Yleinen infrastruktuuri: Pilvialustan tyyppiturvallisuus

Nopeasti kehittyvässä pilvilaskennan maisemassa organisaatiot luottavat yhä enemmän yleiseen infrastruktuuriin sovellustensa käyttöönotossa ja hallinnassa. Tämä lähestymistapa, vaikka se tarjoaa merkittäviä etuja joustavuuden ja skaalautuvuuden suhteen, tuo myös mukanaan monimutkaisuuksia, jotka on ratkaistava luotettavuuden ja ylläpidettävyyden varmistamiseksi. Yksi keskeinen näkökohta näiden monimutkaisuuksien hallinnassa on tyyppiturvallisuus. Tämä blogikirjoitus tutkii tyyppiturvallisuuden merkitystä yleisessä pilvi-infrastruktuurissa, keskustelemalla sen hyödyistä, toteutusstrategioista ja mahdollisista haasteista.

Mikä on yleinen infrastruktuuri?

Yleinen infrastruktuuri viittaa uudelleenkäytettävien ja konfiguroitavien infrastruktuurikomponenttien luomiseen, joita voidaan soveltaa eri sovelluksiin ja ympäristöihin. Tämä edellyttää yksittäisten sovellusten yksityiskohtien abstrahoimista ja infrastruktuurielementtien määrittämistä yleisemmällä ja parametrisoidulla tavalla. Tämä saavutetaan usein Infrastructure as Code (IaC) -työkaluilla, kuten Terraform, AWS CloudFormation, Azure Resource Manager ja Google Cloud Deployment Manager.

Esimerkiksi sen sijaan, että luotaisiin tietty virtuaalikoneen (VM) kokoonpano jokaiselle sovellukselle, voidaan luoda yleinen VM-moduuli, jossa on konfiguroitavia parametreja, kuten suoritin, muisti, levyn koko ja käyttöjärjestelmä. Tätä moduulia voidaan sitten käyttää uudelleen useissa sovelluksissa yksinkertaisesti määrittämällä asianmukaiset parametrien arvot.

Yleisen infrastruktuurin hyödyt:

• Vähentynyt redundanssi: Luomalla uudelleenkäytettäviä komponentteja organisaatiot voivat välttää infrastruktuurimääritelmien ja -kokoonpanojen päällekkäisyyden.
• Lisääntynyt johdonmukaisuus: Yleinen infrastruktuuri edistää johdonmukaisuutta eri ympäristöissä, mikä vähentää kokoonpanon muutoksista ja virheistä johtuvia riskejä.
• Parannettu skaalautuvuus: Uudelleenkäytettävät komponentit voidaan helposti skaalata ja mukauttaa vastaamaan muuttuvia sovellusvaatimuksia.
• Nopeampi käyttöönotto: Uusien sovellusten ja ympäristöjen käyttöönotto on nopeampaa ja tehokkaampaa valmiiksi määritettyjen ja testattujen infrastruktuurimoduulien avulla.
• Parannettu ylläpidettävyys: Infrastruktuurin hallinta ja päivittäminen on helpompaa keskitettyjen ja hyvin määritettyjen komponenttien avulla.

Tyyppiturvallisuuden merkitys

Tyyppiturvallisuus on ohjelmointikielen ominaisuus, joka varmistaa, että operaatiot suoritetaan oikeantyyppisellä datalla. Yleisen infrastruktuurin yhteydessä tyyppiturvallisuus tarkoittaa sen varmistamista, että infrastruktuuriresurssien määrittämiseen ja tarjoamiseen käytetyt parametrit ja konfiguraatiot ovat odotettuja tyyppejä ja arvoja.

Esimerkiksi, jos VM-moduuli odottaa muistin koon parametrina kokonaislukua, joka edustaa gigatavujen määrää, tyyppiturvallisuus estäisi käyttäjää vahingossa syöttämästä merkkijonoa tai negatiivista lukua. Vastaavasti, jos verkkoyksikkö odottaa kelvollista CIDR-lohkoa aliverkolle, tyyppiturvallisuus varmistaisi, että annettu arvo on todellakin kelvollinen CIDR.

Miksi tyyppiturvallisuus on tärkeää yleisessä infrastruktuurissa?

• Virheiden estäminen: Tyyppiturvallisuus auttaa havaitsemaan virheet jo kehitys- ja käyttöönotto-prosessin varhaisessa vaiheessa, mikä estää odottamattomia vikoja ja seisokkeja tuotantoympäristöissä.
• Luotettavuuden parantaminen: Varmistamalla, että infrastruktuurikomponentit on määritetty oikein, tyyppiturvallisuus edistää järjestelmän yleistä luotettavuutta ja vakautta.
• Turvallisuuden parantaminen: Tyyppiturvallisuus voi auttaa estämään tietoturva-aukkoja varmistamalla, että arkaluonteisia parametreja, kuten API-avaimia ja salasanoja, käsitellään turvallisesti ja oikein.
• Yhteistyön helpottaminen: Tyyppiturvallisuus tarjoaa selkeitä sopimuksia ja odotuksia infrastruktuurikomponenteille, mikä helpottaa tiimien yhteistyötä ja infrastruktuurin ylläpitoa ajan mittaan.
• Vianmäärityksen yksinkertaistaminen: Kun virheitä ilmenee, tyyppiturvallisuus voi auttaa paikantamaan perimmäisen syyn nopeammin ja tehokkaammin.

Tyyppiturvallisuuden toteuttamisstrategiat

Organisaatioilla on useita strategioita tyyppiturvallisuuden toteuttamiseksi yleisessä pilvi-infrastruktuurissaan. Nämä strategiat vaihtelevat yksinkertaisista validointitekniikoista kehittyneempiin tyyppijärjestelmiin ja koodin generointityökaluihin.

1. Syötteen validointi

Peruslähestymistapa tyyppiturvallisuuteen on suorittaa syötteen validointi kaikille infrastruktuurimäärittelyissä käytetyille parametreille ja kokoonpanoille. Tämä sisältää sen tarkistamisen, että annetut arvot vastaavat odotettuja tyyppejä ja rajoituksia.

Esimerkki (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-tunnuksen on oltava kelvollinen AMI-tunnus, joka alkaa merkkijonolla 'ami-' ja jota seuraavat heksadesimaalimerkit."
  }
}

variable "instance_type" {
  type = string
  default = "t2.micro"
  validation {
    condition = contains(["t2.micro", "t2.small", "t2.medium"], var.instance_type)
    error_message = "Instanssityypin on oltava yksi seuraavista: 't2.micro', 't2.small' tai 't2.medium'."
  }
}

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

Tässä esimerkissä Terraform-muuttujat määritetään tietyillä tyypeillä (esim. `string`) ja validointisäännöillä varmistamaan, että annetut arvot täyttävät tietyt kriteerit. Jos `ami`-muuttujan annettu arvo ei vastaa odotettua AMI-tunnuksen muotoa, käyttöönoton aikana näytetään virheilmoitus.

2. Staattinen analyysi

Staattisen analyysin työkaluja voidaan käyttää infrastruktuurikoodin automaattiseen analysointiin ja mahdollisten tyyppivirheiden ja muiden ongelmien tunnistamiseen. Nämä työkalut voivat havaita epäjohdonmukaisuuksia, käyttämättömiä muuttujia ja muita ongelmia, jotka eivät välttämättä ole heti ilmeisiä kehityksen aikana.

Esimerkkejä staattisen analyysin työkaluista ovat Checkov, Terrascan ja tfsec. Nämä työkalut voidaan integroida CI/CD-putkeen varmistamaan, että kaikki infrastruktuurikoodi analysoidaan perusteellisesti ennen käyttöönottoa.

3. Tyyppijärjestelmät

Kehittyneemmät lähestymistavat sisältävät tyyppijärjestelmien käyttämisen tyyppirajoitusten määrittämiseksi ja pakottamiseksi infrastruktuuriresursseille. Tyyppijärjestelmät tarjoavat virallisen tavan määrittää infrastruktuurimäärityksissä käytettävien tietojen tyypit ja varmistaa, että kaikki operaatiot suoritetaan oikeantyyppisellä datalla.

Jotkut IaC-työkalut, kuten Pulumi, tarjoavat sisäänrakennetun tuen tyyppijärjestelmille. Pulumin avulla kehittäjät voivat määrittää infrastruktuuriresursseja käyttämällä ohjelmointikieliä, kuten TypeScript, Python ja Go, jotka tarjoavat vahvoja tyyppitarkistusominaisuuksia.

Esimerkki (Pulumi TypeScriptillä):

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", // Korvaa kelvollisella AMI-tunnuksella
    instanceType: "t2.micro",
    subnetId: subnet.id,
    tags: {
        Name: "my-instance",
    },
});

export const publicIp = instance.publicIp;

Tässä esimerkissä Pulumi käyttää TypeScriptiä AWS-resurssien määrittämiseen. TypeScript-kääntäjä suorittaa tyyppitarkistuksen koodille varmistaen, että kaikki parametrit ovat oikeaa tyyppiä ja että kaikki operaatiot ovat voimassa. Esimerkiksi `aws.ec2.Subnet`-resurssin `vpcId`-ominaisuuden odotetaan olevan merkkijono, ja TypeScript-kääntäjä pakottaa tämän rajoituksen.

4. Koodin generointi

Toinen lähestymistapa tyyppiturvallisuuteen on käyttää koodin generointityökaluja infrastruktuurikoodin automaattiseen generointiin korkean tason määrittelystä. Nämä työkalut voivat pakottaa tyyppirajoituksia ja varmistaa, että generoitu koodi on voimassa ja johdonmukaista.

Esimerkiksi voit määrittää skeeman infrastruktuuriresursseillesi ja käyttää sitten koodin generointityökalua Terraform- tai CloudFormation-mallien luomiseen kyseisen skeeman perusteella. Koodin generointityökalu varmistaisi, että kaikki generoitu koodi vastaa määritettyjä tyyppejä ja rajoituksia.

Haasteet ja huomioitavat asiat

Vaikka tyyppiturvallisuus tarjoaa merkittäviä etuja yleisessä pilvi-infrastruktuurissa, on myös joitain haasteita ja huomioitavia asioita:

• Monimutkaisuus: Tyyppiturvallisuuden toteuttaminen voi lisätä monimutkaisuutta infrastruktuurin kehitysprosessiin. Se vaatii huolellista suunnittelua ja suunnittelua varmistaakseen, että tyyppirajoitukset on määritetty ja pakotettu oikein.
• Työkalut: Kaikki IaC-työkalut eivät tarjoa sisäänrakennettua tukea tyyppijärjestelmille. Organisaatioiden on ehkä luotettava ulkoisiin työkaluihin ja kirjastoihin tyyppiturvallisuuden toteuttamiseksi.
• Oppimiskäyrä: Kehittäjien on ehkä opittava uusia ohjelmointikieliä ja konsepteja käyttääkseen tehokkaasti tyyppijärjestelmiä ja koodin generointityökaluja.
• Ylläpito: Tyyppimääritysten ja validointisääntöjen ylläpito voi olla haastavaa, varsinkin kun infrastruktuuri kehittyy ajan myötä.
• Ajoaikaiset vs. käännösaikaiset tarkistukset: Vaikka staattinen analyysi ja tyyppijärjestelmät voivat havaita monia virheitä käännösajalla, joitain virheitä voidaan havaita vasta ajoaikana. On tärkeää, että käytössä on kattava valvonta ja lokitus näiden ajoaikaisten virheiden havaitsemiseksi ja korjaamiseksi.

Tyyppiturvallisuuden parhaat käytännöt

Organisaatioiden tulisi noudattaa näitä parhaita käytäntöjä toteuttaakseen tehokkaasti tyyppiturvallisuuden yleisessä pilvi-infrastruktuurissa:

• Määritä selkeät tyyppimääritykset: Määritä selkeästi tietojen tyypit, joita odotetaan kaikille infrastruktuuriresursseille ja parametreille.
• Pakota tyyppirajoitukset: Käytä syötteen validointia, staattista analyysiä ja tyyppijärjestelmiä pakottaaksesi tyyppirajoitukset kaikelle infrastruktuurikoodille.
• Automatisoi tyyppitarkistus: Integroi tyyppitarkistus CI/CD-putkeen varmistaaksesi, että kaikki koodi validoidaan perusteellisesti ennen käyttöönottoa.
• Käytä koodin generointityökaluja: Harkitse koodin generointityökalujen käyttöä infrastruktuurikoodin automaattiseen generointiin korkean tason määrittelystä.
• Valvo ja kirjaa: Ota käyttöön kattava valvonta ja lokitus ajoaikaisten virheiden havaitsemiseksi ja korjaamiseksi.
• Dokumentoi tyyppimääritykset: Dokumentoi tyyppimääritykset ja validointisäännöt, jotta tiimien on helpompi tehdä yhteistyötä ja ylläpitää infrastruktuuria ajan mittaan.
• Tarkista ja päivitä säännöllisesti: Tarkista ja päivitä säännöllisesti tyyppimääritykset ja validointisäännöt vastaamaan infrastruktuurin ja sovellusvaatimusten muutoksia.
• Valitse oikeat työkalut: Valitse IaC-työkalut ja kirjastot, jotka tarjoavat riittävän tuen tyyppiturvallisuudelle ja jotka vastaavat organisaation teknistä asiantuntemusta ja vaatimuksia. Harkitse esimerkiksi työkaluja kuten Pulumi TypeScript/Python/Go:lla sen vahvan tyypityksen vuoksi tai sisällytä Linters (esim. tflint Terraformille) työnkulkuusi.

Esimerkkejä eri pilvialustoilla

Tyyppiturvallisuuden toteutus vaihtelee hieman eri pilvialustoilla ja IaC-työkaluilla. Tässä on joitain esimerkkejä:

AWS CloudFormation

CloudFormation käyttää JSONia tai YAMLia infrastruktuuriresurssien määrittämiseen. Vaikka sillä ei ole vahvaa tyyppijärjestelmää kuten Pulumi, voit käyttää CloudFormationin sisäisiä funktioita ja validointisääntöjä pakottaaksesi tietyn tason tyyppiturvallisuuden.

Resources:
  MyEC2Instance:
    Type: AWS::EC2::Instance
    Properties:
      ImageId: !Ref AMI
      InstanceType: !Ref InstanceType
Parameters:
  AMI:
    Type: AWS::SSM::Parameter::Value
    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

Tässä esimerkissä `AllowedValues` tarjoaa tavan rajoittaa `InstanceType`-parametrin sallittuja arvoja.

Azure Resource Manager (ARM) -mallit

ARM-mallit käyttävät myös JSONia resurssien määrittämiseen. CloudFormationin tapaan voit käyttää parametreja ja validointisääntöjä tyyppirajoitusten pakottamiseen.

{
  "$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": "Varastointitilin tyyppi"
      }
    }
  },
  "resources": [
    {
      "type": "Microsoft.Storage/storageAccounts",
      "apiVersion": "2019-04-01",
      "name": "[parameters('storageAccountName')]",
      "location": "[parameters('location')]",
      "sku": {
        "name": "[parameters('storageAccountType')]",
        "tier": "Standard"
      },
      "kind": "StorageV2",
      "properties": {}
    }
  ]
}

Parametrien osiossa oleva `allowedValues`-ominaisuus rajoittaa `storageAccountType`-parametrin sallittuja arvoja.

Google Cloud Deployment Manager

Deployment Manager käyttää YAMLia infrastruktuuriresurssien määrittämiseen. Voit käyttää skeeman validointia pakottaaksesi tyyppirajoituksia.

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

# Voit määritellä skeeman validointi skeemaosiossa
# mutta yksinkertaisuuden vuoksi tämä esimerkki jättää sen pois.

Vaikka Deployment Manager tukee skeeman validointia, se vaatii usein enemmän manuaalista konfigurointia verrattuna työkaluihin, joissa on sisäänrakennettuja tyyppijärjestelmiä.

Johtopäätös

Tyyppiturvallisuus on olennainen osa monimutkaisuuden hallintaa ja luotettavuuden varmistamista yleisessä pilvi-infrastruktuurissa. Toteuttamalla tyyppien validointia, staattista analyysiä ja tyyppijärjestelmiä organisaatiot voivat estää virheitä, parantaa turvallisuutta, helpottaa yhteistyötä ja yksinkertaistaa vianmääritystä. Vaikka haasteita ja huomioitavia asioita on pidettävä mielessä, tyyppiturvallisuuden hyödyt ovat kustannuksia suuremmat. Noudattamalla parhaita käytäntöjä ja valitsemalla oikeat työkalut organisaatiot voivat tehokkaasti toteuttaa tyyppiturvallisuuden ja rakentaa vakaampaa ja ylläpidettävämpää pilvi-infrastruktuuria. Kun pilvialustat kehittyvät edelleen, tyyppiturvallisuuden merkitys vain kasvaa, mikä tekee siitä olennaisen huomioon otettavan tekijän kaikille organisaatioille, jotka rakentavat ja hallinnoivat pilvipohjaisia sovelluksia.

Lopuksi, tyyppiturvallisuuden omaksuminen yleisessä infrastruktuuristrategiassasi ei ole vain paras käytäntö; se on investointi pilvipalvelujesi pitkän aikavälin vakauteen, turvallisuuteen ja skaalautuvuuteen. Priorisoimalla hyvin määritellyt tyypit, tiukka validointi ja automatisoidut tarkistukset, organisaatiot voivat lieventää riskejä, virtaviivaistaa toimintoja ja edistää luotettavuuden kulttuuria pilviympäristöissään. Tämä johtaa lopulta nopeampaan innovointiin, lyhyempiin käyttökatkoihin ja luottamuksen lisääntymiseen infrastruktuuriin, joka tukee niiden kriittisiä sovelluksia.