Microsoft AZ-900: Compute- & App-Services — Lernleitfaden
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Azure bietet ein Spektrum an Compute-Optionen, das von vollständig verwalteten Anwendungsplattformen bis hin zur granularen Kontrolle über virtuelle Maschinen reicht. Die richtige Wahl wägt Kontrolle, Skalierbarkeit, Verfügbarkeit und Kosten gegen den Betriebsaufwand ab. Auf der einen Seite stehen virtuelle Maschinen und Skalierungsgruppen, ideal, wenn Kontrolle auf Betriebssystemebene und benutzerdefinierte Images erforderlich sind. Auf der anderen Seite stehen App Service, Container und Serverless-Optionen, die die Bereitstellung durch die Abstraktion der Infrastruktur beschleunigen. Das Design für Resilienz und Elastizität ist bei Compute-Diensten auf Azure von zentraler Bedeutung. Verfügbarkeitsgruppen und Verfügbarkeitszonen schützen vor Hardware- und Rechenzentrumsausfällen, während Load Balancing- und Autoscaling-Funktionen helfen, die Leistung bei schwankender Nachfrage aufrechtzuerhalten. In Kombination mit modernen Bereitstellungstechniken wie Blue/Green-Slots ermöglichen diese Dienste ein sicheres Änderungsmanagement ohne Ausfallzeiten.
Azure Virtual Machines: Images und Datenträger
Azure Virtual Machines (VMs) bieten Infrastructure-as-a-Service für Windows und Linux. Wählen Sie VM-Familien basierend auf dem Workload-Profil: Allzweck (Dsv5) für ein ausgewogenes CPU-Speicher-Verhältnis, compute-optimiert (Fsv2) für CPU-intensive Aufgaben, arbeitsspeicheroptimiert (Esv5) für In-Memory-Datenbanken, speicheroptimiert (Lsv3) für hohen IOPS-Durchsatz und GPU/HPC-Serien (NC, ND, HB/HX) für spezialisierte Rechenlasten. VMs werden aus Marketplace-Images oder benutzerdefinierten Images bereitgestellt, die Betriebssystem- und Software-Baselines umgebungsübergreifend standardisieren. Die Verwaltung benutzerdefinierter Images wird mit der Azure Compute Gallery optimiert, die Images versioniert und über Regionen hinweg repliziert, um konsistente und schnelle Bereitstellungen zu ermöglichen. Erfassen Sie ein „Golden Image“ von einer konfigurierten VM oder erstellen Sie Images mit Tools wie Packer und verteilen Sie sie dann über die Gallery an Skalierungsgruppen und einzelne VMs. Für zustandslose Workloads beschleunigen ephemere Betriebssystemdatenträger die Bereitstellungs- und Neustartzeiten drastisch und eliminieren die Kosten für persistenten Betriebssystemspeicher, indem das Betriebssystem im Host-Cache verbleibt. Verwaltete Datenträger (Managed Disks) vereinfachen den Lebenszyklus und die Verfügbarkeit des Speichers. Wählen Sie Datenträgertypen passend zu Leistung und Kosten aus: Ultra Disk für Latenzen im Sub-Millisekunden-Bereich und hohen IOPS/Durchsatz; Premium SSD v2 und Premium SSD für Produktions-Workloads; Standard SSD für allgemeine Workloads; und Standard HDD für kostensensible Szenarien mit niedrigen IOPS. Fügen Sie Betriebssystem- und Datenträger mit konfigurierbaren Größen und Leistungsstufen an, verwenden Sie Snapshots für Point-in-Time-Backups und nutzen Sie die standardmäßige Datenträgerverschlüsselung mit serverseitiger Verschlüsselung; für strengere Compliance-Anforderungen sind kundenseitig verwaltete Schlüssel und hostbasierte Verschlüsselung verfügbar.
Hochverfügbarkeit und elastische Skalierung für VMs: Verfügbarkeitsgruppen, Zonen, Skalierungsgruppen und Load Balancing
Verfügbarkeitsgruppen (Availability Sets) schützen vor Ausfällen auf Rack-Ebene, indem sie VMs innerhalb eines einzelnen Rechenzentrums auf Fehler- und Updatedomänen verteilen. Die Bereitstellung von zwei oder mehr VMs in einer Verfügbarkeitsgruppe erreicht ein höheres Verfügbarkeits-SLA, da sichergestellt wird, dass ein Update-Ereignis oder ein Hardwarefehler nicht alle Instanzen gleichzeitig betrifft. Für eine stärkere Fehlerisolierung verteilen Verfügbarkeitszonen (Availability Zones) Ressourcen auf separate Rechenzentren innerhalb einer Region. Die Platzierung von zwei oder mehr VMs über zwei oder mehr Zonen hinweg bietet das höchste Verfügbarkeits-SLA für VMs und eignet sich für kritische Geschäftsanwendungen. VM Scale Sets (VMSS) verwalten Gruppen identischer VMs als eine einzige Ressource für Skalierung und Orchestrierung. Definieren Sie ein Modell (Image, Größe, Konfiguration) und überlassen Sie VMSS die Erstellung von Instanzen, die Verteilung über Zonen und das Autoscaling basierend auf Metriken wie CPU, Arbeitsspeicher (über benutzerdefinierte Metriken) oder Warteschlangenlänge. Integrieren Sie die Azure Compute Gallery, um Image-Updates mithilfe von Health Probes und flexiblen Orchestrierungsmodi sicher auszurollen, und kombinieren Sie dies mit automatischen Update-Strategien für Betriebssystem und Anwendungen, um Unterbrechungen zu minimieren. Der Azure Load Balancer bietet eine Layer-4-Verteilung auf VM-Instanzen mit Health Probes, um den Datenverkehr nur an fehlerfreie Backends weiterzuleiten. Der Standard Load Balancer unterstützt Hochverfügbarkeit, Zonenredundanz, zonenübergreifendes Load Balancing, eingehende NAT-Regeln und Regeln für ausgehende Verbindungen. Verwenden Sie ihn vor VMSS oder VMs, um Dienste zuverlässig bereitzustellen. Für HTTP(S)-Layer-7-Funktionen wie cookie-basierte Affinität, TLS-Terminierung und WAF ist Application Gateway der passende Dienst, während Front Door globales Anycast-Routing und Beschleunigung abdeckt. Die Auswahl der richtigen Load-Balancing-Stufe sorgt für resilienten Datenverkehr und erfüllt gleichzeitig die Anforderungen an Protokolle und Funktionen.
App Service für Web, API und Container mit Deployment-Slots
Azure App Service hostet Web-Apps, REST-APIs und containerisierte Anwendungen auf einer vollständig verwalteten Plattform, die Patching, Load Balancing und Autoscaling übernimmt. Entwickler stellen Code über CI/CD-Pipelines, GitHub Actions oder ZIP/Web Deploy bereit und können Container direkt über App Service for Containers ausführen, ohne einen Container-Orchestrator verwalten zu müssen. Integrierte Diagnosefunktionen, Anwendungsprotokolle und die Integration mit Application Insights vereinfachen den Betrieb. Die Funktionalitäten werden durch den App Service Plan bestimmt. Die Tarife Free und Shared sind für die Evaluierung gedacht. Basic führt dedizierte Rechenleistung, benutzerdefinierte Domänen, Scale-Out auf mehrere Instanzen und SNI-basiertes SSL ein und erfüllt damit kostengünstige Produktionsanforderungen, wenn dedizierte Kapazität und einfache Skalierung erforderlich sind. Die Tarife Standard und Premium fügen Autoscaling-Regeln, Deployment-Slots für Zero-Downtime-Releases, VNet-Integration, erhöhte Instanzzahlen und erweiterte Funktionen hinzu, die für die meisten Produktions-Workloads geeignet sind. Isolated (ASE) bietet dedizierte, netzwerkisolierte Umgebungen für strenge Compliance- und Skalierungsanforderungen. Deployment-Slots ermöglichen sichere Releases, indem eine „warme“ sekundäre Bereitstellung neben der Produktionsumgebung vorgehalten wird. Tauschen Sie den Datenverkehr nach der Validierung aus, um Kaltstarts zu vermeiden, und markieren Sie Konfigurationen als „Slot-Einstellungen“, um Geheimnisse oder Verbindungszeichenfolgen an einen Slot zu binden. Die schrittweise Erhöhung des Datenverkehrs während des Swaps unterstützt Canary Releases, und der automatische Swap nach erfolgreichen Health Checks beschleunigt die Continuous Delivery mit minimalem Risiko.
Container auf Azure: AKS vs. Azure Container Instances
Container beschleunigen die Paketierung und Portabilität. Azure Kubernetes Service (AKS) bietet eine verwaltete Kubernetes-Steuerungsebene für Microservices und zustandsbehaftete Workloads, die erweiterte Netzwerkfunktionen, Autoskalierung und Rolling Updates erfordern. Es ist die richtige Wahl, wenn Sie ausgereifte Orchestrierungsfunktionen, Richtliniensteuerung und Ökosystem-Integrationen benötigen. Azure Container Instances (ACI) führt Container bei Bedarf aus, ohne dass Server oder Orchestratoren verwaltet werden müssen. Starten Sie Container in Sekunden, zahlen Sie pro Sekunde für CPU und Arbeitsspeicher und nutzen Sie Bursts für kurzlebige Aufgaben, ereignisgesteuerte Jobs oder Build-Pipelines. ACI lässt sich für private Workloads in virtuelle Netzwerke integrieren und kann hinter Load Balancern oder API-Gateways platziert werden, wenn mehrere Instanzen zur Ausfallsicherheit verwendet werden. Die Wahl hängt vom Betriebsmodell und der Art des Workloads ab. Verwenden Sie AKS für langlebige Multi-Container-Anwendungen mit Service Meshes, erweiterter Autoskalierung und persistenten Volumes. Verwenden Sie ACI für einfache, ephemere Aufgaben, Lastspitzen und Hintergrundverarbeitung, bei denen der Orchestrierungs-Overhead kontraproduktiv wäre.
- Azure Kubernetes Service (AKS)
- Orchestrierung: Verwaltete Kubernetes-Steuerungsebene mit Worker-Nodes
- Typische Anwendungsfälle: Langlebige Microservices, zustandsbehaftete Apps, Unternehmensplattformen
- Startzeit: Minuten für die Bereitstellung von Clustern; Sekunden zum Starten von Pods
- Skalierungsmodell: Cluster Autoscaler + Horizontal Pod Autoscaler; zeitplan- und metrikbasiert
- Netzwerk: kubenet oder Azure CNI mit Kubernetes Services und Network Policies
- Ingress-Optionen: Ingress-Controller (NGINX), Application Gateway Ingress Controller, Gateway API
- Persistenter Speicher: Kubernetes PV/PVC über Azure Disks/Files; CSI-Treiber
- Node-Verwaltung: Verwaltung der Größe/Updates der Worker-Nodes; Steuerungsebene wird von Azure verwaltet
- Preismodell: Bezahlung für Worker-Nodes; optionales kostenpflichtiges Uptime SLA für die Steuerungsebene
- SLA-Merkmale: Hochverfügbarkeit durch Multi-Node-Pools und Zonen; SLA für die Steuerungsebene mit Uptime SLA verfügbar
- Optimal für: Produktionsreife Microservices und Plattformen
- Azure Container Instances (ACI)
- Orchestrierung: Kein Orchestrator; Container-Gruppen
- Typische Anwendungsfälle: Kurzlebige Jobs, Burst-Computing, CI/CD-Aufgaben, Ereignisverarbeitung
- Startzeit: Sekunden
- Skalierungsmodell: Pro Container-Gruppe; Skalierung durch Erstellen weiterer Gruppen
- Netzwerk: VNet-Integration unterstützt; private IPs möglich
- Ingress-Optionen: Ports direkt freigeben oder mit Load Balancer/Application Gateway vorschalten
- Persistenter Speicher: Ephemere beschreibbare Schicht; Azure Files für Persistenz einbinden
- Node-Verwaltung: Keine; die Plattform verwaltet die Hosts
- Preismodell: Sekundengenaue Abrechnung für vCPU und Arbeitsspeicher; keine VM-Kosten
- SLA-Merkmale: Service-Level für einzelne Instanzen; HA durch Ausführen mehrerer Instanzen entwerfen
- Optimal für: On-Demand-, serverlose Container und Batch-Jobs
Serverless-Integration und Grundlagen von Azure Virtual Desktop
Serverless-Computing entlastet das Infrastrukturmanagement und skaliert transparent mit dem Bedarf. Azure Functions führt ereignisgesteuerten Code mit Triggern für HTTP, Timer, Queues, Service Bus, Event Grid und mehr aus. Wählen Sie den Consumption-Plan für die Abrechnung pro Ausführung und automatische Skalierung, den Premium-Plan für VNet-Integration, vorhersagbare Leistung und keine Kaltstarts oder den Dedicated-Plan (App Service-Plan) zur Wiederverwendung vorhandener Kapazitäten. Input/Output-Bindungen verbinden Functions deklarativ mit Datenquellen und reduzieren so Boilerplate-Code. Logic Apps orchestrieren Workflows über SaaS- und On-Premises-Systeme hinweg und verwenden dabei Hunderte von verwalteten Konnektoren. Erstellen Sie zustandsbehaftete oder zustandslose Workflows, implementieren Sie Wiederholungsversuche und Fehlerbehandlung und stellen Sie sie als mandantenfähig (Consumption) oder für einen einzelnen Mandanten (Standard) bereit, um Isolation und erweiterte Netzwerkfunktionen zu gewährleisten. Event Grid bietet eine Pub/Sub-Fabric mit geringer Latenz für das Routing von System- und benutzerdefinierten Ereignissen im großen Maßstab mit Filterung und Dead-Lettering, ideal für reaktive Architekturen, in denen Producer und Consumer lose gekoppelt sind. Azure Virtual Desktop (AVD) stellt sichere, skalierbare virtuelle Desktops und Apps aus Azure bereit. Stellen Sie Hostpools mit Windows 11/10 Enterprise Multi-Session- oder Windows Server-Sitzungshosts bereit, veröffentlichen Sie App-Gruppen und präsentieren Sie diese den Benutzern über Workspaces. Profile werden mithilfe von FSLogix über Hosts hinweg bereitgestellt, wobei Profilcontainer auf Azure Files oder Azure NetApp Files gespeichert werden, was schnelle Anmeldungen und eine konsistente Benutzererfahrung ermöglicht. Integrieren Sie Microsoft Entra ID für die Identität, Conditional Access für Zugriffsrichtlinien und nutzen Sie die automatische Skalierung, um die Sitzungshosts an den Bedarf anzupassen und gleichzeitig die Kosten unter Kontrolle zu halten.
Praktisches Problem: Spitzenlastfähige Auftragsverarbeitung für Fabrikam Health mit resilienten VMs, einer modernen Anwendungsplattform und serverlosen Ereignissen
Szenario: Fabrikam Health betreibt ein Online-Bestellportal, das in den letzten 5 Tagen jedes Monats einen starken Anstieg der Zugriffe verzeichnet. Das Team betreibt einen Legacy-Auftragsverarbeitungsdienst, der auf Windows Server verbleiben muss, sowie ein modernes Web/API-Frontend. Die Geschäftsanforderungen umfassen eine Verfügbarkeit von 99,99 % für die Auftragsverarbeitung, durchgängiges HTTPS auf einer benutzerdefinierten Domain, Zero-Downtime-Deployments für die Website und minimalen Betriebsaufwand. Aus Budgetgründen ist eine komplexe, selbstverwaltete Orchestrierung für Hintergrundaufgaben ausgeschlossen, aber die Spitzenlasten am Monatsende müssen ohne manuelle Eingriffe bewältigt werden.
Herausforderung: Gewährleistung einer Verfügbarkeit von 99,99 % für den VM-basierten Auftragsverarbeiter, nahtlose Skalierung des Web/API-Frontends bei Lastspitzen, Unterstützung sicherer Releases und die Bewältigung von stoßweise auftretenden Hintergrundaufgaben mit minimalem Infrastrukturmanagement.
Empfohlener Ansatz:
- Erstellen Sie ein gehärtetes Windows Server-Image in der Azure Compute Gallery, das den Auftragsverarbeitungsdienst und dessen Abhängigkeiten enthält; versionieren Sie es für wiederholbare Deployments.
- Stellen Sie eine VM Scale Set mit zwei Instanzen über zwei Verfügbarkeitszonen (Availability Zones) bereit, verwenden Sie Premium SSD für Betriebssystem und Daten, und schalten Sie einen Standard Load Balancer mit Health Probes vor, um zonenweite Resilienz zu erreichen und den Datenverkehr zu verteilen.
- Stellen Sie einen App Service-Plan (Standard oder Premium) für die öffentliche Web/API bereit, binden Sie die benutzerdefinierte Domain und Zertifikate, aktivieren Sie zwei oder mehr Instanzen mit Autoscaling basierend auf der HTTP-Anforderungsrate oder der CPU-Auslastung, und erstellen Sie einen Staging-Deployment-Slot für Blue/Green-Releases.
- Implementieren Sie asynchrone Workflows mit Azure Functions, die durch Event Grid-Ereignisse (z. B. „order-created“) ausgelöst werden, sowie Queue-Trigger für nachgelagerte Aufgaben wie Rechnungserstellung und E-Mail-Benachrichtigungen; verwenden Sie den Premium-Plan für die VNet-Integration, falls dies von Backend-Systemen benötigt wird.
- Führen Sie für Ad-hoc- und rechenintensive Exporte am Monatsende containerisierte Jobs auf Azure Container Instances hinter einem Private Endpoint aus, die von Functions aufgerufen werden; bezahlen Sie nur für die Ausführungszeit, ohne ein Cluster verwalten zu müssen.
- Führen Sie Azure Virtual Desktop für Mitarbeiter der Finanzabteilung ein, die Zugriff auf einen Legacy-Rich-Client benötigen: erstellen Sie einen gepoolten Hostpool mit Windows 11 Enterprise Multi-Session, aktivieren Sie FSLogix-Profile auf Azure Files, und veröffentlichen Sie die Anwendung für Benutzer über einen Workspace.
Begründung für Azure: Zwei VM-Instanzen, die über Verfügbarkeitszonen verteilt und durch einen Standard Load Balancer vorgeschaltet sind, erfüllen das Verfügbarkeitsziel von 99,99 % für den Auftragsverarbeiter, während die Kontrolle auf Betriebssystemebene erhalten bleibt. App Service bietet eine verwaltete Plattform für das Portal mit Autoscaling und Deployment-Slots, um Lastspitzen zu bewältigen und sichere Zero-Downtime-Updates zu ermöglichen. Event Grid und Functions entkoppeln die Hintergrundverarbeitung und skalieren transparent, während ACI Burst-Computing bei geringstem Betriebsaufwand bereitstellt. Azure Virtual Desktop zentralisiert den Zugriff auf den Legacy-Client sicher und skaliert mit dem Bedarf, was das Design mit minimal zu verwaltender Infrastruktur vervollständigt.
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