22、使用Azure Bicep语言和Azure Pipelines构建Azure解决方案

使用Azure Bicep语言和Azure Pipelines构建Azure解决方案

1. Azure Bicep语言简介

在Azure中管理云服务时，成本管理至关重要。基础设施即代码（IaC）可以帮助组织更经济高效地定义和管理支持在线零售商店所需的基础设施。以SpringToys为例，他们需要自动化其在线商店基础设施在Azure中的部署，并确保其始终是最新且安全的。Azure Bicep语言是一种用于部署Azure资源的领域特定语言（DSL），它使用声明性语法，使开发人员能够轻松指定要部署的资源以及如何配置它们。

SpringToys可以使用Azure Bicep来自动化在线商店的资源部署，具体资源如下：
- 虚拟机 ：用于Web和数据库服务器，配置必要的软件和安全设置，确保在线商店始终可用且安全。
- 存储账户 ：用于存储客户数据、产品信息和其他关键业务数据，Bicep确保存储账户以所需的性能、安全性和冗余设置进行部署。
- 网络 ：配置在线商店用于安全连接虚拟机和存储账户的虚拟网络和子网。
- 负载均衡器 ：将传入流量路由到适当的虚拟机，确保在线商店的高可用性和可扩展性。

2. 编写Bicep文件

与使用ARM模板的JSON模式不同，Bicep可用于创建Azure资源。ARM模板的JSON语法可能冗长且涉及复杂的表达式，而Bicep简化了这个过程并提升了开发体验。Bicep是ARM模板之上的透明层，保留了所有JSON模板的功能。在部署时，Bicep命令行界面（CLI）会将Bicep文件转换为基于ARM JSON的模板。

在开始编写Bicep文件之前，需要准备以下工具：
1. 一个活跃的Azure账户，可在 此处 免费创建。
2. 在本地机器上安装Azure Bicep，安装链接为 https://github.com/azure/bicep 。
3. 安装Azure PowerShell（ https://docs.microsoft.com/en-us/powershell/azure/install-az-ps ）或Azure CLI（ https://docs.microsoft.com/en-us/cli/azure/install-azure-cli ）。
4. 在Azure订阅中创建一个资源组。
5. 安装带有Bicep扩展的Visual Studio Code，扩展链接为 https://marketplace.visualstudio.com/items?itemName=ms-azuretools.visualstudiobicep 。

3. Bicep文件结构

Azure Bicep文件的基本结构包括以下部分：
- 元数据 ：一个JSON对象，定义Bicep语言的版本和其他元数据。
- 变量 ：用于声明在部署中使用的变量。
- 参数 ：定义部署资源所需的输入参数。
- 资源 ：定义要部署的Azure资源。
- 输出 ：定义可用于引用部署期间创建的资源值的输出。

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A(元数据):::process --> B(变量):::process
    B --> C(参数):::process
    C --> D(资源):::process
    D --> E(输出):::process

4. 使用参数

在Bicep中定义参数与在ARM模板中类似，但语法有一些差异。参数作为模板内的输入值，可以在部署期间提供或从单独的参数文件中引用。以下是在Bicep中声明参数的示例：

param location string
param size string
param adminUsername string
param adminPassword secureString

需要注意的是，参数不能与Bicep中的变量、模块或资源同名，并且应避免过度使用参数。当创建存储账户时，可以使用参数动态传递所需的值，提高部署的灵活性和可定制性。在定义虚拟网络及其关联子网时，也可以使用参数对象传递值，以便重用代码。

Azure Bicep支持以下参数数据类型：
| 数据类型 | 说明 |
| ---- | ---- |
| array | 数组类型 |
| bool | 布尔类型 |
| int | 整数类型 |
| object | 对象类型 |
| secureObject 和 secureString | 由 @secure() 装饰器表示，用于安全对象和安全字符串 |
| string | 字符串类型 |

装饰器可用于指定参数的约束和元数据，以下是Bicep中可用的装饰器列表：
- allowed ：定义允许的值集合。
- secure ：将参数视为安全参数。
- minLength 和 maxLength ：设置字符串的最小和最大长度。
- minValue 和 maxValue ：设置整数的最小和最大值。
- description ：为参数提供描述信息。
- metadata ：提供参数的元数据。

例如，在部署虚拟机时，可以使用 @secure() 装饰器来指定用户名的密码，确保敏感信息的安全处理：

// Username for the Virtual Machine.
param adminUsername string
// Type of authentication to use on the Virtual Machine. SSH key is recommended.
param authenticationType string = 'sshPublicKey'
// SSH Key or password for the Virtual Machine. SSH key is recommended.
@secure()
param adminPasswordOrKey string

5. 部署SQL数据库示例

以下是一个使用 @secure() 装饰器创建SQL数据库的Bicep模板示例：

param serverName string = uniqueString('sql', resourceGroup().id)
param sqlDBName string = 'AzInsiderDb'
param location string = resourceGroup().location
param administratorLogin string
@secure()
param administratorLoginPassword string
resource server 'Microsoft.Sql/servers@2019-06-01-preview' = {
  name: serverName
  location: location
  properties: {
    administratorLogin: administratorLogin
    administratorLoginPassword: administratorLoginPassword
  }
}
resource sqlDB 'Microsoft.Sql/servers/databases@2020-08-01-preview' = {
  name: '${server.name}/${sqlDBName}'
  location: location
  sku: {
    name: 'Standard'
    tier: 'Standard'
  }
}

部署该Bicep模板到之前创建的资源组，可以使用以下命令：

New-AzResourceGroupDeployment -Name $deploymentName -ResourceGroupName sql-database -TemplateFile .\main.bicep

在部署时，需要提供管理员登录名和密码。与ARM模板类似，秘密的实际值永远不会暴露，建议使用这种类型的参数来处理密码和秘密。

6. 使用参数文件部署Bicep文件

除了在Bicep文件中直接指定参数值外，还可以创建一个单独的JSON格式的参数文件来存储实际值。Bicep模板通常组织为一个主模板文件（通常命名为 main.bicep ）和一个对应的参数文件（命名为 main.bicepparam ）。以下是一个参数文件的示例：

using './main.bicep'
param myString = 'test string'
param exampleInt = 2 + 2
param exampleBool = true
param exampleArray = [
  'value 1'
  'value 2'
]
param exampleObject = {
  property1: 'value 1'
  property2: 'value 2'
}

需要注意的是，参数文件中指定的数据类型必须与Bicep文件中的数据类型一致，这样才能使用Azure PowerShell或Azure CLI成功部署Bicep模板。

7. Bicep模块

随着云基础设施规模和复杂性的增加，管理部署变得越来越具有挑战性。Azure Bicep提供了模块的概念来简化这个过程并提高效率。Bicep模块是一种组织和重用Bicep代码的方式，可以将其视为一个自包含的部署单元，定义自己的资源、变量、参数和输出。

创建模块时，需要定义一个包含所需资源、变量、参数和输出的Bicep文件，然后在其他Bicep文件中使用 module 关键字导入该模块。以下是Bicep模块的基本定义：

module <symbolic-name> '<path-to-file>' = {
  name: '<linked-deployment-name>'
  params: {
    <parameter-names-and-values>
  }
}

例如，有两个Bicep文件： appService.bicep 创建应用服务， appServicePlan.bicep 创建应用服务计划。可以创建一个新的 main.bicep 文件，并将这两个Bicep文件作为模块使用。

在部署Bicep模块时，它们会同时执行，并且可以指定模块的位置，可以是本地文件或外部文件。部署前，可以使用“ What-If”功能预览基础设施部署更改的影响，避免意外后果，在做出更改之前做出明智的决策。

8. 理解持续集成、持续交付和管道的关系

随着组织采用云战略，自动化构建、测试和部署步骤带来了诸多好处，可以更快、更有信心地交付软件，同时降低错误风险。持续集成（CI）和持续交付（CD）是从敏捷软件开发和DevOps文化中发展而来的实践，涉及在代码更改推送到源代码控制仓库（如Git）后立即自动构建和测试代码。

CI和管道在软件开发中密切相关，管道是一系列自动化步骤，用于构建、测试和部署软件。在CI的上下文中，管道用于自动化CI涉及的步骤，处理代码更改、构建代码、运行自动化测试，并在所有测试通过后部署代码。

组织采用CI/CD实践的原因如下：
- 更快的软件交付 ：自动化构建、测试和部署步骤，减少手动工作和错误风险，更快地向客户交付新功能和修复漏洞。
- 提高质量 ：在开发过程早期捕获和修复问题，减少后期出现重大问题的风险，通过自动化测试确保软件更改在部署前得到充分测试。
- 增加协作 ：促进开发、测试和运营团队之间的协作，确保大家朝着共同目标努力。
- 更好的可见性 ：提供软件交付过程的可见性，便于理解正在发生的事情并确定改进领域。
- 提高效率 ：自动化重复和耗时的任务，减少手动工作和错误风险，节省时间用于其他重要任务。
- 改进安全性 ：在开发过程早期更容易检测和修复漏洞，增强软件交付过程的安全性。
- 提高客户满意度 ：更快地交付新功能和修复漏洞，提供更好的用户体验，提高客户满意度。

实施CI/CD实践的一般最佳实践如下：
1. 定义CI/CD管道 ：确定构建、测试和部署软件涉及的阶段，并定义管道中的步骤，包括每个阶段使用的工具和技术。
2. 自动化测试 ：尽可能自动化测试，确保软件更改在部署前得到充分测试。
3. 使用源代码控制仓库 ：使用如Git的源代码控制仓库存储源代码并跟踪更改，便于管理代码和与其他开发人员协作。
4. 与其他工具集成 ：将CI/CD管道与开发过程中使用的工具和系统集成，如问题跟踪器和部署环境。
5. 持续监控和优化 ：监控CI/CD管道并进行必要的改进，包括识别瓶颈并提高管道的速度和效率。

以SpringToys为例，他们可以采用以下CI/CD流程：
- CI ：每当开发人员将代码更改推送到Git仓库时，CI/CD管道被触发，自动构建应用程序并运行自动化测试，验证代码更改不会破坏现有功能。
- CD ：如果测试通过，管道自动将代码更改部署到暂存环境进行进一步测试。如果暂存环境中的测试成功，管道可以将代码更改部署到生产环境，使新功能和修复的漏洞对客户可用。

Azure Pipelines作为Azure DevOps的重要组成部分，通过自动化整个软件交付过程，帮助SpringToys更快、更有信心地交付软件，提高团队协作，并提供一个集中的平台来监控和管理交付管道，便于团队识别和解决问题。

9. 理解Azure Pipelines

Azure Pipelines是Azure DevOps的一个强大功能，它为软件的构建、测试和部署提供了自动化解决方案。通过Azure Pipelines，团队可以将软件开发过程中的各个环节串联起来，形成一个高效、可靠的工作流。

Azure Pipelines支持多种类型的项目，包括.NET、Java、Python等，并且可以与各种版本控制系统集成，如Git、SVN等。它提供了直观的界面和丰富的任务库，使得配置和管理管道变得非常简单。

10. 配置Azure DevOps

在使用Azure Pipelines之前，需要先配置Azure DevOps。以下是配置Azure DevOps的步骤：
1. 创建Azure DevOps组织 ：访问Azure DevOps官网，按照提示创建一个新的组织。
2. 创建项目 ：在组织中创建一个新的项目，用于管理软件开发相关的工作。
3. 设置权限 ：根据团队成员的角色和职责，设置相应的权限，确保不同人员对项目有合适的访问级别。

11. 配置Azure Repos

Azure Repos是Azure DevOps中的代码托管服务，用于存储和管理源代码。配置Azure Repos的步骤如下：
1. 创建代码仓库 ：在项目中创建一个新的代码仓库，可以选择Git或TFVC作为版本控制系统。
2. 克隆仓库 ：将代码仓库克隆到本地开发环境，以便进行代码的编写和修改。
3. 提交和推送代码 ：在本地完成代码修改后，将代码提交到本地仓库，并推送到Azure Repos中的远程仓库。

12. 配置Azure DevOps中的构建管道

构建管道用于自动化代码的构建过程。以下是配置构建管道的步骤：
1. 打开Azure Pipelines ：在Azure DevOps项目中，导航到“Pipelines”选项卡。
2. 创建新的管道 ：点击“New pipeline”按钮，选择代码仓库和构建模板。
3. 配置管道任务 ：根据项目的需求，配置管道中的任务，如编译代码、运行测试等。
4. 保存和运行管道 ：保存管道配置后，点击“Run”按钮触发构建过程。

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A(打开Azure Pipelines):::process --> B(创建新的管道):::process
    B --> C(配置管道任务):::process
    C --> D(保存和运行管道):::process

13. 配置Azure DevOps中的发布管道

发布管道用于将构建好的应用程序部署到不同的环境中。以下是配置发布管道的步骤：
1. 打开发布中心 ：在Azure DevOps项目中，导航到“Releases”选项卡。
2. 创建新的发布管道 ：点击“New release pipeline”按钮，选择发布模板。
3. 配置阶段和任务 ：定义发布管道中的阶段（如测试环境、生产环境），并为每个阶段配置相应的任务，如部署应用程序、运行脚本等。
4. 设置触发器 ：根据需要设置发布管道的触发器，如手动触发、自动触发等。
5. 保存和运行发布管道 ：保存发布管道配置后，点击“Create release”按钮触发发布过程。

14. 使用YAML配置Azure Pipelines

除了使用可视化界面配置Azure Pipelines外，还可以使用YAML文件来定义管道。YAML配置具有更高的灵活性和可维护性。以下是一个简单的YAML配置示例：

# 定义管道的名称
name: MyPipeline

# 定义触发器
trigger:
  branches:
    include:
      - main

# 定义阶段
stages:
- stage: Build
  jobs:
  - job: BuildJob
    pool:
      vmImage: 'ubuntu-latest'
    steps:
    - script: echo 'Building the application...'
      displayName: 'Build step'
- stage: Deploy
  jobs:
  - job: DeployJob
    pool:
      vmImage: 'ubuntu-latest'
    steps:
    - script: echo 'Deploying the application...'
      displayName: 'Deploy step'

在这个示例中，定义了一个包含两个阶段（Build和Deploy）的管道，每个阶段包含一个作业，每个作业包含一个步骤。

总结

Azure Bicep语言和Azure Pipelines为在Azure中构建和管理云基础设施提供了强大的工具。Azure Bicep通过其声明性语法和模块化设计，使得资源的部署和管理更加简单、高效和可重复。而Azure Pipelines则通过自动化软件交付过程，帮助组织更快、更有信心地交付软件，提高团队协作和软件质量。

组织在使用Azure云服务时，应充分利用Azure Bicep和Azure Pipelines的优势，结合自身的业务需求和开发流程，制定适合的云基础设施部署和管理策略，从而在竞争激烈的市场中获得更大的优势。