基础设施即代码:云基础设施管理的演变

在快速发展的数字时代,企业越来越依赖基于云的服务来提高效率、提高可扩展性并简化运营。随着云成为当代 IT 基础设施的重要组成部分,对高效资源管理的要求成倍增加。让我们介绍基础设施即代码 (IaC),这是一种管理基础设施的突破性方法,将从根本上改变我们部署和管理云资源的方式。基础设施即代码已成为当代云基础设施管理的支柱,使企业能够提高自动化、效率和可扩展性,同时降低与手动配置相关的运营风险和复杂性。

什么是基础设施即代码?

使用代码,开发人员和系统管理员可以使用与管理和配置任何其他类型的软件应用程序相同的软件工程技术来管理和配置云资源。IaC 使团队能够通过声明式或命令式代码定义和管理这些资源,然后可以对这些资源进行版本控制、测试和自动部署。这消除了团队手动配置服务器、网络、数据库和其他基础设施组件的需要。

基础设施即代码 (IaC) 
是软件工程中用于管理和配置基础设施资源的实践和方法。IaC 使开发人员和系统管理员能够像任何其他软件应用程序一样通过代码定义和管理其基础设施,而不是手动配置服务器、网络、数据库和其他组件。

基础设施即服务的理念源于对更快、更可靠和可扩展的基础设施管理日益增长的需求,特别是在基于云的环境中。随着企业越来越多地使用虚拟化基础设施和云服务,传统的手动配置技术变得无效且容易出错。通过在基础设施配置中引入自动化、版本控制和一致性,IaC 解决了这些问题。

基础设施即代码的关键组成部分

代码:

 在 IaC 中,基础设施使用编程语言或配置文件格式表示为代码。该代码定义了基础设施的所需状态,指定了资源、它们的配置以及它们之间的关系。

版本控制:

 将基础设施视为代码可以实现版本控制,类似于开发人员管理软件代码的方式。这意味着可以根据需要跟踪、审查和回滚基础设施的更改,从而促进协作和问责制。

自动化:

 IaC 的核心原则之一是自动化。通过使用代码定义基础设施,重复性和手动任务可以实现自动化,从而降低人为错误的风险并节省时间和精力。

声明式或命令式范式:

 IaC 支持声明式和命令式方法。在声明性方法中,开发人员指定基础设施所需的最终状态,系统会计算出达到该状态的步骤。相反,命令式方法涉及定义实现所需基础设施状态所需的确切步骤顺序。

基础设施即代码如何工作:

定义:

 基础设施是使用以特定于域的语言或配置文件格式编写的代码来定义的。流行的语言和格式包括用于 Terraform的 HashiCorp 配置语言 (HCL)、用于 AWS CloudFormation Azure 资源管理器模板的 JSON 或 YAML 以及用于 Ansible 的 Python。

版本控制和协作: 

基础设施代码存储在 Git 等版本控制系统中,支持团队成员之间的协作、跟踪更改并提供修改历史记录。

持续集成和部署(CI/CD):

 IaC 通常集成到 CI/CD 管道中,基础设施代码的更改会自动测试并部署到各种环境中,从而确保整个开发生命周期的一致性和可靠性。

编排和自动化:

 IaC 工具与云提供商的 API 交互,以创建、修改或删除基础设施代码中指定的资源。这些工具处理资源依赖性、编排配置过程并应用必要的更改以实现所需的基础设施状态。

基础设施即代码的关键原则

声明式与命令式:

 IaC 支持声明式和命令式范例。在声明性方法中,开发人员指定基础设施所需的最终状态,系统会计算出达到该状态的步骤。相反,命令式方法涉及定义实现所需基础设施状态所需的确切步骤顺序。

版本控制:

 IaC 将基础设施配置视为代码,使其适用于Git 等版本控制系统。这使得团队能够跟踪更改、在必要时回滚到以前的版本并更有效地协作。

自动化:

 自动化是基础设施即代码的核心原则。通过编写基础设施配置流程脚本,可以消除重复性任务,降低人为错误的风险,并节省宝贵的时间和资源。

重现性: 

由于基础设施是在代码中定义的,因此可以在不同的环境(例如开发、测试和生产)中一致地再现。这确保了一致性并减少了“在我的机器上运行”问题。

基础设施即代码 (IaC) 涉及使用代码管理和配置基础设施资源。IaC 中有两种主要范式,每种范式都有其关键原则:

声明式方法:

在 IaC 的声明式方法中,开发人员指定基础设施所需的最终状态,而无需明确定义实现它的步骤。系统根据提供的配置确定如何达到所需状态。声明式方法的一些关键原则包括:

A、幂等性:

能够重复应用相同的配置,而不会导致意外的副作用。多次应用时,结果保持不变,确保一致性并避免不必要的更改。

B. 状态管理:

 IaC 工具维护一个状态文件,用于跟踪当前基础设施配置。该文件允许工具了解所需状态和当前状态之间的差异,使其能够仅应用必要的更改。

C. 不可变的基础设施:

在声明性方法中,基础设施被认为是不可变的。不是修改现有资源,而是使用更新的配置创建新资源并替换旧资源。这种做法确保了可预测性并简化了回滚过程。

D. 依赖管理:

声明性 IaC 工具自动处理资源之间的依赖关系。他们了解不同基础设施组件之间的关系并相应地管理其配置顺序。

命令式方法:

在 IaC 的命令式方法中,开发人员明确定义实现所需基础设施状态的步骤和过程。它们指定创建、修改或删除资源所需的确切操作顺序。命令式方法的一些关键原则包括:

A. 程序定义:

 开发人员定义配置基础设施所需的具体步骤和命令。这种方法可以类似于传统的脚本或编程。

B. 灵活性和控制:

命令式方法提供了对配置过程更精细的控制,使开发人员能够管理使用声明式方法可能无法轻松实现的复杂场景。

C. 依赖关系的责任:

 与声明式方法相反,命令式 IaC 要求开发人员显式管理资源依赖性。这既是一个优势,也是一个挑战,因为它提供了更多的控制,但也可能导致更复杂和更容易出错的配置。

值得注意的是,许多 IaC 工具支持声明式和命令式范例,允许用户为其特定用例选择最合适的方法。此外,一些工具提供了两种范例的混合,允许开发人员对某些资源使用声明性代码,对同一配置中的其他资源使用命令性代码。

无论选择哪种方法,基础设施即代码的基本原则都强调自动化、版本控制、一致性和可重复性。这些原则促进高效的基础设施管理,减少人为错误,增强协作,并使组织能够在动态且快速变化的云环境中更有效地扩展和调整其基础设施。

基础设施即代码的好处

基础设施即代码 (IaC) 提供了广泛的优势,可以显着改善云基础设施的管理和部署。让我们探讨一下采用 IaC 实践的一些关键优势:

敏捷性和速度:

 IaC 支持快速、自动化地配置基础设施资源。只需几行代码,团队就可以创建和配置复杂的环境,从而减少部署所需的时间并加快软件开发生命周期。这种敏捷性使企业能够快速响应不断变化的需求和市场需求。

一致性和标准化:

手动基础架构设置可能会导致环境之间出现不一致和配置偏差,从而在部署期间引发问题。IaC 确保基础设施在开发、测试和生产环境中得到一致的定义和管理。这种标准化提高了可靠性并减少了由于设置之间的差异而导致错误的可能性。

版本控制和协作:

IaC 将基础设施配置视为代码,使其适用于 Git 等版本控制系统。这使得团队能够跟踪变更、有效协作并维护基础设施修改的历史记录。开发人员可以并行工作、审查更改并在需要时回滚到以前的版本,从而促进协作和问责制。

成本效益:

传统的基础设施配置可能会导致资源过度配置或在不使用时使资源闲置。IaC 可以实现更好的资源管理,确保仅在需要时配置资源,并在不再需要时取消配置。这种优化可以为组织带来显着的成本节省。

提高质量并减少错误:

手动配置很容易出现人为错误,从而导致代价高昂的停机和停机。IaC 通过自动化设置过程和应用一致的配置来降低错误配置的风险。自动化测试还可以集成到部署管道中,以便在问题影响生产环境之前发现问题,从而提高基础设施的整体质量。

可扩展性和灵活性:

IaC 可以根据需求轻松扩展或缩减基础设施。代码中可以包含自动伸缩配置,根据流量或工作负载波动自动调整资源容量。这种弹性使组织能够有效地处理不同级别的使用情况。

灾难恢复和再现性:

IaC 允许组织在发生灾难时快速重建整个基础设施。通过将基础设施配置保留为代码,灾难恢复过程变得更加可靠和直接。此外,准确地重现环境的能力可确保不同开发阶段之间的一致性,并减少出现部署问题的可能性。

与供应商无关的多云支持:

 许多 IaC 工具支持多个云提供商,从而可以更轻松地跨不同平台管理基础设施,而无需锁定供应商。这种灵活性使组织能够从不同的云提供商那里选择最佳的服务,同时保持一致的管理方法。

安全与合规性:

IaC 鼓励从一开始就使用最佳实践和安全标准。通过对安全配置、访问控制和合规性要求进行编码,组织可以在整个基础设施中一致地实施安全措施。

文档和自我文档:

IaC 代码充当基础设施设置的最新且全面的文档。这种自我文档可以帮助新团队成员快速了解基础架构,并减少对过时的单独文档的依赖。

流行的基础设施作为代码工具:

基础设施即代码 (IaC) 工具的受欢迎程度正在稳步增长,并且有几种工具在业界获得了巨大的关注。虽然此后这种情况可能已经进一步发展,但以下是当时广泛使用的一些流行的 IaC 工具:

地形:

 Terraform 由 HashiCorp 开发,是最流行、最通用的 IaC 工具之一。它允许用户跨各种云提供商甚至本地环境定义、管理和配置基础设施资源。Terraform 的声明性配置语言 HashiCorp 配置语言 (HCL) 可以轻松描述复杂的基础设施设置和维护状态信息。

AWS 云形成:

作为 Amazon Web Services (AWS) 提供的原生 IaC 工具,CloudFormation 被 AWS 客户广泛使用,以自动化、可重复的方式定义和部署基础设施资源。用户可以使用 JSON 或 YAML 创建 CloudFormation 模板来描述 AWS 资源及其关系。

Azure 资源管理器 (ARM) 模板:

对于 Microsoft Azure 用户,ARM 模板是首选的 IaC 工具。这些模板使用 JSON 来定义应用程序或基础结构部署所需的 Azure 资源和配置。

谷歌云部署管理器:

对于那些利用 Google Cloud Platform (GCP) 的用户,Google Cloud Deployment Manager 提供了 IaC 解决方案。它允许用户使用 YAML 或 Python 模板定义和部署 GCP 资源。

Ansible

尽管 Ansible 主要被称为配置管理和自动化工具,但它也常用于 IaC 目的。Ansible 使用基于 YAML 的“剧本”来描述和自动化基础设施资源的供应和配置。

Pulumi

Pulumi 是一个 IaC 工具,旨在提供现代基础设施即代码平台。它支持多个云提供商和编程语言,允许用户使用熟悉的编程语言(如 Python、JavaScript、TypeScript 等)定义基础设施。

Chef

与 Ansible 类似,Chef 最初是作为配置管理工具开发的,但具有基础设施自动化功能。它使用基于 Ruby 的“说明书”来管理基础设施配置和部署。

SaltStack

SaltStack,通常称为 Salt,是另一种流行的配置管理和基础设施自动化工具,它允许用户使用声明性方法管理基础设施资源。

Jenkins

持续集成和持续部署(CI/CD)管道经常使用Jenkins,一个著名的开源自动化服务器。虽然 Jenkins 不完全是一个 IaC 工具,但它与其他 IaC 工具集成良好,并与它们结合使用以实现完全自动化。

云 DevOps 平台:

除了单独的 IaC 工具之外,AWS CodePipeline、Azure DevOps 和 Google Cloud Build 等云 DevOps 平台也越来越受欢迎。这些平台提供了与多个 IaC 工具和其他 DevOps 服务集成的端到端 CI/CD 解决方案。

值得注意的是,IaC 格局正在不断发展,自我上次更新以来,新工具可能已经出现或受到重视。因此,进行进一步的研究并关注基础设施即代码领域的最新趋势和发展始终是一个好主意。

结论

在管理云基础设施领域,基础设施即代码已经成为游戏规则的改变者。IaC 通过将基础设施视为软件,使组织能够实现更高水平的自动化、可扩展性和可靠性,最终缩短开发周期并提高整体效率。随着企业继续采用云,基础设施即代码将继续成为创建和维护未来基础设施的重要资源。总之,基础设施即代码提供了一种革命性的云基础设施管理方式,具有速度、一致性、成本效益、可扩展性和更高的安全性等许多优势。随着组织拥抱云并寻求简化其运营和开发,IaC 已发展成为成功实现这些目标的关键程序。


作者:Aditya Bhuyan

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