Terraform

Um Ar­beits­um­ge­bun­gen oder gar komplette IT-Struk­tu­ren um­zu­set­zen, nutzen heut­zu­ta­ge immer mehr Un­ter­neh­men die Cloud. In­fra­struc­tu­re as a Service (IaaS) ist in vielen Fällen der einfache und preis­güns­ti­ge Weg, um die Basis für geplante Projekte zu schaffen. Zudem er­mög­li­chen Cloud-Lösungen, punkt­ge­nau auf aktuelle An­for­de­run­gen zu reagieren: Während die da­hin­ter­ste­cken­den Kom­po­nen­ten wie Server, Firewalls oder Load Balancer  im Re­chen­zen­trum des Anbieters zwar statisch sind, lassen sie sich im vir­tua­li­sier­ten Cloud-Umfeld dynamisch verändern – was Kunden die Mög­lich­keit gibt, die Res­sour­cen jederzeit be­darfs­ge­recht auf­zu­sto­cken oder zu re­du­zie­ren.

Um diese Fle­xi­bi­li­tät zu ge­währ­leis­ten, stellen die Provider APIs bereit, über die man die gemietete IaaS-Umgebung mit der passenden Software jederzeit skalieren kann – Frei­hei­ten, die zwar attraktiv, aber auch mit einem hohen Ver­wal­tungs­auf­wand verbunden sind. Mit der Software Terraform liefert die US-ame­ri­ka­ni­sche Firma HashiCorp jedoch die passende Antwort, um diesen Aufwand lang­fris­tig zu mi­ni­mie­ren. Was es mit diesem Werkzeug für In­fra­struc­tu­re as Code (IaC) auf sich hat, erfahren Sie im Folgenden.

Wenn es um die zu­grun­de­lie­gen­de In­fra­struk­tur in der Soft­ware­ent­wick­lung geht, sind Ad­mi­nis­tra­to­ren immer wieder gefordert: Die Tendenz zur agilen Ent­wick­lung sorgt für immer kürzere Ent­wick­lungs­zy­klen und für eine noch schnel­le­re Umsetzung von Ver­än­de­run­gen. Um den hohen An­sprü­chen dieser Schnell­le­big­keit gerecht werden zu können, müssen IT-Manager das Res­sour­cen­ma­nage­ment so weit wie möglich zu au­to­ma­ti­sie­ren. Hierfür gilt es, ma­schi­nen­les­ba­ren Kon­fi­gu­ra­ti­ons­code zu schreiben, was auch als In­fra­struc­tu­re as Code (IaC) be­zeich­net wird.

Um diesen Prozess zu ver­ein­fa­chen, können IT-Ver­ant­wort­li­che auf die Dienste der Software Terraform zu­rück­grei­fen, die ei­ner­seits eine ein­heit­li­che Be­schrei­bung von Ziel­in­fra­struk­tur er­mög­licht und an­de­rer­seits dafür sorgt, dass diese bei un­ter­stütz­ten IaaS-Providern wie gewünscht umgesetzt wird. Zudem erlaubt die Software, pro­vi­sio­nier­te In­fra­struk­tur-Setups zu speichern, um diese zu einem späteren Zeitpunkt erneut nutzen oder in be­lie­bi­ger Weise erweitern bzw. anpassen zu können.

Terraform ist grund­sätz­lich Open Source (Mozilla Public License 2.0) und lässt sich daher kos­ten­frei her­un­ter­la­den und nutzen. Mehrere Features für die Zu­sam­men­ar­beit im Team sowie für öf­fent­li­che Ein­rich­tun­gen und Or­ga­ni­sa­tio­nen sind al­ler­dings nur in den kos­ten­pflich­ti­gen Editionen „En­ter­pri­se Pro“ und „En­ter­pri­se Premium“ verfügbar. Ent­wi­ckelt wurde der IaC-Service 2012 von dem in San Francisco an­säs­si­gen Un­ter­neh­men HashiCorp.

Da in der Regel nicht nur auf einen, sondern auf ver­schie­de­ne Cloud-Services zu­rück­ge­grif­fen wird, um IT-In­fra­struk­tur bzw. die er­for­der­li­chen Res­sour­cen für die Software-Ent­wick­lung zu rea­li­sie­ren, müssen Sie sich als Ver­ant­wort­li­cher stan­dard­mä­ßig auf eine Menge ver­schie­de­ner Schnitt­stel­len (APIs) ein­stel­len und mit den Ei­gen­hei­ten der je­wei­li­gen Plattform vertraut machen. Das gilt un­ab­hän­gig davon, ob Sie diese APIs manuell in dem Moment, in dem Sie Ver­än­de­run­gen an der In­fra­struk­tur vornehmen, ansteuern oder ob Sie hierfür eigene IaC-An­wei­sun­gen für einen au­to­ma­ti­sier­ten Zugriff schreiben wollen.

Als Nutzer von Terraform haben Sie dieses Problem nicht: Statt der Schnitt­stel­len­spra­chen können Sie wahlweise die ver­ein­fach­te Ja­va­Script-Aus­zeich­nungs­spra­che JSON oder die an JSON an­ge­lehn­te HashiCorp Con­fi­gu­ra­ti­on Language (HCL) nutzen, um die ge­wünsch­te Ziel­in­fra­struk­tur zu be­schrei­ben. Letztere ist die von HashiCorp emp­foh­le­ne Option, da sie das Schreiben und das Lesen des Codes durch Kom­men­ta­re und weitere Features noch einfacher macht. Die je­wei­li­gen Kon­fi­gu­ra­ti­ons­da­tei­en erwartet Terraform dabei als ge­wöhn­li­che Text­da­tei­en, wobei das IaC-Werkzeug die Endung .tf verwendet. Mithilfe eines passenden Tools wie Git oder SVN können Sie diese Dateien pro­blem­los ver­sio­nie­ren – sofern dies gewünscht ist.

Die Haupt­auf­ga­be von Terraform ist die nut­zer­freund­li­che Kon­fi­gu­ra­ti­on der In­fra­struk­tur-Res­sour­cen, bei der die Aus­zeich­nung in HCL bzw. JSON eine zentrale Rolle spielt. Die sprach­li­che Ein­fach­heit ist aber bei Weitem nicht alles, was das IaC-Tool aus­zeich­net: Erst dank der Zu­sam­men­ar­beit mit allen wichtigen Soft- und Hardware-Providern und im Zu­sam­men­spiel mit der in­di­vi­du­ell er­wei­ter­ba­ren Basis-Ar­chi­tek­tur sowie dem leicht zu be­die­nen­den Kom­man­do­zei­len-Interface können die er­stell­ten Kon­fi­gu­ra­ti­ons­da­tei­en ihre ge­wünsch­te Wirkung erzielen. Die folgenden Ab­schnit­te bieten einen kleinen Einblick in die ver­schie­de­nen Terraform-Kom­po­nen­ten, um die Funk­tio­na­li­tät der IaC-Software zu ver­deut­li­chen.

Die bereits erwähnte HashiCorp Con­fi­gu­ra­ti­on Language soll in erster Linie das an­ge­streb­te Resultat und nicht die Schritte zum Erreichen desselben be­schrei­ben. Das wich­tigs­te Element der Terraform-Sprache sind Res­sour­cen, denn diese be­schrei­ben die In­fra­struk­tur-Kom­po­nen­ten, deren Ma­nage­ment mit Terraform au­to­ma­ti­siert werden soll. Alle anderen Sprach-Features exis­tie­ren aus­schließ­lich, um die je­wei­li­gen Res­sour­cen zu spe­zi­fi­zie­ren. Dabei spielen vor allem folgende drei Basis-Elemente eine wichtige Rolle:

• Blöcke: Blöcke sind Container für Inhalte. In dieser Funktion bieten sie Platz für Kon­fi­gu­ra­tio­nen be­lie­bi­ger Objekte, vor allem für kon­fi­gu­rier­te Res­sour­cen. Jeder Block hat einen Block-Typ, ein oder mehrere Be­zeich­nun­gen sowie einen Body-Bereich. Letzterer enthält eine beliebige Anzahl von Ar­gu­men­ten und Unter-Blöcken.
• Argumente: Um einem Namen einen Wert zu­zu­ord­nen, nutzen Sie in HCL Argumente. Diese werden immer innerhalb von Blöcken de­kla­riert.
• Ausdrücke: Ausdrücke re­prä­sen­tie­ren einen Wert. Wahlweise handelt es sich dabei um einen konkreten Wert oder um einen Verweis auf einen oder mehrere andere Werte. Ein Ausdruck tritt dabei entweder als Wert für ein Argument oder innerhalb anderer Argumente auf.

Bei HCL als de­kla­ra­ti­ver Sprache ist die Rei­hen­fol­ge der einzelnen Blöcke grund­sätz­lich nicht relevant. Terraform ver­ar­bei­tet die be­schrie­be­nen Res­sour­cen au­to­ma­tisch in der korrekten Abfolge, basierend auf vorab de­fi­nier­ten Be­zie­hun­gen. Lediglich bei den so­ge­nann­ten Pro­vi­sio­ner-Blöcken (dt. Be­reit­stel­ler), die zum Ausführen von Skripts benötigt werden, spielt die Rei­hen­fol­ge eine Rolle.

Damit sich die er­stell­ten Kon­fi­gu­ra­ti­ons­da­tei­en auswerten und anwenden lassen, stellt Terraform ein eigenes Kom­man­do­zei­len-Interface zur Verfügung. Diese Schnitt­stel­le definiert die Syntax und Ge­samt­struk­tur der Terraform-Sprache und ko­or­di­niert sämtliche Än­de­rungs­schrit­te, die für die Umsetzung der kon­fi­gu­rier­ten In­fra­struk­tur er­for­der­lich sind. Dabei hat das CLI selbst keinerlei Kennt­nis­se über spe­zi­fi­sche Typen von In­fra­struk­tur-Res­sour­cen, sondern holt sich diese In­for­ma­tio­nen über spezielle „Provider“-Er­wei­te­run­gen. Auf diese Weise weiß das Interface, wie die einzelnen Res­sour­cen­ty­pen bei den un­ter­stütz­ten Cloud-Providern definiert und verwaltet werden müssen – und damit auch, wie die uni­ver­sell for­mu­lier­ten An­wei­sun­gen in den Terraform-Kon­fi­gu­ra­ti­ons­da­tei­en an die ver­schie­de­nen Cloud-APIs wei­ter­zu­ge­ben sind.

Um der Kon­fi­gu­ra­ti­on reale Res­sour­cen zuordnen, Metadaten im Auge behalten und die Leistung größerer In­fra­struk­tu­ren stetig ver­bes­sern zu können, speichert Terraform den Status von Res­sour­cen und der er­stell­ten IaC-Kon­fi­gu­ra­ti­on. Stan­dard­mä­ßig legt die Software hierfür die Datei terraform.tfstate in einem lokalen Ver­zeich­nis ab – al­ter­na­tiv lässt sich al­ler­dings auch ein anderer Spei­cher­ort wählen, was ins­be­son­de­re für die Arbeit im Team zu empfehlen ist. Um den Status jedes Mal mit der aktuellen In­fra­struk­tur ab­zu­glei­chen, führt Terraform vor jeder aus­ge­führ­ten Pro­gram­m­ope­ra­ti­on über das CLI au­to­ma­tisch eine Ak­tua­li­sie­rung durch.

Haben Sie eine In­fra­struk­tur mit anderen Mitteln erstellt, können Sie dies be­stehen­de Setup dank der in­te­grier­ten Funktion im­por­tie­ren, um die ent­spre­chen­den Res­sour­cen künftig mit Terraform zu managen. Aktuell werden dabei al­ler­dings lediglich die Res­sour­cen, aber nicht deren Kon­fi­gu­ra­ti­on zum aktuellen Status hin­zu­ge­fügt. Letzteres soll al­ler­dings dann bei künftigen Versionen des IaC-Werkzeugs möglich sein.

Terraform er­mög­licht Ihnen, einen Ab­hän­gig­keits­gra­phen der de­fi­nier­ten In­fra­struk­tur-Kon­fi­gu­ra­ti­on oder des Aus­füh­rungs­plans zu erzeugen. Hierfür müssen Sie lediglich den CLI-Befehl „terraform graph“ nutzen und den ge­wünsch­ten Graph-Typen de­fi­nie­ren, woraufhin Terraform au­to­ma­tisch eine ent­spre­chen­de Output-Datei im DOT-Format generiert. Diese lässt sich mithilfe der Vi­sua­li­sie­rungs­soft­ware Graphviz wie­der­ge­ben, deren Nutzung HashiCorp auch in der of­fi­zi­el­len On­line­do­ku­men­ta­ti­on empfiehlt. Über die Kom­man­do­zei­le lässt sich die Datei aber auch ganz einfach in ein Bild­for­mat wie SVG umwandeln.

Terraform setzt auf einer plugin-basierten Ar­chi­tek­tur auf, die es er­mög­licht, die Funk­tio­na­li­tät der IaC-Suite jederzeit zu erweitern. Die Pro­vi­sio­ners zum Ausführen der Skripte zählen bei­spiels­wei­se ebenso zu den Plugins wie die Provider-Er­wei­te­run­gen, die der CLI alle re­le­van­ten In­for­ma­tio­nen über die un­ter­stütz­ten Web­ser­vices liefern. Ent­wick­ler, die die Pro­gram­mier­spra­che Go(lang) be­herr­schen und Kennt­nis­se über die ent­spre­chen­den Provider-APIs besitzen, können sogar eigene Er­wei­te­run­gen schreiben, um so Terraform mit Cloud-Services zu ver­knüp­fen, die von of­fi­zi­el­ler Seite nicht un­ter­stützt werden. Neu ver­öf­fent­lich­te Plugins von HashiCorp werden au­to­ma­tisch her­un­ter­ge­la­den und ein­ge­bun­den, während Sie dies bei sämt­li­chen Dritt­an­bie­ter-Er­wei­te­run­gen manuell erledigen müssen.

Dank des riesigen Angebots an un­ter­stütz­ten Cloud-Service-Providern, das von HashiCorp kon­ti­nu­ier­lich erweitert wird und sich mit ent­spre­chen­dem Know-how auch ei­gen­stän­dig erweitern lässt, ist Terraform für die ver­schie­dens­ten An­wen­dungs­fäl­le geeignet. Zu den be­lieb­tes­ten Use Cases des In­fra­struc­tu­re-as-Code-Werkzeugs zählen unter anderem folgende drei:

Heroku zählt zu den be­kann­tes­ten PaaS-Anbietern für das Hosting eigener Web-Apps. Alle für die App be­nö­tig­ten Tools und Services lassen sich in Form von Add-ons hin­zu­fü­gen und über das platt­form­ei­ge­ne Dashboard über­wa­chen. Terraform nimmt Ihnen hierbei eine Menge Arbeit ab, indem es nicht nur den Code für das Setup Ihrer App schreibt, sondern auch si­cher­stellt, dass alle er­for­der­li­chen Add-ons jederzeit zur Verfügung stehen.

Die Schich­ten­ar­chi­tek­tur hat sich als Struk­tu­rie­rungs­kon­zept für Soft­ware­sys­te­me bewährt – besonders beliebt ist die Zwei-Schichten-Ar­chi­tek­tur mit Webserver- und un­ter­ge­ord­ne­ter Datenbank-Ebene. Die Mög­lich­keit, die Ebenen un­ab­hän­gig von­ein­an­der skalieren zu können, ist für viele Projekte von Vorteil. Terraform erweist sich hierfür als ideales Werkzeug: Jede Schicht lässt sich als eine Sammlung von Res­sour­cen be­schrei­ben. Zudem regelt die IaC-Software die Ab­hän­gig­kei­ten, sorgt also z. B. bei dem genannten Modell dafür, dass die Datenbank-Ebene verfügbar ist, bevor der Webserver startet.

Software Defined Net­wor­king gewinnt in Re­chen­zen­tren immer mehr an Bedeutung. Die soft­ware­ge­steu­er­te Ver­wal­tung vir­tua­li­sier­ter Netz­werk­res­sour­cen bietet Ad­mi­nis­tra­to­ren und Ent­wick­lern ein hohes Maß an Kontrolle und Fle­xi­bi­li­tät. Terraform er­mög­licht es Ihnen, eine voll­stän­di­ge Kon­fi­gu­ra­ti­on für solche SDN-Services zu schreiben und diese zu nutzen, um die soft­ware­de­fi­nier­ten Netz­werk­struk­tu­ren au­to­ma­tisch ein­zu­rich­ten und an­zu­pas­sen.

Für viele Ver­ant­wort­li­che ist es ein äußerst reiz­vol­les Modell, In­fra­struk­tur über mehrere Clouds zu verteilen. Durch die Ver­tei­lung auf mehrere Provider lassen sich nämlich Feh­ler­to­le­ranz und Aus­fall­si­cher­heit erhöhen und auch die Wie­der­her­stel­lung ver­lo­re­ner Res­sour­cen ist dadurch we­sent­lich einfacher, als wenn Sie nur auf einen einzigen Anbieter setzen. Dank der uni­ver­sel­len Syntax ver­ein­facht Terraform den Aufbau solcher Multi-Cloud-Struk­tu­ren. Zudem kann die Anwendung mehrere Provider mit einer einzigen Kon­fi­gu­ra­ti­on verwalten und sogar cloud-über­grei­fen­de Ab­hän­gig­kei­ten regeln.

In­fra­struc­tu­re as Code hilft Ihnen dabei, in einem sich ständig ändernden IT-Umfeld lang­fris­tig kon­kur­renz­fä­hig zu bleiben. Ein hoher Au­to­ma­ti­sie­rungs­grad un­ter­stützt Sie dabei, die Übersicht über benötigte Res­sour­cen zu behalten und er­for­der­li­che Än­de­run­gen an der In­fra­struk­tur so schnell wie möglich in die Tat um­zu­set­zen. Terraform erweist sich sowohl bei der Kreation als auch bei der Aus­füh­rung von „pro­gram­mier­ba­rer“ In­fra­struk­tur als ef­fi­zi­en­tes Werkzeug – nicht zuletzt dank der Un­ter­stüt­zung von Cloud-Services wie AWS, Azure und Google Cloud. Eine der größten Stärken der IaC-Software ist dabei die ein­heit­li­che Syntax zur Be­schrei­bung der In­fra­struk­tur. Sie haben jedoch immer die Wahl zwischen der HashiCorp-Kon­fi­gu­ra­ti­ons­spra­che HCL und der Aus­zeich­nung in JSON haben.

Ein weiterer Vorteil von Terraform ist der plugin-basierte Aufbau, der es sowohl dem Her­stel­ler als auch Dritt­an­bie­tern er­mög­licht, die Funk­tio­na­li­tät der Software jederzeit zu erweitern. Im Falle der Her­stel­ler-Er­wei­te­run­gen lädt Terraform diese sogar au­to­ma­tisch herunter, ohne dass Sie diese Ak­tua­li­sie­rung ver­an­las­sen müssen. Zu­sätz­lich überzeugt die Open-Source-Lösung mit Features wie einer Spei­cher­funk­ti­on, dank der Sie einmal ein­ge­rich­te­te In­fra­struk­tur-Setups jederzeit erneut abrufen und bequem anpassen können, sowie der Mög­lich­keit, einen Ab­hän­gig­keits­gra­phen für sämtliche Schritte der IaC-Kreation und -Aus­füh­rung zu ge­ne­rie­ren.

Hin­sicht­lich der Kosten macht Terraform aufgrund des Open-Source-Ansatzes ebenfalls eine gute Figur: Die Nutzung der IaC-Software ist grund­sätz­lich kos­ten­frei. Benötigen Sie al­ler­dings Col­la­bo­ra­ti­on-Features wie eine Ver­knüp­fung zur Ver­si­ons­ver­wal­tung Ihrer Wahl oder die Mög­lich­keit, Res­sour­cen mit Terraform via Fern­zu­griff zu managen, sind Sie auf die relativ teuren En­ter­pri­se-Pläne an­ge­wie­sen. Kleine Un­ter­neh­men können an dieser Stelle schnell an ihre fi­nan­zi­el­len Grenzen stoßen. Zudem müssen Sie sich – un­ab­hän­gig von der gewählten Edition – auf einen an­spruchs­vol­len, zeit­in­ten­si­ven Einstieg ein­stel­len. Erst, wenn Sie sich in die Funk­ti­ons­wei­se von Terraform und die eigens kon­zi­pier­ten Sprache HCL ein­ge­ar­bei­tet haben, können Sie das Tool so nutzen, dass lästige Rou­ti­ne­ar­bei­ten und ein mü­he­vol­les ser­vice­über­grei­fen­des Res­sour­cen­ma­nage­ment der Ver­gan­gen­heit angehören.