Maszyny wirtualne Azure

Maszyna wirtualna Azure (VM) to usługa IaaS zapewniająca dostępne na żądanie, skalowalne zasoby obliczeniowe w chmurze. Emuluje fizyczny komputer — z własnym procesorem, pamięcią RAM, pamięcią masową i interfejsem sieciowym — działający na hipernadzorcy firmy Microsoft (Hyper-V) na fizycznych serwerach w centrum danych Azure. Użytkownik instaluje system operacyjny gościa (Windows lub Linux), oprogramowanie pośredniczące i aplikacje oraz zarządza nimi, natomiast Azure obsługuje sprzęt bazowy, system operacyjny hosta i warstwę hipernadzorcy.

Utworzenie maszyny wirtualnej wymaga określenia kilku kluczowych parametrów: Image — system operacyjny i wstępnie zainstalowane oprogramowanie (np. Windows Server 2022, Ubuntu 22.04, SQL Server on Windows). Size — liczba procesorów wirtualnych, pamięć RAM i pamięć tymczasowa maszyny wirtualnej (omówione w dalszej części). Region — miejsce uruchomienia maszyny wirtualnej. Authentication — para kluczy SSH dla systemu Linux lub nazwa użytkownika i hasło dla systemu Windows. Portal prowadzi użytkownika przez te ustawienia za pomocą kreatorów, a Azure CLI umożliwia zapisanie tej samej konfiguracji w skrypcie w celu powtarzalnego wdrażania.

Azure porządkuje rozmiary maszyn wirtualnych w rodziny (serie) zoptymalizowane pod kątem różnych obciążeń: B-series (z możliwością chwilowego zwiększenia wydajności, opłacalne przy niskim średnim użyciu procesora), D-series (uniwersalne — z równowagą między procesorem a pamięcią), E-series (zoptymalizowane pod kątem pamięci, baz danych i analityki), F-series (zoptymalizowane pod kątem mocy obliczeniowej), N-series (z akceleracją GPU na potrzeby AI/ML i grafiki) oraz L-series (zoptymalizowane pod kątem pamięci masowej). Konwencja nazewnictwa koduje serię, liczbę procesorów wirtualnych i wariant — na przykład Standard_D4s_v5 to maszyna wirtualna serii D z 4 procesorami wirtualnymi, korzystająca z magazynu Premium.

Azure oferuje trzy modele cenowe maszyn wirtualnych: Pay-as-you-go — opłata naliczana za każdą sekundę czasu obliczeniowego, bez zobowiązania, z najwyższą stawką godzinową. Reserved Instances — zobowiązanie na 1 lub 3 lata i oszczędność do 72% w porównaniu z modelem pay-as-you-go; płatność z góry lub co miesiąc. Spot Instances — działanie na niewykorzystanej mocy Azure z rabatem do 90%, ale możliwość eksmisji z zaledwie 30-sekundowym wyprzedzeniem, gdy Azure potrzebuje odzyskać tę moc. Spot instances doskonale nadają się do przetwarzania wsadowego, symulacji i odpornych na awarie obciążeń, które można wznowić od punktów kontrolnych.

Każda maszyna wirtualna Azure ma co najmniej dwa dyski: dysk systemu operacyjnego (na którym jest zainstalowany system operacyjny i który jest oparty na dysku zarządzanym) oraz dysk tymczasowy (szybki lokalny dysk SSD na pliki stronicowania i dane tymczasowe, ale dane na nim zostaną UTRACONE po zatrzymaniu lub cofnięciu przydziału maszyny wirtualnej). Można dołączyć dodatkowe dyski danych na potrzeby danych aplikacji — są to trwałe dyski zarządzane, które zachowują dane po ponownym uruchomieniu maszyny wirtualnej. Dyski zarządzane występują w czterech typach: Standard HDD, Standard SSD, Premium SSD i Ultra Disk, zapewniających coraz wyższą wydajność i cenę.

Każda maszyna wirtualna Azure jest połączona z siecią wirtualną (VNet) za pośrednictwem wirtualnej karty sieciowej (vNIC). Maszyna wirtualna otrzymuje prywatny adres IP w podsieci VNet, co umożliwia jej komunikację z innymi zasobami w tej samej sieci VNet. Aby maszyna wirtualna była dostępna z internetu, należy przypisać jej publiczny adres IP i otworzyć odpowiednie reguły sieciowej grupy zabezpieczeń (NSG). Domyślnie Azure blokuje cały przychodzący ruch internetowy do nowej maszyny wirtualnej — należy jawnie otworzyć potrzebne porty, takie jak port 22 dla SSH lub port 3389 dla RDP.

Aby zwiększyć dostępność maszyn wirtualnych, Azure oferuje dwie opcje: zestawy dostępności rozdzielają maszyny wirtualne między domeny błędów (osobne szafy serwerowe) i domeny aktualizacji w obrębie jednego centrum danych, zapewniając umowę SLA na poziomie 99,95%. Strefy dostępności rozdzielają maszyny wirtualne między fizycznie odseparowane centra danych w obrębie regionu, zapewniając umowę SLA na poziomie 99,99%. W przypadku nowych architektur firma Microsoft zaleca korzystanie ze stref dostępności zamiast zestawów dostępności, wszędzie tam, gdzie dostępna jest obsługa stref, ponieważ strefy zapewniają lepszą izolację zarówno od awarii sprzętu, jak i zdarzeń dotyczących całego centrum danych.

Rozszerzenia maszyn wirtualnych Azure to niewielkie aplikacje automatyzujące zadania związane z konfiguracją i zarządzaniem maszynami wirtualnymi po wdrożeniu. Rozszerzenie Custom Script pobiera skrypt i uruchamia go na maszynie wirtualnej natychmiast po jej utworzeniu — jest przydatne podczas instalowania oprogramowania lub konfigurowania ustawień bez ręcznego używania SSH/RDP. Inne rozszerzenia to między innymi agent Azure Monitor (do zbierania dzienników), konfiguracja gościa Azure Policy (do sprawdzania zgodności) oraz rozszerzenie Antimalware (do konfigurowania programu Windows Defender). Rozszerzenia działają przy użyciu konta systemowego i są instalowane z portalu Azure lub za pomocą szablonów ARM.

Istnieje istotna różnica między zatrzymaniem a cofnięciem alokacji maszyny wirtualnej Azure. Zatrzymanie maszyny wirtualnej z poziomu gościnnego systemu operacyjnego (np. shutdown -h now) wyłącza system operacyjny, ale pozostawia maszynę wirtualną przydzieloną do hosta — nadal są Państwo obciążani opłatami za moc obliczeniową. Cofnięcie alokacji z poziomu portalu Azure lub interfejsu wiersza polecenia zwalnia bazowe zasoby obliczeniowe, zatrzymując naliczanie opłat za moc obliczeniową (nadal pobierane są opłaty za dyski zarządzane). Gdy maszyna wirtualna nie jest używana, należy zawsze używać polecenia az vm deallocate lub przycisku „Stop” w portalu, aby uniknąć niepotrzebnych opłat.

Azure okresowo przeprowadza planowaną konserwację sprzętu hosta w celu zastosowania poprawek zabezpieczeń i aktualizacji oprogramowania układowego. W większości przypadków Azure używa funkcji migracji na żywo, aby przenieść maszynę wirtualną na zaktualizowany sprzęt bez jej ponownego uruchamiania, powodując przerwę w działaniu sieci krótszą niż 10 ms. Jeśli migracja na żywo nie jest możliwa, Azure planuje ponowne uruchomienie w trakcie okna konserwacji i z wyprzedzeniem powiadamia o nim za pośrednictwem portalu Azure oraz poczty e-mail. Mogą Państwo również samodzielnie zaplanować okno konserwacji dla własnych maszyn wirtualnych za pomocą portalu, aby ograniczyć zakłócenia w działaniu obciążenia.

Maszyny wirtualne są właściwym wyborem, gdy potrzebna jest pełna kontrola na poziomie systemu operacyjnego — na przykład w celu zainstalowania określonych wersji systemu operacyjnego, sterowników lub oprogramowania, którego nie można uruchomić na platformach PaaS. Typowe zastosowania obejmują: migracje typu lift-and-shift aplikacji lokalnych, niestandardowe oprogramowanie wymagające określonej konfiguracji systemu operacyjnego, środowiska deweloperskie i testowe oraz starsze aplikacje, których nie można skonteneryzować ani poddać refaktoryzacji. Jeśli pełna kontrola nad systemem operacyjnym nie jest wymagana, warto rozważyć opcje PaaS, takie jak App Service lub Azure Container Instances, które znacznie ograniczają nakład pracy związany z zarządzaniem.

Sprawdź swoją wiedzę na temat zagadnień Microsoft Azure Fundamentals (AZ-900) omówionych w tej lekcji.

W tej lekcji poznali Państwo następujące informacje: maszyny wirtualne Azure to zasoby IaaS, w których zarządzają Państwo gościnnym systemem operacyjnym i warstwami powyżej niego, a Azure obsługuje hypervisor oraz sprzęt, rozmiary maszyn wirtualnych są pogrupowane w rodziny zoptymalizowane pod kątem obciążeń ogólnego przeznaczenia, obliczeniowych, pamięciowych, magazynowych i GPU, a także strefy dostępności zapewniają umowę SLA na poziomie 99,99%, rozdzielając maszyny wirtualne między fizycznie odseparowane centra danych. Następnie omówimy zestawy skalowania maszyn wirtualnych, które automatycznie skalują identyczne maszyny wirtualne.