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Azure Blob Storage 入门教程：快速了解与实践

欢迎来到 Azure 云平台！如果你正在寻找一个强大、可扩展且成本效益高的存储解决方案来存放图片、视频、文档、备份文件或其他非结构化数据，那么 Azure Blob Storage 无疑是你需要了解的核心服务之一。本教程将带你深入了解 Azure Blob Storage 的世界，从基本概念到实际操作，帮助你快速入门。

1. 什么是 Azure Blob Storage？

Azure Blob Storage 是 Microsoft Azure 提供的一项对象存储服务，专门用于存储大量非结构化数据。非结构化数据是指那些不遵循特定模式或定义的数据，例如：

  • 图像、视频、音频文件
  • 文档和文本文件（PDF, Word, Excel等）
  • 备份文件和归档数据
  • 日志文件
  • 虚拟机镜像
  • 用于数据湖和大数据分析的数据

与传统的文件系统或数据库不同，对象存储以扁平的结构管理数据对象，每个对象都被赋予一个唯一的标识符（通常是一个 URL）。Blob Storage 针对存储和访问大规模数据进行了优化，提供了极高的可用性、耐用性和可伸缩性。

2. 为什么选择 Azure Blob Storage？

Azure Blob Storage 提供了诸多优势，使其成为各种场景下的理想选择：

  • 极高的可伸缩性： 它可以存储从几 GB 到 PB 级别乃至更多的数据，容量几乎是无限的。你可以根据需求存储任意数量的数据，无需担心底层基础设施的扩展问题。
  • 强大的耐用性和可用性： Azure Blob Storage 会在不同区域甚至不同数据中心之间自动复制你的数据，确保数据的安全性和高可用性。即使发生硬件故障或自然灾害，你的数据也能得到保护。根据你选择的冗余选项，数据耐用性可达 99.999999999%（11 个 9）甚至更高。
  • 成本效益： Blob Storage 提供了不同的访问层（Access Tiers），允许你根据数据的访问频率选择最合适的存储成本。不常访问的数据可以存储在更便宜的层中，从而降低总体存储成本。
  • 安全性： 数据在存储时会进行加密（Encryption at Rest），并且可以通过多种机制控制访问权限，例如 Azure Active Directory 集成、共享访问签名 (SAS) 和访问策略。数据在传输过程中也可以通过 HTTPS 进行加密。
  • 全球可访问性： 存储在 Blob Storage 中的数据可以通过标准的 HTTP/HTTPS 协议从世界任何地方访问，这使得它非常适合用于分发内容、托管网站静态资源等场景。
  • 丰富的生态系统： Azure Blob Storage 与 Azure 的其他服务（如 Azure CDN、Azure Data Lake Analytics、Azure Machine Learning、Azure Functions 等）无缝集成，方便构建复杂的云解决方案。同时，它也支持多种编程语言的 SDK 和工具。

3. Blob Storage 的核心概念

理解以下几个核心概念是使用 Azure Blob Storage 的基础：

3.1. 存储帐户 (Storage Account)

存储帐户是你在 Azure 中使用所有存储服务（包括 Blob、文件、队列和表）的顶级容器。它为你的 Azure 存储数据提供了一个唯一的命名空间。通过 Azure 门户、PowerShell 或 Azure CLI 创建存储资源时，你必须先拥有一个存储帐户。

一个存储帐户包含所有 Azure Storage 数据对象，包括：

  • Blob： 用于存储非结构化对象数据。
  • File： 用于存储共享文件，可以通过 SMB 协议进行访问（Azure Files）。
  • Queue： 用于存储大量消息队列。
  • Table： 用于存储结构化 NoSQL 数据。

本教程专注于 Blob Storage，但理解存储帐户是所有这些服务的统一入口非常重要。你的存储帐户名称必须是全局唯一的，它会作为你访问存储数据的 URL 的一部分（例如：https://<你的存储帐户名称>.blob.core.windows.net）。

创建存储帐户时，你需要配置几个关键设置：

  • 资源组 (Resource Group)： 一个逻辑容器，用于管理和组织 Azure 资源。
  • 区域 (Region)： 数据存储的地理位置。选择靠近用户或应用程序服务器的区域可以降低延迟。
  • 性能 (Performance)： Standard（标准）或 Premium（高级）。标准存储帐户适用于大多数场景，提供了 Blob、文件、队列和表存储。高级存储帐户通常针对高性能场景，例如要求低延迟的应用程序，通常只支持 Premium Blob、Premium Files 或 Premium Page Blobs。对于 Blob Storage 入门，通常选择 Standard 即可。
  • 冗余 (Redundancy)： 决定了数据复制的方式和程度，影响数据的耐用性和可用性以及成本。常见的选项包括：
    • LRS (Locally-Redundant Storage)： 在单个数据中心内同步复制数据三次。成本最低，但无法抵御数据中心级别的故障。
    • GRS (Geo-Redundant Storage)： 在主区域同步复制数据三次，并在数百英里之外的次区域异步复制三次。提供地域级别的容灾能力。
    • RA-GRS (Read-Access Geo-Redundant Storage)： 在 GRS 的基础上，允许你从次区域读取数据（通常用于灾难恢复演练或提高读取可用性）。
    • 还有 ZRS, GZRS, RA-GZRS 等更高级的选项，提供区域内的区域冗余或跨区域的区域冗余。对于入门，LRS 或 GRS 是常见的选择。

3.2. 容器 (Container)

容器位于存储帐户之下。它是 Blob 的逻辑分组。你可以将容器视为文件系统中的文件夹，用于组织你的 Blob。一个存储帐户可以包含无限数量的容器，一个容器也可以包含无限数量的 Blob。

容器名称必须遵循特定的命名规则（小写字母、数字和连字符，开头和结尾不能是连字符，连续不能有两个连字符等）。

容器还有一个重要的属性：公共访问级别 (Public Access Level)。它决定了容器及其 Blob 是否可以匿名公共访问：

  • Private (私有)： 这是默认设置，也是最安全的选项。只有通过存储帐户密钥、共享访问签名 (SAS) 或 Azure Active Directory 授权才能访问容器和 Blob。
  • Blob： 允许匿名公共读取容器中的 Blob，但无法列出容器中的 Blob（即不知道容器里有哪些文件）。适合用于公开图片、视频等资源，但又不希望暴露文件列表的场景。
  • Container： 允许匿名公共读取容器中的 Blob，并且允许匿名公共列出容器中的 Blob（即可以查看容器里的文件列表）。一般不推荐使用，除非你明确需要公开文件列表。

重要提示： 除非你明确需要公开访问你的数据，否则强烈建议将容器设置为 Private，并通过授权机制进行访问控制。

3.3. Blob

Blob 是存储在 Azure Blob Storage 中的实际数据对象。它是构成 Blob Storage 的基本单元。无论你上传的是图片、文档还是视频，它们在 Blob Storage 中都以 Blob 的形式存在。

Blob 可以根据其存储方式和用途分为几种类型：

  • 块 Blob (Block Blobs)： 用于存储文本和二进制文件。它们由称为块的数据块组成，每个 Blob 最多可以包含 50,000 个块，每个块最大 4000 MiB，总大小可达 190.7 TiB。块 Blob 是最常见的 Blob 类型，适用于大多数存储对象，例如文档、媒体文件、备份等。
  • 追加 Blob (Append Blobs)： 也由块组成，但专门针对追加操作进行了优化。当你向追加 Blob 添加数据时，数据只会添加到 Blob 的末尾。它通常用于日志文件、审计记录等场景，避免对现有数据进行修改。
  • 页 Blob (Page Blobs)： 由 512 字节的页面组成，最大大小为 8 TiB。它们针对频繁的随机读写操作进行了优化，主要用于存储虚拟机硬盘 (VHD) 文件。高级存储帐户通常用于存储高性能的页 Blob。

对于初学者，你最常打交道的将是块 Blob。

3.4. 访问层 (Access Tiers)

Azure Blob Storage 提供了三种访问层，用于平衡存储成本和数据访问成本：

  • 热层 (Hot Tier)： 针对频繁访问的数据进行了优化。存储成本相对较高，但数据访问（读取和写入）成本最低。适合用于经常被读取或写入的数据，例如网站内容、流媒体数据、频繁访问的应用程序数据等。
  • 冷层 (Cool Tier)： 针对不频繁访问的数据进行了优化（至少 30 天不访问）。存储成本低于热层，但数据访问成本较高。适合用于短期备份、灾难恢复数据集、较少访问的非关键数据等。冷层数据至少需要保留 30 天，提前删除或移动会产生费用。
  • 归档层 (Archive Tier)： 这是成本最低的存储层，但数据访问成本最高且访问延迟最高（可能需要数小时才能检索数据）。它针对很少访问且可以容忍长时间检索延迟的数据进行了优化（至少 180 天不访问）。适合用于长期备份、合规性归档、历史数据等。归档层数据至少需要保留 180 天，提前删除或移动会产生费用。从归档层重新激活数据到热层或冷层需要额外的费用。

选择正确的访问层可以显著优化你的存储成本。你可以在 Blob 级别更改其访问层，也可以使用生命周期管理策略自动更改 Blob 的访问层。

4. 入门实践：在 Azure 门户中操作 Blob Storage

现在，让我们通过 Azure 门户来实际体验一下 Blob Storage 的基本操作：创建存储帐户、创建容器、上传 Blob、查看 Blob 和删除 Blob。

前提条件：

  • 一个有效的 Azure 帐户。如果你还没有，可以注册一个免费帐户或学生帐户。

步骤 1：登录 Azure 门户

打开浏览器，访问 https://portal.azure.com，使用你的 Azure 帐户凭据登录。

步骤 2：创建存储帐户

  1. 登录后，在顶部的搜索栏中输入 “Storage accounts” 并选择结果中的 Storage accounts。
  2. 点击页面顶部的 + Create 按钮。
  3. 在 “Create storage account” 页面，填写以下信息：
    • Subscription (订阅)： 选择你的 Azure 订阅。
    • Resource group (资源组)： 选择一个现有的资源组，或者点击 “Create new” 创建一个新的资源组（例如：my-blob-resource-group）。资源组有助于管理相关资源。
    • Storage account name (存储帐户名称)： 输入一个唯一的名称（例如：myblobaccount12345xyz）。这个名称必须是全局唯一的，由小写字母和数字组成，长度在 3 到 24 个字符之间。如果名称已被占用，你会收到提示。
    • Region (区域)： 选择一个离你或你的目标用户较近的区域（例如：”(US) East US”）。
    • Performance (性能)： 选择 Standard。
    • Redundancy (冗余)： 选择 LRS (Locally-redundant storage) 进行入门测试，成本较低。
  4. 可以跳过 “Advanced”、”Networking”、”Data protection”、”Encryption”、”Tags” 这些选项，使用默认设置即可入门。
  5. 点击底部的 Review + Create 按钮。
  6. 系统会验证你的配置。验证通过后，点击 Create。
  7. 部署过程需要几分钟。部署完成后，你会看到 “Your deployment is complete” 的消息。点击 Go to resource 前往新创建的存储帐户页面。

步骤 3：创建容器

  1. 在你的存储帐户页面（你刚创建的那个），在左侧菜单的 “Data storage” 部分，点击 Containers。
  2. 点击页面顶部的 + Container 按钮。
  3. 在 “New container” 弹出窗口中：
    • Name (名称)： 输入容器的名称（例如：myfirstcontainer）。容器名称必须是小写字母、数字和连字符，不能以连字符开头或结尾，不能有两个连续的连字符。
    • Public access level (公共访问级别)： 选择 Private (no anonymous access)。这是最安全的默认选项。
  4. 点击 Create。
  5. 现在你应该在容器列表中看到你刚刚创建的容器。

步骤 4：上传 Blob

  1. 在容器列表页面，点击你刚刚创建的容器（例如：myfirstcontainer）的名称。
  2. 你将进入该容器的页面，当前应该是空的。点击页面顶部的 Upload 按钮。
  3. 在 “Upload blob” 弹出窗口中：
    • Files (文件)： 点击文件夹图标或将文件拖放到此区域。选择一个你想要上传的小文件（例如一张图片或一个文本文件）。
    • Overwrite if files already exist (如果文件已存在则覆盖)： 默认勾选。
    • Upload to folder (上传到文件夹)： 你可以指定一个虚拟文件夹路径来组织 Blob（例如：images/）。Blob Storage 本身没有文件夹结构，但这提供了一种模拟层次结构的方式。这里我们先不填写，直接上传到根目录。
    • Blob type (Blob 类型)： 默认是 Block blob，保持默认即可。
    • Access tier (访问层)： 默认是 Hot，保持默认即可。
  4. 点击底部的 Upload。
  5. 上传完成后，你会在容器页面看到你刚刚上传的文件作为一个 Blob 列出。

步骤 5：查看和访问 Blob

  1. 在容器页面，点击你刚刚上传的 Blob 的名称。
  2. 你将进入该 Blob 的概览页面。在这里你可以看到 Blob 的属性，包括：
    • URL： 这是访问该 Blob 的完整 URL。例如：https://myblobaccount12345xyz.blob.core.windows.net/myfirstcontainer/myuploadedfile.txt。
    • Type (类型)： Block blob。
    • Access tier (访问层)： Hot。
    • Size (大小)。
    • Last modified (最后修改时间)。
  3. 如果你将容器设置为 Private，直接访问这个 URL 将会收到授权错误（例如 409 或 403）。要访问私人 Blob，你需要授权机制（如 SAS）。
  4. 下载 Blob： 在 Blob 概览页面，点击顶部的 Download 按钮，可以将文件下载到本地。

步骤 6：删除 Blob

  1. 返回到容器页面（点击面包屑导航中的容器名称）。
  2. 在 Blob 列表中，勾选你想要删除的 Blob 前面的复选框。
  3. 点击页面顶部的 Delete 按钮。
  4. 在确认删除的弹出窗口中，输入 yes 确认，然后点击 Delete。
  5. Blob 将会被删除。

步骤 7：删除容器 (可选)

  1. 返回到存储帐户页面（点击面包屑导航中的存储帐户名称）。
  2. 在左侧菜单中点击 Containers。
  3. 在容器列表中，勾选你想要删除的容器前面的复选框。
  4. 点击页面顶部的 Delete 按钮。
  5. 在确认删除的弹出窗口中，输入容器的名称进行确认，然后点击 Delete。
  6. 容器将被删除。请注意，删除容器会同时删除容器内的所有 Blob，且不可恢复（除非启用了软删除功能，我们稍后会提到）。

步骤 8：删除存储帐户 (可选，清理资源)

  1. 返回到存储帐户页面。
  2. 点击页面顶部的 Delete 按钮。
  3. 在确认删除的弹出窗口中，输入存储帐户的名称进行确认，然后点击 Delete。
  4. 删除存储帐户将删除该帐户下的所有数据（Blob、文件、队列、表）和所有相关配置。这是一个不可逆的操作（除非启用了容器软删除，但删除帐户本身是不可逆的）。删除存储帐户是清理本教程创建的所有资源的最佳方式，以避免产生不必要的费用。

通过以上步骤，你已经在 Azure 门户中完成了 Blob Storage 的基本创建、上传、查看和删除操作。

5. Blob Storage 的其他重要功能

除了上述基本操作，Azure Blob Storage 还提供了许多强大的功能：

5.1. 共享访问签名 (SAS – Shared Access Signature)

SAS 是一种授权访问存储帐户中资源（如 Blob、容器）的 URI。使用 SAS，你可以授权客户端对存储对象拥有特定权限（例如读取、写入、删除），并在指定的时间段内有效。这是一种精细控制访问的方式，而无需共享存储帐户密钥。SAS 是在不希望公开 Blob 但又需要临时或受限地授予访问权限时非常常用的机制。

SAS 可以分为几种类型：

  • 服务 SAS： 授予对存储帐户中特定服务（Blob、队列、表、文件）中的资源的访问权限。
  • 帐户 SAS： 授予对存储帐户中所有服务的资源的访问权限。权限范围更广。
  • 用户委托 SAS： 使用 Azure AD 凭据进行保护的 SAS。这是推荐的方式，提供了更高的安全性。

创建 SAS 时，你需要指定：

  • 允许的资源类型： 服务、容器、对象（Blob）。
  • 允许的权限： 读取、写入、删除、列表、添加、创建、更新、处理等。
  • 开始和结束时间： SAS 的有效期。
  • 允许的 IP 地址或 IP 范围： 限制只有来自指定 IP 的请求才能使用此 SAS。
  • 允许的协议： HTTPS 或 HTTP 和 HTTPS。强烈建议只允许 HTTPS。

示例场景： 你想让用户可以在你的网站上查看一个图片，但又不希望任何人都能随意访问你的存储帐户或列出所有文件。你可以为这张图片生成一个只读权限的 SAS，有效期设置几分钟或几小时，然后在你的网站上使用包含这个 SAS 的 URL 来加载图片。

5.2. 生命周期管理 (Lifecycle Management)

生命周期管理策略允许你定义规则，根据 Blob 的创建时间或上次修改时间自动将 Blob 在访问层之间移动（例如从热层移动到冷层，再移动到归档层），或者在特定时间后将其删除。这是一种自动化优化存储成本和管理数据保留策略的强大工具。

示例规则：

  • 创建 30 天后，将块 Blob 从热层移动到冷层。
  • 创建 180 天后，将块 Blob 从冷层移动到归档层。
  • 创建 365 天后，删除归档层的块 Blob。

5.3. 软删除 (Soft Delete)

Blob 软删除功能可以保护你的数据免受意外删除。启用软删除后，当你删除一个 Blob 或容器时，Blob 会被标记为已删除状态，但会保留指定的天数（可配置）。在此保留期内，你可以恢复已删除的 Blob 及其版本。软删除提高了数据的耐用性，但会产生额外的存储成本。对于重要的生产数据，强烈建议启用软删除。

5.4. 版本控制 (Versioning)

Blob 版本控制允许你在每次修改或删除 Blob 时自动维护其先前版本。这提供了一种额外的数据保护层，可以轻松回滚到旧版本。版本控制也会产生额外的存储成本。

5.5. 静态网站托管 (Static Website Hosting)

你可以将一个 Blob 容器配置为托管静态网站。只需指定默认文档（例如 index.html）和可选的错误文档，然后将你的静态网站文件上传到该容器。Azure Storage 会提供一个特定的终结点（URL），通过该终结点可以直接访问你的静态网站。这是一种快速、简单且成本效益高的方式来托管单页应用 (SPA) 或纯静态网站。

5.6. Azure CDN 集成

通过将 Blob Storage 与 Azure Content Delivery Network (CDN) 集成，你可以将 Blob 内容缓存在全球分布的 CDN 节点上。当用户请求内容时，请求会路由到离用户最近的 CDN 节点，从而显著降低延迟，加快内容加载速度，并减轻存储帐户的负载。这对于分发静态资源（图片、CSS、JS 文件）或流媒体内容非常有用。

5.7. 数据加密

Azure Blob Storage 提供了多层加密：

  • 静止加密 (Encryption at Rest)： 数据在存储到磁盘时会自动加密。Azure Storage 使用服务管理的密钥进行默认加密，你也可以选择使用客户管理的密钥以获得更多控制。
  • 传输加密 (Encryption in Transit)： 当数据在客户端和 Azure Storage 之间传输时，可以通过 HTTPS 协议进行加密，确保数据在网络中的安全。

5.8. Azure Active Directory 集成 (Azure AD)

你可以使用 Azure AD 通过基于角色的访问控制 (RBAC) 来授权对 Blob Storage 资源的访问。这允许你为特定的用户、组或服务主体分配精细的权限，例如只读、写入等，而无需使用存储帐户密钥或 SAS。这是企业环境中管理访问权限的首选方法，提供了更高的安全性和可管理性。

6. 如何以编程方式访问 Blob Storage？

除了 Azure 门户，你还可以通过多种方式以编程方式或使用工具与 Blob Storage 交互：

  • Azure Storage Explorer： 一个免费的独立 GUI 工具，适用于 Windows, macOS 和 Linux。它提供了一个图形界面来管理存储帐户中的 Blob、文件、队列和表，功能比 Azure 门户更丰富。对于日常管理和调试，这是一个非常有用的工具。
  • Azure CLI (Command-Line Interface)： Azure 的命令行工具，可以用来执行各种 Azure 资源的命令，包括 Blob Storage。适合自动化和脚本化操作。例如，使用 az storage blob upload 命令上传文件。
  • Azure PowerShell： 适用于 Windows 用户的命令行工具，功能类似于 Azure CLI。
  • Azure Storage SDKs： Microsoft 为多种编程语言（如 .NET, Java, Python, Node.js, Go 等）提供了成熟的 SDK。你可以在自己的应用程序中使用这些 SDK 来上传、下载、管理 Blob，或者构建更复杂的存储解决方案。
  • REST API： 所有与 Azure Storage 的交互最终都是通过 REST API 完成的。如果你使用的语言没有官方 SDK，或者需要进行非常底层的控制，可以直接调用 REST API。

对于初学者，建议先熟悉 Azure 门户 和 Azure Storage Explorer。一旦开始开发应用程序，就可以转向使用 SDKs。

7. Blob Storage 的定价

Azure Blob Storage 的定价主要基于以下几个因素：

  • 存储容量： 根据你存储的数据量（以 GB 为单位）以及数据所在的访问层（热、冷、归档）计费。归档层存储成本最低，热层最高。
  • 数据操作： 对 Blob 进行的各种操作（读取、写入、删除、列出等）会产生费用。不同操作类型的费用不同，访问层也会影响操作成本（例如，归档层的读取操作成本很高）。
  • 数据传输：
    • 数据从 Azure 传输到互联网（出口流量）会产生费用。通常是按 GB 计费。前几个 GB 通常是免费的。
    • 数据在 Azure 区域之间传输（例如使用 GRS 进行复制）会产生费用。
    • 数据在同一个区域内不同服务之间传输通常是免费的。
  • 数据冗余选项： 不同冗余选项（LRS, GRS, RA-GRS 等）的成本不同。冗余级别越高，成本越高。
  • 提前删除/移动： 如果在冷层或归档层的数据未达到最低保留期限（冷层 30 天，归档层 180 天）就被删除或移动到其他层，会收取提前删除/移动费用。
  • 数据检索（从归档层）： 从归档层检索数据到热层或冷层需要支付额外的数据检索费用。

要获取最准确和最新的定价信息，请务必查阅 Azure Blob Storage 定价页面 并使用 Azure 定价计算器 根据你的具体需求进行估算。

8. 总结与后续步骤

通过本教程，你应该对 Azure Blob Storage 有了全面的了解：

  • 它是 Azure 的对象存储服务，用于存储非结构化数据。
  • 它提供了极高的可伸缩性、耐用性和成本效益。
  • 核心概念包括存储帐户（命名空间）、容器（组织 Blob 的逻辑分组）和Blob（实际数据对象）。
  • 访问层（热、冷、归档）帮助优化成本。
  • 你可以通过 Azure 门户方便地进行创建、上传、查看和删除等基本操作。
  • SAS、生命周期管理、软删除、版本控制、静态网站托管、CDN 集成、加密和 Azure AD 集成是其强大的附加功能。
  • 可以通过 Storage Explorer、CLI、PowerShell、SDKs 和 REST API 进行编程访问。
  • 定价主要取决于存储容量、操作、数据传输和冗余选项。

后续步骤：

  1. 实践操作： 按照本教程的步骤在 Azure 门户中创建自己的存储帐户和容器，并尝试上传不同类型的文件。
  2. 探索 Storage Explorer： 下载并安装 Azure Storage Explorer，连接到你的存储帐户，尝试使用它来管理 Blob。
  3. 了解 SAS： 深入研究如何生成和使用共享访问签名，并在一个简单的应用程序中尝试使用 SAS 来访问 Blob。
  4. 学习 SDK： 选择一种你熟悉的编程语言，下载对应的 Azure Storage SDK，编写代码来实现 Blob 的上传和下载功能。
  5. 探索其他功能： 尝试启用 Blob 软删除，配置生命周期管理策略，或者尝试托管一个简单的静态网站。
  6. 阅读官方文档： Azure 文档是学习 Azure 服务的最佳资源。查阅 Azure Blob Storage 文档 以获取更详细的信息和高级主题。

Azure Blob Storage 是 Azure 云中非常基础且强大的服务，熟练掌握它将为你构建各种云应用程序奠定坚实的基础。祝你在 Azure 的学习之旅中取得成功！

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