Ansible实现自动化运维

前言

  在当今快速发展的IT环境中，自动化运维已经成为提高效率、减少人为错误和确保系统一致性的关键手段。随着服务器数量的增加和配置的复杂化，手动管理变得越来越不可行。Ansible作为一款强大的自动化运维工具，因其简单易用、无需客户端代理、基于SSH通信等特点，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、运行机制、安装部署以及基础命令和模块操作，帮助您快速上手并掌握如何使用Ansible进行集中化的服务器管理。无论您是初学者还是有经验的运维人员，本文都将为您提供有价值的指导和参考。

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，由Python编写。与SaltStack、Puppet、Chef等工具相似，Ansible在自动化运维领域中具有独特的优势：

• 无需在被管理节点安装客户端：Ansible是轻量级的，管理端安装即可，被控端无需任何操作。
• 通过SSH协议与节点通信：默认使用SSH协议管理设备，确保通信的安全性。
• 使用YAML和Jinja2模板语言：通过YAML和Jinja2模板语言进行配置和自动化任务编排，易于理解和维护。
  官方网站：https://www.ansible.com/
  行业事件：
• 2015年10月，红帽(Red Hat)以约1-1.5亿美元收购了Ansible，进一步推动了其在企业级自动化运维中的应用。
  Ansible特点：

1. 部署简单：管理端安装即可，被控端无需操作。
2. 默认使用SSH协议管理设备：确保通信安全。
3. 集中化管理，支持主从模式：便于统一管理和控制。
4. 配置简洁、功能强大、扩展性高：易于上手且功能丰富。
5. 支持API和自定义模块：可通过Python扩展，满足个性化需求。
6. Playbook可实现复杂任务配置和状态管理：通过编写Playbook实现自动化流程。
7. 对云计算和大数据平台支持良好：适应现代IT环境的需求。

1.2 Ansible工作机制

Ansible通过SSH将模块推送到被管理节点执行，执行完后自动删除。这种机制不仅简化了管理流程，还确保了系统的安全性。Ansible可以结合SVN等工具管理自定义模块及任务编排，进一步提升管理效率和灵活性。
Ansible核心组成：

1. Ansible：核心引擎，负责整体的自动化流程控制。
2. Modules：内置核心模块和自定义模块，用于执行具体的任务。
3. Plugins：补充模块功能，如连接插件、邮件插件等，增强Ansible的功能。
4. Playbooks：剧本，定义多任务操作，通过YAML语法编写，实现复杂的自动化流程。
5. Inventory：主机清单，定义被管理的主机和组，便于分类和管理。

1.3 Ansible角色(Role)

随着数据中心环境的复杂化，Playbook会变得庞大且难以维护。为了解决这一问题，Ansible引入了角色的概念。角色提供了对复杂任务的模块化管理，具有以下优点：

• 模块化管理：将任务组织为独立、可复用的剧本和文件。
• 外部加载机制：提供从外部加载任务、处理程序、变量的机制。
• 关联静态文件和模板：可关联静态文件和模板，便于管理和复用。
• 满足通用需求，可重复使用：适用于多种场景，提高效率。
• 严格的目录结构要求：确保角色的一致性和可维护性。

二、 Ansible环境安装部署

环境示例

类型	IP
管理端	192.168.10.10
被管理端	192.168.10.30
被管理端	192.168.10.40

管理端安装Ansible

1. 安装EPEL源：

yum install -y epel-release

EPEL（Extra Packages for Enterprise Linux）源提供了许多额外的软件包，包括Ansible。

2. 安装Ansible：

yum install -y ansible

通过YUM包管理器安装Ansible，简单快捷。

目录结构

• 配置文件：/etc/ansible/ansible.cfg
  • 一般无需修改，包含Ansible的默认配置。
• 主机清单：/etc/ansible/hosts
  • 定义被管理的主机和组，便于分类和管理。
• 公共角色目录：/etc/ansible/roles
  • 用于存放Ansible角色，支持模块化管理。

配置主机清单

编辑/etc/ansible/hosts文件，配置主机组和主机信息：

[webservers]
192.168.10.30
[dbservers]
192.168.10.40

• 组名和主机IP：通过组名（如webservers、dbservers）管理不同类型的主机，便于分类和批量操作。

配置免密SSH登录

为了实现无需手动输入密码的自动化管理，配置管理端到被管理端的免密SSH登录：

1. 生成密钥：

ssh-keygen -t rsa

按提示生成RSA密钥对，默认保存在~/.ssh/目录下。
2. 复制密钥到被管理节点：

sshpass -p '登陆密码' ssh-copy-id root@192.168.10.30
sshpass -p '登录密码' ssh-copy-id root@192.168.10.40

使用sshpass工具自动输入密码，将公钥复制到被管理节点。注意：在生产环境中，建议使用更安全的方式来管理密码和密钥。

三、 Ansible基础命令及模块操作

Ansible通过简单的命令格式和丰富的模块，实现对被管理节点的自动化操作。以下是常用的命令格式和模块示例。

命令格式

ansible <组名> -m <模块> -a <参数>

• <组名>：定义在主机清单中的组，如webservers、dbservers。
• -m <模块>：指定要使用的模块，如command、shell、yum等。
• -a <参数>：传递给模块的参数，具体取决于所使用的模块。

常用模块示例

3.1 command模块

功能：远程执行命令，不支持管道/重定向。
示例：

ansible-doc -s command  # 列出command模块的描述信息和操作动作
ansible webservers -m command -a 'date'  # 在webservers组的所有主机上执行date命令
ansible all -m command -a 'ls /'  # 在所有主机上执行ls /命令

常用参数：

• chdir：在远程主机上运行命令前进入指定目录。
• 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。
  示例：

ansible all -m command -a "chdir=/home ls ./"

3.2 shell模块

功能：支持管道和shell特性，相当于调用远程主机的shell进程。
示例：

ansible-doc -s shell  # 查看shell模块的描述信息
ansible dbservers -m shell -a 'echo 123456 | passwd --stdin test'  # 设置用户test的密码
ansible dbservers -m shell -a 'echo $(ifconfig ens33 | awk "NR==2{print $2}") | cut -d" " -f2'

说明：Shell模块功能强大，但需谨慎使用，避免安全风险。

3.3 cron模块

功能：管理计划任务，支持添加和移除任务。
示例：

ansible-doc -s cron  # 查看cron模块的描述信息
ansible webservers -m cron -a 'minute="*/1" job="/bin/echo helloworld" name="test crontab"'  # 添加每分钟执行一次的cron任务
ansible webservers -a 'crontab -l'  # 查看当前用户的cron任务
ansible webservers -m cron -a 'name="test crontab" state=absent'  # 移除名为test crontab的cron任务

常用参数：

• minute/hour/day/month/weekday：定义计划任务的时间。
• job：任务计划要执行的命令。
• name：任务计划的名称。
• state：任务状态，present表示添加（可省略），absent表示移除。

3.4 user模块

功能：管理用户账户。
示例：

ansible-doc -s user  # 查看user模块的描述信息
ansible dbservers -m user -a 'name="test01"'  # 创建用户test01
ansible dbservers -m command -a 'tail /etc/passwd'  # 查看用户列表
ansible dbservers -m user -a 'name="test01" state=absent'  # 删除用户test01

常用参数：

• name：用户名，必选参数。
• state：present表示创建，absent表示删除。
• system：是否为系统账号。
• uid：用户UID。
• group：用户基本组。
• shell：默认使用的shell。
• move_home：如果设置的家目录已经存在，是否将已经存在的家目录进行移动。
• password：用户的密码，建议使用加密后的字符串。
• comment：用户的注释信息。
• remove：当state=absent时，是否删除用户的家目录。

3.5 group模块

功能：管理用户组。
示例：

ansible-doc -s group  # 查看group模块的描述信息
ansible dbservers -m group -a 'name=mysql gid=306 system=yes'  # 创建mysql组
ansible dbservers -a 'tail /etc/group'  # 查看组列表
ansible dbservers -m user -a 'name=test01 uid=306 system=yes group=mysql'  # 将test01用户添加到mysql组中
ansible dbservers -a 'tail /etc/passwd'
ansible dbservers -a 'id test01'

常用参数：

• name：组名，必选参数。
• gid：组GID。
• system：是否为系统组。

3.6 copy模块

功能：复制文件或内容到远程主机。
示例：

ansible-doc -s copy  # 查看copy模块的描述信息
ansible dbservers -m copy -a 'src=/etc/fstab dest=/opt/fstab.bak owner=root mode=640'  # 复制/etc/fstab到远程主机的/opt/fstab.bak
ansible dbservers -a 'ls -l /opt/'  # 查看/opt目录下的文件
ansible dbservers -a 'cat /opt/fstab.bak'  # 查看复制的文件内容
ansible dbservers -m copy -a 'content="helloworld" dest=/opt/hello.txt'  # 将helloworld写入/opt/hello.txt文件中
ansible dbservers -a 'cat /opt/hello.txt'

常用参数：

• dest：目标路径，使用绝对路径。
• src：源文件路径。
• mode：目标文件的权限。
• owner：目标文件的属主。
• group：目标文件的属组。
• content：直接指定复制到目标主机上的内容，不能与src一起使用。

3.7 file模块

功能：管理文件属性和链接。
示例：

ansible-doc -s file  # 查看file模块的描述信息
ansible dbservers -m file -a 'owner=test01 group=mysql mode=644 path=/opt/fstab.bak'  # 修改文件的属主、属组和权限
ansible dbservers -m file -a 'path=/opt/fstab.link src=/opt/fstab.bak state=link'  # 创建符号链接
ansible dbservers -m file -a 'path=/opt/abc.txt state=touch'  # 创建一个空文件
ansible dbservers -m file -a 'path=/opt/abc.txt state=absent'  # 删除一个文件

常用参数：

• path：文件或目录的路径。
• owner：属主。
• group：属组。
• mode：权限。
• state：状态，如link、touch、absent等。

3.8 hostname模块

功能：修改远程主机的主机名。
示例：

ansible dbservers -m hostname -a 'name=mysq101'  # 将dbservers组的主机名修改为mysq101

说明：修改主机名后，可能需要重启系统或相关服务以使更改生效。

3.9 ping模块

功能：检测主机的连通性。
示例：

ansible all -m ping  # 检测所有主机的连通性

说明：Ping模块用于快速检查Ansible管理的主机是否在线和可访问。

3.10 yum模块

功能：管理软件包的安装与卸载。
示例：

ansible-doc -s yum  # 查看yum模块的描述信息
ansible webservers -m yum -a 'name=httpd'  # 在webservers组的主机上安装httpd服务
ansible webservers -m yum -a 'name=httpd state=absent'  # 卸载httpd服务

常用参数：

• name：软件包名称。
• state：状态，present表示安装，absent表示卸载。

3.11 service/systemd模块

功能：管理服务的运行状态。
示例：

ansible-doc -s service  # 查看service模块的描述信息
ansible webservers -a 'systemctl status httpd'  # 查看httpd服务的运行状态
ansible webservers -m service -a 'enabled=true name=httpd state=started'  # 启动httpd服务并设置开机自启

常用参数：

• name：服务名称。
• state：动作，如started、stopped、restarted。
• enabled：是否设置开机自启。
• runlevel：定义在哪些运行级别下自启动。

3.12 script模块

功能：在远程主机上执行本地脚本。
示例：

ansible-doc -s script  # 查看script模块的描述信息
vim test.sh  # 创建一个简单的脚本
#!/bin/bash
echo "hello ansible from script" > /opt/script.txt
chmod +x test.sh  # 赋予执行权限
ansible webservers -m script -a 'test.sh'  # 在webservers组的主机上执行test.sh脚本
ansible webservers -a 'cat /opt/script.txt'  # 查看脚本执行结果

说明：Script模块用于批量执行本地的Shell脚本，简化了脚本的分发和执行过程。

3.13 setup模块

功能：收集被管理节点的系统信息（Facts）。
示例：

ansible-doc -s setup  # 查看setup模块的描述信息
ansible webservers -m setup  # 获取webservers组主机的所有Facts信息
ansible dbservers -m setup -a 'filter=*ipv4'  # 使用filter筛选特定的Facts信息，如IPv4地址

说明：Setup模块用于获取被管理节点的详细系统信息，便于后续的配置和管理。

四、 Inventory主机清单与变量配置

4.1 Inventory支持对主机进行分组

Inventory文件（通常为/etc/ansible/hosts）用于定义被管理的主机和组，支持灵活的分组和变量配置。
示例：

[webservers]
192.168.10.14:2222  # 冒号后定义远程连接端口，默认是SSH的22端口
192.168.10.1[2:5]   # 支持主机范围，如192.168.10.12到192.168.10.15[dbservers]
db-[a:f].example.org  # 支持主机名匹配，如db-a.example.org到db-f.example.org

4.2 常用Inventory变

变量名	含义
ansible_host	节点IP
ansible_port	SSH端口，默认22
ansible_user	SSH用户
ansible_password	SSH密码（未使用密钥时）
ansible_ssh_private_key_file	私钥文件
ansible_become	提升权限（如sudo）
ansible_become_method	提升方式（sudo/su/runas）
ansible_become_user	提升为指定用户
ansible_become_password	提升密码

基本示例

(1) 主机变量

为特定主机定义变量，覆盖全局或组变量。

[webservers]
192.168.10.14 ansible_port=2222 ansible_user=root ansible_password=abc1234

(2) 组变量

为整个组定义变量，适用于组内的所有主机。

[webservers:vars]
ansible_user=root
ansible_password=abc1234
[all:vars]
ansible_port=22

(3) 组嵌套

通过组嵌套，将多个组组合成一个更大的组，便于统一管理。

[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
[webs:children]
nginx
apache

说明：通过组嵌套，可以将nginx和apache组组合成webs组，便于统一管理所有Web服务器。

结语

  通过本文的介绍，您应该对Ansible有了一个全面的了解，包括其基本概念、运行机制、安装部署以及基础命令和模块操作。Ansible以其简单易用、功能强大和高度可扩展性，成为自动化运维领域的重要工具。无论是管理少量服务器还是大规模的基础设施，Ansible都能帮助您提高效率、降低复杂性，并确保系统的一致性和可靠性。
  在实际应用中，建议结合具体的业务需求，深入学习和使用Ansible的高级功能，如Playbook、角色（Roles）、模板（Templates）和变量（Variables）等，以实现更复杂和自动化的运维流程。同时，持续关注Ansible社区和官方文档，获取最新的功能更新和最佳实践，不断提升您的自动化运维能力。
  希望本文能为您的Ansible之旅提供有价值的指导和帮助，祝您在自动化运维的道路上取得更大的成功！