20、容器自动化与数据安全：混合多云时代的关键策略

容器自动化与数据安全：混合多云时代的关键策略

1. 安全编排容器应用

现代基于微服务的应用在很大程度上得益于Kubernetes（K8s）等编排服务，它能处理跨分布式主机或节点部署多个容器化应用的复杂性。不过，从头开始实现自己的Kubernetes版本困难重重，充满挑战。因此，采用具有企业级强化Kubernetes编排功能的平台是更好的选择。

一个成功的编排平台的关键原则之一是，要确保客户员工之间能够进行协作式多租户访问，同时保证对环境的自助访问安全。以OpenShift为例，该平台围绕K8s进行了全面架构设计，以实现容器编排、调度自动化和容器化应用管理，满足企业规模和严格性的需求。

OpenShift企业版在多个方面强化了K8s的安全性：
- 所有对主节点的访问都通过传输层安全协议（TLS）处理。
- API服务器访问基于令牌或X.509证书。
- etcd（开源键值存储数据库）不再直接暴露给集群。
- 平台运行在Red Hat专属的SELinux上，提供内核级安全。

选择容器编排平台就像是为现代IT资产确定关键重心，它是混合多云架构的引力中心。选择在Kubernetes层内置企业级认证容器安全的编排平台，能让组织在未来发展中占据有利地位。

2. 网络隔离与API端点安全

在处理跨多个分布式主机或节点部署的容器化应用时，确保网络拓扑安全至关重要。网络命名空间通常为一组容器分配端口范围和IP地址，有助于区分和隔离容器化应用（Pod）。默认情况下，不同命名空间的Pod不能发送或接收数据包，除非系统管理员进行例外设置，这有助于在同一基础设施内隔离开发、测试和生产环境。

使用软件定义网络（SDN）为Pod分配命名空间的容器编排平台，可大大简化架构。能够使用路由器或防火墙方法控制出口流量的平台，还可进行IP白名单设置，进一步控制网络访问。

Red Hat OpenShift提供了众多知名的安全工具和网络安全措施，其提供的主要API认证和授权服务包括：
- Red Hat单点登录（RH - SSO），提供基于SAML 2.0和OpenID Connect的认证。
- 通过开源的Keycloak提供Web单点登录和联合服务。
- RH - SSO 7.1还具有Red Hat JBoss的客户端适配器、Node.js客户端适配器，并与基于LDAP的目录服务集成。
- 还可轻松添加Red Hat 3scale API管理等API管理工具，提供API认证和组织功能。

3. 容器化应用的联合

在跨多个分布式数据中心或云部署和访问应用时，联合功能非常重要。Kubernetes编排通过两种方式支持和促进联合：
- 联合密钥 ：自动创建和管理跨所有集群的认证和授权“密钥”（如API密钥、配置文件中的密码等敏感信息），确保整个集群的认证密钥记录全局一致且最新。
- 联合命名空间 ：在联合控制平面中创建命名空间，确保K8s Pod在所有联合环境中拥有一致的IP地址和端口范围。

4. 应对数据引力挑战

2010年，Dave McCrory提出了“数据引力”这一术语，用于描述数据与应用之间的自然吸引力。在2021年及以后，数据生成和收集的趋势丝毫没有减弱，COVID - 19大流行更是加速了数据捕获的爆炸式增长。

组织在适应混合多云范式转变时，会面临数据引力带来的诸多挑战：
- 遗留和本地数据的巨大引力会拖累跨越公共云和混合云系统的性能和交付时间。
- 新容器化数据和应用的监管和安全问题需要积极应对以降低风险。
- 企业或业务内部的文化可能难以适应混合多云市场的新运营方式。

不过，向云迁移的势头远大于尚未现代化的遗留应用服务的拖累。通过一些技术和策略，组织能够克服这些挑战，数据引力虽会产生影响，但不会阻碍发展。

5. 自动化生态系统

在IT领域，自动化旨在将人类从繁琐任务中解放出来，使人们能够将更多精力和时间投入到更有价值的工作中。自动化可分为业务自动化和IT运营自动化两个分支，每个分支又有不同类型的自动化：
| 自动化类型 | 描述 | 示例 |
| ---- | ---- | ---- |
| 基础自动化 | 通过集中化和消除相关任务的摩擦，实现简单、基本任务的自动化 | 机器人流程自动化（RPA）、业务流程管理（BPM）、基础设施部署管理、服务工单路由等 |
| 流程自动化 | 管理业务流程，确保其一致性和透明度，通常由专用软件和业务应用处理 | 流程挖掘、工作流自动化，从IT运营角度可整合多个任务，如部署服务、应用软件补丁、创建访问控制列表和管理网络等 |
| 集成自动化 | 机器模仿人类任务，重复规则集中定义的操作 | 数字工作者，近年来被描述为经过训练与人类协作执行特定任务的软件机器人 |
| AI自动化 | 最复杂的自动化级别，机器可根据过去遇到和分析的情况“学习”并做出决策 | 客户服务中的认知助手，可降低成本，同时提升客户和人工代理的体验；在IT运营中，基于AI辅助的云原生应用可观测性将成为现代应用性能管理的标准 |

Ansible是一种基于流程自动化的优秀IT技术，组织使用它来缩短重复和复杂配置管理任务、云供应、软件部署、服务内编排等的价值实现时间。Ansible为开发人员和运营团队提供了标准化的IT自动化方法，使用单一技能集即可在几乎任何端点上工作，团队无需在每个端点和设备上安装软件就能享受自动化带来的好处。

Red Hat在2015年战略收购Ansible，使其成为OpenShift容器平台（OCP）的基石。这一举措体现了Red Hat对开源技术的承诺，也显示了其对混合多云环境行业趋势的前瞻性。

虽然Kubernetes和Ansible都旨在通过自动化解决规模挑战，但两者存在关键区别：
- Kubernetes主要针对分布式系统中容器和微服务的自动化（编排）。
- Ansible主要关注微服务和容器运行的环境（物理基础设施或基于云的服务器）的自动化。

Kubernetes和Ansible是相辅相成的，它们共同为混合多云架构时代的规模挑战提供了解决方案。Ansible以最少的代码实现几乎任何基础设施端点的自动化，具有巨大的实用价值，能带来诸多好处：
- 减少被自动化机器的存储和资源负担。
- 减少可能被恶意用户攻击或利用的端点足迹。
- 大大简化自动化方法。
- 随着环境变化和操作系统的发展，Ansible运行的自动化作业也能轻松同步修改。

Ansible旨在将应用、服务和容器运行所需的一切自动化，如基础设施供应、服务器部署、物联网边缘设备、脚本执行等，让每个人都能通过易于理解的代码片段实现自动化。

6. 重新思考即服务时代的自动化

Ansible并非孤立存在，自动化挑战早已为人所知，但远未得到完全解决。15年前，Puppet和Chef等开源技术进入市场，它们与Ansible等现代工具在自动化理念和方法上有很大不同。

Puppet和Chef与Ansible的主要区别如下：
| 技术 | 架构特点 | 对云的适应性 | 对团队的影响 |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| Puppet和Chef | 使用代理在端点上调用自动化，需要在被自动化的端点（机器）上预安装代码库 | 15年前云主要被视为目的地，其设计决策反映了这一点，与现代云作为服务能力的理念不太契合。在企业向云原生迁移时，会面临观察松散耦合云原生应用的困难 | 增加团队的运营负担，随着自动化端点数量增加，管理员团队规模和代码复杂性也会增加；降低团队的敏捷性，资源需提前配置和可访问才能自动化，在云基础设施和服务临时部署的情况下不太适用；获取端点“访问权限”可能存在问题，尤其是在许多云供应商转向完全托管服务的情况下 |
| Ansible | 无代理架构，无需在端点上运行任何独特程序即可开始管理 | 符合云作为服务能力的理念，能将自动化交付到几乎任何端点，无论目标位置如何 | 减少运营负担，简化自动化方法，提高团队敏捷性 |

Terraform是现代自动化领域的另一个参与者，它专门提供“基础设施即代码”技术，采用与Ansible相似的声明式风格。Terraform会根据管理员的指令，以最有效的方式实现所需状态，而无需管理员处理具体的复杂操作。

在市场上有这样的经验法则：
- 如果需要进行配置管理自动化，可选择Chef或Puppet。
- 如果需要进行基础设施供应自动化，可选择Terraform。
- 如果需要同时实现两者，即实现一切自动化代码化，则选择Ansible。

Ansible是开源的IT配置管理、部署和编排工具，通过自动化提高生产力，使IT项目能够更快推向市场，实现可预测和一致的部署。它支持跨数百甚至数千个节点编排多层工作负载，使用“YAML”编写自动化任务，以易于理解的“剧本”形式呈现，让开发人员、业务专业人员和系统管理员都能在企业中构建和维护强大的自动化流程。

综上所述，在混合多云时代，无论是容器编排的安全保障，还是数据引力挑战的应对，以及自动化技术的选择和应用，都需要综合考虑各种因素，选择适合的工具和策略，以实现组织的高效发展和竞争力提升。

容器自动化与数据安全：混合多云时代的关键策略

7. Ansible与Terraform的协同应用

虽然Ansible和Terraform都有自动化基础设施的能力，但它们并非相互竞争，而是可以结合使用，以提供更完善的云能力。以下是它们协同工作的示例流程：

graph LR
    classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px

    A([开始]):::startend --> B(Terraform进行基础设施供应):::process
    B --> C(Ansible进行配置管理和服务部署):::process
    C --> D([结束]):::startend

在这个流程中，Terraform首先根据管理员的指令创建和管理基础设施，如创建云服务器、网络资源等。完成基础设施供应后，Ansible接手进行配置管理，如安装软件、配置服务、设置访问权限等。通过这种方式，两者结合可以充分发挥各自的优势，实现更高效的自动化。

8. 自动化工具选择的决策树

在选择自动化工具时，可以参考以下决策树：

graph TD
    classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px
    classDef decision fill:#FFF6CC,stroke:#FFBC52,stroke-width:2px

    A([选择自动化工具]):::startend --> B{需求是什么?}:::decision
    B -->|仅配置管理自动化| C(Chef或Puppet):::process
    B -->|仅基础设施供应自动化| D(Terraform):::process
    B -->|两者都需要| E(Ansible):::process

这个决策树可以帮助组织根据自身的具体需求，快速确定合适的自动化工具。如果组织只需要进行简单的配置管理，Chef或Puppet可能是不错的选择；如果主要关注基础设施的供应，Terraform更合适；而如果需要全面的自动化解决方案，Ansible则是最佳之选。

9. 自动化在混合多云环境中的优势总结

自动化在混合多云环境中具有诸多优势，以下是详细总结：
| 优势 | 描述 |
| ---- | ---- |
| 提高效率 | 减少人工干预，加快任务执行速度，如快速部署基础设施和应用程序。 |
| 降低成本 | 减少资源浪费，如避免不必要的服务器配置和软件安装，降低运营成本。 |
| 增强一致性 | 确保不同环境和节点之间的配置和操作一致，减少错误和故障。 |
| 提升安全性 | 通过自动化执行安全策略，如访问控制和漏洞修复，提高系统安全性。 |
| 提高可扩展性 | 能够轻松应对业务增长和变化，快速扩展或缩减资源。 |

10. 未来展望

随着混合多云环境的不断发展，自动化技术将变得更加重要。未来，我们可以期待以下趋势：
- 更智能的自动化 ：AI和机器学习将进一步融入自动化工具，使机器能够更智能地做出决策，如自动调整资源分配以适应业务需求。
- 跨平台集成 ：自动化工具将更好地集成不同的云平台和基础设施，实现无缝的跨平台自动化。
- 安全性增强 ：自动化将在保障数据安全和合规性方面发挥更重要的作用，如自动检测和修复安全漏洞。
- 社区驱动的创新 ：开源社区将继续推动自动化技术的发展，提供更多的功能和工具。

在这个快速变化的时代，组织需要不断关注和采用最新的自动化技术，以适应混合多云环境的挑战，实现业务的持续增长和创新。通过合理选择和应用Ansible、Kubernetes等自动化工具，结合网络安全策略和数据管理方法，组织能够构建一个高效、安全、灵活的混合多云架构，为未来的发展奠定坚实基础。