Was ist Infrastructure as Code (IaC)?
Definition
Infrastructure as Code (IaC) ist ein Ansatz, bei dem IT-Infrastrukturen mit Hilfe von Konfigurationsdateien anstatt durch manuelle Prozesse verwaltet und bereitgestellt werden. Durch die Verwendung von Code, um den gewünschten Zustand der IT-Ressourcen zu beschreiben, ermöglicht IaC die Automatisierung der Verwaltung von Servern, Netzwerken, Datenbanken und anderen wichtigen Komponenten.
Dieses Konzept basiert auf spezifischen Sprachen und Werkzeugen, die es ermöglichen, eine Infrastruktur auf reproduzierbare und skalierbare Weise zu modellieren. Indem sie die Infrastruktur wie Code behandeln, können IT-Teams die gleichen Prinzipien der Softwareentwicklung auf das Management ihrer Infrastruktur anwenden, einschließlich Versionskontrolle, Codeprüfung und automatisierter Tests.
Deklarative und imperative Ansätze
Infrastructure as Code kann in zwei Hauptansätze unterteilt werden:
Deklarativer Ansatz :
Dieser Ansatz besteht darin, den gewünschten Endzustand der Infrastruktur zu spezifizieren, ohne explizit anzugeben, wie dieser erreicht werden soll. Tools, die diesen Ansatz verwenden (wie Terraform und CloudFormation), beschäftigen sich mit der Bestimmung der Schritte, die notwendig sind, um den gewünschten Zustand zu erreichen. Dieser Ansatz bietet ein hohes Maß an Abstraktion und reduziert das Risiko menschlicher Fehler.
Imperativer Ansatz :
Beim imperativen Ansatz werden die Aktionen, die zur Konfiguration der Infrastruktur erforderlich sind, Schritt für Schritt beschrieben.
Tools wie Ansible und Chef (in seinem traditionellen Modus) folgen diesem Modell, indem sie sequentielle Befehle ausführen, um das gewünschte Ziel zu erreichen. Dieser Ansatz ist oft flexibler, kann aber fehleranfälliger sein, wenn nicht jeder Schritt sorgfältig definiert wird.
Was ist der Unterschied zwischen wandelbarer und nicht wandelbarer Infrastruktur?
Eine Infrastruktur kann nach zwei grundlegenden Konzepten verwaltet werden: wandelbar und nicht wandelbar.
Wandelbare Infrastruktur :
Die Komponenten der Infrastruktur werden an Ort und Stelle geändert, was bedeutet, dass Updates direkt auf die vorhandenen Ressourcen angewendet werden können. Dieser Ansatz kann zu Konfigurationsabweichungen führen, wenn die Änderungen nicht gut nachvollzogen werden.
Beispiel: Manuelles Aktualisieren eines Servers durch Einspielen von Patches und Ändern der bestehenden Konfiguration.
Nicht veränderbare Infrastruktur :
Bei jeder Änderung werden die Ressourcen zerstört und dann neu erstellt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Zustand immer mit den Konfigurationsdateien übereinstimmt und Abweichungen vermieden werden.
Beispiel: Erstellen Sie einen Server mit einem neuen Image einer virtuellen Maschine neu, anstatt einen vorhandenen Server direkt zu ändern.
Die Vorteile von Infrastructure as Code
Automatisierung und Kohärenz
Infrastructure as Code ermöglicht eine vollständige Automatisierung des Infrastrukturmanagements. Da jeder Einsatz in einer Konfigurationsdatei definiert wird, ist die Ausführung immer identisch, wodurch manuelle Fehler vermieden werden und eine größere Homogenität der IT-Umgebungen gewährleistet wird.
Skalierbarkeit und Wiederholbarkeit
Infrastructure as Code (IaC) ermöglicht es, identische Infrastrukturen über mehrere Umgebungen (Entwicklung, Test, Produktion) hinweg bereitzustellen und dabei menschliche Variationen zu eliminieren. Sie bietet auch die Möglichkeit, die Infrastruktur nahtlos und kontrolliert zu skalieren, indem Ressourcen je nach Bedarf hinzugefügt oder entfernt werden.
Mit diesem Ansatz wird die Konsistenz zwischen den verschiedenen Umgebungen gewährleistet, was die Risiken von Konfigurationsabweichungen reduziert und die Wartung und Bereitstellung von Anwendungen erleichtert.
Senkung der Kosten
Die Automatisierung von Verwaltungsaufgaben und die Beseitigung menschlicher Fehler führen zu einer erheblichen Senkung der Betriebskosten. IT-Teams können mehr Zeit für die Optimierung von Systemen aufwenden, anstatt sich mit deren Wartung zu beschäftigen.
Verbesserung der Sicherheit
Konfigurationen können kodifiziert und in einer Versionsverwaltung wie Git gespeichert werden, um Änderungen zu verfolgen und Sicherheitsprüfungen zu erleichtern. IaC ermöglicht auch die zentralisierte Durchsetzung von Sicherheitsrichtlinien, was eine bessere Einhaltung der gesetzlichen Standards gewährleistet.
Wie funktioniert Infrastructure as Code?
Bereitstellung von Infrastrukturressourcen
IaC ermöglicht die Bereitstellung von virtuellen Maschinen, Datenbanken, Netzwerken und anderen Ressourcen mit wenigen Befehlen. Mit Terraform beispielsweise wird durch einfaches Ausführen der Konfigurationsdatei eine komplette Infrastruktur auf AWS, Azure oder Google Cloud erstellt.
Konfigurationsmanagement
Tools wie Ansible oder Puppet ermöglichen es, die Konfiguration und Wartung von Servern nach ihrer Bereitstellung zu automatisieren. Sie stellen sicher, dass alle Instanzen den ursprünglichen Erwartungen entsprechen.
Versionierung von IaC-Dateien
Die Verwendung von Git ermöglicht es, die Entwicklung von Konfigurationsdateien zu verfolgen. Dies erleichtert die Zusammenarbeit und das Änderungsmanagement und vermeidet Fehler, die durch nicht dokumentierte Änderungen verursacht werden.
Die wichtigsten Werkzeuge für Infrastructure as Code
Terraform für vereinfachtes Multi-Cloud-Management
Terraform ist eines der beliebtesten Werkzeuge für die Verwaltung der Infrastruktur über den Code. Es ermöglicht :
- Definieren Sie die gesamte Infrastruktur in HCL-Konfigurationsdateien (HashiCorp Configuration Language). Ressourcen über mehrere Cloud-Anbieter wie AWS, Azure, Google Cloud und viele andere bereitstellen.
- Wenden Sie einen deklarativen Ansatz an, indem Sie den gewünschten Zustand der Infrastruktur definieren und Terraform die notwendigen Änderungen durchführen lassen.
- Planen Sie Änderungen vor ihrer Anwendung mit dem Befehl terraform plan, wodurch Fehler reduziert werden.
Ansible für agentenlose Automatisierung
Ansible ist ein Open-Source-Tool für die Automatisierung der Systemkonfiguration. Seine Hauptvorteile sind :
- Kein Agent: Er arbeitet über SSH, so dass keine zusätzliche Software auf den Zielmaschinen installiert werden muss.
- Eine einfache Syntax in YAML, die es ermöglicht, wiederverwendbare “Playbooks” zu definieren.
- Die Fähigkeit, heterogene Infrastrukturen zu verwalten, die Server, Netzwerke und Anwendungen umfassen.
- Integration mit anderen DevOps-Tools wie Docker und Kubernetes.
Die Lösungen AWS CloudFormation und Microsoft Azure
AWS CloudFormation :
- AWS-eigener Dienst für das Infrastrukturmanagement, der die Bereitstellung und Verwaltung von AWS-Ressourcen mit Hilfe von JSON- oder YAML-Dateien ermöglicht.
- Es unterstützt die Integration mit anderen AWS-Diensten und erleichtert so die Orchestrierung komplexer Infrastrukturen.
- Er ermöglicht ein automatisches “Rollback”, wenn der Einsatz fehlschlägt.
Azure Resource Manager (ARM) :
- Äquivalent zu CloudFormation, speziell für Microsoft Azure.
- Ermöglicht die Definition und Verwaltung von Azure-Ressourcen in Form von JSON-Dateien.
- Erleichtert die Verwaltung von Zugängen und Berechtigungen durch die native Integration mit Azure Active Directory.
Andere wichtige Instrumente
Mehrere andere Tools spielen eine Schlüsselrolle bei Infrastructure as Code :
Chef basiert auf Ruby und ermöglicht die Automatisierung von Infrastrukturen und die Verwaltung von Konfigurationen. Es verfolgt hauptsächlich einen imperativen Ansatz, bei dem die Nutzer genaue Schritte definieren, um einen gewünschten Zustand zu erreichen.
Ähnlich wie Chef, aber auf einem deklarativen Ansatz basierend. Wird insbesondere in großen Unternehmen verwendet, um Tausende von Servern zu verwalten.
Im Gegensatz zu anderen IaC-Tools ermöglicht Pulumi das Schreiben von Konfigurationen in klassischen Programmiersprachen wie Python, JavaScript und Go. Bietet mehr Flexibilität für Entwickler, die keine neue Konfigurationssprache lernen möchten.
Open-Source-Lösung für die Verwaltung von Cloud-Infrastrukturen mit Hilfe von Kubernetes. Sie vereinheitlicht die Verwaltung von Multi-Cloud-Ressourcen durch die Verwendung von benutzerdefinierten Kubernetes-Objekten.
Diese Tools bieten verschiedene Ansätze und Funktionen je nach den Bedürfnissen der Unternehmen und ermöglichen die Auswahl der besten Lösung entsprechend den technischen und betrieblichen Anforderungen.
Anwendungsfälle von Infrastructure as Code
Bereitstellung von Multi-Cloud-Anwendungen
Infrastructure as Code erleichtert die Bereitstellung von Anwendungen über mehrere Cloud-Anbieter (AWS, Azure, Google Cloud), indem es Unternehmen ermöglicht, ihre Infrastruktur als wiederverwendbaren Code zu definieren. Mit Hilfe von Tools wie Terraform ist es möglich, eine Anwendung konsistent über verschiedene Umgebungen zu verteilen und dabei die Konfigurationsunterschiede zu minimieren.
Verwaltung der Entwicklungs-, Test- und Produktionsumgebungen
Entwicklungsteams benötigen oft identische Umgebungen, um die Konsistenz zwischen Entwicklung, Tests und Produktion zu gewährleisten. Mit IaC können Umgebungen auf Anfrage einfach erstellt und zerstört werden, wodurch sichergestellt wird, dass die Entwickler immer mit aktuellen und für die Produktion repräsentativen Systemen arbeiten.
Schnelle Wiederherstellung nach Katastrophen (disaster recovery)
Im Falle eines Ausfalls oder einer Katastrophe kann die Wiederherstellung einer traditionellen Infrastruktur komplex und zeitaufwendig sein. Mit IaC ist es möglich, alle benötigten Ressourcen durch einfaches Ausführen von Konfigurationsdateien schnell wieder bereitzustellen und so die Wiederherstellungszeit erheblich zu verkürzen.
Schwierigkeiten bei der Einführung von Infrastructure as Code
Komplexität der Umsetzung
Die Einführung von IaC bedeutet, dass die traditionellen Prozesse des Infrastrukturmanagements überarbeitet werden müssen. Der Übergang erfordert ein tiefgreifendes Verständnis der Werkzeuge und der damit verbundenen Methoden sowie eine Anpassung der IT-Teams an die neuen Praktiken.
- Erlernen neuer Sprachen und Werkzeuge: Die Teams müssen sich mit Werkzeugen wie Terraform, Ansible, CloudFormation und den damit verbundenen Konfigurationssprachen (HCL, YAML, JSON) vertraut machen.
- Einrichtung von Automatisierungspipelines: Um die Vorteile von IaC zu maximieren, ist die Integration mit CI/CD-Pipelines von entscheidender Bedeutung, was DevOps-Fähigkeiten und eine Neugestaltung der Bereitstellungsprozesse erfordert.
- Governance und Standardisierung: Jedes Unternehmen muss Standards definieren, um die Verbreitung heterogener Konfigurationen zu vermeiden und eine einheitliche Verwaltung der Infrastruktur zu gewährleisten.
Schulung von IT-Teams
Die Einführung von IaC erfordert eine erhebliche Investition in Schulungen. Der Übergang zu einer kodifizierten Infrastruktur verändert die Art und Weise, wie IT-Teams arbeiten, grundlegend.
- Paradigmenwechsel: Systemadministratoren, die an manuelle Änderungen gewöhnt sind, müssen lernen, ihre Infrastruktur durch Code zu beschreiben und Praktiken zur Versionierung und Überprüfung des Codes anwenden.
- Verstärkte Zusammenarbeit mit Entwicklern: IaC fördert einen DevOps-Ansatz, bei dem Infrastruktur- und Entwicklungsteams zusammenarbeiten, was einen kulturellen Wandel in Organisationen erfordern kann.
- Interne Schulungen: Schulungen oder Zertifizierungen für IaC-Tools sind oft erforderlich, um die Einführung zu beschleunigen und eine gute Handhabung der Tools zu gewährleisten.
Sicherung der Konfigurationsdateien
Konfigurationsdateien, die im Rahmen von IaC verwendet werden, enthalten oft sensible Informationen wie Zugangsdaten, API-Schlüssel oder kritische Netzwerkkonfigurationen. Eine schlechte Verwaltung dieser Dateien kann das Unternehmen Sicherheitsrisiken aussetzen.
Sichere Speicherung von Dateien: Es ist entscheidend, sichere Lösungen wie AWS Secrets Manager, HashiCorp Vault zu verwenden.
Zugriffsverwaltung: Eine strenge Politik der Verwaltung von Zugriffsrechten muss eingerichtet werden, um zu begrenzen, wer die Konfigurationsdateien ändern kann, und um nicht autorisierte Änderungen zu verhindern.
Audit und Überwachung: Die Einrichtung von Logs und Warnmeldungen ermöglicht es, verdächtige Änderungen an Infrastrukturkonfigurationen zu erkennen und die Einhaltung von Sicherheitsstandards zu gewährleisten.
Diese Herausforderungen können durch eine schrittweise Einführung, die Unterstützung der Teams und die Einführung von Best Practices von Beginn des IaC-Projekts an bewältigt werden.
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Häufig gestellte Fragen
Was ist die Verbindung zwischen Infrastructure as Code und DevOps?
Infrastructure as Code ist ein wesentlicher Pfeiler von DevOps. Durch die Automatisierung der Bereitstellung und Verwaltung der Infrastruktur ermöglicht IaC eine bessere Zusammenarbeit zwischen den Entwicklungs- und Betriebsteams. Sie fördert die kontinuierliche Integration und Bereitstellung (CI/CD), indem sie sicherstellt, dass die Infrastruktur in einer reproduzierbaren und versionierten Weise definiert wird.
Wie lässt sich Infrastructure as Code mit Kubernetes integrieren?
IaC spielt eine Schlüsselrolle bei der Verwaltung von Kubernetes-Infrastrukturen, indem es die Automatisierung von Deployments und die Konfiguration von Clustern erleichtert. Tools wie Terraform, Helm und Kustomize ermöglichen die deklarative Verwaltung von Kubernetes-Ressourcen, wodurch die Konsistenz zwischen Umgebungen gewährleistet und die Verwaltung von Container-Anwendungen vereinfacht wird.
