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作为代码的基础设施:帮助企业扩展IT

2021年8月31日

基础设施代码

企业越是依赖信息技术(IT),拥有良好的基础设施就越重要。

这可以涵盖从支持日常办公功能的电子邮件和文件服务器到关键业务输出(如网站、数据库和应用程序)的任何内容私有云服务器。如果你把一个关键的业务系统分解成它的关键部分,它最终将依赖于它。这正是为什么这个空间包含稳定和稳定的数据是如此重要可伸缩的系统

为了使您的业务能够更高效地运营并提供最佳的客户体验,您需要一个遵循三个基本原则的技术基础架构:敏捷性、可扩展性和弹性。

一个健壮的IT基础设施允许将更多的时间花在日常活动上,而不是维护硬件和软件。它还侧重于建立复原力和可恢复性,以帮助企业在灾难期间降低风险并支持业务连续性。

良好的基础设施是通过合理的程序、可靠的规划以及最重要的自动化来构建的。这就是作为代码的基础设施(IaC)出现的原因。它使组织能够使用代码自动化其基础设施任务,而不会在手工流程上损失宝贵的时间。

基础架构作为代码广泛应用于各种IT部门和组织。它帮助企业以软件应用的形式管理计算机数据中心,无论是本地数据中心还是云计算数据中心。这种方法已经使用了一段时间了云计算服务器虚拟化已经变得无处不在。

IaC负责在保持零停机的情况下,以快速和可重复的方式将整个服务器环境部署到一台机器上或跨多台机器上。如果使用得当,IaC可以帮助确保应用程序的性能和可用性需求及时并在预算范围内得到满足。

使用IaC的一个很好的例子是自动化例行NetOps任务使用网络自动化软件

IaC利用api和内部库来实现与创建和部署基础设施组件相关的几个功能。它提供了一种方法,可以用灵活的、可重复的编程代替实际的硬件设置,而且企业可以从成本节约和系统支持中获益。

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计划改善IT运作和系统性能的企业。

来源:Spiceworks Ziff Davis

为什么企业需要基础架构作为代码?

手工干预是管理传统业务基础设施的唯一方法。服务器必须安装在机架上,操作系统(OS)必须由IT团队安装,网络连接和手动配置。对于过去的大多数企业来说,这不是问题,因为基础设施几乎从未改变。

今天的企业工作在一个动态的环境中,变化是一个持续的现实。虚拟化和云等技术,加上DevOps和敏捷实践的兴起,极大地影响了当前的基础设施和业务服务的用户体验。

现代基础设施的要求不允许使用传统的网络管理方法。在旧的集中式基础设施中,更改可能需要几天、几周甚至更长时间。组织不能再为部署服务器或修复网络问题等待数小时或数天。停机时间可能会让企业在几分钟内损失惨重。

要快速响应变化,您需要自动化。自动化需要在代码中定义和存储可重复的过程。企业正在采用基础设施作为代码来解决这个问题。基础架构即代码提供了一种可重复和可预测的方法来构建、调配和更改公司的基础架构。IaC通过加快企业适应其不断变化的环境所需的更改,帮助企业解决其应用程序基础架构中的问题。

这不仅仅是关于抽象或编码;它是关于将编码和自动化复杂任务的范式转变为编码本身。

许多企业不使用基础架构作为代码,这导致人工干预导致业务中断。相反,成功的公司开发可重复的过程来服务于他们的应用程序,并使用Chef、Puppet或Ansible等工具将其自动化成无需人工参与的可伸缩代码。

IaC解决了什么问题?

作为代码的基础设施承诺管理IT变化的复杂性和快速速度。它是一种管理方法,可促进环境中所有配置的自动化、可重复和可跟踪部署。

像对待任何其他应用程序一样对待您的基础设施,可以为开发团队、测试人员和任何需要将工作负载和应用程序部署到生产环境中的人提供一个自助服务模型。基础架构自动化负责支持这些应用程序所需的任何低级任务,例如创建所需的服务器或网络服务、设置用户和权限,以及在软件生命周期中维护所有内容。

IaC解决了与传统基础设施相关的三大挑战:

增加的安装成本

手动构建每个It生态系统的成本很高。为了安装设备和软件,企业将需要专业的工程师,由于工程师需要监督人员,因此管理开销更大。

IaC工具提供了一个中央控制系统,可以轻松地自动设置环境。企业为他们使用的资源付费,并且可以在任何时候扩大或减少他们的资源。

增加安装时间

IT团队必须首先设置服务器,然后才能手动设置整个基础架构。设备和网络也被手动配置为所需的参数。只有这样,IT人员才能开始满足其他应用需求。

这个过程很耗时,而且容易出错。许多开源IaC工具将整个过程自动化,并将设置时间缩短到几分钟。

环境中的不一致性

当多人在环境中手动部署配置时,不一致是不可避免的。随着时间的推移,跟踪和复制相同的环境变得很困难。

这些差异导致了开发、测试和生产环境之间的巨大差异和部署困难。IaC通过提供和配置环境而不存在任何人为错误的可能性来提供连续性。

IaC对DevOps和NetOps意味着什么

由于采用了新技术,一个又一个工业变得越来越先进。我们在生活的方方面面都看到了这一点,从音乐、交通到医学和时尚。随着时间的推移,新的技术被开发出来,并用于产品,使人们的生活更好或更容易。

这包括计算,其中DevOps和NetOps是主导行业的两个领域。它们是改善业务的同一枚硬币的不同方面,但它们涉及不同的部门,有着不同的目标和需求。

DevOps结合了软件开发和IT运营,而NetOps是网络运营和系统管理的结合。对于DevOps来说,主要关注的是开发人员和IT运营人员之间的协作,以实现更快的软件部署过程,而对于NetOps来说,目标是自动化网络,以实现智能和敏捷的基础设施。

企业的基础设施包括计算、存储、虚拟化、网络、安全等等。在过去,我们有虚拟专用服务器,然后是云服务。但是现在出现了容器化,这是一种部署和管理应用程序的新解决方案。这些新系统改变了DevOps和NetOps。

在以硬件为中心的环境中,基础设施的更改需要对服务器、存储和网络组件进行大量操作。这一过程阻碍了数字转型。当今的数字世界需要高度定制的数据环境,这些环境可以快速更改、扩展和退役。

将基础设施作为代码的方法让企业可以自由地简化人类操作员的基础设施管理,同时也将完整的编排和自动化功能扩展到智能、自主的应用程序和服务,允许他们随意创建自己的虚拟数据环境。

作为代码的基础设施是一种完全自动化动态基础设施系统部署和配置的方法,不需要人工输入。这些自动化流程显著提高了公司部署工作负载的速度和灵活性。IaC是实现DevOps实践和持续集成/持续交付(CI/CD)的关键组件。

以可重复的方式编码系统配置的概念并不新鲜。然而,多年来发生了变化的是用于这样做的方法。IaC为服务和网络工程师提供了无限的可能性。它允许他们测试他们的设计,自动化他们的工作流程,甚至帮助编排。

IaC将影响DevOps和NetOps。虽然这对一般的运营专业人士来说似乎很深奥或不那么重要,但IaC不仅将继续存在,而且它将最终重新定义我们思考和交付计算资源的整个方式。IaC为网络和服务工程师提供了无限的机会,他们没有开发背景,但只负责创建和维护可扩展、灵活的基础架构,为最终用户托管公司的应用程序、服务器和成功的业务程序。

对NetOps和DevOps来说,基础设施作为代码是游戏规则的改变者,特别是对网络运营商来说。它允许他们测试他们的设计,自动化他们的工作流程,甚至管理编排。

基础架构作为代码是如何工作的?

在其核心,作为代码的基础设施都是关于自动化的:自动化手动基础设施,以改进和简化基础设施的维护,以便它可以更容易地维护并保持在所需的状态。IT团队将基础架构定义存储在代码(模板、脚本或程序)中。

它使用软件工具通过一个通过版本控制系统管理的完全定义的软件部署过程来自动化管理任务。这意味着无论您拥有什么基础设施(虚拟机、容器等),都可以用代码描述,然后可以执行这些代码对基础设施进行更改。

通常,团队以代码的形式实现基础架构如下:

  • 开发人员用特定于领域的编程语言创建和编写基础架构规范。
  • 生成的文件将发送到API、主服务器或代码存储库。
  • IaC工具执行构建和配置所需计算资源所需的所有活动。

可变基础设施vs.不可变基础设施

在我们深入研究实现IaC的不同策略之前,IT团队需要对使用IaC的自动化基础设施做出关键的选择。当使用IaC和采用IaC技术对基础设施进行自动化时,企业需要首先决定是创建可变基础设施还是不可变基础设施。

可变和不可变的基础设施

可变的基础设施

这个词易变的指改变或变异成新的东西的能力。

一个可变的基础设施是已经准备好的基础设施,随后可能会进行更改或升级以满足业务需求。易变的基础结构允许软件开发团队动态创建服务器更改,并对任何出现的安全问题作出响应。

然而,当涉及到IaC时,可更改的基础设施破坏了它的主要好处之一:保持跨版本、部署和环境的配置完整性。因此,版本跟踪就有问题了。

不可变的基础设施

这个词不可变的指永久存在的状态。

它与mutable相反,mutable表示一旦部署,企业就无法更改基础设施。不可变的基础设施将组件和资源组合在一起,以形成完整的服务或应用程序。如果IT团队需要改变基础设施,他们不需要升级现有的基础设施。相反,他们可以用一个新版本替换它,也就是说,部署一个新的基础设施版本。

这将最大限度地减少配置漂移,并在多个环境中保持一致性。团队可以简单地管理和跟踪多个基础架构版本,并在必要时使用不可变的基础架构回滚到以前的版本。重新发布不可变服务和组件集比修补和重新配置单个基础架构组件更高效。

因此,不可变的基础设施更加可行和实用,支持IaC实施的所有好处。云计算和微服务系统已经拥抱了不可变的基础设施,这种基础设施具有难以置信的可伸缩性,并包含更多相互关联的组件和服务。

作为代码方法的基础设施

在确定要构建何种类型的基础设施之后,it团队确定在IaC解决方案的帮助下构建自动化基础设施的方法也非常关键。传统上,IaC有两种方法:声明必要的

声明式方法

一个声明式方法定义了基础设施所需的条件,但没有详细说明如何达到这些条件。例如,您希望创建一个虚拟机(VM),安装和配置相关的软件,解决系统和程序的相互依赖关系,并处理软件版本。现在您所要做的就是定义将要设置和供应的最终基础设施的预期状态,由IaC负责其余的工作。

这种技术的唯一缺点是,它需要一个受过培训的、具有设置和维护这种基础设施经验的专业管理员。声明式编程语言(如SQL)用于以声明式的基础架构样式创建模板。

命令式方法

一个命令式的方法定义使业务基础结构能够达到其预期状态所需的精确命令。它使用自动化脚本来设置和提供必要的基础设施。此方法补充了您现有的配置脚本,使您当前的it团队能够轻松地掌握流程并实现IaC。

这里的主要问题是,这可能会变得非常复杂,在需要扩展的情况下,团队可能需要使用这种技术处理更多的工作。面向对象的编程语言,如c++和Java,经常用于命令式编程方法。

公司可以使用两种方法中的模板配置IaC,用户可以指定基础架构中每个服务器所需的资源。

作为代码工具的基础设施类型

作为代码工具的基础设施是基础设施管理的游戏规则改变者。这些工具通过代码和模板帮助您创建和管理IT堆栈的资源。虽然这听起来很复杂,但这些工具使配置新服务器、存储、图像、机架和网络变得更容易。

IaC工具使用推或拉技术来加强模板的配置。集中式服务器以push方式将所需配置传输到指定的设备。pull技术是通过从基础设施中的一个或多个设备向集中式服务器发出的请求发起的。

默认情况下,这些工具是为推式或拉式代码部署而设置的,但它们可以针对特定情况进行配置,以执行相反的操作。如果升级导致不可预见的困难,这些工具应该能够回滚对代码的修改。

企业可以选择的IaC工具主要有四种类型。

1.脚本工具

指挥IaC最直接的方法是编写脚本。开发人员使用脚本工具创建特别的脚本,这些脚本非常适合执行基本的、快速的或一次性的活动。但是,对于更复杂的安装,最好使用更专门的选项。

2.配置管理工具

配置管理工具定义服务器级配置以管理应用程序。这些工具将配置作为代码(CaC)进行实践,要求用户使用源代码管理配置资源。

配置管理包括以下内容:

  • 管理应用程序和依赖项的安装和删除
  • 配置操作系统设置
  • 用户访问和权限配置
  • 调节应用程序配置文件中的变化
  • 磁盘格式化和挂载
  • 设置和配置安全遵从性工具和设置(例如,为网络配置).
  • 为重复任务创建计划任务

配置管理工具的示例如下厨师木偶,Ansible

3.基础架构编排工具

基础设施编制工具重点关注基础架构资源调配。这些工具与云提供商和物理硬件的API挂钩,以创建基础设施或单个组件。

组织可以使用这些工具来定义以下内容:

  • 虚拟机的实例(以及它们的属性,如类型、映像和位置)
  • 负载均衡器的配置(路由、SSL)
  • 防火墙策略
  • 网络编制(内部和外部IP地址、VLAN、DNS记录)
  • 服务帐户和IAM(身份和访问管理)
  • 用于监控和警报的仪表板

基础架构编制工具的示例如下起程拓殖AWS CloudFormation,OpenStack

4.集装箱编配工具

集装箱编配工具创建包含执行应用程序所需的所有库和组件的模板或映像。这有助于企业部署多个容器,以便在应用程序中实现。

容器是包含在任何环境中执行所需的所有组件的软件包。容器以这种方式虚拟化操作系统,允许它们在任何地方操作,从私有数据中心到公共云,甚至在开发人员的系统上。

所有依赖关系和部署问题都可以在代码中声明,并在不同云提供商支持的通用平台上运行。容器化的工作负载很容易分发,而且比操作一个完整的服务器的开销要低得多。容器编排工具的示例如下码头工人rkt流浪的和封隔器。

在选择工具时,公司应该考虑他们想在哪里部署它。例如,AWS CloudFormation旨在部署和管理AWS上的基础设施,并与其他AWS服务集成。另一方面,Chef与本地服务器以及各种云提供商合作基础设施即服务(IaaS)解决方案

基础设施作为代码的挑战

作为代码的基础设施是DevOps的新热点。随着DevOps的发展,组织正在寻找更有效的方式来提供和管理他们的环境,而IaC正进入这一阶段。

能够像对待代码一样对待您的基础设施的概念很有前途,它可以帮助您的环境更容易部署、管理和更新。但对于任何新技术或新实践,总有新的挑战需要注意。

陡峭的学习曲线

如果开发人员不能理解IaC脚本,企业将难以将基础架构作为代码架构执行。不管这些脚本使用的是HashiCorp配置语言(HCL)、普通Python还是Ruby,问题不在于语言本身,而在于它们需要知道的独特逻辑和规则。

如果您的工程团队中哪怕只有一小部分人不熟悉声明式方法或任何其他IaC核心概念,您几乎肯定会发现整个系统的瓶颈。如果您的系统要求每个人都学习这些脚本来部署代码,那么就很难实现登船和可伸缩性。

配置漂移

当有人对生产环境进行配置更改时,没有对其进行文档记录,或者没有确保登台环境和生产环境之间的完美奇偶性,就会发生配置漂移。一旦使用IaC方法构建了体系结构,IT团队就应该只通过自动化的、对齐的和兼容的过程来维护它。

手动或外部更新(即使只是安全补丁)可能导致配置漂移,随着时间的推移导致不符合甚至服务故障。

功能滞后

作为代码工具的基础架构与供应商无关,通常会滞后于特性版本。这是因为供应商必须让他们的供应商保持最新,以支持以不断增长的速度引入的所有新云功能。因此,企业有时可能无法使用新的云功能。

基础设施作为代码的好处

从历史上看,配置基础设施一直是一个耗时且昂贵的手工过程。基础设施管理已经从数据中心的物理硬件转向虚拟化、容器和云计算。

由于云计算,基础设施组件的数量增加了。越来越多的应用程序正在定期交付生产,基础设施必须快速旋转、扩展和关闭。如果没有适当的IaC方法,就不可能管理当今基础设施的规模。

这个概念从本质上对基础设施的所有内容进行了编码——从硬件、操作系统、中间件应用程序到软件解决方案。

可伸缩性

作为代码的基础设施以及时和可伸缩的方式提供可靠的环境。IT团队可以消除手工环境配置,并通过在代码中表达环境的期望状态来保证一致性。基于iac的基础架构部署是可重复的,可以避免配置漂移或缺少依赖所导致的运行时问题。

IaC精确地标准化了基础设施配置,减少了任何错误或偏差的可能性。

减少阴影IT

在没有IT领导或涉众的同意下实现和维护的IT系统和软件被称为它的影子. IT部门未能为运营领域提供充分、快速的解决方案,尤其是在IT基础架构和系统升级方面,这是大多数问题的根源它的影子在企业。

影子IT提供了主要的安全威胁,以及公司的意外开支的可能性。使用IaC辅助部署以实现对新的IT需求的快速反应,确保了更高的安全性和对组织IT标准的遵从,以及协助预算和成本分配。

减少成本

IaC实现了更快的基础架构配置,并试图提供可见性,以便让其他团队在整个组织中更快、更有效地运作。它释放了昂贵的资源来专注于更高价值的任务。

只有变化才是永恒的

作为代码的基础设施是DevOps革命的关键组件。如果您认为云计算是解决由手工IT管理引起的许多问题的第一步,那么IaC就是下一个合乎逻辑的步骤。

它实现了云计算的全部潜力,将开发人员和其他专业人员从繁琐、容易出错的流程中解放出来。因此,它在整个软件开发生命周期中降低了费用并提高了效率。

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