【运维进阶】Ansible 角色管理

Ansible 角色管理

实验环境

bash 复制代码

[lth@controller ~ 21:47:45]$ mkdir web && cd web

[lth@controller web 21:47:50]$ cat > ansible.cfg <<'EOF'
[defaults]
remote_user = lth
inventory = ./inventory

[privilege_escalation]
become = True
become_user = root
become_method = sudo
become_ask_pass = False
EOF

[lth@controller web 21:47:58]$ cat > inventory <<'EOF'
controller
node1
node2
node3
node4
EOF

Ansible 角色

Ansible 角色介绍

Ansible 角色（Role）是一种用于组织和复用 Ansible 代码的结构化方式，能将复杂的任务、变量、模板等按功能模块拆分，提高剧本的可维护性和复用性。以下是其核心特点和组成部分的分点介绍：

角色的核心作用

代码复用：将常用功能（如安装 Web 服务器、配置数据库）封装为角色，可在多个剧本（Playbook）中重复调用，避免重复编写代码。
结构标准化：通过固定的目录结构，使 Ansible 项目更清晰，便于团队协作和后期维护。
简化 Playbook ：在 Playbook 中只需通过 roles 关键字引用角色，无需编写冗长的任务列表，提升剧本可读性。

Ansible 角色结构

一个典型的角色目录包含以下子目录和文件（按功能分类）：

tasks/：存放核心任务文件（main.yml 是入口，可通过它引入其他任务文件），定义角色要执行的操作（如安装软件、修改配置）。
handlers/：存放 handlers（触发器）文件（main.yml 为入口），用于响应任务中的 notify 指令（如服务重启、配置重载）。
vars/：存放角色专属变量（main.yml 为入口），优先级低于 Playbook 中定义的变量，用于角色内部参数配置。
defaults/：存放默认变量（main.yml 为入口），优先级最低，可被其他地方的变量覆盖，适合定义角色的默认参数。
templates/：存放 Jinja2 模板文件（如配置文件模板），可通过变量动态生成内容。
files/：存放静态文件（如脚本、证书），可直接被任务引用或复制到目标主机。
meta/：存放角色元数据（main.yml 为入口），如作者、版本、依赖角色等，用于角色管理和依赖处理。
tests/：存放测试相关文件（如测试用 Playbook），用于验证角色功能。
README.md：提供人类可读的基本角色描述、有关如何使用该角色的文档和示例，以及其发挥作用所需要满足的任何非Ansible要求。

说明：并非每个角色都拥有所有目录，部分目录可以省略。

示例：

bash 复制代码

[lth@controller web 22:10:07]$ ansible-galaxy init lth
- lth was created successfully
[lth@controller web 22:10:10]$ tree lth
lth
├── defaults
│   └── main.yml
├── files
├── handlers
│   └── main.yml
├── meta
│   └── main.yml
├── README.md
├── tasks
│   └── main.yml
├── templates
├── tests
│   ├── inventory
│   └── test.yml
└── vars
    └── main.yml

8 directories, 8 files

Ansible 角色目录位置

默认role使用以下三个目录：

~/.ansible/roles
/usr/share/ansible/roles
/etc/ansible/roles

优先级从上到下依次降低。

可以在ansible.cfg配置文件 $defaults$ 块中通过变量roles_path定义role位置：

ini 复制代码

[defaults]
roles_path  = ./roles
......

多个路径使用冒号分隔：

ini 复制代码

roles_path = /etc/ansible/roles:/home/student/web/roles

创建角色

bash 复制代码

[lth@controller web 22:19:32]$ mkdir roles
[lth@controller web 22:19:34]$ ansible-galaxy init apache
- apache was created successfully
[lth@controller web 22:19:39]$ mv apache/ roles
# 也可以直接使用以下命令将角色放置到指定目录
[lth@controller web 22:19:47]$ ansible-galaxy init apache --init-path=./roles

# 查看角色列表
[lth@controller web 22:19:52]$ ansible-galaxy list
# /home/student/web/roles
- apache, (unknown version)
[lth@controller web 22:19:58]$ cd roles/apache/
[lth@controller apache 22:20:10]$

bash 复制代码

# 核心任务逻辑：安装、启动、配置、创建目录和首页
[lth@controller apache 22:20:20]$ vim tasks/main.yml
[lth@controller apache 22:20:23]$ cat tasks/main.yml 
---
# tasks file for apache
# 1. 安装 Apache 软件包（默认为 httpd）
- name: install web
  yum:
    name: "{{ web_package }}"   # 使用变量，便于修改
    state: latest               # 确保安装最新版本

# 2. 启动并设置 Apache 开机自启
- name: "start {{ web_service }}"
  service:
    name: "{{ web_service }}"   # 服务名（默认为 httpd）
    state: started              # 确保服务已启动
    enabled: yes                # 开机自动启动

# 3. 渲染 motd 模板，更新 /etc/motd 欢迎信息
- name: prepare motd
  template:
    src: motd.j2                # 模板文件路径（位于 templates/）
    dest: /etc/motd             # 渲染后生成的目标文件

# 4. 渲染 Apache 虚拟主机配置
- name: prepare lth site
  template:
    src: lth.conf.j2           # 虚拟主机配置模板
    dest: /etc/httpd/conf.d/lth.conf
  notify:                       # 如果文件有变化，触发 handlers
    - restart_web

# 5. 创建站点目录（以主机名区分，避免冲突）
- name: prepare DocumentRoot 
  file:
    path: "/var/www/html/{{ ansible_hostname }}"  # 每台主机单独目录
    state: directory                              # 确保存在目录

# 6. 渲染首页 index.html
- name: prepare index.html
  template:
    src: index.html.j2          # 首页模板
    dest: "/var/www/html/{{ ansible_hostname }}/index.html"

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# 定义默认变量defaults/main.yml，便于在 tasks 中引用
[lth@controller apache 22:31:14]$ vim defaults/main.yml
[lth@controller apache 22:31:24]$ cat defaults/main.yml 
---
# defaults file for apache
# 定义默认软件包和服务名称，方便在 tasks 中调用
web_package: httpd # Apache 软件包
web_service: httpd # Apache 服务名

# 编写templates/motd.j2
[lth@controller apache 22:32:12]$ vim templates/motd.j2
[lth@controller apache 22:32:16]$ cat templates/motd.j2
hello guys!
Welcome to {{ ansible_fqdn }}!

# 编写templates/lth.conf.j2
[lth@controller apache 22:32:18]$ vim templates/lth.conf.j2 
[lth@controller apache 22:32:24]$ cat templates/lth.conf.j2 
# {{ ansible_managed }}
<VirtualHost *:80>
    ServerAdmin lth@{{ ansible_fqdn }}
    ServerName {{ ansible_fqdn }}
    ErrorLog logs/{{ ansible_hostname }}-error.log
    CustomLog logs/{{ ansible_hostname }}-common.log common
    DocumentRoot /var/www/html/{{ ansible_hostname }}/

    <Directory /var/www/html/{{ ansible_hostname }}/>
       Options +Indexes +FollowSymlinks +Includes
       Order allow,deny
       Allow from all
    </Directory>
</VirtualHost>

# 定义handlers/main.yml ，当配置文件变化时执行
[lth@controller apache 22:34:26]$ vim handlers/main.yml
[lth@controller apache 22:34:29]$ cat handlers/main.yml 
---
# handlers file for apache
- name: restart_web
  service:
    name: "{{ web_service }}" # 使用变量，默认为 httpd
    state: restarted          # 重启 Apache 服务

# 模板文件：系统欢迎信息（motd）:templates/index.html.j2 
[lth@controller apache 22:34:43]$ vim templates/index.html.j2
[lth@controller apache 22:34:47]$ cat templates/index.html.j2 
Welcome to {{ ansible_fqdn }} !

# 定义meta/main.yml  
[lth@controller apache 22:34:54]$ vim meta/main.yml 
[lth@controller apache 22:34:59]$ cat meta/main.yml 
---
galaxy_info:
  author: lth
  description: lth web
  company: lth world
  license: license (GPLv2, CC-BY, etc)
  min_ansible_version: 2.4

  platforms:
  - name: Fedora
    versions:
    - all
    - 25
  - name: SomePlatform
    versions:
    - all
  galaxy_tags: [apache,web]
dependencies: []

调用角色

bash 复制代码

[lth@controller web 22:38:39]$ vim playbook.yml 
[lth@controller web 22:38:49]$ cat playbook.yml 
---
- name: deploy apache
  hosts: node2
  roles:
    - apache

# 执行
[lth@controller web 22:38:57]$ ansible-playbook playbook.yml 

PLAY [deploy apache] ********************************************************************************
 
TASK [Gathering Facts] ******************************************************************************
ok: [node2]

TASK [apache : install web] *************************************************************************
ok: [node2]
 
TASK [apache : start httpd] *************************************************************************
ok: [node2]

TASK [apache : prepare motd] ************************************************************************
changed: [node2]

TASK [apache : prepare lth site] *******************************************************************
changed: [node2]

TASK [apache : prepare DocumentRoot] ****************************************************************
changed: [node2]

TASK [apache : prepare index.html] ******************************************************************
changed: [node2]

RUNNING HANDLER [apache : restart_web] **************************************************************
changed: [node2]

PLAY RECAP ******************************************************************************************
node2                      : ok=8    changed=5    unreachable=0    failed=0    skipped=0    rescued=0    ignored=0   

# 验证motd文件
[lth@controller web 22:40:58]$ ssh root@node1
Last login: Tue Aug 22:40:58 2025 from 10.1.8.10
hello guys!
Welcome to node1.xiexin.cloud !

# 验证web
[root@node1 ~]# curl http://node1/
Welcome to node1.xiexin.cloud !

使用系统角色

系统角色介绍

RHEL 系统角色（由 rhel-system-roles 软件包提供）是 Red Hat 为标准化 RHEL 主机配置推出的 Ansible 角色集合，核心要点如下：

版本支持：自 RHEL 7.4 起引入，RHEL 8 中可从 AppStream 频道获取，适用于 RHEL 6.10 及以上版本的所有主机。
核心价值 ：通过统一的角色抽象，解决不同 RHEL 版本间的配置差异。例如，RHEL 6 推荐 ntpd 服务、RHEL 7 推荐 chronyd 服务，管理员无需分别维护两种配置文件，只需通过 rhel-system-roles.timesync 角色，即可用同一套 YAML 变量为混合版本环境定义时间同步规则。
本质作用：以标准化方式简化跨版本 RHEL 主机的系统配置（如时间同步、网络、防火墙等），减少版本差异带来的运维复杂度，提升配置一致性和效率。

系统角色安装和说明

bash 复制代码

[lth@controller web 22:46:33]$ sudo yum install -y rhel-system-roles

# RHEL系统角色位于/usr/share/ansible/roles/
[lth@controller web 22:46:39]$ ls -1 /usr/share/ansible/roles/

# Ansible默认roles_path包含/usr/share/ansible/roles，可以直接引用这些角色。

# 系统角色的文档位于/usr/share/doc/rhel-system-roles
[lth@controller web 22:46:46]$ ls /usr/share/doc/rhel-system-roles

# 每个角色的文档目录均包含一个README.md文件。
# README.md文件含有角色的说明，以及角色用法信息。
# README.md文件也会说明影响角色行为的角色变量。
# README.md文件中含有playbook代码片段，用于演示常见配置场景的变量设置。

角色使用案例-timesync

使用 Ansible 的系统角色（system roles）来管理 NTP 时间同步服务。

bash 复制代码

[lth@controller web 22:46:58]$ vim ansible.cfg 
[lth@controller web 22:47:16]$ cat ansible.cfg 
[defaults]
inventory = ./inventory
remote_user = lth
vault_password_file = ./password-for-vault
roles_path  = ./roles:/usr/share/ansible/roles/ 
#设置了角色搜索路径，保证 Ansible 可以找到系统角色和本地自定义角色。
#ask_pass = True
#module_name = command
#private_key_file = /opt/id_rsa
#host_key_checking = False

[privilege_escalation]
become=True
become_method=sudo
become_user=root
become_ask_pass=False

# playbook内容取自如下
[lth@controller web 22:48:34]$ vim /usr/share/ansible/roles/rhel-system-roles.timesync/README.md 

# 调用了 rhel-system-roles.timesync 角色，自动配置时间同步服务。
# 通过变量 timesync_ntp_servers 指定 NTP 服务器（这里是 ntp.aliyun.com）。
# 角色内部会根据变量去修改系统配置（如 /etc/chrony.conf 或 /etc/ntp.conf），启动时间同步服务，并确保服务开机自启。
[lth@controller web 22:49:44]$ vim playbook.yml 
[lth@controller web 22:49:48]$ cat playbook.yml 
- name: Manage timesync with 1 servers
  hosts: all
  vars:
    timesync_ntp_servers:
      - hostname: ntp.aliyun.com
        iburst: true
  roles:
    - rhel-system-roles.timesync

# 执行
# Ansible 会在所有目标主机上执行系统角色 tasks，实现 自动化时间同步配置。
[lth@controller web 22:50:54]$ ansible-playbook playbook.yml

使用 ANSIBLE GALAXY 部署角色

ANSIBLE GALAXY

Ansible Galaxy 是 Ansible 官方提供的一个角色（Roles）管理平台和社区生态系统，主要用于分享、发现和管理 Ansible 角色，核心功能和特点如下：

核心定位

作为 Ansible 角色的 "仓库"，汇集了由官方、企业及社区开发者贡献的大量预定义角色，涵盖从基础服务配置（如 Web 服务器、数据库）到复杂应用部署（如 Kubernetes、监控系统）等场景。
提供标准化的角色管理机制，方便用户查找、下载、共享和版本控制角色。

主要功能

角色发现与下载：用户可通过关键词搜索（如 "nginx""mysql"）找到所需角色，通过ansible-galaxy install命令直接下载到本地使用。
bash 复制代码
```
# 示例：安装社区维护的 nginx 角色
ansible-galaxy install geerlingguy.nginx
```
角色发布与分享：开发者可将自己编写的角色上传至 Galaxy，供社区复用，支持版本管理和更新。
依赖管理 ：角色可在元数据（meta/main.yml）中定义依赖关系，安装时会自动下载依赖的角色。
评分与质量标识：社区用户可对角色评分，平台会通过 "质量分数" 标识角色的标准化程度（如是否包含文档、测试用例等），帮助用户选择高质量角色。

优势与价值

降低开发成本：无需从零编写角色，直接复用社区成熟角色，加速 Playbook 开发。
促进最佳实践：优质角色通常遵循 Ansible 最佳实践和行业标准配置，提升自动化脚本的可靠性。
社区协作：连接全球 Ansible 用户和开发者，形成活跃的生态，推动角色迭代和问题解决。

与 RHEL 系统角色的关系

Ansible Galaxy 是通用的角色社区平台，包含各类场景的角色；而 RHEL 系统角色是 Red Hat 官方针对 RHEL 系统推出的专用角色，通常也会在 Galaxy 上发布。
用户可同时使用 Galaxy 社区角色和 RHEL 系统角色，根据场景灵活选择。

通过 Ansible Galaxy，用户可以快速构建基于角色的自动化体系，充分利用社区资源提升运维效率。

ansible-galaxy 命令

bash 复制代码

[lth@controller web 22:54:49]$ ansible-galaxy -h
usage: ansible-galaxy [-h] [--version] [-v] TYPE ...

Perform various Role and Collection related operations.

positional arguments:
  TYPE
    collection   Manage an Ansible Galaxy collection.
    role         Manage an Ansible Galaxy role.

options:
  --version      show program's version number, config file location, configured
                 module search path, module location, executable location and exit
  -h, --help     show this help message and exit
  -v, --verbose  Causes Ansible to print more debug messages. Adding multiple -v
                 will increase the verbosity, the builtin plugins currently
                 evaluate up to -vvvvvv. A reasonable level to start is -vvv,
                 connection debugging might require -vvvv. This argument may be
                 specified multiple times.

bash 复制代码

[lth@controller web 22:55:36]$ ansible-galaxy role -h
usage: ansible-galaxy role [-h] ROLE_ACTION ...

positional arguments:
  ROLE_ACTION
    init       Initialize new role with the base structure of a role.
    remove     Delete roles from roles_path.
    delete     Removes the role from Galaxy. It does not remove or alter the actual
               GitHub repository.
    list       Show the name and version of each role installed in the roles_path.
    search     Search the Galaxy database by tags, platforms, author and multiple
               keywords.
    import     Import a role into a galaxy server
    setup      Manage the integration between Galaxy and the given source.
    info       View more details about a specific role.
    install    Install role(s) from file(s), URL(s) or Ansible Galaxy

options:
  -h, --help   show this help message and exit

ansible-galaxy role 命令可以简写为 ansible-galaxy。以下示例采用简写格式。

综合案例：部署 web 集群

准备自动化工具 ：通过 Ansible Galaxy 获取现成角色，包括用于一键部署 Apache Web 服务的 geerlingguy.apache 和用于安装配置 HAProxy 负载均衡器的 haproxy 角色。使用 ansible-galaxy install 命令下载到本地后，对 haproxy 角色文件夹进行重命名，方便后续在剧本中引用。
明确机器分组与分工：在 inventory（"通讯录"）文件中，将机器分为两组------LBs 组（仅 controller 机器，作为负载均衡器）和 WEBs 组（node1 到 node4 四台机器，作为 Web 服务器节点），使 Ansible 能清晰区分任务执行对象。
编写任务剧本（Playbook）： - 针对 LBs 组（controller）：通过 haproxy 角色部署负载均衡，并配置后端 4 个 Web 节点的地址（10.1.8.11 至 10.1.8.14，端口均为 80）。 - 针对 WEBs 组（node1 - node4）：通过 apache 角色在每台机器上安装配置 Apache 服务，确保其能提供网站服务。
预处理与执行任务 ：先通过 ansible 命令批量关闭并禁用目标机器上的 nginx 服务，避免冲突；再运行 ansible-playbook playbook.yml，Ansible 会自动按剧本在对应机器上执行部署任务，无需手动登录操作。
验证负载均衡效果 ：多次访问 http://controller（负载均衡器地址），可见请求被 HAProxy 自动分发到不同 Web 节点，分别显示 node1 至 node4 的欢迎语，说明负载均衡生效，实现了访问请求的均匀分配。整个过程体现了 Ansible 自动化的优势：复用现成角色，配合简单的剧本和清单配置，即可快速搭建复杂服务架构，减少人工操作和出错概率。

演示：

bash 复制代码

[lth@controller web 23:02:22]$ ansible-galaxy role search --author geerlingguy apache

Found 2 roles matching your search:

 Name                       Description
 ----                       -----------
 geerlingguy.apache         Apache 2.x for Linux.
 geerlingguy.apache-php-fpm Apache 2.4+ PHP-FPM support for Linux.

# 安装角色
[lth@controller web 23:02:31]$ ansible-galaxy role install geerlingguy.apache
- downloading role 'apache', owned by geerlingguy
- downloading role from https://github.com/geerlingguy/ansible-role-apache/archive/4.0.0.tar.gz
- extracting geerlingguy.apache to /home/lth/web/roles/geerlingguy.apache
- geerlingguy.apache (4.0.0) was installed successfully
[lth@controller web 23:03:03]$ ls roles/
apache  geerlingguy.apache
[lth@controller web 23:03:22]$ ansible-galaxy install http://192.168.42.100/%E8%BD%AF%E4%BB%B6/ansible-role-haproxy-1.3.1.tar.gz
- downloading role from http://192.168.42.100/%E8%BD%AF%E4%BB%B6/ansible-role-haproxy-1.3.1.tar.gz
- extracting ansible-role-haproxy-1.3.1 to /home/lth/web/roles/ansible-role-haproxy-1.3.1
- ansible-role-haproxy-1.3.1 was installed successfully

[lth@controller web 23:03:30]$ mv roles/ansible-role-haproxy-1.3.1/ roles/haproxy
[lth@controller web 23:03:44]$ ls roles/
apache  geerlingguy.apache  haproxy

# 查看haproxy角色使用说明，获取关键变量信息
[lth@controller web 23:04:24]$ vim roles/geerlingguy.haproxy/README.md
......
HAProxy backend configuration directives.

    haproxy_backend_servers:
      - name: app1
        address: 192.168.0.1:80
      - name: app2
        address: 192.168.0.2:80
......

# 查看apache角色使用说明，不需要配置变量
[lth@controller web 23:04:29]$ vim roles/geerlingguy.apache/README.md

# 编写playbook
[lth@controller web 23:05:36]$ vim playbook.yml 
[lth@controller web 23:05:59]$ cat playbook.yml 
- name: deploy LB
  hosts: LBs
  vars:
    haproxy_backend_servers:
      - name: node1
        address: 10.1.8.11:80
      - name: node2
        address: 10.1.8.12:80
      - name: node3
        address: 10.1.8.13:80
      - name: node4
        address: 10.1.8.14:80
  roles:
    - haproxy
- name: deploy apache
  hosts: WEBs
  roles:
    - apache 

# 查看清单文件
[lth@controller web 23:06:33]$ vim inventory 
[lth@controller web 23:06:38]$ cat inventory 
[LBs]
controller
  
[WEBs]s                  674321`234CXa
node[1:4]

# 执行剧本
[lth@controller web 23:08:01]$ ansible-playbook playbook.yml 

# 测试结果
[lth@controller web 23:09:20]$ curl http://controller
 Welcome to node2.xiexin.cloud !
[lth@controller web 23:09:24]$ curl http://controller
 Welcome to node3.xiexin.cloud !
[lth@controller web 23:09:26]$ curl http://controller
 Welcome to node4.xiexin.cloud !
[lth@controller web 23:09:31]$ curl http://controller
 Welcome to node1.xiexin.cloud !