Microsoft AZ-900: 運算與應用程式服務 — 學習指南
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Azure 提供一系列的運算選項，從全代管的應用程式平台到對虛擬機器的精細控制，範圍廣泛。正確的選擇是在控制權、可擴展性、可用性與成本之間，權衡維運所需的心力。光譜的一端是虛擬機器與擴展集，當需要作業系統層級的控制與自訂映像時，這是理想的選擇。另一端則是 App Service、容器與無伺服器選項，它們透過抽象化基礎設施來加速交付。為復原力與彈性進行設計，是 Azure 運算的核心。可用性設定組與可用性區域可防禦硬體與資料中心的故障，而負載平衡與自動擴展功能則有助於在不斷變化的需求下維持效能。搭配如藍/綠部署位置等現代部署技術，這些服務能夠在無停機時間的情況下，實現安全的變更管理。
Azure Virtual Machines：映像與磁碟
Azure Virtual Machines (VMs) 為 Windows 與 Linux 提供基礎設施即服務 (IaaS)。根據工作負載類型選擇 VM 系列：一般用途 (Dsv5) 用於平衡 CPU/記憶體；運算最佳化 (Fsv2) 用於 CPU 密集型任務；記憶體最佳化 (Esv5) 用於記憶體內資料庫；儲存體最佳化 (Lsv3) 用於高 IOPS 吞吐量；以及 GPU/HPC 系列 (NC, ND, HB/HX) 用於特殊運算。VM 是從市集映像或自訂映像佈建而來，後者可跨環境標準化作業系統與軟體基線。透過 Azure Compute Gallery，自訂映像的管理流程得以簡化，它能對映像進行版本控制並跨區域複寫，以實現一致且快速的部署。從一台已設定好的 VM 擷取一個「黃金」映像，或使用 Packer 等工具來建置映像，然後透過資源庫將其分發到擴展集與個別 VM。對於無狀態的工作負載，暫時性 OS 磁碟透過將作業系統保留在主機快取中，大幅加快了佈建與重新開機的時間，並免除了永久性 OS 儲存的成本。受控磁碟簡化了儲存的生命週期與可用性。根據效能與成本選擇磁碟類型：Ultra Disk 用於次毫秒延遲與高 IOPS/吞吐量；Premium SSD v2 與 Premium SSD 用於生產環境工作負載；Standard SSD 用於一般用途工作負載；Standard HDD 用於對成本敏感、低 IOPS 的情境。附加可設定大小與效能層級的 OS 與資料磁碟，使用快照進行時間點備份，並預設透過伺服器端加密來利用磁碟加密；對於更嚴格的合規性要求，也可使用客戶管理的金鑰與主機型加密。
VM 的高可用性與彈性擴展：可用性設定組、區域、擴展集與負載平衡
可用性設定組透過將 VM 分散到單一資料中心內的容錯網域與更新網域，來防禦機架層級的故障。在一個可用性設定組中部署兩台或更多 VM 可達成更高的可用性 SLA，確保更新事件或硬體故障不會同時影響所有執行個體。為了更強的容錯隔離，可用性區域將資源分散到一個區域內的不同資料中心。將兩台或更多 VM 放置在兩個或更多區域，可提供最高的 VM 可用性 SLA，適合關鍵的業務線應用程式。VM 擴展集 (VMSS) 將一群相同的 VM 當作單一資源來管理，以進行擴展與協調。定義一個模型 (映像、大小、設定)，然後讓 VMSS 根據 CPU、記憶體 (透過自訂指標) 或佇列長度等指標，來處理執行個體的建立、跨區域分佈與自動擴展。與 Azure Compute Gallery 整合，使用健康狀態探查與彈性的協調模式來安全地推出映像更新，並結合自動化的作業系統與應用程式更新策略，將中斷降到最低。Azure Load Balancer 提供第 4 層的分發，橫跨多個 VM 執行個體，並透過健康狀態探查，只將流量路由到健康的後端。Standard Load Balancer 支援高可用性、區域備援、跨區域負載平衡、輸入 NAT 規則與輸出連線規則。將它放在 VMSS 或 VM 的前端，以可靠地公開服務。對於 HTTP(S) 第 7 層的功能，例如基於 cookie 的親和性、TLS 終止與 WAF，Application Gateway 是其搭配服務，而 Front Door 則處理全域 anycast 路由與加速。選擇正確的負載平衡層級，可在滿足協定與功能需求的同時，保持流量的復原力。
用於 Web、API 與容器的 App Service，搭配部署位置
Azure App Service 在一個全代管的平台上託管 Web 應用程式、REST API 與容器化應用程式，該平台負責處理修補、負載平衡與自動擴展。開發人員使用 CI/CD 管線、GitHub Actions 或 ZIP/web deploy 來部署程式碼，並可透過 App Service for Containers 直接執行容器，而無需管理容器協調器。內建的診斷、應用程式日誌以及與 Application Insights 的整合，簡化了維運工作。功能取決於 App Service 方案。Free 與 Shared 層級用於評估。Basic 層級引入了專用運算、自訂網域、擴展到多個執行個體以及基於 SNI 的 SSL，當需要專用容量與簡單擴展時，可滿足低成本的生產需求。Standard 與 Premium 層級增加了自動擴展規則、用於零停機時間發布的部署位置、VNet 整合、更多的執行個體數量以及進階功能，適合大多數的生產環境工作負載。Isolated (ASE) 提供專用、網路隔離的環境，以滿足嚴格的合規性與擴展需求。部署位置透過在生產環境旁保留一個暖機的次要部署，來實現安全的發布。在驗證後交換流量以避免冷啟動，並將設定標記為「位置設定」，以將密鑰或連線字串固定到某個位置。交換期間的流量漸增支援金絲雀發布，而在健康狀態檢查成功後自動交換，能以最小的風險加速持續交付。
Azure 上的容器：AKS 與 Azure Container Instances 的比較
容器能加速封裝與可攜性。Azure Kubernetes Service (AKS) 提供一個受控的 Kubernetes 控制平面，適用於需要進階網路、自動擴展和滾動更新的微服務與具狀態的工作負載。當您需要成熟的協調功能、策略控制和生態系統整合時，它就是最佳選擇。Azure Container Instances (ACI) 可隨需執行容器，無需管理伺服器或協調器。您可以在幾秒內啟動容器，按秒支付 CPU 和記憶體的費用，並可用於短期任務、事件驅動的作業或建置管線的突發需求。ACI 可與虛擬網路整合以處理私有工作負載，當使用多個實例以實現彈性時，可以置於負載平衡器或 API 閘道之後。選擇的關鍵取決於營運模型和工作負載的型態。對於需要服務網格、進階自動擴展和持久性磁碟區的長期執行、多容器應用程式，請使用 AKS。對於簡單、短暫的任務、突發尖峰和背景處理等協調器開銷會適得其反的場景，請使用 ACI。
- Azure Kubernetes Service (AKS)
- 協調：受控的 Kubernetes 控制平面與工作節點
- 典型使用案例：長期執行的微服務、具狀態的應用程式、企業平台
- 啟動時間：叢集佈建需數分鐘；Pod 啟動需數秒
- 擴展模型：叢集自動擴展器 + 水平 Pod 自動擴展器；排程與指標驅動
- 網路：kubenet 或 Azure CNI，搭配 Kubernetes Services 和 Network Policies
- 輸入選項：Ingress controllers (NGINX)、Application Gateway Ingress Controller、Gateway API
- 持久性儲存：透過 Azure Disks/Files 的 Kubernetes PV/PVC；CSI 驅動程式
- 節點管理：管理工作節點的大小/更新；控制平面由 Azure 管理
- 定價模型：為工作節點付費；控制平面可選購付費的 Uptime SLA
- SLA 特性：透過多節點集區和可用區設計高可用性；控制平面 SLA 可透過 Uptime SLA 取得
- 最適合：生產級微服務與平台
- Azure Container Instances (ACI)
- 協調：無協調器；容器群組
- 典型使用案例：短期作業、突發運算、CI/CD 任務、事件處理
- 啟動時間：數秒
- 擴展模型：依容器群組；透過建立更多群組來擴展
- 網路：支援 VNet 整合；可使用私有 IP
- 輸入選項：直接暴露連接埠，或以 Load Balancer/Application Gateway 作為前端
- 持久性儲存：短暫的可寫入層；綁定 Azure Files 以實現持久性
- 節點管理：無；平台管理主機
- 定價模型：按秒計費 vCPU 和記憶體；無 VM 成本
- SLA 特性：單一實例服務等級；透過執行多個實例來建構 HA
- 最適合：隨需、無伺服器容器與批次作業
無伺服器整合與 Azure Virtual Desktop 基礎
無伺服器運算卸載了基礎設施管理，並能根據需求透明地擴展。Azure Functions 執行事件驅動的程式碼，其觸發器涵蓋 HTTP、計時器、佇列、Service Bus、Event Grid 等。選擇「取用方案」(Consumption plan) 可按執行次數計費並自動擴展；選擇「進階方案」(Premium) 可獲得 VNet 整合、可預測的效能且無冷啟動；或選擇「專用方案」(Dedicated/App Service plan) 以重複使用現有容量。輸入/輸出繫結能以宣告方式將 Functions 連接到資料來源，從而減少樣板程式碼。Logic Apps 使用數百個受控連接器，協調跨 SaaS 和本地系統的工作流程。您可以建置具狀態或無狀態的工作流程，實作重試和錯誤處理，並部署為多租用戶 (Consumption) 或單一租用戶 (Standard) 以實現隔離和進階網路功能。Event Grid 提供一個低延遲的發佈/訂閱網狀架構，用於大規模路由系統和自訂事件，並具備篩選和無效信件功能，非常適合生產者和消費者鬆散耦合的反應式架構。Azure Virtual Desktop (AVD) 從 Azure 提供安全、可擴展的虛擬桌面和應用程式。您可以部署 Windows 11/10 企業版多工作階段或 Windows Server 工作階段主機的主機集區，發佈應用程式群組，並透過工作區將它們呈現給使用者。使用者設定檔使用 FSLogix 在主機之間漫遊，其設定檔容器儲存在 Azure Files 或 Azure NetApp Files 上，從而實現快速登入和一致的使用者體驗。與 Microsoft Entra ID 整合以進行身分識別，使用「條件式存取」(Conditional Access) 制定存取策略，並利用自動擴展功能來匹配工作階段主機與需求，同時控制成本。
實務問題：為 Fabrikam Health 打造能應對高峰流量的訂單處理系統，採用具備彈性的 VM、現代化應用程式平台與無伺服器事件
情境： Fabrikam Health 經營一個線上訂購入口網站，其流量在每個月的最後 5 天會暴增。團隊運作一個舊有的訂單處理服務，該服務必須繼續在 Windows Server 上執行，同時還有一個現代化的 Web/API 前端。業務需求為訂單處理系統需達到 99.99% 的可用性、在自訂網域上實現端對端 HTTPS、網站部署需達到零停機時間，以及最低的營運開銷。預算考量排除了為背景任務採用複雜的自管理協調機制，但月底的流量高峰必須在無手動介入的情況下被吸收。
挑戰： 為基於 VM 的訂單處理器保證 99.99% 的可用性、在流量高峰期間無縫擴展 Web/API 前端、支援安全的版本發布，並以最少的基礎設施管理來處理突發的背景任務。
建議方法：
- 在 Azure Compute Gallery 中建立一個包含訂單處理服務及其相依套件的強化 Windows Server 映像檔；並對其進行版本控制，以實現可重複的部署。
- 部署一個 VM Scale Set，使其包含跨越兩個可用性區域的兩個執行個體，作業系統/資料碟使用 Premium SSD，並在其前端放置一個帶有健康狀態探測 (health probes) 的 Standard Load Balancer，以實現區域級的彈性並分發流量。
- 為公開的 Web/API 佈建一個 App Service 方案 (Standard 或 Premium)，綁定自訂網域和憑證，啟用兩個或更多執行個體並根據 HTTP 請求率或 CPU 使用率進行自動擴展 (autoscale)，並建立一個用於藍/綠發布的預備部署位置 (staging deployment slot)。
- 使用由 Event Grid 事件（例如，訂單建立事件）觸發的 Azure Functions 來實作非同步工作流程，並為下游任務（如發票產生和電子郵件通知）使用佇列觸發器；如果後端系統需要，可使用 Premium 方案以進行 VNet 整合。
- 對於月底的臨時性、計算密集型的匯出作業，在位於私有端點 (private endpoint) 後方的 Azure Container Instances 上執行容器化作業，並由 Functions 叫用；只需為執行時間付費，無需管理叢集。
- 為需要存取舊有桌面應用程式 (rich client) 的財務人員導入 Azure Virtual Desktop：建立一個使用 Windows 11 Enterprise 多重會話 (multi-session) 的集區主機集區 (pooled host pool)，在 Azure Files 上啟用 FSLogix 設定檔，並透過工作區將應用程式發布給使用者。
Azure 基本原理： 將兩個 VM 執行個體分散到不同可用性區域，並由一個 Standard Load Balancer 作為前端，可在保留作業系統層級控制權的同時，滿足訂單處理器 99.99% 的可用性目標。App Service 為入口網站提供了一個具備自動擴展和部署位置的受控管平台，以應對流量高峰並提供安全的零停機時間更新。Event Grid 和 Functions 將背景處理去耦合化，並能透明地擴展，而 ACI 則以最低的營運開銷提供突發的計算能力。Azure Virtual Desktop 集中且安全地提供對舊有客戶端程式的存取，並能隨需求擴展，以最少的基礎設施管理需求完成了整個設計。
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