Виртуальные машины Azure

Виртуальная машина Azure (VM) — это предложение IaaS, предоставляющее масштабируемые вычислительные ресурсы в облаке по требованию. Она имитирует физический компьютер — со своими CPU, RAM, хранилищем и сетевым интерфейсом — и работает на гипервизоре Microsoft (Hyper-V) на физических серверах в центре обработки данных Azure. Вы устанавливаете и администрируете гостевую операционную систему (Windows или Linux), промежуточное ПО и приложения, а Azure управляет базовым оборудованием, ОС хоста и уровнем гипервизора.

Для создания VM необходимо указать несколько ключевых параметров: Образ — ОС и предварительно установленное программное обеспечение, например Windows Server 2022, Ubuntu 22.04 или SQL Server on Windows. Размер — количество vCPU, RAM и временное хранилище VM, о котором мы поговорим далее. Регион — место работы VM. Аутентификация — пара ключей SSH для Linux или имя пользователя и пароль для Windows. Портал пошагово проведёт Вас через эти параметры с помощью мастеров настройки, а Azure CLI позволяет написать сценарий с той же конфигурацией для повторяемых развёртываний.

Azure объединяет размеры VM в семейства (серии), оптимизированные для разных рабочих нагрузок: серия B — с возможностью кратковременного увеличения производительности, экономична при низкой средней загрузке CPU; серия D — общего назначения, с балансом CPU и памяти; серия E — оптимизирована по памяти для баз данных и аналитики; серия F — оптимизирована для вычислений; серия N — с ускорением на GPU для ИИ, машинного обучения и графики; серия L — оптимизирована для хранилищ. Соглашение об именовании содержит серию, количество vCPU и вариант, например Standard_D4s_v5 — это VM серии D с 4 vCPUs и хранилищем Premium.

Azure предлагает три модели оплаты VM: оплата по мере использования — поминутная оплата вычислительного времени без обязательств, но с самой высокой почасовой ставкой; зарезервированные экземпляры — обязательство на 1 или 3 года и экономия до 72% по сравнению с оплатой по мере использования, с оплатой авансом или ежемесячно; экземпляры Spot — использование неиспользуемых мощностей Azure со скидкой до 90%, но их могут изъять, предупредив всего за 30 секунд, если Azure потребуются эти мощности. Экземпляры Spot идеально подходят для пакетной обработки, моделирования и отказоустойчивых рабочих нагрузок, которые можно продолжить с контрольных точек.

Каждая VM Azure имеет как минимум два диска: диск ОС, где установлена операционная система и который основан на управляемом диске, и временный диск — быстрый локальный SSD для файлов подкачки и временных данных; данные на нём будут LOST при остановке или освобождении VM. Вы можете подключить дополнительные диски данных для данных приложения — это долговечные управляемые диски, сохраняющиеся после перезагрузки VM. Управляемые диски бывают четырёх типов: Standard HDD, Standard SSD, Premium SSD и Ultra Disk; производительность и стоимость возрастают в указанном порядке.

Каждая Azure VM подключена к виртуальной сети (VNet) через виртуальную сетевую карту (vNIC). VM получает частный IP-адрес в подсети VNet, благодаря чему может обмениваться данными с другими ресурсами в той же VNet. Чтобы сделать VM доступной из интернета, подключите общедоступный IP-адрес и откройте соответствующие правила группы безопасности сети (NSG). По умолчанию Azure блокирует весь входящий интернет-трафик для новой VM — необходимо явно открыть нужные порты, например порт 22 для SSH или порт 3389 для RDP.

Чтобы повысить доступность VM, Azure предлагает два варианта: наборы доступности распределяют VM по доменам сбоя (отдельным стойкам) и доменам обновления в пределах одного центра обработки данных, обеспечивая SLA 99,95%. Зоны доступности распределяют VM по физически разным центрам обработки данных в одном регионе, обеспечивая SLA 99,99%. Для новых архитектур Microsoft рекомендует использовать зоны доступности вместо наборов доступности везде, где поддерживаются зоны, поскольку зоны обеспечивают более надёжную изоляцию как от отказов оборудования, так и от событий на уровне центра обработки данных.

Расширения VM Azure — это небольшие приложения, автоматизирующие задачи настройки и управления VM после развёртывания. Расширение пользовательского скрипта скачивает и запускает скрипт на VM сразу после создания — это удобно для установки программного обеспечения или настройки параметров без ручного подключения по SSH/RDP. Другие расширения включают агент Azure Monitor (для сбора журналов), гостевую конфигурацию Azure Policy (для проверки соответствия требованиям) и расширение защиты от вредоносных программ (для настройки Windows Defender). Расширения выполняются от имени системной учётной записи и устанавливаются через портал Azure или шаблоны ARM.

Важно различать остановку и освобождение ресурсов Azure VM. Остановка VM из гостевой ОС (например, shutdown -h now) выключает ОС, но сохраняет VM выделенной на узле — с Вас по-прежнему взимается плата за вычислительные ресурсы. Освобождение ресурсов через портал Azure или CLI освобождает базовые вычислительные ресурсы и прекращает начисление платы за вычисления (при этом плата за управляемые диски продолжает взиматься). Если VM не используется, всегда применяйте az vm deallocate или кнопку «Stop» на портале, чтобы избежать лишних расходов.

Azure периодически выполняет плановое обслуживание оборудования узлов, устанавливая исправления безопасности и обновления микропрограмм. В большинстве случаев Azure использует динамическую миграцию, чтобы переместить Вашу VM на обновлённое оборудование без перезагрузки, вызывая паузу в сети менее 10 мс. Если динамическая миграция невозможна, Azure планирует перезагрузку во время окна обслуживания и заранее уведомляет Вас через портал Azure и по электронной почте. Вы также можете самостоятельно запланировать окно обслуживания для собственных VM через портал, чтобы свести к минимуму влияние на рабочую нагрузку.

VM — правильный выбор, когда Вам нужен полный контроль на уровне ОС — например, для установки определённых версий ОС, драйверов или программного обеспечения, которое не может работать на платформах PaaS. Распространённые варианты использования: миграция приложений по принципу «lift-and-shift» из локальной инфраструктуры, пользовательское программное обеспечение, требующее особой конфигурации ОС, среды разработки и тестирования, а также устаревшие приложения, которые нельзя контейнеризировать или переработать. Если полный контроль над ОС не требуется, рассмотрите варианты PaaS, например App Service или Azure Container Instances, которые значительно сокращают объём администрирования.

В этом уроке Вы узнали, что Azure VM — это ресурс IaaS, для которого Вы управляете гостевой ОС и всеми уровнями выше, а Azure отвечает за гипервизор и оборудование, размеры VM объединяются в семейства, оптимизированные для универсальных, вычислительных задач, работы с памятью, хранилищем и GPU, а зоны доступности обеспечивают SLA 99,99%, распределяя VM по физически разным центрам обработки данных. Далее мы рассмотрим наборы масштабирования виртуальных машин для автоматического масштабирования одинаковых VM.