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Ansible 生产级自动化指南：Playbook、Handlers、Jinja2 全解析

news 2025/9/26 8:26:36

一、什么是 Ansible 剧本（Playbook）？

Ansible 剧本（Playbook）是使用 YAML 格式编写的自动化脚本文件，用于定义一系列任务（Tasks），实现对多台主机的批量配置、部署、维护。

与临时命令（Ad-hoc）相比，剧本具有可重复执行、易于维护、支持复杂流程等优势，是企业级自动化的核心工具。

剧本 vs Ad-hoc 命令

特性Playbook（剧本）Ad-hoc 命令（临时命令）
可重复性高（文件化，可版本控制）低（命令行输入，难追溯）
复杂任务支持支持多任务、条件判断、循环等仅支持单条命令
变量支持支持多种变量定义方式不支持或需命令行传参
典型应用场景服务部署、配置管理、CI/CD 流水线临时测试、快速排查、单次操作

💡 一句话总结：
Ad-hoc 是“即兴发挥”，Playbook 是“编排好的交响乐”。

二、剧本基础：YAML 语法与执行流程

1. 剧本基本结构

- name: 配置 Web 服务器集群hosts: webserversbecome: yesgather_facts: yestasks:- name: 安装 Nginxapt:name: nginxstate: present- name: 启动并启用 Nginx 服务systemd:name: nginxstate: startedenabled: yes

2. YAML 书写规范（必须遵守）

  • 使用 空格缩进（推荐 2 空格），禁止使用 Tab
  • 冒号后加空格：name: Nginx
  • 列表项以 - 开头
  • 使用 --- 开头（YAML 文档分隔符）

⚠️ 常见错误示例：

tasks:
- name: 安装软件包yum: name=httpd state=present  # ❌ 错误：未换行，模块参数未对齐

正确写法：

tasks:- name: 安装 Apacheyum:name: httpdstate: present

三、实战案例

案例 1：: 创建目录并分发文件

1.创建目录/server/files/
2.把/etc/hosts文件发送过去/data/files/

  • 中间转换步骤: 任务的步骤–>模块(命令行)
1. 创建目录/server/files/
ansible all  -m file -a 'path=/data/files/state=directory'2. 分发
ansible all -m copy -a 'src=/etc/hosts dest=/data/files/ '
  • 书写剧本
[root@m01 /server/playbooks]# cat dir_copy.yaml 
---
- hosts: alltasks:- name: 01.mkdir dirfile:path: /data/filesstate: directory- name: 02.copy filecopy:src: /etc/hostsdest: /server/files/

案例 2：部署 Nginx + 静态网站（多任务编排）

目标：在 webservers 组部署 Nginx，并发布一个简单的前端页面。

# playbooks/deploy_nginx.yml
---
- name: 部署 Nginx 并发布网站hosts: webserversbecome: yesvars:web_root: /var/www/htmlsite_title: "Welcome to My Site"tasks:- name: 确保 Nginx 已安装package:name: nginxstate: present- name: 创建网站根目录file:path: "{{ web_root }}"state: directorymode: '0755'- name: 部署 index.html 页面template:src: templates/index.html.j2dest: "{{ web_root }}/index.html"mode: '0644'- name: 启动并启用 Nginx 服务systemd:name: nginxstate: startedenabled: yes- name: 确保防火墙放行 HTTPfirewalld:service: httppermanent: yesstate: enabledwhen: ansible_os_family == "RedHat"

🔍 说明：

  • 使用 template 模块动态生成 HTML 页面（支持变量注入）
  • when 条件判断：仅在 RHEL/CentOS 上配置防火墙
  • vars 定义路径和标题，便于后期修改

案例 3：使用变量文件管理配置（vars_files）

场景：多个剧本共用数据库连接信息。

# group_vars/all/db_vars.yml
db_host: "db.internal.prod"
db_port: 5432
db_user: "app_user"
db_password: "secure_password_123"

# playbooks/config_app.yml
---
- name: 配置应用服务hosts: app_serversbecome: yesvars_files:- group_vars/all/db_vars.yml  # 引入变量文件tasks:- name: 创建应用配置文件template:src: templates/app.conf.j2dest: /opt/app/config/app.conf

# templates/app.conf.j2
[database]
host = {{ db_host }}
port = {{ db_port }}
user = {{ db_user }}
password = {{ db_password }}

优势：配置集中管理，避免硬编码。

案例 4：基于主机组的变量管理（group_vars）

场景：不同环境（dev/staging/prod）使用不同配置。

group_vars/dev/vars.yml          # dev 环境变量staging/vars.yml          # staging 环境变量prod/vars.yml          # prod 环境变量all/common.yml        # 所有环境共用变量（如监控 agent 配置）

# group_vars/prod/vars.yml
app_env: "production"
log_level: "error"
backup_schedule: "0 2 * * *"

# playbooks/deploy_app.yml
---
- name: 部署应用（根据环境自动适配）hosts: allbecome: yestasks:- name: 输出当前环境debug:msg: "当前部署环境：{{ app_env }}"

最佳实践：

  • group_vars/all/ 存放通用配置
  • group_vars/<env>/ 存放环境特有配置
  • 结合 ansible-playbook -i inventory_prod ... 实现多环境部署

案例 5：使用 Facts 变量获取主机信息

场景：生成系统健康报告。

# playbooks/system_report.yml
---
- name: 收集系统信息hosts: allgather_facts: yes  # 默认开启tasks:- name: 输出主机信息debug:msg: |主机名: {{ ansible_hostname }}IP 地址: {{ ansible_default_ipv4.address }}操作系统: {{ ansible_distribution }} {{ ansible_distribution_version }}CPU 核心数: {{ ansible_processor_vcpus }}内存总量: {{ ansible_memtotal_mb }} MB磁盘空间: {{ ansible_mounts | selectattr('mount', '==', '/') | map(attribute='size_total') | first | int / 1024 / 1024 / 1024 | round(2) }} GB

🔍 Facts 常用变量：

  • {{ ansible_hostname }}：主机名
  • {{ ansible_default_ipv4.address }}：主 IP
  • {{ ansible_distribution }}：系统类型
  • {{ ansible_memtotal_mb }}：内存（MB）
  • {{ ansible_processor_vcpus }}：CPU 核心数

⚠️ 性能提示：若无需主机信息，可设置 gather_facts: no 加速执行。

案例 6：Register 变量 —— 捕获命令输出

场景：检查服务状态并根据结果执行操作。

# playbooks/check_service.yml
---
- name: 检查 Nginx 运行状态hosts: webserversbecome: yestasks:- name: 获取 Nginx 进程信息shell: ps aux | grep nginx | grep -v grepregister: nginx_statusignore_errors: yes  # 即使无进程也不报错- name: 输出检查结果debug:msg: "Nginx 正在运行，PID: {{ nginx_status.stdout }}"when: nginx_status.rc == 0- name: 重启 Nginx（如果未运行）systemd:name: nginxstate: restartedwhen: nginx_status.rc != 0

Register 关键字段：

  • stdout：标准输出
  • stderr：错误输出
  • rc：返回码（0 表示成功）
  • changed：是否改变了系统状态

四、流程控制：循环、判断与触发器

1. 循环（Loop）

应用场景：批量创建用户、目录、服务管理等。

基本循环（单变量）
- hosts: web01tasks:- name: 重启多个服务systemd:name: "{{ item }}"state: restartedloop:- nginx- mysql- redis
多变量循环（字典列表）
- hosts: web01tasks:- name: 批量创建用户user:name: "{{ item.name }}"uid: "{{ item.uid }}"groups: "{{ item.groups }}"state: presentloop:- { name: 'app_user', uid: '2001', groups: 'www-data' }- { name: 'db_user', uid: '2002', groups: 'mysql' }- { name: 'backup_user', uid: '2003', groups: 'backup' }
文件循环示例
- hosts: app_serverstasks:- name: 创建多个日志目录file:path: "/var/log/{{ item }}"state: directoryowner: rootgroup: rootmode: '0755'loop:- nginx- mysql- redis- application

建议：优先使用 loop，with_items 已逐步被取代。

2. Handlers 触发器

应用场景：配置文件变更后才重启服务，避免无谓重启。

使用 Handlers 的正确方式
- hosts: web_serverstasks:- name: 配置 Nginxtemplate:src: templates/nginx.conf.j2dest: /etc/nginx/nginx.confbackup: yesnotify: 重新加载 Nginx- name: 配置 SSL 证书copy:src: files/ssl_cert.pemdest: /etc/nginx/ssl/cert.pemnotify: 重新加载 Nginxhandlers:- name: 重新加载 Nginxsystemd:name: nginxstate: reloaded
数据库配置变更示例
- hosts: db_serverstasks:- name: 更新 MySQL 配置template:src: templates/my.cnf.j2dest: /etc/mysql/my.cnfnotify: 重启 MySQL 服务- name: 调整内存参数lineinfile:path: /etc/mysql/my.cnfline: "innodb_buffer_pool_size = {{ db_memory }}G"regexp: "^innodb_buffer_pool_size"notify: 重启 MySQL 服务handlers:- name: 重启 MySQL 服务systemd:name: mysqlstate: restarted
多 Handler 触发示例
- hosts: monitoring_serverstasks:- name: 配置 Prometheustemplate:src: templates/prometheus.yml.j2dest: /etc/prometheus/prometheus.ymlnotify:- 重新加载 Prometheus- 重启 Alertmanager- name: 更新告警规则copy:src: files/alerts.rulesdest: /etc/prometheus/alerts.rulesnotify: 重新加载 Prometheushandlers:- name: 重新加载 Prometheussystemd:name: prometheusstate: reloaded- name: 重启 Alertmanagersystemd:name: alertmanagerstate: restarted

Handlers 最佳实践：

  • 有意义的命名：handler 名称应清晰描述其作用
  • 单一职责：每个 handler 只负责一个服务的操作
  • 条件触发：只有相关配置真正变更时才执行
  • 执行顺序：handlers 在 play 末尾按定义顺序执行
高级 Handler 用法
- hosts: alltasks:- name: 配置系统参数template:src: templates/sysctl.conf.j2dest: /etc/sysctl.confnotify: 应用内核参数- name: 配置 limits.conftemplate:src: templates/limits.conf.j2dest: /etc/security/limits.confnotify: 重新登录生效提示handlers:- name: 应用内核参数command: sysctl -plisten: "系统配置变更"- name: 重新登录生效提示debug:msg: "limits.conf 已更新，需要重新登录会话才能生效"listen: "系统配置变更"# 使用 listen 分组多个 handlers
- name: 重启所有服务debug:msg: "执行系统重启前检查"listen: "系统维护"

🔍 关键点：

  • notify 触发 handler 名称
  • handlers 块必须放在 tasks 之后
  • 只有文件实际变更时才会触发
  • 使用 listen 可以实现 handler 分组

3. 条件判断（When）

应用场景：根据系统类型、主机名、变量等条件执行任务。

基于系统类型安装软件
- hosts: alltasks:- name: CentOS/RHEL 安装软件包yum:name: "{{ item }}"state: presentloop:- epel-release- htop- iotopwhen: ansible_os_family == "RedHat"- name: Ubuntu/Debian 安装软件包apt:name: "{{ item }}"state: presentloop:- htop- iotop- net-toolswhen: ansible_os_family == "Debian"
使用正则匹配（match）
    - name: 生产环境特殊配置debug:msg: "应用生产环境安全配置"when: ansible_hostname is match("prod.*")- name: 开发环境宽松配置debug:msg: "应用开发环境调试配置"when: ansible_hostname is match("dev.*")
复合条件与逻辑运算
    - name: 高内存服务器优化配置template:src: templates/high_memory.j2dest: /etc/systemd/system/custom.servicewhen: - ansible_memtotal_mb > 8192- ansible_processor_vcpus >= 4- deployment_env == "production"- name: 数据库服务器专用配置template:src: templates/db_optimization.j2dest: /etc/security/limits.d/db.confwhen: - "'db' in group_names"- ansible_architecture == "x86_64"- name: 紧急维护模式debug:msg: "进入维护模式，暂停非关键服务"when: maintenance_mode | bool and emergency_maintenance | bool
文件存在性检查
    - name: 检查自定义配置是否存在stat:path: /etc/application/custom.confregister: custom_config- name: 应用自定义配置template:src: templates/application.conf.j2dest: /etc/application/application.confwhen: custom_config.stat.exists- name: 使用默认配置copy:src: files/default.confdest: /etc/application/application.confwhen: not custom_config.stat.exists
版本比较条件
    - name: 检查内核版本shell: uname -rregister: kernel_version- name: 安装新版驱动yum:name: kmod-special-driverstate: latestwhen: kernel_version.stdout is version('5.0', '>=')- name: 安装旧版驱动yum:name: kmod-special-driver-legacystate: presentwhen: kernel_version.stdout is version('5.0', '<')

常用判断符号：

  • ==, != - 等于/不等于
  • is match("正则"), is not match("正则") - 正则匹配
  • >, >=, <, <= - 数值比较
  • and, or - 逻辑组合
  • in, not in - 包含判断
  • is version('1.0', '>=') - 版本比较

⚠️ 注意事项：

  • 使用 | bool 过滤器确保布尔值比较正确
  • 复杂的条件判断建议拆分为多个条件或使用变量预处理
  • 条件判断应保持可读性，避免过度复杂

五、Jinja2 模板引擎：动态配置文件

1. 基本使用（变量注入）

# templates/motd.j2
#######################################
欢迎访问 {{ ansible_hostname }}
IP 地址: {{ ansible_default_ipv4.address }}
内存: {{ ansible_memtotal_mb }} MB
CPU: {{ ansible_processor_vcpus }} 核
操作系统: {{ ansible_distribution }} {{ ansible_distribution_version }}

- name: 分发 MOTD 文件template:src: templates/motd.j2dest: /etc/motd

2. 模板中的判断（if/else）

# templates/keepalived.conf.j2
{% if ansible_hostname == "lb01" %}
state MASTER
priority 100
{% elif ansible_hostname == "lb02" %}
state BACKUP
priority 90
{% endif %}

3. 模板中的循环（for）

# 生成 IP 列表
{% for i in range(5, 11) %}
server 10.0.0.{{ i }}:8080;
{% endfor %}# 遍历列表
{% for name in ['oldboy', 'lidao'] %}
user {{ name }};
{% endfor %}

最佳实践：

  • 所有需变量替换的文本文件使用 .j2 后缀
  • 使用 template 模块分发
  • 二进制或静态文件使用 copy 模块

六、高级技巧与调试指南

1. 调试与语法检查

命令作用
ansible-playbook --syntax-check playbook.yml仅检查语法
ansible-playbook -C playbook.yml模拟运行（不实际修改）
ansible-playbook --step playbook.yml单步执行，交互式确认

2. 使用 Tags 进行任务分类

- name: 安装 Nginxyum:name: nginxstate: presenttags: install- name: 配置 Nginxtemplate:src: nginx.conf.j2dest: /etc/nginx/nginx.conftags: config- name: 重启 Nginxsystemd:name: nginxstate: restartedtags: restart

# 只运行安装任务
ansible-playbook -t install site.yml# 跳过重启任务
ansible-playbook --skip-tags restart site.yml# 查看所有标签
ansible-playbook --list-tags site.yml

3. 忽略非致命错误

- name: 创建可能已存在的目录file:path: /data/logsstate: directoryignore_errors: yes

适用场景：用户已存在、目录已创建等幂等性报错。

七、变量管理最佳实践总结

变量定义方式适用场景推荐指数
vars: 在剧本中定义单个 Play 内部使用，临时变量⭐⭐⭐⭐
vars_files: 引入文件多个 Play 共享同一组变量⭐⭐⭐⭐
group_vars/ 分组变量多环境、大型项目、团队协作（强烈推荐）⭐⭐⭐⭐⭐
Facts 变量获取主机信息（IP、OS、硬件等）⭐⭐⭐⭐
register 注册变量捕获命令输出，用于条件判断⭐⭐⭐⭐

八、总结：Ansible 自动化核心原则

  1. 结构化：使用 group_vars 和 host_vars 实现配置分离
  2. 可维护：为每个任务添加 name 和 tags
  3. 幂等性：确保剧本可重复执行而不产生副作用
  4. 安全性：敏感信息使用 Ansible Vault 加密
  5. 测试先行：使用 --check 和 --diff 模拟变更

最终建议：

  • 剧本即代码，纳入版本控制（Git）
  • 使用 pre-commit 钩子自动检查 YAML 语法
  • 结合 CI/CD 实现自动化部署流水线
http://www.dtcms.com/a/406361.html

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