Ansible自动化运维工具详解

一、Ansible基础介绍

1. 简介

Ansible是一款基于Python开发的自动化运维工具，集合了多种运维工具(puppet、cfengine、chef、func、fabric)的优点，实现了以下功能：

• 批量系统配置
• 批量程序部署
• 批量运行命令

Ansible基于模块工作，本身没有批量部署能力，真正实现批量部署的是Ansible运行的模块。Ansible主要提供框架，包括：

• 连接插件(connection plugins)：负责和被监控端实现通信
• 主机清单(host inventory)：指定操作的主机，是一个定义监控主机的配置文件
• 各种模块：核心模块、command模块、自定义模块
• 插件：完成记录日志邮件等功能
• playbook：剧本，执行多个任务时使用，非必需但可以让节点一次性运行多个任务

2. 总体架构

Ansible采用无代理架构，通过SSH协议与远程主机通信，主要组件包括：

• 控制节点(Control Node)：运行Ansible命令的主机
• 受管节点(Managed Nodes)：被Ansible管理的主机
• 清单文件(Inventory)：定义受管节点
• 模块(Modules)：执行特定任务的代码单元
• 插件(Plugins)：扩展Ansible核心功能

3. 特性

1. 无代理(no agents)：不需要在被管控主机上安装任何客户端
2. 无服务器端(no server)：使用时直接运行命令即可
3. 多语言模块(modules in any languages)：可使用任何语言开发模块
4. YAML配置(yam1, not code)：使用YAML语言定制剧本playbook
5. 基于SSH(ssh by default)：默认使用SSH工作
6. 强大的多层解决方案(strong multi-tier solution)：可实现多级指挥

4. 优点

1. 轻量级：无需在客户端安装agent，更新时只需在操作机上进行一次更新
2. 高效：批量任务可以写成脚本，且不用分发到远程就可以执行
3. 易维护：使用Python编写，相比Ruby语法更简单
4. 支持sudo：可以方便地执行需要特权权限的操作

二、Ansible基础安装与配置

1. Ansible基础安装

(1) Python 2.7安装

Ansible基于Python开发，需要Python 2.7环境：

# 将python头文件拷贝到标准目录，以避免编译ansible时找不到所需的头文件
cd /usr/local/include/python2.7/
cp -a ./* /usr/local/include/

# 备份旧版的python，并符号链接新版的python
# 修改yum脚本，使其指向旧版本的python，以避免其无法运行
vi /usr/bin/yum
# 将 #!/usr/bin/python 改为 #!/usr/bin/python2.6

(2) 安装必要模块

# setuptools模块安装
# pycrypto模块安装
# PyYAML模块安装
# Jinja2模块安装
# paramiko模块安装
# simplejson模块安装

(3) Ansible安装

# 使用pip安装Ansible
pip install ansible

# 或从源码安装
# 下载源码包后执行
python setup.py install

2. Ansible配置

(1) SSH免密钥登录设置

Ansible默认使用SSH连接远程主机，配置免密登录可提高效率：

# 生成公钥私钥
ssh-keygen -t rsa

# 将公钥分发到其他服务器
ssh-copy-id user@remote_host

# 或在所有服务器上执行以下指令将公钥内容添加到~/.ssh/authorized_keys
cat /root/.ssh/id_rsa.pub >> ~/.ssh/authorized_keys
chmod 600 ~/.ssh/authorized_keys

三、Ansible核心概念

1. 主机清单(Inventory)

Inventory文件定义了Ansible管理的主机，默认位置为/etc/ansible/hosts，格式如下：

[webservers]
web1.example.com
web2.example.com

[dbservers]
db1.example.com
db2.example.com

[production:children]
webservers
dbservers

2. 模块(Modules)

Ansible通过模块执行具体任务，常用模块包括：

• command/shell：执行命令
• copy：复制文件
• file：管理文件和目录
• yum/apt：包管理
• service：管理服务
• user/group：用户和组管理

3. Playbook

Playbook是Ansible的配置、部署和编排语言，使用YAML格式编写：

---
- hosts: webservers
  become: yes
  tasks:
    - name: Ensure Apache is installed
      yum:
        name: httpd
        state: present
    
    - name: Ensure Apache is running
      service:
        name: httpd
        state: started
        enabled: yes

四、Ansible使用示例

1. 基本命令

# 测试所有主机的连通性
ansible all -m ping

# 在所有主机上执行命令
ansible all -a "/bin/echo hello"

# 使用特定模块
ansible webservers -m yum -a "name=httpd state=present"

# 使用sudo权限
ansible dbservers -b -m yum -a "name=mysql-server state=present"

2. Playbook执行

# 运行playbook
ansible-playbook site.yml

# 检查playbook语法
ansible-playbook --syntax-check site.yml

# 列出playbook中所有任务
ansible-playbook --list-tasks site.yml

五、Ansible高级特性

1. 变量和Facts

Ansible支持多种变量定义方式：

• Inventory变量
• Playbook变量
• 注册变量
• Facts变量（系统自动收集的信息）

- hosts: all
  vars:
    http_port: 80
  tasks:
    - name: Print variable
      debug:
        msg: "The port is {{ http_port }}"

2. 模板(Templates)

使用Jinja2模板引擎动态生成配置文件：

# httpd.conf.j2
Listen {{ http_port }}
ServerName {{ ansible_fqdn }}

- name: Configure Apache
  template:
    src: httpd.conf.j2
    dest: /etc/httpd/conf/httpd.conf

3. 角色(Roles)

Roles是组织Playbook的高级方式，目录结构如下：

roles/
  common/
    tasks/
    handlers/
    files/
    templates/
    vars/
    defaults/
    meta/
  webservers/
    tasks/
    defaults/
    ...

六、Ansible最佳实践

1. 版本控制：将Playbook和Roles纳入版本控制系统（如Git）
2. 环境分离：为开发、测试和生产环境使用不同的Inventory文件
3. 变量管理：敏感信息使用Ansible Vault加密
4. 模块化：尽量使用官方模块而非shell命令
5. 幂等性：确保Playbook可以安全地多次运行

七、Ansible Vault

用于加密敏感数据：

# 创建加密文件
ansible-vault create secret.yml

# 编辑加密文件
ansible-vault edit secret.yml

# 运行使用加密变量的Playbook
ansible-playbook --ask-vault-pass site.yml

八、Ansible Galaxy

Ansible Galaxy是一个共享Roles的社区平台：

# 搜索可用Roles
ansible-galaxy search 'nginx'

# 安装Role
ansible-galaxy install geerlingguy.nginx

# 初始化新Role
ansible-galaxy init my_role

九、Ansible Tower/AWX

Ansible Tower是Red Hat提供的企业级Ansible管理平台，AWX是其开源版本，提供：

• 基于Web的用户界面
• 任务调度
• 可视化仪表盘
• 访问控制
• 审计日志

十、Ansible与云平台集成

Ansible提供模块支持主流云平台：

• AWS (ec2, s3, rds等模块)
• Azure (azure_rm模块系列)
• Google Cloud (gcp模块系列)
• OpenStack (os模块系列)

- name: Create EC2 instance
  ec2:
    key_name: mykey
    instance_type: t2.micro
    image: ami-123456
    wait: yes
    count: 3
    vpc_subnet_id: subnet-29e63245
    assign_public_ip: yes

总结

Ansible作为一款现代化的自动化运维工具，以其简单易用、无代理架构和强大的功能在DevOps领域广受欢迎。通过掌握Ansible的核心概念、Playbook编写和高级特性，可以显著提高IT基础设施的管理效率和可靠性。