全新开源现代应用参考架构

NGINX | 2021年8月24日

在NGINX，我们在过去几年中一直强调，需要让应用真正实现现代化并具备自适应能力，即可移植、云原生、有韧性、可扩展且易于更新。最近，有两个有助于构建和交付现代应用的概念日益受到关注。第一个是平台运维，即由企业级平台团队统一管理、维护、连接并保护开发和DevOps团队工作所需的所有工具。第二个是左移，即在开发生命周期的早期阶段，将生产级安全、网络和监控功能集成到应用中。开发人员需要承担更多过去由ITOps负责的职能，但同时也能以更多选择和更高自主性决定具体如何实现这些职能。

这些理念听起来不错，但在实际实施中，推行Platform Ops以及将基础设施和运维工具“左移”并非易事。首先，越来越多的应用采用高度分布式方式部署在容器化环境中，并使用数量不断增加的Kubernetes编排引擎之一。企业还希望在多个环境中部署应用，同时避免受困于不同云之间以及云环境与本地环境之间的差异。

现代应用的“黄金镜像”

客户和社区不断向我们寻求帮助，以应对他们面临的挑战，这也是理所当然的。他们希望获得所有这些优势，但要将安全、网络、可观测性和性能监控、扩展等各个部分整合起来，需要投入大量精力。要让由此构建的平台足够稳健，能够用于生产环境，还需要付出更多努力。他们不禁要问：“为什么没有一种可从单个代码仓库启动的现代应用‘黄金镜像’？”

这是一个好问题，我们也将其视为自身的挑战，努力给出令人满意的答案。首先，我们用更具体的方式重新表述了这个问题。我们认为，客户和社区真正想问的是：“能否帮助我们将不同的软件产品整合成一个更协调的整体，调优技术栈以确定合适的配置和设置，从而省去相关工作和麻烦？能否让应用更轻松地在不同云环境中运行，而不必因底层服务和功能的差异对配置进行重大更改？”

我们认为，真正解决这些问题的方案将惠及整个社区，而不仅仅是我们在数百家企业和各大云服务提供商中的合作伙伴。这将真正实现多方共赢。理想情况下，该方案不应只是一个“玩具”，而应是可靠、经过测试，并可随时部署到Kubernetes环境中实际生产应用的代码。坦率地说，我们希望任何人都能直接从GitHub上拿走我们的成果并加以利用。

长话短说，今天，我们在NGINX Sprint 2.0上宣布推出我们的解决方案：Modern Apps Reference Architecture（MARA）的首个版本。这是一种面向现代应用的开源架构和部署模型。我们希望大家喜欢它、使用它、直接拿来用，更希望大家通过修改或创建分支来改进或定制它。本文将介绍我们构建的内容及其工作原理。

NGINX现代应用参考架构

定义现代自适应应用

首先，我们来定义理想的现代自适应应用。它可能由微服务组成，采用容器化部署，并遵循云原生设计原则（松耦合、易于扩展、不依赖特定基础设施），但这些并非必要条件。现代应用的理念之一，是通过专门的架构设计来充分利用基础设施抽象。这一定义简单明了，却十分重要，因为它为所有参考架构确立了基本模板。

现代应用架构的关键支柱包括可移植性、可扩展性、韧性和敏捷性。

可移植性：可轻松将应用部署到多种类型的设备和基础设施，包括公有云和本地环境。
可扩展性，无论身处世界何地，应用都可以快速、无缝地扩缩容，以应对需求激增或下降。
韧性：应用可以平稳故障转移到不同可用区、云或数据中心中新启动的集群或虚拟环境。
敏捷性：应用可通过自动化CI/CD流水线快速更新；在现代应用领域，这也意味着代码迭代速度更快，代码推送更频繁。

设计参考架构

我们希望创建一个平台，满足现代应用定义和部署模式的基本要求。除了实现技术目标，我们还希望展示现代应用设计原则，并鼓励社区在Kubernetes上进行部署。此外，我们希望提供可供开发人员、DevOps和平台运维团队直接借鉴、试用、修改和改进的代码。简而言之，我们希望提供：

一种易于部署、可用于生产环境的Kubernetes架构，而非仅供演示的玩具
一个展示合作伙伴产品如何在Kubernetes上运行的平台
一键轻松构建和部署Kubernetes Ingress控制器
用于未来产品及合作伙伴集成的测试环境
可插拔的部署框架
单一开源代码仓库，简化发现和采用流程

以下是我们为平台第1版确定的设计和合作伙伴策略（有关下一版本的规划，请参阅“第2版：更多集成，更高灵活性”）。我们坚信，让参考应用广泛接纳合作伙伴，是促进合作伙伴和社区共同参与的关键。

开源开发：https://github.com/nginxinc/kic-reference-architectures/；我们与NGINX/F5社区合作构建了该代码库
部署目标：Amazon Elastic Kubernetes Service（EKS）
基础设施即代码自动化：Python和Pulumi，可接受Terraform配置方案以及使用几乎所有主流编程语言编写的自动化脚本
Ingress Controller镜像：预构建的NGINX Plus，供订阅用户使用；预构建的NGINX Open Source，可从DockerHub获取；这两个版本也都可以从源代码构建
日志管理（存储和分析）：Elastic，因为它深受用户欢迎
性能监控和仪表板：Prometheus和Grafana
持续开发（CD）：Spinnaker
TLS：cert-manager
演示应用：Google Bank of Anthos

代码部署方式

要安装和部署示例应用程序，只需运行一条命令来调用启动脚本，随后系统会按所示顺序执行以下Pulumi项目。每个项目名称都对应于相对于存储库根目录的一个目录名称。有关详细信息，请参阅README。

vpc - Defines and installs VPC and subnets to use with EKS  └─eks - Deploys EKS
    └─ecr - Configures ECR for use in EKS cluster
      └─kic-image-build - Builds new NGINX Ingress Controller image
        └─kic-image-push - Pushes image built in previous step to ECR
          └─kic-helm-chart - Deploys NGINX Ingress Controller to EKS 
                             cluster
            └─logstore - Deploys Elastic log store to EKS cluster
              └─logagent - Deploys Elastic (filebeat) logging agent to 
                           EKS cluster
               └─certmgr - Deploys cert-manager.io Helm chart to EKS 
                           cluster
                 └─anthos - Deploys Bank of Anthos application to EKS 
                            cluster

版本 2：集成更丰富，灵活性更高

我们认识到，初期成果可能无法提供Kubernetes环境所需的全部集成。平台运维强调明智选择，但并非无限选择。为了便于平台运维、DevOps和开发团队试用并考虑采用我们的新参考平台，我们计划在近期进行多项改进，包括：

搭建Digital Ocean、OpenShift、Rancher、vSphere及其他Kubernetes环境
与NGINX Controller>集成，以管理和监控NGINX Plus Ingress Controller[编辑：NGINX Controller现已更名为F5 NGINX Management Suite。]
为NGINX App Protect提供开箱即用的配置
与F5产品和服务集成，例如BIG‑IP、Cloud Services和Volterra
与NGINX Service Mesh和基于Istio的Aspen Mesh集成
原生集成Terraform及其他自动化工具
支持其他CI/CD选项
为基础设施和应用服务部署独立集群或多个集群

我们希望，这项工作能够成为其他参考平台的框架，并为构建各类差异化现代应用提供一个可供借鉴的起点。Kubernetes不仅是构建现代应用的强大机制，也有助于增强平台运维能力并推动安全左移文化，因此，我们的参考架构越具扩展性和可插拔性，就越能发挥价值。我们期待了解社区对这项工作的看法，更期待看到大家以此构建出怎样的成果。