Überblick über Microsoft Azure

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1 Überblick über Microsoft Azure Autor: Holger Sirtl Version: 2.7 Azure SDK: Stand: Microsoft Corporation. All rights reserved. Microsoft, Windows, Windows Vista and other product names are or may be registered trademarks and/or trademarks in the U.S. and/or other countries. The information herein is for informational purposes only and represents the current view of Microsoft Corporation as of the date of this presentation. Because Microsoft must respond to changing market conditions, it should not be interpreted to be a commitment on the part of Microsoft, and Microsoft cannot guarantee the accuracy of any information provided after the date of this presentation. MICROSOFT MAKES NO WARRANTIES, EXPRESS, IMPLIED OR STATUTORY, AS TO THE INFORMATION IN THIS PRESENTATION.

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3 Information in this document, including URL and other Internet Web site references, is subject to change without notice. This document supports a preliminary release of software that may be changed substantially prior to final commercial release, and is the proprietary information of Microsoft Corporation. This document is for informational purposes only. MICROSOFT MAKES NO WARRANTIES, EITHER EXPRESS OR IM- PLIED, AS TO THE INFORMATION IN THIS DOCUMENT. The entire risk of the use or the results from the use of this document remains with the user. Complying with all applicable copyright laws is the responsibility of the user. Without limiting the rights under copyright, no part of this document may be reproduced, stored in or introduced into a retrieval system, or transmitted in any form or by any means (electronic, mechanical, photocopying, recording, or otherwise), or for any purpose, without the express written permission of Microsoft Corporation. Microsoft may have patents, patent applications, trademarks, copyrights, or other intellectual property rights covering subject matter in this document. Except as expressly provided in any written license agreement from Microsoft, the furnishing of this document does not give you any license to these patents, trademarks, copyrights, or other intellectual property. Unless otherwise noted, the example companies, organizations, products, domain names, addresses, logos, people, places and events depicted herein are fictitious, and no association with any real company, organization, product, domain name, address, logo, person, place or event is intended or should be inferred Microsoft Corporation. All rights reserved. Microsoft, Internet Explorer, Windows, and Visual Studio are either registered trademarks or trademarks of Microsoft Corporation in the United States and/or other countries. The names of actual companies and products mentioned herein may be the trademarks of their respective owners. 2015, Microsoft Deutschland GmbH i

4 ii 2015, Microsoft Deutschland GmbH

5 Inhaltsverzeichnis 1 Cloud Computing mit Microsoft Azure Cloud Computing Aufbau der Microsoft Azure Plattform Microsofts Cloud Infrastruktur Dienste der Microsoft Azure Plattform Aufbau dieses Dokuments Bereitstellung eigener Anwendungslogik auf Microsoft Azure Hosting Web-basierter Anwendungslogik mit dem App Service Mehrschichtige Anwendungen mit Cloud Services Micro-Services-basierte Apps mit Service Fabric Betrieb virtueller Maschinen mit Virtual Machines Batch-Verarbeitung mit Azure Batch Verwaltung mobiler Apps mit Mobile Engagement Push-Benachrichtigungen mit Notification Hubs Bereitstellung von Windows-Apps mit RemoteApp API Management Speicherung von Daten auf Microsoft Azure Relationale Datenspeicherung NoSQL-Datenspeicherung Dateisystem-basierte Speicherdienste Caching Hybride Datenablage mit StorSimple Analytics- und Big Data Services Event Hubs Stream Analytics Data Factory HDInsight Machine Learning Azure Search SQL Data Warehouse Azure Data Catalog Sicherheit Azure-basierter Anwendungen Azure Active Directory , Microsoft Deutschland GmbH iii

6 5.2 Multi-Factor Authentication Key Vault Microsoft Azure Trust Center Medienverarbeitung und -verteilung Media Services Content Delivery Network (CDN) Integration Azure-basierter Anwendungen in die eigene IT Datenintegration via SQL DataSync Anwendungsintegration Netzwerkdienste Virtual Network ExpressRoute Traffic Manager Load Balancer DNS Service VPN Gateway Application Gateway DevOps mit Microsoft Azure Services für die Software-Entwicklung Services für den Systembetrieb Erste Schritte mit Microsoft Azure Blogs und Webseiten Anhang A: Azure Services im Überblick 49 Anhang B: Aufbau der Plattform 51 Index 52 iv 2015, Microsoft Deutschland GmbH

7 Abbildungsverzeichnis Abb. 1-1 Grobaufbau der Microsoft Plattform... 9 Abb. 2-1 Ausführungsmodelle für Cloud Anwendungen...12 Abb. 5-1 Microsoft Azure Active Directory Access Control...32 Abb. 7-1 Microsoft Azure SQL DataSync...37 Abb. 7-2 Microsoft Azure Queues...38 Abb. 7-3 Microsoft Azure Service Bus...39 Abb. 7-4 Microsoft Azure Service Bus Topics und Subscriptions...40 Abb. 8-1 Netzwerkdienste in Microsoft Azure...41 Abb. 8-2 Microsoft Azure Traffic Manager , Microsoft Deutschland GmbH v

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9 1 Cloud Computing mit Microsoft Azure Microsoft Azure ist Microsofts Public Cloud Plattform für Entwickler und Administratoren, die eigene Softwareanwendungen ganz oder in Teilen in der Cloud ausführen möchten. Die Plattform umfasst eine Reihe von Cloud Diensten, die einzeln oder in Kombination genutzt werden können, dabei bedarfsabhängig in quasi beliebiger Kapazität bereitgestellt und nutzungsabhängig abgerechnet werden. Zu diesen Services gehören unter anderem solche, mit denen Anwendungen in der Cloud ausgeführt, andere, mit denen unterschiedliche Daten in der Cloud gespeichert und effizient verarbeitet und wieder andere, mit denen Cloud-Elemente sicher und effektiv mit Ressourcen aus einem eigenen Rechenzentrum bzw. lokal ausgeführten Client- Anwendungen verknüpft werden können. Tatsächlich sind derartige Hybrid-Lösungen, bei denen einzelne Anwendungsteile in der Cloud, andere Teile in einer lokalen Ausführungsumgebung zusammen betrieben werden, eine große Stärke von Microsoft Azure. So könnte beispielsweise eine klassische Windows Rich-Client Anwendung Daten in Microsoft Azure Storage speichern, Apps auf mobilen Endgeräten über Microsoft Azure Nachrichten untereinander austauschen, eine lokal betriebene SQL Server Datenbank sich ganz oder in Teilen mit einer Cloud Datenbank synchronisieren, eine in Microsoft Azure betriebene Webanwendung über den Service Bus ein lokal ausgeführtes Backend-System aufrufen. Viele weitere Hybrid-Szenarien sind denkbar. Selbstverständlich können Anwendungen auch vollständig auf Microsoft Azure betrieben werden. Zur Erstellung und Migration Azure-basierter Anwendungen können verschiedene Entwicklungs- und Management-Umgebungen (Visual Studio, Eclipse, System Center, ) und Programmiertechnologien (.NET, Java, PHP, Python, ) mit entsprechenden APIs genutzt werden. Entwickler können dadurch auf vorhandes Wissen aufsetzen. 1.1 Cloud Computing Häufig wird der Begriff Cloud Computing normativ, d.h. über bestimmte Eigenschaften definiert, die man im Allgemeinen mit Cloud Computing verbindet. Microsoft Azure erfüllt diese Eigenschaften und kann deshalb zu Recht als Cloud Plattform bezeichnet werden: Azure Services können in quasi beliebiger Kapazität bereitgestellt werden, hierzu sind keine Vorab-Investitionen erforderlich. Kapazitätsplanungen zu Beginn eines Softwareprojektes vereinfachen sich drastisch: der Start der Anwendung kann in einer kleinen, 2015, Microsoft Deutschland GmbH 7

10 kostengünstigen Umgebung erfolgen, und bei entsprechender Last können schnell zusätzliche Ressourcen hinzugeschaltet werden. Die Dienste werden bedarfsgerecht bereitgestellt, d.h. sobald Bedarf an Rechen-, Speicher- oder Kommunikationsleistung besteht, können die Dienste genutzt werden, sobald kein Bedarf mehr besteht, können die Dienste wieder deaktiviert werden. Dies ist beispielsweise bei der Nutzung der Cloud zum Aufbau von Test- und Enwicklungsumgebungen ein entscheidender Vorteil gegenüber einer lokalen Infrastruktur. Die Abrechnung erfolgt dabei nutzungsabhängig, d.h. nur für die tatsächlich genutzte Kapazität fallen während der Nutzung Kosten an. Dadurch sind die Kosten mit dem Erfolg eines Cloud-basierten Siftwaresystems korreliert, und das Risiko teurer Fehlinvestitionen beseitigt. Über Standardschnittstellen (z.b. RESTful Services) können die Dienste über alle Technologien genutzt werden, die diese Standards unterstützen (z.b..net, Java, PHP, ). 1.2 Aufbau der Microsoft Azure Plattform Abb. 1-1 zeigt den groben Aufbau der Microsoft Azure Plattform. Die Plattform besteht aus einer Menge hoch-skalierbarer, schnell provisionierbarer, flexibel administrierbarer Services, die auf Microsofts Cloud Infrastruktur bereitgestellt werden. Diese Services können über eine Management API (REST-basiert) angesprochen und administriert werden, d.h. es können eigene Umgebungen bestehend aus diesen Services bzw. Instanzen der Services erstellt, konfiguriert, skaliert und wieder gelöscht werden , Microsoft Deutschland GmbH

11 Abb. 1-1 Grobaufbau der Microsoft Plattform Die Management API kann, da sie entsprechend dem REST-Paradigma implementiert ist, von jeder Technologie aus angesprochen werden, die Aufrufe von RESTful-Services unterstützt. Eine Nutzung aus.net, PHP, Java, Python etc. ist so problemlos möglich. Ein komfortablerer Zugang zur API besteht über Software Development Kits (SDKs) verschiedener Programmiersprachen. Diese kapseln REST-Aufrufe in Objekten der jeweiligen Sprache. So können Entwickler der unterstützten Sprachen zur Steuerung von Azure Services Klassen ihrer gewohnten Implementierungstechnologie verwenden. Für Anhänger der Kommandozeile stehen Cmdlets für die Windows PowerShell und darüber hinaus für Windows-, Linux- und Mac-Umgebungen das plattfromübergreifende Command Line Interface (Xplat-CLI) zur Verfügung. Über diese Werkzeuge können die REST-Schnittstellen von Azure aus der Kommandozeile heraus angesprochen werden. Einsteiger werden sich allerdings wohl zunächst mit einem der beiden Web-Portale Azure nähern: dem Management Portal und dem Preview Portal. Das Preview Portal wird mittelfristig das Management Portal vollständig ablösen. Die Portale stellen große Teile der Azure-Funktionalität über eine Web-basierte Oberfläche zur Verfügung. Letztlich sprechen auch sie ihrerseits die REST-API an. 1.3 Microsofts Cloud Infrastruktur Microsofts Cloud Infrastruktur bildet die Basis für alle weiteren Dienste. Dabei handelt es sich um Server- und Netzwerkkomponenten, die den sicheren Betrieb der Plattform gewährleisten und in Microsofts Rechenzentren vorgehalten werden und bei Bedarf schnell zum Einsatz kommen. Einzelne Dienste aus Azure (z.b. Web Apps und Virtual Machines) können mittels des 2015, Microsoft Deutschland GmbH 9

12 Microsoft Azure Packs im eigenen Rechenzentrum auf einer Windows-Server-Umgebung betrieben werden. 1.4 Dienste der Microsoft Azure Plattform Zur Ausführung eigener Anwendungslogik stehen verschiedene Dienste der Kategorien Infrastructure-as-a-Service (IaaS) und Platform-as-a-Service (PaaS) zur Verfügung. Der Anwender entscheidet, welche Betriebsaspekte automatisiert durch die Plattform übernommen werden und welche er selbst verwalten möchte. Auf IaaS-Ebene besteht die Möglichkeit, vorgefertigte oder eigene Windows- oder Linux-basierte virtuelle Maschinen auf Azure auszuführen. Im PaaS-Bereich gibt es unter anderem Cloud Services für komplexere, mehrschichtige Web-Anwendungen, Web Apps für schnelles, flexibles Webhosting, Mobile Apps als Backend für mobile Anwendungen und Media Services zur Implementierung von Medien-Workflows. Aus eigenen Anwendungen (egal ob auf Azure oder lokal ausgeführt) heraus können weitere Dienste genutzt werden. Im Bereich Identity gibt es Dienste zur Authentifizierung und Benutzerverwaltung. Integrationsdienste können zur Kommunikation und Integration verteilter Anwendungskomponenten genutzt werden und zur Datenspeicherung und auswertung gibt es eine ganze Palette verschiedener Speicherdienste. Anhang A listet die Dienste der einzelnen Funktionsgruppen auf und verweist auf die jeweiligen Abschnitte in diesem Dokument. Die von Azure angebotenen Dienste sind hochverfügbar ausgelegt. Sie werden ständig überwacht und auf dem neuesten Stand gehalten. Ausfälle werden erkannt und automatisch entsprechende Instandsetzungsmaßnahmen eingeleitet. Die Dienste können auf schwankende Last reagieren, d.h. über einen Auto-Scaling-Mechanismus auf Wunsch automatisch Ressourcen hinzufügen oder entfernen. Managementaufgaben, die Anwender ausführen möchten, können über ein Web Portal, PowerShell-Skripte oder REST-Schnittstellen angesteuert werden. Für alle bereitgestellten Dienste werden passende Entwicklerwerkzeuge bereitgestellt, die den Application Lifecycle angefangen vom Erstellen, über das Testen bis hin zum Deployment und Betrieb sehr einfach gestalten. Dabei werden neben Microsoft-Entwicklungsplattformen (.NET und Visual Studio) auch diverse andere Plattformen und Werkzeuge (Node.js, Java, PHP, Python, Ruby, Eclipse) mit entsprechenden Erweiterungen unterstützt. Auch die Interaktion mit verschiedenen Quellcode-Verwaltungssystemen (Visual Studio Online, GitHub etc.) wird unterstützt. 1.5 Aufbau dieses Dokuments Die einzelnen Kapitel dieses Dokuments behandeln jeweils folgende Themen: , Microsoft Deutschland GmbH

13 Kapitel 2: Bereitstellung eigener Anwendungslogik auf Microsoft Azure Dieses Kapitel zeigt auf, wie eigene Anwendungen und Dienste auf Microsoft Azure ausgeführt und verwaltet werden können. Hierzu stehen mehrere Ausführungsmodelle zur Verfügung. Unter anderem: App Service, Cloud Services und Virtual Machines. Kapitel 3: Speicherung von Daten auf Microsoft Azure Microsoft Azure bietet verschiedene relationale und nicht-relationale Speicherdienste an. Dieses Kapitel gibt einen Überblick und zeigt auf, wann welcher Dienst sinnvoll eingesetzt werden kann. Kapitel 4: Analytics- und Big Data Services Hier werden die Azure Dienste vorgestellt, die sich zur Speicherung, Auswertung und Recherche auch größter Datenbestände eignen. Kapitel 5: Sicherheit Azure-basierter Anwendungen Dieses Kapitel stellt Dienste und Dienstbeschreibungen vor, die dabei helfen, eigene Anwendungen sicher zu machen bzw. deren Sicherheit zu dokumentieren. Kapitel 6: Medienverarbeitung und -verteilung Die hier vorgestellten Services fokussieren auf die Bereiche Medienverarbeitung (Audio, Video, Bilder etc.) und Medienverteilung. Kapitel 7: Integration Azure-basierter Anwendungen in die eigene IT Dieses Kapitel widmet sich dem Brückenschlag zwischen Azure und einem eigenen Rechenzentrum. Es stellt die Dienste vor, mit denen sich hybride Cloud-Umgebungen realisieren lassen. Kapitel 8: Netzwerkdienste Hier finden sich diverse Dienste zur Vernetzung von virtuellen Maschinen auf Azure untereinander, deren Anbindungen aus dem Internet bzw. an ein oder mehrere lokale Rechenzentren. Kapitel 9: DevOps mit Microsoft Azure Dienste für Entwicklung und Betrieb Cloud-basierter Anwendungen sowie deren Integration in einer integrierten DevOps-Lösung stehen im Mittelpunkt dieses Kapitels. Kapitel 10: Erste Schritte mit Microsoft Azure Hier finden sich Hinweise auf Informationsquellen, Trainings, Videos etc., die nützlich bei der Einarbeitung in Microsoft Azure sein können. 2015, Microsoft Deutschland GmbH 11

14 2 Bereitstellung eigener Anwendungslogik auf Microsoft Azure Wer sich dem Thema Cloud Computing mit Microsoft Azure nähert, denkt häufig zunächst an die Möglichkeit, Anwendungen in der Cloud, d.h. Microsofts Rechenzentren auszuführen. Wenngleich dies nicht die einzige Funktion von Microsoft Azure ist, ist sie doch eine zentrale. Weitere Dienste der Plattform wie beispielsweise Speicher, Datenbank oder Service Bus können dann auch wenn sie ebenfalls alleine genutzt werden könnten problemlos mit den auf Microsoft Azure ausgeführten Anwendungen kombiniert werden. Zur Ausführung von Anwendungen in der Cloud stellt Microsoft Azure drei Modelle zur Verfügung, die in Abb. 2-1 skizziert sind: Web Apps, Cloud Services und Virtual Machines. Diese können unabhängig voneinander, aber auch in Kombination genutzt werden. Auch bestehen Migrationspfade von Web Apps zu Cloud Services und von Cloud Services zu Virtual Machines. Web Apps bieten dabei eine kostengünstige Hosting-Möglichkeit für Web-Anwendungen, Cloud Services eignen sich ideal für Aufbau und Betrieb hoch-skalierbarer, hoch-verfügbarer, mehrschichtiger Anwendungen bei minimalem Administrationsaufwand, und Virtual Machines erlauben den Betrieb eigener oder vorgefertigter virtueller Maschinen in der Cloud. Abb. 2-1 Ausführungsmodelle für Cloud Anwendungen Letztlich kommen in allen drei Alternativen virtuelle Maschinen zum Einsatz. Unterschiede bestehen in dem Maße, in dem administrative Aufgaben automatisiert von Azure übernommen werden. Virtual Machines bieten die größte Flexibilität bei der Konfiguration der virtuellen Maschinen; dafür verbleiben viele administrative Aufgaben (Patching, Upgrades etc.) beim Nutzer , Microsoft Deutschland GmbH

15 der Virtual Machines. Web Apps auf der anderen Seite nehmen dem Nutzer sehr viele Aufgaben ab (Gast-Betriebssysteme werden automatisiert gewartet, Installation benötigter Runtimes und Frameworks kann auf Knopfdruck erfolgen), dafür ist die Funktionalität dort stärker auf einen festen Standard beschränkt. Folgende Tabelle stellt die Ausführungsmodelle gegenüber. Web Apps Cloud Services Virtual Machines Ebene (PaaS/IaaS) PaaS mit der Portabilität von IaaS PaaS IaaS Verwaltetes Artefakt Web App (z.b. ASP.NET Website) Cloud Service Virtuelle Maschine Portabilität Vollständig portabel Entwurf oder Anpassung für die Cloud Vollständig portabel Management Automatisiert Automatisiert Manuell Architektur 2-Schicht IIS Websites Flexibel Flexibel Persistenz Persistenz auf VM-Ebene Keine Persistenz der VMs (persistente Drives möglich) Jede VM ist persistent Provisionierung < 20 Sekunden 8-10 Minuten 8-10 Minuten Systemplattform Windows Server / IIS Windows Server Windows Server, Linux Deployment Web Deploy, FTP, Git, Visual Studio Online Paketierung und Publish Erstellung und Upload von VHDs oder Auswahl aus einer Gallery Gallery Web Frameworks (z.b. Wordpress, PHP, ) Microsoft OS-Images (Web Roles und Worker Microsoft oder eigene OS Images Roles) Tabelle 1: Gegenüberstellung der Ausführungsmodelle unter Microsoft Azure 2.1 Hosting Web-basierter Anwendungslogik mit dem App Service Der App Service stellt Funktionalitäten für eine Gruppe von Anwendungstypen bereit, die ähnliche Anforderungen an Installation, Provisionierung, Authentifizierung, Skalierung etc. haben. Neben Web Apps zum Hosting klassischer Web-Anwendungen gehören hierzu Mobile Apps zur Bereitstellung von Backends für mobile Clients, Logic Apps zur Implementierung API-basierter Workflows und API Apps, die Funktionalitäten über Web-basierte Schnittstellen zur Verfügung stellen. 2015, Microsoft Deutschland GmbH 13

16 2.1.1 Hosting von Web-Anwendungen mit Web Apps Microsoft Azure Web Apps sind (neben Cloud Services und Virtual Machines) eine von drei Optionen zur Ausführung von Web-Anwendungen in der Cloud. Sie stellen eine kostengünstige, aber trotzdem gut skalierbare Hosting-Variante für Websites bereit. Über das Microsoft Azure Portal können hierzu sehr schnell und einfach Umgebungen eingerichtet, mit zahlreichen Web Frameworks (z.b. ASP.NET, Java, PHP, Node.js,...) und Anwendungen (z.b. Joomla, Wordpress, Drupal,...) vorkonfiguriert und von verschiedenen Entwicklungsplattformen aus mit Webanwendungen bestückt werden. Hierbei werden als Deployment-Optionen unter anderem Git, FTP, WebDeploy und TFS 1 Deploy unterstützt. Das Portal bietet hierzu verschiedene Deployment-Skripte an, die in eigene Entwicklungsumgebungen importiert werden können. Damit können Websites neben Windows auch in Nicht-Microsoft-Umgebungen wie Linux oder MacOS entwickelt und dann auf Microsoft Azure betrieben werden. Auch ist ein automatisiertes Deployment direkt aus Quellcode-Verwaltungen (unter anderem Git, Visual Studio Online, Dropbox, Skydrive, ) heraus möglich. Sobald ein Entwickler neuen Code einstellt, erfolgt automatisch ein neues Deployment (welches über das Portal auch rückgängig gemacht werden kann), so dass eine Website stets auf dem aktuellsten Quellcode-Stand ist. Zur Ausführung der Web Apps stehen mehrere Betriebsarten zur Verfügung: im "Shared"-Modell werden eine oder mehrere Instanzen der Anwendung in einer Multi-Mandanten-Umgebung betrieben, im kostenlosen Free -Modell ist die Zahl der Instanzen auf eine einzige beschränkt, im "Basic"-Modell erfolgt der Betrieb in exklusiv für die Anwendung bereitgestellten virtuellen Maschinen. Das Standard - und das Premium -Modell bietet darüber hinaus noch Backup und Restore, Auto-Scaling, Webjobs, Scheduler Unterstützung und das stufenweise Publishing über eine Staging-Umgebung. Zwischen den Betriebsarten kann flexibel gewechselt werden. Damit ist sowohl Scale-out (Hinzuschalten zusätzlicher Instanzen gleicher Größe) als auch Scale-up (Vergrößerung der bestehenden Instanzen im Basic - oder Standard -Modell) zur Anpassung der Umgebung an sich ändernde Last möglich. Dies kann in Standard - und Premium -Modell mit der AutoScale- Funktion auch (z.b. in Abhängigkeit von der CPU-Last) automatisiert werden. Konfiguration und Verwaltung der zur Ausführung von Web Apps genutzten virtuellen Maschinen wird vollständig durch Microsoft Azure übernommen. Für die Persistierung von Daten stehen als Datenbanken MySql und Microsoft Azure SQL Database zur Auswahl. Aus Web Apps heraus können natürlich auch die weiteren Dienste der Microsoft Azure Plattform genutzt werden. So kann eine Web App Authentifizierung von Benutzern über das Azure Active Directory durchführen oder zur Datenspeicherung auf einen SQL Server zugreifen, der in einer Virtual Machine ausgeführt wird. 1 Team Foundation Server (Bestandteil der Visual Studio Plattform) , Microsoft Deutschland GmbH

17 Backends für mobile Clients mit Mobile Apps Sogenannte Connected mobile Apps, d.h. leichtgewichtige Anwendungen, die auf mobilen Endgeräten ausgeführt werden, sind häufig über Backend-Services vernetzt. Über diese Dienste tauschen die einzelnen Clients Daten aus, speichern Daten, führen Authentifizierung durch etc. Microsoft Azure Mobile Apps bieten eine Sammlung genau solcher, häufig benötigter Dienste auf Microsoft Azure an. Zu diesen Diensten gehören unter anderem folgende Funktionen: Benutzerauthentifizierung (via Microsoft Account, Facebook, Twitter und Google ID) mit entsprechender Zugriffskontrolle bei Service-Aufrufen Speicherung von Daten in Blob, Table, Queue Service oder SQL Database Kommunikation via Service Bus Push Notifications Zeitgesteuerte Ausführung serverseitiger Skripte Darüber hinaus ist es möglich, neben den Daten-basierten Schnittstellen (für das Schreiben, Lesen, Ändern, Löschen von Daten) eigene Schnittstellen bereitzustellen. Die vorkonfigurierten Microsoft Azure Mobile Apps können ohne größeren Programmieraufwand sehr einfach als Backend-Dienste für Windows 8.x, Windows Phone 8.x, Windows 10, ios, Android und Web Clients eingesetzt werden. Es können Vorlagen für entsprechende neue Apps oder Code Fragmente für bestehende Apps aus dem Portal heruntergeladen werden. Die Entwicklung einfacher mobiler Anwendungen, die Cloud Dienste nutzen sollen, vereinfacht sich dadurch deutlich API-basierte Workflows mit Logic Apps Über Logic Apps können Workflows definiert werden, die aus einer Aneinanderreihung von API-Aufrufen und der entsprechenden schrittweisen Verarbeitung von Daten bestehen. D.h. Rückgaben einer API können als Aufrufparameter nachfolgender APIs dienen. Damit lassen sich Geschäftsprozesse implementieren, die eigene Anwendungslogik (über selbst entwickelte APIs) und Logik verschiedener Backendsysteme (über vorgefertigte Konnektoren, die aus dem Marketplace geladen und passend konfiguriert sind) umfassen können , Microsoft Deutschland GmbH 15

18 2.1.4 Web-basierte Schnittstellen mit API Apps Häufig soll Anwendungslogik flexibel als aufrufbare API bereitgestellt werden. Wenngleich über Technologien wie Web API die Erstellung einer API recht einfach ist, sind Funktionalitäten zur Authentifizierung, zum Aufruf etc. mitunter mit Aufwänden zur Umsetzung verbunden. API Apps vereinfachen die Bereitstellung dieser begleitenden Funktionalitäten bedeutend. Bei der Implementierung von Clients, die eine API App verwenden sollen, können die Meta-Informationen (Aufrufparameter, Rückgabewerte, Authentifizierungsanforderungen etc.) über eine Swagger-basierte Beschreibung importiert und daraus der Code für die Aufrufe automatisch erzeugt werden. Entwickler können sich so voll auf die Anwendungslogik konzentrieren und Objekte ihrer jeweiligen Programmiersprache verwenden. Entwickler können API Apps entweder vollständig selbst implementieren oder durch Konfiguration entsprechender Konnektoren bereitstellen. Azure enthält im Marketplace bereits eine Vielzahl an Konnektoren mit denen beispielsweise s versandt, Daten in Salesforce eingestellt oder Twitter-Tweets abgesetzt werden können Mehrschichtige Anwendungen mit Cloud Services Microsoft Azure Cloud Services sind (neben Web Apps und Virtual Machines) eine von drei Optionen zur Ausführung von Anwendungen in der Cloud. Der Fokus liegt bei Cloud Services stark auf hoch-verfügbaren, hoch-skalierenden, mehrschichtigen Web-Anwendungen, die maximal von der flexiblen Ressourcenbereitstellung der Public Cloud profitieren sollen. Diese Anwendungen können in Komponenten, genannt "Rollen", untergliedert werden, die unabhängig voneinander skaliert werden können. Microsoft Azure übernimmt dabei das Management der zur Ausführung der Rollen benötigten virtuellen Maschinen. Dies schließt Upgrades der Gast- Betriebssysteme, Patching und Failover (ausgefallene Komponenten werden automatisch ersetzt) ein. Anders als bei Websites haben Entwickler vollen administrativen Zugang auf die virtuellen Maschinen, um beispielsweise zusätzliche Software in die einzelnen Instanzen zu installieren. Hierzu werden auch Remote Desktop Verbindungen zur Administration unterstützt. Rollen können unabhängig voneinander skaliert werden (Hinzuschalten bzw. Entfernen von Instanzen); mit der Auto-Scaling-Funktion kann dieser Vorgang auch (in Abhängigkeit von verschiedenen Lastparametern) automatisiert werden. Die Entwicklung von Cloud Services kann über Visual Studio oder auch Eclipse erfolgen. Die Anwendungen können zunächst in einem Azure Emulator lokal ausgeführt und - nach erfolgreichem Test - direkt aus der Entwicklungsumgebung heraus in die Cloud deployt werden. Cloud Services bieten demnach Entwicklung und Betrieb von Anwendungen im Sinne des , Microsoft Deutschland GmbH

19 PaaS-Modells (PaaS = Platform-as-a-Service). Cloud Services bieten dabei mehr Kontrolle über das Deployment und die Verteilung von Anwendungskomponenten als Web Apps. Microsoft Azure basierte Cloud Services werden in der Cloud letztlich in auf Windows Server basierenden virtuellen Maschinen (VMs) ausgeführt. Es hängt vom Aufbau des Cloud Service, der gewählten Instanzgrößen und VM Versionen ab, wie diese VMs von Microsoft Azure konfiguriert werden. Der Entwickler kann den Aufbau über eine Cloud-Service-Definition (csdef) und eine Cloud-Service-Konfiguration (cscfg) bestimmen. Im Deploymentpaket, welches von Visual Studio, Eclipse oder Kommandozeilentools erstellt werden kann, befinden sich dann alle zur Ausführung der Anwendung benötigten Komponenten (Anwendungscode, Libraries, Frameworks, Serversysteme etc.). Der Rest wird von Microsoft Azure übernommen. Wird die Zahl der Instanzen (durch Änderung der Konfiguration oder durch Nutzung der AutoScale- Funktion) zur Laufzeit geändert, werden entsprechend Instanzen automatisch heruntergefahren bzw. zusätzliche Instanzen provisioniert und der vorgeschaltete Loadbalancer passend umkonfiguriert. Der administrative Aufwand für den Nutzer beschränkt sich somit auf ein Minimum. Die Kosten für den Betrieb werden pro Stunde angesetzt. Werden neue virtuelle Maschinen erzeugt (z.b. bei einem größeren Patch oder bei Hardware-Ausfall), so wird ihr Zustand auf den Deployment-Zeitpunkt zurückgesetzt, d.h. die virtuelle Maschine wird aus einem Basis- Image und dem Deployment-Paket erzeugt. Anders als bei Virtual Machines sind die virtuellen Maschinen von Cloud Services nicht persistent. In Cloud Services ausgeführte Anwendungen sollten ihren Zustand also außerhalb der virtuellen Maschinen (z.b. in Microsoft Azure Storage oder SQL Database) speichern und die Laufwerke innerhalb der virtuellen Maschinen nur für Caching-Zwecke nutzen Micro-Services-basierte Apps mit Service Fabric Die Service Fabric ist das neueste Mitglied in der Familie der Compute Services. Derzeit nur angekündigt, wird dieser Dienst die vierte Option zur Umsetzung Cloud-basierter Anwendungen in Azure (neben App Service, Cloud Services und Virtual Machines). Apps, die für die Service Fabric geschrieben werden, unterscheiden sich hinsichtlich Aufbau und Deployment von den Anwendungen der anderen Compute-Betriebsarten. Bei der Service Fabric können Anwendungen aus sogenannten Micro-Services aufgebaut sein, die dynamisch installiert und auf einen Pool bereitgestellter virtueller Maschinen verteilt werden können. Dabei können sich die Instanzen eines Micro-Service die Ressourcen mit anderen Micro-Service teilen, d.h. auf einer virtuellen Maschine kann mehr als eine Micro-Service-Instanz ausgeführt werden. Vorteil gegenüber den anderen Ausführungsoptionen ist eine deutlich flexiblere Ressourcen-Zuteilung und bessere Auslastung der Maschinen. Anwendungen können flexibler, nämlich auf Micro- Service-Ebene skalieren. So können einzelne Funktionen in Micro-Services verpackt und dann 2015, Microsoft Deutschland GmbH 17

20 sehr individuell skaliert werden (wenn z.b. nur bei einer bestimmten Anwendungsfunktion eine Lastspitze auftritt). Allerdings müssen Anwendungen ganz speziell für die Azure Service Fabric geschrieben sein Betrieb virtueller Maschinen mit Virtual Machines Virtual Machines bringen das IaaS-Element in Microsoft Azure ein. Sie erlauben den Betrieb selbst erstellter oder von Microsoft bereitgestellter virtueller Maschinen auf Microsoft Azure. Diese werden minutengenau abgerechnet. Zur Bereitstellung einer Virtual Machine ist letztlich nur die Festlegung einer VHD (hier werden Standard-VHDs eingesetzt), auf deren Basis der Bootvorgang ablaufen soll, die VM-Größe sowie abhängig von der gewählten VHD ein paar wenige Konfigurationsparameter (z.b. Administratorkennung, DNS-Name) erforderlich. Die in den virtuellen Maschinen eingesetzten Festplattenlaufwerke werden im Storage als Page Blobs persistiert. Damit bleiben alle Inhalte erhalten, sollte eine virtuelle Maschine einem Re- Image unterzogen werden (z.b. bei Hardware-Ausfall). Für die Inhalte gelten die gleichen Regeln für Failover (3-fach-Speicherung aller Inhalte, optionale Geo-Replikation in ein entferntes Rechenzentrum) wie für alle anderen Inhalte des Blob Storage. Da von Microsoft Azure Standard-VHDs genutzt werden, können sowohl bestehende VMs aus einer lokalen Hyper-V-Umgebung in die Cloud migriert und als Virtual Machine ausgeführt werden, als auch umgekehrt VHDs aus Microsoft Azure heruntergeladen und in einer entsprechenden Hyper-V-Umgebung lokal ausgeführt werden. Als Gast-Betriebssysteme für Virtual Machines werden sowohl verschiedene Windows Server Varianten als auch ausgewählte Linux-Distributionen unterstützt. Ebenfalls unterstützt werden einige Serveranwendungen wie SQL Server, SharePoint Server, BizTalk Server und Active Directory. Durch Kooperation mit Oracle werden auch Anwendungen aus dem Oracle-Technologieportfolio (WebLogic, Java, Oracle DB, ) unterstützt. Es ist möglich, neue VHDs in einer lokalen Hyper-V-Umgebung zu erzeugen, nach Microsoft Azure zu laden und von den VHDs neue Virtual Machines zu booten. Daneben können auch bereits vorgefertigte mit entsprechender Serversoftware bestückte Images aus einer VM Gallery ausgewählt und gestartet werden. Im sogenannten VM Depot hält MS Open Tech diverse mit Open-Source-Stacks bestückte VM Images vor, die dann leicht nach Azure importiert und dort ausgeführt werden können. Damit ist es möglich, wichtige Teile der Serverumgebungen eines eigenen Rechenzentrums ohne Änderung nach Microsoft Azure zu migrieren. Die minutengenaue Abrechnung macht dieses Ausführungsmodell auch für die Bereitstellung von Test- oder Demo-Umgebungen interessant, wo Infrastruktur oft nur temporär benötigt wird , Microsoft Deutschland GmbH

21 Wie die anderen Ausführungsmodelle können auch Virtual Machines in Kombination mit anderen Azure Services genutzt werden. So kann eine in einer VM ausgeführte Anwendung beispielsweise problemlos Microsoft Azure Storage oder SQL Database nutzen oder Benutzerauthentifizierung über den Azure Active Directory abwickeln. Besonders interessant ist die Kombination mit dem Virtual Network (siehe 8.1): Durch die Möglichkeit ein lokale und Cloud- VMs umspannendes virtuelles Netzwerk mit gemeinsamen Ipv4-Adressraum und entsprechenden Routing Tabellen einzurichten, können virtuelle Maschinen flexibel zwischen der Cloud und einem lokalen Rechenzentrum hin- und hergeschoben werden ohne dass dies aus Netzwerksicht Auswirkungen auf die anderen VMs hat Batch-Verarbeitung mit Azure Batch Die automatisierte Ausführung von größeren Berechnungsprozessen (z.b. für mathematische Berechnungen, Rendering von Videos, Datenauswertungen, ) ist normalerweise mit einigen Herausforderungen verbunden: die temporäre Bereitstellung ausreichender Rechenkapazität, Verteilung der Berechnungslogik und zugehöriger Daten sind in der klassischen IT schwer bis überhaupt nicht zu realisieren. Azure Batch kann diese Aufgaben übernehmen und so die Möglichkeiten der Batch-Verarbeitung jedem Azure-Anwender zugänglich machen. Der Service stellt die jeweils benötigten Cluster-Umgebungen bereit, verteilt die per EXE-Datei oder Skript bereitgestellte Berechnungslogik, steuert die Ausführung und gibt die Rechenressourcen nach Beendigung wieder frei, so dass nur genau die benötigte Ressourcen abgerechnet werden Verwaltung mobiler Apps mit Mobile Engagement Mit Mobile Apps und den Vorlagen für Clients auf verschiedenen Plattformen können mobile Anwendungen recht schnell und effizient umgesetzt werden. Während des Betriebs dieser Anwendungen ist häufig von Interesse, welche Funktionen dieser Anwendungen häufig genutzt werden, wo Probleme auftreten etc. Mobile Engagement ermöglicht einen Zugriff auf derartige Informationen über ein Dashboard. Über dieses ist es auch möglich, Nachrichten an Nutzer zu verschicken, um beispielsweise Kampangnen-bezogene Informationen zu verteilen , Microsoft Deutschland GmbH 19

22 2.7 Push-Benachrichtigungen mit Notification Hubs Die Möglichkeit, gezielt, schnell und einfach Push Notifications an eine große Zahl von unterschiedlichen Clients verschicken zu können, stellt eine große Herausforderung in modernen, mobilen Anwendungsszenarien dar. Notification Hubs erlauben es, mit einem einzigen API- Aufruf Nachrichten an Clients unterschiedlicher Plattformen (Windows Store, Windows Phone 8, ios, Android) zu verschicken. Als Adressat können dabei einzelne User (die ggf. mehrere Geräte besitzen), Gruppen von Usern oder alle Nutzer zugehöriger Client-Apps bestimmt werden. Damit können beispielsweise Nachrichtenportale an ihre Leser aktuelle Neuigkeiten thematisch zielgerichtet verschicken oder Event-Seiten Aktualisierungen zum Tagesverlauf verschicken Bereitstellung von Windows-Apps mit RemoteApp Mit RemoteApp können Client Anwendungen zentral über Azure bereitgestellt werden. Über das Microsoft Remote Desktop Protocol können diese Anwendungen dann von verschiedenen Client Systemen (Windows, Mac OS X, ios, Android) aus aufgerufen und ausgeführt werden, ohne dass die Anwendungen auf den Clients gespeichert werden. Damit wird es möglich, Anwendungen aus einer gesicherten Umgebung heraus bereitzustellen und zugleich eine heterogene Client-Systemlandschaft zu unterstützen API Management Anwendungslogik wird häufig nicht über eine endbenutzertaugliche Oberfläche sondern als API bereitgestellt. API Management kann bei der Vermarktung einer API helfen. Dazu können bereitgestellte APIs mit Berechtigungen versehen, duch Konvertierung von Ein- und Ausgabewerten ergänzt, mit Produktspezifischen SLAs versehen werden. Die Nutzung von APIs kann überwacht, ausgewertet und ggf. entsprechend abgerechnet werden. Die bereitgestellte API kann dabei auf Azure oder auch extern betrieben werden , Microsoft Deutschland GmbH

23 3 Speicherung von Daten auf Microsoft Azure Sichere Datenspeicherung ist eine zentrale Anforderung in nahezu jeder Anwendung. Eine Möglichkeit zur Speicherung von Daten wurde bereits in Abschnitt 2.3 vorgestellt: Speicherung in Virtual Machines. Dies kann in den Laufwerken der Virtual Machine, einem vorkonfiguriertem SQL Server oder auch in beliebigen anderen Speichersystem (auch Non-SQL-Systeme wie MongoDB, Cassandra etc.) erfolgen, welches in einer Virtual Machine betrieben wird. Durch die Persistierung der Festplatten in Blob Storage sind die Daten sicher abgelegt. Microsoft Azure stellt darüber hinaus auch verschiedene Speichertypen als echte Cloud Services zur Verfügung. Das Management dieser Speicher wird weitestgehend durch Microsoft Azure übernommen. Für relationale Datenspeicherung gibt es SQL Database, für Non-SQL- Speicherung semi-strukturierter Daten gibt es DocumentDB und Table Storage, für große Binärdaten (Dokumente, Videos, Musik, statische Webseiteninhalte) gibt es Blob Storage und als persistentes Dateisystem stehen Azure Disks zur Verfügung. Folgende Tabelle gibt einen Überblick über die verschiedenen Speicheroptionen. RDBMS in einer SQL Database DocDB Table Storage Blob Storage Files Disks VM Info-Typ Tabellen mit Schema Objekte Key-Value Blobs Files Redundanz Ja, 3-fach VM-Bindung Ja Nein Optimierung über Indizes Mehrere Indizes möglich Index pro Feld nur ein Index n/a Schnittstelle TDS RESTful RESTful, SMB NTFS Tx-Kosten Ja Nein Ja Use Cases Relationale Datenspeicherung und -verarbei- Semistrukt. Semistrukt. Ablage von Binär- Frameworks, die ein persistentes Dateisys- tung (SQL) JSON-Objekte Daten mit einem daten (Bilder, Vi- tem benötigen Schlüssel deos etc.) Tabelle 2: Gegenüberstellung der Speicheroptionen unter Microsoft Azure Alle diese Speichertypen (bis auf das lokale Dateisystem einer VM) legen Daten dreifach auf verteilten Speichermedien ab. Zugriff ist nicht nur über Anwendungen möglich, die auf Microsoft Azure betrieben werden, sondern auch von außerhalb, d.h. beispielsweise von einer lokal 2015, Microsoft Deutschland GmbH 21

24 ausgeführten Rich-Client-PC-Anwendung oder einer Smartphone App. Es ist möglich, die Inhalte mit Zugriffsschutz zu versehen. Auch eine zeitliche Zugangsbeschränkung ist möglich. 3.1 Relationale Datenspeicherung Relationale Datenbanksysteme in Virtual Machines Ein in einer Virtual Machine betriebener SQL Server (bzw. ein beliebiges anderes Datenbanksystem) ist eine naheliegende Möglichkeit, relationale Datenspeicherung und -verarbeitung in Microsoft Azure durchzuführen. Konfiguration und Administration des Servers verbleiben dabei beim Nutzer. Er bleibt also in der Verantwortung, den Server zu verwalten, zu konfigurieren, Updates einzuspielen etc. Einflussmöglichkeiten auf den Betrieb des Servers sind somit maximal. Auch die Kompatibilität zu einem lokal ausgeführten System ist gegeben. Die Aufwände zum Betrieb sind allerdings auch vergleichbar mit denen zum Betrieb eines lokalen Systems RDBMS-as-a-Service: SQL Database SQL Database bringt relationale Datenbanktechnologie als echten Cloud Dienst in die Microsoft Azure Plattform ein. Dazu gehören eine relationale Datenbank und ein Synchronisierungsdienst, mit dem mehrere Datenbanken inhaltlich abgeglichen werden können. Der Administrationsaufwand beschränkt sich auf ein Minimum, da dieser weitestgehend von Microsoft Azure übernommen wird. Mit SQL Database verfügt Microsoft Azure über eine echte relationale Datenbank, die schnittstellenkompatibel zu SQL Server ist. Durch diese Kompatibilität ist es möglich, SQL Database über bekannte Technologien (z.b. Entity Framework, ADO.NET, JDBC) und Werkzeuge (z.b. SQL Server Management Studio) zuzugreifen. In vielen Fällen reicht es aus, die Adressierung der anzusprechenden Datenbank über den Connection String zu einer entsprechenden Cloud Datenbank vorzunehmen. Funktional bildet SQL Database eine Teilmenge von SQL Server ab. Zur Verfügung stehen die bekannten Datenbankkonstrukte wie Tabellen, Views, Joins, atomare Transaktionen, Datenintegrität bei konkurrierenden Zugriffen etc. Ebenso wird die SQL Sicherheitsarchitektur mit der Möglichkeit unterstützt, Benutzer anzulegen und diesen Berechtigungen zu vergeben. Im Unterschied zu SQL Server (auch einem SQL Server, der in einer Virtual Machine betrieben wird) handelt es sich bei SQL Database um einen echten Cloud Dienst. Das Management der Umgebung (Konfiguration von Hardware und Systemsoftware, Überwachung, Einspielen von Patches etc.) wird vollständig durch Microsoft Azure übernommen. Das Einrichten eines neuen , Microsoft Deutschland GmbH

25 Datenbankservers mit einer zugehörigen Datenbank ist eine Frage von Sekunden. Entsprechend schnell kann eine Datenbank wieder gelöscht werden. Die Abrechnung erfolgt entsprechend der Bereitstellungsdauer und der Datenbankgröße. SQL Database wird in drei Editionen angeboten: Basic, Standard und Premium. Basic eignet sich als kostengünstige Alternative für geringere Lasten und Datenbankgrößen bis 2 GB, Standard bietet höhere Transaktionsleistungen für Datenbanken bis 250 GB und Premium garantiert höchste Performanz- und Transaktionsleistung bei Datenbanken bis 500 GB. Zwischen den Editionen kann zur Laufzeit einfach gewechselt werden, so dass auf Änderungen in den Lastanforderungen reagiert werden kann. Skalierbarkeit über die Grenzen einer einzelnen SQL Database Instanz hinaus kann mit Elastic Scale für Azure SQL Database erzielt werden. Mit diesem Dienst wird die Skalierbarkeit der Datenschicht in Cloud Anwendungen deutlich vereinfacht. Letztlich handelt es sich um einen Sharding Mechanismus, über den Anwendungen auf einen Pool von Datenbanken, auf den der Datenbestand verteilt ist, zugreifen können. Über einen Contract können Entwickler Strategien zu definieren, die festlegen, welche Daten letztlich in welcher Datenbank gespeichert werden. Diese erlaubt es dem Service automatisch zu bestimmen, welche Datenbank für eine konkrete Transaktion angesprochen werden soll. Abfragen über mehrere Datenbanken hinweg sind ebenfalls möglich NoSQL-Datenspeicherung Neben relationaler, SQL-basierter Datenspeicherung, bietet Microsoft Azure auch Datendienste, die eine NoSQL-basierte Speicherung ermöglichen: DocumentDB als dokumentenbasierte Datenbank mit nativer Unterstützung für JSON und JavaScript, Table Storage zur Ablage semi-strukturierter Daten in tabellenartig aufgebauten Entity-Sets, Queue Storage 2 zum Nachrichtenversand zwischen lose, d.h. asynchron gekoppelten Kommunikationspartnern und Blob Storage zur Ablage und Verarbeitung großer Binärdaten (BLOB = binary large object). In allen Fällen werden die Daten hochverfügbar abgelegt (hierzu werden Daten automatisch 3-fach gespeichert, Geo-Replikation ist möglich) und stehen über RESTful Schnittstellen zur Verfügung. Ein Sonderfall stellen Microsoft Azure Disks dar: sie stellen auf Basis von Blob Storage ein NTFS-Dateisystem mit entsprechender Filesystemschnittelle zur Verfügung. Damit kann in Microsoft Azure Virtual Machines ein persistentes Dateisystem genutzt werden. 2 Queue Storage wird im Kontext der Anwendungsintegration in Abschnitt behandelt. 2015, Microsoft Deutschland GmbH 23

26 3.2.1 JSON-Objektdatenbank DocumentDB DocumentDB ist bezüglich der zu speichernden Daten zwischen SQL Database und Table Storage angesiedelt. Formal eine schemalose NoSQL-Datenbank erlaubt DocumentDB die Speicherung komplexerer JSON-basierter Objekte. Diese werden automatisch von der Datenbank indiziert und können mit einer an SQL angelehnten Abfragesyntax ohne Angabe eines Schemas oder Sekundärindizes zugegriffen werden. Durch die native Unterstützung von JavaScript und JSON eignet sich DocumentDB für die Entwicklung von Anwendungen, die auf diesen Technologien basieren und die entsprechende Objete speichern müssen Table Storage Microsoft Azure Table Storage ist eine weitere NoSQL-Datenbank der Microsoft Azure Plattform. Anders, als der Name suggeriert, handelt es sich also nicht um ein tabellenbasiertes, relationales Datenbanksystem, sondern um einen Speicher für die Ablage großer semi-strukturierter Datenbestände in der Cloud, für deren Zugriff ein Primärschlüssel ausreichend ist, und keine aufwändigen relationalen Datenbankoperationen erforderlich sind. Über einen einzigen Schlüssel (bestehend aus den zwei Pflicht-Attributen Partition Key und Row Key) können Entitys ausgelesen werden, die ihrerseits aus frei definierbaren, typisierten Propertys (eine Property besteht dabei aus einem Namen, einem Typen (z.b. String, Integer,...) und einem Wert) bestehen. Über die Primärschlüsselwerte kann Microsoft Azure Einträge zu Partitionen zusammenfassen und diese zur Performance-Optimierung automatisch auf verschiedene Speichermedien verteilen. Die Daten werden dabei automatisch 3-fach, hoch-verfügbar abgelegt, und können über RESTful-Schnittstellen zugegriffen werden. Als Alternative für den Zugriff stehen unter anderem für.net, Java und PHP Klassenbibliotheken zur Verfügung. Wenngleich Table Storage gegenüber SQL Database weniger Funktionalität im Bereich Datenmanagement und komplexen Zugriffsoperationen hat, bietet er eine kostengünstige Ablage semi-strukturierter Daten und ermöglicht einen effizienten, hochperformanten Zugriff auf diese Daten. Dabei werden Datenbestände von bis zu 500 Terabytes pro Storage Account unterstützt. storage-dotnet-how-to-use-tables/ Blob Storage Microsoft Azure Blob Storage erlaubt die sichere, hoch-verfügbare Speicherung großer, unstrukturierter Binärdaten (BLOB = binary large object) in Microsoft Azure. Ein einzelner Blob kann dabei bis zu 1 Terabyte Größe haben. Inhalte werden automatisch 3-fach gespeichert , Microsoft Deutschland GmbH

27 Darüber hinaus ist Geo-Replikation sowie die Möglichkeit, Blob-Inhalte über das Content Delivery Network (siehe 6.2) weltweit verteilt zu cachen, optional verfügbar. Es stehen zwei Arten von Blobs zur Verfügung: Block Blobs und Page Blobs. Erstere eignen sich für sequentiellen Datenupload und -download, letztere bieten wahlfreien Zugriff auf Blob-Abschnitte. Blobs werden innerhalb von Containern abgelegt. Sowohl auf Conainer- als auch auf Blob- Ebene können Zugriffsrechte vergeben werden. Dabei kann das betreffende Element als öffentlich (Zugriff ohne Authentifizierung möglich) oder privat deklariert sein. Über die Erzeugung von Shared Access Signatures können Zugriffe zeitlich begrenzt auf entsprechend berechtigte Nutzer beschränkt werden. storage-dotnet-how-to-use-blobs/ 3.3 Dateisystem-basierte Speicherdienste SMB-2.1-Fileshares mit File Service Mit Hilfe des File Service können File Shares über das Standard-SMB-2.1-Protokoll bereitgestellt werden. Damit können Azure-basierte Anwendungen bzw. Ausführungs-Instanzen leicht untereinander Daten austauschen. Eine Migration bestehender Anwendungen in die Cloud wird dadurch deutlich vereinfacht, da mit SMB-2.1 ein Protokoll weiterverwendet werden kann, das in lokalen Ausführungsumgebungen häufig zum Einsatz kommt Virtuelle Festplatten in Virtual Machines: Disks Mit Microsoft Azure Disks können aus Microsoft Azure Virtual Machines Daten in ein persistentes Dateisystem gespeichert werden. Eine in einem Microsoft Azure Page Blob abgelegte VHD (virtual hard disk) dient dabei als Speichermedium. Dort abgelegte Daten werden wie bei Page Blobs üblich 3-fach abgelegt und sind somit ausfallsicher gespeichert. Microsoft Azure Disks können zur Laufzeit an Virtual Machines angehängt bzw. abgelöst werden. 3.4 Caching Anwendungen müssen häufig wiederholt auf Daten in entfernten Quellen (z.b. SQL Database, Microsoft Azure Storage,...) zugreifen. Zur Performance-Steigerung kann es sinnvoll sein, diese nach dem erstmaligen Auslesen in einem näher gelegenen, performanteren Speicher zwischenzuspeichern, um Folgezugriffe schneller abwickeln zu können. Microsoft Azure stellt zu diesem Zweck vier Mechanismen zur Verfügung: Redis Cache und Managed Cache Service als 2015, Microsoft Deutschland GmbH 25

28 zentral bereitgestellt Caching Services, In-Role Caching als Möglichkeit, ungenutzte Ressourcen innerhalb der Komponenten oder auch dedizierte Instanzen als Cache zu verwenden und das Content Delivery Network, das Inhalte aus Blob Storage weltweit verteilt zwischenspeichern kann Azure Redis Cache Redis Cache ist ein auf dem Open-Source-basierten Redis Cache Framework setzender, von Microsoft verwalteter und zentral bereitgestellter Caching Service. Dieser kann aus jedem Ausführungsmodell (Websites, Cloud Services, Virtual Machines) heraus angesprochen und genutzt werden und stellt die Empfehlung für alle neu zu entwickelnden Cloud-basierten Anwendungen dar, die Cache-Bedarf haben Managed Cache Service Der Managed Cache Service stellt einen zentral nutzbaren In-Memory-Cache zur Verfügung. Im Gegensatz zum In-Role Cache, der Cloud Services vorbehalten ist, kann der Cache Service wie der Redis Cache aus allen Ausführungsmodellen heraus angesprochen und genutzt werden. Der Managed Cache Service wird nur noch aus Gründen der Kompatibilität zu älteren Anwendungen angeboten. Für neue Projekte sollte Redis-Cache gewählt werden In-Role Cache Der In-Role Cache verlagert Caching Funktionalität in die Instanzen eines Cloud Service selbst, d.h. die zur Zwischenspeicherung genutzten Speicherressourcen befinden sich in zur Anwendungsausführung genutzten VM-Instanzen (wobei hier prozentuale Ressourcenanteile für das Caching reserviert werden) oder in speziell für Caching-Zwecke eingesetzten VM-Instanzen. Das Caching-Framework stellt sicher, dass sich die Speicherinhalte der Caching-Instanzen untereinander synchronisieren. Durch eine entsprechende Konfiguration der betreffenden Anwendung kann dieser Cache auch zur Zwischenspeicherung einer User-Session verwendet werden , Microsoft Deutschland GmbH

29 3.5 Hybride Datenablage mit StorSimple StorSimple stellt eine hybride Speicherlösung dar. Eine im eigenen Rechenzentrum betriebene Appliance bietet lokale Datenspeicher an. Die gespeicherten Daten werden (auf Wunsch verschlüsselt) in Microsoft Azure Storage repliziert. Durch die Sicherheitsmechanismen im Azure Storage (3-fach-Speicherung, Geo-Replikation, ) werden die Daten entsprechend sicher aufbewahrt. Die Notwendigkeit zum zusätzlichen Backup entfällt , Microsoft Deutschland GmbH 27

30 4 Analytics- und Big Data Services 4.1 Event Hubs Im Kontext des Internets der Dinge ist es häufig erforderlich, Datenströme, ausgehend von verschiedenen Quellen wie Webseiten, Apps, Sensoren und sonstigen Geräten in Echtzeit zu verarbeiten. Event Hubs ist eine hochgradig, skalierbare Datendrehscheibe, die Millionen von Ereignissen pro Sekunde verarbeiten kann. Nachrichten werden dabei pro Datenquelle erfasst und in einem partitionierten Speicherbereich zwischengespeichert. Dieser Speicher macht dan die ein- oder mehrmalige Verarbeitung der Daten über parallel geschaltete Empfänger möglich Stream Analytics Analyse und Auswertung von Daten, die in einem festen Speicher ( in Ruhe ) abgelegt sind, kann beispielsweise über HDInsight erfolgen. Im Bereich von IoT-Szenarien wird allerdings häufig eine Auswertung von Datenströmen, also Daten in Bewegung, benötigt. Stream Analytics deckt genau diese Anforderung ab: damit ist eine Analyse von Datenströmen in Echtzeit möglich, d.h. Datenströme können überwacht, Auffälligkeiten der Daten im laufenden Betrieb erkannt und gemeldet werden. Abfragen auf den Datenströmen können in einer SQL-basierten Sprache formuliert werden. Datenbank-Spezialisten finden also eine vertraute Technologie zur Analyse von Datenströmen vor Data Factory Datenverarbeitung in Unternehmen ist heutzutage gekennzeichnet von heterogenen Datenspeichern (SQL, NoSQL, unstrukturierte Daten etc.) und verarbeitungskomponenten (Datenbanken, BigData-Prozessoren etc.). Daten durchlaufen ein Unternehmen häufig komplexe Wege von der Erzeugung bzw. dem Empfang der Daten über verschiedene datenverarbeitende Komponenten bis hin zur Ablage bzw. Verteilung der Daten an unterschiedliche Empfänger. Mit Data Factory können lokale Daten wie solche aus SQL Server zusammen mit Cloud-bezogene Daten aus Azure SQL Database, Blobs und Tables verarbeitet werden. Diese Datenverarbeitungsströme können über einfache, hochverfügbare Datenpipelines erstellt, verarbeitet und überwacht werden. Es können Datenquellen und Datenempfänger definiert werden und die , Microsoft Deutschland GmbH

31 Bewegung der Daten im Unternehmen nachverfolgt und von zentraler Stelle aus überwacht werden HDInsight Neben der reinen Datenspeicherung bietet Microsoft Azure auch Möglichkeiten zur Auswertung und Aufbereitung von Daten, die in Azure abgelegt sind. Durch die flexible, unkomplizierte Bereitstellung auch größerer Rechen- und Speicherressourcen, die nach einer Datenauswertung wieder deaktiviert werden können, ist Azure die ideale Umgebung für derartig weitergehende Datenverarbeitung. HD Insight ermöglicht die Analyse großer Datenbestände mit Hilfe von Hadoop, einem Open- Source-Framework, welches sich zur Berechnung sogenannter Big Data Probleme, d.h. Auswertungen auf Datenbeständen, die nicht mehr in einer relationalen Datenbank gespeichert werden können (z.b. weil sie zu groß sind oder weil sie nicht relational strukturiert sind), großer Beliebtheit erfreut. Microsoft Azure ermöglicht in diesem Kontext eine automatische Provisionierung von Hadoop-VMs, die Verteilung von Daten und Berechnungsalgorithmen etc. Neben der effizienten Berechnung von Map Reduce Algorithmen werden auch weitere Konzepte wie Hive 3 und Pig 4 unterstützt Machine Learning Mit Machine Learning können auf Basis bestehender Datensätze Vorhersagen für weitere Daten getroffen werden. Hierzu können vorhandene Daten aufgeteilt werden in Trainings- und Kontrolldaten. Aus vorgefertigter oder selbst mittels der Programmiersprache R erstellter Analysealgorithmen können Prognosemodelle erstellt werden. Diese können mit den Trainingsdaten trainiert werden. Die erzielte Prognosegenauigkeit der Modelle kann dann mit den Kontrolldaten überprüft werden. Die Modelle können dann wiederum als Webservice bereitgestellt werden. All dies ist in einer integrierten, grafischen Entwicklungsumgebung möglich, wo per Drag & Drop Datenflussdiagramme aus Daten und Prozesskomponenten erstellt und konfiguriert werden können. 3 Hive ist eine Data Warehouse Infrastruktur, die Datenaggregation und entsprechende Abfragen unterstützt. 4 Pig ist ein Framework zu Beschreibung und Ausführung paralleler Berechnungen. 2015, Microsoft Deutschland GmbH 29

32 4.6 Azure Search Azure Search bietet eine als Service angebotene Such-Engine. Verschiedene Datenquellen können als Basis für die Suche konfiguriert werden. Hierzu können zugrundeliegende Bewertungsmodelle angepasst und damit Suchergebnisse an Geschäftsziele angepasst werden. Der Suchindex wird automatisch erstellt und aktualisiert SQL Data Warehouse Mit SQL Data Warehouse lassen sich flexibel Data Warehouse Lösungen aufbauen, deren Ressourcen sich an den konkreten Datenauswertungsbedarf anpassen lassen. Dabei können Rechen- und Speicherdienste unabhängig voneinander skaliert werden. Somit können bei Beibehaltung der Speichersysteme (für relationale Daten oder nicht-relationalen Blob Storage) die Rechenressourcen erweitert, verringert oder auch angehalten werden Azure Data Catalog Der Azure Data Catalog ist ein Verzeichnisdienst, in dem Datenquellen im Unternehmen registriert und auffindbar gemacht werden können. Verschiedene Mitarbeiter können Datenquellen registrieren, beschreiben, mit Metadaten versehen und die Datenquellen aus ihnen vertrauten Datenverarbeitungswerkzeugen via Data Catalog nutzen , Microsoft Deutschland GmbH

33 5 Sicherheit Azure-basierter Anwendungen Durch die Verlagerung von Daten und Anwendungslogik aus dem eigenen Rechenzentrum in die Cloud entsteht bei allen Beteiligten ein besonderes Sicherheitsbedürfnis. Die in der Cloud betriebenen Systeme müssen vor unberichtigten Zugriffen geschützt werden. Microsoft stellt über das Microsoft Azure Trust Center Informationen über Betrieb, Datenschutz, Sicherheit und Compliance der zugrundeliegenden Infrastruktur zur Verfügung, gibt Hinweise für die Erstellung sicherer, Azure-basierter Anwendungen und bietet mit Microsoft Azure Active Directory zentrale Bausteine für die Absicherung eigener Anwendungen in der Cloud. 5.1 Azure Active Directory Microsoft Azure Active Directory ist ein Verzeichnisdienst, in dem Benutzer und deren organisatorische Zugehörigkeiten gespeichert werden können. Über den Dienst können sich Benutzer anmelden. Sie erhalten dann ein entsprechendes Security-Token, das sie dann Anwendungen übergeben können, um ihre Benutzeridentität nachzuweisen. Azure erlaubt dabei auch eine Synchronisation von Inhalten mit einem lokal betriebenen Windows Server Active Directory. Das Microsoft Azure Active Directory ist dabei primär für den Einsatz im Rahmen Cloudbasierter Anwendungen (wie z.b. Office 365) konzipiert. In Szenarien, in denen ein vollwertiges Active Directory benötigt wird (z.b. wenn ein eigenes Rechenzentrum mit Hilfe von Virtual Machines und Virtual Network in die Cloud ausgedehnt werden soll), sollte auf eine mit einem klassischen Windows Server Active Directory bestückte Virtual Machine zurückgegriffen werden. Für den Zugriff auf des Microsoft Azure Active Directory steht mit Microsoft Azure Active Directory Graph eine RESTful API zur Verfügung. Diese ermöglicht es, zu einem Benutzer die organisatorischen Zugehörigkeiten und Verbindungen zu anderen Benutzern den Social Graph auszulesen. Mit Active Directory Access Control können externe Identity Provider in eigenen Anwendungen zur Benutzerauthentifizierung genutzt werden. Dieser Service eignet sich also dann, wenn die Benutzer nicht in der Anwendung selbst (z.b. über Microsoft Azure Active Directory) gespeichert werden sollen. Für Anwender hat dies den Vorteil, dass sie sich an einer Anwendung über bereits bestehende Credentials (z.b. Windows Live ID mit zugehörigem Passwort) an der Anwendung anmelden können. Abb. 5-1 veranschaulicht den Mechanismus. 2015, Microsoft Deutschland GmbH 31

34 Abb. 5-1 Microsoft Azure Active Directory Access Control Die abgesicherte Anwendung etabliert (über Zertifikateaustausch) eine Vertrauensbeziehung zum Active Directory (Schritt 1). Sie bestimmt, über welche der generell unterstützten Identity Provider sich Anwender anmelden können sollen. Ein Benutzer erhält dann beim Aufruf der Anwendung die Möglichkeit zur Auswahl aus den so bestimmten Identity Providern. Nachdem sich der Benutzer erfolgreich authentifiziert hat (2), kann Access Control die vom Identity Provider ausgelieferten Profilinformationen in ein Token eines einheitlichen Formats (z.b. Simple Web Token oder SAML-Token) konvertieren (3) und dem Benutzer übergeben (4). Dieser kann dieses Token dann der Anwendung übergeben (5). Diese muss demnach nur noch Tokens des betreffenden Formats auswerten, nicht aber mit verschiedenen Identity Providern interagieren. Dies wird ihr vom Azure Active Directory abgenommen. Folgende Identity Provider werden unterstützt: Microsoft Account, Google ID, Yahoo ID, Facebook ID und Active Directory Federation Services Multi-Factor Authentication Softwareanwendungen bei denen ein hoher Sicherheitsstandard erreicht werden soll, arbeiten bei der Authentifizierung von Benutzern häufig mit sogenannter Multi-Faktor-Authentifizierung. Dabei kommt mehr als ein Mechanismus zur Verifikation eines Benutzers zum Einsatz. Mit Hilfe von Microsoft Azure Active Authentication kann ein solcher Authentifizierungsmechanismus umgesetzt werden. Dabei kann neben einer Passwort-basierten Authentifizierung auch eine mobile App, ein Telefonanruf oder eine SMS herangezogen werden. Sobald dies für einen Benutzer konfiguriert ist, muss dieser bei seiner nächsten Anmeldung im Active Directory entsprechende Mobilfunk-Telefonnummern hinterlegen , Microsoft Deutschland GmbH

35 5.3 Key Vault Ein bewährtes Mittel zur Absicherung von Daten in der Cloud ist deren Verschlüsselung. Eine sichere Verwaltung der verwendeten Schlüssel ist dabei essenziell, um Daten in der Cloud wirklich zu schützen. Mit Key Vault können Schlüssel und geheime Schlüssel wie Kennwörter mit Schlüsseln verschlüsselt werden, die in HSMs (Hardware Security Modules) gespeichert sind. Zusätzliche Sicherheit wird gewährleistet, wenn eigne Schlüssel in HSMs importiert oder erzeugt werden, die über die Zertifizierungen FIPS Level 2 sowie Common Criteria EAL4+ verfügen. Dadurch wird erreicht, dass die Schlüssel das HSM-System nicht verlassen. Mit Key Vault sind Schlüssel für Microsoft nicht sichtbar und können auch nicht extrahiert werden Microsoft Azure Trust Center Das Microsoft Azure Trust Center stellt eine Sammlung von Informationen über den sicheren Betrieb von Microsoft Azure sowie den darauf ausgeführten Anwendungen und gespeicherten Daten dar. Hierzu gehören Beschreibungen zu Prozessen und Standards, die Sicherheit und Datenschutz sicherstellen und entsprechenden Zertifikaten, die dies von unabhängiger Seite bestätigen , Microsoft Deutschland GmbH 33

36 6 Medienverarbeitung und -verteilung 6.1 Media Services Die flexible und bei Bedarf weltweite Bereitstellung digitaler Inhalte ist eine große Stärke von Microsoft Azure. Dies trägt dem Wunsch Rechnung Audio- und Videoinhalte ablegen, konvertieren und an verschiedene Endgeräte flexibel ausliefern zu können. Microsoft Azure enthält hierzu die Microsoft Azure Media Services, die derartige Aufgaben zentral übernehmen können. Zu bereitgestellten Funktionalitäten gehören: Upload von Mediendaten (die dann im Blob Storage abgelegt werden) Codierung und Konvertierung von Videos in verschiedene Video- und Audio-Formate Zugriffsschutz auf Mediendaten im Sinne von Digital Rights Management (DRM) Schaltung von Werbung in Videostreams Streaming von Videos (optimiert für verschiedene Endgeräte), bei Bedarf zeitgesteuert Wie die anderen Azure Services können auch Media Services mit Anwendungskomponenten zusammenarbeiten, die nicht notwendigerweise auch auf Microsoft Azure ausgeführt werden. Sie sind durchweg über RESTful Schnittstellen aufrufbar. Zur optimalen Auslieferung von Videoinhalten können das Microsoft Azure CDN oder Caching Services von Drittanbietern genutzt werden. Dabei ist auch eine Optimierung auf die konsumierenden Endgeräte (z.b. Windows-PC, Macintosh, HTML 5, ios, Android, Windows Phone,...) und deren jeweilige Wiedergabemöglichkeiten (Auflösung, Bildschirmgröße etc.) möglich Content Delivery Network (CDN) Das Content Delivery Network (CDN) ist ein Verbund von weltweit verteilten Microsoft Azure Rechenzentren. Im CDN können Inhalte aus Microsoft Azure Blob Storage oder Web Apps für einen bestimmten Zeitraum gecached werden und somit eine effiziente Auslieferung von Inhalten des Blob Storage sicherstellen: Ein Anwender erhält beim Zugriff Blob Storage Inhalte aus dem für ihn nächstgelegenen Rechenzentrum zugestellt. Beim erstmaligen Zugriff eines Anwenders prüft Azure, ob die angeforderten Daten bereits im CDN-Standort verfügbar sind. Ist dies der Fall, werden die Daten von dort ausgeliefert. Sind die Daten noch nicht dort, werden , Microsoft Deutschland GmbH

37 sie vom Original aus Blob Storage ausgeliefert. Eine Kopie wird im CDN hinterlegt, so dass Folgeaufrufe von dort bedient werden können , Microsoft Deutschland GmbH 35

38 7 Integration Azure-basierter Anwendungen in die eigene IT In vielen Software-Projekten stellt sich die Frage, wie Cloud-Ressourcen mit der lokalen IT verknüpft werden können. Weder ist es realistisch, dass die IT eines Unternehmens komplett in die Cloud wandert, noch wäre es sinnvoll, auf die Vorteile der Cloud (flexible Bereitstellung von IT, nutzungsabhängige Abrechnung, hohe Skalierbarkeit etc.) zu verzichten. Microsoft Azure stellt verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung, Azure-basierte Ressourcen mit lokalen Ressourcen zu koppeln. Auf Anwendungsebene steht der Service Bus zur Verfügung, auf Datenebene kann SQL Azure DataSync verwendet werden und auf Netzwerkebene bieten sich mit Virtual Network eine Option, die durch den Traffic Manager um einen Routing Service ergänzt wird. 7.1 Datenintegration via SQL DataSync Der SQL Azure DataSync Service ist ein Cloud Service in SQL Azure, mit dem es möglich ist, Azure-basierte SQL Datenbanken untereinander, aber auch mit lokal betriebenen SQL Server Datenbanken zu synchronisieren. Die Synchronisation kann über eine grafische Oberfläche eingerichtet und administriert werden. Dabei können Synchronisationsfrequenz, Richtung der Datenübertragung (bidirektional, nur Upload, nur Download), Strategien für die Konfliktauflösung und die zu synchronisierenden Inhalte (Datenbanken, Tabellen, Spalten und Tabellenzeilen (gefiltert durch Feldwerte)) bestimmt werden. Abb. 7-1 skizziert die Funktionsweise. Der Datentransfer zwischen den beteiligten Datenbanken wird über einen sogenannten DataSync Hub abgewickelt. Der DataSync Hub muss eine SQL Azure Datenbank sein. Es ist nicht möglich, eine lokal betriebene Datenbank als Hub zu verwenden , Microsoft Deutschland GmbH

39 Abb. 7-1 Microsoft Azure SQL DataSync Ein Einsatzszenario für DataSync kann die Synchronisation von Daten zu Regionalbüros sein. Dabei enthält der DataSync alle Daten und Regional-Offices synchronisieren nur die Daten, die für sie spezifisch sind Anwendungsintegration In verteilten Anwendungen müssen die Komponenten, die miteinander interagieren wollen, auf irgendeinem Weg Nachrichten austauschen. Dieser Austausch muss je nach Art der Verteilung auch über Unternehmens- und Firewall-Grenzen hinweg erfolgen. Dies ist insbesondere in Hybrid-Szenarien ein Anwendungsfall, in denen Azure-basierte Komponenten mit Diensten in einem lokal betriebenen Rechenzentrum (welches ja in der Regel gegen Zugriffe von außen über Firewalls etc. geschützt ist) interagieren sollen. Microsoft Azure stellt Entwicklern Mechanismen zur Verfügung, mit denen sie derartige Nachrichtenaustauschszenarien umsetzen können: den Queue Service und den Service Bus Queue Service Mit dem Queue Service offeriert die Microsoft Azure Plattform einen Messaging Dienst, über den Kommunikationspartner asynchron über Nachrichtenaustausch miteinander kommunizieren können. Zugriffe erfolgen grundsätzlich über http/https. Für die wichtigsten Programmiersprachen und Technologien wie.net, Java, PHP stehen APIs zum komfortablen Zugriff auf Queues und Nachrichten zur Verfügung. Der Einsatz des Queue Service ist nicht auf den Einsatz innerhalb einer Azure-basierten Anwendung beschränkt. Kommunikationspartner können auch außerhalb der Cloud liegen. Abb. 7-2 skizziert die Funktionsweise des Queue Service. 2015, Microsoft Deutschland GmbH 37

40 Abb. 7-2 Microsoft Azure Queues Häufigstes Einsatzszenario für den Queue Service ist der Nachrichtenaustausch zwischen einzelnen Komponenten eines Cloud Service. Eine Frontend-Komponente (z.b. eine Web Role) nimmt Arbeitsaufträge vom Anwender entgegen, stellt diese in Form von Nachrichten in eine Queue, aus der diese dann von einem oder mehreren Backend Komponenten (z.b. Worker Role Instanzen) gelesen und verarbeitet werden. Eine derartige Anwendung lässt sich (z.b. auf Basis des Füllstands der Queue) leicht skalieren: ist die Queue häufig nur schwach gefüllt bzw. leer, kann die Zahl der Backend Komponenten ggf. reduziert werden. Ist die Queue stets stark gefüllt, können die Nachrichten durch Hinzunahme weiterer Backend Komponenten ggf. schneller verarbeitet werden Service Bus Der Microsoft Azure Service Bus stellt eine Kommunikations- und Integrationsplattform zur Vernetzung verteilter Webservices zur Verfügung. Unabhängig davon, wo die einzelnen Kommunikationspartner (in der Cloud oder im eigenen Rechenzentrum) ausgeführt werden, können einfache und komplexe Nachrichtenströme implementiert werden. Unterstützt werden sowohl Punkt-zu-Punkt-Verbindungen (unidirektional und bidirektional), Queues zum Zwischenspeichern ausgetauschter Nachrichten, aber auch Publish-Subscriber-Pattern über sogenannte Topics, bei denen mehrere Sender an mehrere Empfänger Nachrichten versenden können , Microsoft Deutschland GmbH

41 Service Bus Relay Ein einfaches Interaktionsszenario ist in Abb. 7-3 zu sehen: Die Azure App, die einen lokal ausgeführten Webservice aufrufen möchte, steht vor der Herausforderung, dass der Webservice durch eine vorgeschaltete Firewall durch Zugriffe von außen geschützt ist. Mit Hilfe des Service Bus kann dennoch eine Kommunikationsbeziehung aufgebaut werden. Hierzu registriert siche der Webservie beim Service Bus (Schritt 1). Dieser richtet dem Webservice einen Endpunkt ein. Die Azure App kann nun diesen Endpunkt anstelle des Webservice aufrufen (2). Der Service Bus prüft den Aufruf und kann diesen auf der Verbindung, die zum Webservice in Schritt 1 etabliert wurde, an den Webservice weiterleiten. Abb. 7-3 Microsoft Azure Service Bus Service Bus Queue Beim Relay ist es erforderlich, dass der registrierte Empfänger auch tatsächlich online ist, d.h Nachrichten empfangen kann. Ist er offline erhält ein Sender sofort eine Fehlermeldung. Ein Nachrichtenversand ist dann nicht möglich. Um für solche Szenarien einen Nachrichtenversand zu erlauben, können Queues definiert werden. Sender können dann in jedem Fall Nachrichten verschicken. Ein Empfänger liest diese angesamelten Nachrichten dann aus, sobald er online ist Service Bus Topic Im Service Bus können sogenannte Topics konfiguriert werden, die einen Endpunkt besitzen, an die Sender ihre Nachrichten schicken können. Für Topics können Subscriptions definiert werden. Für jede Subscription können Filterregeln definiert werden anhand derer bestimmt wird, ob eine an ein Topic geschickte Nachricht in die Queue der betreffenden Subscription kopiert werden soll. Empfänger können dann Nachrichten aus den Subscription-Queues lesen. 2015, Microsoft Deutschland GmbH 39

42 Abb. 7-4 Microsoft Azure Service Bus Topics und Subscriptions Ein Einsatzszenario hierfür ist die Anwendungsüberwachung. Anstatt Statusmeldungen in ein Logfile zu schreiben, könnten diese Meldungen als Nachricht an ein Service Bus Topic geschickt werden. Abhängig von der Meldungsart könnten dann reine Statusinformationen von einem Empfänger in ein Logfile geschrieben werden, Fehlermeldungen könnten aber in eine gesonderte Subscription gehen, wo sie vom Empfänger direkt verarbeitet werden (z.b. Versand einer SMS an einen Administrator) BizTalk Services Für komplexere Integrationsszenarien, in denen über den Service Bus bestehende Backend- Systeme aus einem lokalen Rechenzentrum eingebunden werden sollen, enthält die Microsoft Azure Plattform die BizTalk Services. Hierüber können zum einen Konnektoren zur Anbindung lokaler IT-Systeme (z.b. SAP, Oracle DB, Oracle EBS, Siebel, SQL DB) zur Interaktion verwendet werden, zum anderen können die ausgetauschten Nachrichten gefiltert und in verschiedene Nachrichtenformate konvertiert werden. Dabei können nachrichtengesteuerte Workflows definiert werden , Microsoft Deutschland GmbH

43 8 Netzwerkdienste Microsoft Azure bietet eine Reihe von Netzwerkdiensten, die in drei Bereichen zur Vernetzung von Azure Ressourcen eingesetzt werden können: der Vernetzung virtueller Maschinen untereinander sowie deren Anbindungen aus dem Internet bzw. an ein oder mehrere lokale Rechenzentren. Abb. 8-1 zeigt das Zusammenspiel einiger der Netzwerkdienste. Abb. 8-1 Netzwerkdienste in Microsoft Azure Über ein Virtual Network lassen sich Virtual Machines miteinander vernetzen. Dabei können auch Subnetze und zulässiger Netzwerkverkehr definiert werden. Aus dem Internet trifft Netzwerkverkehr zunächst auf den Azure Loadbalancer, der nach verschiedenen Sicherheitsprüfungen den Verkehr entsprechend auf die Azure Ressourcen verteilt. Auch innerhalb eines Virtual Networks lässt sich ein interner Loadbalancer konfigurieren. Über ein Gateway kann ein Virtual Network sicher mit einem oder mehreren lokalen Rechenzentren verbunden werden. Via Express Route kann hierzu auch eine dedizierte Leitung mit garantierter Bandbreite eingesetzt werden. Um Anwendergruppen weltweit optimal zu versorgen, kann ein Azure-basierter Service weltweit verteilt installiert werden. Via Traffic Manager können Aufrufe passend auf die verschiedenen Service-Instanzen verteilt werden. 2015, Microsoft Deutschland GmbH 41

44 8.1 Virtual Network Mit Virtual Network kann Microsoft Azure als Erweiterung einer lokalen Infrastruktur genutzt werden, bei der zusätzliche Ressourcen aus der Cloud flexibel temporär eingesetzt werden können. Es können Netzwerkkonfigurationen erstellt werden, bei denen lokale Rechner oder Netzwerke mit Netzwerkknoten in Microsoft Azure zu einem virtuellen Netzwerk verbunden werden. Es besteht dabei die Möglichkeit die Cloud-Ressourcen mit eigenen Ipv4-Adressen zu versehen und eigene Routing-Tabellen um diese Ressourcen zu erweitern. In Kombination mit den Virtual Machines wird es damit möglich virtuelle Maschinen zwischen dem eigenen Rechenzentrum und Microsoft Azure hin und her zu migrieren, und dies durch entsprechende Konfigurationen auf Netzwerkebene so zu begleiten, dass diese Migration für die anderen Netzwerkelemente völlig transparent geschieht. Letztlich können Anwender Azure-basierte Ressourcen so nutzen, als wären sie im eigenen Rechenzentrum. Auf lokaler Seite kann die Integration über eine dedizierte Windows-Server-Maschine erfolgen, die die Verbindung zu den Cloud-Ressourcen verwaltet. Der Einsatz beschränkt sich aber nicht nur auf Windows-Maschinen. Es kann für die Integration selbst eine dedizierte Netzwerk-Hardware verwendet werden, die von einem Netzwerk-Administrator entsprechend konfiguriert werden muss. Damit können in den betreffenden Netzwerkknoten auch andere Betriebssysteme als Windows eingesetzt werden. Über das Virtual Network können aus Microsoft Azure heraus Verbindungen aus zu einer oder mehreren lokalen Sites (z.b. mehreren Niederlassungen eines Unternehmens) oder auch zwischen virtuellen Netzwerken in Azure eingerichtet werden ExpressRoute Normalerweise enthält der Verbindungsweg von einem Client zu Microsoft Azure eine gewisse Wegstrecke aus dem öffentlichen Internet. Dies führt dazu, dass Zugriffszeiten auch vom übrigen Internet-Verkehr beeinflusst werden können. Um dies zu vermeiden kann mit Express- Route eine private Netzwerkverbindung von Azure Rechenzentren zu eigenen, lokalen Rechenressourcen eingerichtet werden. Dadurch können sich Durchsatz, Stabilität und Verlässlichkeit der Verbindungen zu Azure deutlich erhöht werden , Microsoft Deutschland GmbH

45 8.3 Traffic Manager Der Microsoft Azure Traffic Manager ist ein Service, der Requests, die an einen Azure Service gehen, auf Basis frei definierbarer Policys und Verfügbarkeiten an Service Instanzen weiterleitet, die weltweit verteilt in Azure oder externen Umgebungen installiert sein können. Für die Weiterleitung können drei Arten von Policys definiert werden: Leistung (Performance), Failover und Round Robin. Eine Policy erhält dabei einen DNS Namen. Requests auf diesen Namen werden vom Traffic Manager mit der IP-Adresse der nächsten verfügbaren Service Instanz beantwortet, die diese Policy erfüllt. Abb. 8-2 Microsoft Azure Traffic Manager Grundlage für die Entscheidung, an welche Instanz ein Request geleitet wird, ist also zum einen die Policy, zum anderen die Verfügbarkeit. Damit wird es möglich, die Instanzen eines Service weltweit zu verteilen, Benutzer normalerweise auf die ihnen nächstgelegene Instanz zu leiten und im Fall, dass diese Instanz ausgefallen ist, auf die zweitnächste Instanz usw. zu gehen. Durch die Möglichkeit, auch außerhalb von Azure betriebene Instanzen einzubeziehen, können Failover-Szenarien implementiert werden, bei denen Zugriffe zunächst auf On-premises-Instanzen erfolgen, und im Fehlerfall auf Instanzen in der Cloud zugegriffen wird Load Balancer Jeglicher Datenverkehr, der aus dem öffentlichen Internet auf Azure Ressourcen zugreifen möchte, muss den Azure Loadbalancer passieren. Dieser verarbeitet verschiedene Protokolle 2015, Microsoft Deutschland GmbH 43

46 (z.b. http, https, smtp, ) und leitet Aufrufe nach entsprechenden Sicherheitsprüfungen ggf. an die erforderlichen Azure Ressourcen weiter. Der Loadbalancer prüft dabei regelmäßg die Verfügbarkeit der Ressourcen und stellt darüber sicher, dass Aufrufe nur an verfügbare Ressourcen geleitet werden. Für mehrschichtige Anwendungen kann innerhalb eines Virtual Networks auch ein interner Loadbalancer zwischen den einzelnen Schichten konfiguriert werden DNS Service Über Azure DNS können DNS-Domänen in Azure gehostet werden. Der Dienst nutzt hierzu ein globales Netzwerk von Namensservern, um bei Abfragen eine hohe Performanz bieten zu können VPN Gateway Zur sicheren Verbindung eines Virtual Networks mit lokalen Ressourcen kann ein VPN Gateway konfiguriert werden. Über dieses ist eine sichere Verbindung zu einem lokalen Rechner (Pointto-Site) oder zu einem oder mehreren lokalen Netzwerken (Site-to-Site) möglich. Im Falle von Site-to-Site-Verbindungen ist auch auf lokaler Seite ein passendes Gateway erforderlich Application Gateway Für Web-Anwendungen kann Das Application Gateway nützliche Routing- und Loadbalancingdienste auf Anwendungsebene bieten. So können über das Gateway leicht Sticky Sessions (Folgen aus Aufrufen eines Client werden immer auf den gleichen Server geleitet) konfiguriert werden. Über das Gateway kann SSL Offloading umgesetzt werden, d.h. das Gateway übernimmt rechenintensive Aufgaben zur Entschlüsselung von Anfragen und Verschlüsselung von Antworten im Rahmen SSL-basierter Kommunikation, was letztlich den eigentlichen Webserver von diesen Aufgaben entlastet , Microsoft Deutschland GmbH

47 9 DevOps mit Microsoft Azure 9.1 Services für die Software-Entwicklung Visual Studio Online Visual Studio Online (VSO) bietet Funktionen als Cloud-Dienste, die früher nur auf den Server- Komponenten einer Visual-Studio-basierten Entwicklungsumgebung, d.h. Team Foundation Server, verfügbar waren. Mit VSO lassen sich Entwicklungsprojekte planen, erstellen und verteiben, ohne dass hierzu Server-Umgebungen konfiguriert werden müssten. VSO erstellt auf Knopfdruck Teamprojekte in denen Quellcode über einen zentralen Ansatz via Team Foundation Version Control (TFVC) oder einen verteilten Ansatz via Git verwaltet werden kann. Dabei können Arbeitsaufgaben, Funktionen, Bugs etc. über Backlogs verwaltet und über verschiedene Prozessvorlagen (Scrum, Kanban, agile Prozesse) geplant, überwacht und nachverfolgt werden. VSO kann auch den Build-Prozess, automatisiertes Testen und Bereitstellung übernehmen Application Insights Mit Application Insights lassen sich entsprechend konfigurierte Anwendungen verschiedener Plattformen zur Laufzeit überwachen und deren Laufzeitverhalten auswerten. Dabei können verschiedene Metriken (Performanz, Fehler etc.) kontrollieren und nachverfolgen. Die von Application Insights gelieferten Telemetriedaten der übwachten Anwendungen können aufbereitet, visualisiert, gefiltert und segmentiert werden, um stets einen Überblick über den Zustand und die Nutzung einer überwachten Anwendung zu erhalten. Es werden Anwendungen verschiedener Sprachen (C#, VB, JavaScript, Java, Ruby, PHP, Python etc.) und Plattformen (ASP.NET, Android, ios, Cordova, Angular, Node.JS, Joomla, SharePoint etc.) sowie zahlreiche Logging-Frameworks (Log4Net, NLog, Java, Log4J etc.) unterstützt , Microsoft Deutschland GmbH 45

48 9.2 Services für den Systembetrieb Operational Insights Als ein Teil der Microsoft Cloud Management Suite ermöglicht es Operational Insights die Sammlung, Speicherung und Analyse von Logging-Daten quasi beliebiger Windows- und Linux-basierter Server und Dienste im eigenen Rechenzentrum oder in der Cloud. Die gesammelten Maschinendaten können verwaltet, miteinander kombiniert und visualisiert werden, um auf deren Basis Entscheidungen zum Systembetrieb wie Kapazitätsverwaltung, Wartung und Konfiguration von Systemen etc. zu treffen Datentransfer und Datensicherung Die Speichersysteme in Microsoft Azure sind auf Hoch-verfügbarkeit ausgelegt. Redundante Speicherung und (optionale) Replikation in weitere Rechenzentren stellen sicher, dass Datenverlust praktisch nicht auftreten kann. Azure eignet sich demnach hervorragend als Backup- Medium auch für normalerweise lokal gehaltene Daten. Backup und Recovery Services erlauben die Sicherung von Serversystemen in Azure Import/Export Service Die Übertragung größerer Datenmengen über das Internet in Blob Storage kann in Abhängigkeit von der zur Verfügung stehenden Bandbreite zeitaufwändig sein. Bei entsprechend großen Daten ist es effizienter, die Daten auf Festplatten über einen Paketdienst in ein Azure Rechenzentrum zu schicken, wo deren Inhalte dann in einen entsprechenden Storage Account kopiert werden. Über den Azure Import/Export Service können derartige Datentransfers konfiguriert werden. Im Falle eines Datenexports können leere Festplatten in ein Rechenzentrum geschickt werden, wo sie dann mit den Inhalten eines Storage Accounts bespielt werden. Sowohl beim Import als auch beim Export können die Daten der Festplatten verschlüsselt werden Backup Service Die Backup-Werkzeuge in Windows Server 2012, Windows Server 2012 Essentials und System Center 2012 Data Protection Manager erlauben im Zusammenspiel mit dem Microsoft Azure Backup Service die Erstellung von (inkrementelle oder volle) Sicherungen lokaler Systeme in Microsoft Azure Storage. Backups können bei Bedarf dann sehr leicht wieder in beliebige Serversysteme eingespielt werden , Microsoft Deutschland GmbH

49 Site Recovery Der Hyper-V Recovery Manager ermöglicht eine koordinierte Replikation und das Recovery von Ressourcen einer Private Cloud Umgebung in einer zweiten Umgebung. Mit Hilfe von System Center 2012 Virtual Machine Manager können Private Clouds durch laufende Replikation an einen zweiten Rechenzentrumsstandort gesichert und bei Bedarf (Ausfall des ersten Standorts) aktiviert werden Scheduler Mit dem Scheduler können Aktionen nach beliebigen Zeitplänen ausgeführt werden. So können regelbasiert http/s-endpunkte aufgerufen oder Nachrichten in eine Storage Queue eingestellt werden, worauf dann entsprechende Anwendungslogik (z.b. in einem Webservice oder in einer Cloud Service Worker Role) reagieren kann. Somit können regelmäßige oder einmalig in der Zukunft stattfindende Aktionen ausgelöst werden Automation Automation erleichtert das Management von Azure Ressourcen bedeutend, indem es Aufgaben wie die Erstellung von Ressourcen, deren Deployment, Überwachung und Verwaltung im Rahmen einer Workflow-basierten Engine automatisieren kann. Zusammengehörige Ressourcen (z.b. ein Cloud Service mit zugehörigem Storage Account und Active Directory Setup) können über sogenannte Runbooks erstellt und verwaltet werden. Die einzelnen Ressourcen müssen damit nicht mehr einzeln und getrennt voneinander erstellt werden , Microsoft Deutschland GmbH 47

50 10 Erste Schritte mit Microsoft Azure 10.1 Blogs und Webseiten Zugang zu Microsoft Azure Kostenloser Demo-Account: Zugang zu Microsoft Azure über ein MSDN Abonnement: Zugang zu Microsoft Azure über BizSpark: Werkzeuge und Software Development Kits (SDKs) Software Development Kits (SDKs) für.net, Node.js, PHP, Java, Python, Ruby: Windows Azure Powershell: Virtual Machine Assessment Tool: Assistant für die Migration von Websites zu Web Apps: Dokumentation (Whitepapers, Videos etc.) Microsoft Azure Developer Center: Technische Dokumentation von Microsoft Azure auf MSDN: https://msdn.microsoft.com/en-us/library/azure/dn aspx Offizieller Microsoft Azure Blog: , Microsoft Deutschland GmbH

51 Anhang A: Azure Services im Überblick Azure Service (englischer Titel) Azure Service (deutscher Titel) Beschreibung Kapitel Azure Compute: Ausführung eigener Anwendungslogik App Service App-Dienst 2.1 Web Apps Web-Apps Hosting von Web-Anwendungen Mobile Apps Mobile Apps Backend-Dienste für mobile Apps Logic Apps Logic Apps API-basierte Workflows API Apps API Apps Hosting Web-basierter Schnittstellen Cloud Services Cloud Services Hosting mehrschichtiger Apps (PaaS) 2.2 Service Fabric Service Fabric Microservices-basierte Anwendungen 2.3 Virtual Machines Virtuelle Computer Hosting virtueller Maschinen 2.4 Batch Batch Ausführung von Batch-Prozessen 2.5 Mobile Engagement Mobile Engagement Steuerung und Analysen mobile Apps 2.6 Notification Hubs Benachrichtigungs Hub Push-Benachrichtigungen an viele Clients 2.7 RemoteApp RemoteApp Bereitstellung von Windows-Apps 2.8 API Management API Management Vertrieb und Management von APIs 2.9 Azure Data Services: Speicherung von Daten SQL Database SQL Datenbank Relationale Datenbank als Service DocumentDB DocumentDB Speicherung JSON-basierter Objekte Storage Speicher Tables Tables NoSQL-Datenbank (Key-Entity) Blobs Blobs Speicherung großer Binärdaten Files Files SMB Shares für VMs und Cloud Services Disks Disks Persistentes Dateisystem für VMs Redis Cache Redis Cache Zentraler Cache auf Basis von Redis Managed Cache Verwalteter Cache Zentral bereitgestellter Cache In-Role Cache Rollen-bezogener Cache Cache innerhalb von Cloud Service VMs StorSimple StorSimple Hybride, sichere Datenspeicherung 3.5 Analytics- und Big Data Services Event Hubs Event Hubs Verarbeitung von Ereignismeldungen 4.1 Stream Analytics Stream Analytics Auswertung von Datenströmen 4.2 Data Factory Data Factory Verwalten von Datenpipelines 4.3 HDInsight HDInsight Hadoop-as-a-Service 4.4 Machine Learning Machine Learning Erstellung von Prognosemodellen 4.5 Azure Search Azure Search Suchengine-as-a-Service , Microsoft Deutschland GmbH 49

52 Azure Service (englischer Titel) Azure Service (deutscher Titel) Beschreibung Kapitel SQL Data Warehouse SQL Data Warehouse Elastischer Data-Warehouse-as-a-Service 4.7 Azure Data Catalog Azure Data Catalog Katalog für Datenquellen im Unternehmen 4.8 Sicherheit Azure-basierter Anwendungen Azure Active Directory Azure Active Directory Identity Store und Token Service 5.1 Multi-Factor Auth Multi-Faktor Auth Multi-Faktor Authentifizierung 5.2 Key Vault Key Vault Sichere Verwaltung von Schlüsseln 5.3 Anwendungsdienste für eigene Anwendungen Media Services Media Services Medien-Workflows in der Cloud 6.1 Content Delivery Network Content Delivery Network Globales Caching statischer Inhalte 6.2 Integration Azure-basierter Anwendungen in die eigene IT SQL DataSync SQL DataSync Synchronisation von SQL DBs 7.1 Queues Warteschlangen Nachrichtenversand Service Bus Service Bus Internet Service Bus BizTalk Services BizTalk Services Integration von Backend-Systemen Netzwerkdienste Virtual Network Virtual Network Netzwerk-zu-Netzwerk VPN 8.1 Express Route Express Route Exklusive Netzwerkverbindungen 8.2 Traffic Manager Traffic Manager Globales Routing von Service-Zugriffen 8.3 Load Balancer Load Balancer Loadbalancer für Gruppen von VMs 8.4 DNS Service DNS Service Hosting einer DNS-Domäne 8.5 VPN Gateway VPN Gateway Standortübergreifende Verbindungen 8.6 Application Gateway Application Gateway Web-Routing- und Loadbalancing-Dienste 8.7 DevOps mit Microsoft Azure Visual Studio Online Visual Studio Online Verwaltung von Entwicklungsprojekten Application Insights Application Insights Informationen zum App-Laufzeitverhalten Operational Insights Operational Insights Informationen zum Systembetrieb Import/Export Import/Export Datentransfer in Blobs via Festplatten Backup Backup Sicherung virtueller Maschinen Site Recovery Site Recovery Wiederherstellung virtueller Maschinen Automation Automatisierung Automatisiertes Management , Microsoft Deutschland GmbH

53 Anhang B: Aufbau der Plattform 2015, Microsoft Deutschland GmbH 51

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