22、多云环境的安全与管理：策略、工具与实践

多云环境的安全与管理：策略、工具与实践

1. 多云环境的安全问题

云计算是利用远程服务器互联网络进行信息存储、管理和处理等操作的计算方式。如今，企业采用集成架构运用多种云计算服务和技术，将不同的云部署和交付模型整合为一体以执行业务流程。然而，随着这种做法的普及，也出现了一些安全问题。

1.1 安全风险类型

多云环境中的安全问题主要与基于网络的安全风险、可用性、机密性威胁和完整性风险相关。常见的攻击事件包括拒绝服务（DoS）攻击、恶意软件攻击、消息/媒体篡改攻击、仿冒和网络钓鱼攻击、中间人攻击以及窃听攻击等。

1.2 安全措施与步骤

为了确保多云环境的安全，企业需要采取以下措施：
- 优先实现可见性 ：企业应确保对所有云实例有全面的可见性，可采用基于行为的监控来增强可见性，这样能突出异常修改和恶意活动。
- 遵循最佳实践 ：云安全团队需分析和理解与多云环境中各实体相关的最佳实践。例如，对于多云环境中的NoSQL数据库，应满足合规要求，安装高级访问控制和认证措施，提升数据库安全性。
- 灵活且安全的治理 ：治理是组织的关键要素，在多云环境中，身份管理、调度活动和资源分配等流程必须得到安全治理。
- 静态数据加密 ：企业通常会对传输中的信息进行加密，但往往忽视了静态数据的加密。因此，使用高级加密算法对静态信息进行加密非常必要。
- 先进的共享责任模型 ：资源共享是云计算的主要特征，在多云环境中更为突出。每个实体都应确保充分履行云的共享责任模型，角色和责任的分配应透明且易于执行。
- 基于网络的安全控制 ：多云环境中的大多数安全问题以网络为主要威胁载体，因此需要实施自动化和先进的网络安全工具和控制措施，如网络监控工具、入侵检测系统、入侵预防系统、反恶意软件工具和反拒绝服务工具等。

1.3 安全措施总结

安全措施	具体内容
优先实现可见性	全面监控云实例，基于行为监控增强可见性
遵循最佳实践	分析各实体最佳实践，如NoSQL数据库安全措施
灵活且安全的治理	安全治理身份管理、调度和资源分配等流程
静态数据加密	使用高级算法加密静态数据
先进的共享责任模型	明确各实体责任，确保透明执行
基于网络的安全控制	实施自动化网络安全工具

2. 十二因素多云DevOps管道

CI/CD DevOps管道从源代码到监控包含十二个步骤，以下是详细介绍：

2.1 源代码管理

开发者提交与微服务、配置文件或基础设施即代码相关的代码后，根据组织策略，合并到构建分支将触发构建。

2.2 构建管理

管道将应用的整个生命周期定义为代码，可通过Jenkins或Spinnaker管道实现。Spinnaker是云无关的，基于YAML文件，应用的所有阶段可写在JenkinsFile中自动执行。可通过多个Jenkins主节点和执行器池高效管理，也可使用DC OS和Marathon扩展Jenkins，根据需求动态创建或销毁Jenkins代理。

2.3 质量管理

SonarQube可分析20多种不同语言，分析结果包括质量指标和违反编码规则的问题。

2.4 仓库管理

Jenkins构建的工件将推送到仓库管理器，并可根据环境进行标记。

2.5 Docker注册表

CI服务器上运行的Docker守护进程将根据DockerFile构建镜像并推送到Docker注册表，如DockerHub、AWS ECR、Google Container Registry等。

2.6 部署管理

工件将从开发环境到生产环境依次通过各个阶段，需确保按组织标准通过每个阶段的关卡，并使用适当的标签升级到更高环境。

2.7 云基础设施构建

对于单一云提供商，可使用相应的模板创建基础设施，如AWS的Cloud Formation Template、Azure的Azure Resource Manager等。Terraform是云无关的，可管理多个提供商，处理跨云依赖关系，简化基础设施管理和编排。

2.8 容器配置

建议所有环境使用相同的容器，可通过以下方式进行配置：
- 通过环境变量动态设置应用配置。
- 通过Docker Volumes映射配置文件。
- 将配置烘焙到容器中。
- 从配置服务器获取配置。

2.9 测试自动化

快速的用户验收测试（UAT）反馈周期对持续交付至关重要，自动化测试驱动开发（ATDD）是建立快速反馈循环的必要条件。可使用Mockito、Cucumber或Selenium Grid进行ATDD。

2.10 容器集群管理

使用微服务架构可轻松部署和运行容器，容器比虚拟机更轻量级，能根据需求进行扩展或缩减。编排工具应具备以下能力：
- 供应
- 监控
- 服务发现
- 滚动升级和回滚
- 配置即文本
- 放置和可扩展性策略
- 管理

常见的云编排工具包括Kubernetes、Docker Swarm、Mesos + Marathon等。

2.11 日志管理

市场上有多种日志管理工具，Docker也为其引入了插件。常见的日志管理驱动包括Fluentd、Journald、Splunk、Syslog Driver和Gelf等。完整的日志管理解决方案还需要日志解析器、日志索引、可视化和警报等工具。

2.12 监控管理

代理从系统和应用中收集指标和事件，可在容器中安装至少一个代理，生成并发布指标，用户可查看容器数量、CPU使用情况等信息。

graph LR
    A[源代码管理] --> B[构建管理]
    B --> C[质量管理]
    C --> D[仓库管理]
    D --> E[Docker注册表]
    E --> F[部署管理]
    F --> G[云基础设施构建]
    G --> H[容器配置]
    H --> I[测试自动化]
    I --> J[容器集群管理]
    J --> K[日志管理]
    K --> L[监控管理]

3. 多云环境的出现与发展

3.1 数字化时代的背景

数字化技术和工具日益普及，全球各国都在积极吸收数字化进程，企业也在积极进行数字化转型。数字化时代涉及众多创新、颠覆性和变革性技术，同时需要更精细的流程和合适的架构。

3.2 多云环境的兴起

云计算被视为实现数字化转型的重要技术，随着强大的云实现技术和工具的出现，云时代已积极开启。企业、IT团队和云服务提供商合作创建各种云环境，市场分析师预测到2020年约80%的业务应用将迁移到云环境。

3.3 混合IT与混合云

全球企业将自身IT环境与一个或多个公共云相结合，形成混合IT模式，带来了敏捷性、灵活性和创新，有助于实现关键业务目标，如提高客户参与度、创造新的盈利增长点、降低风险和运营成本等。混合云则是将私有云与一个或多个公共云集成，具有诸多战略优势。

3.4 多云时代的趋势

分布式计算模型被认为是未来知识服务和智能应用的可行模式，随着标准化云集成和编排产品及平台的出现，涉及多个地理分布和不同云的混合云时代即将到来，多云环境在数字化转型中的作用将越来越重要。

4. 多云管理平台解决方案

4.1 多云环境的管理挑战

多云架构通常包括私有云和一个或多个公共云，云环境中包含大量服务器、虚拟机和容器，管理复杂度不断增加。传统IT管理策略和工具不适用于虚拟化和容器化的云环境，应用与基础设施不再紧密耦合，虚拟机和容器可频繁创建和销毁。

4.2 管理需求与解决方案

企业期望从IT中获得更多价值，云计算能满足云系统和服务的非功能需求。运营团队需要使用统一和自动化工具主动监控基础设施组件、资源和应用，对监控数据进行分析以获取可操作的见解，及时采取纠正措施。成熟的运营和日志分析任务可确保云环境的正常运行，工具支持、基于策略、以模板为中心和流程优化的自动化是管理复杂多云环境的未来方向。

4.3 云管理平台（CMP）

根据Gartner报告，CMP通常满足以下五个要求：服务请求管理、供应、编排和自动化、治理和政策、监控和计量以及多云代理。CMP的关键价值在于实现多云管理的统一策略应用、编排和自动化，其好处包括：
- 协助云服务订阅者选择合适的提供商和应用。
- 通过抽象云提供商的专有API，提供跨多个云提供商的单一视图和实现。
- 减少对任何云基础设施服务提供商的锁定。

4.4 选择CMP的考虑因素

组织在制定多云策略时，应考虑CMP的自动化、监控和分析的深度和广度，以及报告引擎、可视化、查询语言和关联分析的可用性。复杂的云环境需要强大的发现、依赖感知、预测分析和基于角色的见解，CMP应能提供快速价值，同时允许深入检查和自定义查询。组织还应考虑CMP对业务的价值，如是否能支持开发人员和业务分析师访问资源、支持DevOps以及提供业务绩效和生产力的见解。

graph LR
    A[多云环境管理挑战] --> B[管理需求与解决方案]
    B --> C[云管理平台（CMP）]
    C --> D[选择CMP的考虑因素]

综上所述，多云环境在提升企业业务性能的同时，也带来了安全和管理方面的挑战。企业需要采取有效的安全措施，遵循十二因素多云DevOps管道进行开发和部署，并选择合适的云管理平台来应对这些挑战，以实现数字化转型的目标。

5. 多云管理的未来展望

5.1 技术趋势

随着技术的不断发展，多云管理将迎来更多的创新。人工智能和机器学习技术将在多云环境中发挥更大的作用，例如通过智能分析监控数据，预测潜在的安全威胁和性能问题，提前采取措施进行防范。自动化技术也将进一步提升，实现更多复杂任务的自动执行，减少人工干预，提高管理效率。

5.2 市场发展

多云管理市场将持续增长，越来越多的企业将采用多云策略。云服务提供商也将不断完善其多云管理平台，提供更丰富的功能和更好的用户体验。同时，市场竞争将促使企业不断创新，推动多云管理技术的发展。

5.3 面临的挑战

尽管多云管理带来了诸多好处，但也面临一些挑战。例如，不同云提供商之间的兼容性问题可能会导致管理难度增加；数据隐私和安全问题仍然是企业关注的重点，需要不断加强安全措施；以及人才短缺问题，企业需要培养和吸引更多具备多云管理技能的专业人才。

6. 总结与建议

6.1 总结

多云环境为企业带来了更高的灵活性、可扩展性和成本效益，但也带来了安全和管理方面的挑战。通过采取有效的安全措施，如优先实现可见性、遵循最佳实践、进行数据加密等，可以降低安全风险。遵循十二因素多云DevOps管道进行开发和部署，可以提高开发效率和质量。选择合适的云管理平台（CMP），可以帮助企业更好地管理多云环境，实现统一的策略应用和自动化管理。

6.2 建议

• 安全方面 ：企业应建立完善的安全体系，定期进行安全评估和漏洞修复。加强员工的安全意识培训，避免因人为疏忽导致的安全问题。
• DevOps方面 ：持续优化DevOps流程，提高团队之间的协作效率。加强自动化测试和监控，及时发现和解决问题。
• CMP选择方面 ：在选择CMP时，应充分考虑企业的实际需求和发展战略。评估CMP的功能、性能、安全性和可扩展性等方面，选择最适合企业的平台。

以下是一个总结表格，展示了本文的主要内容：
| 主题 | 主要内容 |
| — | — |
| 多云环境安全 | 识别安全风险，采取多种安全措施保障安全 |
| 十二因素多云DevOps管道 | 涵盖从源代码管理到监控的十二个步骤 |
| 多云环境发展 | 数字化背景下，混合IT和混合云兴起，多云时代趋势明显 |
| 多云管理平台解决方案 | 应对管理挑战，CMP满足多种需求，选择时需考虑多方面因素 |
| 未来展望 | 技术创新、市场增长，但面临兼容性、安全和人才等挑战 |
| 总结与建议 | 总结要点，从安全、DevOps和CMP选择方面给出建议 |

graph LR
    A[多云环境安全] --> B[十二因素多云DevOps管道]
    B --> C[多云环境发展]
    C --> D[多云管理平台解决方案]
    D --> E[未来展望]
    E --> F[总结与建议]

在当今数字化时代，企业要想在激烈的市场竞争中脱颖而出，就必须充分利用多云环境的优势，同时有效应对安全和管理挑战。通过本文介绍的方法和策略，企业可以更好地实现多云环境的安全与高效管理，推动数字化转型的顺利进行。