微軟Windows Azure Platform技術解析
近兩年IT領域里沒有任何一項技術能夠像云計算（Cloud Computing）一樣引起如此多的關注，Google、Amazon、IBM、HP、Dell、Sun、Intel、Oracle和Microsoft等巨頭們以前所未有的速度和規模推動云計算技術和產品。作為傳統軟件領域巨頭，微軟帶來的Windows Azure Platform云計算技術有什么特別之處呢？
高陽
微軟最有價值專家(2007～2010)，TechEd2009講師。復旦大學軟件碩士，曾任微軟開發經理、大展信息科技（北京）有限公司技術總監、北方躍龍科技（北京）有限公司CTO等職務。著有《我也能做CTO之程序員職業規劃》、《.NET軟件設計新思維——像搭積木一樣搭建軟件》、《深入體驗Microsoft Office SharePoint Server實踐開發》、《Windows Powershell 2.0 應用編程最佳實踐》等圖書。
蔣建華
北京亞士帝公司高級程序員/ 項目經理，具有多年的軟件開發和項目管理經驗，2010年4月合著出版圖書《構筑敏捷的開發團隊——微軟Visual Studio 2010實戰兵法》。
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云計算究竟是什么？
2007年3月，Google首次提出了云計算的概念，但是直到現在云計算都沒有一個統一的定義。各大廠商甚至每個人對云計算的理解都可能不同，不過筆者認為Forester Research(一家獨立的技術和市場調研公司，針對技術給業務和客戶所帶來的影響提供務實和具有前瞻性的建議。)給出的定義更能概括廠商的目的：云計算是一種標準化的IT能力，將軟件、應用平臺、基礎設施整合建立起一個系統，通過Internet技術以按需和自助的方式提供服務。
云計算是網格計算( Grid Computing)、分布式計算(Distributed Computing)、并行計算(Parallel Computing)、效用計算( Utility Computing)、網絡存儲(Network Storage Technologies)、虛擬化(Virtualization)、負載均衡(Load Balance)等計算機技術和網絡技術相融合的產物。它將所有的計算資源集中起來，并由軟件實現自動管理，無需人為參與。這使得企業、組織機構和個人無需為計算能力和存儲以及對這些資源的管理而煩惱，能夠更加專注于自己的業務流程，有利于創新和降低成本。云計算提供了可靠、安全的數據存儲中心，用戶不用再擔心數據丟失、病毒入侵等麻煩；同時云計算對用戶端的設備要求低，電腦、手機、電視等終端均可接入；此外，云計算可以輕松實現不同設備間的數據與應用共享。更重要的是云計算為我們使用網絡提供了幾乎無限多的可能。因此云計算具有超大規模、使用虛擬化技術、高可靠性、可擴展性、通用性、按需服務、高性價比等特點。
2009年3月，Amteam.org根據多方數據采集與分析將“云”產品劃分為三大類：云計算基礎設施、平臺、服務
微軟的張亞勤曾經給出過一個云計算公式：云計算=(數據軟件+平臺+基礎設施)×服務。此公式表明了云最重要的是服務，基于云計算服務的三種模式，微軟云計算采用了“軟件+服務”、“云+端”的策略。Windows Azure Platform正是這一策略的具體實現：一方面提供了可靠的軟件平臺；另一方面通過提供服務或者開放的系統運營企業服務。那么，Windows Azure Platform究竟是怎么一回事兒呢？下面我們就為大家介紹一下它的核心技術和實現原理。
云計算的分類
從部署方式來說，云計算可以分為：私有云、公共云和混合云。從提供服務的模式來說，云計算可以分為：基礎設施作為服務IaaS（Infrastructure as a Service）、平臺作為服務PaaS（Platform as a Service）和軟件作為服務SaaS（Software as a Service）。
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Windows Azure Platform
Windows Azure Platform運行在微軟數據中心的服務器和網絡基礎設施上，通過公共互聯網對外提供服務。從其在微軟整個產品線中的定位來看，Windows Azure Platform無疑處于最頂端。
Windows Azure Platform的產品定位
了解Windows Azure Platform在微軟產品線中的定位，有助于我們將云計算的產品和桌面、服務器產品區分開來，如Windows Azure AppFabric和Windows Server AppFabric就是不同的產品。對Windows Azure Platform的進一步了解，將從構成、基礎、結構和特性這四個方面展開。
構成：微軟云計算的“三駕馬車”
以“三”為要素的詞語在漢語里常常意味著穩定、有沖擊力，像我們常說的三足鼎立、三劍客……Windows Azure Platform同樣有“三駕馬車”：Windows Azure、SQL Azure、Windows Azure AppFabric(或者說Windows Azure Platform AppFabric，以下簡稱AppFabric；注意在一些文章中Windows Server AppFabric也簡稱為AppFabric，而在本文中除非特別說明，AppFabric都是指Windows Azure AppFabric)。Windows Azure可看成是云計算服務的操作系統；SQL Azure可看成云端的關系型數據庫；AppFabric則是一個基于Web的開放服務，可以把現有應用和服務與云平臺的連接和互操作變得更為簡單。
Windows Azure Platform的組成
Windows Azure是一個云服務的操作系統，它提供了一個可擴展的開發、托管服務和服務管理環境。SQL Azure(之前被稱為SQL Server Data Services)是以SQL Server 2008為主，構建在Windows Azure之上，運行云計算的關系數據庫服務，是一種云存儲的實現，并提供網絡型的應用程序數據存儲服務，簡單地說就是SQL Server的云端版本。AppFabric作為中間件層，起到連接非云端程序與云端程序的橋梁功能，它讓開發人員可以把精力放在他們的應用邏輯上而不是在部署和管理云服務的基礎架構上。
Windows Server AppFabric和Windows Azure AppFabric
Windows Server AppFabric和Windows Azure AppFabric之間的關系類似于SQL Server和SQL Azure之間的關系，即帶“Server”的是服務器產品，帶Azure的是云端產品，我們甚至可以把Windows Server AppFabric理解為一款主要面向私有云計算的系統。
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基礎：透明的虛擬化
在介紹Windows Azure Platform的基礎之前，我們需要先了解一下微軟云計算的參考架構。從圖中我們可以看到Windows Azure Platform是一個PaaS類和IaaS類的平臺，為什么說還是IaaS類平臺呢？這是因為Windows Azure提供了存儲、管理功能，SQL Azure提供了關系型數據的存儲，而Windows Azure AppFabric則是連接了Windows Azure和SQL Azure的中間件，將安全連接作為一項服務提供，幫助開發人員在云部署、內部部署和托管部署之間架起橋梁。這座橋梁提供了兩種服務：Service Bus(服務總線)和Access Control(訪問控制)。
微軟云計算的參考架構
Windows Azure Platform的基礎是虛擬化，虛擬化架起了硬件資源(主機、存儲、網絡、其它硬件)和基礎服務之間的橋梁，PaaS通過基礎服務和虛擬化來使用資源層的資源。虛擬化對用戶來說是透明的，同時虛擬化也是動態數據中心的基礎核心層。可以說，沒有虛擬化技術，想要實現動態數據中心幾乎是不可能的，但是虛擬化不是云計算。
Microsoft Hyper-V虛擬化技術
Microsoft Hyper-V虛擬化技術是Windows Server 2008的一個關鍵組成部分。Hyper-V提供了將服務器資源虛擬化并在Windows管理框架中管理這些資源的能力，對于核心基礎設施主要構建在Windows Server 和其它Microsoft應用程序技術的用戶而言，Hyper-V是一個理想的選擇。通過虛擬化，用戶可以共享內存、硬盤、CPU等硬件資源。
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結構：“三駕馬車”細解析
了解了Windows Azure Platform的構成和基礎以后，相信大家對微軟云計算平臺已經有了一個總體的認識，接下來我們就要對Windows Azure Platform的三駕馬車進行分解了。
Windows Azure：云計算服務的操作系統
Windows Azure主要包括三個部分：一是運營應用的計算服務，二是數據存儲服務，三是基于云平臺進行管理和動態分配資源的控制器( Fabric Controller)。Windows Azure提供了一個可擴展的開發、托管服務和服務管理環境，這其中包括提供基于虛擬機的計算服務和基于Blobs、Tables、Queues、Drives等的存儲服務。
Windows Azure的功能
Windows Azure是一個開放的平臺，支持微軟和非微軟的語言和環境。開發人員在構建Windows Azure應用程序和服務時，不僅可以使用熟悉的Microsoft Visual Studio、Eclipse等開發工具，同時Windows Azure還支持各種流行的標準與協議，包括SOAP、REST、XML和HTTPS等。
SQL Azure：云中的數據庫
SQL Azure是一個云的關系型數據庫，它可以在任何時間提供客戶數據應用。它基于SQL Server技術構建，但并非簡單地將SQL Server安裝在微軟的數據中心，而是采用了更先進的架構設計，由微軟基于云進行托管，提供的是可擴展、多租戶、高可用的數據庫服務。
SQL Azure在架構上分為4個層次
SQL Azure幫助用戶簡化多數據庫的創建和部署，開發人員無需安裝、設置數據庫軟件，也不必為數據庫打補丁或進行管理；為用戶提供了內置的高可用性和容錯能力，且無需客戶進行實際管理；支持TDS和Transact-SQL(T-SQL)，客戶可以使用現有技術在T-SQL上進行開發，也可以使用與現有的客戶自有數據庫軟件相對應的關系型數據模型。SQL Azure目前不完全支持SQL Server上的所有功能，如分析服務、鏡像、報表服務以及能夠選擇不同的服務提供者提供不同的服務。這是因為當前的網絡狀況和云計算平臺部署需求所決定的，在將來肯定會提供更多功能，例如Dallas。
AppFabric：云的基礎架構服務
AppFabric是基于Web的開放服務，它可以把現有應用和服務與云平臺的連接和互操作變得更為簡單，為本地應用和云中應用提供了分布式的基礎架構服務。在云計算中存儲數據與運行應用都很重要，但是我們還需要一個基于云的基礎架構服務。這個基礎架構服務應該既可以被客戶自有軟件應用，又能被云服務應用，AppFabric就是這樣一個基礎架構服務。AppFabric最常用的一個場景是Web Role和Worker Role之間的通信，而AppFabric最強大的地方在于能夠跨平臺。
Web Role和Worker Role
Windows Azure提供了一個叫做“Role”的概念，每個Role可以被認為是一段程序，與普通的應用程序不同的是這段程序可以同時在一臺或者多臺機器上運行。每個Role可以有多個實例（Instance），每個實例就對應一臺虛擬機。對同一個Role而言，它所有的實例執行的程序都是相同的。現在有兩種類型的Role：Worker Role(工作者角色)和Web Role(Web角色)。Web Role：是一個Web應用程序，它可以通過HTTP或HTTPS與外界通信，一般來說，Web角色響應請求，執行一個動作，然后等待下一個請求的到來。Worker Role：是一種后臺執行(Running On Background)的應用程序，運行.Net框架代碼的后臺進程應用程序。
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特性
綜合性平臺
Windows Azure Platform既是運營平臺，又是開發、部署平臺；開發人員創建的應用既可以直接在該平臺中運行，也可以使用該云計算平臺提供的服務；平臺上既可運行微軟的自有應用，也可以開發部署用戶或ISV(Independent Software Vendors，獨立軟件開發商)的個性化服務；平臺既可以作為SaaS等云服務的應用模式的基礎，也可以與微軟線下的系列軟件產品相互整合和支撐(如現在已經提供了在線服務的Office 2010，這是微軟云計算平臺最具特色的一面和強大之處)。由于平臺的綜合性，在這個平臺上，既可以使用公有云，也可以部署混合云，甚至現在微軟正在提供一些新的服務器級產品，將來可以部署私有云。
應用程序遷移容易
在云計算時代之前，已經有了很多的基于.Net平臺下的C/S、B/S應用系統，這些應用系統尤其是B/S應用系統(Web應用程序)，可以很容易地遷移到云中去。對于Web應用程序的遷移，可以分成兩個部分來進行：一部分是應用程序數據的遷移，另一部分是應用程序的遷移。應用程序數據的遷移，我們可以使用SQL Server和SQL Azure遷移工具很容易地把原本存儲在SQL Server上的數據遷移到SQL Azure上去。即使數據存儲在My SQL上也比較容易，微軟同樣提供了工具，先把My SQL上的數據庫遷移到SQL Server上，再從SQL Server上遷移到SQL Azure。對應用程序的遷移就更容易了，直接使用向導式的界面就可以遷移到Windows Azure上。
開發人員的優勢
對于開發者而言，Windows Azure已經建立起一個簡單而快速的系統，最重要的是它擁有著標準的模型，是我們步入“云計算”時代的捷徑。開發者可以根據自己的需要選擇功能來使用，比如數據庫、業務工具，甚至是第三方軟件提供的功能。對.Net平臺下的開發者來說，無需學習更多的專業知識和技能，使用現有的技能、工具和技術，比如微軟.NET框架和Visual Studio 2008，下載安裝Windows Azure Tools for Visual Studio以后就可以體驗云應用程序的開發了。同時，也為開發者提供了更靈活的開發平臺和程序語言的選擇與支持，如提供了對PHP、Java、Ruby語言的SDK。微軟最近發布的Visual Studio 2010為Windows Azure提供了專門的項目模型，我們可以利用Visual Studio 2010將我們創建的服務打包，然后通過Windows Live Developer Portal部署到Windows Azure云計算平臺上。當然，除了這些優勢，微軟云計算平臺也有自己的一些不足，如價格問題，微軟云計算平臺現在已經商用，全都是收費的，而且價格不低，而Google云計算的平臺則根據流量和容量來收費，在一定流量和容量下是免費的。
微軟云計算的應用
微軟的云計算應用既有針對消費者的服務，也有針對企業的服務。微軟針對消費者提供了包括Windows Live、Office Live、Live Messenger、Bing以及 Xbox Live等在內的多種服務。上述服務用戶都已在大量使用，比如Live Meeting每年用戶使用的在線會議時長達50億分鐘；Windows Live ID每天用戶登錄使用人數達10億人；Exchange Hosted Services每天處理電子郵件信息20～40億條等。微軟針對企業用戶的服務為Microsoft Online Services，這是一整套由微軟托管運行的向用戶提供訂閱服務的企業溝通協作解決方案，該企業級服務解決方案能夠幫助各種經營規模的企業提高業務經營效率，而無需企業自己維護管理復雜的IT基礎架構。針對企業的服務主要包括Exchange Online、SharePoint Online、Office Communicator Online、Office Live Meeting、Dynamics CRM Online等。
寫在最后
從2008年11月微軟發布Windows Azure Platform到現在，將近2年的時間里，微軟及其云計算平臺開始慢慢發力、加大投入，目前在全球已經建立了6個數據中心，花費數十億美元構建服務器集群，開放資源為開發者提供更多支持，Office Online開啟網絡辦公，快速部署、降低總體擁有成本、易于遷移、按需服務及付費、開發資源豐富等都是微軟云計算平臺的優點。但是微軟云計算平臺也有不足，在價格方面，商用后所有應用和服務都不是免費的，這對技術愛好者和試用者來說缺少了一些吸引力；在云計算安全方面，賬戶的控制權在云計算服務提供商手中；自行托管和整合也面臨著一些問題和挑戰。有優勢、有不足，但是微軟聲稱在云計算領域會“全力以赴(all in)”，在將來“Dallas”平臺會商用，Dynamics CRM Services也會移植到云計算平臺上。不僅如此，微軟生產和銷售的所有軟件將會被重新寫到Azure平臺的云中運行，這是一項浩大的工程，更是微軟轉變商業模式、迎接云時代做出的重大轉變。結果如何，我們拭目以待！
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