基础结构即代码

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05/10/2023

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此内容摘自电子书《为 Azure 构建云原生 .NET 应用程序》，可在 .NET 文档上获取，也可作为免费可下载的 PDF 脱机阅读。

云原生系统采用微服务、容器和新式系统设计来实现一定的速度和敏捷性。它们提供自动化的生成和发布阶段，以确保代码的一致性和质量。但这只是其中的一部分。如何预配这些系统所运行的云环境？

新式云原生应用程序采用了广泛接受的基础结构即代码 (IaC) 做法。借助 IaC，可以自动完成平台预配。实质上你是将软件工程做法（例如测试和版本控制）应用到 DevOps 做法。基础结构和部署是自动执行的，具有一致性和可重复性。正如持续交付自动执行传统的手动部署模型一样，基础结构即代码 (IaC) 也在不断演变应用程序环境的管理方式。

使用 Azure 资源管理器 (ARM)、Terraform 和 Azure 命令行接口 (CLI) 等工具，你能够以声明方式对所需的云基础结构编写脚本。

Azure 资源管理器模板

ARM 是 Azure Resource Manager（Azure 资源管理器）的缩写。它是 Azure 中内置的 API 预配引擎，以 API 服务的形式公开。通过 ARM，你可以在一次协调的操作中部署、更新、删除和管理 Azure 资源组中包含的资源。你向引擎提供一个基于 JSON 的模板，指定你需要的资源及其配置。 ARM 会按与依赖关系有关的正确顺序自动协调部署。引擎可确保幂等性。如果所需的资源已经以相同的配置存在，则将忽略预配。

Azure 资源管理器模板是一种基于 JSON 的语言，用于定义 Azure 中的各种资源。基本架构如图 10-14 所示。

{
  "$schema": "https://schema.management.azure.com/schemas/2015-01-01/deploymentTemplate.json#",
  "contentVersion": "",
  "apiProfile": "",
  "parameters": {  },
  "variables": {  },
  "functions": [  ],
  "resources": [  ],
  "outputs": {  }
}

图 10-14 - 资源管理器模板的架构

在此模板中，可能会在资源部分中定义一个存储容器，如下所示：

"resources": [
    {
      "type": "Microsoft.Storage/storageAccounts",
      "name": "[variables('storageAccountName')]",
      "location": "[parameters('location')]",
      "apiVersion": "2018-07-01",
      "sku": {
        "name": "[parameters('storageAccountType')]"
      },
      "kind": "StorageV2",
      "properties": {}
    }
  ],

图 10-15 - 资源管理器模板中定义的存储帐户的示例

可以使用动态环境和配置信息对 ARM 模板执行参数化。这样做可以重复使用它来定义不同的环境，例如开发、QA 或生产环境。通常，模板会在单个 Azure 资源组中创建所有资源。如果需要，可以在单个资源管理器模板中定义多个资源组。可以通过删除资源组本身来删除环境中的所有资源。成本分析还可以在资源组级别运行，使得可以快速评估每个环境的成本。

GitHub 上的 Azure 快速入门模板项目中提供了许多 ARM 模板的示例。它们有助于加速创建新模板或修改现有模板。

可以通过多种方式运行资源管理器模板。也许最简单的方法是将它们粘贴到 Azure 门户中。对于试验部署，这种方法很快捷。它们还可以作为 Azure DevOps 中的生成或发布过程的一部分运行。有一些任务会利用连接到 Azure 来运行模板。对资源管理器模板的更改是以增量方式应用的，这意味着，要添加新资源，只需将其添加到模板中。工具将协调当前资源与模板中定义的那些资源之间的差异。然后，将创建或更改资源，使其与模板中定义的资源相匹配。

Terraform

云原生应用程序通常被构建为cloud agnostic。这样做意味着应用程序并不与特定的云供应商紧密相连，可以部署到任何公有云。

Terraform 是一个商业模板工具，可以在所有主要的云平台（Azure、Google Cloud Platform、AWS 和 AliCloud）之间预配云原生应用程序。它没有使用 JSON 作为模板定义语言，而是使用了稍微简明一些的 HCL（Hashicorp 配置语言）。

图 10-16 中展示了一个示例 Terraform 文件，它与先前的资源管理器模板（图 10-15）一样：

provider "azurerm" {
  version = "=1.28.0"
}

resource "azurerm_resource_group" "testrg" {
  name     = "production"
  location = "West US"
}

resource "azurerm_storage_account" "testsa" {
  name                     = "${var.storageAccountName}"
  resource_group_name      = "${azurerm_resource_group.testrg.name}"
  location                 = "${var.region}"
  account_tier             = "${var.tier}"
  account_replication_type = "${var.replicationType}"

}

图 10-16 - 资源管理器模板的示例

Terraform 还为问题模板提供直观的错误消息。还有一个方便的验证任务，可以在生成阶段用于提前捕获模板错误。

与资源管理器模板一样，可以使用命令行工具来部署 Terraform 模板。 Azure Pipelines 中还提供了社区创建的任务，可以验证和应用 Terraform 模板。

有时，Terraform 和 ARM 模板会输出有意义的值，例如新创建的数据库的连接字符串。此信息可以在生成管道中捕获，并在后续任务中使用。

Azure CLI 脚本和任务

最后，可以利用 Azure CLI 以声明方式为你的云基础结构编写脚本。可以创建、找到并共享 Azure CLI 脚本，用来预配和配置几乎任何 Azure 资源。 CLI 易于使用，学习曲线很平缓。脚本是在 PowerShell 或 Bash 内执行的。脚本调试起来也很简单，特别是与 ARM 模板相比。

当你需要拆解和重新部署基础结构时，Azure CLI 脚本非常有效。更新现有环境可能比较棘手。许多 CLI 命令不是幂等的。这意味着，它们将在每次运行时重新创建资源，即使资源已存在也是如此。在创建每个资源之前，始终可以添加代码来检查其是否存在。但这样做会使你的脚本变得臃肿且难以管理。

这些脚本也可以作为 Azure CLI tasks 嵌入 Azure DevOps 管道中。执行管道将调用脚本。

图 10-17 展示了一个 YAML 代码段，其中列出了 Azure CLI 的版本和订阅的详细信息。请注意内联脚本中包含的 Azure CLI 命令。

- task: AzureCLI@2
  displayName: Azure CLI
  inputs:
    azureSubscription: <Name of the Azure Resource Manager service connection>
    scriptType: ps
    scriptLocation: inlineScript
    inlineScript: |
      az --version
      az account show

图 10-17 - Azure CLI 任务

在什么是基础结构即代码一文中，作者 Sam Guckenheimer 介绍了“实现 IaC 的团队能够快速、大规模地提供稳定的环境。团队避免了手动配置环境，并通过代码来表示环境所需的状态，从而强制执行一致性。采用 IaC 的基础结构部署是可重复的，可以防止因配置偏移或缺少依赖项而导致的运行时问题。 DevOps 团队可以结合使用一系列统一的做法和工具，迅速、大规模、可靠地提供应用程序及其支持的基础结构。”

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