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云计算与Ansible自动化部署全解析
1. 云计算基础操作
在云计算环境中，我们常常需要为实例分配IP地址并进行访问。以下是具体的操作步骤：
- 分配浮动IP地址 ：
1. 点击IP地址框旁边的加号（+）。
2. 选择有可用浮动IP的池。
3. 点击“分配IP”，分配的地址将显示在IP地址字段中。
4. 选择要关联的端口，然后点击“关联”。
- 使用SSH访问实例 ：从能够访问分配浮动地址所在网络的Linux系统，运行SSH命令登录。假设密钥的.pem文件名为mycloud.pem，实例的默认用户是cloud - user，IP地址是10.10.10.100，则使用以下命令登录：
# ssh -i mycloud.pem cloud - user@10.10.10.100
登录后，若要进行系统管理操作，可使用sudo命令。
2. 使用Amazon EC2部署云镜像
Amazon Elastic Computer Cloud（Amazon EC2）是一个非常适合按需付费云计算的平台。以下是使用Amazon EC2启动Linux虚拟机实例的详细步骤：
1. 访问 Amazon Web Services入门页面 ，创建新账户并登录。
2. 选择“登录控制台”，进入AWS管理控制台。
3. 启动第一个Linux虚拟机实例：
1. 选择“启动虚拟机”，可选择Linux（如Red Hat Enterprise Linux、SUSE Linux、Ubuntu等）和Windows AMIs（Amazon Machine Images）。
2. 找到所需的镜像，点击“选择”按钮。
3. 在“选择实例类型”页面，根据CPU数量、内存大小、存储类型和网络功能等选择特定的实例类型。
4. 选择实例类型后，点击“下一步：配置实例详细信息”。
5. 在“配置实例详细信息”屏幕中，选择现有的VPC或创建新的VPC，并更改其他设置，例如选择“自动分配公共IP”下的“启用”，以便通过互联网登录实例。
6. 选择“查看并启动”，出现“查看实例启动”屏幕。
7. 查看实例设置，选择“启动”以启动实例。
8. 选择现有的密钥对或选择“创建新密钥对”，创建用于SSH登录实例的私钥和公钥。
9. 选择“启动实例”以启动实例。
10. 选择“查看实例”以查看运行中的实例列表，若列表较长，可使用搜索框按实例名称搜索。
11. 选择实例，然后选择“连接”按钮，按照说明使用SSH登录到创建的公共IP地址。例如，登录AWS实例的命令如下：
# ssh -i "youraws.pem" ec2 - user@ec2 - w - xx - yyy - zz.us - east - 2.compute.amazonaws.com
- 当使用完实例后，从“实例”页面选择实例，然后选择“操作”→“实例状态”→“终止”，在提示时选择“是，终止”以移除实例及其关联的存储。
以下是该流程的mermaid流程图：
graph LR
A[访问AWS入门页面创建账户并登录] --> B[登录控制台]
B --> C[启动虚拟机]
C --> D[选择镜像]
D --> E[选择实例类型]
E --> F[配置实例详细信息]
F --> G[查看并启动]
G --> H[查看设置并启动实例]
H --> I[选择或创建密钥对]
I --> J[启动实例]
J --> K[查看实例列表]
K --> L[选择实例并连接]
L --> M[使用SSH登录]
M --> N[使用完后终止实例]
3. 云计算练习
假设你已经将主机系统设置为虚拟机管理程序（KVM主机），可按以下步骤进行操作：
1. 安装genisoimage、cloud - init、qemu - img和virt - viewer软件包，以创建自定义虚拟机镜像。
2. 从Fedora项目获取云镜像。
3. 使用qemu - img创建该镜像的qcow2格式快照，命名为myvm.qcow2，以便后续与自己的数据结合使用：
qemu - img create - f qcow2 - b <原始镜像路径> myvm.qcow2
- 创建名为meta - data的cloud - init元数据文件，设置实例ID为myvm，本地主机名为myvm.example.com：
instance - id: myvm
local - hostname: myvm.example.com
- 创建名为user - data的cloud - init用户数据文件，将默认用户的密码设置为test，并设置密码永不过期：
#cloud - config
password: test
chpasswd: {expire: False}
- 运行genisoimage命令将meta - data和user - data文件合并为mydata.iso文件：
genisoimage - output mydata.iso - volid cidata - joliet - rock user - data meta - data
- 使用virt - install命令将myvm.qcow2虚拟机镜像与mydata.iso镜像结合，创建名为newvm的新虚拟机镜像并在虚拟机管理程序上启动：
virt - install --name newvm --ram 1024 --vcpus 1 --disk path = myvm.qcow2,format = qcow2 --disk path = mydata.iso,device = cdrom --os - type linux --os - variant fedora29 --network network = default --graphics none --console pty,target_type = serial --noautoconsole
- 使用virt - viewer打开newvm虚拟机的控制台：
virt - viewer newvm
- 使用之前设置的fedora用户和test密码登录newvm虚拟机。
4. Ansible基础
传统上，我们主要关注手动配置单个Linux系统，但这种方式扩展性不佳。Ansible的出现改变了这一现状，它将Linux管理的思维从关注单个系统转变为管理系统组。Ansible由以下几个主要部分组成：
- 自动化语言 ：用于描述达到特定状态所需执行的任务，这些任务被收集到剧本（playbooks）中。
- 自动化引擎 ：用于运行剧本。
- 接口 ：通过命令和RESTful API实现，用于管理和保护剧本及其他自动化组件。
Ansible通过以下方式配置主机系统：
| 配置方式 | 说明 |
| ---- | ---- |
| 简单功能配置 | 创建清单（inventories）和剧本为纯文本文件，通过模块操作Linux组件，无需编码经验。 |
| 设置期望结果 | 描述资源在节点上的期望状态，如systemd服务运行、网络接口设置特定地址或创建特定大小的磁盘分区等。若状态改变，可重新运行剧本使节点恢复到预期状态。 |
| SSH连接 | 默认情况下，每个主机节点必须运行SSH服务，配置为允许Ansible从控制节点进行通信。使用基于密钥的认证登录普通用户账户，需要root权限时可使用sudo。由于使用的是主机上可能已经运行的SSH服务，无需运行额外的代理或配置特殊的防火墙规则。 |
5. Ansible组件详解
Ansible的主要组件包括清单、剧本、剧、任务、模块、角色、导入和包含等，以下是详细介绍：
- 清单（Inventories） ：将需要管理的主机系统（节点）收集到清单中，可将相似的机器分组。相似性可以基于位置、提供的服务或在流程中所处的阶段等。例如，host01可能同时属于名为newyork（基于位置）和ftp（基于提供的应用程序）的组。创建清单的方式有多种，可设置静态服务器列表、创建系统范围，也可使用云提供商（如Azure、AWS和GCP）的动态服务器列表。可以使用变量为清单中的一组主机分配属性，清单可以是简单的文本文件，也可通过清单脚本实现。
- 剧本（Playbooks） ：以YAML格式创建的文件，描述事物的最终状态。可以用于安装软件、配置应用程序或启动服务，可关注应用本身，也可包括应用周围的整个环境（如网络、存储、认证等）。剧本旨在可重用，许多人将其置于源代码控制之下，以便跟踪更改并方便使用。
- 剧（Plays） ：剧本中包含一个或多个剧。每个剧有一个目标，如指定要操作的主机系统的hosts标识符，还可指定要在主机上进行认证的远程用户。剧在执行任务前可能需要使用sudo提升权限，之后包含一个或多个任务来定义在主机上执行的实际活动。
- 任务（Tasks） ：每个任务运行一个或多个模块，提供了将运行的模块与相关参数和返回值关联的方式。
- 模块（Modules） ：目前有数百个Ansible模块，且不断有新模块创建。模块运行时，会检查提供的参数所指示的预期状态，若目标未处于该状态，则执行必要的操作以达到该状态。例如yum模块可用于安装、删除或管理软件包和存储库，mysql_db模块可用于添加或删除MySQL数据库，ipmi_power模块可用于检查具有IPMI接口的计算机的状态并确保其达到请求的状态（开启或关闭）。可以对每个任务应用条件，还可使用参数修改任务。除了从剧本中执行模块，还可直接从命令行运行模块，例如ping一组主机或检查服务状态。若要了解特定模块的详细信息，可访问 Ansible文档网站 或使用ansible - doc命令：
# ansible - doc copy
大多数模块有返回值，常见的返回值包括布尔值，表示任务是否成功（failed）、是否跳过（skipped）或是否进行了更改（changed）。
- 角色、导入和包含（Roles, imports, and includes） ：随着剧本数量的增加，可将大型剧本拆分为更小的可重用文件，通过includes和imports将这些文件调用到主剧本中。角色与它们类似，但可以包含更多内容，如模块、变量和处理程序。有关使用includes、imports和角色的详细信息，可参考 创建可重用剧本 。
通过以上内容，我们了解了云计算环境下的基础操作、使用Amazon EC2部署云镜像的方法，以及Ansible的基本概念和组件。在后续的文章中，我们将进一步介绍如何使用Ansible进行Web服务的部署。
6. Ansible部署Web服务步骤
为了帮助你开始使用Ansible，下面将详细介绍如何部署一个Web服务到一组主机上。在安装Ansible之后，按照以下步骤操作：
1. 创建主机清单 ：
首先，你需要创建一个主机清单文件，用于定义要操作的主机。假设我们将创建一个名为 hosts.ini 的文件，内容如下：
[webservers]
web1 ansible_host=192.168.1.100
web2 ansible_host=192.168.1.101
这个清单文件定义了一个名为 webservers 的主机组，包含了两个主机 web1 和 web2 ，并指定了它们的IP地址。
2. 创建Ansible剧本 ：
接下来，创建一个YAML格式的剧本文件，例如 web_service.yml ，用于描述部署Web服务的任务。以下是一个示例剧本：
---
- name: Deploy Web Service
hosts: webservers
become: true
tasks:
- name: Install Apache
yum:
name: httpd
state: present
- name: Start and Enable Apache
service:
name: httpd
state: started
enabled: true
- name: Copy Index File
copy:
src: /local/path/to/index.html
dst: /var/www/html/index.html
这个剧本包含了三个任务：
- 安装Apache Web服务器。
- 启动并设置Apache服务为开机自启。
- 将本地的 index.html 文件复制到远程主机的 /var/www/html 目录下。
3. 运行Ansible剧本 ：
使用以下命令运行剧本：
ansible-playbook -i hosts.ini web_service.yml
其中，`-i`参数指定了主机清单文件，后面跟着剧本文件的名称。
以下是该部署流程的mermaid流程图：
graph LR
A[创建主机清单文件hosts.ini] --> B[创建Ansible剧本web_service.yml]
B --> C[运行Ansible剧本ansible-playbook -i hosts.ini web_service.yml]
C --> D[安装Apache]
D --> E[启动并启用Apache]
E --> F[复制Index文件]
7. 运行Ad - Hoc Ansible命令
除了使用剧本进行批量操作外，Ansible还支持运行Ad - Hoc命令，用于立即对主机执行单个任务。以下是一些常见的Ad - Hoc命令示例：
- Ping主机 ：
ansible webservers -m ping
这个命令会对`webservers`主机组中的所有主机进行ping测试，检查它们是否可达。
- 查看服务状态 ：
ansible webservers -m service -a "name=httpd state=status"
该命令会查看`webservers`主机组中所有主机上的Apache服务状态。
8. Ansible的高级应用场景
一旦掌握了Ansible的基础知识，就可以进行一系列高级、复杂的活动：
| 应用场景 | 说明 |
| ---- | ---- |
| 基础设施供应 | 可以使用Ansible为应用程序供应所需的基础设施，如在裸机或虚拟机管理程序上安装操作系统、设置存储设备或配置网络设备。Ansible可以利用现有的供应工具，将它们集中管理。 |
| 应用程序部署 | 通过描述应用程序的期望状态，Ansible不仅可以使用任务在多个节点和设备上部署应用程序集，还可以重新运行剧本，使应用程序恢复到期望状态。 |
| 容器和操作员管理 | Ansible可以将容器化应用程序部署到Kubernetes基础设施（如OpenShift）上。OpenShift中的操作员可以由Ansible Operator管理，不仅可以定义容器化应用程序的状态，还可以实时响应变化并简化升级。 |
| 网络和存储管理 | 可以使用Ansible自动化通常手动执行的网络基础设施配置、测试、验证和增强任务。有大量的商业和社区剧本可用于特定的网络和存储设备及环境。 |
| 云环境管理 | Ansible提供了用于向云环境供应基础设施和应用程序的工具。仅针对Amazon Web Services（AWS）就有大约200个Ansible模块可用于管理基础设施和应用程序，同时也有适用于Alibaba、Azure、Google等云环境的模块。 |
9. 总结
云计算和Ansible自动化部署在现代数据中心和IT基础设施中扮演着至关重要的角色。通过掌握云计算环境下的基础操作，如分配浮动IP、使用SSH访问实例以及在Amazon EC2上部署云镜像，我们能够更高效地利用云资源。而Ansible则为我们提供了一种强大的自动化工具，通过清单、剧本、模块等组件，可以轻松地对多个主机进行批量配置和管理，实现基础设施供应、应用程序部署等复杂任务。无论是简单的Web服务部署，还是高级的云环境管理，Ansible都能帮助我们提高工作效率，减少人为错误，确保系统的一致性和稳定性。希望本文能帮助你更好地理解云计算和Ansible自动化部署，并在实际工作中加以应用。
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