Macchine virtuali Azure

Una Azure Virtual Machine (VM) è un'offerta IaaS che fornisce risorse di calcolo cloud scalabili e su richiesta. Emula un computer fisico, con CPU, RAM, spazio di archiviazione e interfaccia di rete propri, ed esegue il proprio sistema operativo sul hypervisor di Microsoft (Hyper-V) in server fisici all'interno di un data centre Azure. Installate e gestite il sistema operativo guest (Windows o Linux), il middleware e le applicazioni, mentre Azure gestisce l'hardware sottostante, il sistema operativo host e il livello hypervisor.

Per creare una VM è necessario specificare diversi parametri fondamentali: Image: il sistema operativo e il software preinstallato, ad esempio Windows Server 2022, Ubuntu 22.04 o SQL Server on Windows. Size: il numero di vCPU, la RAM e lo spazio di archiviazione temporaneo della VM, descritti più avanti. Region: l'area in cui verrà eseguita la VM. Authentication: una coppia di chiavi SSH per Linux oppure nome utente e password per Windows. Il portale vi guida nella configurazione tramite procedure guidate, mentre Azure CLI consente di automatizzare la stessa configurazione per distribuzioni ripetibili.

Azure organizza le dimensioni delle VM in famiglie (serie) ottimizzate per carichi di lavoro diversi: B-series (con prestazioni espandibili, convenienti per un utilizzo medio ridotto della CPU), D-series (per uso generico, con un equilibrio tra CPU e memoria), E-series (ottimizzate per la memoria, per database e analisi), F-series (ottimizzate per il calcolo), N-series (con accelerazione GPU, per AI/ML e grafica) e L-series (ottimizzate per l'archiviazione). La convenzione di denominazione codifica la serie, il numero di vCPU e la variante; ad esempio, Standard_D4s_v5 è una VM della serie D con 4 vCPU che usa l'archiviazione Premium.

Azure offre tre modelli di prezzo per le VM: Pay-as-you-go: addebito al secondo per il tempo di calcolo, senza impegno, con la tariffa oraria più alta. Reserved Instances: impegno di 1 o 3 anni con un risparmio fino al 72% rispetto a Pay-as-you-go, con pagamento anticipato o mensile. Spot Instances: esecuzione su capacità Azure inutilizzata con sconti fino al 90%, ma con possibile espulsione e un preavviso di soli 30 secondi quando Azure deve recuperare la capacità. Le istanze Spot sono ideali per elaborazioni batch, simulazioni e carichi di lavoro a tolleranza d'errore che possono riprendere dai checkpoint.

Ogni VM Azure dispone di almeno due dischi: il disco del sistema operativo, dove è installato il sistema operativo e che è basato su un disco gestito, e un disco temporaneo, un SSD locale veloce per file di paging e dati temporanei; tuttavia, i dati qui memorizzati vengono PERSI quando la VM viene arrestata o deallocata. Potete collegare ulteriori dischi dati per i dati delle applicazioni: sono dischi gestiti durevoli che persistono dopo i riavvii della VM. I dischi gestiti sono disponibili in quattro tipi: Standard HDD, Standard SSD, Premium SSD e Ultra Disk, con prestazioni e prezzi crescenti.

Ogni VM di Azure è connessa a una rete virtuale (VNet) tramite una scheda di interfaccia di rete virtuale (vNIC). La VM riceve un indirizzo IP privato all'interno della subnet della VNet, che le consente di comunicare con le altre risorse nella stessa VNet. Per rendere la VM raggiungibile da Internet, è necessario associare un indirizzo IP pubblico e aprire le regole appropriate del Network Security Group (NSG). Per impostazione predefinita, Azure blocca tutto il traffico Internet in ingresso verso una nuova VM: è necessario aprire esplicitamente le porte necessarie, ad esempio la porta 22 per SSH o la porta 3389 per RDP.

Per migliorare la disponibilità delle VM, Azure offre due opzioni: gli Availability Sets distribuiscono le VM tra domini di errore (rack separati) e domini di aggiornamento all'interno di un singolo data centre, offrendo uno SLA del 99,95%. Le Availability Zones distribuiscono le VM tra data centre fisicamente separati all'interno di un'area geografica, offrendo uno SLA del 99,99%. Per le nuove architetture, Microsoft consiglia le zone di disponibilità anziché i set di disponibilità ovunque sia disponibile il supporto per le zone, poiché queste offrono un isolamento maggiore sia dai guasti hardware sia dagli eventi a livello di data centre.

Le VM Extensions di Azure sono piccole applicazioni che automatizzano le attività di configurazione e gestione successive alla distribuzione sulle VM. La Custom Script Extension scarica ed esegue uno script su una VM subito dopo la creazione, risultando utile per installare software o configurare impostazioni senza dover usare manualmente SSH/RDP. Tra le altre estensioni sono incluse l'estensione Azure Monitor agent (per la raccolta dei log), Azure Policy guest configuration (per i controlli di conformità) e Antimalware extension (per la configurazione di Windows Defender). Le estensioni vengono eseguite con l'account di sistema e installate dal portale Azure o tramite modelli ARM.

Esiste un'importante differenza tra arrestare e deallocare una VM di Azure. L'arresto di una VM dal sistema operativo guest (ad es., shutdown -h now) arresta il sistema operativo, ma mantiene la VM allocata sull'host: continuerete a essere addebitati per le risorse di calcolo. La deallocazione dal portale Azure o dalla CLI rilascia le risorse di calcolo sottostanti, interrompendo l'addebito per il calcolo (continuerete comunque a pagare i dischi gestiti). Usate sempre az vm deallocate o il pulsante 'Stop' nel portale per evitare costi non necessari quando una VM non è in uso.

Azure esegue periodicamente la manutenzione pianificata dell'hardware host per applicare patch di sicurezza e aggiornamenti del firmware. Nella maggior parte dei casi, Azure usa la migrazione live per spostare la VM su hardware aggiornato senza riavviarla, causando una pausa della rete inferiore a 10 ms. Quando la migrazione live non è possibile, Azure pianifica un riavvio durante una finestra di manutenzione e vi informa in anticipo tramite il portale Azure e l'e-mail. Potete anche pianificare autonomamente la finestra di manutenzione delle vostre VM tramite il portale, così da ridurre al minimo le interruzioni del carico di lavoro.

Le VM sono la scelta appropriata quando è necessario avere il controllo completo a livello di sistema operativo, ad esempio per installare versioni specifiche del sistema operativo, driver o software che non possono essere eseguiti su piattaforme PaaS. I casi d'uso comuni includono: migrazioni lift-and-shift di applicazioni locali, software personalizzato che richiede configurazioni specifiche del sistema operativo, ambienti di sviluppo e test e applicazioni legacy che non possono essere containerizzate o sottoposte a refactoring. Quando non è necessario il controllo completo del sistema operativo, prendete in considerazione opzioni PaaS come App Service o Azure Container Instances, che riducono significativamente il carico di gestione.

Verificate la vostra comprensione dei concetti di Microsoft Azure Fundamentals (AZ-900) trattati in questa lezione.

In questa lezione avete imparato che: le VM di Azure sono risorse IaaS in cui gestite il sistema operativo guest e i livelli superiori, mentre Azure gestisce l'hypervisor e l'hardware; le dimensioni delle VM sono disponibili in famiglie ottimizzate per carichi di lavoro generici, di calcolo, con elevato utilizzo di memoria, di archiviazione e con GPU; inoltre, le zone di disponibilità offrono uno SLA del 99,99% distribuendo le VM tra data centre fisicamente separati. Nella prossima lezione esamineremo i Virtual Machine Scale Sets per la scalabilità automatica di VM identiche.