گیت‌آپس (GitOps): زیرساخت اعلانی به عنوان کد برای استقرار جهانی

در چشم‌انداز فناوری امروز که به‌سرعت در حال تحول است، مدیریت کارآمد و قابل اتکای زیرساخت امری حیاتی است. با گسترش سازمان‌ها در سطح جهانی، پیچیدگی مدیریت زیرساخت به‌صورت تصاعدی افزایش می‌یابد. گیت‌آپس به عنوان یک راه‌حل قدرتمند ظهور می‌کند که رویکردی اعلانی و خودکار برای مدیریت زیرساخت فراهم می‌آورد. این راهنما به بررسی اصول اصلی گیت‌آپس، مزایای آن، پیاده‌سازی عملی و تأثیر تحول‌آفرین آن بر استقرار نرم‌افزار مدرن می‌پردازد.

گیت‌آپس (GitOps) چیست؟

گیت‌آپس یک رویکرد اعلانی برای مدیریت زیرساخت و اپلیکیشن است که از گیت (Git) به عنوان تنها منبع حقیقت (single source of truth) برای وضعیت مطلوب یک سیستم استفاده می‌کند. اساساً، شما زیرساخت و اپلیکیشن‌های خود را به عنوان کد تعریف کرده، آن‌ها را در یک مخزن گیت ذخیره می‌کنید و از اتوماسیون برای اطمینان از اینکه وضعیت واقعی زیرساخت شما با وضعیت مطلوب تعریف‌شده در گیت مطابقت دارد، استفاده می‌نمایید. این «وضعیت مطلوب» اعلانی است، به این معنی که مشخص می‌کند *چه* شکلی باید داشته باشد، نه اینکه *چگونه* به آن دست یابد.

به این صورت به آن فکر کنید: به جای پیکربندی دستی سرورها یا استفاده از اسکریپت‌های دستوری برای مدیریت زیرساخت، شما پیکربندی مطلوب را در گیت تعریف می‌کنید. سپس یک کنترلر گیت‌آپس به طور مداوم وضعیت واقعی زیرساخت شما را نظارت کرده و هرگونه مغایرت را به طور خودکار برطرف می‌کند و آن را با وضعیت مطلوب تعریف‌شده در گیت هماهنگ می‌سازد.

اصول کلیدی گیت‌آپس

گیت‌آپس بر چهار اصل اساسی بنا شده است:

• پیکربندی اعلانی: زیرساخت و اپلیکیشن‌ها با استفاده از مشخصات اعلانی، معمولاً در قالب YAML یا JSON، تعریف می‌شوند. این بدان معناست که شما وضعیت مطلوب سیستم خود را توصیف می‌کنید، نه مراحل رسیدن به آن را. به عنوان مثال، در کوبرنتیز، شما Deploymentها، Serviceها و دیگر منابع را به عنوان مانیفست‌های YAML تعریف می‌کنید.
• تحت کنترل نسخه: وضعیت مطلوب در یک سیستم کنترل نسخه، معمولاً گیت، ذخیره می‌شود. این کار یک ردپای کامل از تغییرات را فراهم می‌کند، امکان بازگشت (rollback) آسان را می‌دهد و همکاری را ممکن می‌سازد. هر تغییری در زیرساخت شما از طریق گردش‌کارهای استاندارد گیت ردیابی، بررسی و تأیید می‌شود.
• تطبیق خودکار: یک کنترلر گیت‌آپس به طور خودکار وضعیت واقعی سیستم را با وضعیت مطلوب تعریف‌شده در گیت تطبیق می‌دهد. این امر تضمین می‌کند که زیرساخت شما حتی در مواجهه با خرابی‌ها یا تغییرات غیرمنتظره، در وضعیت مطلوب باقی بماند. کنترلر به طور مداوم مغایرت‌ها را نظارت کرده و تغییرات لازم را به طور خودکار اعمال می‌کند.
• تطبیق مستمر: فرآیند تطبیق، مستمر و خودکار است. این بدان معناست که کنترلر گیت‌آپس دائماً وضعیت سیستم را نظارت می‌کند و به طور خودکار هرگونه تغییر لازم برای حفظ وضعیت مطلوب را اعمال می‌کند. این حلقه بازخورد مستمر تضمین می‌کند که زیرساخت شما همیشه به‌روز و سازگار است.

مزایای گیت‌آپس

اتخاذ گیت‌آپس مزایای متعددی را برای سازمان‌ها در هر اندازه‌ای، به‌ویژه آنهایی که در مقیاس جهانی فعالیت می‌کنند، به همراه دارد:

• افزایش قابلیت اطمینان و پایداری: با تعریف زیرساخت به عنوان کد و خودکارسازی تطبیق، گیت‌آپس خطر خطای انسانی را کاهش داده و سازگاری را در محیط‌های مختلف تضمین می‌کند. این امر منجر به زیرساختی قابل اعتمادتر و پایدارتر می‌شود. به عنوان مثال، یک سرور با پیکربندی اشتباه می‌تواند به طور خودکار توسط کنترلر گیت‌آپس اصلاح شود و از قطعی جلوگیری کند.
• چرخه‌های استقرار سریع‌تر: اتوماسیون فرآیند استقرار را ساده می‌کند و چرخه‌های انتشار سریع‌تر و زمان کوتاه‌تری برای عرضه به بازار را ممکن می‌سازد. تغییرات در زیرساخت را می‌توان به سادگی با به‌روزرسانی مخزن گیت به طور خودکار اعمال کرد. تصور کنید یک شرکت تجارت الکترونیک جهانی به‌روزرسانی‌های زیرساخت خود را به طور همزمان در چندین منطقه با یک کامیت (commit) واحد مستقر می‌کند.
• امنیت بهبودیافته: گیت‌آپس با متمرکز کردن کنترل و فراهم آوردن یک ردپای کامل از تغییرات، امنیت را افزایش می‌دهد. تمام تغییرات در گیت ردیابی می‌شوند، که شناسایی و رفع آسیب‌پذیری‌های امنیتی را آسان‌تر می‌کند. علاوه بر این، دسترسی به زیرساخت از طریق مکانیزم‌های کنترل دسترسی گیت کنترل می‌شود.
• همکاری تقویت‌شده: گیت‌آپس با فراهم کردن درک مشترک از وضعیت مطلوب سیستم، همکاری را ترویج می‌دهد. تیم‌ها می‌توانند با استفاده از گردش‌کارهای استاندارد گیت، مانند پول ریکوئست (pull request) و بازبینی کد (code review)، روی تغییرات زیرساخت همکاری کنند. این امر ارتباط و هماهنگی بهتر بین تیم‌ها، به‌ویژه در تیم‌های توزیع‌شده جهانی را تقویت می‌کند.
• بازگشت (Rollback) ساده: در صورت بروز خطا، گیت‌آپس بازگشت به نسخه قبلی زیرساخت را آسان می‌کند. به سادگی تغییرات را در گیت برگردانید (revert)، و کنترلر گیت‌آپس به طور خودکار زیرساخت را به حالت قبلی باز می‌گرداند. این کار بازیابی از فاجعه (disaster recovery) را ساده کرده و زمان قطعی را به حداقل می‌رساند.
• افزایش دید و قابلیت حسابرسی: گیت یک ردپای کامل از تمام تغییرات زیرساخت شما را فراهم می‌کند، که ردیابی و حسابرسی تغییرات را آسان‌تر می‌سازد. این امر به ویژه برای الزامات انطباق و مقرراتی مهم است.
• کاهش هزینه‌های عملیاتی: اتوماسیون نیاز به مداخله دستی را کاهش می‌دهد و مهندسان را آزاد می‌گذارد تا بر روی طرح‌های استراتژیک‌تر تمرکز کنند. این امر منجر به کاهش هزینه‌های عملیاتی و افزایش کارایی می‌شود.
• بازیابی از فاجعه بهبودیافته: گیت‌آپس بازیابی از فاجعه را آسان‌تر و سریع‌تر می‌کند. از آنجایی که کل زیرساخت به عنوان کد تعریف شده و در گیت ذخیره می‌شود، می‌توان آن را به راحتی در یک محیط جدید در صورت وقوع فاجعه بازسازی کرد.

پیاده‌سازی گیت‌آپس: راهنمای گام به گام

پیاده‌سازی گیت‌آپس شامل چندین مرحله کلیدی است:

۱. انتخاب یک ابزار گیت‌آپس

چندین ابزار عالی گیت‌آپس موجود است که هر کدام نقاط قوت و ضعف خود را دارند. برخی از گزینه‌های محبوب عبارتند از:

• Flux CD: یک پروژه فارغ‌التحصیل شده از CNCF که قابلیت‌های تحویل مستمر (continuous delivery) را برای کوبرنتیز فراهم می‌کند. Flux CD به خاطر سادگی و سهولت استفاده شناخته شده است.
• Argo CD: یکی دیگر از پروژه‌های فارغ‌التحصیل شده از CNCF که قابلیت‌های تحویل مستمر را برای کوبرنتیز ارائه می‌دهد. Argo CD به خاطر ویژگی‌های پیشرفته و مقیاس‌پذیری‌اش معروف است.
• Jenkins X: یک پلتفرم CI/CD بومی ابری (cloud-native) که بر روی کوبرنتیز ساخته شده است. Jenkins X قابلیت‌های گیت‌آپس را به عنوان بخشی از عملکرد گسترده‌تر CI/CD خود ارائه می‌دهد.
• Weaveworks Flux: یک پلتفرم تجاری گیت‌آپس مبتنی بر پروژه متن‌باز Flux. Weaveworks Flux ویژگی‌ها و پشتیبانی اضافی برای کاربران سازمانی فراهم می‌کند.

هنگام انتخاب یک ابزار گیت‌آپس، عواملی مانند سهولت استفاده، مقیاس‌پذیری، امنیت و یکپارچگی با زیرساخت موجود خود را در نظر بگیرید.

۲. تعریف زیرساخت به عنوان کد

مرحله بعدی تعریف زیرساخت شما به عنوان کد با استفاده از مشخصات اعلانی است. این کار معمولاً شامل ایجاد فایل‌های YAML یا JSON است که وضعیت مطلوب منابع زیرساخت شما، مانند سرورها، شبکه‌ها، پایگاه‌های داده و اپلیکیشن‌ها را توصیف می‌کنند. برای کوبرنتیز، این به معنای ایجاد مانیفست برای Deploymentها، Serviceها، ConfigMapها و سایر منابع است.

به عنوان مثال، یک مانیفست Deployment کوبرنتیز ممکن است به این شکل باشد:

            
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-application
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-application
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-application
    spec:
      containers:
      - name: my-application
        image: my-application:latest
        ports:
        - containerPort: 8080

            

              
                Copy
              
            
          

۳. ذخیره کد در یک مخزن گیت

پس از اینکه زیرساخت خود را به عنوان کد تعریف کردید، آن را در یک مخزن گیت ذخیره کنید. این مخزن به عنوان تنها منبع حقیقت برای وضعیت مطلوب زیرساخت شما عمل خواهد کرد. مخزن خود را به صورت منطقی سازماندهی کنید، با استفاده از پوشه‌ها و شاخه‌ها (branches) برای مدیریت محیط‌ها و پیکربندی‌های مختلف. از ابزارهایی مانند GitHub، GitLab یا Bitbucket برای ذخیره مخازن گیت خود استفاده کنید.

۴. پیکربندی کنترلر گیت‌آپس

در مرحله بعد، کنترلر گیت‌آپس منتخب خود را برای نظارت بر مخزن گیت و تطبیق هرگونه مغایرت بین وضعیت مطلوب و وضعیت واقعی زیرساخت خود پیکربندی کنید. این کار معمولاً شامل ارائه URL مخزن گیت، اعتبارنامه‌ها و گزینه‌های پیکربندی به کنترلر است. کنترلر را طوری پیکربندی کنید که هر زمان مخزن گیت به‌روز شد، تغییرات را به طور خودکار بر روی زیرساخت شما اعمال کند.

۵. پیاده‌سازی پایپ‌لاین‌های CI/CD

برای بهره‌برداری کامل از گیت‌آپس، آن را با پایپ‌لاین‌های CI/CD موجود خود یکپارچه کنید. این کار به شما امکان می‌دهد تا هر زمان که تغییراتی در کد ایجاد می‌شود، اپلیکیشن‌های خود را به طور خودکار بسازید، تست کنید و مستقر نمایید. پایپ‌لاین CI/CD شما باید مخزن گیت را با نسخه‌ها و پیکربندی‌های جدید اپلیکیشن به‌روز کند و باعث شود کنترلر گیت‌آپس تغییرات را در زیرساخت شما مستقر کند.

به عنوان مثال، یک پایپ‌لاین CI/CD ممکن است به این شکل باشد:

1. تغییرات کد به گیت کامیت می‌شوند.
2. سیستم CI (مانند Jenkins، GitLab CI، CircleCI) اپلیکیشن را بیلد و تست می‌کند.
3. سیستم CI یک ایمیج داکر جدید ایجاد کرده و آن را به یک رجیستری کانتینر پوش می‌کند.
4. سیستم CI مانیفست Deployment کوبرنتیز را در مخزن گیت با تگ ایمیج جدید به‌روز می‌کند.
5. کنترلر گیت‌آپس تغییرات را در مخزن گیت تشخیص داده و به طور خودکار نسخه جدید اپلیکیشن را در کوبرنتیز مستقر می‌کند.

۶. نظارت و مشاهده‌پذیری زیرساخت

پس از پیاده‌سازی گیت‌آپس، نظارت و مشاهده‌پذیری زیرساخت برای اطمینان از عملکرد صحیح آن بسیار مهم است. این شامل نظارت بر سلامت و عملکرد اپلیکیشن‌ها و منابع زیرساخت، و همچنین ردیابی تغییرات ایجاد شده توسط کنترلر گیت‌آپس است. از ابزارهای نظارتی مانند Prometheus، Grafana و ELK Stack برای به دست آوردن دید نسبت به زیرساخت خود استفاده کنید.

گیت‌آپس برای تیم‌های جهانی: ملاحظات و بهترین شیوه‌ها

هنگام پیاده‌سازی گیت‌آپس برای تیم‌های جهانی، باید چندین ملاحظه و بهترین شیوه را در نظر گرفت:

• گردش‌کارهای استاندارد: اطمینان حاصل کنید که همه تیم‌ها از گردش‌کارهای استاندارد گیت برای ایجاد تغییرات در زیرساخت پیروی می‌کنند. این امر سازگاری را ترویج داده و خطر خطا را کاهش می‌دهد. از استراتژی‌های شاخه‌بندی مانند Gitflow یا GitHub Flow استفاده کنید.
• مالکیت شفاف: مالکیت بخش‌های مختلف زیرساخت را به وضوح تعریف کنید. این به جلوگیری از تداخل‌ها کمک می‌کند و تضمین می‌کند که فردی مسئول نگهداری هر بخش از سیستم است. از ویژگی‌های مالکیت کد (code ownership) در ارائه‌دهنده گیت خود برای اعمال مالکیت استفاده کنید.
• تست خودکار: تست خودکار را برای شناسایی خطاها قبل از استقرار در محیط تولید پیاده‌سازی کنید. این شامل تست‌های واحد، تست‌های یکپارچه‌سازی و تست‌های سرتاسری است.
• کنترل دسترسی مبتنی بر نقش (RBAC): از RBAC برای کنترل دسترسی به منابع زیرساخت استفاده کنید. این تضمین می‌کند که فقط کاربران مجاز می‌توانند در سیستم تغییر ایجاد کنند. برای کوبرنتیز، از Kubernetes RBAC برای کنترل دسترسی به منابع استفاده کنید.
• مدیریت اسرار (Secrets Management): اطلاعات حساس مانند رمزهای عبور و کلیدهای API را به صورت امن مدیریت کنید. از ذخیره مستقیم اسرار در گیت خودداری کنید. از ابزارهای مدیریت اسرار مانند HashiCorp Vault یا Kubernetes Secrets استفاده کنید.
• استقرار چند منطقه‌ای: زیرساخت خود را طوری طراحی کنید که برای دسترسی بالا و بازیابی از فاجعه در چندین منطقه مستقر شود. از گیت‌آپس برای مدیریت استقرارها در مناطق مختلف به صورت سازگار استفاده کنید.
• همکاری و ارتباطات: همکاری و ارتباط بین اعضای تیم را تقویت کنید. از ابزارهای ارتباطی مانند Slack یا Microsoft Teams برای تسهیل ارتباطات استفاده کنید. جلسات منظمی برای بحث در مورد تغییرات و مشکلات زیرساخت برگزار کنید. زیرساخت خود را به طور کامل مستند کرده و در دسترس همه اعضای تیم قرار دهید.
• آگاهی از مناطق زمانی: هنگام هماهنگی استقرارها و عیب‌یابی مشکلات، به تفاوت‌های مناطق زمانی توجه داشته باشید. از ابزارهایی استفاده کنید که از تبدیل مناطق زمانی پشتیبانی می‌کنند.
• حساسیت فرهنگی: هنگام کار با تیم‌های جهانی به تفاوت‌های فرهنگی حساس باشید. از زبانی واضح و مختصر استفاده کنید که به راحتی قابل درک باشد. از استفاده از اصطلاحات عامیانه یا تخصصی خودداری کنید.
• مستندسازی به چند زبان: ارائه مستندات به چند زبان را برای پاسخگویی به پیشینه‌های زبانی متنوع تیم جهانی خود در نظر بگیرید. ابزارهای ترجمه خودکار می‌توانند در این زمینه کمک کنند.

موارد استفاده گیت‌آپس

گیت‌آپس را می‌توان در طیف گسترده‌ای از موارد استفاده به کار برد، از جمله:

• مدیریت کوبرنتیز: مدیریت کلاسترهای کوبرنتیز و اپلیکیشن‌ها. این یک مورد استفاده بسیار رایج برای گیت‌آپس است.
• تأمین زیرساخت ابری: تأمین منابع ابری مانند ماشین‌های مجازی، شبکه‌ها و پایگاه‌های داده.
• استقرار اپلیکیشن: استقرار و مدیریت اپلیکیشن‌ها در محیط‌های مختلف.
• مدیریت پیکربندی: مدیریت فایل‌های پیکربندی برای اپلیکیشن‌ها و زیرساخت.
• تغییرات شمای پایگاه داده: خودکارسازی مهاجرت‌ها و به‌روزرسانی‌های شمای پایگاه داده.
• اجرای سیاست‌های امنیتی: اجرای سیاست‌های امنیتی در سراسر زیرساخت.

مثال: استقرار میکروسرویس‌های جهانی با گیت‌آپس

یک شرکت تجارت الکترونیک جهانی را در نظر بگیرید که اپلیکیشن‌های خود را به صورت میکروسرویس روی کوبرنتیز مستقر می‌کند. این شرکت تیم‌هایی در مناطق مختلف جهان دارد که هر کدام مسئول میکروسرویس‌های متفاوتی هستند. با استفاده از گیت‌آپس، این شرکت می‌تواند استقرار این میکروسرویس‌ها را در چندین کلاستر کوبرنتیز در مناطق مختلف مدیریت کند. هر تیم وضعیت مطلوب میکروسرویس خود را در یک مخزن گیت تعریف می‌کند. سپس یک کنترلر گیت‌آپس به طور خودکار میکروسرویس را در کلاستر کوبرنتیز مناسب مستقر می‌کند و اطمینان می‌دهد که وضعیت واقعی با وضعیت مطلوب مطابقت دارد. این به شرکت امکان می‌دهد تا به‌روزرسانی‌های میکروسرویس‌های خود را به سرعت و با اطمینان، صرف نظر از مکان تیم‌ها یا کلاسترهای کوبرنتیز، مستقر کند.

چالش‌های گیت‌آپس

در حالی که گیت‌آپس مزایای زیادی دارد، چالش‌هایی را نیز به همراه دارد:

• پیچیدگی: پیاده‌سازی گیت‌آپس می‌تواند پیچیده باشد، به ویژه برای سازمان‌هایی که با زیرساخت به عنوان کد و اتوماسیون تازه آشنا شده‌اند.
• منحنی یادگیری: تیم‌ها ممکن است نیاز به یادگیری ابزارها و فناوری‌های جدیدی مانند کنترلرهای گیت‌آپس، زبان‌های پیکربندی اعلانی و پایپ‌لاین‌های CI/CD داشته باشند.
• ملاحظات امنیتی: ایمن‌سازی مخزن گیت و کنترلر گیت‌آپس برای جلوگیری از دسترسی و تغییرات غیرمجاز بسیار مهم است.
• مدیریت وضعیت: مدیریت اپلیکیشن‌های حالت‌دار (stateful)، مانند پایگاه‌های داده، با گیت‌آپس می‌تواند چالش‌برانگیز باشد.
• حل تداخل: هنگامی که چندین تیم در حال ایجاد تغییرات در منابع زیرساخت یکسان هستند، ممکن است تداخل ایجاد شود.

با این حال، این چالش‌ها را می‌توان با برنامه‌ریزی دقیق پیاده‌سازی گیت‌آپس، ارائه آموزش کافی به تیم‌ها و استفاده از ابزارها و فناوری‌های مناسب، کاهش داد.

آینده گیت‌آپس

گیت‌آپس به سرعت در حال پذیرش به عنوان رویکرد ترجیحی برای مدیریت زیرساخت و اپلیکیشن‌ها در عصر بومی ابری است. با ادامه استقبال سازمان‌ها از فناوری‌های بومی ابری، تقاضا برای راه‌حل‌های گیت‌آپس همچنان رشد خواهد کرد. آینده گیت‌آپس احتمالاً شامل موارد زیر خواهد بود:

• اتوماسیون افزایش‌یافته: اتوماسیون بیشتر وظایفی مانند تأمین زیرساخت، استقرار اپلیکیشن و اجرای سیاست‌های امنیتی.
• مشاهده‌پذیری بهبودیافته: ابزارها و تکنیک‌های بهتر برای نظارت و مشاهده‌پذیری زیرساخت‌های مدیریت‌شده با گیت‌آپس.
• یکپارچه‌سازی با هوش مصنوعی/یادگیری ماشین: یکپارچه‌سازی قابلیت‌های هوش مصنوعی/یادگیری ماشین برای تشخیص و رفع ناهنجاری به صورت خودکار.
• پشتیبانی از محیط‌های چندابری: راه‌حل‌های گیت‌آپس که می‌توانند زیرساخت را در چندین ارائه‌دهنده ابری مدیریت کنند.
• پشتیبانی از رایانش لبه (Edge Computing): گسترش اصول گیت‌آپس برای مدیریت زیرساخت در لبه.

نتیجه‌گیری

گیت‌آپس یک رویکرد قدرتمند برای مدیریت زیرساخت است که مزایای متعددی را برای سازمان‌ها در هر اندازه‌ای ارائه می‌دهد. با تعریف زیرساخت به عنوان کد، ذخیره آن در گیت و خودکارسازی تطبیق، گیت‌آپس چرخه‌های استقرار سریع‌تر، قابلیت اطمینان بهبودیافته، امنیت تقویت‌شده و کاهش هزینه‌های عملیاتی را ممکن می‌سازد. در حالی که پیاده‌سازی گیت‌آپس می‌تواند چالش‌برانگیز باشد، مزایای آن بسیار بیشتر از هزینه‌هاست، به ویژه برای تیم‌های جهانی که زیرساخت‌های پیچیده را در چندین محیط مدیریت می‌کنند. با پیروی از بهترین شیوه‌های ذکر شده در این راهنما، می‌توانید با موفقیت گیت‌آپس را پیاده‌سازی کرده و شیوه مدیریت زیرساخت خود را متحول کنید.