深入淺出介紹微軟Windows Azure云計(jì)算平臺

深入淺出主講人：金連文教授2013.4.9課程大綱WindowsAzure介紹WindowsAzure架構(gòu)WindowsAzure虛擬化技術(shù)WindowsAzureCloudServiceWindowsAzureWebsite課程大綱WindowsAzure介紹WindowsAzure架構(gòu)WindowsAzure虛擬化技術(shù)WindowsAzureCloudServiceWindowsAzureWebsitetComputeInactivityPeriodttt浪費(fèi)巨大每臺服務(wù)器不是每天都在滿負(fù)荷運(yùn)行需求的突變性任何一個(gè)服務(wù)都面臨著訪問壓力突然增大的可能想Compute增長巨大人多了，互聯(lián)網(wǎng)普及了，對任何一個(gè)服務(wù)的計(jì)算需求都提出了很高的要求Compute需求的波動(dòng)性每一個(gè)服務(wù)在任何一個(gè)時(shí)候壓力都是不相同的Compute

WindowsAzure起因WindowsAzure誕生2008年10月27日，在洛杉磯舉行的專業(yè)開發(fā)者大會PDC2008上，前微軟首席軟件架構(gòu)師RayOzzie宣布了微軟的云計(jì)算戰(zhàn)略以及云計(jì)算平臺——WindowsAzure。SolidOpenFlexible目的運(yùn)行在微軟數(shù)據(jù)中心的云計(jì)算平臺云計(jì)算操作系統(tǒng)+開發(fā)人員工具包熟悉的開發(fā)體驗(yàn)按需擴(kuò)展WindowsAzure發(fā)展過程2009201020112011Azure1.0微軟在2009年11月在MicrosoftPDC發(fā)布時(shí)推出的1.0版本的SDK。

Azure1.1它擁有一切所需的基礎(chǔ)功能，這個(gè)平臺的目標(biāo)是成為第一個(gè)客戶能夠真正購買并信任的平臺即服務(wù)（PaaS）產(chǎn)品。Azure1.2~1.3第一個(gè)兼容RTM版本的MicrosoftVisualStudio2010的平臺增加了VM的管理員權(quán)限，你可以在WebRole和WorkerRole之中寫需要管理員權(quán)限的代碼；增加了遠(yuǎn)程桌面管理Azure1.4~1.5第一個(gè)兼容RTM版本的MicrosoftVisualStudio2010的平WindowsAzure修正了包括嚴(yán)重的RDP在內(nèi)的多個(gè)重要缺陷，并且添加了多項(xiàng)功能WindowsAzure的分布

Solid

Open

Flexible性能AzureSLA>99.95%(每月)SLA：Service-LevelAgreement的縮寫，意思是服務(wù)等級協(xié)議

服務(wù)等級協(xié)議是關(guān)于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商和客戶間的一份合同，其中定義了服務(wù)類型、服務(wù)質(zhì)量和客戶付款等術(shù)語。教學(xué)大綱WindowsAzure介紹WindowsAzure架構(gòu)——整體結(jié)構(gòu)——IaaS模型——PaaS模型——存儲結(jié)構(gòu)——SQLAzure結(jié)構(gòu)WindowsAzure虛擬化技術(shù)WindowsAzureCloudServiceWindowsAzureWebsiteWindowsAzure平臺各部分的功能計(jì)算(Compute）存儲(Storage)管理(Management)云端關(guān)系數(shù)據(jù)庫持續(xù)的開發(fā)模型自動(dòng)化的管理云端企業(yè)服務(wù)總線跨網(wǎng)絡(luò)邊界、防火墻控制驗(yàn)證分布式緩存WindowsAzureSQLAzureWindowsAzureAppFabric提供云端數(shù)據(jù)提供云端應(yīng)用WindowsAzureMarketPlaceWindowsAzure平臺的組成WindowsAzure的結(jié)構(gòu)模式WindowsAzure結(jié)構(gòu)關(guān)系A(chǔ)zureFabriccontrollerAzureFabricWindowsAzureAppFabric是一套全面的云端中間件，服務(wù)于開發(fā)、部署和管理WindowsAzure平臺應(yīng)用。WindowsAzureAppFabric通過在更高層次上抽象端對端應(yīng)用，使得開發(fā)更加高效，并且通過利用底層硬件功能和軟件基礎(chǔ)設(shè)施，使得應(yīng)用維護(hù)變得更加輕松。WindowsAzureAppFabric提供了高層面的中間件服務(wù)，從而提高了云端的抽象層次，并且減少了開發(fā)復(fù)雜度。

ServiceBusServiceBus（服務(wù)總線）提供安全的消息通訊通道，使得處于不同地理位置和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的本地應(yīng)用程序，以及云端應(yīng)用程序可以相互通信。它支持多種消息協(xié)議和模式，具備可靠性和良好的擴(kuò)展性。AccessControlAccessControl服務(wù)可以提供對web應(yīng)用程序以及服務(wù)的訪問控制，同時(shí)他可以和一些身份提供者進(jìn)行集成，比如活動(dòng)目錄，WindowsLiveID，Google，Yahoo!還有Facebook。教學(xué)大綱WindowsAzure介紹WindowsAzure架構(gòu)

——整體結(jié)構(gòu)

——IaaS模型——PaaS模型——存儲結(jié)構(gòu)——SQLAzure結(jié)構(gòu)WindowsAzure虛擬化技術(shù)WindowsAzureCloudServiceWindowsAzureWebsitePaaSSaaSPhysicalVirtualIaaSIaaS結(jié)構(gòu)VirtualMachine靈活性：虛擬機(jī)服務(wù)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序的移動(dòng)性，能夠在本地與云之間來回遷移虛擬硬盤(VHD)?？煽啃裕好可梢粋€(gè)虛擬機(jī)，數(shù)據(jù)中心將自動(dòng)生成兩個(gè)備份，當(dāng)虛擬機(jī)發(fā)生錯(cuò)誤，另外兩個(gè)備份將立即啟動(dòng)，當(dāng)偵查到是某個(gè)虛擬機(jī)出現(xiàn)故障后，將會立即生成一個(gè)新的拷貝。而用戶不會感受到這一個(gè)過程。連續(xù)存儲：用戶可以連續(xù)存儲數(shù)據(jù)，后臺系統(tǒng)將持續(xù)將數(shù)據(jù)傳送到不同的數(shù)據(jù)中心，保證每個(gè)數(shù)據(jù)中心幾百米之內(nèi)都有拷貝的備份數(shù)據(jù)中心。WindowsAzureYourDataCenterVirtualMachine虛擬機(jī)：利用WindowsAzure，可以輕松創(chuàng)建或者引入自定義的WindowsServer或Linux虛擬機(jī)。用戶保留對映像的完全控制。WindowsAzure還可幫助遷移用戶的應(yīng)用程序和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，而無需更改現(xiàn)有代碼，快速地將SharePoint、SQLServer或ActiveDirectory移動(dòng)到云中。支持關(guān)鍵的服務(wù)便利化存儲管理高可用性虛擬化的網(wǎng)絡(luò)與PaaS整合WindowsAzureIaaS結(jié)構(gòu)特點(diǎn)WindowsServer2008R2WindowsServer2008R2withSQLServer2012EvaluationWindowsServer2012OpenSUSE12.1CentOS6.2

Ubuntu12.04SUSELinuxEnterpriseServerSP2Azure虛擬機(jī)類型NewDiskPersistedinStorageBlobStorageCloudSelectImage

andVMSizeGettingStartedManagementPortal>_Scripting(Windows,LinuxandMac)RESTAPIBootVMfromNewDiskWindowsServerLinuxExtraSmallSmallMediumLargeX-Large

Azure啟動(dòng)虛擬機(jī)過程On-PremisesOnPremisesVirtualServerMyApp.vhdUploadVHDCloudBlobStorageCreateDiskorImageProvisionVMfromImageorDiskusingportal,scriptorAPIUseCaseForkliftMigrationofVMsSysPreppedImagesVHDMustBeFixedDisk*CSUploadCanConvertonUpload

Azure自定鏡像制作過程CloudBlobStorageCustomizeVHDGeneralizeVHDBlobStorageCaptureVMBase.VHDBootVMIdentical/similardeploymentinstancesusingcommonOSimageasstartCaptureVMSavesCustomizedImagetoYourImageLibraryAzure采用模版自定義鏡像過程On-PremisesCloudBlobStorageMyApp.vhd

Azure虛擬機(jī)鏡像遷移WindowsAzureStorageWindowsAzureStorage(DisasterRecovery)VirtualMachineAzureIaaS信息存儲的高可用性存儲與計(jì)算分離

WindowsAzureStorageWindowsAzureStorage(DisasterRecovery)VirtualMachineVirtual

MachineAzureIaaS信息存儲的高可用性VM死機(jī)了，信息可以從新的VM中繼續(xù)使用

EachPersistentDataDiskCanbeupto1TBVMSizeCPUCoresMemoryBandwidth#DataDisksExtraSmallShared768MB5(Mbps)1Small11.75GB100(Mbps)2Medium23.5GB200(Mbps)4Large47GB400(Mbps)8ExtraLarge814GB800(Mbps)16AzureIaaS虛擬機(jī)的配置IP-levelconnectivityDataSynchronizationSQLAzureDataSyncApplication-layerConnectivity&MessagingServiceBusSecureMachine-to-MachineNetworkConnectivity

WindowsAzureConnectSecureSite-to-SiteNetworkConnectivityWindowsAzureVirtualNetworkCLOUDENTERPRISEAzureIaaS網(wǎng)絡(luò)接入層次圖教學(xué)大綱WindowsAzure介紹WindowsAzure架構(gòu)

——整體結(jié)構(gòu)——IaaS模型

——PaaS模型——存儲結(jié)構(gòu)——SQLAzure結(jié)構(gòu)WindowsAzure虛擬化技術(shù)WindowsAzureCloudServiceWindowsAzureWebsitenmWindowsAzureFabricLoadBalancerServiceConfig…FabricComputeStorageApplicationQWebRoleWorkerRoleVMFastCGIPHP,etc.AgentAgentmain(){…}P/InvokeHTTPIISASP.NET,WCF,etc.WindowsAzurePaaS結(jié)構(gòu)松耦合

模塊配置

模塊配置

模塊配置

功能化設(shè)計(jì)

功能化設(shè)計(jì)

底層結(jié)構(gòu)下的WindowsAzure虛擬機(jī)PaaS模式下IaaS虛擬機(jī)Storage信息不永久存儲信息永久存儲

動(dòng)態(tài)添加存儲Deployment用戶自定義上傳或者配置直接從云內(nèi)啟動(dòng)或者用戶自定義Networking用戶采用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行皮遏制用戶直接接入或者用自動(dòng)配置PrimaryUse配置復(fù)雜、時(shí)間較長、結(jié)構(gòu)復(fù)雜可使用永久性存儲信息

使用簡單PaaS與IaaS下Azure虛擬機(jī)區(qū)別WindowsAzure功能類型（Role）WindowsAzureApplication由任意個(gè)以上三種類型的Role組合而成可用任何熟悉的開發(fā)語言進(jìn)行開發(fā)，

如C#,C++,PHP,JAVA,Ruby等WindowsAzurePaaS關(guān)鍵技術(shù)WindowsAzure典型的PaaS框架WindowsAzurePaaS一些特點(diǎn)支持UDP級別的負(fù)載均衡虛擬機(jī)之間支持包括TCP、UDP以及ICMP的通訊，支持動(dòng)態(tài)端口通訊支持用戶端直接對虛擬機(jī)進(jìn)行訪問支持HealthLive檢測負(fù)載均衡特點(diǎn)WebRole不論是WebRole或WorkerRole，都可以設(shè)置一個(gè)以上的運(yùn)行實(shí)例，每個(gè)運(yùn)行實(shí)例都是獨(dú)立的虛擬機(jī)，WindowsAzureFabricController中的LoadBalancer（負(fù)載均衡器）會自動(dòng)分配負(fù)載到不同的實(shí)例中。托管服務(wù)的負(fù)載均衡根據(jù)一張表，這張表記錄了世界各地不同的IP地址到每個(gè)WindowsAzure數(shù)據(jù)中心之間的往返時(shí)間，負(fù)載均衡器一般情況下，會選擇收離用戶當(dāng)前的位置最近的實(shí)例發(fā)送的響應(yīng)。VM2LB/IPVM1PORT3389PORT5586PORT5587每個(gè)PaaS對外均為同一個(gè)IPCloudApp/HostedServicePORT3389Azure直接訪問虛擬機(jī)每個(gè)虛擬機(jī)內(nèi)網(wǎng)遠(yuǎn)程端口映射到外網(wǎng)IP的不同端口上CloudAppVM1/healthcheck.aspxVM2/healthcheck.aspxVM3/healthcheck.aspxLBPORT80Azure負(fù)載均衡結(jié)構(gòu)用戶的TCP/HTTP信息在線健康監(jiān)測LBVMVMAzureAgentCustomerApplicationAzureAgentCustomerApplicationRoleStatusRoleStatusAzure負(fù)載均衡健康監(jiān)測接入出現(xiàn)問題LB可自動(dòng)檢測負(fù)載集群的接入的健康性LBVMVMAzureAgentCustomerApplicationAzureAgentCustomerApplicationRoleStatusRoleStatus服務(wù)出現(xiàn)問題Azure負(fù)載均衡健康監(jiān)測LB可自動(dòng)檢測負(fù)載集群主機(jī)健康性NetworkLoadBalancerRoleFaultDomain1VM1VM3VM5VM8FaultDomain2VM2VM4VM6VM9FaultDomain3VM6VM9Azure負(fù)載均衡健康監(jiān)測Azure組件之間的通訊消息隊(duì)列——松耦合教學(xué)大綱WindowsAzure介紹WindowsAzure架構(gòu)

——整體結(jié)構(gòu)——IaaS模型——PaaS模型

——存儲結(jié)構(gòu)

——SQLAzure結(jié)構(gòu)WindowsAzure虛擬化技術(shù)WindowsAzureCloudServiceWindowsAzureWebsite…FabricComputeStorageApplicationBlobsQueuesHTTPTablesAzure的存儲結(jié)構(gòu)對象存儲鍵值存儲消息存儲WindowsAzureStorage存儲類型存儲特征Blob存儲二進(jìn)制文件Drive基于PageBlob,模擬NTFS文件系統(tǒng)Table結(jié)構(gòu)化存儲Queue消息隊(duì)列BlobsQueuesTablesBlobContainerAccounthttp://<account>.blob./<container>/<blobname>Pages/BlockscontosoPIC01.JPGBlock/PageBlock/PagePIC02.JPGimagesVID1.AVIvideosBlob存儲結(jié)構(gòu)Blob文件的上傳小于64MPutBlob方式一次上傳大于64MBlockBlob|PageBlobBlockBlobWedding.wmv(BlobName)BlockID1BlockID2BlockID3BlockID4BlockIDN………………Block最大容量4M上傳完后調(diào)用API才會合并上傳是沒有順序PageBlob51210241538204810GB………………Page最大容量512上傳完后自動(dòng)合并根據(jù)偏移進(jìn)行定位10GBBlob存儲結(jié)構(gòu)BlockBlobTargetedatstreamingworkloadsEachblobconsistsof

asequenceofblocksEachblockisidentifiedbyaBlockIDSizelimit200GBperblobOptimisticConcurrencyviaEtagsPageBlobTargetedatrandomread/writeworkloadsEachblobconsistsofanarrayofpagesEachpageisidentifiedbyitsoffsetfromthestartoftheblobSizelimit1TBperblobOptimisticorPessimistic(locking)concurrencyvialeasesBlockBlob&PageBlobBlob存儲結(jié)構(gòu)如何訪問Blob文件?匿名訪問方式http://<account>.blob./<container>/<blobname>共享訪問方式PermissionSharedAccessStartTimeSharedAccessExpiryTimeBlob訪問方式向Blob上傳文件

Uploadingalargeblob10GBMovieWindowsAzureStorageBlockId1BlockId2BlockId3BlockIdNblobName=“TheBlob.wmv”;PutBlock(blobName,blockId1,block1Bits);PutBlock(blobName,blockId2,block2Bits);…………PutBlock(blobName,blockIdN,blockNBits);PutBlockList(blobName, blockId1,…,blockIdN);TheBlob.wmvTheBlob.wmvTHEBLOBBenefitEfficientcontinuationandretryParallelandoutoforderuploadofblocksBlob頁的隨機(jī)讀取與存儲CreateMyBlobSpecifyBlobSize=10GbytesSparsestorage-OnlychargedforpageswithdatastoredinthemFixedPageSize=512bytesRandomAccessOperationsPutPage[512,2048)PutPage[0,1024)ClearPage[512,1536)PutPage[2048,2560)GetPageRange[0,4096)returnsvaliddataranges:[0,512),[1536,2560)GetBlob[1000,2048)returnsAll0forfirst536bytesNext512bytesaredatastoredin[1536,2048)010GB10GBAddressSpace5121024153620482560Table存儲結(jié)構(gòu)

EntityTableAccountcontosocustomersName=…Email=…Name=…EMailAdd=…photosPhotoID=…Date=…PhotoID=…Date=…PartitionKey(Category)RowKey(Title)TimestampModelYearBikesSuperDuperCycle…2009BikesQuickCycle200Deluxe…2007…………CanoesWhitewater…2009CanoesFlatwater…2006PartitionKey(Category)RowKey(Title)TimestampModelYearRafts14ftSuperTourer…1999…………SkisFabrikamBackTrackers…2009…………TentsSuperPalace…2008PartitionKey(Category)RowKey(Title)TimestampModelYearBikesSuperDuperCycle…2009BikesQuickCycle200Deluxe…2007…………CanoesWhitewater…2009CanoesFlatwater…2006Rafts14ftSuperTourer…1999…………SkisFabrikamBackTrackers…2009…………TentsSuperPalace…2008Section模式下的Table存儲ServerBTable=Products[Canoes-MaxKey)ServerATable=Products[MinKey-Canoes)ServerATable=ProductsTable可以支持的字段類型Byte[]BoolDateTimeDoubleGUIDIntLongStringServerBTable=Products[Canoes-MaxKey)ServerATable=Products[MinKey-Canoes)FirstLastBirthdateKimAkers2/2/1981NancyAnderson3/15/1965MarkHassallMay1,1976FavSportCanoeingTable沒有固定的SchemaMessageQueueAccountorderprocessingcustomerID

orderID

http://…customerID

orderID

http://…adventureworksQueue消息隊(duì)列存儲教學(xué)大綱WindowsAzure介紹WindowsAzure架構(gòu)

——整體結(jié)構(gòu)——IaaS模型——PaaS模型——存儲結(jié)構(gòu)

——SQLAzure結(jié)構(gòu)WindowsAzure虛擬化技術(shù)WindowsAzureCloudServerWindowsAzureSampleQueue可用作WebRole和WorkerRole之間的消息傳遞QueueInputQueue(WorkItems)WebRoleWebRoleWebRoleWorkerRoleWorkerRoleWorkerRoleWorkerRoleWebRoleWebRoleWebRoleSQLAzure–云端關(guān)系數(shù)據(jù)庫第一個(gè)并且是唯一一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫即服務(wù)的產(chǎn)品也是高可用性、彈性的云端數(shù)據(jù)庫Upto50GB10GBincrementsBusinessEdition1GBor5GBWebEditionSQLDatabase架構(gòu)ClientLayer-直接連接到應(yīng)用程序ServicesLayer–用戶層與平臺層之間的通道PlatformLayer–包括了物理層服務(wù)與支持ServicesLayer的應(yīng)用服務(wù)InfrastructureLayer–整個(gè)服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施InfrastructureLayerPHPWCFDataServicesSQLServerApplicationsandToolsODBCADO.NETTabularDataStream(TDS)ClientLayerServicesLayerProvisioningBillingandMeteringConnectionRoutingProvisioningBillingandMeteringConnectionRoutingProvisioningBillingandMeteringConnectionRouting………TDS+SSLPlatformLayerSQLServerSQLDatabaseFabricManagementServicesSQLServerSQLDatabaseFabricManagementServicesSQLServerSQLDatabaseFabricManagementServices………SQLAzure結(jié)構(gòu)SQLAzure幾種使用模式From

WindowsAzureFromOutside

MicrosoftDatacenterFromOutside

MicrosoftDatacenter

&WindowsAzureApplication/BrowserWindowsAzureSQLAzureCodeNearAppCode/ToolsSQLAzureMicrosoft

DatacenterCodeFarHybridMicrosoftDatacenterSQLAzureSQLServerMicrosoft

DatacenterWindowsAzureSQLAzureDataSyncAppCode/Tools高可用數(shù)據(jù)庫和單點(diǎn)數(shù)據(jù)庫對比Replica1Replica2Replica3DBSingleDatabaseMultipleReplicasSingle