关于云原生:云原生时代不可不知的基础设施即代码IaC

💡 IaC 是 DevOps 的必要撑持。

近日，在极狐 TechTalk 直播上，极狐(GitLab) 高级网站可靠性工程师 SRE 戚加欣，从 SRE 视角登程，与大家分享了 IaC 基础知识、工具和办法和基于极狐 GitLab 的具体实践经验。

以下内容整顿自本次分享，你也能够点击👉观看视频回放。enjoy～

何为 IaC？

基于 Thoughtworks 公司云实际领导人 Kief Morris 在《基础设施即代码》一书中对基础设施即代码的定义：

基础设施即代码 (Infrastructure-as-Code，IaC) 指的是 通过代码而不是手动流程，来治理和配置基础设施 。它把基础设施、工具和服务以及对基础设施的治理自身作为一个软件系统，驳回 软件工程实际 (SRE)，以可反复的、牢靠的办法来设计、扭转和部署软件环境，以申明性的形式取代手工操作。

IaC 倒退至今，从概念到落地，从小众到遍及，随之诞生了许多 IaC 风行工具（如下图），帮忙 DevOps 团队以最佳形式自动化基础设施部署和治理。

为什么 IaC 很重要？

大数据和云计算时代下的新挑战

SRE 的职责之一是为业务提供根底资源，保护各种服务的性能和稳定性。

在传统工作流程中，业务方向运维团队提供一个资源需要工单，运维团队依据需要工单，手动配置软硬件根底资源给业务方。在企业规模小、业务变动小的前提下，可能一台虚拟机就能够撑持公司的所有业务，该形式能够根本满足需要。

随着大数据和云计算时代的到来，依附分布式服务器构建起来的“云”集群带来了弱小的计算能力；资源的动静伸缩、高扩展性也使得集群的架构变得更加简单多元，给 SRE 的工作带来了新的挑战：

➤ 日益增长的需要
企业信息化和数字化水平一直晋升，IT 基础设施规模和复杂度也在一直减少。

➤ 手动操作瓶颈
大规模简单集群给手动操作带来瓶颈，通过人力运维必然是不可取的，依附自动化工具进行治理成为必然。

➤ 脱离的反馈
长期以来，开发者和运维人员的合作形式是决裂的，沟通反馈环是互相脱离的，导致生产效率低、故障排除慢。

➤ 手动操作谬误
手动操作不可避免地会有失误，规模扩充导致更大的人为失误。

IaC 帮忙企业降本增效，并实现 GitOps 指标

GitOps 是一个软件开发框架，它使组织可能继续交付软件应用程序，同时应用 Git 作为繁多事实起源无效地治理 IT 基础设施。

GitOps 是 DevOps 的一个子集，它联合了 IaC 和 DevOps 最佳实际，创立了一个操作模型，用于治理架构并依据 Git 存储库的状态即时复制零碎的云基础架构。

IaC 帮助企业以多种形式治理其 IT 基础设施需要，基于以下次要劣势，帮忙企业降本增效 ；同时， 联合 Git 的代码治理与版本控制，和 CI/CD 自动化，能够实现更高一级的 GitOps 指标。

➤ 自动化
通过自动化放慢基础设施配置速度，并借助可见性劣势帮忙企业内的其余团队晋升工作速度、强化工作效率。

➤ 申明式
以申明式形式，间接指定定基础设施的现实状态，如想要的资源、必须的属性等，而不是过程。IaC 工具会主动配置现实的基础设施，可屡次执行且后果雷同，无需人为干涉。

➤ 可重用性
可轻松应用同一份代码屡次创立和销毁多个资源。

➤ 可验证
可集成单元测试或端到端测试，验证现实状态与以后状态的基础设施的差别。如果后果与预期不统一，就对代码进行迭代，直到后果通过测试并与预期统一。

➤ 进步一致性
基于代码化实现环境创立的繁多可信起源，使得每次均能提供雷同环境，实现基础设施配置的全面标准化，打消配置漂移。

「不可变基础设施」时代降临

• 可变基础设施：指在生产中扭转基础设施组件，而整个服务或利用持续失常运行的做法。其益处是 在基础设施中有更多的一致性和可靠性，以及更简略更可预测的部署过程。它能够缓解或齐全避免可变基础设施中常见的问题。
• 不可变基础设施：指基础设施和利用联合在一起，创立成一个残缺的服务或应用程序。如果任何组件须要扭转，它不会被扭转或重新配置，它们都被更新并无效地重新部署在一个实例中。一个新的迭代被组装、测试、验证和启动，而旧的迭代则被进行，其资源被开释以从新应用。

不可变的基础设施曾经取得了青眼，特地是在云和微服务环境中，这些环境具备高度的可扩展性，波及更多相互依赖的组件和服务。与打补丁和重新配置单个基础设施组件相比，从新公布成套的不可变的服务和组件更有效率和成果。

应用 IaC 能够实现 「不可变基础设施」 这种新的运维逻辑。以数据库降级为例：

在不可变基础设施逻辑下，不是间接在原有数据库环境上进行降级，而是通过打包软件，打包到虚拟机镜像当中，通过一一替换原有集群中的镜像的形式，将服务逐渐降级。

IaC 工具有哪些？

目前，市面上有很多风行的 IaC 工具，它们具备一些共性：

• 应用 Yaml、Json、Jsonnet、HCL2 等 DSL 语言代码化定义；
• 以申明式编程模式为主；
• 齐全开源或凋谢根本组件模式，并有额定的商业服务帮忙企业从产品中提取额定价值的性能；
• 反对多云 / 混合云模式，无云厂商绑定。

上述工具在解决不同问题上，各有千秋：

• 创立 / 扭转 / 销毁基础设施资源，如计算、存储、网络组件或平台服务，如数据库、Kubernetes 集群等；
• 在基础设施之上部署 / 更新应用程序；
• 管理应用程序所应用的配置。

那么如何抉择 IaC 工具呢？须要依据理论状况参考以下维度进行抉择：

• 应用哪种操作系统来构建云资源：Windows 或 Linux？
• 在应用哪个云供应商？AWS、Azure 和谷歌云还是国内云厂商。
• 将应用哪种编程语言？Yaml、Json、Python、Golang？

同时，各个工具在应用领域范畴上也有所不同，如下图：

极狐 GitLab 上的 IaC 实际

极狐 GitLab 也提供了 7 大性能反对 IaC，包含：

代码治理及版本控制

IaC 自身是代码。极狐 GitLab 作为一体化平安 DevOps 平台，治理代码是基本功能，非常善于。

极狐 GitLab SRE 团队行将 IaC 全副托管于极狐 GitLab 上。

CI/CD

极狐 GitLab 提供基于 Terraform 的 IaC 流水线模板，反对以 Pipeline as Code 的形式援用，无需任何额定配置即可实现 IaC 自动化流水线的创立和运行，升高用户的应用门槛，疾速撑持用户实现基础设施的代码化和自动化。

合并申请 (MR)

IaC 使得用户可能解脱传统基础设施变更中简单和沉重的流程，通过采纳软件研发中最经典的代码检视（Code Review）实际，从代码维度对基础架构的更改进行验证、审核与合作，确保根底环境的服务连续性。

极狐 GitLab 为此提供了基于合并申请 (MR) 的解决方案，通过在合并申请页面中可视化 Terraform 的代码更改、测试后果和预期成果，大幅晋升根底变更治理提交和审批的合作效率。

基础设施注册表

有了极狐 GitLab 基础设施注册核心，你能够将极狐 GitLab 我的项目作为基础设施包的公有注册核心，用极狐 GitLab CI/CD 创立和公布包，而后从其余公有我的项目中生产。

基础设施即代码（IaC）扫描

基础设施即代码（IaC）扫描能够扫描你的 IaC 配置文件的已知破绽。

目前，IaC 扫描反对 Terraform、Ansible、AWS CloudFormation 和 Kubernetes 的配置文件。

治理 Terraform 状态

代码与理论资源之间还有状态文件的映射，进行比照即可得悉指标状态与理论状态的差距。极狐 GitLab 提供状态文件托管，确保版本统一。

极狐 GitLab SaaS 基础设施架构

极狐 GitLab SaaS 的基础设施架构，目前曾经实现了 100% 的 IaC 治理，根本没有手动操作。IaC 工具链路关系如下图所示：

极狐 GitLab SaaS IaC 开发流程与其余软件开发流程统一，如下图所示：

• 当产生需要时，创立 Issue，同时创立 Merge Request（后续代码变更在此 Merge Request 上进行），提交 commit 进行相干批改；
• 一旦有代码提交，就会触发 CI/CD，实现从构建、测试、平安扫描到部署整个流程，从而实现 Issue 和 Merge Request 的一一关联。

IaC 最佳实际

IaC 实际，同样遵循代码开发最佳实际，包含：

• 模块化、高内聚、低耦合、形象；
• 分层，比方对一些服务提供模块，对另一些服务应用模块，对代码进行隔离；
• 自动测试少不了，确保线上代码都是通过 Staging 环境验证 de；
• 代码可读性，便于 Review 和合作；
• Code Review；
• CI/CD。

以模块化与分层为例，如下图，极狐 GitLab Terraform 我的项目分成了 专门提供模块的我的项目（左）与专门利用模块的我的项目（右）。

实现了模块包装，在后续应用中，只须要指定指标与版本，即可援用整个封装好的模块。