Ansible教程
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Ansible 基础概念

什么是 Ansible

Ansible 是一个开源的自动化运维工具，由 Red Hat 公司维护。它可以帮助我们实现：

  • 配置管理：统一管理服务器配置
  • 应用部署：自动化应用程序部署
  • 任务执行：批量执行系统任务
  • 编排协调：复杂工作流程自动化

核心特性

1. 无代理架构（Agentless）

  • 不需要在目标主机上安装客户端
  • 通过 SSH 连接进行管理
  • 减少系统资源消耗

2. 简单易用

  • 使用 YAML 语法编写配置
  • 人类可读的配置文件
  • 学习曲线平缓

3. 幂等性

  • 多次执行相同操作结果一致
  • 避免重复配置导致的问题
  • 确保系统状态的一致性

4. 模块化设计

  • 丰富的内置模块
  • 支持自定义模块开发
  • 社区贡献的模块生态

核心组件

1. Control Node（控制节点）

  • 安装 Ansible 的机器
  • 执行 Playbook 和命令
  • 管理 Inventory 和配置

2. Managed Nodes（被管理节点）

  • 被 Ansible 管理的目标主机
  • 通过 SSH 连接
  • 不需要安装 Ansible

3. Inventory（主机清单）

  • 定义被管理的主机列表
  • 支持静态和动态清单
  • 可以分组管理主机

4. Modules（模块）

  • 执行具体任务的代码单元
  • 如文件操作、服务管理等
  • 支持各种操作系统和应用

5. Playbooks（剧本）

  • 定义自动化任务的 YAML 文件
  • 包含一系列 plays 和 tasks
  • 描述期望的系统状态

6. Roles（角色）

  • 可重用的 Playbook 组件
  • 按功能组织任务和配置
  • 便于分享和维护

工作原理

graph LR
    A[Control Node] --> B[SSH Connection]
    B --> C[Managed Node 1]
    B --> D[Managed Node 2]
    B --> E[Managed Node N]
    
    A --> F[Inventory]
    A --> G[Playbook]
    A --> H[Modules]

执行流程

  1. 读取 Inventory：确定目标主机
  2. 解析 Playbook：理解要执行的任务
  3. 建立连接：通过 SSH 连接目标主机
  4. 传输模块：将 Python 模块传输到目标主机
  5. 执行任务：在目标主机上执行模块
  6. 收集结果：返回执行结果到控制节点
  7. 清理临时文件：删除临时文件

安装 Ansible

系统要求

控制节点要求：

  • Python 3.8 或更高版本
  • Linux 或 macOS 系统
  • 不支持 Windows 作为控制节点

被管理节点要求：

  • Python 2.7 或 3.5+
  • SSH 服务
  • 支持 Linux、Windows、macOS

安装方法

1. 使用包管理器安装

Ubuntu/Debian：

sudo apt update
sudo apt install ansible

CentOS/RHEL：

sudo yum install epel-release
sudo yum install ansible

macOS：

brew install ansible

2. 使用 pip 安装

# 安装最新版本
pip install ansible

# 安装指定版本
pip install ansible==6.0.0

# 升级 Ansible
pip install --upgrade ansible

3. 从源码安装

git clone https://github.com/ansible/ansible.git
cd ansible
make install

验证安装

# 查看版本信息
ansible --version

# 查看配置信息
ansible-config dump

# 测试连接
ansible localhost -m ping

基本配置

1. 配置文件位置

Ansible 按以下顺序查找配置文件：

  1. ANSIBLE_CONFIG 环境变量指定的文件
  2. 当前目录下的 ansible.cfg
  3. 用户家目录下的 ~/.ansible.cfg
  4. 系统配置文件 /etc/ansible/ansible.cfg

2. 基本配置示例

[defaults]
# 默认主机清单文件
inventory = ./inventory

# 默认远程用户
remote_user = ansible

# SSH 私钥文件
private_key_file = ~/.ssh/id_rsa

# 禁用主机密钥检查
host_key_checking = False

# 并发连接数
forks = 10

# 日志文件
log_path = ./ansible.log

[ssh_connection]
# SSH 连接超时时间
timeout = 30

# 启用 SSH 管道
pipelining = True

3. 环境变量

# 配置文件路径
export ANSIBLE_CONFIG=/path/to/ansible.cfg

# 主机清单文件
export ANSIBLE_INVENTORY=/path/to/inventory

# 远程用户
export ANSIBLE_REMOTE_USER=ansible

# SSH 私钥
export ANSIBLE_PRIVATE_KEY_FILE=~/.ssh/id_rsa

第一个 Ansible 命令

1. 创建主机清单

# inventory 文件
[webservers]
web1.example.com
web2.example.com

[databases]
db1.example.com
db2.example.com

[all:vars]
ansible_user=ansible
ansible_ssh_private_key_file=~/.ssh/id_rsa

2. 测试连接

# 测试所有主机连接
ansible all -m ping

# 测试特定组
ansible webservers -m ping

# 测试单个主机
ansible web1.example.com -m ping

3. 执行简单命令

# 查看系统信息
ansible all -m setup

# 执行 shell 命令
ansible webservers -m shell -a "uptime"

# 安装软件包
ansible webservers -m yum -a "name=nginx state=present" --become

Ansible 与其他工具对比

1. Ansible vs Puppet

特性AnsiblePuppet
架构无代理需要代理
配置语言YAMLRuby DSL
学习曲线平缓陡峭
执行方式推送模式拉取模式
适用场景快速部署、临时任务大规模配置管理

2. Ansible vs Chef

特性AnsibleChef
配置复杂度简单复杂
代理要求无需代理需要代理
配置文件YAMLRuby
社区支持活跃活跃
企业支持Red HatProgress

3. Ansible vs SaltStack

# Ansible 示例
- name: Install nginx
  yum:
    name: nginx
    state: present

# SaltStack 示例（对比）
# nginx:
#   pkg.installed

实际应用场景

1. 基础设施即代码（IaC）

# infrastructure.yml
---
- name: Infrastructure as Code
  hosts: localhost
  tasks:
    - name: Create AWS EC2 instances
      ec2:
        key_name: mykey
        instance_type: t2.micro
        image: ami-12345678
        wait: yes
        count: 3
        vpc_subnet_id: subnet-12345678
        assign_public_ip: yes
        
    - name: Add instances to inventory
      add_host:
        name: "{{ item.public_ip }}"
        groups: webservers
      loop: "{{ ec2.instances }}"

2. 配置漂移检测

# drift_detection.yml
---
- name: Configuration drift detection
  hosts: all
  tasks:
    - name: Check nginx configuration
      stat:
        path: /etc/nginx/nginx.conf
        checksum_algorithm: md5
      register: nginx_config
      
    - name: Compare with baseline
      fail:
        msg: "Configuration drift detected!"
      when: nginx_config.stat.checksum != expected_checksum

3. 灾难恢复自动化

# disaster_recovery.yml
---
- name: Disaster recovery procedure
  hosts: backup_servers
  serial: 1
  tasks:
    - name: Stop application services
      service:
        name: "{{ item }}"
        state: stopped
      loop: "{{ app_services }}"
      
    - name: Restore from backup
      unarchive:
        src: "{{ backup_location }}/{{ backup_file }}"
        dest: "{{ app_directory }}"
        remote_src: yes
        
    - name: Start services
      service:
        name: "{{ item }}"
        state: started
      loop: "{{ app_services }}"

开发环境搭建

1. 使用 Vagrant 搭建测试环境

# Vagrantfile
Vagrant.configure("2") do |config|
  # 定义多个虚拟机
  (1..3).each do |i|
    config.vm.define "web#{i}" do |web|
      web.vm.box = "centos/7"
      web.vm.network "private_network", ip: "192.168.56.#{10+i}"
      web.vm.hostname = "web#{i}.local"
      
      # 配置 SSH
      web.vm.provision "shell", inline: <<-SHELL
        # 添加 ansible 用户
        useradd ansible
        echo "ansible ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL" > /etc/sudoers.d/ansible
        
        # 配置 SSH 密钥
        mkdir -p /home/ansible/.ssh
        echo "ssh-rsa AAAAB3NzaC1yc2E..." > /home/ansible/.ssh/authorized_keys
        chown -R ansible:ansible /home/ansible/.ssh
        chmod 700 /home/ansible/.ssh
        chmod 600 /home/ansible/.ssh/authorized_keys
      SHELL
    end
  end
end

2. Docker 测试环境

# Dockerfile.ansible-target
FROM centos:7

# 安装 SSH 和 Python
RUN yum update -y && \
    yum install -y openssh-server python3 sudo && \
    yum clean all

# 配置 SSH
RUN ssh-keygen -t rsa -f /etc/ssh/ssh_host_rsa_key -N '' && \
    ssh-keygen -t ecdsa -f /etc/ssh/ssh_host_ecdsa_key -N '' && \
    ssh-keygen -t ed25519 -f /etc/ssh/ssh_host_ed25519_key -N ''

# 创建 ansible 用户
RUN useradd -m ansible && \
    echo "ansible ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL" > /etc/sudoers.d/ansible && \
    mkdir -p /home/ansible/.ssh

# 复制公钥
COPY ansible_rsa.pub /home/ansible/.ssh/authorized_keys
RUN chown -R ansible:ansible /home/ansible/.ssh && \
    chmod 700 /home/ansible/.ssh && \
    chmod 600 /home/ansible/.ssh/authorized_keys

EXPOSE 22
CMD ["/usr/sbin/sshd", "-D"]

# 构建和运行测试容器
docker build -t ansible-target -f Dockerfile.ansible-target .
docker run -d --name test-node1 -p 2221:22 ansible-target
docker run -d --name test-node2 -p 2222:22 ansible-target

3. 测试清单配置

# test-inventory
[test_nodes]
test-node1 ansible_host=localhost ansible_port=2221 ansible_user=ansible
test-node2 ansible_host=localhost ansible_port=2222 ansible_user=ansible

[test_nodes:vars]
ansible_ssh_private_key_file=~/.ssh/ansible_rsa
ansible_ssh_common_args='-o StrictHostKeyChecking=no'

企业级部署考虑

1. 高可用性配置

# ha_setup.yml
---
- name: Setup Ansible Tower HA
  hosts: tower_nodes
  tasks:
    - name: Install PostgreSQL cluster
      include_role:
        name: postgresql_ha
        
    - name: Configure shared storage
      mount:
        path: /var/lib/awx
        src: "{{ nfs_server }}:/var/lib/awx"
        fstype: nfs
        state: mounted
        
    - name: Setup load balancer
      template:
        src: haproxy.cfg.j2
        dest: /etc/haproxy/haproxy.cfg
      notify: restart haproxy

2. 监控集成

# monitoring.yml
---
- name: Setup monitoring
  hosts: ansible_controllers
  tasks:
    - name: Install Prometheus node exporter
      unarchive:
        src: https://github.com/prometheus/node_exporter/releases/download/v1.3.1/node_exporter-1.3.1.linux-amd64.tar.gz
        dest: /opt
        remote_src: yes
        
    - name: Create systemd service
      template:
        src: node_exporter.service.j2
        dest: /etc/systemd/system/node_exporter.service
      notify: 
        - reload systemd
        - start node_exporter
        
    - name: Configure Ansible callback plugins
      lineinfile:
        path: /etc/ansible/ansible.cfg
        regexp: '^callback_whitelist'
        line: 'callback_whitelist = profile_tasks, timer, log_plays'

小结

本章我们学习了：

  1. Ansible 基本概念：了解了什么是 Ansible 及其核心特性
  2. 架构组件：掌握了控制节点、被管理节点等核心组件
  3. 工作原理：理解了 Ansible 的执行流程
  4. 安装配置：学会了如何安装和配置 Ansible
  5. 基本使用：执行了第一个 Ansible 命令
  6. 工具对比：了解了 Ansible 与其他自动化工具的区别
  7. 应用场景：掌握了实际工作中的应用场景
  8. 开发环境：学会了搭建测试和开发环境
  9. 企业部署：了解了企业级部署的考虑因素

下一章我们将学习如何管理 Inventory 主机清单，这是使用 Ansible 的基础。