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、node.js 以及 Java 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，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。

### 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｜說明

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)。

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

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 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
<?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
<?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>
```