Azure 页 Blob 概述

Artículo
09/04/2024

Azure 存储提供了三种类型的 Blob 存储：块 Blob、追加 Blob 和页 Blob。块 Blob 由块组成，非常适合用于存储文本或二进制文件，以及高效上传大型文件。追加 Blob 也由块组成，但它们已针对追加操作进行优化，因此非常适合用于日志记录方案。页 Blob 由总大小可达 8 TB 的 512 字节页面组成，专为频繁的随机读/写操作而设计。页 Blob 是 Azure IaaS 磁盘的基础。本文重点介绍页 Blob 的功能和优势。

页 Blob 是 512 字节页面的集合，提供读/写任意字节范围的功能。因此，页 Blob 非常适用于存储基于索引的稀疏数据结构，如虚拟机和数据库的 OS 磁盘与数据磁盘。例如，Azure SQL 数据库使用页 Blob 作为数据库的基础持久性存储。此外，页 Blob 往往还用于支持基于范围的更新的文件。

Azure 页 Blob 的重要功能包括 REST 接口、基础存储持久性，以及无缝迁移到 Azure 的功能。下一部分将更详细地介绍这些功能。此外，有两种类型的存储目前支持 Azure 页 Blob：高级存储和标准存储。高级存储专门针对需要持续高性能和低延迟的工作负荷而设计，因此，高级页 Blob 非常适合用于高性能存储方案。标准存储帐户更具成本效益，可用于运行对延迟不太敏感的工作负荷。

限制

页 blob 只能使用“热”访问层，不能使用“冷”或“存档”层。有关访问层的详细信息，请参阅 Blob 数据的热访问层、冷访问层和存档访问层。

示例用例

让我们从 Azure IaaS 磁盘着手，讨论页 Blob 的几种用例。 Azure 页 Blob 是 Azure IaaS 虚拟磁盘平台的主干。 Azure OS 磁盘和数据磁盘都实现为虚拟磁盘，其中的数据持久保存在 Azure 存储平台中，然后传送到虚拟机以获得最大性能。 Azure 磁盘以 Hyper-V VHD 格式保存，并在 Azure 存储中存储为页 Blob。除了对 Azure IaaS VM 使用虚拟磁盘以外，页 Blob 还可实现 PaaS 和 DBaaS 方案，例如 Azure SQL 数据库服务，该服务目前使用页 Blob 存储 SQL 数据，以便针对数据库快速执行随机读写操作。另一个示例是，如果使用 PaaS 服务作为共享媒体来访问协作式视频编辑应用程序，则页 Blob 可以实现对媒体中随机位置的快速访问。此外，多个用户可以使用页 Blob 快速高效地编辑和合并同一媒体。

第一方 Azure 服务（例如 Azure Site Recovery 和 Azure 备份）以及许多第三方开发商已使用页 Blob 的 REST 接口实现了行业领先的创新。下面是在 Azure 上实现的一些独特方案：

应用程序主导的增量快照管理：应用程序可以利用页 Blob 快照和 REST API 来保存应用程序检查点，而不会产生高昂的数据复制成本。 Azure 存储支持页 Blob 的本地快照，这类快照不要求复制整个 Blob。使用这些公共快照 API 还可以访问和复制快照之间的增量数据。
将应用程序和数据从本地实时迁移到云中：复制本地数据并使用 REST API 将数据直接写入 Azure 页 Blob，同时，本地 VM 可继续保持运行。与目标同步后，可以使用该数据快速故障转移到 Azure VM。这样，便可以在几乎不造成停机的情况下，将 VM 和虚拟磁盘从本地迁移到云中，因为数据迁移在后台发生，同时我们可以继续使用 VM，并且故障转移所需的停机时间很短（以分钟计）。
基于 SAS 的共享访问，可以实现支持并发控制的方案，例如多个读取者和单个写入者。

非托管磁盘即将停用，有关详细信息，请参阅在 2025 年 9 月 30 日前迁移 Azure 非托管磁盘。

定价

页 Blob 提供的两种类型的存储都有其自己的定价模型。高级页 blob 遵循托管磁盘定价模型，而标准页 blob 按使用的大小和单个事务计费。有关详细信息，请参阅 Azure 页 Blob 定价页。

页 Blob 功能

REST API

请参阅以下文档，开始使用页 Blob 进行开发。例如，请查看如何使用用于 .NET 的存储客户端库来访问页 Blob。

下图描绘了帐户、容器和页 Blob 之间的整体关系。

显示帐户、容器和页 blob 之间的关系的屏幕截图

创建指定大小的空页 Blob

首先，获取对容器的引用。若要创建页 blob，请调用 GetPageBlobClient 方法，然后调用 PageBlobClient.Create 方法。传入要创建的 blob 的最大大小。该大小必须是 512 字节的倍数。

long OneGigabyteAsBytes = 1024 * 1024 * 1024;

BlobServiceClient blobServiceClient = new BlobServiceClient(connectionString);

var blobContainerClient =
    blobServiceClient.GetBlobContainerClient(Constants.containerName);

var pageBlobClient = blobContainerClient.GetPageBlobClient("0s4.vhd");

pageBlobClient.Create(16 * OneGigabyteAsBytes);

重设页 Blob 的大小

若要在创建后重设页 Blob 的大小，请使用 Resize 方法。请求的大小应为 512 字节的倍数。

pageBlobClient.Resize(32 * OneGigabyteAsBytes);

将页面写入页 Blob

若要写入页面，请使用 PageBlobClient.UploadPages 方法。

pageBlobClient.UploadPages(dataStream, startingOffset);

这样，便可以写入一组有序页面（最大 4MB）。写入的偏移量必须在某个 512 字节边界处 (startingOffset % 512 == 0) 开始，在某个 512 边界 - 1 处结束。

针对一组有序页面发出的写入请求在 Blob 服务中成功、已复制以实现持久性和复原能力后，即会提交写入，将向客户端返回成功响应。

下图显示了 2 种不同的写入操作：

一个图，显示了两个不同的写入选项。

一个写入操作从长度 1024 字节的偏移 0 处开始
一个写入操作从长度 1024 字节的偏移 4096 处开始

从页 Blob 中读取页面

若要读取页面，请使用 PageBlobClient.Download 方法从页 Blob 中读取某个范围的字节。

var pageBlob = pageBlobClient.Download(new HttpRange(bufferOffset, rangeSize));

这样，便可以从 Blob 中的任意偏移位置开始下载整个 Blob 或字节范围。读取时，偏移不需要在 512 的倍数位置开始。从 NUL 页面读取字节时，服务将返回零字节。

下图显示了偏移量为 256、范围大小为 4352 的读取操作。返回的数据以橙色突出显示。为 NUL 页面返回了零。

一个图，显示了偏移量为 256 且范围大小为 4352 的读取操作

如果使用稀疏填充的 Blob，可以只下载有效的页面区域，以避免支付零字节的传出费用，并降低下载延迟。

若要确定数据支持的页面，请使用 PageBlobClient.GetPageRanges。然后，可以枚举返回的范围，并下载每个范围中的数据。

IEnumerable<HttpRange> pageRanges = pageBlobClient.GetPageRanges().Value.PageRanges;

foreach (var range in pageRanges)
{
    var pageBlob = pageBlobClient.Download(range);
}

租赁页 Blob

“租赁 Blob”操作在 Blob 上针对写入与删除操作建立和管理一把锁。如果要从多个客户端访问页 Blob，则此操作非常有用，因为它可以确保每次只有一个客户端能够写入 Blob。例如，Azure 磁盘利用此租赁机制来确保磁盘只能由一个 VM 管理。锁的持续时间可以是 15 到 60 秒，也可以是无限期。有关更多详细信息，请参阅此文档。

除了丰富的 REST API 以外，页 Blob 还提供共享访问、持久性和增强的安全性。后续的篇幅将更详细地介绍这些优势。

并发访问

页 Blob REST API 及其租赁机制可让应用程序从多个客户端访问页 Blob。例如，假设需要构建一个要与多个用户共享存储对象的分布式云服务。该服务可能是向多个用户提供大型图像集合的 Web 应用程序。实现此目的的方法之一是使用包含附加磁盘的 VM。此方法的弊端包括：(i) 存在只能将一个磁盘附加到一个 VM 的约束，因此限制了可伸缩性和灵活性，并增大了风险。如果该 VM 或其上运行的服务出现问题，则由于租赁机制，只能在租约过期或中断之后，才能访问图像；(ii) 使用 IaaS VM 会产生额外的成本。

一种替代做法是直接通过 Azure 存储 REST API 使用页 Blob。使用此方法不会产生高昂的 IaaS VM 使用成本；可直接从多个客户端访问页 Blob，因此获得完全的灵活性；不需要附加/分离磁盘，因此简化了经典部署模型；可消除 VM 出现问题的风险。此外，在随机读/写操作方面，此方法提供的性能级别与使用磁盘时相同

持续性和高可用性

标准存储和高级存储都属于持久性存储，其中的页 blob 数据始终得到复制，以确保持久性和高可用性。Azure 为 IaaS 磁盘和页 blob 不断提供企业级持久性，年度故障率为 0%，达到行业领先水平。

有关标准和高级存储帐户的 Azure 存储冗余的详细信息，请参阅 Azure 存储冗余，具体请参阅以下两部分：

无缝迁移到 Azure

对于有意实施其自己的自定义备份解决方案的客户和开发人员，Azure 还提供只保存增量数据的增量快照。此功能避免了初始完整复制的成本，可大幅降低备份成本。除了有效读取和复制差异数据的功能以外，还有一个强大的功能可以进一步推动开发人员的创新，在 Azure 上带来极佳的备份和灾难恢复 (DR) 体验。可以使用 Blob 快照为 Azure 上的 VM 设置自己的备份或灾难恢复解决方案，并可以使用获取页面范围 API 和增量复制 Blob API 轻松复制增量数据以实现灾难恢复。

此外，许多企业已在本地数据中心运行关键工作负荷。若要将工作负荷迁移到云中，一个主要的考虑因素是复制数据时需要多长时间的停机，以及在交接之后出现不可预见问题的风险。在许多情况下，停机时间可能是迁移到云的一个阻碍因素。 Azure 使用页 Blob REST API 解决了此问题，可以在几乎不会对关键工作负荷造成干扰的情况下实现云迁移。

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