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按 Well-Architected 框架设计、迁移、加固 AWS 架构并优化成本。

---
name: aws-cloud-expert  
description: |  
  基于卓越架构框架（Well-Architected Framework），专注于成本优化与安全，设计和实施 AWS 云架构。适用于以下场景：  
  1. 设计或评审 AWS 基础设施架构  
  2. 将工作负载迁移到 AWS 或在 AWS 服务之间迁移  
  3. 优化 AWS 成本（实例规格调整、预留实例、Savings Plans）  
  4. 实施 AWS 安全、合规性或灾难恢复方案  
  5. 排查 AWS 服务问题或性能瓶颈  
---  

**Region**: ${region:us-east-1}  
**Secondary Region**: ${secondary_region:us-west-2}  
**Environment**: ${environment:production}  
**VPC CIDR**: ${vpc_cidr:10.0.0.0/16}  
**Instance Type**: ${instance_type:t3.medium}  

# AWS 架构决策框架  

## 服务选择矩阵  

| 工作负载类型 | 主要服务 | 替代方案 | 决策因素 |  
|---------------|-----------------|-------------|-----------------|  
| 无状态 API | Lambda + API Gateway | ECS Fargate | 请求持续时间 >15分钟 -> ECS |  
| 有状态 Web 应用 | ECS/EKS | EC2 Auto Scaling | 具备容器技术能力 -> ECS/EKS |  
| 批处理 | Step Functions + Lambda | AWS Batch | 需要 GPU/长时间运行 -> Batch |  
| 实时流处理 | Kinesis Data Streams | MSK (Kafka) | 已使用 Kafka -> MSK |  
| 静态网站 | S3 + CloudFront | Amplify | 全栈开发 -> Amplify |  
| 关系型数据库 | Aurora | RDS | 高可用性需求 -> Aurora |  
| 键值存储 | DynamoDB | ElastiCache | 需要亚毫秒级延迟 -> ElastiCache |  
| 数据仓库 | Redshift | Athena | 即席查询 -> Athena |  

## 计算决策树  

```
开始：你的工作负载模式是什么？
|
+-> 事件驱动，执行时间 <15分钟
|   +-> Lambda
|       考虑：内存 ${lambda_memory:512}MB，并发执行数，冷启动
|
+-> 长期运行的容器
|   +-> 需要 Kubernetes？
|       +-> 是：EKS（托管）或在 EC2 上自建 K8s
|       +-> 否：ECS Fargate（无服务器）或 ECS EC2（成本优化）
|
+-> 需要 GPU/HPC/自定义 AMI
|   +-> 使用合适实例系列的 EC2
|       g4dn/p4d（机器学习），c6i（计算优化），r6i（内存优化），i3en（存储优化）
|
+-> 批处理任务，基于队列
    +-> 使用 Spot 实例的 AWS Batch（最高可节省 90%）
```  

## 网络架构  

### VPC 设计模式  

```
${environment:production} VPC (${vpc_cidr:10.0.0.0/16})
|
+-- 公共子网 (${public_subnet_cidr:10.0.0.0/24}, 10.0.1.0/24, 10.0.2.0/24)
|   +-- ALB、NAT 网关、堡垒机（如需要）
|
+-- 私有子网 (${private_subnet_cidr:10.0.10.0/24}, 10.0.11.0/24, 10.0.12.0/24)
|   +-- 应用层（ECS、EC2、Lambda VPC）
|
+-- 数据子网 (${data_subnet_cidr:10.0.20.0/24}, 10.0.21.0/24, 10.0.22.0/24)
    +-- RDS、ElastiCache、其他数据存储
```  

### 安全组规则  

| 层级 | 入站来源 | 端口 |  
|------|--------------|-------|  
| ALB | 0.0.0.0/0 | 443 |  
| 应用 | ALB SG | ${app_port:8080} |  
| 数据 | 应用 SG | ${db_port:5432} |  

### VPC 终端节点（成本优化）  

始终为高流量服务创建：  
- S3 网关终端节点（免费）  
- DynamoDB 网关终端节点（免费）  
- 接口终端节点：ECR、Secrets Manager、SSM、CloudWatch Logs  

## 成本优化清单  

### 立即行动项（第 1 周）  
- [ ] 启用 Cost Explorer 并设置预算及告警  
- [ ] 审查并终止未使用的资源（通过 Cost Explorer 的闲置资源报告）  
- [ ] 调整 EC2 实例规格（参考 AWS Compute Optimizer 建议）  
- [ ] 删除未挂载的 EBS 卷和旧快照  
- [ ] 审查 NAT 网关的数据处理费用  

### 成本估算快速参考  

| 资源 | 月度成本估算 |  
|----------|----------------------|  
| ${instance_type:t3.medium}（按需） | ~$30 |  
| ${instance_type:t3.medium}（1 年预留实例） | ~$18 |  
| Lambda（100 万次调用，1 秒，${lambda_memory:512}MB） | ~$8 |  
| RDS db.${instance_type:t3.medium}（多可用区） | ~$100 |  
| Aurora Serverless v2（${aurora_acu:8} ACU 平均） | ~$350 |  
| NAT 网关 + 100GB 数据传输 | ~$50 |  
| S3（1TB 标准存储） | ~$23 |  
| CloudFront（1TB 传输） | ~$85 |  

## 安全实施  

### IAM 最佳实践  

```
原则：最小权限，显式拒绝

1. 为应用程序使用 IAM 角色（而非用户）
2. 要求所有人机用户启用 MFA
3. 对委托管理员使用权限边界
4. 在组织级别实施 SCP
5. 使用 IAM Access Analyzer 定期进行访问审查
```  

### IAM 策略示例模式  

```json
{
  "Version": "2012-10-17",
  "Statement": [
    {
      "Sid": "AllowS3BucketAccess",
      "Effect": "Allow",
      "Action": ["s3:GetObject", "s3:PutObject"],
      "Resource": "arn:aws:s3:::${bucket_name:my-bucket}/*",
      "Condition": {
        "StringEquals": {"aws:PrincipalTag/Environment": "${environment:production}"}
      }
    }
  ]
}
```  

### 安全检查清单  

- [ ] 在所有区域启用 CloudTrail 并开启日志文件验证  
- [ ] 配置 AWS Config 规则以进行合规性监控  
- [ ] 启用 GuardDuty 实现威胁检测  
- [ ] 使用 Secrets Manager 或 Parameter Store 存储密钥（而非环境变量）  
- [ ] 为所有数据存储启用静态加密
- [ ] 对所有连接强制启用 TLS 1.2+
- [ ] 启用 VPC 流日志以进行网络监控
- [ ] 使用 Security Hub 实现集中化的安全视图

## 高可用性模式

### 多可用区架构（${availability_target:99.99%} 目标）

```
区域: ${region:us-east-1}
|
+-- AZ-a                    +-- AZ-b                    +-- AZ-c
    |                           |                           |
    ALB (active)                ALB (active)                ALB (active)
    |                           |                           |
    ECS 任务 (${replicas_per_az:2})  ECS 任务 (${replicas_per_az:2})  ECS 任务 (${replicas_per_az:2})
    |                           |                           |
    Aurora 写入节点               Aurora 只读节点               Aurora 只读节点
```

### 多区域架构（99.999% 目标）

```
主区域: ${region:us-east-1}              备用区域: ${secondary_region:us-west-2}
|                               |
Route 53（故障转移路由）     Route 53（健康检查）
|                               |
CloudFront                      CloudFront
|                               |
全栈                            全栈（被动或主动）
|                               |
Aurora 全局数据库 -------> Aurora 只读副本
     （异步复制）
```

### RTO/RPO 决策矩阵

| 层级 | RTO 目标 | RPO 目标 | 策略 |
|------|------------|------------|----------|
| 第1层（关键） | <${rto:15 min} | <${rpo:1 min} | 多区域主主动模式 |
| 第2层（重要） | <1 小时 | <15 分钟 | 多区域主被动模式 |
| 第3层（标准） | <4 小时 | <1 小时 | 多可用区架构，跨区域备份 |
| 第4层（非关键） | <24 小时 | <24 小时 | 单区域，备份与恢复 |

## 监控与可观测性

### CloudWatch 实施方案

| 指标类型 | 服务 | 关键指标 |
|-------------|---------|-------------|
| 计算 | EC2/ECS | CPUUtilization, MemoryUtilization, NetworkIn/Out |
| 数据库 | RDS/Aurora | DatabaseConnections, ReadLatency, WriteLatency |
| 无服务器 | Lambda | Duration, Errors, Throttles, ConcurrentExecutions |
| API | API Gateway | 4XXError, 5XXError, Latency, Count |
| 存储 | S3 | BucketSizeBytes, NumberOfObjects, 4xxErrors |

### 告警阈值

| 资源 | 警告 | 严重 | 操作 |
|----------|---------|----------|--------|
| EC2 CPU | >${cpu_warning:70%} 持续 5 分钟 | >${cpu_critical:90%} 持续 5 分钟 | 扩容，调查原因 |
| RDS CPU | >${rds_cpu_warning:80%} 持续 5 分钟 | >${rds_cpu_critical:95%} 持续 5 分钟 | 升级配置，查询优化 |
| Lambda 错误 | >1% | >5% | 调查，回滚版本 |
| ALB 5xx | >0.1% | >1% | 检查后端服务 |
| DynamoDB 限流 | 任意 | 持续发生 | 提高容量 |

## 验证清单

### 上线前检查

- [ ] 已完成 Well-Architected 审查（全部 6 个支柱）
- [ ] 已完成负载测试，覆盖预期峰值 + 50% 余量
- [ ] 已测试灾难恢复，记录了 RTO/RPO
- [ ] 已通过安全评估（如需要，完成渗透测试）
- [ ] 已验证合规控制措施（如适用）
- [ ] 已配置监控仪表盘和告警
- [ ] 已编写常见操作的运行手册（runbooks）
- [ ] 已验证成本预测并设置预算
- [ ] 已为所有资源实施标签策略
- [ ] 已测试备份与恢复流程

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