Ansible性能优化——提升ansible执行效率

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• 一、关闭gathering facts功能
• 二、开启SSH pipelining
• 三、开启SSH长连接
• 三、设置facts缓存
  • 3.1 使用json文件缓存
  • 3.2 使用redis存储facts文件需安装redis，还需要安装python库
• 四、Ansible取消交互
• 五、Ansible的-t选项，提高ansible执行效率

最初，ansible的执行效率和saltstack(基于zeromq消息队列的方式)相比要慢的多的多，特别是被控节点量很大的时候。但是ansible发展到现在，它的效率得到了极大的改善。在被控节点不太多的时候，默认的设置已经够快。即使被控节点数量巨大的时候，也可以通过一些优化去极大的提高ansible的执行效率。所以在使用 Ansible 的过程中，当管理的服务器数量增加时，不得不面对一个无法避免的问题执行效率慢，这里列出一些解决办法。

一、关闭gathering facts功能

如果观察过ansible-playbook的执行过程，就会发现ansible-playbook的第1个步骤总是执行gather facts，不论你有没有在playbook设定这个tasks。
如果你不需要获取被控机器的fact数据的话，就可以关闭获取fact数据功能。关闭之后，可以加快ansible-playbook的执行效率，尤其是你管理很大量的机器时，这非常明显。
关闭获取facts很简单，只需要在playbook文件中加上"gather_facts: False" 或者 "gather_facts: No"即可（False和No都为小写也可以）。

$ cat test.yml
- hosts: test_server
  remote_user: root

  tasks:
    - name: this is a test
      shell: echo "haha"


# 执行这个paly，会发现第一个执行的是gather facts，因为默认是打开gather facts功能的！！！！
$ ansible-playbook test.yml

PLAY [test_server] ******************************************************************************************************

TASK [Gathering Facts] **************************************************************************************************
ok: [10.4.7.102]
ok: [10.4.7.101]

TASK [this is a test] ***************************************************************************************************
changed: [10.4.7.102]
changed: [10.4.7.101]

PLAY RECAP **************************************************************************************************************
10.4.7.101                 : ok=2    changed=1    unreachable=0    failed=0    skipped=0    rescued=0    ignored=0
10.4.7.102                 : ok=2    changed=1    unreachable=0    failed=0    skipped=0    rescued=0    ignored=0

现在关闭gathering facts功能

$ cat test.yml
- hosts: test_server
  remote_user: root
  gather_facts: False

  tasks:
    - name: this is a test
      shell: echo "haha"

# 再执行这个play，就会发现没有了gathering facts执行过程，整个执行速度也快了！
$ ansible-playbook test.yml

PLAY [test_server] ******************************************************************************************************

TASK [this is a test] ***************************************************************************************************
changed: [10.4.7.102]
changed: [10.4.7.101]

PLAY RECAP **************************************************************************************************************
10.4.7.101                 : ok=1    changed=1    unreachable=0    failed=0    skipped=0    rescued=0    ignored=0
10.4.7.102                 : ok=1    changed=1    unreachable=0    failed=0    skipped=0    rescued=0    ignored=0

二、开启SSH pipelining

pipeline是openssh的一个特性，ssh pipelining 是一个加速Ansible执行速度的简单方法。

在ansible执行每个任务的整个流程中，有一个过程是将临时任务文件put到远程的ansible客户机上，然后通过ssh连接过去远程执行这个任务。
如果开启了pipelining，一个任务的所有动作都在一个ssh会话中完成，也会省去sftp到远端的过程，它会直接将要执行的任务在ssh会话中进行。

ssh pipelining 默认是关闭!!!!之所以默认关闭是为了兼容不同的sudo配置，主要是 requiretty 选项。如果不使用sudo，建议开启！！！
打开此选项可以减少ansible执行没有传输时ssh在被控机器上执行任务的连接数。
不过，如果使用sudo，必须关闭requiretty选项。修改/etc/ansible/ansible.cfg 文件可以开启pipelining

$ vim /etc/ansible/ansible.cfg
........
pipelining = True

这样开启了pipelining之后, ansible执行的整个流程就少了一个PUT脚本去远程服务端的流程，然后就可以批量对机器执行命令试下，可以明显感受到速度的提升。

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但是要注意的是：
如果在ansible中使用sudo命令的话(ssh user@host sudo cmd)，需要在被控节点的/etc/sudoers中禁用"requiretty"!!!!

之所以要设置/etc/sudoers中的requiretty，是因为ssh远程执行命令时，它的环境是非登录式非交互式shell，默认不会分配tty，没有tty，ssh的sudo就无法关闭密码回显(使用
"-tt"选项强制SSH分配tty)。所以出于安全考虑，/etc/sudoers中默认是开启requiretty的，它要求只有拥有tty的用户才能使用sudo，也就是说ssh连接过去不允许执行sudo。
可以通过visudo编辑配置文件，注释该选项来禁用它。

$ grep requiretty /etc/sudoers　　
# Defaults  requiretty

三、开启SSH长连接

ansible天然支持openssh，默认连接方式下，它对ssh的依赖性非常强。所以优化ssh连接，在一定程度上也在优化ansible。其中一点是开启ssh的长连接，即长时间保持连接状态。

Ansible模式是使用SSH和远程主机进行通信, 所以Ansible对SSH的依赖性非常强, 在OpenSSH 5.6版本以后SSH就支持了Multiplexing（多路复用）。
所以如果Ansible中控机的SSH -V版本高于5.6时, 就可以使用ControlPersist来提高ssh连接速度，从而提高ansible执行效率。

$ cat /etc/redhat-release 
CentOS Linux release 7.6.1810 (Core) 

$ ssh -V
OpenSSH_7.4p1, OpenSSL 1.0.2k-fips  26 Jan 2017

$ vim /etc/ansible/ansible.cfg
..........
ssh_args = -C -o ControlMaster=auto -o ControlPersist=5d
# 注意：ConrolPersist=5d, 这个参数是设置整个长连接保持时间为5天。

开启此参数的ssh长连接功能后，在会话过期前会一直建立连接，在netstat的结果中会看到ssh连接是一直established状态，且通过SSH连接过的设备都会在当前用户家目录的
".ansible/cp"目录下生成一个socket文件，每个会话对应生成一个socket文件。也可以通过netstat命令查看, 会发现有一个ESTABLISHED状态的连接一直与远程设备进行着TCP连接。

$ ps -ef|grep ssh|grep ansible
root      26064      1  0 17:32 ?        00:00:00 ssh: /root/.ansible/cp/cb9972d2a5 [mux]
root      26067      1  0 17:32 ?        00:00:00 ssh: /root/.ansible/cp/baefa88ac8 [mux]

$ ps -ef|grep ssh|grep /root
root      26064      1  0 17:32 ?        00:00:00 ssh: /root/.ansible/cp/cb9972d2a5 [mux]
root      26067      1  0 17:32 ?        00:00:00 ssh: /root/.ansible/cp/baefa88ac8 [mux]

$ ls /root/.ansible/cp/
baefa88ac8  cb9972d2a5

需要注意：
ControlPersist 特性需要高版本的SSH才支持，CentOS 6默认是不支持的，如果需要使用，需要自行升级openssh（确保SSH -V版本高于5.6）。
ControlPersist即持久化socket，一次验证，多次通信。并且只需要修改 ssh 客户端就行，也就是 Ansible 机器即可。

三、设置facts缓存

如果细心的话, 就会发现执行playbook的时候, 默认第一个task都是GATHERING FACTS, 这个过程就是Ansible在收集每台主机的facts信息。
方便我们在playbook中直接饮用facts里的信息，当然如果你的playbook中不需要facts信息, 可以在playbook中设置"gather_facts: False"来提高playbook效率.

但是如果我们既想在每次执行playbook的时候都能收集facts, 又想加速这个收集过程, 那么就需要配置facts缓存了。

3.1 使用json文件缓存

$ vim /etc/ansible/ansible.cfg
.........
gathering = smart
fact_caching_timeout = 86400
fact_caching = jsonfile
fact_caching_connection = /dev/shm/ansible_fact_cache

# 正常配置palybook，不需要关闭gathering facts功能
$ cat test.yml 
---
- hosts: 10.4.7.101
  remote_user: root
  vars:
    - list: [1,2,3]
  tasks:
    - name: this is loop
      debug: msg="{{ item }}"
      with_items: '{{list}}'

查看这个playbook过程，用时6.699s（第一次可能稍微慢点，缓存之后，后面执行就很快了）
$ time ansible-playbook test.yml 

PLAY [10.4.7.101] *******************************************************************************************************************************

TASK [Gathering Facts] **************************************************************************************************************************
ok: [10.4.7.101]

TASK [this is loop] *****************************************************************************************************************************
ok: [10.4.7.101] => (item=1) => {
    "msg": 1
}
ok: [10.4.7.101] => (item=2) => {
    "msg": 2
}
ok: [10.4.7.101] => (item=3) => {
    "msg": 3
}

PLAY RECAP **************************************************************************************************************************************
10.4.7.101                 : ok=2    changed=0    unreachable=0    failed=0    skipped=0    rescued=0    ignored=0   


real	0m6.699s
user	0m1.301s
sys     0m0.250s

# 如果去掉上面的facts缓存的四行配置，再次执行上面的playbok，发现用时10s左右！！！

# 查看缓存文件
$ ls /dev/shm/ansible_fact_cache/
10.4.7.101

3.2 使用redis存储facts文件需安装redis，还需要安装python库

$ yum install redis
$ yum -y install epel-release
$ yum install python-pip
$ pip install redis
$ vim /etc/ansible/ansible.cfg
........
gathering = smart
facts_caching_timeout = 86400      #设置缓存过期时间86400秒
facts_caching = redis              # 使用redis或者 (或者使用memcached，即"facts_caching = memcached")
fact_caching_connection = 127.0.0.1:6379
#若redis设置了密码,比如密码为"admin"，则配置修改如下：
# fact_caching_connection = localhost:6379:0:admin

$ systemctl start redis
$ lsof -i:6379
COMMAND     PID  USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
redis-ser 26593 redis    4u  IPv4 125427      0t0  TCP localhost:6379 (LISTEN)

$ time ansible-playbook test.yml 

PLAY [10.4.7.101] *******************************************************************************************************************************

TASK [Gathering Facts] **************************************************************************************************************************
ok: [10.4.7.101]

TASK [this is loop] *****************************************************************************************************************************
ok: [10.4.7.101] => (item=1) => {
    "msg": 1
}
ok: [10.4.7.101] => (item=2) => {
    "msg": 2
}
ok: [10.4.7.101] => (item=3) => {
    "msg": 3
}

PLAY RECAP **************************************************************************************************************************************
10.4.7.101                 : ok=2    changed=0    unreachable=0    failed=0    skipped=0    rescued=0    ignored=0   


real	0m6.720s
user	0m1.219s
sys	    0m0.338s

需要注意：
在使用redis缓存后，如果出现异常（若未出现，请忽略）：TypeError: the JSON object must be str, not 'bytes'。
解决办法：
$ find / -name ansible
$ vim /usr/lib/python2.7/site-packages/ansible/plugins/cache/redis.py
..........
self._cache[key] = json.loads(value.decode('utf-8'))     # 修改为这个
    
查看redis存储情况
$ redis-cli
127.0.0.1:6379> keys *
1) "ansible_facts10.4.7.101"
2) "ansible_cache_keys"

总之：不同网络环境下的耗时肯定是不同的，但是设置缓存是肯定可以加快 Ansible 运行速度的，特别是 playbook 的运行。

四、Ansible取消交互

$ vim /etc/ansible/ansible.cfg
........
host_key_checking = False          # 打开注释即可
    
# 取消ssh的yes和no的交互：
$ vim /root/.ssh/config
UserKnownHostsFile /dev/null
ConnectTimeout 15
StrictHostKeyChecking no
    
或者直接ssh时增加一个参数
$ ssh -o StrictHostKeyChecking=no -p22 root@10.4.7.101

五、Ansible的-t选项，提高ansible执行效率

ansible的"-t"或"--tree"选项是将ansible的执行结果按主机名保存在指定目录下的文件中。

有些时候，ansible执行起来的速度会非常慢，这种慢体现在即使执行的是一个立即返回的简单命令(如ping模块)，也会耗时很久，且不是因为ssh连接慢导致的。
如果使用-t选项，将第一次执行得到的结果按inventory中定义的主机名保存在文件中，下次执行到同一台主机时速度将会变快很多，即使之后不再加上-t选项，
也可以在一定时间内保持迅速执行。即使执行速度正常（如执行一个Ping命令0.7秒左右），使用-t选项也可以在此基础上变得更快。

除了使用-t选项，使用重定向将结果重定向到某个文件中也是一样的效果。
这也算是一种ansible提速方式，但在centos6上使用低版本ansible时，有时会出现执行很慢的现象，但不是每次都这样，且centos7执行速度正常
所以这也是一种"bug"式问题，故这种方式没有通用性。

$ time ansible test_server -m command -a "hostname"
$ time ansible test_server -m command -a "hostname" -t /tmp/test
 
$ ll /tmp/test/
总用量 8
-rw-r--r--. 1 root root 236 2月   7 17:59 10.4.7.101
-rw-r--r--. 1 root root 307 2月   7 17:59 10.4.7.102

上面做了对比，发现使用-t或重定向方式，将ansible的执行结果按主机名保存在指定目录下的文件中，ansible执行效率会有所提升。