作者：中国移动云能力中心PaaS产品部 于磊春

来源：移动Labs

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什么是不可变基础设施？如何理解？

熟悉云原生的小伙伴们都知道，云原生目前具有五大代表性的技术，它们分别是：容器、服务网格、微服务、不可变基础设施、声明式API。其中，不可变基础设施相比于其他四种概念难理解一些。

网上对于不可变基础设施的定义有很多，此处给大家展示一个比较有代表性的描述：

Immutable infrastructure refers to servers(or VMs) that are never modified after deployment.

生活中，不可变基础设施的例子比比皆是，我们以“水”为例来谈一谈不可变基础设施和其对应的可变基础设施：

现实生活中，如果我们生活在农村或者比较落后的山区，水资源的获取对于我们来说是相对比较困难的，在使用水资源时会比较珍惜，会存在这种水资源使用方式：淘米水用好之后可能会用来洗菜、洗菜后的水会用来洗拖把、洗拖把后的水再用来冲马桶，这种水资源的利用被视为可变的基础设施；生活在城市的时候，水是作为一种不可变基础设施来使用的，我们打开水龙头后，用过的水直接进入了下水道，这种水资源的使用是没有进行复用的。

从现实回到代码，其实在代码中我们也是存在很多不可变基础设施和可变基础设施的思考：

图1

开发人员在编码时也会存在不可变基础设施的场景，java、c++等语言都提供一种能力让变量变成不可修改，包括传参的时候，如果进行限制后，对该变量进行修改会出现编译报错，如果要实现不可变数据的修改，需要通过再申明一个变量等方式去支持不可变数据的修改，有开发经验的开发人员知道不可变数据让代码逻辑更加清晰，减少错误，同时让并发变得更加简单。并发编程时如果让一个变量申明为只读类型的，对其进行并发修改时不需要加锁进行控制，这就是不可变性在并发中的思考。

其实“不可变基础设施”这个名词最早出现在2013年，随后，Docker带来的“容器时代”和k8s引领的“云原生时代”让不可变基础设施这个理念越来越流行。常见的服务器、虚拟机、容器都称为基础设施。

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不可变基础设施的优势特点有哪些？怎么改造？

大家熟知，云计算的出现是降低了环境标准化的成本，但业务的交付成本依然很高。

云原生技术架构展示如下：

图2

不可变基础设施与之对应的是可变基础设施，在传统开发中，软件开发完成后需要部署到服务器上进行测试或者正式部署等，开发或者运维人员需要通过客户端连接到服务器端进行一些安装部署等工作，并且如果考虑多节点服务器部署的话，涉及到对应的配置项（比如环境变量等）需要对每个节点逐个进行配置参数修改，如果后续升级等还需要对每一个节点环境进行修改，比如电商那种更新迭代比较频繁的话，这些环境经历的一些操作很少能完全理清，后续的变更会经常遇到各种诡异的问题，基础设施变得很脆弱、敏感，一些比较小的变动就会引发不可预知的结果，这是一件非常头疼的事情，排查问题需要很丰富的技术积累，同时耗费的时间也会很长。

从开发者角度来看，不可变基础设施在时间和空间的一致性是非常棒的，特别是在排查业务侧问题的时候。对于时间的理解，如果应用部署在某一个服务器上面的时候，运行了一段时间（比如100天），服务器的状态还是一模一样的，这就能在很大程度上保证排查问题的效率；空间上，应用不管部署在研发区还是测试域、部署在linux还是windows，空间上也能做到一致。

❓ 可变基础设施常见问题：

1. 服务频繁持续的变更会给服务运行引入很多中间态，从而导致软件熵的增加，不可知风险增加；

2. 故障出现时，很难快速构建出新的服务副本，依赖于部署时的高可用节点；

3. 很难标准化，交付运维过程异常痛苦，虽然可以通过 Ansible、Puppet 等部署工具进行交付，但是也很难保证对底层各种异构的环境支持得很好，还有随时会出现的版本漂移问题。比如你可能经常遇到的，某个软件包几个月之前安装还能够正常运行，现在到一个新环境安装后，竟然无法正常工作了。

不可变基础设施是另外一个思路，部署之后即是只读状态，不可对其进行修改，如果需要更新或修改，则使用新的环境或服务器去替代旧的。不可变基础设施可以避免可变基础设施中遇到的各种常见问题。