02 . Ansible高級用法(運維開發篇)

自動化任務簡介

假設我們要在10台linux服務器上安裝一個nginx服務,手動是如何做的?

# 第一步, ssh登錄NUM(1,n)服務器
# 第二步,輸入對應服務器密碼
# 第三步,執行命令: yum install nginx 循環操作n=10
# 第四步,執行命令: service nginx start
# 第五步,退出登錄

自動化任務執行的意義

# 意義一, 提升運維工作效率,減少一份工作成本
# 意義二, 提高準確度.

自動化任務執行的應用

# 應用一, 批量命令執行
# 應用二, 定時程序任務執行
# 應用三, 批量程序應用服務安裝
# 應用四, 批量配置文件同步
# 應用五, 批量代碼部署

ansible配置

ansible是python中的一套模塊，系統中的一套自動化工具，可以用作系統管理，自動化命令等任務

ansible優勢

# 1.ansible是python中的一套完整的自動化執行任務模塊
# 2.ansible的play_book模式，不用yaml配置，對於自動化任務執行一目瞭然.
# 3.自動化場景支持豐富

ansible配置文件

1. inventory
# 該參數表示資源清單inventory文件的位置，資源清單就是一些Ansible需要連接管理的主機列表  
# inventory = /root/ansible/hosts

2. library
# Ansible的操作動作,無論是本地或遠程，都使用一小段代碼來執行，這小段代碼稱為模塊，這個library參數就是指向存放Ansible模塊的目錄  
# library = /usr/share/ansible

3. forks
# 設置默認情況下Ansible最多能有多少個進程同時工作,默認設置最多5個進程并行處理。具體需要設置多少個，可以根據控制主機的性能和被管理節點的數量來確定。  
# forks = 5

4. sudo_user
# 這是設置默認執行命令的用戶,也可以在playbook中重新設置這個參數
# sudo_user = root
# 注意: 新版本已經做了修改,如ansible2.4.1下已經為:
# default_sudo_user = root

5. remote_port
# 這是指定連接被關節點的管理端口，默認是22,除非設置了特殊的SSH端口,不然這個參數是不需要被修改的
# remote_port = 22

6. host_key_checking
# 這是設置是否檢查ssh主機的秘鑰，可以設置為True或者False
# host_key_checking = False

7. timeout
# 這是設置ssh連接的超時間隔，單位是秒
# timeout = 20

8. log_path
# ansible系統默認是不記錄日誌的,如果想把ansible系統的輸出記錄到指定地方，需要設置log_path來指定一個存儲Ansible日誌的文件

9. private_key_file
# 在使用ssh公鑰私鑰登錄系統時使用的秘鑰路徑
# private_key_file=/path/to/file.pem

ansible.cfg
[defaults]
inventory = /tmp/hosts
forks = 5
default_sudo_user = root
remote_port = 22
host_key_checking = Falsetimeout = 20
log_path = /var/log/ansible.log
#private_key_file=/tmp/file.pem

ansible安裝

# 1. 通過系統的方式,yum,apt,get等
# 2. 通過python的方式


# (推薦)python ./setup.py install 
easy_install ansible
pip install ansible	

Ansible基礎操作

當我們將Ansible安裝好以後,可以通過一些命令開始深入了解Ansible了.
我們最先展示的並非那強大的集配置,部署，自動化於一身的playbook.而是如何初始化.

遠程連接概述

在我們開始前要先理解Ansible如何通過SSH與遠程服務器連接是很重要的.
Ansible1.3及之後的版本默認會在本地的OpenSSH可用時會嘗試用其遠程通訊,這會啟用ControlPersist(一個性能特性),Kerberos,和在~/.ssh/config中的配置選項如 Jump Host setup.然而,當你使用Linux企業版6作為主控機(紅帽企業版及其衍生版如CentOS),其OpenSSH版本可能過於老舊無法支持ControIPersist,在這些操作系統中，Ansible將會退回並採用paramiko(由Python實現的高質量OpenSSH庫).如果你希望能夠使用像是Kerberized SSH之類的特性，煩請考慮使用Fedora,OS X,或Ubuntu作為你的主控機直到相關平台上有更新版本的OpenSSH可供使用，或者啟用Ansible的”accelerated mode”.

在Ansible1.2及之前的版本，默認將會使用paramiko,本地OpenSSH必須通過-c ssh或者配置文件中設定.

我們偶爾會遇到不支持SFTP的設備，雖然很少見，但有概率中獎，可以通過ansible配置文件切換至scp模式來與之連接.

說起遠程設備，Ansible會默認假定你使用SSH key(當然也推薦這種)但是密碼一樣可以，通過在需要的地方添加-ask-pass選項來啟用密碼驗證，如果使用了sudo特性，當sudo需要密碼時，也同樣適當的提供了-ask-sudo-pass選項.

也許這是常識,但也值得分享:任何管理系統受益於被管理的機器在主控機附近運行.如果在雲中運行,可以考慮在使用雲中的一台機器來運行Ansible.

作為一個進階話題,Ansible不止支持SSH來遠程連接.連接方式是插件化的而且還有許多本地化管理的選項諸如管理 chroot, lxc, 和 jail containers.一個叫做‘ansible-pull’的模式能夠反轉主控關係並使遠程系統通過定期從中央git目錄檢出 並 拉取 配置指令來實現背景連接通信

第一條命令(公鑰認證)

我們已經安裝ansible了，第一件事就是編輯或者創建/etc/ansible/hosts並在其中加入一個或多個遠程系統，我們的public SSH key必須在這些系統的authorized_keys中.

# 我們現在ansible控制機上主機名解析
tail /etc/hosts
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
121.36.43.223	node1
120.77.248.31	node2
116.196.83.113	master

# 將解析過的主機名放到ansible配置文件裏面
tail -2 /etc/ansible/hosts 
node1
node2

# ansible控制機生成公鑰並傳給需要被控制的機器上
ssh-copy-id node1
ssh-copy-id node2
# 因為考慮到安全問題，會有主機秘鑰的檢查，但如果在內網非常信任的服務器就沒必要了.
sed -i 's/# *StrictHostKeyChecking *ask/StrictHostKeyChecking no/g' /etc/ssh/ssh_config

# 然後我們就可以執行第一條命令來查看能ping通控制的所有節點.
ansible all -m ping
node1 | SUCCESS => {
    "ansible_facts": {
        "discovered_interpreter_python": "/usr/bin/python"
    }, 
    "changed": false, 
    "ping": "pong"
}
node2 | SUCCESS => {
    "ansible_facts": {
        "discovered_interpreter_python": "/usr/bin/python"
    }, 
    "changed": false, 
    "ping": "pong"
}

Ansible會像SSH那樣試圖用你的當前用戶名來連接你的遠程機器.要覆寫遠程用戶名,只需使用’-u’參數. 如果你想訪問 sudo模式,這裏也有標識(flags)來實現:

ansible all -m ping -u bruce

ansible all -m ping -u bruce --sudo

ansible all -m ping -u bruce --sudo --sudo-user batman

(如果你碰巧想要使用其他sudo的實現方式,你可以通過修改Ansible的配置文件來實現.也可以通過傳遞標識給sudo(如-H)來設置.) 現在對你的所有節點運行一個命令:

ansible all -a "/bin/echo hello"
node1 | CHANGED | rc=0 >>
hello

node2 | CHANGED | rc=0 >>
hello

公鑰認證

Ansible1.2.1及其之後的版本都會默認啟用公鑰認證

如果有個主機重新安裝並在“known_hosts”中有了不同的key,這會提示一個錯誤信息直到被糾正為止.在使用Ansible時,你可能不想遇到這樣的情況:如果有個主機沒有在“known_hosts”中被初始化將會導致在交互使用Ansible或定時執行Ansible時對key信息的確認提示.

如果你想禁用此項行為並明白其含義,你能夠通過編輯 /etc/ansible/ansible.cfg or ~/.ansible.cfg來實現:

[defaults]
host_key_checking = False

同樣注意在paramiko 模式中 公鑰認證 相當的慢.因此,當使用這項特性時,切換至’SSH’是推薦做法.

密碼認證

因為我們接下來要將存取的密碼放到主機清單甚至存到Mysql裏面,我們可以裝一個ssh_pass

apt-get install sshpass

我們將之前的公鑰.ssh目錄都刪掉，主機名解析不用管.

注意，刪除.ssh目錄過後記得關閉主機秘鑰檢查.

tail -3 /etc/hosts
121.36.43.223	node1
120.77.248.31	node2
116.196.83.113	master

tail -2  /etc/ansible/hosts 
node1
node2

ansible all -m ping -k
# 並不是真的ping,只是檢查客戶端的22號端口是否提供工作.不指定用戶默認root用戶
# -k 輸入密碼
# -m 指定模塊
SSH password: 
node1 | SUCCESS => {
    "ansible_facts": {
        "discovered_interpreter_python": "/usr/bin/python"
    }, 
    "changed": false, 
    "ping": "pong"
}
node2 | SUCCESS => {
    "ansible_facts": {
        "discovered_interpreter_python": "/usr/bin/python"
    }, 
    "changed": false, 
    "ping": "pong"
}
# 如果不想指定用戶名和密碼，避免ansible每次執行到相應主機都會要求輸入密碼.
tail -2 /etc/ansible/hosts 
node1 ansible_ssh_user='root' ansible_ssh_pass='youmen'
node2 ansible_ssh_user='root' ansible_ssh_pass='youmen'  ansible_ssh_port=22

ansible all -m ping
node1 | SUCCESS => {
    "ansible_facts": {
        "discovered_interpreter_python": "/usr/bin/python"
    }, 
    "changed": false, 
    "ping": "pong"
}
node2 | SUCCESS => {
    "ansible_facts": {
        "discovered_interpreter_python": "/usr/bin/python"
    }, 
    "changed": false, 
    "ping": "pong"
}

Ansible常用模塊

常用模塊

塊

模塊名	作用	用例
command	默認模塊	ansible webserver -a “/sbin/reboot” -f 10
shell	執行shell命令	ansible test -m shell -a “echo $HOSTNAME”
filetransfer	文件傳輸	ansible test -m copy -a “src=/etc/hosts dest=/tmp/hosts”
managingpackages	管理軟件包	ansible test -m yum -a “name=nginx state=present”
user and groups	用戶和組	ansible test -m user -a “name=jeson password=123456”
Deploying	部署模塊	ansible test -m git -a “repo=https://github.com/iopsgroup/imoocc dest=/opt/iops version=HEAD”
managingservices	服務管理	ansible test -m service -a “name=nginx state=started”
BackgroundOperatiions	後台運行	ansible test -B 3600 -a “/usr/bin/running_operation –do-stuff”
gatheringfacts	搜集系統信息	ansible test -m setup

playbook

playbook由YAML語言編寫,YAML參考了其他多種語言,包括: XML,C語言,Python,Perl以及电子郵件格式RFC2822，Clark Evans在2001年5月首次發表了這種語言,另外Ingy dt Net與Oren-Kiki也是這語言的共同設計者.

playbook的優勢

# 1. 功能比adhoc更全
# 2. 控制好依賴
# 3. 展現更直觀
# 4. 持久使用

ansible-playbook執行常用命令參數:

執行方式：ansible-playbook playbook.yml [options]

 -u REMOTE_USER, --user=REMOTE_USER  
# ssh 連接的用戶名
 -k, --ask-pass    
# ssh登錄認證密碼
 -s, --sudo           
# sudo 到root用戶，相當於Linux系統下的sudo命令
 -U SUDO_USER, --sudo-user=SUDO_USER    
# sudo 到對應的用戶
 -K, --ask-sudo-pass     
# 用戶的密碼（—sudo時使用）
 -T TIMEOUT, --timeout=TIMEOUT 
# ssh 連接超時，默認 10 秒
 -C, --check      
# 指定該參數后，執行 playbook 文件不會真正去執行，而是模擬執行一遍，然後輸出本次執行會對遠程主機造成的修改

 -e EXTRA_VARS, --extra-vars=EXTRA_VARS    
# 設置額外的變量如：key=value 形式 或者 YAML or JSON，以空格分隔變量，或用多個-e

 -f FORKS, --forks=FORKS    
# 進程併發處理，默認 5
 -i INVENTORY, --inventory-file=INVENTORY   
# 指定 hosts 文件路徑，默認 default=/etc/ansible/hosts
 -l SUBSET, --limit=SUBSET    
# 指定一個 pattern，對- hosts:匹配到的主機再過濾一次
 --list-hosts  
# 只打印有哪些主機會執行這個 playbook 文件，不是實際執行該 playbook
 --list-tasks   
# 列出該 playbook 中會被執行的 task

 --private-key=PRIVATE_KEY_FILE   
# 私鑰路徑
 --step    
# 同一時間只執行一個 task，每個 task 執行前都會提示確認一遍
 --syntax-check  
# 只檢測 playbook 文件語法是否有問題，不會執行該 playbook 
 -t TAGS, --tags=TAGS   
# 當 play 和 task 的 tag 為該參數指定的值時才執行，多個 tag 以逗號分隔
 --skip-tags=SKIP_TAGS   
# 當 play 和 task 的 tag 不匹配該參數指定的值時，才執行
 -v, --verbose   
# 輸出更詳細的執行過程信息，-vvv可得到所有執行過程信息。

使用場景

yaml語法

1. playbook配置

---
- hosts: 39.108.140.0
  remote_user: root
  vars:
   touch_file: youmen.file
  tasks:
  - name: touch file
    shell: "touch /tmp/{{touch_file}}"

yaml主要由三個部分組成:

> hosts部分：
# 使用hosts指示使用哪個主機或主機組來運行下面的tasks，
# 每個playbook都必須指定hosts，hosts也可以使用通配符格式。
# 主機或主機組在inventory清單中指定，可以使用系統默認的/etc/ansible/hosts，
# 也可以自己編輯，在運行的時候加上-i選項，指定清單的位置即可。
# 在運行清單文件的時候，--list-hosts選項會显示那些主機將會參与執行task的過程中。

> remote_user：指定遠端主機中的哪個用戶來登錄遠端系統，
# 在遠端系統執行task的用戶，可以任意指定，也可以使用sudo，
# 但是用戶必須要有執行相應task的權限。

> tasks：指定遠端主機將要執行的一系列動作。tasks的核心為ansible的模塊，
# 前面已經提到模塊的用法。tasks包含name和要執行的模塊，name是可選的，
# 只是為了便於用戶閱讀，不過還是建議加上去，模塊是必須的，同時也要給予模塊相應的參數。

執行

ansible-playbook -i /tmp/hosts --list-hosts ./f1.yaml
ansible-playbook ./f1.yaml

# 執行結果返回
# 紅色: 表示有task執行失敗或者提醒的信息
# 黃色: 表示執行了且改變了遠程主機狀態
# 綠色: 表示執行成功

yaml語法和數據結構

yaml語法

YAML格式是類似於JSON的文件格式，以便於人理解和閱讀,同時便於書寫,首先學習了解一下YAML的格式，對我們後面書寫playbook很有幫助.
以下為playbook常用到的YAML格式

# 大小寫敏感
# 使用縮緊表示層級關係(只能空格不能使用tab)
# yaml文件以"---"作為文檔的開始
# 在同一行中,#之後的內容表示註釋,類似於shell,python和ruby.
# YAML中的列表元素以"-"開頭，然後緊跟着一個空格，後面為元素內容,就像這樣
- apple
- orange
等價於JSON的這種格式
[
 "apple",
 "orange"
]

# 同一個列表中的元素應該保持相同的縮進，否則會被當做錯誤處理.
# play中hosts,variables,roles,tasks等對象的表示方法都是鍵值中間以":"分割表示,":"後面還要增加一個空格.

變量定義方式

變量名可以為字母,数字以及下劃線

playbook里的變量

 1. playbook的yaml文件中定義變量賦值
> 2. --exxtra-vars執行參數賦給變量
> 3. 在文件中定義變量
> 4. 註冊變量

# register關鍵字可以存儲指定命令的輸出結果到一個自定義的變量中.
---
- hosts: database
  remote_user: root
  vars:
    touch_file: youmen_file
  tasks:
    - name: get date
      command: date
      register: date_output
    - name: touch
      shell: "touch /tmp/{{touch_file}}"
    - name: echo  date_output
      shell: "echo {{date_output.stdout}}>/tmp/{{touch_file}}"

數據結構

yaml支持的數據結構
字典

{name:jeson}

列表

- Apple
- Mango
- Orange

純量: 数字,布爾,字符串

條件判斷

循環

循環類型	關鍵字
標準循環	with_items
嵌套循環	with_nested
遍歷字典	with_dict
并行遍歷列表	with_together
遍歷列表和索引	with_indexed_items
遍歷文件列表的內容	with_file
遍歷目錄文件	with_fileglog
重試循環	until
查找第一個匹配文件	with_first_found
隨機選擇	with_random_choice
在序列中循環	with_sequence

條件循環語句復用

種類一, 標準循環

---
- hosts: nginx
  tasks:
  - name: add serveral users
    user: name={{ item.name }} state=present groups={{ item.groups }}
    with_items:
      - { name: 'testuser1',groups: 'wheel' }
      - { name: 'testuser2',groups: 'root'  }

種類二, 遍歷字典

---
- hosts: nginx
  remote_user: root
  tasks:
    - name: add serveral users
      user: name={{ item.key }} state=present groups={{ item.value }}
      with_dict:
        { 'testuser3':'wheel','testuser4':'root' }

種類三, 遍歷目錄中內容

---
- hosts: nginx
  remote_user: root
  tasks:
   - file: dest=/tmp/aa state=directory
   - copy: src={{ item }} dest=/tmp/bb owner=root mode=600
     with_fileglob:
       - aa/*n

條件語句結合循環語句使用場景

---
- hosts: nginx
  remote_user: root
  tasks:
    - debug: msg="{{ item.key }} is the winner"
      with_dict: {'jeson':{'english':60,'chinese':30},'tom':{'english':20,'chinese':30}}
      when: item.value.english >= 10

異常

異常處理和相關操作

異常處理

1.忽略錯誤

默認會檢查命令和模塊的返回狀態,遇到錯誤就中斷playbook的執行
加入參數: ignore_errors: yes
Example

- hosts: nginx
  remote_user: root
  tasks:
    - name: ignore false
      command: /bin/false
      ignore_errors: yes
    - name: touch a file
      file: path=/tmp/test22 state=touch mode=0700 owner=root group=root

2. tags標籤處理

---
- hosts: nginx
  remote_user: root
  tasks:
    - name: get process
      shell: touch /tmp/change_test2
      changed_when: false

打標籤

意義: 通過tags和任務對象進行捆綁，控制部分或者指定的task執行

# 打標籤
# 	對一個對象打一個標籤
# 	對一個對象打多個標籤
# 	打標籤的對象包括: 單個task任務,include對象,roles對象等.

標籤使用

-t : 執行指定的tag標籤任務
--skip-tags: 執行 --skip-tags之外的標籤任務

1. 自定義change狀態

---
- hosts: nginx
  remote_user: root
  tasks:
    - name: get process
      shell: ps -ef |wc -l
      register: process_count
      failed_when: process_count > 3
    - name: touch a file
      file: path=/tmp/test1 state=touch mode=0700 owner=root group=root

roles角色和場景演練

使用roles角色
include的用法

include_tasks/include: 動態的包含tasks任務列表執行

什麼是roles

是一種利用在大型playbook中的劇本配置模式，在這自己特定結構

為什麼需要用到roles

和面向對象開發思想相似
利用於大型的項目任務中，盡可能的將公共的任務，變量等內容獨立

劇本結構和設計思路
ansible官方網站的建議playbook劇本結構如下:

production        # 正式環境的inventory文件
staging           #測試環境用得inventory文件
group_vars/  	  # 機器組的變量文件
      group1        
      group2
host_vars/   	 #執行機器成員的變量
      hostname1     
      hostname2
================================================
site.yml               # 主要的playbook劇本
webservers.yml         # webserver類型服務所用的劇本
dbservers.yml          # 數據庫類型的服務所用的劇本

roles/
      webservers/        #webservers這個角色相關任務和自定義變量
           tasks/
               main.yml
           handlers/
               main.yml
           vars/            
                main.yml
        dbservers/         #dbservers這個角色相關任務和定義變量
            ...
      common/       	  # 公共的
           tasks/        
                main.yml    
           handlers/    
                main.yml    # handlers file.
           vars/            # 角色所用到的變量
                main.yml    # 
===============================================
      templates/    #
            ntp.conf.j2 # 模版文件
      files/        #   用於上傳存放文件的目錄
            bar.txt     
            foo.sh     
      meta/         # 角色的依賴
            main.yml   

場景演練

Nginx工程方式的編譯安裝

# 劇本分解
ansible.cfg
  - files		#	存放上傳文件
    - index.html
    - nginx    # 系統init中，控制nginx啟動腳本
    - nginx-1.12.2.tar.gz  # nginx的安裝包文件

production	  # 線上的主機配置文件
roles		  # roles角色執行
  - apache
  - common
     tasks
       main.yml
     vars
	main.yml
    meta
    nginx
      - handlers   通過notify觸發
        main.yml
      - tasks
	  - basic.yml
	  - main.yml
	 - nginx.yml
      - vars
	= main.yml
    tasks

staging			線下測試環境使用的主機配置文件
  - templates		模板(配置,html)
    - nginx1.conf	nginx的自定義conf文件
webserver.yaml		web服務相關主執行文件

Ansible的核心類介紹

核心類	用途	所在的模塊路徑
DataLoader	用於讀取yaml,json格式的文件	ansible.parsing.dataloader
Play	存儲執行hosts的角色信息	ansible.playbook.play
TaskQueueManager	ansible底層用到的任務隊列	ansible.executor.task_queue_manager
PlaybookExecutor	核心累執行playbook劇本	ansible.executor.playbook_executor
CallbackBase	狀態回調,各種成功失敗的狀態	ansible.plugins.callback
InventoryManager	用於導入inventory文件	ansible.inventory.manager
VariableManager	用於存儲各類變量信息	ansible.vars.manager
Host,Group	用於操作單個主機或者主機組信息	ansible.inventory.host

InventoryManager

用來管理主機和主機組信息

from ansible.parsing.dataloader import DataLoader
from ansible.inventory.manager import InventoryManager

# InventoryManager類
loader = DataLoader()
InventoryManager(loader=loader,sources=['youmen_hosts'])

# 1. 添加主機到指定主機組 add_host()  
# 2. 查看主機組資源get_groups_dict()  
# 3. 獲取指定的主機對象get_host()

# VariableManager類
# loader: 實例對象
# inventory: 調用InventoryManager返回的實例對象.
VariableManager(loader=loader,inventory=inventory)

# 查看主機變量方法 get_vars()
# 設置主機變量方法set_host_variable()
# 添加擴展變量extra_vars

ad-hoc模式調用場景

ansible -m command -a "ls /tmp" testgroup -i /etc/ansible/hosts -f 5

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