Terraform基础入门 (Infrastructure as Code)

前言

像写代码一样管理基础设施。

Terraform 使用较为高级的配置文件语法来描述基础设施,这个特性让你对配置文件进行版本化管理后,就等于对生产环境的基础设施进行类似于代码一样的版本化管理,而且这些基础设施的配置文件可以复用或者分享。

介绍

Terraform(https://www.terraform.io/)是 HashiCorp 旗下的一款开源(Go 语言开发)的 DevOps 基础架构资源管理运维工具。他的本质是基于版本化的管理能力上,安全、高效地创建和修改用户生产环境的基础设施。

Terraform 有很多非常强大的特性值得我们参考:

  • 基础设施即代码:Infrastructure as Code。基础设施可以使用高级配置语法进行描述,使得基础设施能够被代码化和版本化,从而可以进行共享和重复使用。
  • 执行计划:Execution Plans。Terraform有一个 "计划 "步骤,在这个步骤中,它会生成一个执行计划。执行计划显示了当你调用apply时,Terraform会做什么,这让你在Terraform操作基础设施时避免任何意外。
  • 资源图谱:Resource Graph。Terraform建立了一个所有资源的图,并行创建和修改任何非依赖性资源。从而使得Terraform可以尽可能高效地构建基础设施,操作人员可以深入了解基础设施中的依赖性。
  • 自动化变更:Change Automation。复杂的变更集可以应用于您的基础设施,而只需最少的人工干预。有了前面提到的执行计划和资源图,你就可以准确地知道Terraform将改变什么,以及改变的顺序,从而避免了许多可能的人为错误。

Terraform 术语

术语 基本介绍
Provider 又称为Plugin,主要用来跟其他的服务进行交互从而实现资源管理,服务安装等
Module Module是一个将多种资源整合到一起的一个容器,一个module由一些列的.tf或者.tf.json后缀文件组成
Resource 主要用来定义各种资源或者服务,而这些服务就组成了我们的基础设施架构
Registry Provider仓库,主要用来存储各种的provider,同时我们也会从Registry下载本地定义的provider到本地

Terraform 如何工作

Terraform 采用了插件模式的运行机制。Terraform 使用 RPC(远程接口调用) 跟 Terraform Plugins 进行通信,同时也提供了多种方式来发现和加载 Plugins;而 Terraform Plugins 会和具体的 Provider 进行对接,例如:AWS、Kubernates、Azure 等等,封装各种资源操作的接口供 Terraform Core 使用。

Terraform基础入门 (Infrastructure as Code)

Terraform使用的是HashiCorp自研的go-plugin库(https://github.com/hashicorp/go-plugin),本质上各个Provider插件都是独立的进程,与Terraform进程之间通过rpc进行调用。Terraform引擎首先读取并分析用户编写的Terraform代码,形成一个由data与resource组成的图(Graph),再通过rpc调用这些data与resource所对应的Provider插件;Provider插件的编写者根据Terraform所制定的插件框架来定义各种data和resource,并实现相应的CRUD方法;在实现这些CRUD方法时,可以调用目标平台提供的SDK,或是直接通过调用Http(s) API来操作目标平台。

关于provider

默认情况下Terraform从官方Provider Registry下载安装Provider插件。Provider在Registry中的原始地址采用类似registry.terraform.io/hashicorp/aws 的编码规则。通常为了简便,Terraform允许省略地址中的主机名部分registry.terraform.io,所以我们可以直接使用地址hashicorp/aws。

有时无法直接从官方Registry下载插件,例如我们要在一个与公网隔离的环境中运行Terraform时。为了允许Terraform工作在这样的环境下,有一些可选方法允许我们从其他地方获取Provider插件。

安装

Terraform是以二进制可执行文件发布,只需下载terraform,然后将terraform可执行文件所在目录添加到系统环境变量PATH中即可。

登录Terraform官网,下载对应操作系统的安装包。
解压安装包,并将terraform可执行文件所在目录添加到系统环境变量PATH中。
在命令行中执行如下命令验证配置路径是否正确。

terraform version 

开启本地缓存

有的时候下载某些Provider会非常缓慢,或是在开发环境中存在许多的Terraform项目,每个项目都保有自己独立的插件文件夹非常浪费磁盘,这时我们可以使用插件缓存。

Windows下是在相关用户的%APPDATA%目录(如C:UsersAdministratorAppDataRoaming)下创建名为"terraform.rc"的文件,Macos和Linux用户则是在用户的home下创建名为".terraformrc"的文件。在文件中配置如下:

plugin_cache_dir = "$HOME/.terraform.d/plugin-cache" 

当启用插件缓存之后,每当执行terraform init命令时,Terraform引擎会首先检查期望使用的插件在缓存文件夹中是否已经存在,如果存在,那么就会将缓存的插件拷贝到当前工作目录下的.terraform文件夹内。如果插件不存在,那么Terraform仍然会像之前那样下载插件,并首先保存在插件文件夹中,随后再从插件文件夹拷贝到当前工作目录下的.terraform文件夹内。为了尽量避免同一份插件被保存多次,只要操作系统提供支持,Terraform就会使用符号连接而不是实际从插件缓存目录拷贝到工作目录。

需要特别注意的是,Windows 系统下plugin_cache_dir的路径也必须使用/作为分隔符,应使用C:/somefolder/plugin_cahce而不是C:somefolderplugin_cache

demo1(docker+nginx)

可以用阿里云等做demo,但云资源一次执行要好几分钟,而且很多操作都是要收费的,学习的时候很不方便,就在本地用docker进行学习吧,第一次下载provider慢一点,后面就是几秒钟就可以测试一个例子了。

所以看下面的demo,需要先下载并安装docker。可以使用菜鸟教程

demo来自官方,但做了适当的简化。
使用docker,并在里面安装一个nginx。

provider 的使用文档,见 https://registry.terraform.io/browse/providers

新建一个文件,文件名随便,就叫main.tf,内容如下

terraform {     required_providers {         // 声明要用的provider         docker = {             source = "kreuzwerker/docker"             // 要用的版本,不写默认拉取最新的             //version = "~> 2.13.0"         }     } }  // 语法 resource resource_type name // 声明docker_image的镜像,nginx只是一个名字,只要符合变量命名规则即可 resource "docker_image" "nginx" { 		// 使用的是镜像名,https://hub.docker.com/layers/nginx/library/nginx/latest/images/sha256-3536d368b898eef291fb1f6d184a95f8bc1a6f863c48457395aab859fda354d1?context=explore 		name = "nginx:latest" }  resource "docker_container" "nginx" { 	image = docker_image.nginx.name 	name	= "nginx_test" 	ports { 		internal = 80       // docker 内部的端口 		external = 8000     // 对外访问的端口 	} 	volumes { 		container_path = "/usr/share/nginx/html" 		host_path	   = "/Users/jasper/data/nginx_home" 	} } 

新建目录/Users/jasper/data/nginx_home,windows去VirtualBox那操作,里面新建一个文件index.html,内容随便来点,就“Hello Terraform”吧。

terraform init 

下载需要的provider,第一次可能有点慢

terraform plan 

查看执行计划

terraform apply 

输入yes即可

最后就可以在浏览器进行访问了
http://127.0.0.1:8000/index.html

demo2(docker+zookeeper+kafka)

kafka的安装是需要依赖zookeeper的,这个例子就展示terraform是如何处理依赖的,并且展示在多资源的情况下,模块编写的推荐方式。

下面显示了一个遵循标准结构的模块的完整示例。这个例子包含了所有可选的元素。

$ tree complete-module/ . ├── README.md ├── main.tf ├── variables.tf ├── outputs.tf ├── ... ├── modules/ │	 ├── nestedA/ │	 │	 ├── README.md │	 │	 ├── variables.tf │	 │	 ├── main.tf │	 │	 ├── outputs.tf │	 ├── nestedB/ │	 ├── .../ ├── examples/ │	 ├── exampleA/ │	 │	 ├── main.tf │	 ├── exampleB/ │	 ├── .../ 
  • README文件用来描述模块的用途。
  • examples文件夹用来给出一个调用样例(可选)
  • variables.tf文件,包含模块所有的输入变量。输入变量应该有明确的描述说明用途
  • outputs.tf文件,包含模块所有的输出值。输出值应该有明确的描述说明用途
  • modules子目录,嵌入模块文件夹,出于封装复杂性或是复用代码的目的,我们可以在modules子目录下建立一些嵌入模块。
  • main.tf,它是模块主要的入口点。对于一个简单的模块来说,可以把所有资源都定义在里面;如果是一个比较复杂的模块,我们可以把创建的资源分布到不同的代码文件中,但引用嵌入模块的代码还是应保留在main.tf里

代码见:https://gitee.com/zhongxianyao/terraform-demo/tree/master/demo-zk-kafka

main.tf

terraform { 	required_providers { 		docker = { 			source = "kreuzwerker/docker" 		} 	} }  module "zookeeper" {     // 一个本地路径必须以./或者../为前缀来标明要使用的本地路径,以区别于使用Terraform Registry路径。     source = "./modules/zk" }  module "kafka" { 	source = "./modules/kafka" 	// 由于依赖了zk模块是输出参数,terraform能够分析出来依赖关系,这里无需depends_on参数 	# depends_on = [ 	#	 module.zookeeper 	# ] 	zk_port = module.zookeeper.zk_port } 

modules/zk/main.tf

terraform { 	required_providers { 		docker = { 			source = "kreuzwerker/docker" 		} 	} }  resource "docker_image" "zookeeper" { 	name = "ubuntu/zookeeper:latest" }  resource "docker_container" "zookeeper" { 	image = docker_image.zookeeper.name 	name	= "zookeeper_test" 	ports { 		internal = 2181 		external = 12181 	} } 

modules/zk/outputs.tf

output "zk_port" { 		// 在表达式中引用资源属性的语法是<RESOURCE TYPE>.<NAME>.<ATTRIBUTE>。 		value = docker_container.zookeeper.ports[0].external } 

modules/kafka/main.tf

terraform { 	required_providers { 		docker = { 			source = "kreuzwerker/docker" 		} 	} }  resource "docker_image" "kafka" { 	name = "ubuntu/kafka:latest" }  resource "docker_container" "kafka" { 	image = docker_image.kafka.name 	name	= "kafka_test" 	// zk的端口传递 	env = [ 		"ZOOKEEPER_PORT=${var.zk_port}" 	] 	ports { 		internal = 9092 		external = 19092 	} } 

modules/kafka/inputs.tf

variable "zk_port" { 	default = 2181 	description = "zookeeper的端口" } 

最后terraform命令

terraform init terraform plan terraform apply 

参考资料

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