Azure 分頁 Blob 的概觀

文章
05/12/2023

Azure 儲存體提供三種類型的 Blob 儲存體：區塊 Blob、附加 Blob 及分頁 Blob。區塊 blob 是由區塊所組成，適合用來儲存文字或二進位檔案，以及有效率地上傳大型檔案。附加 Blob 也是由區塊所組成，但是它們是針對附加作業最佳化，使其適合用於記錄案例。分頁 Blob 是由大小上限為 8 TB 的 512 位元組分頁所組成，專為頻繁的隨機讀取/寫入作業而設計。分頁 Blob 是 Azure IaaS 磁碟的基礎。本文著重於說明分頁 Blob 的功能和優點。

分頁 Blob 是 512 位元組分頁的集合，可提供讀取/寫入任意位元組範圍的功能。因此，分頁 Blob 適合用於儲存索引式和疏鬆檔案結構，例如虛擬機器和資料庫的 OS 和資料磁碟。例如，Azure SQL DB 會使用分頁 Blob 作為其資料庫的基礎永續性儲存體。此外，分頁 Blob 也經常用於具有範圍型更新的檔案。

Azure 分頁 Blob 的主要功能包括其 REST 介面、基礎儲存體的持久性，以及能順暢移轉至 Azure 的能力。下一節將更深入討論這些功能。此外，Azure 分頁 Blob 目前支援兩種類型的儲存體：進階儲存體和標準儲存體。進階儲存體是特別針對需要持續高效能與低延遲的工作負載設計，使得進階分頁 Blob 很適合用於高效能資料儲存體情節。標準儲存體帳戶對於執行較不注重延遲的工作負載而言，較符合成本效益。

限制

分頁 blob 只能使用經常性存取層，無法使用非經常性存取層或封存層。如需存取層的詳細資訊，請參閱 Blob 資料的經常性存取層、非經常性存取層和封存存取層。

範例使用案例

讓我們來討論一些分頁 Blob 的使用案例，從 Azure IaaS 磁碟開始。 Azure 分頁 Blob 是 Azure IaaS 之虛擬磁碟平台的骨幹。 Azure OS 和資料磁碟皆會以虛擬磁碟的形式實作，其中資料會永久保存在 Azure 儲存體平台中，然後傳遞到虛擬機器以獲得最大效能。 Azure 磁碟會以 Hyper-V VHD 格式保存，並在 Azure 儲存體中儲存為分頁 Blob。除了針對 Azure IaaS VM 使用虛擬磁碟以外，分頁 Blob 也能提供 PaaS 和 DBaaS 案例 (例如 Azure SQL DB 服務)，這些案例目前將分頁 Blob 用於儲存 SQL 資料，來為資料庫提供快速的隨機讀取-寫入作業。另一個範例是如果您具有針對協力視訊編輯應用程式之共用媒體存取的 PaaS 服務，分頁 Blob 將可提供針對媒體中隨機位置的快速存取。它也可讓多個使用者快速且有效率地編輯與合併相同的媒體。

第一方 Microsoft 服務 (例如 Azure Site Recovery、Azure 備份)，以及許多第三方協力廠商的開發人員，皆使用分頁 Blob 的 REST 介面來實作領先業界的創新功能。以下是一些實作於 Azure 上的獨特案例：

應用程式導向的累加快照集管理：應用程式可以利用分頁 Blob 快照集和 REST API 來儲存應用程式檢查點，以免於因複製資料所帶來高成本。 Azure 儲存體支援針對分頁 Blob 的本機快照集，此功能並不需要複製整個 Blob。這些公用快照集 API 也能提供針對快照集間差異的存取及複製。
將應用程式和資料從內部部署即時移轉至雲端：複製內部部署資料，並在內部部署 VM 持續執行的情況下，使用 REST API 直接寫入至 Azure 分頁 Blob。一旦趕上目標之後，您可以使用該資料快速地容錯移轉至 Azure VM。透過這個方式，您可在停機時間最短的情況下，將 VM 與虛擬磁碟從內部部署移轉至雲端，因為資料移轉是在背景中發生，使得您可以繼續使用 VM，且容錯移轉所需的停機時間會很短 (幾分鐘便能完成)。
SAS 型共用存取，可實現如多個讀取器及單一寫入器並支援並行控制的案例。

非受控磁碟即將淘汰，如需詳細資訊，請參閱在 2025 年 9 月 30 日前移轉 Azure 非受控磁碟 (部分機器翻譯)。

定價

分頁 Blob 提供的兩種儲存體類型都有自己的定價模型。進階分頁 Blob 會遵循受控磁片的定價模式，而標準分頁 Blob 會依所使用的大小和每筆交易計費。如需詳細資訊，請參閱 Azure 分頁 Blob 價格頁面。

分頁 Blob 功能

REST API

請參閱下列文件以開始使用分頁 Blob 進行開發。例如，看一下如何使用適用於 .NET 的儲存體用戶端程式庫來存取分頁 Blob。

下圖說明帳戶、容器和分頁 Blob 之間的整體關聯性。

顯示帳戶、容器和分頁 Blob 之間關聯性的螢幕快照

建立指定大小的空分頁 Blob

首先，取得容器的參考。若要建立分頁 blob，請呼叫 GetPageBlobClient 方法，然後呼叫 PageBlobClient. create 方法。傳入要建立之 blob 的大小上限。該大小必須是 512 個位元組的倍數。

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);

調整分頁 Blob 大小

若要在建立之後重新調整分頁 Blob 的大小，請使用調整大小方法。要求的大小應該是 512 位元組的倍數。

pageBlobClient.Resize(32 * OneGigabyteAsBytes);

將分頁寫入分頁 Blob

若要寫入頁面，請使用 PageBlobClient. UploadPages 方法。

pageBlobClient.UploadPages(dataStream, startingOffset);

這可讓您寫入最多 4MB 的連續分頁集合。要寫入的位移必須從 512 位元組界限 (startingOffset % 512 == 0) 開始，並於 512 界限 - 1 的位置結束。

一旦連續分頁集合的寫入要求在 Blob 服務中成功，並已針對持久性和恢復性完成複寫，則寫入便已認可，並會將成功狀態傳回至用戶端。

下圖說明 2 個獨立的寫入作業：

顯示兩個不同的寫入選項的圖表。

長度為 1024 位元組並從位移 0 開始的寫入作業
長度為 1024 位元組並從位移 4096 開始的寫入作業

從分頁 Blob 讀取分頁

若要讀取頁面，請使用 PageBlobClient 方法來讀取分頁 blob 中的位元組範圍。

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

這可讓您從 Blob 中的任何位移開始，下載完整的 Blob 或位元組範圍。讀取時，位移並不需要從 512 的倍數開始。從 NUL 分頁讀取位元組時，服務會傳回零個位元組。

下圖顯示位移為 256 且範圍大小為 4352 的讀取作業。傳回的資料是以橙色醒目提示。系統會針對 NUL 分頁傳回零

顯示讀取作業的圖表，其位移為 256，範圍大小為 4352

如果您有疏鬆填入的 Blob，建議只下載有效的頁面區域，以避免支付零位元組的輸出，並降低下載延遲。

若要判斷有哪些分頁是由資料所支援，請使用 PageBlobClient.GetPageRanges。然後，您可以對傳回的範圍進行列舉，並下載每個範圍中的資料。

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

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

租用分頁 Blob

租用 Blob 作業會針對寫入和刪除作業，在 Blob 上建立鎖定並加以管理。這項作業在有多個用戶端存取分頁 Blob 的案例中很有用，因為它可確保一次僅有一個用戶端可以寫入 Blob。例如，Azure 磁碟會運用此租用機制來確保磁碟僅受單一 VM 管理。鎖定持續時間的範圍是 15 到 60 秒，也可以設為無限。如需詳細資料，請參閱這裡的文件。

除了豐富的 REST API 之外，分頁 Blob 也提供共用存取、持久性和增強的安全性。我們將會在接下來的段落中詳細介紹那些優點。

並行存取

分頁 Blob REST API 和其租用機制，允許應用程式從多個用戶端存取分頁 Blob。例如，假設您要建置可與多個使用者共用儲存體物件的分散式雲端服務。這可能是能為數個使用者提供大型映像集合的 Web 應用程式。實作此項目的其中一個選項，是使用搭配已連接磁碟的 VM。此作法的缺點包括：(i) 磁碟僅能連接至單一 VM 的約束，限制了延展性及彈性，並使風險提升。如果 VM 或於 VM 上執行的服務發生問題，則因為租用的緣故，在租用到期或者中斷之前，映像會無法存取；此外，另一個缺點則是 (ii) 因擁有 IaaS VM 而產生的額外成本。

替代選項是直接透過 Azure 儲存體 REST API 使用分頁 Blob。此選項不需要高成本的 IaaS VM、提供從多個用戶端進行直接存取的完整彈性、透過消除連接/卸除磁碟的需求來簡化傳統部署模型，並消除 VM 上發生問題的風險。另外，它也能針對隨機讀取/寫入作業，提供和磁碟相同的效能等級

持久性和高可用性

標準和進階儲存體都是永久性儲存體，其中分頁 Blob 資料一律會複寫，以確保持久性和高可用性。Azure 為 IaaS 磁碟與分頁 Blob 持續地提供企業級的持久性，並具有領先業界的零年度失敗率 (英文)。

如需標準和進階儲存體帳戶之 Azure 儲存體備援的詳細資訊，請參閱 Azure 儲存體備援 (部分機器翻譯)，特別是這兩節：

支援的 Azure 儲存體服務 (部分機器翻譯)
支援的儲存體帳戶類型 (部分機器翻譯)

無縫移轉至 Azure

針對想要自行實作自訂備份解決方案的客戶和開發人員，Azure 也提供僅保留差異的增量快照集。此功能可以避免由初始完整複製所帶來的成本，並能大幅降低備份成本。它還能有效地讀取及複製差異資料，此強大功能可為開發人員促成更多的創新，進而在 Azure 上帶來業界最佳的備份與災害復原 (DR) 體驗。您可以搭配取得分頁範圍 API 和累加複製 Blob API 使用 Blob 快照集，在 Azure 上針對 VM 設定您自己的備份或 DR 解決方案，並使用它們來輕鬆複製 DR 的增量資料。

此外，許多企業在內部部署資料中心上皆有正在執行中的關鍵工作負載。若要將工作負載移轉至雲端，其中一個主要考量就是複製資料所需的停機時間量，還有轉換後發生未預期問題的風險。在許多情況下，停機時間的考量會使許多人打消移轉至雲端的念頭。藉由使用分頁 Blob REST API，Azure 得以在對關鍵工作負載產生最小影響的情況下完成雲端移轉，來解決此問題。

如需如何擷取快照集，以及如何從快照集還原分頁 Blob 的範例，請參閱使用累加快照集設定備份程序一文。

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