26、Ansible 网络设备管理与自动化实践

Ansible 网络设备管理与自动化实践

在现代网络管理中，自动化是提高效率和减少人为错误的关键。Ansible 作为一款强大的自动化工具，能够有效地管理各种网络设备。本文将详细介绍 Ansible 如何管理网络设备，包括查找适用模块、连接设备、设置环境变量以及应用条件语句等内容。

1. 查找 Ansible 网络模块

随着 Galaxy 和集合的出现，Ansible 为网络提供的内容大幅增加。目前，Galaxy 上有超过 150 个集合和 1000 多个角色。你可以通过以下步骤查找适用于你的网络设备的集合：
- 查看官方文档 ：访问 Ansible 官方网络文档 ，了解不同设备系列及其使用的连接类型。
- 在 Galaxy 上搜索 ：如果官方文档中没有你要管理的设备，可以访问 Galaxy 并使用其搜索功能。

以 Cisco IOS 模块集合为例，以下是一些常用模块：
| 模块名称 | 功能 |
| — | — |
| cisco.ios.ios_banner | 调整和修改登录横幅 |
| cisco.ios.ios_bgp | 配置 BGP 路由 |
| cisco.ios.ios_command | 执行各种命令，类似于 ansible.builtin.command 模块 |
| cisco.ios.ios_config | 对设备的配置文件进行任何更改 |
| cisco.ios.ios_vlan | 配置 VLAN |

如果找不到特定操作所需的模块，可以使用 cisco.ios.ios_command 和 cisco.ios.ios_config 模块，它们具有很高的灵活性。

2. 连接到网络设备

Ansible 管理网络设备需要特定的配置。假设我们有一个 Cisco IOS 系统，以下是配置 Ansible 以管理 IOS 设备的步骤：
1. 创建库存文件 ：在 routers 组中添加设备，示例如下：

[routers]
n1.example.org
n2.example.org
[cumulusvx]
vx01.example.org

2. 设置连接变量 ：在 playbook 的 group_vars 子目录中创建 routers.yml 文件，内容如下：

---
ansible_connection: network_cli
ansible_network_os: cisco.ios.ios
ansible_become: True
ansible_become_method: enable

这些变量的作用如下：
- ansible_connection ：指定连接方式，这里选择 network_cli 以 SSH 模式连接到设备 CLI。
- ansible_network_os ：告知 Ansible 设备的类型，这里是 Cisco IOS 设备。
- ansible_become ：决定是否对设备执行特权升级。
- ansible_become_method ：指定特权升级的方法，对于 Cisco IOS 设备，设置为 enable。

为了验证连接是否正常，可以运行以下简单的 playbook：

---
- name: Play to return facts from a Cisco IOS device
  hosts: routers
  gather_facts: False
  tasks:
  - name: Gather IOS facts
    cisco.ios.ios_facts:
      gather_subset: all

使用以下命令运行 playbook：

$ ansible-playbook -i hosts ios_facts.yml --ask-pass

如果返回成功，则表示配置正确，Ansible 可以管理 IOS 设备。

对于 Cumulus VX 设备，可以创建 group_vars/cumulusvx.yml 文件：

---
ansible_user: cumulus
become: false

并运行以下 playbook 收集设备信息：

---
- name: Simply play to gather Cumulus VX switch facts
  hosts: cumulusvx
  gather_facts: no
  tasks:
  - name: Gather facts
    ansible.builtin.setup:
      gather_subset: all

使用以下命令运行 playbook：

$ ansible-playbook -i hosts cumulusvx_facts.yml --ask-pass

3. 设置网络设备的环境变量

在复杂的网络环境中，可能需要通过堡垒主机连接到不同的网络。假设我们有两个不同的网络，需要通过堡垒主机连接到管理网络中的 IOS 路由器，并且目标交换机需要设置代理才能访问互联网。

首先，在库存文件中创建新的组：

[bastion_routers]
n1.example.org
n2.example.org
[bastion_cumulusvx]
vx01.example.org

然后，创建 group_vars/bastion_routers.yaml 文件：

---
ansible_connection: network_cli
ansible_network_os: cisco.ios.ios
ansible_become: True
ansible_become_method: enable
ansible_ssh_common_args: '-o ProxyCommand="ssh -W %h:%p -q bastion.example.org"'
proxy_env:
  http_proxy: http://proxy.example.org:8080

对于 Cumulus VX 设备，创建 group_vars/bastion_cumulusvx.yml 文件：

---
ansible_user: cumulus
ansible_become: false
ansible_ssh_common_args: '-o ProxyCommand="ssh -W %h:%p -q bastion.example.org"'
proxy_env:
  http_proxy: http://proxy.example.org:8080

新增的两个选项作用如下：
- ansible_ssh_common_args ：为 SSH 连接添加额外选项，这里使用 ProxyCommand 实现通过堡垒主机跳转。
- http_proxy ：在网络隔离环境中，设置代理以访问互联网。

假设已经设置了无密码（如基于 SSH 密钥）访问堡垒主机，可以运行以下命令对 Cumulus VX 主机执行 ad hoc Ansible ping 命令：

$ ansible -i hosts -m ping -u cumulus bastion_cumulusvx

4. 网络设备的自定义条件语句

虽然 Ansible 没有特定于网络的条件语句，但在网络相关的使用中，条件语句经常发挥作用。

例如，在 Arista Networks EOS 设备上，等待 Ethernet4 接口启用：

- name: Wait for interface to be enabled
  arista.eos.eos_command:
    commands:
      - show interface Ethernet4 | json
    wait_for:
      - "result[0].interfaces.Ethernet4.interfaceStatus eq connected"

在 Cumulus VX 设备上，根据 swp2 端口的状态决定是否启用：

---
- name: Simple play to demonstrate conditional on Cumulus Linux
  hosts: cumulusvx
  tasks:
  - name: Enable swp2 if it is disabled
    community.network.nclu:
      commands:
        - add int swp2
      commit: true
    when: not ansible_swp2.active

通过以上步骤，你可以使用 Ansible 有效地管理各种网络设备，实现网络自动化。在实际应用中，根据具体需求选择合适的模块和配置，确保网络管理的高效性和准确性。

总结

Ansible 是管理网络配置的强大工具，支持从基于 Cisco IOS 的设备到运行 Cumulus Linux 等操作系统的白盒交换机等各种网络设备。通过本文的介绍，你学习了自动化网络管理的原因、Ansible 管理网络设备的方法、查找必要模块的方式，以及如何连接到网络设备、设置环境变量和应用条件语句。

后续学习方向

Ansible 不仅可以用于网络设备管理，还可以用于管理 Linux 容器和云基础设施。接下来，我们将学习如何使用 Ansible 管理 Linux 容器和云基础设施，包括自动化 Docker 和 Podman、管理 Kubernetes、探索容器相关模块以及管理各种云平台等内容。

流程图：Ansible 管理网络设备流程

graph TD;
    A[查找适用模块] --> B[连接到网络设备];
    B --> C[设置环境变量];
    C --> D[应用条件语句];
    D --> E[完成网络设备管理];

问答环节

1. 以下哪一项不是 Ansible 用于连接网络设备的四种主要连接类型之一？
   A. netconf
   B. network_cli
   C. local
   D. netstat
   E. httpapi
   答案 ：D
2. 判断题：ansible_network_os 变量用于让 Ansible 了解我们要使用的设备的设备系列。
   A. 正确
   B. 错误
   答案 ：A
3. 判断题：要连接到单独网络中的 IOS 路由器，需要为该主机指定特殊的连接变量，可能作为库存组变量。
   A. 正确
   B. 错误
   答案 ：A

Ansible 网络设备管理与自动化实践（下半部分）

5. Ansible 管理容器和云基础设施

Ansible 作为一款灵活的自动化工具，在容器和云基础设施管理方面也能发挥重要作用。接下来，我们将详细介绍如何使用 Ansible 进行容器和云基础设施的管理。

5.1 自动化 Docker 和 Podman

Docker 和 Podman 是常用的容器运行时，Ansible 可以帮助我们自动化它们的操作。以下是一些常见的操作步骤：
1. 安装 Docker 或 Podman ：可以使用 Ansible 的包管理模块，如 yum 或 apt 来安装 Docker 或 Podman。
2. 创建容器 ：使用 docker_container 或 podman_container 模块创建容器。示例如下：

- name: Create a Docker container
  docker_container:
    name: my_container
    image: nginx:latest
    state: started

3. 管理容器 ：可以使用相应的模块对容器进行启动、停止、删除等操作。

5.2 管理 Kubernetes

Kubernetes 是一个流行的容器编排平台，Ansible 提供了一些模块来管理 Kubernetes 资源。以下是一些常见的操作：
1. 部署应用 ：使用 kubernetes.core.k8s 模块部署应用到 Kubernetes 集群。示例如下：

- name: Deploy a pod to Kubernetes
  kubernetes.core.k8s:
    state: present
    definition:
      apiVersion: v1
      kind: Pod
      metadata:
        name: my-pod
      spec:
        containers:
        - name: my-container
          image: nginx:latest

2. 管理资源 ：可以使用该模块对 Kubernetes 的各种资源，如服务、部署等进行管理。

5.3 探索容器 - 聚焦模块

Ansible 有许多与容器相关的模块，以下是一些常见的模块及其功能：
| 模块名称 | 功能 |
| — | — |
| docker_image | 管理 Docker 镜像 |
| docker_network | 管理 Docker 网络 |
| podman_image | 管理 Podman 镜像 |
| podman_network | 管理 Podman 网络 |

5.4 自动化针对 Amazon Web Services (AWS)

AWS 是一个广泛使用的云平台，Ansible 可以帮助我们自动化 AWS 资源的管理。以下是一些常见的操作步骤：
1. 配置 AWS 凭证 ：可以使用环境变量或配置文件来配置 AWS 凭证。
2. 创建 EC2 实例 ：使用 ec2 模块创建 EC2 实例。示例如下：

- name: Create an EC2 instance
  ec2:
    key_name: my-key
    instance_type: t2.micro
    image: ami-0c55b159cbfafe1f0
    wait: true
    group: my-security-group
    count: 1
    vpc_subnet_id: subnet-12345678
    assign_public_ip: yes

3. 管理其他 AWS 资源 ：可以使用其他相关模块管理 AWS 的各种资源，如 S3 存储桶、RDS 数据库等。

5.5 补充 Google Cloud Platform (GCP) 自动化

GCP 也是一个重要的云平台，Ansible 提供了一些模块来管理 GCP 资源。以下是一些常见的操作：
1. 配置 GCP 凭证 ：可以使用服务账号密钥文件来配置 GCP 凭证。
2. 创建 Compute Engine 实例 ：使用 gcp_compute_instance 模块创建 Compute Engine 实例。示例如下：

- name: Create a GCP Compute Engine instance
  gcp_compute_instance:
    name: my-instance
    machine_type: n1-standard-1
    zone: us-central1-a
    disks:
      - auto_delete: true
        boot: true
        initialize_params:
          image: projects/debian-cloud/global/images/family/debian-10
    network_interfaces:
      - network: projects/my-project/global/networks/default
    state: present

3. 管理其他 GCP 资源 ：可以使用其他相关模块管理 GCP 的各种资源，如 Cloud Storage、Cloud SQL 等。

5.6 与 Azure 的无缝自动化集成

Azure 是微软的云平台，Ansible 可以与 Azure 进行无缝集成。以下是一些常见的操作步骤：
1. 配置 Azure 凭证 ：可以使用环境变量或配置文件来配置 Azure 凭证。
2. 创建虚拟机 ：使用 azure_rm_virtualmachine 模块创建虚拟机。示例如下：

- name: Create an Azure virtual machine
  azure_rm_virtualmachine:
    resource_group: my-resource-group
    name: my-vm
    vm_size: Standard_DS1_v2
    admin_username: azureuser
    ssh_password_enabled: false
    ssh_public_keys:
      - path: /home/azureuser/.ssh/authorized_keys
        key_data: ssh-rsa AAAAB3NzaC1yc2EAAAADAQABAAABAQ...
    image:
      offer: UbuntuServer
      publisher: Canonical
      sku: 18.04-LTS
      version: latest

3. 管理其他 Azure 资源 ：可以使用其他相关模块管理 Azure 的各种资源，如存储账户、网络安全组等。

5.7 通过 Rackspace Cloud 扩展环境

Rackspace Cloud 是一个提供云计算服务的平台，Ansible 可以帮助我们管理 Rackspace Cloud 资源。以下是一些常见的操作：
1. 配置 Rackspace 凭证 ：可以使用 API 密钥等方式配置 Rackspace 凭证。
2. 创建服务器 ：使用相应的模块创建 Rackspace Cloud 服务器。
3. 管理其他资源 ：可以使用其他相关模块管理 Rackspace Cloud 的各种资源。

5.8 使用 Ansible 编排 OpenStack

OpenStack 是一个开源的云计算平台，Ansible 可以用于编排 OpenStack 资源。以下是一些常见的操作步骤：
1. 配置 OpenStack 凭证 ：可以使用环境变量或配置文件来配置 OpenStack 凭证。
2. 创建虚拟机 ：使用 os_server 模块创建 OpenStack 虚拟机。示例如下：

- name: Create an OpenStack server
  os_server:
    name: my-server
    image: cirros-0.3.5-x86_64-disk
    flavor: m1.tiny
    key_name: my-key
    network: private-net
    security_groups: default
    wait: true

3. 管理其他 OpenStack 资源 ：可以使用其他相关模块管理 OpenStack 的各种资源，如网络、存储等。

流程图：Ansible 管理容器和云基础设施流程

graph TD;
    A[选择目标平台] --> B[配置凭证];
    B --> C[选择合适模块];
    C --> D[执行操作];
    D --> E[完成资源管理];

总结

Ansible 是一个功能强大的自动化工具，不仅可以用于网络设备管理，还可以用于管理 Linux 容器和云基础设施。通过本文的介绍，你学习了如何使用 Ansible 自动化 Docker 和 Podman、管理 Kubernetes、探索容器相关模块，以及管理各种云平台，如 AWS、GCP、Azure、Rackspace Cloud 和 OpenStack 等。在实际应用中，根据具体需求选择合适的模块和配置，能够提高管理效率，确保资源的有效利用。

问答环节

1. 以下哪个模块可以用于创建 Docker 容器？
   A. docker_image
   B. docker_container
   C. podman_container
   D. ec2
   答案 ：B
2. 判断题：在使用 Ansible 管理 Kubernetes 时， kubernetes.core.k8s 模块可以用于部署应用和管理各种资源。
   A. 正确
   B. 错误
   答案 ：A
3. 要创建一个 Azure 虚拟机，应该使用哪个模块？
   A. azure_rm_virtualmachine
   B. gcp_compute_instance
   C. os_server
   D. ec2
   答案 ：A