Üldine infrastruktuur: pilveplatvormi tüübiohutus

Pilvandmetöötluse kiiresti areneval maastikul tuginevad organisatsioonid üha enam üldisele infrastruktuurile oma rakenduste juurutamisel ja haldamisel. Kuigi see lähenemine pakub märkimisväärseid eeliseid paindlikkuse ja skaleeritavuse osas, toob see kaasa ka keerukusi, mida tuleb lahendada töökindluse ja hooldatavuse tagamiseks. Üks oluline aspekt nende keerukuste haldamisel on tüübiohutus. Käesolev blogipostitus uurib tüübikindluse tähtsust üldises pilveinfrastruktuuris, käsitledes selle eeliseid, rakendamise strateegiaid ja võimalikke väljakutseid.

Mis on üldine infrastruktuur?

Üldine infrastruktuur viitab korduvkasutatavate ja konfigureeritavate infrastruktuurikomponentide loomisele, mida saab rakendada erinevates rakendustes ja keskkondades. See hõlmab üksikute rakenduste spetsiifiliste detailide abstraheerimist ja infrastruktuurielementide määratlemist üldisemal ja parameetritega viisil. Seda saavutatakse sageli infrastruktuur koodina (IaC) tööriistade, nagu Terraform, AWS CloudFormation, Azure Resource Manager ja Google Cloud Deployment Manager, abil.

Näiteks iga rakenduse jaoks konkreetse virtuaalmasina (VM) konfiguratsiooni loomise asemel saab luua üldise VM-mooduli konfigureeritavate parameetritega, nagu protsessor, mälu, kettamaht ja operatsioonisüsteem. Seda moodulit saab seejärel korduvalt kasutada mitmes rakenduses, lihtsalt määrates sobivad parameetrite väärtused.

Üldise infrastruktuuri eelised:

• Vähenenud üleliigsus: Korduvkasutatavate komponentide loomisega saavad organisatsioonid vältida infrastruktuuri definitsioonide ja konfiguratsioonide dubleerimist.
• Suurem järjepidevus: Üldine infrastruktuur edendab järjepidevust erinevate keskkondade vahel, vähendades konfiguratsioonide erinevuste ja vigade riski.
• Parem skaleeritavus: Korduvkasutatavaid komponente saab hõlpsasti skaleerida ja kohandada vastavalt muutuvatele rakenduse nõuetele.
• Kiirem juurutamine: Uute rakenduste ja keskkondade juurutamine muutub kiiremaks ja tõhusamaks eelnevalt määratletud ja testitud infrastruktuurimoodulitega.
• Parem hooldatavus: Infrastruktuuri haldamine ja uuendamine muutub lihtsamaks tsentraliseeritud ja hästi määratletud komponentidega.

Tüübiohutuse tähtsus

Tüübiohutus on programmeerimiskeele omadus, mis tagab, et toiminguid teostatakse õige tüüpi andmetega. Üldise infrastruktuuri kontekstis viitab tüübikindlus sellele, et infrastruktuuriresursside määratlemiseks ja pakkumiseks kasutatavad parameetrid ja konfiguratsioonid on ootuspärase tüübi ja väärtusega.

Näiteks kui VM-moodul eeldab, et mälumahu parameeter on täisarv, mis tähistab gigabaitide arvu, hoiaks tüübikindlus ära selle, et kasutaja annaks kogemata stringi või negatiivse arvu. Samamoodi, kui võrgumoodul ootab alamvõrgu jaoks kehtivat CIDR-plokki, tagaks tüübikindlus, et esitatud väärtus on tõepoolest kehtiv CIDR.

Miks on tüübikindlus oluline üldises infrastruktuuris?

• Vigade ennetamine: Tüübikindlus aitab vigu varakult arendus- ja juurutusprotsessis kinni püüda, vältides ootamatuid tõrkeid ja seisakuid tootmiskeskkondades.
• Töökindluse parandamine: Tagades infrastruktuurikomponentide õige konfigureerimise, panustab tüübikindlus süsteemi üldisesse töökindlusesse ja stabiilsusesse.
• Turvalisuse suurendamine: Tüübikindlus aitab vältida turvaauke, tagades, et tundlikke parameetreid, nagu API võtmed ja paroolid, käsitletakse turvaliselt ja õigesti.
• Koostöö hõlbustamine: Tüübikindlus pakub selgeid lepinguid ja ootusi infrastruktuurikomponentidele, muutes meeskondade koostöö ja infrastruktuuri hooldamise aja jooksul lihtsamaks.
• Silumise lihtsustamine: Kui vead tekivad, aitab tüübikindlus juurpõhjust kiiremini ja tõhusamalt tuvastada.

Strateegiad tüübikindluse rakendamiseks

Organisatsioonid saavad kasutada mitmeid strateegiaid tüübikindluse rakendamiseks oma üldises pilveinfrastruktuuris. Need strateegiad ulatuvad lihtsatest valideerimistehnikatest keerukamate tüübisüsteemide ja koodigenereerimise tööriistadeni.

1. Sisendi valideerimine

Kõige põhilisem lähenemine tüübikindlusele on kõigi infrastruktuuri definitsioonides kasutatavate parameetrite ja konfiguratsioonide sisendi valideerimine. See hõlmab kontrollimist, kas esitatud väärtused vastavad ootuspärastele tüüpidele ja piirangutele.

Näide (Terraform):

resource "aws_instance" "example" {
  ami           = var.ami
  instance_type = var.instance_type

  tags = {
    Name = var.instance_name
  }
}

variable "ami" {
  type = string
  validation {
    condition     = can(regex("^ami-[0-9a-f]+", var.ami))
    error_message = "AMI ID peab olema kehtiv AMI ID, mis algab 'ami-' ja millele järgnevad kuueteistkümnendsüsteemi märgid."
  }
}

variable "instance_type" {
  type = string
  default = "t2.micro"
  validation {
    condition = contains(["t2.micro", "t2.small", "t2.medium"], var.instance_type)
    error_message = "Eksemplari tüüp peab olema 't2.micro', 't2.small' või 't2.medium'."
  }
}

variable "instance_name" {
  type = string
  description = "Eksemplari nimi"
}

Selles näites on Terraformi muutujad määratletud konkreetsete tüüpidega (nt `string`) ja valideerimisreeglitega, et tagada, et esitatud väärtused vastavad teatud kriteeriumidele. Kui muutuja `ami` jaoks esitatud väärtus ei vasta ootuspärasele AMI ID formaadile, kuvatakse juurutamise ajal veateade.

2. Staatiline analüüs

Staatilise analüüsi tööriistu saab kasutada infrastruktuuri koodi automaatseks analüüsimiseks ja potentsiaalsete tüüpvigade ning muude probleemide tuvastamiseks. Need tööriistad suudavad tuvastada ebajärjepidevusi, kasutamata muutujaid ja muid probleeme, mis arenduse ajal ei pruugi koheselt ilmsiks tulla.

Staatilise analüüsi tööriistade näideteks on Checkov, Terrascan ja tfsec. Neid tööriistu saab integreerida CI/CD töövoogu, et tagada kogu infrastruktuuri koodi põhjalik analüüs enne selle juurutamist.

3. Tüübisüsteemid

Keerukamad lähenemised hõlmavad tüübisüsteemide kasutamist infrastruktuuriresurssidele tüübipiirangute määratlemiseks ja jõustamiseks. Tüübisüsteemid pakuvad ametliku viisi andmete tüüpide spetsifitseerimiseks, mida saab infrastruktuuri definitsioonides kasutada, ja tagamaks, et kõik toimingud teostatakse õige tüübi andmetega.

Mõned IaC-tööriistad, näiteks Pulumi, pakuvad sisseehitatud tuge tüübisüsteemidele. Pulumi võimaldab arendajatel määratleda infrastruktuuriresursse programmeerimiskeeltega nagu TypeScript, Python ja Go, mis pakuvad tugevaid tüübikontrolli võimalusi.

Näide (Pulumi TypeScriptiga):

import * as aws from "@pulumi/aws";

const vpc = new aws.ec2.Vpc("my-vpc", {
    cidrBlock: "10.0.0.0/16",
    tags: {
        Name: "my-vpc",
    },
});

const subnet = new aws.ec2.Subnet("my-subnet", {
    vpcId: vpc.id,
    cidrBlock: "10.0.1.0/24",
    availabilityZone: "us-west-2a",
    tags: {
        Name: "my-subnet",
    },
});

const instance = new aws.ec2.Instance("my-instance", {
    ami: "ami-0c55b25a9b8e31e23", // Asendada kehtiva AMI ID-ga
    instanceType: "t2.micro",
    subnetId: subnet.id,
    tags: {
        Name: "my-instance",
    },
});

export const publicIp = instance.publicIp;

Selles näites kasutab Pulumi TypeScripti AWS-i ressursside määratlemiseks. TypeScripti kompilaator teostab koodi tüübikontrolli, tagades, et kõik parameetrid on õige tüüpi ja et kõik toimingud on kehtivad. Näiteks `aws.ec2.Subnet` ressurssi `vpcId` atribuut peaks olema string ja TypeScripti kompilaator jõustab selle piirangu.

4. Koodi genereerimine

Teine lähenemine tüübikindlusele on kasutada koodigenereerimise tööriistu, et automaatselt genereerida infrastruktuuri koodi kõrgetasemelise spetsifikatsiooni alusel. Need tööriistad saavad jõustada tüübipiiranguid ja tagada, et genereeritud kood on kehtiv ja järjepidev.

Näiteks võite määratleda oma infrastruktuuriresurssidele skeemi ja seejärel kasutada koodigenereerimise tööriista Terraformi või CloudFormationi mallide genereerimiseks selle skeemi alusel. Koodigenereerimise tööriist tagaks, et kogu genereeritud kood vastab määratletud tüüpidele ja piirangutele.

Väljakutsed ja kaalutlused

Kuigi tüübikindlus pakub üldises pilveinfrastruktuuris märkimisväärseid eeliseid, tuleb meeles pidada ka mõningaid väljakutseid ja kaalutlusi:

• Keerukus: Tüübikindluse rakendamine võib lisada infrastruktuuri arendusprotsessile keerukust. See nõuab hoolikat planeerimist ja disaini, et tagada tüübipiirangute õige määratlemine ja jõustamine.
• Tööriistad: Mitte kõik IaC-tööriistad ei paku sisseehitatud tuge tüübisüsteemidele. Organisatsioonid võivad tüübikindluse rakendamiseks vajada välistööriistu ja -teeke.
• Õppimiskõver: Arendajad võivad vajada uute programmeerimiskeelte ja kontseptsioonide õppimist, et tõhusalt kasutada tüübisüsteeme ja koodigenereerimise tööriistu.
• Hooldus: Tüübi definitsioonide ja valideerimisreeglite hooldamine võib olla keeruline, eriti kui infrastruktuur aja jooksul areneb.
• Käitusaja vs. kompileerimisaja kontrollid: Kuigi staatiline analüüs ja tüübisüsteemid suudavad kompileerimisajal tuvastada palju vigu, võivad mõned vead ilmneda alles käitusajal. Oluline on omada põhjalikku monitooringut ja logimist, et neid käitusaja vigu tuvastada ja lahendada.

Tüübiohutuse parimad praktikad

Tüübiohutuse tõhusaks rakendamiseks üldises pilveinfrastruktuuris peaksid organisatsioonid järgima neid parimaid praktikaid:

• Määratle selged tüübidefinitsioonid: Määratle selgelt андmetyybid, mida oodatakse kõigi infrastruktuuriresursside ja parameetrite puhul.
• Jõusta tüübipiirangud: Kasuta sisendi valideerimist, staatilist analüüsi ja tüübisüsteeme, et jõustada tüübipiirangud kogu infrastruktuuri koodile.
• Automatiseeri tüübikontroll: Integreeri tüübikontroll CI/CD töövoogu, et tagada kogu koodi põhjalik valideerimine enne juurutamist.
• Kasuta koodigenereerimise tööriistu: Kaalu koodigenereerimise tööriistade kasutamist, et automaatselt genereerida infrastruktuuri koodi kõrgetasemelise spetsifikatsiooni alusel.
• Monitoori ja logi: Rakenda põhjalik monitooring ja logimine, et tuvastada ja lahendada käitusaja vigu.
• Dokumenteeri tüübidefinitsioonid: Dokumenteeri tüübidefinitsioonid ja valideerimisreeglid, et meeskondadel oleks lihtsam aja jooksul infrastruktuuriga koostööd teha ja seda hooldada.
• Regulaarselt üle vaadata ja uuendada: Vaata regulaarselt üle ja uuenda tüübidefinitsioone ja valideerimisreegleid, et kajastada muutusi infrastruktuuris ja rakenduse nõuetes.
• Vali õiged tööriistad: Vali IaC-tööriistad ja teegid, mis pakuvad piisavat tuge tüübikindlusele ja mis vastavad organisatsiooni tehnilistele teadmistele ja nõuetele. Näiteks kaalu tööriistu nagu Pulumi koos TypeScripti/Pythoni/Go-ga nende tugeva tüübisüsteemi pärast või integreeri Linters (nt tflint Terraformi jaoks) oma töövoogu.

Näited erinevates pilveplatvormides

Tüübiohutuse rakendamine erineb veidi erinevate pilveplatvormide ja IaC-tööriistade vahel. Siin on mõned näited:

AWS CloudFormation

CloudFormation kasutab infrastruktuuriresursside määratlemiseks JSON-i või YAML-i. Kuigi sellel puudub tugev tüübisüsteem nagu Pulumi, saate kasutada CloudFormationi sisemisi funktsioone ja valideerimisreegleid, et jõustada teatud määral tüübikindlust.

Resources:
  MyEC2Instance:
    Type: AWS::EC2::Instance
    Properties:
      ImageId: !Ref AMI
      InstanceType: !Ref InstanceType
Parameters:
  AMI:
    Type: AWS::SSM::Parameter::Value<String>
    Default: /aws/service/ami-amazon-linux-latest/amzn2-ami-hvm-x86_64-gp2
    Description: AMI ID
  InstanceType:
    Type: String
    Default: t2.micro
    AllowedValues:
      - t2.micro
      - t2.small
      - t2.medium

Selles näites pakub `AllowedValues` võimalust piirata parameetri `InstanceType` lubatud väärtusi.

Azure Resource Manager (ARM) mallid

ARM-mallid kasutavad ressursside määratlemiseks samuti JSON-i. Sarnaselt CloudFormationile saate kasutada parameetreid ja valideerimisreegleid tüübipiirangute jõustamiseks.

{
  "$schema": "https://schema.management.azure.com/schemas/2019-04-01/deploymentTemplate.json#",
  "contentVersion": "1.0.0.0",
  "parameters": {
    "storageAccountType": {
      "type": "string",
      "defaultValue": "Standard_LRS",
      "allowedValues": [
        "Standard_LRS",
        "Standard_GRS",
        "Standard_RAGRS",
        "Premium_LRS"
      ],
      "metadata": {
        "description": "Salvestuskonto tüüp"
      }
    }
  },
  "resources": [
    {
      "type": "Microsoft.Storage/storageAccounts",
      "apiVersion": "2019-04-01",
      "name": "[parameters('storageAccountName')]",
      "location": "[parameters('location')]",
      "sku": {
        "name": "[parameters('storageAccountType')]",
        "tier": "Standard"
      },
      "kind": "StorageV2",
      "properties": {}
    }
  ]
}

`parameters` sektsiooni atribuut `allowedValues` piirab parameetri `storageAccountType` lubatud väärtusi.

Google Cloud Deployment Manager

Deployment Manager kasutab infrastruktuuriresursside määratlemiseks YAML-i. Tüübipiirangute jõustamiseks saate kasutada skeemi valideerimist.

resources:
- name: the-vm
  type: compute.v1.instance
  properties:
    zone: us-central1-f
    machineType: zones/us-central1-f/machineTypes/n1-standard-1
    disks:
    - deviceName: boot
      type: PERSISTENT
      boot: true
      autoDelete: true
      initializeParams:
        sourceImage: projects/debian-cloud/global/images/family/debian-9

# Skeemi valideerimist saab määratleda skeemi sektsioonis,
# kuid lihtsuse huvides jäetakse see näitest välja.

Kuigi Deployment Manager toetab skeemi valideerimist, nõuab see sageli rohkem käsitsi konfigureerimist võrreldes sisseehitatud tüübisüsteemidega tööriistadega.

Kokkuvõte

Tüübiohutus on kriitiline aspekt keerukuse haldamisel ja töökindluse tagamisel üldises pilveinfrastruktuuris. Rakendades tüübivalideerimist, staatilist analüüsi ja tüübisüsteeme, saavad organisatsioonid vältida vigu, parandada turvalisust, hõlbustada koostööd ja lihtsustada silumist. Kuigi meeles tuleb pidada väljakutseid ja kaalutlusi, kaaluvad tüübikindluse eelised üles kulud. Järgides parimaid praktikaid ja valides õiged tööriistad, saavad organisatsioonid tõhusalt rakendada tüübikindlust ning ehitada robustsema ja hooldatavama pilveinfrastruktuuri. Kuna pilveplatvormid arenevad edasi, suureneb tüübikindluse tähtsus veelgi, muutes selle oluliseks kaalutluseks igale organisatsioonile, mis ehitab ja haldab pilvepõhiseid rakendusi.

Kokkuvõttes ei ole tüübikindluse omaksvõtmine teie üldises infrastruktuuristrateegias pelgalt hea tava; see on investeering teie pilvjuurutuste pikaajalisse stabiilsusesse, turvalisusse ja skaleeritavusse. Prioriseerides hästi määratletud tüüpe, ranget valideerimist ja automatiseeritud kontrolle, saavad organisatsioonid leevendada riske, sujuvdada toiminguid ja edendada töökindluse kultuuri oma pilvekeskkondades. See toob lõppkokkuvõttes kaasa kiirema innovatsiooni, lühema seisakuaja ja suurema kindlustunde infrastruktuuris, mis toetab nende kriitilisi rakendusi.