AWS CDK 提供更簡潔直觀的程式設計模型，相較於繁瑣的 CloudFormation 範本，更易於撰寫和維護。開發者能以 Python 等高階語言定義基礎設施，例如建立 VPC、子網、S3 儲存桶等，並透過 CDK 自動轉換成 CloudFormation 範本進行佈署。此方法提升了開發效率，減少錯誤，更易於版本控制和團隊協作，對於複雜的雲端環境管理更具優勢。
使用AWS CDK簡化範本開發
AWS CDK（Cloud Development Kit）為開發者提供了一種以程式設計方式定義雲端基礎設施的方法。相較於傳統的CloudFormation範本，CDK提供了更高的抽象層級和更強大的功能，使得範本開發變得更加容易和靈活。
為何選擇AWS CDK？
儘管CloudFormation具有強大的功能和與AWS的深度整合，但其宣告式語法對於初學者來說可能會造成一定的負擔。CDK的程式設計性質使得開發者能夠更輕鬆地定義和佈署基礎設施。
CloudFormation的挑戰
在CloudFormation中定義一個簡單的S3儲存桶需要大量的屬性和組態：
Type: AWS::S3::Bucket
Properties:
AccelerateConfiguration: ...
AccessControl: ...
AnalyticsConfigurations: [ ... ]
BucketEncryption: ...
BucketName: ...
CorsConfiguration: ...
InventoryConfigurations: [ ... ]
LifecycleConfiguration: ...
LoggingConfiguration: ...
MetricsConfigurations: [ ... ]
NotificationConfiguration: [ ... ]
這種宣告方式不僅繁瑣，而且容易出錯。
CDK的優勢
使用CDK可以簡化這個過程：
bucket = s3.Bucket(self, 'myBucket')
app = App()
BucketStack(app, 'bucket')
app.synth()
CDK透過其程式設計模型，允許開發者使用Python等程式語言來定義基礎設施。這不僅提高了開發效率，還使得程式碼更具可讀性和可維護性。
使用CDK建立第一個範本
安裝CDK
首先，需要安裝Node.js和CDK：
$ npm install -g aws-cdk
$ cdk --version
接下來，初始化CDK專案：
$ mkdir app && cd app
$ cdk init app --language=python
$ source .env/bin/activate
$ pip install -r requirements.txt
定義基礎設施
我們將建立一個包含核心網路、Web層和儲存層的基礎設施。首先，定義核心堆積疊：
// app.py
import aws_cdk as cdk
from app.app_stack import AppStack
app = core.App()
AppStack(app, 'app')
app.synth()
# app/app_stack.py
from aws_cdk import Stack
from constructs import Construct
class AppStack(Stack):
def __init__(self, scope: Construct, construct_id: str, **kwargs):
super().__init__(scope, construct_id, **kwargs)
# 定義基礎設施資源
self.create_resources()
def create_resources(self):
# 建立VPC
CIDR = '10.0.0.0/16'
vpc = ec2.Vpc(self, 'Vpc',
ip_addresses=ec2.IpAddresses.cidr(CIDR),
subnet_configuration=[
ec2.SubnetConfiguration(name='Public', subnet_type=ec2.SubnetType.PUBLIC, cidr_mask=24),
ec2.SubnetConfiguration(name='Private', subnet_type=ec2.SubnetType.PRIVATE_WITH_EGRESS, cidr_mask=24)
])
# #### 內容解密：
# 這段程式碼定義了一個VPC資源，並組態了公有和私有子網。
# - `ip_addresses=ec2.IpAddresses.cidr(CIDR)` 指定了VPC的CIDR區塊。
# - `subnet_configuration` 定義了子網的組態，包括公有子網和私有子網。
# 建立S3儲存桶
bucket = s3.Bucket(self, 'myBucket')
# #### 內容解密：
# 這行程式碼建立了一個名為`myBucket`的S3儲存桶。
# CDK會自動處理儲存桶的建立和組態。
佈署基礎設施
完成基礎設施定義後，可以使用以下命令佈署：
$ cdk deploy
這將根據定義的CDK程式碼生成CloudFormation範本並佈署到指定的AWS帳戶和區域。
隨著雲端運算的不斷發展，AWS CDK將繼續扮演重要的角色。未來，我們可以期待CDK提供更多功能和改進，以進一步簡化基礎設施即程式碼（IaC）的實踐。
graph LR
A[開始] --> B[安裝CDK]
B --> C[初始化CDK專案]
C --> D[定義基礎設施]
D --> E[佈署基礎設施]
E --> F[驗證佈署結果]
圖表翻譯： 此圖示展示了使用AWS CDK佈署基礎設施的主要步驟。從安裝CDK開始，接著初始化專案，然後定義所需的雲端資源，最後佈署並驗證結果。這個過程簡化了基礎設施的管理和佈署。
參考資料
- AWS CDK官方檔案：https://docs.aws.amazon.com/cdk/latest/guide/home.html
- AWS CDK GitHub倉函式庫：https://github.com/aws/aws-cdk
內容擴充
在實際應用中，開發者可以根據具體需求擴充和自定義CDK程式碼。例如，可以新增更多的資源定義，如資料函式庫、負載平衡器等，以建立更複雜的基礎設施。此外，還可以利用CDK的模組化和重用特性，將常用的基礎設施模式封裝成可重用的元件，以提高開發效率。
# 範例：建立RDS資料函式庫例項
rds_instance = rds.DatabaseInstance(self, 'DatabaseInstance',
engine=rds.DatabaseInstanceEngine.mysql(
version=rds.MysqlEngineVersion.VER_8_0_21
),
instance_identifier='my-rds-instance',
vpc=vpc,
allocated_storage=100,
max_allocated_storage=200
)
# #### 內容解密：
# 這段程式碼定義了一個RDS資料函式庫例項。
# - `engine` 指定了資料函式庫引擎和版本。
# - `instance_identifier` 是資料函式庫例項的唯一識別符號。
# - `vpc` 指定了資料函式庫例項所在的VPC。
# - `allocated_storage` 和 `max_allocated_storage` 組態了資料函式庫的儲存空間。
透過這種方式，開發者可以根據具體需求靈活地定義和佈署各種雲端資源和服務。
使用 AWS CDK 和 Python 編寫第一個範本
準備工作
在開始使用 AWS CDK（Cloud Development Kit）之前，我們需要了解其基本架構和運作方式。AWS CDK 是一個開源的軟體開發框架，允許開發者使用熟悉的程式語言（如 Python、JavaScript、Java 等）來定義雲端基礎架構。CDK 將這些定義轉換成 AWS CloudFormation 範本，以便在 AWS 上佈署資源。
初始化 CDK 專案
首先，我們需要初始化一個 CDK 專案。假設你已經安裝了 AWS CDK，可以使用以下命令建立一個新的 Python 專案：
cdk init app --language python
這個命令會建立一個基本的 CDK 專案結構，包括一個 app.py 檔案和一個與當前目錄名相同的目錄（例如，如果當前目錄名為 my_cdk_project，則會建立 my_cdk_project_stack.py）。
定義核心堆積疊（Core Stack）
在 CDK 中，堆積疊（Stack）是資源的集合。我們首先定義一個核心堆積疊，包含 VPC、子網、路由表、IAM 角色等核心資源。
重構初始程式碼
初始的 app.py 和 *_stack.py 檔案可能需要重構以滿足我們的命名約定。假設我們將 app_stack.py 重新命名為 core_stack.py，並將類別 AppStack 重新命名為 CoreStack：
# app/core_stack.py
from aws_cdk import Stack
from constructs import Construct
class CoreStack(Stack):
def __init__(self, scope: Construct, construct_id: str, **kwargs) -> None:
super().__init__(scope, construct_id, **kwargs)
# 在這裡定義堆積疊的資源
並更新 app.py 以使用新的堆積疊類別：
# app.py
import aws_cdk as cdk
from app.core_stack import CoreStack
app = cdk.App()
CoreStack(app, 'CoreStack')
app.synth()
定義核心資源
IAM 角色
首先，我們在 CoreStack 中定義兩個 IAM 角色：一個用於管理員，一個用於開發者。
# app/core_stack.py
from aws_cdk import Stack, Fn
from constructs import Construct
import aws_cdk.aws_iam as iam
class CoreStack(Stack):
def __init__(self, scope: Construct, construct_id: str, **kwargs) -> None:
super().__init__(scope, construct_id, **kwargs)
admin_role = iam.Role(self, 'admin', assumed_by=iam.AccountPrincipal(Fn.ref('AWS::AccountId')))
dev_role = iam.Role(self, 'developer', assumed_by=iam.AccountPrincipal(Fn.ref('AWS::AccountId')))
admin_role.add_managed_policy(iam.ManagedPolicy.from_aws_managed_policy_name('AdministratorAccess'))
dev_role.add_managed_policy(iam.ManagedPolicy.from_aws_managed_policy_name('ReadOnlyAccess'))
VPC 和子網
接下來，我們定義 VPC 和子網：
# app/core_stack.py
import aws_cdk.aws_ec2 as ec2
class CoreStack(Stack):
# ...
self.vpc = ec2.Vpc(self, 'vpc', cidr='10.0.0.0/16',
enable_dns_hostnames=True,
enable_dns_support=True,
max_azs=3, nat_gateways=1,
subnet_configuration=[
ec2.SubnetConfiguration(name='Public', subnet_type=ec2.SubnetType.PUBLIC, cidr_mask=24),
ec2.SubnetConfiguration(name='Private', subnet_type=ec2.SubnetType.PRIVATE_WITH_EGRESS, cidr_mask=24)
])
驗證生成的 CloudFormation 範本
執行 cdk synth 可以生成 CloudFormation 範本，並驗證資源定義是否正確。
定義 Web 層堆積疊（Web Tier Stack）
Web 層堆積疊建立在核心堆積疊之上，包含應用程式負載平衡器、啟動組態、自動擴充套件群組和安全群組等資源。
建立 Web 堆積疊
# app/web_stack.py
from aws_cdk import Stack
from constructs import Construct
import aws_cdk.aws_ec2 as ec2
class WebStack(Stack):
def __init__(self, scope: Construct, construct_id: str, **kwargs) -> None:
super().__init__(scope, construct_id, **kwargs)
# 在這裡定義 Web 堆積疊的資源
#### 內容解密：
在上述程式碼中，我們定義了一個名為 WebStack 的新堆積疊類別，用於建立 Web 層所需的資源。這包括應用程式負載平衡器、啟動組態、自動擴充套件群組和相關的安全群組。我們將在這個堆積疊中參照核心堆積疊中定義的 VPC 和其他資源。
隨著雲端運算的不斷發展，使用 AWS CDK 和 Python 來管理基礎架構將變得越來越重要。未來，我們可以期待更多的功能和改進，以簡化開發流程並提高資源管理的效率。
AWS CDK 結構圖
graph LR
A[app.py] --> B[CoreStack]
A --> C[WebStack]
B --> D[VPC]
B --> E[IAM Roles]
C --> F[Application Load Balancer]
C --> G[Auto Scaling Group]
D --> H[Public Subnets]
D --> I[Private Subnets]
E --> J[Admin Role]
E --> K[Dev Role]
圖表翻譯：
此圖表展示了使用 AWS CDK 和 Python 定義的基礎架構的層次結構。app.py 是主入口點，它例項化了 CoreStack 和 WebStack。CoreStack 定義了核心資源，如 VPC 和 IAM 角色，而 WebStack 定義了 Web 層所需的資源，如應用程式負載平衡器和自動擴充套件群組。VPC 進一步分為公共子網和私有子網，IAM 角色則包括管理員和開發者角色。
