Balinder Walia
為什麼初創公司從第一天起就需要 DevOps
在快節奏的技術初創公司世界中，快速、可靠且重複地交付軟體的能力是決定成功或失敗的競爭優勢。 DevOps 是開發和運營實踐的結合，可實現快速、可靠的軟體交付，這並不是大型企業的奢侈品。這是初創公司從一開始就應該建立的基本能力。
許多初創公司都錯誤地將基礎設施和部署視為需要稍後解決的問題，而只專注於早期階段的功能開發。這種方法產生的技術債務會迅速複合。手動部署會引入人為錯誤，並隨著團隊的成長而成為瓶頸。缺乏自動化測試意味著錯誤會更頻繁地出現在生產環境中。缺乏監控意味著問題是由客戶而不是工程團隊發現的。當初創公司達到產品與市場的契合度並需要擴大規模時，這些問題可能會造成嚴重後果。
好訊息是現代 DevOps 工具極大地降低了進入門檻。小型工程團隊可以使用開源工具和雲服務，在幾天而不是幾個月內建立強大的 DevOps 基礎，無需重新架構即可從原型擴充套件到生產。
CI/CD 流水線設定
持續整合和持續部署 (CI/CD) 是 DevOps 自動化的基石。精心設計的 CI/CD 管道會在每次推送更改時自動構建、測試和部署程式碼，為開發人員提供快速反饋並確保主分支始終處於可部署狀態。
GitHub Actions
對於使用 GitHub 進行原始碼控制的初創公司，GitHub Actions 提供了功能強大且易於訪問的 CI/CD 平臺，無需管理額外的基礎設施。工作流程在儲存庫中定義為 YAML 檔案，使管道配置可以與程式碼一起進行版本控制和審查。
使用 GitHub Actions 的典型啟動 CI/CD 工作流程包括：對每個拉取請求執行 linter 和靜態分析、執行單元和整合測試套件、構建容器映像並將其推送到登錄檔、在合併到主分支時自動部署到暫存環境，以及透過手動審批門升級到生產。 GitHub Actions 為公共儲存庫提供慷慨的免費分鐘數，為私有儲存庫提供合理的定價，這對於初創公司來說具有成本效益。
GitLab CI/CD
GitLab CI/CD 提供完全整合的 DevOps 平臺，其中原始碼控制、CI/CD、容器登錄檔和監控共存於單個應用程式中。對於喜歡一體化解決方案的初創公司來說，GitLab 減少了需要管理的工具數量，併為整個軟體交付生命週期提供了統一的介面。
GitLab CI/CD 管道在.gitlab-ci.yml檔案中定義，並支援高階功能，包括用於並行執行的有向無環圖 (DAG) 管道、用於微服務架構的多專案管道以及內建安全掃描階段。 GitLab 還提供慷慨的免費套餐，其中包括共享跑步者每月 400 CI/CD 分鐘。
針對初創公司的管道最佳實踐
無論您選擇哪種 CI/CD 平臺，幾種最佳實踐都將最大限度地提高管道的價值：
- 保持管道快速：目標是從推送到部署的時間在 10 分鐘內。使用快取、並行測試執行和增量構建來縮短管道持續時間
- 快速失敗：首先執行最快的檢查（linting、單元測試），以便開發人員獲得有關明顯問題的快速反饋
- 使管道具有確定性：使用固定依賴版本和固定基礎映像來確保構建可重現
- 將管道配置視為程式碼：以與應用程式程式碼更改相同的嚴格性審查管道更改
使用 Docker 和 Kubernetes 進行容器化
Docker：一致的開發和部署
Docker 容器將您的應用程式及其所有依賴項打包到一個行動式、可複製的單元中。這消除了軟體在開發人員的機器上執行但在生產中失敗的經典問題。對於初創公司來說，Docker 提供了幾個關鍵優勢：
- 環境一致性：開發、試執行和生產環境相同，減少特定於環境的錯誤
- 載入速度：新團隊成員可以使用單個
docker-compose up命令執行整個應用程式堆疊 - 微服務支援：每個服務都可以獨立構建、測試和部署
- 資源效率：容器共享主機作業系統核心，消耗的開銷遠低於虛擬機器
在為生產編寫 Docker 檔案時，請遵循包括多階段構建在內的最佳實踐為了最大限度地減少映像大小，以非根使用者身份執行以確保安全，使用特定的基礎映像標籤而不是最新的標籤，並實施執行狀況檢查，以便您的編排器可以用來管理容器生命週期。
Kubernetes：大規模編排
Kubernetes 已成為容器編排的事實上的標準。雖然它增加了複雜性，但對於接近規模的初創公司來說，好處是巨大的。 Kubernetes 提供基於資源利用率或自定義指標的自動擴充套件、透過容器重新啟動和重新安排進行自我修復、零停機滾動部署、服務發現和負載平衡以及用作基礎設施文件的宣告性配置。
對於尚未準備好應對 Kubernetes 的全部複雜性的初創公司，AWS ECS、Google Cloud Run 或 Azure 容器應用程式等託管服務可提供容器編排，同時顯著減少運營開銷。隨著您的需求增長，這些服務可以作為採用 Kubernetes 的墊腳石。
當您準備好使用 Kubernetes 時，Amazon EKS、Google GKE 和 Azure AKS 等託管產品將負責處理控制平面，讓您的團隊能夠專注於部署和管理工作負載，而不是維護 Kubernetes 基礎設施。
基礎設施即程式碼與 Terraform
基礎設施即程式碼 (IaC) 是透過機器可讀的配置檔案而不是手動流程來管理和配置基礎設施的實踐。 HashiCorp 的 Terraform 是採用最廣泛的 IaC 工具，透過其提供商生態系統支援所有主要雲提供商和數百種第三方服務。
對於初創公司來說，Terraform 提供了幾種基本功能：
- 再現性：您的整個基礎設施可以透過程式碼重新建立，從而實現災難恢復和環境克隆
- 版本控制：在 Git 中跟蹤基礎設施變更，提供稽核跟蹤並啟用基礎設施修改的程式碼審查
- 協作：團隊成員可以透過拉取請求提出基礎設施變更，計劃輸出準確顯示應用
- 之前將發生的變化 多雲靈活性：Terraform 的提供商該模型允許您透過一致的工作流程跨多個雲提供商和服務管理資源
首先對最關鍵的基礎設施進行編碼：網路、計算例項、資料庫和 DNS。使用 Terraform 模組封裝可重用模式，並針對不同環境維護單獨的狀態檔案，以減少影響範圍。遠端狀態後端（S3、GCS、Terraform Cloud）支援團隊協作和狀態鎖定，以防止併發修改。
監控和可觀測性
您無法管理無法測量的內容。可觀察性，即從外部輸出瞭解系統內部狀態的能力，對於維護可靠的服務和在出現問題時快速響應至關重要。
可觀測性的三大支柱
指標是隨時間推移收集的數值測量值。 Prometheus 是標準的開源指標平臺，使用基於拉動的模型從應用程式和基礎設施中獲取指標。它提供了強大的查詢語言 (PromQL) 用於分析和警報，並與 Kubernetes 原生整合以進行服務發現。
日誌是離散事件的帶時間戳的記錄。集中式日誌記錄解決方案（ELK 堆疊、Loki 或 CloudWatch Logs 等雲原生服務）聚合來自所有服務的日誌，從而實現搜尋、關聯和分析。 JSON 格式的結構化日誌記錄使日誌可被機器解析並支援更復雜的分析。
跟蹤在遍歷分散式系統中的多個服務時遵循請求。 Jaeger 或 Zipkin 等分散式跟蹤工具實現了 OpenTelemetry 標準，有助於識別微服務架構中的延遲瓶頸和故障點。
Grafana：統一儀表板
Grafana 提供統一的視覺化層，可以在可定製的儀表板中顯示來自 Prometheus、Loki、Jaeger 和數十個其他資料來源的資料。對於初創公司來說，Grafana 儀表板有多種用途：工程團隊的實時運營監控、面向客戶的服務的 SLA 跟蹤、成本最佳化的資源利用率分析以及利益相關者的業務指標可見性。
從涵蓋四個黃金訊號的儀表板開始：延遲（請求需要多長時間）、流量（您正在服務的請求數量）、錯誤（失敗請求的比率）和飽和度（您的資源有多滿）。這些指標提供了服務執行狀況的全面檢視，是有效警報的基礎。
成本最佳化策略
初創公司在財務限制下運營，這使得成本最佳化成為一個關鍵問題。 DevOps 實踐既可以增加也可以降低基礎設施成本，具體取決於實施方式：
- 適當大小的資源：使用監控資料來識別過度配置的例項和資料庫，然後調整大小以匹配實際利用率
- 利用現貨和搶佔式例項：對於容錯工作負載，例如CI/CD 執行程式和批處理、現貨例項可節省 60% 到 90% 的成本
- 實施自動擴充套件：在高峰使用期間擴充套件資源，在安靜期間縮減資源，而不是永久配置峰值容量
- 戰略性地使用預留例項：對於穩定、可預測的工作負載，預留例項或節省計劃可提供比按需定價大幅折扣
- 最佳化容器映像：較小的映像可降低儲存成本、加快部署速度並降低網路傳輸費用
- 清理未使用的資源：實施自動化流程以識別和刪除孤立卷、未使用的負載均衡器和空閒例項
GitOps：基礎設施即 Git 工作流程
GitOps 透過使用 Git 作為應用程式和基礎設施配置的單一事實來源，擴充套件了基礎設施即程式碼的原則。 ArgoCD 和 Flux 等工具不斷協調 Git 中宣告的所需狀態與 Kubernetes 叢集的實際狀態，並在儲存庫更新時自動應用更改。
對於初創公司，GitOps 提供了一種可稽核（每次更改都是 Git 提交）、可逆（回滾是 Git 恢復）和可訪問（開發人員透過熟悉的拉取請求工作流程進行部署，而不是學習叢集管理工具）的部署模型。 GitOps 還自然支援多環境升級，其中更改透過分支合併或基於目錄的配置從開發流向登臺再到生產。
DevSecOps：管道中的安全性
安全性必須整合到您的 DevOps 管道中，而不是事後才應用。 DevSecOps 實踐在整個軟體交付生命週期中嵌入安全檢查：
- 依賴項掃描：Dependabot、Snyk 或 Trivy 等工具可自動識別應用程式和容器映像中易受攻擊的依賴項
- 靜態應用程式安全測試 (SAST)：在 CI 期間分析原始碼中的安全漏洞使用 SonarQube、Semgrep 或 CodeQL 等工具進行管道
- 秘密檢測：使用 git-secrets、truffleHog 或 GitHub 秘密掃描等工具防止將 API 金鑰、密碼和證書提交到儲存庫
- 容器映像掃描：掃描在推送到登錄檔或部署到叢集之前，先檢查已知漏洞的 Docker 映像
- 基礎設施策略實施：使用開放策略代理 (OPA) 或 Kyverno 在 Kubernetes 資源上實施安全策略，防止部署不安全的配置
要避免的常見陷阱
在許多初創公司的 DevOps 之旅中，我們觀察到幾個反覆出現的錯誤：
- 早期過度設計：如果您的應用程式在單個伺服器上執行，請不要在第一天實施 Kubernetes。從簡單開始，隨著真正需求的出現而增加複雜性
- 忽略文件：DevOps 自動化只有在團隊成員瞭解如何使用時才有價值。記錄您的管道、執行手冊和架構決策
- 忽視本地開發：在開發人員與不一致的本地環境作鬥爭時投資生產基礎設施會降低生產力。 Docker 編寫和開發指令碼值得同等關注
- 警報疲勞：過多的嘈雜警報會讓團隊忽視它們。從少量高訊號警報開始，仔細擴充套件
- 跳過事後分析：當事件發生時，無過失的事後分析是提高可靠性的最有效方法。 記錄發生的情況、原因以及哪些更改可以防止再次發生
- 將基礎設施視為其他人的問題：在小型團隊中，每個開發人員都應該瞭解部署管道並能夠響應生產問題
分步實施指南
對於開始 DevOps 之旅的初創公司，我們建議以下內容分階段方法：
第 1 階段：基礎（第 1-2 周）
- 使用分支保護規則和所需的程式碼審查設定版本控制
- 建立一個基本 CI 管道，對每個拉取請求執行 linting 和測試
- 使用 Docker 容器化您的應用程式併為其建立 docker-compose 檔案本地開發
- 設定一個映象生產的暫存環境
第 2 階段：自動化（第 3-4 周）
- 在合併到主分支時實現持續部署到暫存
- 透過手動審批門新增生產部署
- 使用 Terraform 整理基礎設施，從最關鍵的資源開始
- 使用 Prometheus 和 Grafana 設定基本監控，涵蓋四個黃金訊號
第 3 階段：成熟（第 5-8 周）
- 將安全掃描新增到 CI 管道（依賴項掃描、SAST、容器掃描）
- 實施集中日誌記錄並針對關鍵錯誤設定基於日誌的警報
- 根據流量模式為您的應用配置自動擴充套件
- 為常見操作過程和事件響應建立操作手冊
第 4 階段：最佳化（正在進行）
- 採用 GitOps 進行宣告式、可審計的部署
- 實施成本監控和最佳化實踐
- 為微服務除錯新增分散式跟蹤
- 定期進行架構審查並隨著團隊和產品的發展更新您的 DevOps 實踐
Workstation 如何支援啟動DevOps
在 Workstation，我們幫助技術初創公司構建可隨著其發展而擴充套件的 DevOps 功能：
- DevOps 評估：我們評估您當前的開發和部署實踐，並建立改進的優先路線圖
- 管道設計和實施：我們根據您的技術堆疊和部署目標設計和構建 CI/CD 管道
- Kubernetes 和容器策略：從初始容器化到生產 Kubernetes 叢集，我們指導您的容器採用之旅
- 基礎設施即程式碼：我們使用 Terraform 對您的基礎設施進行編碼，使可複製、版本控制的雲環境
- 監控和可觀察性：我們實施 Prometheus、Grafana 和日誌記錄解決方案，使您的團隊能夠了解系統執行狀況和效能
- DevSecOps 整合：我們透過自動掃描、策略執行和漏洞管理將安全性嵌入到您的管道中
- 培訓和支援：我們提高您的工程團隊的技能，以擁有並擴充套件我們共同建立的 DevOps 實踐
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