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用户:小朱/沙盒/Microsoft Azure

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Microsoft Azure
开发者Microsoft
首次发布2010年2月1日,​14年前​(2010-02-01[1]
操作系统
许可协议对系统平台闭源,对客户端SDK开源
网站azure.microsoft.com

Microsoft Azure 是微软的公用云端服务 (Public Cloud Service) 平台,是微软线上服务 (Microsoft Online Services) 的一部份,自 2008 年开始发展,2010年2月份正式推出,目前全球有22座资料中心以及32个CDN跳跃点 (POP),并且于2015年时被 Gartner 列为云端运算的领先者[2]

目前 Microsoft Azure 已包含 30 馀种服务,数百项功能,并且为微软带来了12亿美元的获利 (2015年度) [3]

发展历程[编辑]

Microsoft Azure 的发展最早源于2006,由Amitabh Srivastava与Dave Culter所主导,当时云端运算在市场上还没有受到关注,微软当时所需解决的问题是需要整合与提升线上服务的管理与运用能力,而提出的代号为 Red Dog 的计画,该计画要解决的是:

  • 开发一个运算资源的管理工具,称为 Hypervisor,后来演变为 Hyper-V 平台以及 Azure 的虚拟机器基础建设。
  • 具有自主管理能力的分散式管理系统,以管理大量的运算资源,称为 Fabric Controller,目前为 Azure 基础建设服务的重要元件之一。
  • 高度可用性与备援能力的分散式储存系统,此为 Azure Storage 的源头。
  • 支援上述平台的开发工具。

经过数年的开发,Azure平台于2010年2月正式推出公开服务版 (General Availability),当时的名称为 Azure Service Platform,包含 Azure Cloud ServiceAzure StorageSQL Azure 与 AppFabric 四种服务,且仅提供平台服务 (PaaS) 一种。

2010年下半年更新管理介面为Microsoft Silverlight开发的管理介面,并新增 VM Role (Azure Virtual Machine的前身),以及 Azure Connect (Azure 虚拟网路的 VPN 连线的前身)。

2012 年是 Azure 发展的里程碑之一,共做了下列改变:

  • 更新管理介面,采用 HTML5 技术。
  • 首次发行基础建设服务 (IaaS),包含虚拟机器虚拟网路
  • 发行 Website 服务,并首次支援 .NET 以外的平台。
  • 发行 Media Service 服务。
  • 2014 年下半年发行 Mobile Service,提供行动应用必须的后台服务,包含资料、识别、通知以及 API 等。

2013~2014年加入 Hadoop 服务 (HDInsight)、Streaming Analytics (资料流分析)、资料工厂服务、事件中枢与机器学习等与大数据相关的服务,同时更新 SQL Azure 大幅提升效能。

2014 年微软将 Windows Azure 更名为 Microsoft Azure,以修正其市场方向,也为了要让外界不再认为 Azure 只能跑 Windows 作业系统 [4]

2015 年将 Website 与 Mobile Service 合并,并新增 API App 与 Logic App 合称为 Azure App Services,并推出 Azure Redis Cache 取代原有的 Azure Shared Cache;推出 Azure Application Insights 以支援应用程式层级的监测数据能力;新增 Azure DNS 以支援 DNS 代管、Azure Search 支援搜寻能力等。

目前 Azure 上的服务与功能仍然在增加中。

基础建设[编辑]

Microsoft Azure是专为在微软建设的资料中心管理所有伺服器,网路以及储存资源所开发的一种特殊版本Windows Server作业系统,它具有针对资料中心架构的自我管理(autonomous)机能,可以自动监控划分在资料中心数个不同的分区(微软将这些分区称为Fault Domain)的所有伺服器与储存资源,自动更新修补程式,自动执行虚拟机器部署与镜像备份(Snapshot Backup)等能力,Microsoft Azure被安装在资料中心的所有伺服器中,并且定时和中控软体Microsoft Azure Fabric Controller进行沟通,接收指令以及回传执行状态资料等等,系统管理人员只要透过Microsoft Azure Fabric Controller就能够掌握所有伺服器的执行状态,Fabric Controller本身是融合了很多微软系统管理技术的总成,包含对虚拟机器的管理(System Center Virtual Machine Manager),对作业环境的管理(System Center Operation Manager),以及对软体部署的管理(System Center Configuration Manager)等,在Fabric Controller中被发挥得淋漓尽致,如此才能够达成透过Fabric Controller来管理在资料中心中所有伺服器的能力。

Microsoft Azure环境除了各式不同的虚拟机器外,它也为应用程式打造了分散式的巨量储存环境(Distributed Mass Storage),也就是Azure Storage,应用程式可以根据不同的储存需求来选择要使用哪一种或哪几种储存的方式,以保存应用程式的资料,而微软也尽可能的提供应用程式的相容性工具或介面,以降低应用程式移转到Microsoft Azure上的负担。

Microsoft Azure不但是开发给外部的云端应用程式使用的,它也作为微软许多云端服务的基础平台。

Fabric Controller[编辑]

Microsoft Azure运算资源与管理架构

Fabric Controller 是管理微软资料中心的 Azure 运算资源的中控管理系统,扮演心脏的角色,它负责自动化的管理资料中心内所有的实体伺服器,包含由使用者要求的 Azure Guest OS 的部署工作,定时的Hotfix修补,机器状态回报,以及管理不同版本的VM部署影像的复制等重要核心工作,Fabric Controller 本身也具有高可用性,并且有一个管理 Fabric Controller 的子系统(称为"Utility" Fabric Controller)来管理与监控 Fabric Controller 的运作。

Fabric Controller也处理虚拟机器的健康管理(Health Management)工作,当Windows Azure Guest OS发生当机时,会由Fabric Controller自动选择不同的实体机器重新部署与启动。当应用程式提交即地更新(In-place upgrade)时,Fabric Controller也负责即地更新的协调工作,以保持应用程式在更新时仍可保持SLA所承诺的服务水准。

RDFE[编辑]

RDFE (Red Dog's Front-End) 是 Azure 的前端介面,负责接取来自任何存取 Azure 的应用程式的命令,它是一组可控制与管理 Azure 服务的 REST APIs,对外接受应用程式的要求并回应,对内则是扮演大脑的角色,Azure 资源的配置策略与方式均是由 RDFE 所进行,包含虚拟机器的 Fault Domain (失效域) 与 Upgrade Domain (更新域) 的配置与计算都是由 RDFE 处理。


网路基础建设[编辑]

Microsoft Azure网路与运算资源部署架构

Microsoft Azure本身的设计是负责处理大量分散式运算的工作,并且符合云端运算的特性,因此应用程式在Microsoft Azure上可以自由设定一个或多个执行个体(Computes Instances),并且利用Microsoft Azure平台的特性,应用程式可切割为处理使用者介面服务的Web应用程式,以及专门处理背景计算或资料处理工作的服务应用程式(Service Application),后端则可以用Azure Storages或是SQL Azure资料库来储存资料。

为了处理单一应用程式多份执行个体的平衡负载,Microsoft Azure的Hypervisor层都有内建Azure Load Balancer(LB),它会将连入应用程式的连线进行负载分配,以维持每个执行个体都有足够且合理的负载量。而在Microsoft Azure内部网路的所有虚拟与实体机器,都由Fabric Controller来自动配署IP位置与通讯埠,在预设的情况下Fabric Controller对外只会开放Port 80与443 (for SSL),若应用程式需要特殊的连接埠时,要在应用程式本身的服务组态档中登录需要的终端点(Endpoint),Fabric Controller会配置适当的IP终端点资源给应用程式。

服务位置[编辑]

Microsoft Azure 目前于全球有22个资料中心 (服务区域),以及32个 CDN 跳跃点,以提供全球使用者所需的资源。但因为当地法规与行政的要求,因此并不是所有的使用者都能使用所有的区域,目前 Azure 服务区域有分为三种:

  • Azure Cloud: 意指全球的资料中心,共有 19 个据点可用。
    • 位于澳洲的资料中心,共有两座,分别位于新南威尔斯维多利亚,必须是于澳洲与纽西兰当地设立的公司才可使用该资料中心。
    • 位于印度的资料中心,共有三座,分别位于孟买清迈浦那,必须是于由印度微软认可的大量授权客户与合作伙伴才能使用,线上申请预计于2016开放。
  • Azure China: 意思位于中国的资料中心,共有两座,分别位于北京上海,且并非由微软直接经营,而是由中国代理商世纪互联公司 (21vianet) 所经营,因此可用服务会比全球的服务要少,更新也较慢。
  • Azure Government Cloud (GOV): 负责管理政府云端服务的资料中心,目前仅美国境内设置,且具有政府等级的资讯安全规范。
洲别 地区(中文) 地区(英文) 区域别[5] 地理位置 说明
北美洲 美国中部 Central US Azure Cloud (Region 1) 爱荷华州
北美洲 美国东部 East US Azure Cloud (Region 1) 维吉尼亚州
北美洲 美国东部2 East US 2 Azure Cloud (Region 1) 维吉尼亚州
北美洲 美国政府机构爱荷华州 Central US GOV Azure Government Cloud 爱荷华州
北美洲 美国政府机构维吉尼亚州 East US GOV Azure Government Cloud 维吉尼亚州
北美洲 美国中北部 North Central US Azure Cloud (Region 1) 伊利诺州
北美洲 美国中南部 South Central US Azure Cloud (Region 1) 德克萨斯州
北美洲 美国西部 West US Azure Cloud (Region 1) 加利福尼亚州
北美洲 加拿大中部 Central Canada Azure Cloud (Region 1) 多伦多 有限度的预览 [6]
北美洲 加拿大东部 East Canada Azure Cloud (Region 1) 魁北克 有限度的预览 [6]
欧洲 北欧 North Europe Azure Cloud (Region 1) 爱尔兰
欧洲 西欧 West Europe Azure Cloud (Region 1) 荷兰
欧洲 德国中部 West Europe Azure Cloud (Region 1) 法兰克福 有限度的预览 [6]
欧洲 德国东北部 West Europe Azure Cloud (Region 1) 马德堡 有限度的预览 [6]
欧洲 英国 United Kingdom Azure Cloud (Region 1) (尚未宣布) (兴建中)
亚洲 东亚 East Asia Azure Cloud (Region 2) 香港特别行政区
亚洲 东南亚 Southeast Asia Azure Cloud (Region 2) 新加坡
亚洲 日本东部 Japan East Azure Cloud (Region 2) 东京埼玉
亚洲 日本西部 Japan West Azure Cloud (Region 2) 大阪
亚洲 印度中部 Central India Azure Cloud (Region 2) 浦那
亚洲 印度西部 South India Azure Cloud (Region 2) 清奈
亚洲 印度南部 West India Azure Cloud (Region 2) 孟买
亚洲 中国东部 China East Azure China 上海 由世纪互联 (21Vianet) 代理营运
亚洲 中国北部 China North Azure China 北京 由世纪互联 (21Vianet) 代理营运
大洋洲 澳洲东部 Australia East Azure Cloud (Region 2) 新南威尔斯 仅设籍于澳洲与纽西兰的公司可申请使用
大洋洲 澳洲东南部 Australia Southeast Azure Cloud (Region 2) 维多利亚 仅设籍于澳洲与纽西兰的公司可申请使用
南美洲 巴西南部 Brazil South Azure Cloud (Region 3) 圣保罗州

管理模式[编辑]

thumb|250px|Microsoft Azure 管理入口 (2011年版) thumb|250px|Microsoft Azure 管理入口 (2012年版) thumb|250px|Microsoft Azure 管理入口 (2015年版)

Microsoft Azure 早期开发时,使用的是以服务为主体的管理方式,称为服务管理模式 (Service Management Mode),其管理观点是依服务来区分,这个模式在目前的 Azure Portal (2012年发布的管理介面) 以及 Azure PowerShell、Azure CLI 等都支援,也是 RDFE 一开始就支援的 API,服务管理的好处是以服务为主体,其管理方式环绕著服务,在小型应用 (使用的资源种类很少时) 相当方便,但当服务愈来愈多种,应用也愈来愈大 (横跨多种服务的应用) 时,这样的方法反而会导致管理上的不便。

为了改良服务管理模式的缺点,微软在 2014 年提出了资源管理 (Resource Management) 的新模式,其管理观点是依资源来区分,应用程式的资源可组织在同一个或不同的群组,管理人员可以利用资源群组 (Resource Group) 来组织资源以及使用资源的服务 (例如虚拟机器会使用到网路卡、网路安全群组、公开IP、负载平衡器与虚拟网路等资源)。资源管理模式适当中大型的应用,但小型应用也同样适合。资源管理模式由 Azure Ibiza Portal (2015年公开服务的新管理介面)、Azure PowerShell v1.0 起、Azure CLI v1.0 起适用。资源管理模式同时也引入了资源范本 (Resource Template) 的概念,允许管理人员一次部署多种或大量服务与资源,微软也提供了 Azure Quickstart Template [7] 供入门的系统管理人员使用。

服务[编辑]

Microsoft Azure 现已包含 30 馀种服务,以及数百项功能,针对云端以及物联网大数据等所需要的各类型服务提供。

运算服务[编辑]

运算服务是以 Azure 内的伺服器群经过虚拟化后形成的大量虚拟机器 (Virtual Machine) 所组成的服务群,其主要功能是提供 CPU、记忆体等具有运算能力的资源。在 Azure 中的运算资源分成 IaaS 与 PaaS 两种:

  • IaaS
    • Virtual Machine (VM): 提供标准与客制化后的虚拟机器映像 (Images),供使用者于云端产生虚拟机器使用,也可以利用上传映像的方式,使用客制化映像来生成虚拟机器。Azure 可支援 Windows 与特定的 Linux 作业系统。
    • RemoteApp: 提供桌面虚拟化 (Desktop Virtualization) 的基础建设,企业可依需求产生预设范本 (搭载 Office 应用程式) 或是上传自订的范本生成,其应用近似于在地端建设的 Remote Desktop Service VDI。
  • PaaS
    • Cloud Service: 提供标准的作业系统映像,开发人员可使用 Azure SDK 开发程式,发行到 Cloud Service 内,适合具高度客制化的大型应用程式。
    • Service Fabric: 提供标准的作业系统映像,开发人员可使用 Azure Service Fabric SDK 开发微服务 (Microservice) 应用程式,可视为下一代的 Azure Cloud Service。
    • Container Service: 提供类似于 Docker 的容器能力,并内建 Apache Mesos 服务,用以支援类似 Docker 的容器部署与管理功能。

应用服务[编辑]

Microsoft Azure 为了要有效降低将应用程式移植到云端所需的负担,微软在 2012 年度的 Spring Release 中首次发布了 Azure Website 服务,支援 .NET 以及像 PHP、Java、Python、Ruby、node.js 等非微软平台,成功吸引开发网站的 Web 开发人员以及企业将其网站移转到 Azure,Azure Website 为 Virtual Machine 以外最受欢迎的 PaaS 服务。同年底,微软也发布了为行动应用程式 (Mobile App) 提供后台支援的 Mobile Service,以简单的管理机制与充份的 SDK 支援吸引行动应用开发人员使用,这两个服务在 2015 年时合并为 Azure App Service,并加入了发展 RESTful API 应用的 API App 以及以视觉化设定执行流程控制的 Logic App。

为了要支援大型应用程式的发展,微软在 Azure 发布初期就提供了 AppFabric 服务,包含 Access Control Service 以及 Service Bus 功能,Access Control Service 负责统一帐户管理机制,后期也引入了 Social Identity 的功能,可与 Facebook, Google 等社群连结并共用其帐户;Service Bus 则是提供了讯息转送 (Message Relay)、伫列 (Queue) 与主题订阅 (Topics) 的功能,随后也加入了 Notification Hub 以支援对行动装置平台的讯息传送功能。

储存服务[编辑]

储存资料是一个平台服务最基本的要求,Azure 在开发初期就提供了基本的储存 (Azure Storage) 与关联式资料库 (SQL Azure),储存服务提供了 Blob、Table 和 Queue 分别管理非结构化资料、结构化资料与讯息通讯,2014年新增 File 服务,以支援在云端虚拟机器间的快速资料共享。

资料库服务 SQL Azure 为 SQL Server as a Service,提供大部份在地端的 SQL Server 资料库的能力,2013 年微软将 SQL Azure 正名为 Azure SQL Database,以提升品牌识别度,2014 年新增依交易量计费的 DTU 模式,以及新一代资料库引擎 V12,强化资料库的功能与效率,2015 年更提出了许多资料库的企业级应用,如 Elastic Pooling、SQL Data Warehouse 与和 SQL Server 2016 配合的 SQL Database Strerch Database 功能,使 SQL Database 更适合企业的应用。

Azure Search 是微软为提升云端资料检索的功能而于 2014 年提供,搭配 Azure DocumentDB 实作出的资料检索服务。

Azure Redis Cache 为微软基于 Redis 开源专案所发展的分散式快取服务,用以取代 2011 年的 Azure Shared Cache 以及 2012 年提出的 Azure Role-based Cache 服务,由于 Redis Cache 适用于许多平台与框架,使得 Azure Redis Cache 更容易被大众接受以作为分散式快取基础建设。

分析服务[编辑]

分析服务是 Microsoft Azure 一系列支援大数据与机器学习等与资料分析相关的服务集合,由资料的获取,分析到储存都有完整的解决方案。

  • 资料获取:Azure Event Hub,由物联网设备获取讯号或讯息资料;Azure Data Factory 处理资料的转换;Azure Stream Analytics 处理在资料流动过程中的特征分析。
  • 资料分析:Azure HDInsights 支援以 Apache Hadoop 为主的技术集合所支援的资料分析,包含 MapReduceHDFSHBasePig 等技术;Azure Machine Learning 支援以模型为主的资料分析与推断能力。
  • 资料储存:Azure Data Lake 支援各种类型的资料,无上限的资料储存能力。

网路服务[编辑]

网路服务是 Microsoft Azure 对外通讯与内部各类服务之间的资料通讯基础建设,也是 Azure IaaS 的重要成员之一。

Azure 虚拟网路可允许组织或企业在云端建置自已的网路基础建设,包含子网路、IP配置、负载平衡器与网路安全原则等,同时可以建置 VPN 以串连企业网路与其他区域的虚拟网路,也可以利用 P2S VPN 串接个人用户端与虚拟网路。

为了要加速网路速度、隔离用户与 Internet 网路环境,Azure 提供 ExpressRoute 给用户以支援专属性 (Dedicated) 的 Azure 资料中心间通讯。

对于具全球性的大型服务,Azure Traffic Manager 可协助发展大规模的负载平衡解决方案,将用户导向到全球各地离其最近的资料中心,并且也可支援跨区域性的备援重导向。

身份识别与存取管理服务[编辑]

Azure AD (Active Directory) 是 Microsoft Azure 上主要的身份识别与存取服务,早期系基于 HTTP 协定为主,无法用于传统使用 LDAP/Kerberos 验证协定的 Windows Server Active Directory,因此微软另外发展 DirSync 工具 (目前称为 Azure AD Connect 服务) 以处理 HTTP <-> LDAP 的帐户同步功能。Azure AD 也提供了多重要素验证 (Multi-Factor Authentication) 能力以支援需要多重方法验证的应用,Azure AD 的应用程式连结功能则提供了软体服务 (SaaS) 整合所需的身份验证能力。

Azure AD 未来将提供取代 Access Control Service 的 Azure AD B2C 服务,以及可允许企业减少部署 AD 网域控制站成本的 Azure AD 网域服务。

开发人员服务[编辑]

为支援 Web App 与行动 App 的记录、使用者行为追踪与网路监控等需求,Azure 提供 Application Insights 可供开发人员实作所需的记录功能,Application Insights 也可作为协助监控网站存活的辅助服务。

Visual Studio Team Services 提供云端的版本控制、自动化建造、自动化测试与部署等软体工程流程服务。

Azure HockyApp 可协助处理行动 App 内的使用者回报,包含当机回报与使用者意见回馈等。

管理服务[编辑]

管理服务是 Microsoft Azure 提供给 IT 与网路管理能力的服务。

  • Scheduler 可允许 IT 人员上传指令脚本,以排定的时程执行。
  • Automation 可允许 IT 人员上传指令脚本,以排定的流程执行,通常会搭配 Azure Scheduler。
  • Operational Insights 会收集 Azure 内的作业稽核记录并提供洞察讯息。
  • KeyVault 可允许 IT 人员自行产生存取 Azure 服务时所使用的加密金钥。
  • Security Center 可提供 Azure 使用时的相关资讯安全讯息。
  • Backup 能备份 Windows Server、Windows Client 与 Azure VM 以及其他支援服务的资料。
  • Site Recovery 具备跨地端、云端到地端、云端之间的虚拟机器备援服务。

法规与规范认证[编辑]

Microsoft Azure 目前已经通过包含政府机构与产业标准数十项法规与规范的认证,以允许政府机关使用 Microsoft Azure,或是认可 Microsoft Azure 在资讯安全上的努力 [8]

政府机关[编辑]

  • 阿根廷个人资料保护法 25326 号 (Argentina Personal Data Protection Act 25,326) [9]
  • 美国刑事司法资讯服务处 (CJIS) 资讯安全政策 v5.4 [10]
  • 美国国防资讯系统局 (DISA) 影响等级 2 临时授权 (Provisional Authorization) [11]
  • 美国国防部资讯安全认证与认可流程 (DIACAP)
  • 美国联邦风险与授权管理计画 (FedRAMP)
  • 欧洲网路与资讯安全局资讯安全框架 (ENISA IAF)
  • 欧洲示范条款 (EU Model Clauses)
  • 美国家庭教育与隐私权法案 (FERPA)
  • 美国联邦资讯处理标准 (FIPS) 140-2
  • 美国联邦资讯安全管理法案 (FISMA)
  • 新加坡多层次云端安全标准 (MTCS)
  • 美国内部收益服务公报 (IRS) 1075
  • 澳洲云端服务认证清单 (CCSL IRAP)
  • 纽西兰政府资讯长认证 (NZ CC Framework)
  • 英国政府云 (UK G-Cloud)
  • 日本我的编号法案 (My Number Act)
  • 日本云端安全标章 (Cloud Security Mark)
  • 美国食品与药物管理局 (FDA) 联邦准则 (CFR) 21-11 (Title 21 Part 11)
  • 中国 GB 18030
  • 中国多层次保护方案 (MLPS) [12]
  • 中国可信云服务认证 (TRUCS) [13]

产业标准[编辑]

  • 云端安全联盟云端控制矩阵认证 (CSA CCM)
  • 内容传递与安全协会 (CDSA)
  • 财务产业资讯系统中心 (FISC)
  • 健康保险流通与责任法案 (HIPAA) HITECH
  • ISO 27001
  • ISO 27018
  • 支付卡产业资料安全标准 (PCI-DSS) 等级 1 v3.0
  • 共享评估计画
  • 服务组织控制 (SOC) 类型 1, 2, 3

工具[编辑]

Microsoft Azure 在早期只能使用 Web-based 管理工具存取,在 2012 年开始提供 PowerShell 指令介面,并进一步于 2013 年起开始提供指令介面,以支援非 Windows 作业系统的使用者 (Azure CLI),而微软也开放了服务管理介面 (RDFE 的 API) 供开发人员使用,因此能管理与存取 Microsoft Azure 的工具相当多。

  • Microsoft Visual Studio,配合 Azure SDK for .NET,可直接部署、管理与新增相关专案。
  • Azure PowerShell,提供 IT 人员管理 Azure 所需的 PowerShell 指令介面。
  • Azure CLI,旧称 Xplat-CLI,提供跨平台的指令管理介面。
  • RDFE API,为 REST API,由开发人员编写程式存取 [14]
  • System Center App Controller,可在企业内管理与部署 Azure 资源 [15]
  • Azure Storage Explorer,由社群开发,支援 Azure Storage 的存取 (除 Azure File 外) [16]
  • Microsoft Storage Explorer,由官方开发,跨平台的 Azure Storage 管理工具 [17]

参考[编辑]

外部链接[编辑]