Ansible自动化运维介绍

一、Ansible自动化运维介绍：

1.1 Ansible介绍：

Ansible是一种IT自动化工具。它可以配置系统，部署软件以及协调更高级的IT任务，例如：持续部署，滚动更新。Ansible适用于管理企业IT基础设施，从具有少数主机的小规模到数千个实例的企业环境。Ansible也是一种简单的自动化语言，可以完美地描述IT应用程序基础结构。

1.2 Ansible特点：

• 简单：减少学习成本；
• 强大：协调应用程序生命周期；
• 无代理：无需在被监控的服务器节点上安装任何代理，只要机器间可以通过ssh通信即可，可靠和安全；

1.3 Ansible安装：

yum install ansible -y

如果提示'没有可用软件包ansible'，表示系统yum源中已经没有对应的安装了，需要安装先epel在安装ansible：

yum install -y epel-release

查看安装的ansible版本信息：

ansible --version                   # 目前CentOS7下最新版本为2.9.18

如果需要更新ansible，请执行以下命令：

yum upgrade ansible

1.4 Ansible架构图：

• Inventory：Ansible管理的主机清单，包括IP地址、SSH端口、账号、密码等。
• Modules：任务均由模块完成，也可以自定义模块，例如经常使用的脚本。
• Plugins：使用插件增加Ansible核心功能，自身提供了很多插件，也可以自定义插件。
• Playbooks：“剧本”，Ansible核心功能，模块化定义一系列任务，供外部统一调用。

1.5 配置Ansible管理的主机清单：

1、查看ansible软件包安装的位置：

rpm -ql ansible | more 

2、配置ansible管理的主机清单：

vim /etc/ansible/hosts
[webservers]
192.168.1.95
192.168.1.96

3、测试与主机清单是否能连通：

ansible all -m ping -uroot -k            # 通过ssh用户名、密码方式连接所有分组主机
ansible webservers -m ping -uroot -k     # 通过ssh用户名、密码方式连接webservers分组主机

4、Ansible连接主机认证(Ansible是基于SSH进行通信的)：

SSH密码认证：

vim /etc/ansible/hosts
[webservers]
192.168.1.95 ansible_ssh_user=root ansible_ssh_pass="mingjis41"
192.168.1.96 ansible_ssh_user=root ansible_ssh_pass="mingjis41"

SSH密钥对认证：

# 生成密码
ssh-keygen   
# 将公钥拷贝到目标服务器上，每次通信通过私钥进行免登录认证
ssh-copy-id root@192.168.1.95
ssh-copy-id root@192.168.1.96
# 编写主机清单
vim /etc/ansible/hosts
[webservers]
192.168.1.95 ansible_ssh_user=root ansible_ssh_key=/root/.ssh/id_rsa 
192.168.1.96 ansible_ssh_user=root ansible_ssh_key=/root/.ssh/id_rsa 
# 也可以ansible.cfg在配置文件中指定：
[defaults]
private_key_file = /root/.ssh/id_rsa     # 默认路径

测试与主机清单是否能连通：

ansible all -m ping                      # 连接所有分组主机
ansible webservers -m ping               # 连接webservers分组主机

1.6 Ansible命令行参数：

选项	描述
-C, --check	运行检查，不执行任何操作
-e EXTRA_VARS,--extra-vars=EXTRA_VARS	设置附加变量 key=value
-u REMOTE_USER, --user=REMOTE_USER	SSH连接用户，默认None
-k, --ask-pass	SSH连接用户密码
-b, --become	提权，默认root
-K, --ask-become-pass	提权密码

1.7 常用模块

Ansible模块有两种运行方式：yaml文件方式执行 | 命令行方式执行；

ansible-doc –l                       # 查看所有模块
ansible-doc –s [模块名称]             # 查看模块文档

1、shell模块——执行shell脚本：

通过Playbooks方式运行shell模块：

vim shell.yaml

- hosts: webservers                 # 指定主机组信息
  remote_user: root                 # 指定用户名
  gather_facts: false               # 是否需要获取目标主机属性信息，如：IP、网卡等
  tasks:
  - name: test shell
    shell:
      cmd: ls -al                  # 查看当前目录下的文件信息
      chdir: /usr/local            # 更改目录

ansible-playbook -i /etc/ansible/hosts shell.yaml

通过命令行方式运行shell模块：

# 通过命令行的方式使用ansible shell模块
ansible * -m shell -a "ls"                  # 在主机清单中的所有机器上执行shell操作，一般慎用
ansible webservers  -m shell -a "ls"        # 在主机清单中webservers组中的所有机器上执行shell操作
ansible 192.168.1.95 -m shell -a "ls"       # 在主机清单中指定ip机器上执行shell操作
ansible 192.168.1.95 -m shell -a "ls /root ; ls /tmp"
# -m ： 表示model，模块的意思.
# -a ： 表示命令参数.
# ls ： 表示具体在目标主机上执行的命令.

2、copy模块——拷贝文件或目录：

通过Playbooks方式运行copy模块：

vim copy.yaml

- hosts: webservers                 # 指定主机组信息
  remote_user: root                 # 指定用户名
  gather_facts: false               # 是否需要获取目标主机属性信息，如：IP、网卡等
  tasks:
  - name: cp file
    cppy:
      src: /usr/local/dev/aaaa.txt  # 文件所在路径
      dest: /usr/local/dev/aaaa.txt # 复制到目标主机的具体路径
      owner: root                   # 文件所有者，可省略
      group: root                   # 文件所在组，可省略
      mode: u=rw,g=r,o=r            # 文件权限
      backup: yes                   # 如果目标主机上有此文件且文件内容不同,则备份主机上的旧文件

ansible-playbook -i /etc/ansible/hosts copy.yaml

通过命令行方式运行copy模块：

# 创建aaaa文件
touch /root/aaaa
# 将aaaa文件拷贝到ansible主机抢单中的指定目标及其上
ansible 192.168.1.95 -m copy -a "src=/root/aaaa dest=/root/aaaa"
# src : 表示源文件位置.
# dest：表示拷贝到目标主机上的指定位置.

3、file模块——管理文件和文件属性：

通过Playbooks方式运行file模块：

vim file.yaml

- hosts: webservers              # 指定主机组信息
  remote_user: root              # 指定用户名
  gather_facts: false            # 是否需要获取目标主机属性信息，如：IP、网卡等
  tasks:
  - name: create directory
    file:
      path: /usr/local/dev/test  # 文件夹所在路径
      state: directory           # 行为状态
      mode: '0755'               # 模式

ansible-playbook -i /etc/ansible/hosts file.yaml

通过命令行方式运行file模块：

ansible 192.168.1.95 -m file -a "path=/root/aaaa state=absent"
# path： 表示文件位置.
# state: 表示行为状态，absent表示删除文件或目录 |  directory表示创建目录

4、yum模块——管理软件包：

通过Playbooks方式运行yum模块：

vim yum.yaml

- hosts: webservers              # 指定主机组信息
  remote_user: root              # 指定用户名
  gather_facts: false            # 是否需要获取目标主机属性信息，如：IP、网卡等
  tasks:
  - name: install nginx          # 任务名称，同一个yaml文件中可以有多个-name(任务)
    yum:
      name: http://nginx.org/packages/rhel/7/x86_64/RPMS/nginx-1.14.0-1.el7_4.ngx.x86_64.rpm                  
      state: latest              # 行为状态

ansible-playbook -i /etc/ansible/hosts yum.yaml

通过命令行方式运行yum模块：

ansible 192.168.1.95 -m yum -a "name=epel-release state=present"         # 安装epel-release软件包
ansible 192.168.1.95 -m yum -a "name=* state=latest"                     # 更新所有软件包
ansible 192.168.1.95 -m yum -a "name=http://xxxx/xxxx.rpm state=present" # 安装网络上的rpm包
ansible 192.168.1.95 -m yum -a "name=/usr/local/xxxx.rpm state=present"  # 安装本地rpm包
# name ：表示软件包名称.
# state：表示行为状态，absent：表示卸载 | present表示安装 | latest表示安装最新包.

5、systemd模块——管理服务(CentOS7使用systemd管理服务)：

通过Playbooks方式运行systemd模块：

vim systemd.yaml

- hosts: webservers              # 指定主机组信息
  remote_user: root              # 指定用户名
  gather_facts: false            # 是否需要获取目标主机属性信息，如：IP、网卡等
  tasks:
  - name: run nginx              # 任务名称
    systemd: 
      name: nginx                # 服务名称              
      state: started             # 行为状态
      enabled: yes               # 开启自启动

ansible-playbook -i /etc/ansible/hosts systemd.yaml

通过命令行方式运行systemd模块：

ansible 192.168.1.95 -m systemd -a "name=firewallk state=restarted enabled=yes"
# name ：表示服务名称.
# state：表示行为状态，started表示启动服务 | stopped表示停止服务 | restarted表示重启服务.
# enabled：表示是否开机自启动，yes表示开机自启动.

6、unarchive模块——解压操作：

通过Playbooks方式运行unarchive模块：

vim unarchive.yaml

- hosts: webservers              # 指定主机组信息
  remote_user: root              # 指定用户名
  gather_facts: false            # 是否需要获取目标主机属性信息，如：IP、网卡等
  tasks:
  - name: unarchive file         # 任务名称
    unarchive: 
      src: /usr/local/aaaa.tar   # 压缩包所在路径             
      dest: /usr/local/          # 家崖后的路径

ansible-playbook -i /etc/ansible/hosts unarchive.yaml

通过命令行方式运行unarchive模块：

ansible 192.168.1.95 -m unarchive -a "src=/usr/local/aaaa.tar.gz dest=/tmp"
# src ：表示压缩包的路径.
# dest：解压后的路径.

7、debug模块——调试操作：

通过Playbooks方式运行debug模块：

vim debug.yaml

- hosts: webservers              # 指定主机组信息
  remote_user: root              # 指定用户名
  gather_facts: false            # 是否需要获取目标主机属性信息，如：IP、网卡等
  tasks:
  - name: debug test file        # 任务名称
    debug: 
      var: hostvars[inventory_hostname]

ansible-playbook -i /etc/ansible/hosts debug.yaml

通过命令行方式运行debug模块：

ansible 192.168.1.95 -m debug -a "var=hostvars"
# var：表示打印指定主机默认的变量.

1.5 Playbook：

PlayBooks是Ansible的配置、部署和编排语言。它可以描述您希望在远程目标及其做哪些事情或者描述IT流程中一系列步骤。使用易读的YAML格式组织PlayBook文件。如果Ansible模块是您工作中的工具，那么Playbook就是您的使用说明书，而您的主机资产文件就是您的原材料。与命令行任务执行模式相比，Playbooks使用ansible是一种完全不同的方式，并且功能特别强大。

1、在PlayBooks YAML文件中指定主机组和用户：

- hosts: webservers      # 指定主机组信息
  remote_user: zjg       # 指定用户名
  become: yes            # 提权，加上sudo权限
  become_user: root      # 提权的用户

2、在PlayBooks中定义变量：

变量是应用于多个主机的便捷方式； 实际在主机执行之前，变量会对每个主机添加，然后在执行中引用。

在PlayBooks中，可以通过以下五种方式定义变量，如下：

• 通过命令行参数定义变量：

  -e VAR=VALUE
  ansible webservers -m debug -a "var=abc" -e abc=123  # 设置变量abc=123
  

• 在主机清单文件中定义组变量(Ansible中的首选做法是不将变量存储在主机清单中)：

[webservers]
192.168.1.95
192.168.1.96

[webservers:vars]                      
ansible_ssh_user=root ansible_ssh_pass="mingjis41"   # 针对webservers主机组定义变量
[all:vars]  
role=wb1                                             # 针对所有主机组定义变量

• 通过单独的文件定义变量：

group_vars：该目录下存放的是组变量文件，与ansible.cfg同级；

group_vars/all.yml：表示所有主机有效，等同于[all:vars]

grous_vars/webservers.yaml：表示webservers组主机有效，等同于[webservers:vars]

# vim /etc/ansible/group_vars/all.yml
work_dir: /data
# vim /etc/ansible/group_vars/webservers.yml
nginx_port: 80

• 在Playbook YAML中定义变量：

- hosts: webservers
  vars:
    http_port: 80
    server_name: www.ctnrs.com

• Register注册变量：

- shell:                        # 使用shell模块
    netstat -antp | grep 80     # shell脚本
  register: result              # 将shell脚本的执行结果注册到变量result中
- debug:                        # 使用debug模块
    var: result                 # 输出result变量信息 

3、PlayBooks YAML文件中的任务列表：

每个PlayBooks YAML文件中包含一系列任务。这些任务按照顺序执行，所有主机都会执行相同的任务指令。

- hosts: webservers              # 指定主机组信息
  remote_user: root              # 指定用户名
  gather_facts: false            # 是否需要获取目标主机属性信息，如：IP、网卡等
  tasks:
  - name: inatall nginx
    yum: 
      name: nginx 
      state: latest

4、PlayBooks语法检查与调试：

语法检查，测试执行但不会再目标主机实际执行：

ansible-playbook -i /etc/ansible/hosts -C playbook.yaml
# 等同于
ansible-playbook -i /etc/ansible/hosts --check playbook.yaml

debug模块在执行期间打印语句，对于调试变量或表达式，而不必停止PlayBook。与'when：'指令一起调试更佳。

- hosts: webservers              # 指定主机组信息
  remote_user: root              # 指定用户名
  gather_facts: false            # 是否需要获取目标主机属性信息，如：IP、网卡等
  tasks:
  - name: debug test
    shell:
      netstat -antp | grep 80    # shell模块的命令
    register: result              # 定义result变量，变量值就是shell模块的命令执行结果
    debug:
      msg: "{{result}}"           # 打印result变量信息

5、PlayBooks任务控制：

如果有一个多任务的PlayBooks文件，可以通过tags标签针对性的执行文件中的特定任务：

vim nginx.yaml

- hosts: webservers              # 指定主机组信息
  remote_user: root              # 指定用户名
  gather_facts: false            # 是否需要获取目标主机属性信息，如：IP、网卡等
  tasks:
  - name: install nginx
    yum: pkg=nginx state=latest
    tags: install
  - name: write nginx conf
    template: src=/srv/httpd.j2 dest=/etc/nginx/nginx.conf
    tags: config

使用：

# 运行install任务
ansible-playbook -i /etc/ansible/hosts nginx.yml --tags "install"
# 运行install、config任务
ansible-playbook -i /etc/ansible/hosts nginx.yml nginx.yml --tags "install,config"
# 跳过install任务
ansible-playbook -i /etc/ansible/hosts nginx.yml nginx.yml --skip-tags "install"

6、PlayBooks流程控制：

条件判断：

- hosts: webservers              # 指定主机组信息
  remote_user: root              # 指定用户名
  gather_facts: false            # 是否需要获取目标主机属性信息，如：IP、网卡等
  tasks:
  - name: test shell
    shell:
      echo 123
    register: result
  - name: test debug
    debug: 
      msg: "{{result}}"
    # 当目标主机的ip=192.168.1.95时才执行任务
    when: result == '123'

循环：

- hosts: webservers              # 指定主机组信息
  remote_user: root              # 指定用户名
  gather_facts: false            # 是否需要获取目标主机属性信息，如：IP、网卡等
  tasks:
  - name: batch create user
    user: 
      name: {{ item }}           # item的值就是with_items中定义的多个值
      state: present 
      groups: wheel
    with_items:                  # 定义循环的变量
      - testuser1
      - testuser2

- name: unarchive file
  copy: 
    src: {{ item }} 
    dest: /tmp
  with_fileglob:
    - "/tmp/*.txt"              # 循环遍历/tmp目录下所有后缀为txt的文件

常用循环语句：

语句	描述
with_items	标准循环
with_fileglob	遍历目录文件
with_dict	遍历字典

7、PlayBooks模板：

- hosts: webservers              # 指定主机组信息
  remote_user: root              # 指定用户名
  gather_facts: false            # 是否需要获取目标主机属性信息，如：IP、网卡等
  vars:
    domain: "www.ctnrs.com"      # 定义domain变量
  tasks:
    - name: write nginx conf
      template: 
        src: /srv/server.j2
        dest: /etc/nginx/conf.d/server.conf

# server.j2
{% set domain_name = domain %}
server {
   listen 80;
   server_name {{ domain_name }};   # 引用jinja中定义的变量
   location / {
        root /usr/share/html;
   }
}

# server.j2
server {
   listen 80;
   server_name {{ domain }};       # 引用ansible playbooks中定义的变量
   location / {
        root /usr/share/html;
   }
}

在jinja中定义变量：

{% set local_ip = inventory_hostname %}

条件和循环：

# server.j2
upstream web {
  {% for host in groups['webservers'] %}
    # hostvars表示主机组中的变量
    # host表示迭代值
    # inventory_hostname表示主机名，由于主机清单文件中主机名是ip，这里我们拿到的也是ip
    server {{ hostvars[host].inventory_hostname }}
  {% endfor %}
}
server {
   listen 80;
   server_name {{ domain }};       # 引用ansible playbooks中定义的变量
   location / {
        root /usr/share/html;
   }
}

{% set list=['one','two','three'] %}
{% for i in list %}
  {% if i == 'two' %}
    -> two
  {% elif loop.index == 3 %}
    --> 3
  {% else %}
    {{ i }}
  {% endif %}
{% endfor %}

1.6 Ansible Roles模块任务：

Roles是基于已知文件结构自动加载某些变量文件，任务和处理程序的方法。

按角色对内容进行分组，适合构建复杂的部署环境。

1、定义Roles：

Roles目录结构：

site.yml                 # 角色任务执行的入口
webservers.yml
fooservers.yml
roles/
   common/
     tasks/
     handlers/
     files/
     templates/
     vars/
     defaults/
     meta/
   webservers/
     tasks/
     defaults/
     meta/

• tasks -包含角色要执行的任务的主要列表。
• handlers -包含处理程序，此角色甚至在此角色之外的任何地方都可以使用这些处理程序。
• defaults-角色的默认变量
• vars-角色的其他变量
• files -包含可以通过此角色部署的文件。
• templates -包含可以通过此角色部署的模板。
• meta-为此角色定义一些元数据。请参阅下面的更多细节。

2、Roles的示例：

mkdir roles
mkdir /roles/nginx
mkdir /roles/nginx/tasks
mkdir /roles/nginx/templates
mkdir /roles/nginx/files
cd /roles/nginx
tree .

tasks/main.yml文件中包含需要执行的任务清单：

注意：main.yaml文件中的任务只要从-name开始即可，tags不在此文件定义。

vim /tasks/main.yaml

- name: write nginx conf
  template: 
    src: nginx.conf          # 默认加载templates目录下的指定文件
    dest: /etc/nginx/conf.d

templates/目录包含任务的相关模板信息：

vim /templates/nginx.conf
server {
   listen 80;
   server_name www.baidu.com;       # 引用ansible playbooks中定义的变量
   location / {
        root /usr/share/html;
   }
}
:wq!
tree .

site.yaml是模块管理的入口文件：

vim site.yaml

- hosts: webservers
  gather_facts: false
  -name: install nginx
   roles:                      # 启用入口可以控制哪些模块
     - nginx
  -name: install php 
   roles: 
     - php 
  tags: nginx                  # 启用nginx模块 

执行任务：

ansible-playbook -i /etc/ansible/hosts site.yaml

3、使用角色：

# site.yml
- hosts: webservers
  roles:
    - common
    - webservers

定义多个：
- name: 0
  gather_facts: false
  hosts: all 
  roles:
    - common

- name: 1
  gather_facts: false
  hosts: all 
  roles:
    - webservers

3、角色控制

- name: 0.系统初始化
  gather_facts: false
  hosts: all 
  roles:
    - common
  tags: common 

1.7 K8s架构图：

1、单Master：

2、多Master：