Ansible自动化运维实战

引言

在现代IT基础设施管理中，自动化运维已经成为提高效率、减少人为错误的关键手段。Ansible作为一款基于Python开发的自动化运维工具，凭借其简单易用、功能强大的特点，迅速成为运维人员的得力助手。本文将从Ansible的基础概念出发，详细介绍其安装部署、配置使用以及高级功能，帮助读者快速掌握Ansible自动化运维技能。

一、Ansible简介

1. 什么是Ansible

Logo：

Ansible是一款自动化运维工具，基于Python开发，集合了众多运维工具（如puppet、cfengine、chef、func、fabric）的优点，实现了批量系统配置、批量程序部署、批量运行命令等功能。与其他工具不同的是，Ansible采用无客户端架构，通过SSH协议与目标主机通信，无需在被控节点上安装额外的软件。

2. Ansible的工作原理

Ansible的工作原理基于以下几个核心组件：

控制节点：安装Ansible的服务器，负责管理和执行自动化任务
被控节点：需要被管理的服务器，通过SSH与控制节点通信
Inventory：主机清单，定义了Ansible需要管理的主机和主机组
Playbook：任务剧本，定义了一系列要执行的任务
模块：Ansible执行具体操作的功能单元

二、Ansible安装部署

1. 环境准备

在开始安装Ansible之前，需要准备以下环境：

角色	IP地址	配置
Ansible服务器	192.168.100.100	安装Ansible
Ansible客户机	192.168.100.101 、 192.168.100.102、192.168.100.103、192.168.100.104	无需安装客户端

2. 安装步骤（Ansible服务器）

2.1 配置DNS解析

在Ansible服务器上配置主机名解析：

bash 复制代码

# vim /etc/hosts
192.168.100.100 ansible
192.168.100.101 host1
192.168.100.102 host2
192.168.100.103 host3
192.168.100.104 host4

2.2 安装Ansible

安装EPEL源：

bash 复制代码

# 安装epel源
 yum install -y epel-release

# 或使用阿里YUM源
rm -rf /etc/yum.repos.d/*
wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo https://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo
wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo https://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo

安装Ansible：

bash 复制代码

yum install -y ansible

验证安装：

bash 复制代码

# 列出所有文件
rpm -ql ansible

# 查看配置文件
rpm -qc ansible

# 查看ansible帮助
ansible --help

# 查看所有模块
ansible-doc -l

# 查看yum模块详情
ansible-doc -s yum

3. SSH密钥配置（可选）

为了实现免密码登录，可以配置SSH密钥：

bash 复制代码

# 生成密钥
ssh-keygen

# 推送公钥到目标主机
ssh-copy-id IP地址

Ansible客户机无需任何操作

三、Ansible基础配置与使用

1. 定义主机清单

编辑/etc/ansible/hosts文件，添加主机信息：

ini 复制代码

host1
host2
host3

注意此处没有添加host4

2. 测试连通性

使用ping模块测试主机连通性：

bash 复制代码

# 测试localhost连通性
ansible localhost -m ping

# 测试host1连通性
ansible host1 -m ping

# 简洁输出
ansible host1 -m ping -o

-m 指定模块。什么功能，ping只是其中一个模块。还有shell，yum等等

3. 解决SSH连接问题

如果遇到SSH连接问题，可以使用以下方法：

bash 复制代码

# 使用用户名和密码连接
ansible host2 -m ping -u root -k -o

# 去掉yes/no询问
vim /etc/ssh/ssh_config
# 添加：StrictHostKeyChecking no
systemctl restart sshd

# 再次测试
ansible host2 -m ping -u root -k -o

4.错误示范

bash 复制代码

# 测试host4连通性
ansible host4 -m ping -u root -k -o 

# 失败，主机清单未标注host4主机。
[root@ansible ~]# ansible host4 -m ping -u root -k -o 
SSH password: 
[WARNING]: Could not match supplied host pattern, ignoring: host4
[WARNING]: No hosts matched, nothing to do

5.注意ping和ssh的区别

基础概念区分 ：系统原生的ping命令基于ICMP（网际消息管理协议） ，用于测试主机间网络层的连通性；而 Ansible 的ping模块，和 ICMP 协议无关。
核心测试结论 ：即便关闭目标主机 host1 的 sshd 进程，原生ping命令仍能完成连通性测试（网络层通畅），但此时用 Ansible 对 host1 做连通测试会失败。
这证明Ansible 的 ping 模块，本质是探测目标主机的 SSH 服务 /sshd 进程是否可正常连接、完成认证，是应用层的 SSH 连通性校验，而非网络层的 ICMP ping。

四、Inventory主机清单高级配置

Inventory：清查;存货清单;财产目录;主机清单

1. 增加主机组

ini 复制代码

vim /etc/ansible/hosts
# 编辑内容如下
[webserver]
host1
host2
host3
host4

测试主机组连通性：

bash 复制代码

ansible webserver -m ping -o

# 输出结果如下
host4 | SUCCESS => {"ansible_facts": {"discovered_interpreter_python": "/usr/bin/python"}, "changed": false, "ping": "pong"}
host2 | SUCCESS => {"ansible_facts": {"discovered_interpreter_python": "/usr/bin/python"}, "changed": false, "ping": "pong"}
host3 | SUCCESS => {"ansible_facts": {"discovered_interpreter_python": "/usr/bin/python"}, "changed": false, "ping": "pong"}
host1 | SUCCESS => {"ansible_facts": {"discovered_interpreter_python": "/usr/bin/python"}, "changed": false, "ping": "pong"}

2. 配置用户名和密码

如果你没有做SSH秘钥步骤，也可以在主机配置文件中设置主机登录信息

ini 复制代码

vim /etc/ansible/hosts
# 配置内容如下
[webserver]
host[1:4] ansible_ssh_user='root' ansible_ssh_pass='666666'

如果你的主机密码之间互不相同可以如下所示配置

bash 复制代码

[webserver]
host1 ansible_ssh_user='root' ansible_ssh_pass='777777'
host[2:4] ansible_ssh_user='root' ansible_ssh_pass='666666'

测试主机组连通性

bash 复制代码

ansible webserver -m ping -o

3. 配置端口

如果主机SSH端口不是默认的22，可以这样配置：

ini 复制代码

[webserver]
host1 ansible_ssh_user='root' ansible_ssh_pass='777777' ansible_ssh_port='2222'
host[2:4] ansible_ssh_user='root' ansible_ssh_pass='666666'

4. 组变量

ansible内部变量可以帮助我们简化主机清单的设置：

ini 复制代码

[webserver]
host[1:4]
[webserver:vars]
ansible_ssh_user='root'
ansible_ssh_pass='111111'

常用变量

5. 子分组

将不同的分组进行组合：

ini 复制代码

[apache]
host[1:2]
[nginx]
host[3:4]
[webserver:children]
apache
nginx
[webserver:vars]
ansible_ssh_user='root'
ansible_ssh_pass='666666'

6. 自定义主机列表

创建自定义主机列表文件：

ini 复制代码

# vim hostlist
[dockers]
host1
host2
[dockers:vars]
ansible_ssh_user='root'
ansible_ssh_pass='111111'

使用自定义主机列表：

bash 复制代码

[root@ansible ~]# ansible -i hostlist dockers -m ping -o
host1 | SUCCESS => {"ansible_facts": {"discovered_interpreter_python": "/usr/bin/python"}, "changed": false, "ping": "pong"}
host2 | SUCCESS => {"ansible_facts": {"discovered_interpreter_python": "/usr/bin/python"}, "changed": false, "ping": "pong"}

五、Ad-Hoc命令

Ad-Hoc命令是指在ansible中需要快速执行的单条命令，并且不需要保存的命令，适用于快速操作。对于复杂的命令则为 playbook。

1. Shell模块

可以执行ansible-doc shell 语句查看使用说明

模块核心特性 ：在目标主机的原生 Shell 环境 中执行命令，支持管道、重定向、通配符、变量等所有 Shell 语法（区别于 command 模块，是运维最常用执行模块）

bash 复制代码

# 获取主机名
ansible webserver -m shell -a 'hostname' -o

# 指定线程数
ansible webserver -m shell -a 'hostname' -o -f 2

# host2部署apache
ansible host2 -m shell -a 'yum -y install httpd' -o

# 查询host3系统负载
ansible host3 -m shell -a 'uptime' -o

Ansible -f/--forks 参数

参数作用 ：用于指定 Ansible 执行一次命令时并发运行的进程（线程）数，以此控制同时在多少台目标主机上执行任务。
取值要求 ：需指定为整数（NUM）。
默认值 ：若不手动指定，默认并发数为 5。

2. 复制模块

帮助：ansible-doc copy

bash 复制代码

# 复制文件
ansible webserver -m copy -a 'src=/etc/hosts dest=/tmp/2.txt owner=root group=bin mode=777'

# 备份复制
ansible webserver -m copy -a 'src=/etc/hosts dest=/tmp/2.txt owner=root group=bin mode=777 backup=yes'

backup参数：

备份位置：/tmp/（和目标文件2.txt同目录）
备份名称：2.txt.时间戳~
仅目标文件已存在且内容不同时才备份

3. 用户模块

帮助：ansible-doc user

bash 复制代码

# 创建用户
ansible webserver -m user -a 'name=zhangsan state=present'

# 生成加密密码
[root@ansible ~]# echo '123456' | openssl passwd -1 -stdin
$1$8IcMZr1b$gHENEoMncluo4mUVhuNZG0

# 修改密码
ansible webserver -m user -a 'name=zhangsan password="$1$8IcMZr1b$gHENEoMncluo4mUVhuNZG0"'

# 修改shell
ansible webserver -m user -a 'name=zhangsan shell=/sbin/nologin append=yes'

# 删除用户
ansible webserver -m user -a 'name=zhangsan state=absent'

4. 软件包管理

帮助：ansible-doc yum

bash 复制代码

# 升级所有包
ansible host1 -m yum -a 'name="*" state=latest'

# 安装apache
ansible host2 -m yum -a 'name="httpd" state=latest'

5. 服务模块

帮助：ansible-doc service

bash 复制代码

# 启动服务
ansible host2 -m service -a 'name=httpd state=started'

# 开机启动
ansible host2 -m service -a 'name=httpd state=started enabled=yes'

# 停止服务
ansible host2 -m service -a 'name=httpd state=stopped'

# 重启服务
ansible host2 -m service -a 'name=httpd state=restarted'

# 开机禁止启动
ansible host2 -m service -a 'name=httpd state=started enabled=no'

6. 文件模块

帮助：ansible-doc file

bash 复制代码

# 创建文件
ansible host1 -m file -a 'path=/tmp/88.txt mode=777 state=touch'

# 创建目录
ansible host1 -m file -a 'path=/tmp/99 mode=777 state=directory'

7. 收集模块

帮助：ansible-doc setup

bash 复制代码

# 查询所有信息
ansible host3 -m setup

# 过滤查询IP地址
ansible host3 -m setup -a 'filter=ansible_all_ipv4_addresses'

六、Playbook与YAML语法

1. YAML基础语法

YAML是一种非标记语言，语法简洁明了：

列表：

键值对用 : 分隔，列表用 - 表示；
语法简洁，无需多余标签，适合写配置文件。
以缩进表示层级关系（禁止使用 Tab，必须用空格）；

yaml 复制代码

fruits:
    - Apple
    - Orange
    - Strawberry
    - Mango

格式详解：

父级键定义 ：
- fruits: 是一个键（Key） ，表示后续内容是 fruits 对应的值；
- 键名后必须加冒号 :，冒号后可换行（也可直接跟值，但列表通常换行写）。
列表项格式 ：
- 每个列表项以 连字符 - 开头，- 后必须加一个空格；
- 所有列表项的缩进必须一致（示例中用了 4 个空格，也可用 2 个，只要统一即可）；
- 缩进表示 "属于 fruits 这个键的子元素"。

字典：

yaml 复制代码

martin:
    name: Martin D'vloper
    job: Developer
    skill: Elite

格式详解：

父级字典定义 ：
- martin: 是一个键，对应的值是一个 "嵌套字典"；
- 同样，键名后加冒号 :，后续子元素通过缩进表示层级。
键值对格式 ：
- 子键（如 name、job）与值用 : 分隔，: 后必须加一个空格；
- 同一层级的子键（name、job、skill）缩进必须一致；
- 值可以是字符串（如 Martin D'vloper，包含单引号也无需额外转义）。

2. 编写Playbook

准备工作

bash 复制代码

# 清理环境
ansible all -m yum -a 'name=httpd state=removed' -o

# 准备配置文件
yum install -y httpd
mkdir apache
cd apache
cp -rf /etc/httpd/conf/httpd.conf .

#修改端口为8080
[root@ansible apache]# grep '^Listen' httpd.conf
Listen 8080

下面是一个部署Apache的Playbook示例：

vim apache.yaml

yaml 复制代码

- hosts: host2
  tasks:
  - name: install apache packages
    yum: name=httpd state=present
  - name: copy apache conf
    copy: src=./httpd.conf dest=/etc/httpd/conf/httpd.conf
  - name: ensure apache is running
    service: name=httpd state=started enabled=yes

3. 执行Playbook

bash 复制代码

# 检验语法
ansible-playbook apache.yaml --syntax-check

# 列出任务
ansible-playbook apache.yaml --list-tasks

# 列出主机
ansible-playbook apache.yaml --list-hosts

# 执行
ansible-playbook apache.yaml

4. 使用Handlers

Handlers 是 Ansible 中一种特殊的任务，具有以下特点：

触发条件 ：只有被 notify 指令 "通知" 时才会执行；
触发时机 ：在 Playbook 中所有 tasks 执行完毕后才运行；
去重执行 ：即使被多个任务多次 notify，同一个 Handler 也只会执行一次；
典型场景：服务重启（如 Apache、Nginx）、配置重载等 "仅当变化时才需要做" 的操作。

当配置文件发生变化时，自动重启服务：

我们模拟一次运行，看 Ansible 是如何工作的（例如修改端口为9999）：

执行任务 1（安装 Apache） ：
- 如果 host2 没装过 httpd：安装软件，任务状态标记为 changed；
- 如果已经装过：不操作，任务状态标记为 ok。
执行任务 2（复制配置文件） ：
- 对比本地 httpd.conf 和远程/etc/httpd/conf/httpd.conf
  - 内容不一致 ：覆盖远程文件，任务状态 changed → 发送 notify 给 restart apache Handler；
  - 内容一致 ：不操作，任务状态 ok → 不发送 notify。
执行任务 3（确保服务运行） ：
- 如果 httpd 没运行：启动服务，状态 changed；
- 如果已经在运行：不操作，状态 ok。
执行 Handlers（仅当被 notify 时） ：
- 如果任务 2 发送了 notify：在所有 tasks 执行完后，运行 restart apache Handler → 重启 Apache，让新配置生效；
- 如果没收到 notify：跳过 Handler，不重启。

七、Role角色扮演

1. Role目录结构

Role是Ansible中Playbook的目录组织结构，将代码或文件进行模块化，成为roles的文件目录组织结构，易读，代码可重用，层次清晰。

目标：通过role远程部署nginx并配置

复制代码

roles/
├── nginx
│   ├── files
│   │   └── index.html
│   ├── handlers
│   │   └── main.yaml
│   ├── tasks
│   │   └── main.yaml
│   ├── templates
│   │   └── nginx.conf.j2
│   └── vars
│       └── main.yaml
└── site.yaml

2. 创建Role

bash 复制代码

# 创建目录结构
mkdir roles/nginx/{files,handlers,tasks,templates,vars} -p

# 创建必要文件
touch roles/site.yaml roles/nginx/{handlers,tasks,vars}/main.yaml
echo 1234 > roles/nginx/files/index.html
yum install -y nginx && cp /etc/nginx/nginx.conf roles/nginx/templates/nginx.conf.j2

3. 编写Role文件

3.1 任务文件（tasks/main.yaml）

yaml 复制代码

---
- name: install epel-release packge
  yum: name=epel-release state=latest

- name: install nginx packge
  yum: name=nginx  state=latest

- name: copy index.html
  copy: src=index.html dest=/usr/share/nginx/html/index.html

- name: copy nginx.conf template
  template: src=nginx.conf.j2 dest=/etc/nginx/nginx.conf
  notify: restart nginx

- name: make sure nginx service running
  service: name=nginx state=started enabled=yes

对迭代项的引用，固定变量名为"item"，使用with_item属性给定要迭代的元素；

3.2 模板文件（templates/nginx.conf.j2）

nginx 复制代码

worker_processes {{ ansible_processor_cores }};
worker_connections {{ worker_connections }};

调用内部已知变量

3.3 变量文件（vars/main.yaml）

yaml 复制代码

worker_connections: 10240

3.4 处理程序文件（handlers/main.yaml）

yaml 复制代码

---
- name: restart nginx
  service: name=nginx state=restarted

3.5 主剧本文件（site.yaml）

yaml 复制代码

- hosts: host4
  roles:
  - nginx

4. 执行Role

bash 复制代码

# 测试语法
ansible-playbook site.yaml --syntax-check

# 实施剧本
ansible-playbook site.yaml

5.验证

八、常用技巧

1. 不同用户登录不同主机

在主机清单中设置：

ini 复制代码

[webservers]
asdf.example.com ansible_port=5000 ansible_user=alice ansible_pass=123456
jkl.example.com ansible_port=5001 ansible_user=bob ansible_pass=654321

2. 加密主机清单文件

bash 复制代码

# 加密文件
ansible-vault encrypt db_hosts

# 使用加密文件
ansible -i db_hosts --ask-vault-pass localhost -m ping

3. 条件执行

根据主机IP地址执行不同任务：

yaml 复制代码

- hosts: webserver
  tasks:
  - name: "shut down 10.18.46.37 systems"
    command: /usr/sbin/init 0
    when: ansible_all_ipv4_addresses == "10.18.46.37"

4. 循环操作

循环创建多个用户：

yaml 复制代码

- hosts: host2
  tasks:
  - name: add several users
    user: name={{ item }} state=present groups=wheel
    with_items:
       - testuser1
       - testuser2

九、总结

Ansible作为一款强大的自动化运维工具，通过简单的配置和丰富的模块，极大地提高了运维效率。本文从Ansible的基础概念出发，简单介绍了其安装部署、配置使用以及高级功能，包括Inventory配置、Ad-Hoc命令、Playbook编写和Role使用等。根据实际需求编写自动化任务，实现服务器的批量管理和配置，可以进一步探索Ansible的高级特性，如自定义模块、插件开发等，从而构建更加高效、可靠的自动化运维系统。