Microsoft Azure 雲端服務

Microsoft Azure 雲端服務 (Cloud Service) 是 Microsoft Azure 最早開始供應的服務之一，它提供了抽象化的運算資源給雲端應用程式 (Cloud Application) 使用，開發人員可以部署雲端應用程式到 Azure 雲端服務，以獲取所需的執行環境與運算能力，是一種 PaaS 服務，而它也是 Azure 供應的 PaaS 服務中彈性最大，客制能力最高的服務。

它也是早期Azure虛擬機器所使用的邏輯管理單位，Azure虛擬網路的原型 Azure Connect 服務也是由雲端服務所起，因此它被稱為 Azure 運算與網路服務的源頭也不為過。

架構與開發方法

雲端服務一開始的設計是給開發人員部署其雲端應用程式為概念，因此設計上較針對開發人員的需求，使得 Azure 虛擬機器服務在推出時就有一些不便性存在，但這是雲端服務本身的限制使然。

角色類型

雲端服務提供了兩種服務角色：

Web Role: 用來代管以 HTTP/HTTPS (SSL) 為主的服務，包含網站、Web Service、WCF HTTP Service 或 Web API 等，早期以 Hosted Web Component (HWC) 為主 HTTP 服務，2011年起回歸到IIS。
Worker Role: 用來處理背景工作，它也可以利用 WCF 或 Web API Self-hosting Service 掛用 HTTP 的服務，沒有 IIS，因此可用的系統資源比 Web Role 要多。

另外，早期還沒有虛擬機器服務時，雲端服務有提供另一個角色，稱為 VM Role，它可以產生可用遠端桌面控制的虛擬機器，是虛擬機器服務的原型實作，後來 VM Role 演化成虛擬機器服務。

開發支援

雲端服務由於需要較多的組態設定，因此無法以很簡單的方式開發與部署，微軟在早期就開始提供 Azure SDK 以及雲端服務的模擬器 (包含運算模擬器與儲存模擬器，早期名稱為 Development Fabric 與 Development Storage，後來定名為 Compute Emulator 與 Storage Emulator)，以及 Microsoft Azure Tools for Visual Studio，給 Visual Studio 的開發人員充分的支援。

但隨著 Azure 平台的開放程度愈來愈高，PHP ^[1]、node.js ^[2] 以及 Java ^[3] 的開發人員也可以使用雲端服務來代管其應用程式。

運算資源

雲端服務的運算資源是由虛擬機器提供，虛擬機器依照運算能力區分為數種類型 ^[4]，共分為一般性運算能量的 A 類型、經效能提升的 D 類型以及擁有最強運算效能的 G 類型，未來也會推出使用GPU運算的 N 類型。

不過雲端服務可用的虛擬機器類型只有 A 類型和 D 類型^[5]。

A 類型

A 類型是 Azure 一開始就提供的標準虛擬機器類型，使用 AMD 的 CPU 以及傳統 SATA 介面的硬碟，提供最標準不需太高運算能量的應用，早期是以五種規格推出，分別是 Extra Small (XS)、Small (S)、Medium (M)、Large (L) 以及 Extra Large (XL) 五種，除了 XS 記憶體使用 0.75GB 記憶體外，其他是以 1.75GB 記憶體，每晉一級就會加倍，可作為衡量運算資源與成本的標準之一。不過在虛擬機器種類愈來愈多的情況下，A 類型也做了擴充，現在除了原有的五類外，還多加了 A5~A7、A8~A11等七種規格。

A5~A7 與 A8~A11 均使用 Intel Xeon E5 系列 CPU，但 A5~A7 的記憶體量比 A2~A4 高；A8~A9 與 A10~A11 規格相同，但 A8~A9 有支援 HPC 的 InfiniBand 網路介面與 RDMA 技術，A10~A11 則無。

規格	CPU核心數	記憶體量	暫存硬碟大小 (SATA)	可用網卡數	可用資料磁碟數	最高IOPS	說明
Standard_A0	1	0.75GB	20GB	1	1	1x500	Extra Small
Standard_A1	1	1.75GB	70GB	1	2	2x500	Small
Standard_A2	2	3.5GB	135GB	1	4	4x500	Medium
Standard_A3	4	7GB	285GB	2	8	8x500	Large
Standard_A4	8	14GB	605GB	4	16	16x500	Extra Large
Standard_A5	2	14GB	135GB	1	4	4x500
Standard_A6	4	28GB	285GB	2	8	8x500
Standard_A7	8	56GB	605GB	4	16	16x500
Standard_A8	8	56GB	382GB	2	16	16x500	支援 InfiniBand 與 RDMA
Standard_A9	16	112GB	382GB	4	16	16x500	支援 InfiniBand 與 RDMA
Standard_A10	8	56GB	382GB	2	16	16x500
Standard_A11	16	112GB	382GB	4	16	16x500

D 類型

D 類型是 Azure 在 2013 年推出的類型，它使用比 A 類型更好的 CPU，並且在實體伺服器上使用固態硬碟 (SSD)，以加速在本地運算時的 I/O 速度，另外，為滿足提升虛擬機器本身的 I/O 量的需求，微軟開發了高階儲存體 (Premium Storage) 用來保存虛擬機使用的 VHD (稱為 OS Disk)，而使用高階儲存體的 D 類型虛擬機器，稱為 DS 類型。

規格	CPU核心數	記憶體量	暫存硬碟大小 (SSD)	可用網卡數	可用資料磁碟數	最高IOPS	最高IOPS (DS類型)
Standard_D1 Standard_DS1	1	3.5GB	50GB	1	2	2x500	3,200
Standard_D2 Standard_DS2	2	7GB	100GB	2	4	4x500	6,400
Standard_D3 Standard_DS3	4	14GB	200GB	4	8	8x500	12,800
Standard_D4 Standard_DS4	8	28GB	400GB	8	16	16x500	25,600
Standard_D11 Standard_DS11	2	14GB	100GB	2	4	4x500	6,400
Standard_D12 Standard_DS12	4	28GB	200GB	4	8	8x500	12,800
Standard_D13 Standard_DS13	8	56GB	400GB	8	16	16x500	25,600
Standard_D14 Standard_DS14	16	112GB	800GB	8	32	32x500	50,000

2015年，微軟利用新的 Intel Xeon E5-2673 v3 CPU 的伺服器組建了 D 類型的第二版，稱為 Dv2，可獲取 D 類型虛擬機高 35% 的效能。

規格	CPU核心數	記憶體量	暫存硬碟大小 (SSD)	可用網卡數	可用資料磁碟數	最高IOPS
Standard_D1_v2	1	3.5GB	50GB	1	2	2x500
Standard_D2_v2	2	7GB	100GB	2	4	4x500
Standard_D3_v2	4	14GB	200GB	4	8	8x500
Standard_D4_v2	8	28GB	400GB	8	16	16x500
Standard_D5_v2	16	56GB	800GB	8	32	32x500
Standard_D11_v2	2	14GB	100GB	2	4	4x500
Standard_D12_v2	4	28GB	200GB	4	8	8x500
Standard_D13_v2	8	56GB	400GB	8	16	16x500
Standard_D14_v2	16	112GB	800GB	8	32	32x500

作業系統

雲端服務提供的虛擬機器都是標準的作業系統虛擬機，其可用作業系統稱為客座作業系統 (Guest Operating System, Guest OS)，依照作業系統世代不同分為四個版本 (後續 Windows Server 2016 推出時也會新增 5.0 版) ^[6]。

版本	基礎作業系統	現行客座作業系統的版本
4.x	Windows Server 2012 R2	4.29 (.NET Framework 4.5.2)
3.x	Windows Server 2012	3.35 (.NET Framework 4.5.2)
2.x	Windows Server 2008 R2	2.48 (.NET Framework 3.5 & 4.5.2)
1.x	Windows Server 2008 with SP2	已淘汰 ^[7]

雲端服務使用的客座作業系統能在服務組態檔中的 osFamily 項設定版本 (例如 osFamily="4" 表示使用第四版的客座作業系統)，osVersion 設定版本號 (或是 "*"，表示直接用取新版本)。

組態架構

雲端服務使用兩個主要的設定檔來組態服務功能，一個是服務定義檔 (ServiceDefinition.csdef)，它定義了一個雲端服務要使用到的雲端基礎資源，包含使用的虛擬機器角色類型 (Web Role 或 Worker Role)、虛擬機器的大小、使用的網路組態、負載平衡器組態、憑證資訊、使用的組態項目、IIS 使用的網站繫結資訊等，這些資訊在部署雲端服務之後不可改變。例如下列 XML：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<ServiceDefinition name="AzureWebFarm.Example.Cloud" xmlns="http://schemas.microsoft.com/ServiceHosting/2008/10/ServiceDefinition" schemaVersion="2012-10.1.8">
  <LoadBalancerProbes>
    <LoadBalancerProbe name="WebDeploy" protocol="http" port="80" path="Probe.aspx" intervalInSeconds="5" timeoutInSeconds="100" />
  </LoadBalancerProbes>
  <WebRole name="AzureWebFarm.Example.Web" vmsize="Small">
    <Runtime executionContext="elevated" />
    <Sites>
      <Site name="Web">
        <Bindings>
          <Binding name="HttpIn" endpointName="HttpIn" />
          <Binding name="HttpsIn" endpointName="HttpsIn" />
        </Bindings>
      </Site>
    </Sites>
    <Endpoints>
      <InputEndpoint name="HttpIn" protocol="http" port="80" localPort="80" />
      <InputEndpoint name="HttpsIn" protocol="https" port="443" localPort="443" certificate="HTTPS" />
      <InputEndpoint name="Microsoft.WindowsAzure.Plugins.WebDeploy.InputEndpoint" protocol="tcp" port="8172" localPort="8172" loadBalancerProbe="WebDeploy" />
      <!-- unused, just there so instance discovery works -->
      <InternalEndpoint name="UnusedInternal" protocol="http" port="88" />
    </Endpoints>
    <Imports>
      <Import moduleName="Diagnostics" />
      <Import moduleName="RemoteAccess" />
      <Import moduleName="RemoteForwarder" />
      <Import moduleName="WebDeploy" />
    </Imports>
    <LocalResources>
      <LocalStorage name="Sites" cleanOnRoleRecycle="true" sizeInMB="2500" />
      <LocalStorage name="TempSites" cleanOnRoleRecycle="true" sizeInMB="2500" />
      <LocalStorage name="Execution" cleanOnRoleRecycle="true" sizeInMB="2500" />
      <LocalStorage name="Config" cleanOnRoleRecycle="true" sizeInMB="10" />
    </LocalResources>
    <ConfigurationSettings>
      <Setting name="DataConnectionString" />
      <Setting name="SyncEnabled" />
      <Setting name="SitesContainerName" />
      <Setting name="DirectoriesToExclude" />
      <Setting name="SyncIntervalInSeconds" />
    </ConfigurationSettings>
    <Certificates>
      <Certificate name="HTTPS" storeLocation="LocalMachine" storeName="My" />
    </Certificates>
  </WebRole>
</ServiceDefinition>

另一個是服務組態檔 (ServiceConfiguration.cscfg)，用來設定使用的 VM 作業系統類型與版本、虛擬機器數量、角色的設定值、憑證的使用等，這些設定在服務部署後仍然可以修改。如下列XML：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<ServiceConfiguration serviceName="AzureWebFarm.Example.Cloud" xmlns="http://schemas.microsoft.com/ServiceHosting/2008/10/ServiceConfiguration" osFamily="3" osVersion="*" schemaVersion="2012-10.1.8">
  <Role name="AzureWebFarm.Example.Web">
    <Instances count="2" />
    <ConfigurationSettings>
      <Setting name="Microsoft.WindowsAzure.Plugins.Diagnostics.ConnectionString" value="UseDevelopmentStorage=true" />
      <Setting name="DataConnectionString" value="UseDevelopmentStorage=true" />
      <Setting name="SyncEnabled" value="true" />
      <Setting name="SitesContainerName" value="sites" />
      <Setting name="DirectoriesToExclude" value="App_Data/TEMP;TEMP" />
      <Setting name="SyncIntervalInSeconds" value="60" />
      <Setting name="Microsoft.WindowsAzure.Plugins.RemoteAccess.Enabled" value="true" />
      <Setting name="Microsoft.WindowsAzure.Plugins.RemoteAccess.AccountUsername" value="admin" />
      <Setting name="Microsoft.WindowsAzure.Plugins.RemoteAccess.AccountEncryptedPassword" value="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" />
      <Setting name="Microsoft.WindowsAzure.Plugins.RemoteAccess.AccountExpiration" value="2013-01-30T23:59:59.0000000-08:00" />
      <Setting name="Microsoft.WindowsAzure.Plugins.RemoteForwarder.Enabled" value="true" />
    </ConfigurationSettings>
    <Certificates>
      <Certificate name="Microsoft.WindowsAzure.Plugins.RemoteAccess.PasswordEncryption" thumbprint="B6E8A99CB3B0174C053DAF5A48DACB504C5889EC" thumbprintAlgorithm="sha1" />
      <Certificate name="HTTPS" thumbprint="B6E8A99CB3B0174C053DAF5A48DACB504C5889EC" thumbprintAlgorithm="sha1" />
    </Certificates>
  </Role>
</ServiceConfiguration>

參考

^ How to create PHP web and worker roles. [2016-03-19]. （原始內容存檔於2016-07-17）.
^ Build and deploy a Node.js application to an Azure Cloud Service. [2016-03-19]. （原始內容存檔於2016-07-17）.
^ How to Migrate Java Applications to Azure Cloud. [2016-03-19]. （原始內容存檔於2020-11-28）.
^ 虛擬機器的大小. [2016-03-19]. （原始內容存檔於2015-09-21）.
^ Sizes for Cloud Services. [2016-03-19]. （原始內容存檔於2016-11-09）.
^ Azure 客體 OS 版次與 SDK 相容性矩陣. [2016-03-19]. （原始內容存檔於2019-10-18）.
^ 客體作業系統系列 1 淘汰通知. [2016-03-19]. （原始內容存檔於2019-10-18）.

[1] How to create PHP web and worker roles. [2016-03-19]. （原始內容存檔於2016-07-17）.

[2] Build and deploy a Node.js application to an Azure Cloud Service. [2016-03-19]. （原始內容存檔於2016-07-17）.

[3] How to Migrate Java Applications to Azure Cloud. [2016-03-19]. （原始內容存檔於2020-11-28）.

[4] 虛擬機器的大小. [2016-03-19]. （原始內容存檔於2015-09-21）.

[5] Sizes for Cloud Services. [2016-03-19]. （原始內容存檔於2016-11-09）.

[6] Azure 客體 OS 版次與 SDK 相容性矩陣. [2016-03-19]. （原始內容存檔於2019-10-18）.

[7] 客體作業系統系列 1 淘汰通知. [2016-03-19]. （原始內容存檔於2019-10-18）.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]