Ansible自动化部署K8S集群

一、Ansible自动化部署K8S集群

1.1 Ansible介绍

Ansible 是一种IT自动化工具。它可以配置系统，部署软件以及协调更高级的IT任务，例如持续部署，滚动更新。Ansible 适用于管理企业IT基础设施，从具有少数主机的小规模到数千个实例的企业环境。Ansible 也是一种简单的自动化语言，可以完美地描述IT应用程序基础结构。

具备以下三个特点：

• 简单：减少学习成本
• 强大：协调应用程序生命周期
• 无代理：可预测，可靠和安全

使用文档：​​https://releases.ansible.com/ansible/​​

安装 Ansible：

yum -y install ansible

• Inventory：Ansible管理的主机信息，包括IP地址、SSH端口、账号、密码等
• Modules：任务均有模块完成，也可以自定义模块，例如经常用的脚本。
• Plugins：使用插件增加Ansible核心功能，自身提供了很多插件，也可以自定义插件。例如connection插件，用于连接目标主机。
• Playbooks：“剧本”，模块化定义一系列任务，供外部统一调用。Ansible核心功能。

1.2 主机清单

[webservers]
 192.168.20.232
 192.168.20.233
 192.168.20.234
 192.168.20.235
 192.168.20.236
 
 [dbservers]
 db01.intranet.mydomain.net
 db02.intranet.mydomain.net
 10.25.1.232
 10.25.1.233
 

ssh-keygen -t rsa
 ssh-copy-id -i /root/.ssh/id_rsa.pub -p '20100' '[email protected]'
 ssh-copy-id -i /root/.ssh/id_rsa.pub -p '20100' '[email protected]'
 ssh-copy-id -i /root/.ssh/id_rsa.pub -p '20100' '[email protected]
 chown 0700 -R /root/.ssh/
 cat /root/.ssh/id_rsa.pub > /root/.ssh/authorized_keys
 chown root.root -R /root/.ssh/
 cd /root/.ssh/

sed -i "s/#host_key_checking = .*/host_key_checking = False/g" /etc/ansible/ansible.cfg

1.3 命令行使用

1、连接远程主机认证

SSH密码认证：

[webservers]
 192.168.20.232:20100 ansible_ssh_user=root ansible_ssh_pass=’200271200’
 192.168.20.233:20100 ansible_ssh_user=root ansible_ssh_pass=’200271200’
 192.168.20.234:20100 ansible_ssh_user=root ansible_ssh_port=’200271200’
 
 [dbservers]
 db01.intranet.mydomain.net
 db02.intranet.mydomain.net
 10.25.1.56
 10.25.1.57
 

SSH密钥对认证：

[webservers]
 10.206.240.111:22 ansible_ssh_user=root ansible_ssh_key=/root/.ssh/id_rsa 
 10.206.240.112:22 ansible_ssh_user=root
 
 也可以在配置文件中指定：
 [defaults]
 private_key_file = /root/.ssh/id_rsa  # 默认路径
 

2、常用选项

3、命令行使用

ansible all -m ping
 ansible all -m shell -a "ls /root" -u root -k

1.4 常用模块

ansible-doc –l 查看所有模块

ansible-doc –s copy 查看模块文档

1、shell

在目标主机执行shell命令。

- name: 将命令结果输出到指定文件
   shell: somescript.sh >> somelog.txt
 - name: 切换目录执行命令
   shell:
     cmd: ls -l | grep log
     chdir: somedir/
 - name: 编写脚本
   shell: |
       if [ 0 -eq 0 ]; then
          echo yes > /tmp/result
       else
          echo no > /tmp/result
       fi
   args:
     executable: /bin/bash

2、copy

将文件复制到远程主机。

- name: 拷贝文件
   copy:
     src: /srv/myfiles/foo.conf
     dest: /etc/foo.conf
     owner: foo
     group: foo
     mode: u=rw,g=r,o=r
     # mode: u+rw,g-wx,o-rwx
     # mode: '0644'
     backup: yes

3、file

管理文件和文件属性。

- name: 创建目录
   file:
     path: /etc/some_directory
     state: directory
     mode: '0755'
 - name: 删除文件
   file:
     path: /etc/foo.txt
     state: absent
 - name: 递归删除目录
   file:
     path: /etc/foo
     state: absent

present，latest：表示安装

absent：表示卸载

4、yum

软件包管理。

ansible webservers -m yum -a "name=http://nginx.org/packages/rhel/7/x86_64/RPMS/nginx-1.16.1-1.el7.ngx.x86_64.rpm state=present"
 
 
 ansible webservers -m systemd -a "name=http://nginx.org/packages/rhel/7/x86_64/RPMS/nginx-1.16.1-1.el7.ngx.x86_64.rpm state=restarted enabled=yes"
 
 
 
 
 
 
 

- name: 安装最新版apache
   yum:
     name: httpd
     state: latest
 - name: 安装列表中所有包
   yum:
     name:
       - nginx
       - postgresql
       - postgresql-server
     state: present
 - name: 卸载apache包
   yum:
     name: httpd
     state: absent 
 - name: 更新所有包
   yum:
     name: '*'
     state: latest
 - name: 安装nginx来自远程repo
   yum:
     name: http://nginx.org/packages/centos/6/noarch/RPMS/nginx-release-centos-6-0.el6.ngx.noarch.rpm
     # name: /usr/local/src/nginx-release-centos-6-0.el6.ngx.noarch.rpm
     state: present

5、service/systemd

管理服务。

- name: 服务管理
   service:
     name: httpd
     state: started
     #state: stopped
     #state: restarted
     #state: reloaded
 - name: 设置开机启动
   service:
     name: httpd
     enabled: yes

6、unarchive

- name: 解压
   unarchive: 
     src=test.tar.gz 
     dest=/tmp

7、debug

执行过程中打印语句。

- debug:
     msg: System {{ inventory_hostname }} has uuid {{ ansible_product_uuid }}
 
 - name: 显示主机已知的所有变量
   debug:
     var: hostvars[inventory_hostname]
     verbosity: 4

1.5 变量

变量是应用于多个主机的便捷方式； 实际在主机执行之前，变量会对每个主机添加，然后在执行中引用。

1、主机变量与组变量

[webservers]
 192.168.1.100 ansible_ssh_user=root hostname=web1
 192.168.1.100 ansible_ssh_user=root hostname=web2
 
 [webservers:vars]
 ansible_ssh_user=root hostname=web1

2、Register变量

- shell: /usr/bin/uptime
   register: result
 - debug:
     var: result
     verbosity: 2

1.6 Playbook

Playbooks是Ansible的配置，部署和编排语言。他们可以描述您希望在远程机器做哪些事或者描述IT流程中一系列步骤。使用易读的YAML格式组织Playbook文件。

如果Ansible模块是您工作中的工具，那么Playbook就是您的使用说明书，而您的主机资产文件就是您的原材料。

与adhoc任务执行模式相比，Playbooks使用ansible是一种完全不同的方式，并且功能特别强大。

​​https://docs.ansible.com/ansible/latest/user_guide/playbooks.html​​

---
 - hosts: webservers
   vars:
     http_port: 80
     server_name: www.ctnrs.com
   remote_user: root
   gather_facts: false
   tasks:
   - name: 安装nginx最新版
     yum: pkg=nginx state=latest
   - name: 写入nginx配置文件
     template: src=/srv/httpd.j2 dest=/etc/nginx/nginx.conf
     notify:
     - restart nginx
   - name: 确保nginx正在运行
     service: name=httpd state=started
   handlers:
     - name: restart nginx
       service: name=nginx state=reloaded

1、主机和用户

- hosts: webservers
   remote_user: root
   become: yes
   become_user: lizhenliang

2、定义变量

Ansible中的首选做法是不将变量存储在Inventory中。

除了将变量直接存储在Inventory文件之外，主机和组变量还可以存储在相对于Inventory文件的单个文件中。

- hosts: webservers
   vars:
     http_port: 80
     server_name: www.ctnrs.com

3、任务列表

每个play包含一系列任务。这些任务按照顺序执行，在play中，所有主机都会执行相同的任务指令。play目的是将选择的主机映射到任务。

tasks:
   - name: 安装nginx最新版
     yum: pkg=nginx state=latest

4、语法检查与调试

语法检查：ansible-playbook --check /path/to/playbook.yaml

测试运行，不实际操作：ansible-playbook -C /path/to/playbook.yaml

debug模块在执行期间打印语句，对于调试变量或表达式，而不必停止play。与'when：'指令一起调试更佳。

- hosts: webserver
tasks:
- debug:
msg: {{group_names}}
- debug:
msg: {{inventory_hostname}}
- debug:
msg: {{ansible_hostname}}

5、任务控制

如果你有一个大的剧本，那么能够在不运行整个剧本的情况下运行特定部分可能会很有用。

tasks:
  - name: 安装nginx最新版
    yum: pkg=nginx state=latest
    tags: install
  - name: 写入nginx配置文件
    template: src=/srv/httpd.j2 dest=/etc/nginx/nginx.conf
    tags: config

使用：

ansible-playbook example.yml --tags "install"
ansible-playbook example.yml --tags "install,config"
ansible-playbook example.yml --skip-tags "install"

6、流程控制

条件：

tasks:
 - name: 只在192.168.1.100运行任务
   debug: msg="{{ansible_default_ipv4.address}}"
   when: ansible_default_ipv4.address == '192.168.1.100'

循环：

tasks:
 - name： 批量创建用户
   user: name={{ item }} state=present groups=wheel
   with_items:
      - testuser1
      - testuser2

- name: 解压
   copy: src={{ item }} dest=/tmp
   with_fileglob:
     - "*.txt"

常用循环语句：

7、模板

tasks:
   - name: 写入nginx配置文件
     template: src=/srv/httpd.j2 dest=/etc/nginx/nginx.conf

定义变量：

{% set local_ip = inventory_hostname %}

条件和循环：

{% set list=['one', 'two', 'three'] %}
 {% for i in list %}
     {% if i == 'two' %}
         -> two
     {% elif loop.index == 3 %}
         -> 3
     {% else %}
         {{i}}
     {% endif %}
 {% endfor %}

例如：生成连接etcd字符串

{% for host in groups['etcd'] %}
  https://{{ hostvars[host].inventory_hostname }}:2379
  {% if not loop.last %},{% endif %}
{% endfor %}

里面也可以用ansible的变量。

1.7 Roles

Roles是基于已知文件结构自动加载某些变量文件，任务和处理程序的方法。按角色对内容进行分组，适合构建复杂的部署环境。

1、定义Roles

Roles目录结构：

site.yml
 webservers.yml
 fooservers.yml
 roles/
    common/
      tasks/
      handlers/
      files/
      templates/
      vars/
      defaults/
      meta/
    webservers/
      tasks/
      defaults/
      meta/

• ​​tasks​​ -包含角色要执行的任务的主要列表。
• ​​handlers​​ -包含处理程序，此角色甚至在此角色之外的任何地方都可以使用这些处理程序。
• ​​defaults​​-角色的默认变量
• ​​vars​​-角色的其他变量
• ​​files​​ -包含可以通过此角色部署的文件。
• ​​templates​​ -包含可以通过此角色部署的模板。
• ​​meta​​-为此角色定义一些元数据。请参阅下面的更多细节。

通常的做法是从​​tasks/main.yml​​文件中包含特定于平台的任务：

# roles/webservers/tasks/main.yml
 - name: added in 2.4, previously you used 'include'
   import_tasks: redhat.yml
   when: ansible_facts['os_family']|lower == 'redhat'
 - import_tasks: debian.yml
   when: ansible_facts['os_family']|lower == 'debian'
 
 # roles/webservers/tasks/redhat.yml
 - yum:
     name: "httpd"
     state: present
 
 # roles/webservers/tasks/debian.yml
 - apt:
     name: "apache2"
     state: present

2、使用角色

# site.yml
 - hosts: webservers
   roles:
     - common
     - webservers
 
 
 定义多个：
 - name: 0
   gather_facts: false
   hosts: all 
   roles:
     - common
 
 - name: 1
   gather_facts: false
   hosts: all 
   roles:
     - webservers

3、角色控制

- name: 0.系统初始化
   gather_facts: false
   hosts: all 
   roles:
     - common
   tags: common

4、定义变量

组变量：

group_vars 存放的是组变量

group_vars/all.yml 表示所有主机有效，等同于[all:vars]

grous_vars/etcd.yml 表示etcd组主机有效，等同于[etcd:vars]

1.8 自动化部署K8S（离线版）

1、 熟悉二进制部署K8S步骤

1. 服务器规划

2. 系统初始化
3. Etcd集群部署

1. 生成etcd证书
2. 部署三个Etc集群
3. 查看集群状态

4. 部署Master

1. 生成apiserver证书
2. 部署apiserver、controller-manager和scheduler组件
3. 启动TLS Bootstrapping

5. 部署Node

1. 安装Docker
2. 部署kubelet和kube-proxy
3. 在Master上允许为新Node颁发证书
4. 授权apiserver访问kubelet

6. 部署插件（准备好镜像）

1. Flannel
2. Web UI
3. CoreDNS
4. Ingress Controller

7. Master高可用

1. 增加Master节点（与Master1一致）
2. 部署Nginx负载均衡器
3. Nginx+Keepalived高可用
4. 修改Node连接VIP

2、Roles组织K8S各组件部署解析

编写建议：

1. 梳理流程和Roles结构
2. 如果配置文件有不固定内容，使用jinja渲染
3. 人工干预改动的内容应统一写到一个文件中

3、下载所需文件

确保所有节点系统时间一致

下载Ansible部署文件：

git clone https://github.com/lizhenliang/ansible-install-k8s
 cd ansible-install-k8s

4、修改Ansible文件

修改hosts文件，根据规划修改对应IP和名称。

vi hosts

修改group_vars/all.yml文件，修改软件包目录和证书可信任IP。

vim group_vars/all.yml
 software_dir: '/root/binary_pkg'
 ...
 cert_hosts:
   k8s:
   etcd:

5、一键部署

架构图

单Master架构

多Master架构

部署命令 单Master版：

ansible-playbook -i hosts single-master-deploy.yml -uroot -k

多Master版：

ansible-playbook -i hosts multi-master-deploy.yml -uroot -k

6、部署控制

如果安装某个阶段失败，可针对性测试.

例如：只运行部署插件

ansible-playbook -i hosts single-master-deploy.yml -uroot -k --tags addons

示例参考：​​https://github.com/ansible/ansible-examples​​