GCP Cloud Storage 完全指南：物件儲存從入門到實戰

「Cloud Storage 是 GCP 最基礎也最通用的服務——幾乎所有 GCP 工作負載都會用到它。」

你的 VM 跑起來了（GCP-103），但應用程式的圖片、影片、日誌、備份放在哪裡？Cloud SQL 的資料庫備份存哪裡？機器學習的訓練資料集怎麼管理？

答案幾乎都是 Cloud Storage。

Cloud Storage 是 GCP 的物件儲存（Object Storage）服務，地位類似 Amazon S3 或 Azure Blob Storage。它要解決的問題很單純：存放任意大小、任意數量的檔案，而且要夠可靠、夠便宜。

你將學到：

• ✅ Cloud Storage 的核心概念：Bucket 與 Object
• ✅ 四種儲存類別：選對類別省大錢
• ✅ 建立 Bucket 與上傳物件（gcloud storage 現代化指令）
• ✅ 存取控制：IAM vs ACL，誰能存取你的資料
• ✅ 生命週期管理：自動降級與刪除舊資料
• ✅ 物件版本控制：防止意外刪除
• ✅ Signed URLs：安全的臨時存取連結
• ✅ ACE 考試重點整理

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一、Cloud Storage 核心概念

1.1 什麼是物件儲存？

Cloud Storage 跟你熟悉的檔案系統（像 Linux 的 /home/user/files/）差很多，是兩種不同的思路：

比較	傳統檔案系統	Cloud Storage（物件儲存）
儲存單位	檔案（File）	物件（Object）
組織方式	目錄樹狀結構	扁平命名空間（Bucket 內）
修改方式	可以局部修改檔案	只能整個替換物件
擴展性	受硬體限制	幾乎無限
存取方式	POSIX API（open/read/write）	HTTP REST API

物件儲存的兩個核心元素：

• Bucket（貯體）：物件的容器，類似 S3 Bucket。全球唯一命名，有地區設定。
• Object（物件）：實際儲存的檔案，加上 metadata（中繼資料）。

1.2 Object 的完整路徑

每個物件的完整路徑格式為：

gs://BUCKET_NAME/OBJECT_NAME

例如：

gs://my-company-assets/images/product/laptop-2026.jpg
gs://my-backup-bucket/database/2026-03-11/prod-db-backup.sql.gz

Cloud Storage 底層其實是扁平結構，/ 只是物件名稱的一部分而已。不過 GCP Console 和各種工具會幫你模擬出資料夾的樣子，操作起來比較直覺。

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二、四種儲存類別：選對能省大錢

Cloud Storage 根據資料的存取頻率提供四種儲存類別，存取越少，儲存越便宜，但讀取費用越高。

2.1 四種儲存類別比較

儲存類別	最短保留期	月儲存費用	適用場景
Standard	無	較高	網站圖片、使用者上傳、頻繁讀取的資料
Nearline	30 天	中等	月報告、每月備份、不常查詢的資料
Coldline	90 天	較低	季報表、災難復原備份
Archive	365 天	最低	法規要求的長期封存、極少存取的歷史資料

💡 定價備註：各儲存類別的確切價格因地區不同且會定期調整。asia-east1（台灣）的最新定價請參考 GCP Cloud Storage 定價頁面。

2.2 最短保留期是什麼意思？

假設你把物件丟到 Nearline（最短保留 30 天），結果只放了 5 天就刪掉，GCP 還是會按 30 天的費用收你錢。

費用組成（非 Standard 類別需注意）：

總費用 = 儲存費用 + 讀取（下載）費用 + 操作費用

• Standard：只有儲存費用，讀取免費（讀取費用包含在儲存價格中）
• Nearline/Coldline/Archive：額外收取每 GB 讀取費用

選擇建議：

你的資料被存取的頻率是...
    ↓
每天/每週？         → Standard
每個月大約一次？    → Nearline
每季大約一次？      → Coldline
每年或更少？        → Archive

2.3 自動降級：讓資料自動移到便宜的類別

生命週期管理（見第五節）可以讓資料自己從 Standard 降到 Coldline 再到 Archive，你完全不用手動去搬。

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三、建立 Bucket 與基本操作

3.1 Bucket 命名規則

Bucket 名稱是全球唯一的（整個 GCP 的所有用戶共用同一個命名空間），所以命名規則卡得很嚴：

規則	說明
全球唯一	不能與任何用戶的現有 Bucket 重名
長度	3-63 個字元（含 . 最長可到 222 個字元）
字元	只能包含小寫字母、數字、連字號（-）、底線（_）、點（.）
開頭/結尾	不能以連字號或點開頭或結尾
禁用字串	不能以 goog 開頭，不能包含 google
非 IP 格式	不能是 IP 位址格式（例如 192.168.1.1）
保密原則	Bucket 名稱是公開可見的，不要放個人資訊

命名建議：使用 {company}-{project}-{purpose} 格式：

# 好的命名範例
my-company-prod-assets
my-project-2026-backups
yourcompany-app-user-uploads

# ❌ 不好的命名
my-bucket           # 太通用，可能已被占用
MyBucket            # 有大寫字母
my bucket           # 有空格
google-backup       # 包含 google

3.2 建立 Bucket（現代化 gcloud storage 指令）

💡 重要：gcloud storage 是取代 gsutil 的新一代 CLI，下載速度快 79%，2025 年建議使用 gcloud storage 作為主要工具。gsutil 仍可使用但不再是推薦選項。

# 建立 Bucket（指定地區和儲存類別）
gcloud storage buckets create gs://my-company-prod-assets \
    --location=asia-east1 \
    --default-storage-class=STANDARD \
    --uniform-bucket-level-access  # 推薦：啟用統一存取控制

# 建立 Archive Bucket（長期封存）
gcloud storage buckets create gs://my-company-archive-2026 \
    --location=asia-east1 \
    --default-storage-class=ARCHIVE

# 查看 Bucket 資訊
gcloud storage buckets describe gs://my-company-prod-assets

地區選項：

類型	範例	說明
Region	asia-east1（台灣）	資料存在單一地區
Dual-region	ASIA1（東京+大阪，皆位於日本）	自動複製到兩個地區
Multi-region	ASIA（整個亞洲）	分散在多個地區，最高可用性

3.3 上傳、下載、管理物件

# 上傳單一檔案
gcloud storage cp ./local-file.txt gs://my-bucket/

# 上傳並指定路徑
gcloud storage cp ./photo.jpg gs://my-bucket/images/2026/photo.jpg

# 下載物件
gcloud storage cp gs://my-bucket/images/2026/photo.jpg ./downloads/

# 列出 Bucket 內容
gcloud storage ls gs://my-bucket/
gcloud storage ls gs://my-bucket/images/  # 列出特定「資料夾」

# 遞迴上傳整個資料夾
gcloud storage cp -r ./local-folder/ gs://my-bucket/

# 同步本地資料夾到 GCS（只上傳有變更的檔案）
gcloud storage rsync -r ./local-folder/ gs://my-bucket/folder/

# 刪除物件
gcloud storage rm gs://my-bucket/old-file.txt

# 刪除「資料夾」（遞迴）
gcloud storage rm -r gs://my-bucket/old-folder/

# 查看物件 metadata
gcloud storage objects describe gs://my-bucket/photo.jpg

# 移動或重新命名物件
gcloud storage mv gs://my-bucket/old-name.txt gs://my-bucket/new-name.txt

3.4 gsutil 指令（舊版，仍可用）

如果你在現有腳本中看到 gsutil，這些指令仍然有效：

gsutil cp local.txt gs://my-bucket/
gsutil ls gs://my-bucket/
gsutil mb -l asia-east1 gs://my-bucket/
gsutil versioning set on gs://my-bucket/

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四、存取控制：誰能存取你的資料？

4.1 IAM vs ACL

Cloud Storage 提供兩種存取控制方式：

方式	說明	推薦程度
IAM（身分與存取管理）	在 Bucket 或 Project 層級設定權限	✅ 強烈推薦
ACL（存取控制清單）	在單個物件或 Bucket 上設定	⚠️ 舊版，避免使用

建議：啟用 Uniform bucket-level access（統一 Bucket 層級存取），停用 ACL，讓所有存取控制都透過 IAM 管理。

# 啟用統一存取控制（建立後也可設定）
gcloud storage buckets update gs://my-bucket \
    --uniform-bucket-level-access

4.2 常用的 Cloud Storage IAM 角色

角色	說明
roles/storage.admin	完整管理 Bucket 和物件
roles/storage.objectAdmin	管理物件（讀/寫/刪），不能刪 Bucket
roles/storage.objectCreator	只能上傳新物件（不能讀或刪）
roles/storage.objectViewer	只能讀取物件
roles/storage.legacyBucketReader	可以列出 Bucket 內容

# 授予服務帳號讀取 Bucket 的權限
gcloud storage buckets add-iam-policy-binding gs://my-bucket \
    --member="serviceAccount:my-app@my-project.iam.gserviceaccount.com" \
    --role="roles/storage.objectViewer"

# 授予開發者讀寫物件的權限
gcloud storage buckets add-iam-policy-binding gs://my-bucket \
    --member="user:developer@yourcompany.com" \
    --role="roles/storage.objectAdmin"

4.3 公開存取防護（Public Access Prevention）

如果你不希望任何 Bucket 被意外設定為公開，可以在 Organization 或 Project 層級啟用公開存取防護：

# 啟用公開存取防護（防止意外設為公開）
gcloud storage buckets update gs://my-bucket \
    --public-access-prevention

4.4 Signed URLs：安全的臨時存取連結

有時候你得讓沒有 GCP 帳號的人（例如外部客戶）臨時下載某個物件，這時候就輪到 Signed URL 上場：

# 建立 1 小時有效的下載連結
gcloud storage sign-url gs://my-bucket/report-2026-03.pdf \
    --duration=1h \
    --private-key-file=service-account-key.json

# 輸出類似：
# https://storage.googleapis.com/my-bucket/report-2026-03.pdf?X-Goog-Signature=...

Signed URL 特性：

• 任何人持有這個連結都能存取該物件（不需要 Google 帳號）
• 連結在指定時間後自動失效
• 只能存取單一特定物件
• 適合分享報告、下載連結、用戶上傳入口

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五、生命週期管理：讓資料自動省錢

5.1 什麼是生命週期規則？

生命週期規則就是讓你定一條「物件符合某些條件時，就自動做某件事」的規則：

條件（Condition）+ 動作（Action）= 生命週期規則

動作類型：

動作	說明
SetStorageClass	將物件改為指定儲存類別（例如 Standard → Coldline）
Delete	永久刪除物件
AbortIncompleteMultipartUpload	清除未完成的分片上傳

條件類型：

條件	說明
age	物件建立後的天數
createdBefore	在特定日期之前建立
isLive	是否為當前版本（用於版本控制）
matchesStorageClass	目前的儲存類別
numNewerVersions	比此版本更新的版本數量

5.2 實際範例：典型的資料分層策略

{
  "rule": [
    {
      "condition": { "age": 30 },
      "action": { "type": "SetStorageClass", "storageClass": "NEARLINE" }
    },
    {
      "condition": { "age": 90 },
      "action": { "type": "SetStorageClass", "storageClass": "COLDLINE" }
    },
    {
      "condition": { "age": 365 },
      "action": { "type": "SetStorageClass", "storageClass": "ARCHIVE" }
    },
    {
      "condition": { "age": 2555 },
      "action": { "type": "Delete" }
    }
  ]
}

這個設定的效果：

第 0-30 天：Standard（頻繁存取期）
第 31-90 天：Nearline（月度查詢期）
第 91-365 天：Coldline（季度查詢期）
第 366-2555 天：Archive（長期封存）
第 2556 天起：自動刪除（7 年保留後清除）

# 套用生命週期規則
gcloud storage buckets update gs://my-bucket \
    --lifecycle-file=lifecycle-policy.json

# 查看現有規則
gcloud storage buckets describe gs://my-bucket \
    --format="json(lifecycle_config)"

5.3 自動清除舊版本（搭配版本控制使用）

{
  "rule": [
    {
      "condition": {
        "numNewerVersions": 3,
        "isLive": false
      },
      "action": { "type": "Delete" }
    }
  ]
}

這個規則保留每個物件最新的 3 個版本，超過 3 個版本的舊版本自動刪除。

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六、物件版本控制：防止意外刪除

6.1 為什麼需要版本控制？

沒開版本控制的話，物件刪了就是真的刪了，救不回來。開了版本控制之後：

• 刪除物件 → 變成「非現行版本（Noncurrent）」，不會真正消失
• 可以恢復到任意歷史版本
• 每個版本有獨立的「Generation Number」

6.2 啟用與使用版本控制

# 啟用版本控制
gcloud storage buckets update gs://my-bucket --versioning

# 查看版本控制狀態
gcloud storage buckets describe gs://my-bucket \
    --format="value(versioning_config.enabled)"

# 列出所有版本（包含非現行版本）
gcloud storage ls -a gs://my-bucket/

# 恢復特定版本（複製舊版本成為新的現行版本）
gcloud storage cp \
    "gs://my-bucket/file.txt#1234567890123456" \
    gs://my-bucket/file.txt

6.3 Soft Delete（軟刪除，2025 年新選項）

Google 在 2025 年推出了 Soft Delete，可以當成版本控制的輕量版：

• 刪除物件後，在保留期限內（7-90 天）仍可恢復
• 不需要啟用完整的版本控制
• 更簡單，適合只需要「防止意外刪除」而不需要完整歷史版本的場景

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七、其他進階功能

7.1 Cloud Storage FUSE：把 GCS 掛載成檔案系統

Cloud Storage FUSE 可以把 GCS Bucket 掛載成 Linux 的本地目錄，這樣那些用 POSIX 檔案 API 的應用程式（特別是機器學習的訓練腳本）就能直接讀寫 GCS：

# 安裝 gcsfuse
export GCSFUSE_REPO=gcsfuse-`lsb_release -c -s`
echo "deb https://packages.cloud.google.com/apt $GCSFUSE_REPO main" | \
    sudo tee /etc/apt/sources.list.d/gcsfuse.list
curl https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
sudo apt-get update && sudo apt-get install gcsfuse

# 掛載 Bucket
mkdir /mnt/my-bucket
gcsfuse my-bucket /mnt/my-bucket

# 現在可以像本地目錄一樣使用
ls /mnt/my-bucket/
cp /mnt/my-bucket/data.csv ./local/

主要用途：機器學習訓練資料存取（GKE/Vertex AI 上的 ML 工作負載）

注意：Cloud Storage FUSE 不是完整的 POSIX 實作，像隨機寫入、檔案鎖定這些操作都不支援。如果你真的需要完整 POSIX，那就改用 Filestore。

7.2 大量資料傳輸

工具	適用場景
Storage Transfer Service	從 AWS S3、其他雲端、HTTP/HTTPS 來源定期傳輸
Transfer Appliance	超過 300 TB 的離線實體傳輸（Google 寄送硬體設備）
gcloud storage rsync	從本地或其他 GCS Bucket 同步

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八、免費額度與成本管理

Cloud Storage 免費額度

項目	免費額度	注意事項
Standard 儲存	每月 5 GB（僅限美國地區）	asia-east1 不在免費範圍
Class A 操作	每月 5,000 次（新增、列出）	超出後計費
Class B 操作	每月 50,000 次（讀取）	超出後計費
同地區傳輸	免費	VM 和 GCS 在同一 Region

節省成本的技巧

1. 善用生命週期管理：資料在不常被存取後自動降到低成本類別
2. VM 與 Bucket 放同一 Region：避免跨地區傳輸費用
3. 刪除未完成的 multipart uploads：設定 AbortIncompleteMultipartUpload 規則
4. 清理版本控制的舊版本：設定 numNewerVersions 規則避免舊版本堆積

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九、ACE 考試重點

Cloud Storage 在 ACE 考試裡出現的頻率很高，下面幾種題型最常見：

類型 1：儲存類別選擇

題目：你的公司有法規要求將財務資料保留 7 年，且每年只有在稽核時存取一次。應使用哪種儲存類別？

• ❌ Standard（費用最高，不需要頻繁存取）
• ❌ Nearline（30 天最短保留，適合月度存取）
• ❌ Coldline（90 天最短保留，適合季度存取）
• ✅ Archive（365 天最短保留，成本最低，適合每年偶爾稽核）

類型 2：生命週期管理

題目：你的應用程式上傳的日誌前 30 天需要頻繁查詢，30-90 天偶爾查詢，90 天後不再需要。如何自動管理這些日誌的儲存費用？

• ✅ 設定生命週期規則：
  • 30 天後 SetStorageClass 到 Nearline
  • 90 天後 Delete

類型 3：存取控制

題目：你需要讓外部合作夥伴（無 GCP 帳號）下載特定報告，且連結只在 48 小時內有效。最合適的方法是？

• ❌ 將物件設為 allUsers 公開存取
• ❌ 建立一個 GCP 帳號給合作夥伴
• ✅ 產生 48 小時有效的 Signed URL 並分享

類型 4：傳輸工具選擇

題目：你需要將 5 PB 的資料從公司機房遷移到 GCP。網路頻寬有限（1 Gbps），傳輸 5 PB 需要數個月。最適合的方案是？

• ❌ Storage Transfer Service（受限於網路頻寬）
• ❌ gsutil -m cp（同樣受限於網路）
• ✅ Transfer Appliance（實體設備離線傳輸）

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十、總結

Cloud Storage 四大儲存類別記憶法：

Standard  → 每天都在用的資料（Standard 如同日常）
Nearline  → 近一點（Near）但不那麼頻繁，30 天
Coldline  → 有點冷（Cold），90 天才會翻出來
Archive   → 封存在閣樓（Archive），一年才看一次

必記的最佳實踐：

功能	建議設定
存取控制	啟用 Uniform bucket-level access，用 IAM 管理
成本優化	設定生命週期規則，自動降級舊資料
防刪除	啟用版本控制或 Soft Delete
CLI 工具	使用 gcloud storage（取代 gsutil）
外部分享	Signed URLs，設定合適的有效期

系列文章連結

• 📖 上一篇：GCP-106: Cloud Monitoring & Logging 完全指南
• 📖 進階延伸：ACE-201: GCP 資料儲存策略：Cloud Storage 與 Cloud SQL 選型指南
• 📖 進階延伸：ACE-302: GCP 成本優化完全指南

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延伸閱讀

• Cloud Storage 官方文件
• 儲存類別詳細說明
• Cloud Storage 定價
• 生命週期管理
• Signed URLs 指南
• gcloud storage vs gsutil 指令對照表

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🎓 本文是「GCP 精通之路」系列的 GCP-107 篇（入門篇），掌握 Cloud Storage 基礎後，建議繼續學習 GCP 資料儲存策略（ACE-201），了解 Cloud SQL 等其他儲存選項。

下一課 ACE-208：Cloud Build CI/CD 實戰，學習從程式碼到生產環境的全自動化部署。