst-Balance) MÜSSEN überwacht und bei Sättigung alarmiert werden. Datenbank-Volumes MÜSSEN Premium-SSD oder äquivalent verwenden.

Rationale

Storage-I/O-Sättigung ist ein häufig übersehener Performance-Bottleneck. CPU und Netzwerk erscheinen normal, aber Datenbanklatenz steigt – weil das EBS-Volume die maximale IOPS erreicht hat oder die gp2-Burst-Bucket erschöpft ist. gp3 bietet 3.000 IOPS und 125 MB/s Baseline (ohne Burst-Mechanik) zu 20% niedrigerem Preis als gp2. Für Datenbanken ist der richtige Disk-Typ oft wichtiger als der Instanztyp.

Bedrohungskontext

Risiko Beschreibung

gp2 Burst-Erschöpfung

gp2-Volumes akkumulieren I/O-Credits und verlieren sie bei anhaltender Last → plötzlicher Performance-Einbruch.

I/O-Sättigung

Zu wenige IOPS für Workload → Query-Latenz steigt bei normaler CPU/Network → schwer zu diagnostizieren.

Falscher Disk-Typ

Standard-HDD (pd-standard, Standard_LRS) für Datenbankvolumes → 10x höhere Latenz als SSD.

Snapshot-I/O-Interferenz

Backup-Snapshots auf gleichem Volume wie Produktions-Daten → I/O-Spikes während Backup-Fenster.

Anforderung

  • Alle neuen AWS EBS Volumes MÜSSEN gp3 statt gp2 verwenden

  • IOPS und Throughput MÜSSEN für gp3-Volumes explizit konfiguriert sein (wenn > Default benötigt)

  • Datenbank-Volumes MÜSSEN Premium-SSD/io2/pd-ssd verwenden

  • Storage-I/O-Monitoring MUSS aktiv sein mit Alerts bei Queue-Depth > 1 oder Burst-Balance < 30%

Implementierungsanleitung

  1. Inventory: gp2-Volumes identifizieren: aws ec2 describe-volumes --filters Name=volume-type,Values=gp2

  2. gp3-Migration planen: Online-Migration (kein Downtime): aws ec2 modify-volume --volume-type gp3

  3. IOPS/Throughput konfigurieren: Basis: 3000 IOPS, 125 MB/s; Datenbanken: basierend auf pg_stat_bgwriter oder equivalent

  4. Terraform aktualisieren: volume_type = "gp3", iops, throughput explizit setzen

  5. I/O-Monitoring aktivieren: CloudWatch VolumeQueueLength, BurstBalance, VolumeReadOps, VolumeWriteOps

  6. Alerts konfigurieren: VolumeQueueLength > 1 für 5 Minuten = Alert; BurstBalance < 30% = Warning

  7. Azure/GCP äquivalent: Premium_LRS für Azure Datenbank-Disks; pd-ssd oder pd-balanced für GCP

Reifegrad-Abstufung

Level Bezeichnung Kriterien

1

Default-Storage

Alle Volumes gp2 oder Default; keine I/O-Überwachung; Storage-I/O-Probleme unbekannt.

2

Storage-Typ selektiert

SSD für Datenbanken, HDD für Archive; keine expliziten IOPS; kein I/O-Monitoring.

3

gp3 + I/O-Monitoring

Alle neuen Volumes gp3; Migration-Plan für gp2; I/O-Alerts konfiguriert.

4

Vollständig optimiert

gp2-Migration abgeschlossen; IOPS explizit dimensioniert; Snapshot-Scheduling optimiert.

5

Intelligent Tiering

Automatische Storage-Tier-Empfehlungen; I/O als SLI in SLO-Definitionen.

Terraform Checks

waf-perf-090.tf.aws.ebs-gp3-volume-type

Prüft: EBS-Volumes dürfen kein gp2 verwenden; gp3 oder spezifische io-Typen sind Pflicht.

Compliant Non-Compliant 
resource "aws_ebs_volume" "data" {
  availability_zone = "eu-west-1a"
  size              = 100
  type              = "gp3"
  iops              = 6000    # Explizit > Default 3000
  throughput        = 250     # Explizit > Default 125 MB/s
  encrypted         = true
}
 
resource "aws_ebs_volume" "data" {
  availability_zone = "eu-west-1a"
  size              = 100
  type              = "gp2"
  # Burst-basiert – WAF-PERF-090
  # Violation
}

Remediation: type = "gp3" setzen. Migration ist online und nicht-disruptiv. gp3 bietet gleiche oder bessere Performance bei 20% niedrigerem Preis als gp2.

Evidenz

Typ Pflicht Beschreibung

IaC

✅ Pflicht

Terraform-Konfiguration mit explizitem Storage-Typ, IOPS und Throughput.

Config

✅ Pflicht

Monitoring-Konfiguration für I/O-Alerts (Queue-Depth, Throughput, Burst-Balance).

Process

Optional

Storage-I/O-Baseline (P95/P99 Queue-Depth und Throughput-Auslastung).

Governance

Optional

Storage-Tier-Richtlinien nach Workload-Typ.

Verwandte Controls