掌握 IaC 核心實踐與 Terraform 自動化部署策略

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隨著雲端運算與敏捷開發的普及，傳統手動配置與管理基礎設施的模式已無法滿足現代企業對速度、彈性與可靠性的要求。基礎設施即代碼（Infrastructure as Code, IaC）應運而生，它將系統維運的思維模式從手動操作轉變為程式化管理，視基礎設施為軟體資產。此方法不僅提升了部署的一致性與可重複性，更透過版本控制實現了變更的可追溯性與協作效率。本文將深入解析 IaC 的關鍵實踐，從通用軟體工程原則到冪等性等特定要求，並探討 DevOps 文化演進下的 GitOps 模式。同時，將以業界主流工具 Terraform 為例，具體展示如何在 Azure 環境中實現基礎設施的自動化生命週期管理，為組織奠定穩固的數位轉型基石。

IaC 的最佳實踐與 DevOps 文化演進

本章節深入探討基礎設施即代碼 (IaC) 的關鍵實踐原則，強調將軟體開發的優良實踐應用於基礎設施代碼的管理，包括命名規範、程式碼模組化、錯誤處理、版本控制、CI/CD 整合及自動化部署等。同時，本節將概述 DevOps 文化的演進，特別是 GitOps 的興起，闡述其如何進一步強化自動化與協作。透過這些最佳實踐與文化演進的探討，旨在為讀者構建一個更為成熟、高效且可持續的 DevOps 實踐框架。

IaC，如同軟體開發本身，需要實施相應的實踐與流程，以確保基礎設施代碼能夠持續演進並易於維護。這包括借鑒軟體開發的優良原則：

  • 良好的命名規範: 確保資源名稱清晰、一致且具有描述性。
  • 避免不必要的註解: 程式碼應盡可能自解釋，註解僅用於闡明複雜的邏輯或意圖。
  • 使用小型、專注的函數或模組: 將複雜的基礎設施配置分解為更小、可重用的單元。
  • 實施錯誤處理: 在代碼中預見並處理潛在的錯誤情況，確保部署的穩健性。

除了上述通用的軟體開發實踐外，以下幾點對於 IaC 尤為重要，值得特別關注：

  • 一切皆應自動化: 在實施 IaC 時，必須確保所有基礎設施的配置與部署步驟都已編寫成代碼並自動化。任何手動步驟都會破壞自動化流程，並可能引入錯誤。必要時，可以結合使用多種工具，例如 Terraform 與 Bash 腳本（配合 Azure CLI）來實現全面的自動化。
  • 將代碼納入源碼管理器 (SCM): 基礎設施代碼應與應用程式代碼一樣，儲存在 SCM 中進行版本控制、追蹤、合併與恢復。這能為開發 (Dev) 和營運 (Ops) 團隊提供對代碼更好的可見性。
  • 基礎設施代碼與應用程式代碼的整合: 在可能的情況下，將基礎設施代碼與應用程式代碼置於同一個儲存庫中。這有助於改善工作組織，讓開發與營運團隊共享相同的開發環境和工作流程。
  • 角色與目錄的劃分: 根據代碼的角色劃分目錄結構是個好習慣。例如，可以為虛擬機器的配置和部署創建一個專門的目錄，另一個目錄則用於存放測試完整基礎設施整合的代碼。
  • 整合至 CI/CD 流程: IaC 的核心目標之一是實現基礎設施部署的自動化。因此，從實施之初就應建立 CI/CD 流程，用於整合、測試和部署基礎設施代碼到不同的環境。某些工具（如 Terratest）允許對基礎設施代碼編寫測試。將基礎設施的 CI/CD 流程與應用程式的 CI/CD 流程整合在同一個管道中，是一種最佳實踐。
  • 代碼必須是冪等的 (Idempotent): 基礎設施部署代碼的執行必須是冪等的，這意味著代碼可以根據需要自動執行任意次數，而不會產生副作用。腳本應考慮基礎設施的當前狀態，例如，如果創建的資源已存在，則不應產生錯誤；如果刪除的資源已不存在，也不應產生錯誤。聲明式語言（如 Terraform）原生支持這種冪等性。完全自動化的基礎設施代碼應能夠構建和銷毀應用程式的基礎設施。
  • 作為文檔使用: 基礎設施代碼應清晰易懂，並能作為文檔使用。編寫詳細的基礎設施文檔耗時且難以與基礎設施的演進保持同步，而清晰的代碼本身就提供了寶貴的文檔價值。
  • 代碼的模組化: 在基礎設施中，許多組件的代碼是相似的，僅僅是屬性的值不同。這些組件也可能在公司的多個應用程式中被重複使用。因此，透過創建可調用的模組（或 Ansible 中的角色），可以優化代碼編寫時間，並有助於標準化資源命名規範和某些屬性的合規性。
  • 擁有開發環境: IaC 的一個挑戰是在開發環境中測試基礎設施代碼，因為對基礎設施的更改可能會影響到整合環境或應用程式的測試。因此，為 IaC 創建一個獨立的開發環境至關重要，這個環境可以隨時被修改甚至銷毀。對於本地基礎設施測試，一些工具（如 Vagrant）可以模擬本地環境，應盡可能用於測試代碼腳本。

當然，最佳實踐的列表不止於此。軟體工程中的所有方法和流程都同樣適用於 IaC。

DevOps 文化演進

DevOps 文化隨著時間的推移和經驗的積累而不斷演進。團隊整合到這一運動中的方式也在不斷發展。一個日益興起的實踐是 GitOps。

  • GitOps 的核心理念: GitOps 工作流程通常應用於 Kubernetes 環境，其核心思想是將 Git 作為唯一的「真相來源」(Source of Truth)。這意味著 Git 儲存庫不僅包含應用程式代碼，還包含了基礎設施的期望狀態代碼。 一個控制器會監控 Git 儲存庫的變更，在偵測到提交後，自動執行測試，並將應用程式重新部署到目標環境。這種方法進一步強化了自動化、版本控制和可觀測性，確保了基礎設施和應用程式部署的一致性與可靠性。

Terraform 入門：Azure 基礎設施自動化部署指南

本章節將引導讀者掌握 Terraform 這款強大的基礎設施即代碼 (IaC) 工具，並以 Azure 雲端平台為例，詳細闡述如何進行 Terraform 的安裝、配置與基礎設施腳本編寫。內容將涵蓋 Terraform 的核心優勢、不同安裝方式的比較，以及如何撰寫 Terraform 腳本來自動化部署 Azure 資源。旨在為讀者提供一個全面、實用的 Terraform 實踐框架， enabling them to efficiently manage and provision cloud infrastructure.

技術要求

為了能夠順利進行本章節的實踐，您需要具備以下條件：

  • Azure 訂閱: 作為雲端基礎設施的提供者，Azure 訂閱是必不可少的。
  • 代碼編輯器: 建議使用 Visual Studio Code (VS Code)，這是一款免費、輕量級、跨平台的編輯器，並提供豐富的 Terraform 擴充功能，能顯著提升開發效率。

Terraform 安裝

Terraform 是一款開源的命令行工具，採用聲明式的 HashiCorp Configuration Language (HCL) 語言，易於閱讀和理解。其主要優勢在於能夠使用同一種語言部署到多種雲端供應商，如 Azure、AWS 和 Google Cloud。

Terraform 的其他優點包括：

  • 跨平台支援: 可在 Windows、Linux 和 macOS 上安裝。
  • 變更預覽: 在實際實施基礎設施變更前，允許使用者預覽變更內容。
  • 並行操作: 支援透過玄貓來實現操作的並行化，提升部署效率。
  • 豐富的提供者整合: 支援廣泛的雲端服務和第三方工具。

Terraform 的安裝方式多樣，以下將介紹兩種主要方法：手動安裝和腳本化安裝。

手動安裝

若要手動安裝 Terraform，請遵循以下步驟：

  1. 下載安裝包: 前往 Terraform 的官方下載頁面，選擇與您操作系統相符的安裝包進行下載。
  2. 解壓縮與複製: 下載完成後，解壓縮文件，並將 Terraform 二進制文件複製到一個可執行目錄（例如，在 Windows 上為 c:\Terraform）。
  3. 配置環境變數: 將 Terraform 二進制文件所在的目錄路徑添加到系統的 PATH 環境變數中。

腳本化安裝 (Linux)

對於 Linux 系統，可以透過腳本自動化 Terraform 的安裝過程。這在配置 Jenkins Slave 或 Azure Pipelines Agent 等自動化環境時尤其方便。

方法一：使用下載與解壓縮腳本

以下腳本示範了如何下載、驗證並安裝指定版本的 Terraform：

TERRAFORM_VERSION="1.0.0" # 請更新為您期望的版本
wget https://releases.hashicorp.com/terraform/${TERRAFORM_VERSION}/terraform_${TERRAFORM_VERSION}_linux_amd64.zip \
     https://releases.hashicorp.com/terraform/${TERRAFORM_VERSION}/terraform_${TERRAFORM_VERSION}_SHA256SUMS \
     https://releases.hashicorp.com/terraform/${TERRAFORM_VERSION}/terraform_${TERRAFORM_VERSION}_SHA256SUMS.sig \
     && gpg --verify terraform_${TERRAFORM_VERSION}_SHA256SUMS.sig terraform_${TERRAFORM_VERSION}_SHA256SUMS \
     && shasum -a 256 -c terraform_${TERRAFORM_VERSION}_SHA256SUMS 2>&1 | grep "${TERRAFORM_VERSION}_linux_amd64.zip: OK" \
     && unzip -o terraform_${TERRAFORM_VERSION}_linux_amd64.zip -d /usr/local/bin

此腳本的作用如下：

  • 設定 TERRAFORM_VERSION 變數，指定要下載的版本。
  • 透過 wget 下載 Terraform 的壓縮包及其簽名文件。
  • 使用 gpg 驗證下載文件的完整性與來源。
  • 使用 shasum 驗證 SHA256 校驗和。
  • 若驗證成功，則使用 unzip 將 Terraform 二進制文件解壓縮到 /usr/local/bin 目錄。

執行步驟:

  1. 打開終端機。
  2. 複製並貼上上述腳本。
  3. 執行腳本。

此腳本的優勢在於可以自由選擇 Terraform 的安裝目錄，並且由於使用了 curl 和 unzip 等通用工具，適用於多種 Linux 發行版。

方法二：使用 apt 套件管理器

另一種在 Linux 上安裝 Terraform 的方法是利用 apt 套件管理器，這需要先添加 HashiCorp 的倉庫：

sudo apt-get update && sudo apt-get install -y gnupg software-properties-common curl \
&& curl -fsSL https://apt.releases.hashicorp.com/gpg | sudo apt-key add - \
&& sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://apt.releases.hashicorp.com $(lsb_release -cs) main" \
&& sudo apt-get update && sudo apt-get install terraform

此腳本會：

  • 添加 HashiCorp 的 APT 倉庫。
  • 更新本地的套件列表。
  • 下載並安裝 Terraform CLI。

透過以上任一方法，您都可以成功在您的系統上安裝 Terraform，為後續的雲端基礎設施自動化部署做好準備。

結論

縱觀現代技術組織的演進軌跡，基礎設施即代碼（IaC）的崛起，不僅是工具層面的革新，更是管理思維的系統性突破。它將軟體工程的嚴謹紀律注入傳統的基礎設施管理，透過模組化與自動化，將高度的不確定性轉化為可預測、可追溯的數位資產。然而，真正的轉型瓶頸並非掌握 Terraform 等工具的語法，而是打破開發與維運團隊之間的傳統壁壘，建立以 Git 為核心的「單一事實來源」文化。許多組織在此過程中，常因未能同步升級協作模式與思維框架，導致技術導入的效益大打折扣。

展望未來，GitOps 的興起預示著更深度的整合，基礎設施的期望狀態將與應用程式生命週期完全同步，實現真正的聲明式、自癒式系統管理。

從組織效能演進的角度，這套技術哲學不僅是提升效率的手段，更是構建長期數位韌性的核心基石，值得領導者投入資源，將其視為關鍵的組織能力來培養。

玄貓

玄貓

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。