自动化运维工具 Ansible：集中化管理服务器完全指南

前言

在当今的IT运维环境中，随着服务器数量的不断增加和业务复杂度的提升，传统的手工运维方式已经无法满足效率和质量的要求。自动化运维工具应运而生。

其中Ansible以其简单易用、功能强大的特点成为了众多运维工程师的首选。本文将详细介绍Ansible的基本概念、安装配置、核心模块使用以及主机清单管理，帮助读者快速掌握这一强大的自动化运维工具。

一、Ansible 概述和运行机制

1.1 Ansible 概述

Ansible是一款面向类Unix系统的自由开源配置和自动化工具，采用Python语言编写。与其他自动化工具如SaltStack(Python C/S)、Puppet(ruby C/S)、Chef相比，Ansible具有以下显著优势：

• 无需客户端：被管理节点无需安装任何客户端，实现真正的轻量级管理
• 基于SSH协议：直接通过SSH协议与节点进行通信，安全可靠
• YAML编排：使用简单易懂的YAML格式和Jinja2模板语言进行任务编排

官方网站：https://www.ansible.com/

其他自动化运维工具：

• Puppet：ruby C/S http
• SaltStack：Python C/S ssh，可以加入MQ
• Chef：ruby C/S http

重要行业事件：

• 2015年10月，红帽（Red Hat）宣布收购Ansible，交易金额约为1-1.5亿美元
• Ansible公司成立于2013年，总部位于北卡罗来纳州达勒姆，联合创始人均为红帽前员工

Ansible核心特点：

1. 部署简单：只需在管理端安装，被控端无需额外操作
2. 协议标准：默认使用SSH协议管理设备，无需学习新协议
3. 集中管理：支持主从模式，实现集中化运维管理
4. 功能强大：配置简洁但功能丰富，扩展性极高
5. 扩展灵活：支持API和自定义模块，可通过Python轻松扩展
6. 编排强大：Playbook支持复杂任务配置和状态管理
7. 生态完善：对云计算和大数据平台有良好支持

1.2 Ansible 工作机制

Ansible通过SSH协议将模块推送到被管理节点执行，执行完成后自动删除临时文件。这种无代理的架构使得部署和维护变得极其简单。在实际生产环境中，可以结合SVN、Git等版本控制工具来管理自定义模块和任务编排。

Ansible核心组件：

1. Ansible引擎：核心引擎，核心控制中心，负责任务调度和执行
2. 模块系统：包含丰富的内置核心模块和可扩展的自定义模块
3. 插件机制：提供连接插件、邮件插件等扩展功能
4. Playbooks：任务剧本，使用YAML格式定义复杂的多任务操作流程
5. Inventory：主机清单，管理所有被控节点信息

1.3 Ansible 角色 (Role)

随着企业数据中心环境的日益复杂，单一的Playbook文件往往会变得臃肿且难以维护。Ansible角色(Role)机制应运而生，它提供了以下优势：

• 模块化管理：将相关任务组织为独立、可复用的单元
• 结构清晰：提供标准的目录结构，便于维护和理解
• 灵活加载：支持从外部加载任务、处理程序和变量
• 资源关联：可以关联静态文件、模板等资源文件
• 复用性强：满足通用运维需求，可在不同项目中重复使用

二、Ansible 环境安装部署

2.1 环境规划

在实际部署前，需要合理规划环境结构。以下是一个典型的生产环境示例：

节点类型	IP地址	角色描述
管理端	192.168.10.22	Ansible控制节点
被管理端	192.168.10.14	Web服务器组
被管理端	192.168.10.15	数据库服务器组

2.2 安装步骤

在管理端安装Ansible：

# 安装EPEL源（CentOS/RHEL系统）
yum install -y epel-release# 安装Ansible
yum install -y ansible

Ansible目录结构：

/etc/ansible/
├── ansible.cfg    # 主配置文件，通常使用默认配置即可
├── hosts          # 主机清单文件，定义被管理节点
└── roles/         # 公共角色目录，存放可复用的角色

2.3 主机清单配置

编辑/etc/ansible/hosts文件，配置主机分组：

[webservers]   # Web服务器组
192.168.10.14  # 组里包含的被管理的主机IP地址或主机名（主机名需要先修改/etc/hosts文件）[dbservers]    # 数据库服务器组
192.168.10.15

2.4 SSH免密登录配置

为实现自动化管理，需要配置SSH密钥认证：

# 生成SSH密钥对
ssh-keygen -t rsa# 将公钥分发到被管理节点（需要输入目标主机密码）
sshpass -p '000000' ssh-copy-id root@192.168.10.14
sshpass -p '000000' ssh-copy-id root@192.168.10.15

三、Ansible 基础命令及模块操作

3.1 基本命令格式

Ansible的基本命令格式如下：

ansible <主机组名> -m <模块名> -a "<参数>"
ansible-doc -l  # 列出所有模块

3.2 常用模块详解

3.2.1 command 模块

功能：在远程主机执行命令，不支持管道、重定向等shell特性

# 查看command模块帮助
# -s 列出指定模块的描述信息和操作动作
ansible-doc -s command

# 基本使用示例
ansible 192.168.10.14 -m command -a 'date'        # 指定IP执行命令
ansible webservers -m command -a 'date'           # 指定组执行命令
ansible dbservers -m command -a 'date'

ansible all -m command -a 'date'                  # 所有主机执行命令
ansible all -a 'ls /'                             # 省略-m参数，默认使用command模块

# 常用的参数：
chdir：在远程主机上运行命令前提前进入目录
creates：判断指定文件是否存在，如果存在，不执行后面的操作
removes：判断指定文件是否存在，如果存在，执行后面的操作
# 高级参数使用
ansible all -m command -a 'chdir=/home ls ./'     # 执行前切换目录
ansible all -m command -a 'creates=/tmp/file date'  # 文件存在则不执行
ansible all -m command -a 'removes=/tmp/file date'  # 文件存在则执行

3.2.2 shell 模块

功能：支持管道和shell特性的远程命令执行

# 在远程主机执行命令，相当于调用远程主机的shell进程，然后在该shell下打开一个子shell运行命令（支持管道符号等功能）
# 查看shell模块帮助
ansible-doc -s shell# 使用示例
ansible dbservers -m shell -a 'echo 123456 | passwd --stdin test'
# 注意单引号与双引号，双引号中的$会识别成变量，所以要用\转移
ansible dbservers -m shell -a 'echo $(ifconfig ens33 | awk "NR==2 {print $2}") | cut -d " " -f2'
ansible dbservers -m shell -a 'echo $(ifconfig ens33 | awk "NR==2 {print \$2}")'

3.2.3 cron 模块

功能：管理远程主机的计划任务

# 在远程主机定义任务计划。其中有两种状态（state）：present表示添加（可以省略），absent表示移除。
# 查看cron模块帮助
ansible-doc -s cron

常用的参数：
- minute/hour/day/month/weekday：分/时/日/月/周
- job：任务计划要执行的命令
- name：任务计划的名称

# 创建计划任务
ansible webservers -m cron -a 'minute="*/1" job="/bin/echo helloworld" name="test crontab"'# 查看计划任务
ansible webservers -a 'crontab -l'# 删除计划任务，假如该计划任务没有取名字，name=None即可
ansible webservers -m cron -a 'name="test crontab" state=absent'

3.2.4 user 模块

功能：管理系统用户账户

常用的参数：

参数名	可选值/类型	说明
name	字符串	用户名，必选参数
state	present / absent	创建账号或删除账号，present 表示创建，absent 表示删除
system	yes / no	是否为系统账号
uid	整数	用户 UID
group	字符串	用户基本组
shell	字符串	默认使用的 Shell
move_home	yes / no	若家目录已存在，是否移动已存在的家目录
password	字符串	用户密码，建议使用加密后的字符串
comment	字符串	用户的注释信息
remove	yes / no	当 state=absent 时，是否删除用户的家目录

# 查看user模块帮助
ansible-doc -s user

# 创建用户
ansible dbservers -m user -a 'name="test01"'# 验证用户创建
ansible dbservers -m command -a 'tail /etc/passwd'# 删除用户
ansible dbservers -m user -a 'name="test01" state=absent'

3.2.5 group 模块

功能：管理系统用户组

# 查看group模块帮助
ansible-doc -s group# 创建用户组mysql
ansible dbservers -m group -a 'name=mysql gid=306 system=yes'
ansible dbservers -a 'tail /etc/group'

# 将用户添加到组
ansible dbservers -m user -a 'name=test01 uid=306 system=yes group=mysql'
ansible dbservers -a 'tail /etc/passwd'
# 验证配置
ansible dbservers -a 'id test01'

3.2.6 copy 模块

功能：复制本机文件或内容到远程主机

参数名	描述	备注
dest	目标文件或目录的绝对路径。若源为目录，目标也需为目录。若目标已存在会被覆盖。	必须参数
src	源文件/目录路径（相对或绝对路径）。若为目录，目标也需为目录。	与content互斥
mode	设置目标文件的权限（如644）。	支持八进制或符号模式（u=rw,g=r,o=r）
owner	设置目标文件的属主（如root）。	需要Ansible主机有权限修改
group	设置目标文件的属组（如www-data）。	需要Ansible主机有权限修改
content	直接指定写入目标文件的内容（多行文本需用|）。	与src互斥，不能同时使用

注意事项：

• 当src为目录时，需确保目标路径以/结尾（如/opt/files/），否则会重命名目录。
• mode参数在Windows目标主机上无效。
• 若owner/group指定的用户/组不存在，任务会失败。

# 查看copy模块帮助
ansible-doc -s copy# 复制文件
ansible dbservers -m copy -a 'src=/etc/fstab dest=/opt/fstab.bak owner=root mode=640'
ansible dbservers -a 'ls -l /opt'
ansible dbservers -a 'cat /opt/fstab.bak'

# 写入内容到文件
ansible dbservers -m copy -a 'content="helloworld" dest=/opt/hello.txt'
ansible dbservers -a 'cat /opt/hello.txt'

3.2.7 file 模块

功能：管理文件属性和状态，创建和删除模块

# 查看file模块帮助
ansible-doc -s file# 修改文件属性
ansible dbservers -m file -a 'owner=simon group=mysql mode=644 path=/opt/fstab.bak'
ansible dbservers -a 'ls -l /opt'

# 创建链接文件,设置/opt/fstab.link为/opt/fstab.bak的链接文件
ansible dbservers -m file -a 'path=/opt/fstab.link src=/opt/fstab.bak state=link'
ansible dbservers -a 'ls -l /opt'

# 创建和删除文件
ansible dbservers -m file -a "path=/opt/abc.txt state=touch"
ansible dbservers -a 'ls -l /opt'
ansible dbservers -m file -a "path=/opt/abc.txt state=absent"

3.2.8 hostname 模块

功能：修改远程主机的主机名

ansible dbservers -m hostname -a "name=mysql01"

3.2.9 ping 模块

功能：检测主机的连通性

ansible all -m ping

3.2.10 yum 模块

功能：管理软件包的安装和卸载

# 查看yum模块帮助
ansible-doc -s yum# 安装软件包
ansible webservers -m yum -a 'name=httpd'# 卸载软件包
ansible webservers -m yum -a 'name=httpd state=absent'

3.2.11 service/systemd 模块

功能：管理系统服务

# 查看service模块帮助
ansible-doc -s service

# 常用的参数：
- name：被管理的服务名称
- state=started|stopped|restarted：动作包含启动关闭或者重启
- enabled=yes|no：表示是否设置该服务开机自启
- runlevel：如果设定了enabled开机自启，则要定义在哪些运行目标下自启动

# 查看服务状态
ansible webservers -a 'systemctl status httpd'# 启动服务并设置开机自启
ansible webservers -m service -a 'enabled=true name=httpd state=started'

3.2.12 script 模块

功能：在远程主机批量运行本地的 shell 脚本

# 查看script模块帮助
ansible-doc -s script# 创建测试脚本
vim test.sh
#!/bin/bash
echo "hello ansible from script" > /opt/script.txtchmod +x test.sh# 执行脚本
ansible webservers -m script -a 'test.sh'# 验证执行结果
ansible webservers -a 'cat /opt/script.txt'

3.2.13 setup 模块

功能：收集被管理节点的系统信息

facts 组件是用来收集被管理节点信息的，使用 setup 模块可以获取这些信息

# 查看setup模块帮助
ansible-doc -s setup# 获取webservers 组主机的facts信息
ansible webservers -m setup# 过滤特定信息，使用filter可以筛选指定的facts信息
ansible dbservers -m setup -a 'filter=*ipv4'

补充：

# 内存信息
ansible all -m setup -a "filter=ansible_memory_mb*"# 具体内存信息
ansible all -m setup -a "filter=ansible_memory_mb"
ansible all -m setup -a "filter=ansible_swaptotal_mb"  # 磁盘信息
ansible all -m setup -a "filter=ansible_devices*"
ansible all -m setup -a "filter=ansible_mounts*"# 具体磁盘信息
ansible all -m setup -a "filter=ansible_devices"
ansible all -m setup -a "filter=ansible_mounts"
ansible all -m setup -a "filter=ansible_device_links"# 网络信息
ansible all -m setup -a "filter=ansible_*ipv4*"
ansible all -m setup -a "filter=ansible_default_ipv4*"# 具体 IP 信息
ansible all -m setup -a "filter=ansible_default_ipv4"
ansible all -m setup -a "filter=ansible_all_ipv4_addresses"

四、Inventory 主机清单与变量配置

4.1 主机分组管理

Inventory支持对主机进行分组，每个组内可以定义多个主机，每个主机都可以定义在任何一个或多个主机组内。

# 如果是名称类似的主机，可以使用列表的方式标识各个主机。
# 基本分组
vim /etc/ansible/hosts[webservers]
192.168.10.14:2222        # 指定非标准SSH端口
192.168.10.1[2:5]         # 支持数字范围匹配[dbservers]
db-[a:f].example.org      # 支持字母范围匹配

4.2 Inventory变量配置

Ansible提供了丰富的变量来定制连接和行为：

变量名	说明
ansible_host	节点IP地址
ansible_port	SSH端口，默认22
ansible_user	SSH连接用户名
ansible_password	SSH密码（密钥认证时不需要）
ansible_ssh_private_key_file	SSH私钥文件路径
ansible_become	是否提升权限
ansible_become_method	权限提升方式（sudo/su/runas）
ansible_become_user	提升为指定用户
ansible_become_password	权限提升密码

变量优先级： 命令行参数- --》playbooks 变量 —》 主机变量 —>组变量—》全局变量

4.2.1 主机变量配置

[webservers]
192.168.10.16 ansible_port=22 ansible_user=root ansible_password=000000

4.2.2 组变量配置

[webservers]
192.168.10.16[webservers:vars]
ansible_user=root
ansible_password=000000[all:vars]
ansible_port=22

ansible webservers -m ping

4.2.3 组嵌套配置

# 定义基础组
[nginx]
192.168.10.20
192.168.10.21
192.168.10.22[apache]
192.168.10.30
192.168.10.31
192.168.10.32
192.168.10.33# 组嵌套，下面只能写组名，children是关键字
[webs:children]
nginx
apache

总结

通过本文的详细介绍，我们全面了解了Ansible这一强大的自动化运维工具。

ansibe是一个自动化运维工具，通过ssh对目标主机进行配置、应用部署、任务执行、编排调度等 操作。 它主要简化了复杂的环境管理和自动化任务，提高工作效率，同时 ansibel的剧本(playbooks)可以使用YMAL语言编写，易于运维或扩展。

从基本概念到实际操作，从模块使用到主机管理，Ansible展现出了其在自动化运维领域的独特优势：

1. 简单易用：基于SSH和YAML，学习成本低，上手速度快
2. 功能全面：丰富的模块库覆盖了日常运维的各个方面
3. 扩展性强：支持自定义模块和插件，满足个性化需求
4. 安全可靠：无代理架构减少安全风险，基于SSH保证通信安全
5. 社区活跃：拥有庞大的用户社区和丰富的文档资源

在实际生产环境中，合理运用Ansible可以大幅提升运维效率，减少人为错误，实现运维工作的标准化和自动化。建议读者在掌握基础知识后，进一步学习Playbook编写、角色管理、Ansible Tower等高级功能，构建完整的自动化运维体系。

随着云计算和容器技术的普及，自动化运维的重要性日益凸显。掌握Ansible这样的工具，不仅是技术能力的提升，更是适应现代IT运维发展趋势的必然要求。希望本文能为您的Ansible学习之路提供有力的帮助！