ansible笔记（42）：角色

在本博客中，ansible是一个系列文章，我们会尽量以通俗易懂的方式总结ansible的相关知识点。

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"ansible系列"中的每篇文章都建立在前文的基础之上，所以， 请按照顺序阅读这些文章，否则有可能在阅读中遇到障碍。

在介绍角色之前，我先讲讲自己的经历。

我经常需要安装配置各种服务，比如，nginx、 redis 、mysql...等等，于是我决定，分别为这些服务编写对应的剧本，以便在需要的时候，能够根据已经编写好的playbook，快速的安装配置对应的软件，于是，我们编写了nginx.yml、redis.yml、mysql.yml等等playbook，当有一台新主机A需要安装nginx和redis时，我只需要将nginx.yml和redis.yml中的目标主机IP修改成A主机的IP，然后执行这两个playbook即可，有没有觉得很方便？一开始我是觉得挺方便的，但是很快，我发现了一些很明显的问题。

第一个问题就是，今天我需要在A主机上安装redis，于是我把redis.yml的目标主机修改成了A主机的IP，但是明天，我又需要在B主机上安装redis，于是我又把redis.yml的目标主机修改成了B主机的IP，每次安装配置都需要修改redis.yml，这样做似乎是理所应当的， 但是仔细想想，能不能有更好的办法呢？能不能让redis.yml中的配置过程与目标主机的耦合度降到最低呢？因为我有可能需要在任意一台主机上安装配置redis，所以每次都因为目标主机的缘故修改redis.yml文件，不仅仅会觉得麻烦，逻辑的界线似乎也不是特别清晰，好吧，一时半会儿我也没有想到什么好的解决办法，于是我决定先把这个问题记录下来。

刚开始的时候，我编写的nginx.yml和redis.yml都很简单，因为初次编写它们的时候，我考虑到的情况并不是很多，甚至都没有使用到任何模板文件，也没有使用什么变量，总之就是很简单的写了几个任务，但是经过不断的实践，我决定优化刚开始编写的playbook，让它适用于更多的情况，慢慢的，我开始编写默认的模板文件，开始将一些默认配置提取到变量文件中，之前如果想要配置nginx，只靠nginx.yml一个文件就够了，但是现在，我已经有了nginx.yml、nginx.conf.j2、nginx.defaultvars.yml三个文件，同理，redis.yml也慢慢扩展成了几个文件，其他服务对应的文件也变得越来越多，总之，我按照自己的规范，井然有序的工作着。

直到有一天，公司来了一个名叫狗蛋的新同事，他也是做运维的，我俩一见如故，很快便开始交换自己的运维经验，我告诉他，我已经写好了一些playbook，以便针对不同的服务进行方便快捷的安装配置，狗蛋听我这么说，立马接话道："英雄所见略同，我也是这么干的，而且我有自己的一套规范。"，狗蛋告诉我，他在编写处理nginx的playbook时，会创建一个名叫nginx的文件夹，然后再在nginx的目录中创建一些子目录，比如，task目录、temp目录、default目录等等，然后将一些安装配置的任务剧本放在task目录中，将一些会用到的模板文件放到temp目录中，将一些默认设置变量文件放在default目录中，这样就显得非常简洁明了了，比如，当你需要找到nginx的相关模板文件时，只要去nginx的temp目录查找就行，同理，他在编写redis的playbook时，也会创建一个redis目录，然后在redis目录中创建task、temp、default等目录，然后将各个相关文件放到对应的目录中，所有服务都是按照同样的标准编写的，这样比较规范，方便自己编写，也方便在以后找到对应的各种文件，听了狗蛋的描述，我觉得他的方法似乎更加规范，于是我决定，向狗蛋看齐，学习他的那一套规范，并且把狗蛋的规范写成文档，以便公司以后的新同事可以按照文档规范的进行操作，这样所有人生产出的内容都是按照统一的规范来的，不仅风格统一，而且也方便其他人阅读自己编写的内容。

我和狗蛋商量好了统一的规范以后，很快便形成了具体的文档，我俩自豪的把规范发布到了公司的wiki系统中，并且邀功似的向技术总监展示了我俩编写的"规范"，总监打开规范文档，还没有仔细看两眼就笑了笑说："你俩不要重复造轮子了，ansible官方早就制定了一套统一的规范，全世界使用ansible的老铁都是按照官方的规范来操作的，如果公司按照你俩制定的规范来，岂不是反而不符合大多数人的规范吗？"，我和狗蛋本来是想嘚瑟一下，谁知道最后反而被总监教育了一番，总监告诉我们，ansible官方制定的那一套规范被称之为"角色(Roles)"，让我俩赶紧去了解一下。

我和狗蛋真是后知后觉，原来官方早就有"角色"这种东西，角色是一种解决问题的思想，也是一种通用的规范，比如，我们可以把nginx的相关配置过程抽象成一个nginx角色，以便下次需要进行同样的配置时，调用这个角色，同理，redis的配置过程也可以抽象成一个redis角色，不过，无论是哪种角色，都是按照ansible官方规范好的目录结构进行创建的，那么此处，我们就来了解一下ansible官方定义的这个"规范"，也就是所所谓的"角色"。

为了让你更直观的认识角色的标准结构，我提前创建了一个示例角色，示例角色的目录结构如下：

如你所见，我创建的示例角色的角色名为demorole，demorole目录就代表了这个角色，此目录中包含了defaults 、files 、handlers 、meta  、tasks 、templates 、vars等子目录，而且在defaults 、handlers 、meta  、tasks 、vars等目录中，还都有一个名为"main.yml"的文件，那么这样的目录结构代表了什么含义呢？我们一起来了解一下，在角色中，上述目录结构的作用如下：

注：此处先进行大致介绍，以便你有一个大概的印象，之后会有对应的示例，所以，如果有疑问请先保留。

tasks目录：角色需要执行的主任务文件放置在此目录中，默认的主任务文件名为main.yml，当调用角色时，默认会执行main.yml文件中的任务，你也可以将其他需要执行的任务文件通过include的方式包含在tasks/main.yml文件中。

handlers目录：当角色需要调用handlers时，默认会在此目录中的main.yml文件中查找对应的handler

defaults目录：角色会使用到的变量可以写入到此目录中的main.yml文件中，通常，defaults/main.yml文件中的变量都用于设置默认值，以便在你没有设置对应变量值时，变量有默认的值可以使用，定义在defaults/main.yml文件中的变量的优先级是最低的。

vars目录：角色会使用到的变量可以写入到此目录中的main.yml文件中，看到这里你肯定会有疑问，vars/main.yml文件和defaults/main.yml文件的区别在哪里呢？区别就是，defaults/main.yml文件中的变量的优先级是最低的，而vars/main.yml文件中的变量的优先级非常高，如果你只是想提供一个默认的配置，那么你可以把对应的变量定义在defaults/main.yml中，如果你想要确保别人在调用角色时，使用的值就是你指定的值，则可以将变量定义在vars/main.yml中，因为定义在vars/main.yml文件中的变量的优先级非常高，所以其值比较难以覆盖。

meta目录：如果你想要赋予这个角色一些元数据，则可以将元数据写入到meta/main.yml文件中，这些元数据用于描述角色的相关属性，比如 作者信息、角色主要作用等等，你也可以在meta/main.yml文件中定义这个角色依赖于哪些其他角色，或者改变角色的默认调用设定，在之后会有一些实际的示例，此处不用纠结。

templates目录： 角色相关的模板文件可以放置在此目录中，当使用角色相关的模板时，如果没有指定路径，会默认从此目录中查找对应名称的模板文件。

files目录：角色可能会用到的一些其他文件可以放置在此目录中，比如，当你定义nginx角色时，需要配置https，那么相关的证书文件即可放置在此目录中。

当然，上述目录并不全是必须的，也就是说，如果你的角色并没有相关的模板文件，那么角色目录中并不用包含templates目录，同理，其他目录也一样，一般情况下，都至少会有一个tasks目录。

看完上述描述，你可能还是有一些小疑惑，不如我们来动手写一个简单的角色，这样就比较容易理解了。

注：当前用于测试的ansible版本为2.7.0，以下所有示例基于此版本进行。

为了熟悉角色的使用，我们一起来纯手动的编写一个用于测试的角色吧，这个角色的名字就叫"testrole"。

首先，我们创建一个名为"testrole"的目录，这个目录就代表了"testrole"角色，执行如下命令即可：

# mkdir testrole

角色目录创建完毕，我决定先赋予testrole角色一个简单的功能，即输出"hello role"这句话，没错，通过debug模块可以输出信息，那么我们需要编写一个debug任务，之前提到过，调用角色时，角色会默认执行tasks/main.yml中的任务，那么我们就把debug任务写在tasks/main.yml文件中吧，首先，在testrole目录中创建tasks子目录，在tasks子目录中创建一个名为main.yml的文件。

# mkdir tasks
# touch tasks/main.yml

在tasks/main.yml文件中写入如下内容

- debug:
    msg: "hello role!"

如你所见，直接将我们需要执行的任务写在tasks/main.yml文件中即可。

我们并不需要创建handlers、defaults等目录，因为目前我们编写的角色非常简单，用不到这些目录结构。

我们的第一个测试角色编写完毕了~，就是这么简单，角色编写完毕后，就需要调用对应的角色了，那么怎样才能调用角色呢？其实也很简单，我们只需要在testrole的同级目录中编写一个简单的剧本即可，此例中，调用角色的剧本文件名为test.yml，它与testrole目录处于同级目录中，如下：

# ls
testrole  test.yml

我们需要使用test.yml文件来调用testrole角色，test.yml文件的内容如下：

# cat test.yml
- hosts: test70
  roles:
  - testrole

如上例所示，调用对应的角色时，需要使用roles关键字进行调用，使用"- hosts"指定目标主机，上例表示，在目标主机test70上执行testrole角色对应的任务，但是由于testrole并没有什么其他操作，只是输出了一句话，所以并不会对目标主机有什么实际动作。

那么我们执行test.yml，看看这个测试角色能不能正常被调用，执行后结果如下：

# ansible-playbook test.yml
 
PLAY [test70] *************************************************
 
TASK [Gathering Facts] *****************************************
ok: [test70]
 
TASK [testrole : debug] ****************************************
ok: [test70] => {
    "msg": "hello role!"
}
 
PLAY RECAP *************************************************
test70                     : ok=2    changed=0    unreachable=0    failed=0

如我们所愿，角色被正常调用了，"hello role!"输出了，没错，我们已经学会使用角色了。

看到此处，你会不会觉得我把简单的问题复杂化了，如果你只是单纯的调用一个debug任务输出一句话，那么是有点复杂化了，但是如果你的配置过程慢慢变得丰富，文件越来越多，结构越来越复杂，那么使用角色会是更好的选择，它能让你的文件结构符合统一的标准，让任何一个懂得这个标准的人快速的阅读你的代码，并且为以后的扩展留出很大的空间，而且，通过刚才的调用过程，你应该已经明白了，我可以将testrole目录移至到任何ansible主机中进行调用，testrole目录中包含了这个角色所需的所有文件，它是一个独立的的结构，说到独立，它在逻辑上也是独立的，因为这个角色的配置过程与目标主机是分开的，虽然我们调用角色时，需要编写一个playbook指定对应的目标主机，但是我们并没有修改角色目录中的任何文件，这正好解决了本文开头提出的问题。

刚才在调用角色时，我刻意的将test.yml文件写在了testrole目录的同级目录中，也就是说，调用testrole角色时，test.yml会从同级目录中查找与testrole角色同名的目录，其实，不仅仅是同级目录，还有一些其他的目录，在调用角色时，test.yml也会去查找，这些目录就是：

同级目录中的roles目录中。

当前系统用户的家目录中的.ansible/roles目录，即 ~/.ansible/roles目录中。

也就是说，只要testrole目录处于上述三个目录中的任何一个目录中，都可以使用上述方法正常的调用。

你也可修改ansible的配置文件，设置自己的角色搜索目录，编辑/etc/ansible/ansible.cfg配置文件，设置roles_path选项，此项默认是注释掉的，将注释符去掉，当你想要设置多个路径时，多个路径之间用冒号隔开，示例如下

roles_path    = /etc/ansible/roles:/opt:/testdir

即使你的角色目录不处于上述目录中的任何一个，也可以使用绝对路径的方式，调用对应的角色，示例如下：

- hosts: test70
  roles:
  - "/testdir/ansible/testrole/"

如上例所示，我直接使用了testrole的绝对路径，调用了testrole角色，其实，上述写法不是特别正规，标准的语法应该是如下模样：

- hosts: test70
  roles:
  - role: "/testdir/ansible/testrole/"

没错，在roles关键字中使用role关键字指定角色对应的绝对路径，也可以直接调用角色，即使不使用绝对路径，也可以使用同样的语法指定角色名，如下：

- hosts: test70
  roles:
  - role: testrole

除了上述调用角色的语法，还有一些其他的语法也可以调用角色，不过后文中再行总结，先往下聊。

上述示例中，我们没有使用任何变量，那么我们来尝试一下在角色中使用变量。

我们将tasks/main.yml中的内容改为如下内容：

- debug:
    msg: "hello {{ testvar }} !"

如上例所示，我们在输出的信息中使用了testvar变量，那么，我们在调用这个角色时，则需要传入对应的变量，否则就会报错，调用上例角色的示例如下：

- hosts: test70
  roles:
  - role: testrole
    vars:
      testvar: "www.zsythink.net"

如上例所示，我们在调用角色时，传入了对应的testvar变量，以便对应的任务可以使用这个变量。

执行上例playbook，最终输出的信息为"hello www.zsythink.net !"

其实，我们也可以为testvar变量设置默认值，这样即使在调用角色时没有传入任何参数，也有默认的值可以使用，同时也不会在调用时因为没有传入对应变量而报错，所以，我们需要在testrole目录中创建一个defaults目录，并且创建defaults/main.yml文件，defaults/main.yml文件内容如下：

# cat testrole/defaults/main.yml
testvar: "role"

如你所见，我们在defaults/main.yml文件中定义了testvar变量，默认值为"role"

此刻，我们调用testrole时，即使不传入testvar变量，也可以正常的进行调用了，如果不传入testvar变量，则默认所使用"role"作为变量值。

需要注意的是，在默认情况下，角色中的的变量是全局可访问的。

这样说可能不容易理解，不如来看一个小示例，如下

如上图所示，我定义了两个示例角色，这两个示例角色中都使用了名为testvar的变量，而且在这两个角色中，testvar变量都有各自的默认值，在testrole角色中，testvar的默认值为"test"，在demorole角色中，testvar的默认值为"demo"，在test.yml文件中，我调用了这两个角色，在调用testrole角色时，我传入了testvar变量，其值为zsythink，但是在调用demorole角色时，没有传入testvar变量，按照正常的理解，当执行test.yml文件时，testrole应该使用"zsythink"作为testvar变量的值，demorole应该使用默认值"demo"作为testvar变量的值，那么我们来执行一下test.yml，看看结果与我们想象的是否相同，执行结果如下

# ansible-playbook test.yml
 
PLAY [test70] *************************************************
 
TASK [Gathering Facts] *****************************************
ok: [test70]
 
TASK [testrole : debug] *****************************************
ok: [test70] => {
    "msg": "hello zsythink!"
}
 
TASK [demorole : debug] **************************************
ok: [test70] => {
    "msg": "hello zsythink!"
}
 
PLAY RECAP *************************************************
test70                     : ok=3    changed=0    unreachable=0    failed=0

如你所见，结果与我预想的并不相同，无论是testrole还是demorole，都使用了"zsythink"作为了testvar的变量值，出现上述状况的原因我们刚才已经提到过，原因是：在默认情况下，角色中的变量是全局可访问的，上例中，当将testvar变量的值设置为"zsythink"时，就表示将testrole和demorole中的testvar变量的值都设置成了"zsythink"，所以最终输出信息时，两个角色的testvar变量都使用了相同的值。

如果想要解决上述问题，则可以将变量的访问域变成角色所私有的，如果想要将变量变成角色私有的，则需要设置/etc/ansible/ansible.cfg文件，将private_role_vars的值设置为yes，默认情况下，"private_role_vars = yes"是被注释掉的，将前面的注释符去掉皆可，设置完成后，再次执行上例中的test.yml文件，输出结果如下：

# ansible-playbook test.yml
 
PLAY [test70] *************************************************
 
TASK [Gathering Facts] *****************************************
ok: [test70]
 
TASK [testrole : debug] *****************************************
ok: [test70] => {
    "msg": "hello zsythink!"
}
 
TASK [demorole : debug] **************************************
ok: [test70] => {
    "msg": "hello demo!"
}
 
PLAY RECAP *************************************************
test70                     : ok=3    changed=0    unreachable=0    failed=0

默认情况下，我们无法多次调用同一个角色，也就是说，如下playbook只会调用一次testrole角色：

# cat test.yml
- hosts: test70
  roles:
  - role: testrole
  - role: testrole

执行上例playbook会发现，testrole的debug模块只输出了一次，如果想要多次调用同一个角色，有两种方法，如下：

方法一：设置角色的allow_duplicates属性 ，让其支持重复的调用。

方法二：调用角色时，传入的参数值不同。

方法一需要为角色设置allow_duplicates属性，而此属性需要设置在meta/main.yml文件中，所以我们需要在testrole中创建meta/main.yml文件，写入如下内容：

# cat testrole/meta/main.yml
allow_duplicates: true

如上例所示，我们将allow_duplicates属性设置为true，表示可以重复调用同一个角色。

属性设置完毕后，执行如下playbook尝试两次调用同一个角色，是完全可以正常执行的。

# cat test.yml
- hosts: test70
  roles:
  - role: testrole
  - role: testrole

说完方法一，现在来说说方法二，当调用角色需要传参时，如果参数的值不同，则可以连续调用多次

下例中，两次调用了testrole角色，两次调用都传入了testvar变量，但是testvar变量的值不同。

# cat test.yml
- hosts: test70
  roles:
  - role: testrole
    vars:
      testvar: "zsythink"
  - role: testrole
    vars:
      testvar: "zsythink.net"

使用上例的方法，也可以对同一角色调用多次。

在上述示例中，我们已经学会了如何在defaults/main.yml文件中定义变量的默认值，不过我们还没有使用过vars/main.yml文件，也没有在其中定义过任何变量，之前提到过，定义在vars/main.yml文件中的变量优先级比较高，难以被覆盖，那我们就来动手试试，看看定义在这个文件中的变量的优先级到底有多高，为了使效果更加明显，我们在defaults/main.yml文件和vars/main.yml文件中同时定义testvar变量，并为其赋值不同的值，如下：

# cat testrole/defaults/main.yml
testvar: "test"
# cat testrole/vars/main.yml
testvar: "testvar_in_vars_directory"

同时，我们在调用testrole时，仍然传入testvar变量，看看testvar变量到底会使用哪个值作为最终的值，示例如下：

# cat test.yml
- hosts: test70
  roles:
  - role: testrole
    vars:
      testvar: "zsythink"

执行上例playbook，最终结果如下：

# ansible-playbook test.yml
 
PLAY [test70] *************************************************
 
TASK [Gathering Facts] *****************************************
ok: [test70]
 
TASK [testrole : debug] ****************************************
ok: [test70] => {
    "msg": "hello testvar_in_vars_directory!"
}
 
PLAY RECAP *************************************************
test70                     : ok=2    changed=0    unreachable=0    failed=0

从上述信息可以看出，即使在调用角色的时候传入对应的变量，也无法覆盖定义在vars/main.yml文件中的值，那么我们可以利用这个特性，将你想要确保使用的值定义在vars/main.yml中，以便别人在调用角色时，使用的值就是你定义的值，当然，如果你强烈推荐的值别人压根不想使用，也是有办法灵活的进行覆盖的，比如在调用playbook时使用"-e"选项传入参数，示例如下：

# ansible-playbook -e testvar='usethis' test.yml
 
PLAY [test70] *************************************************
 
TASK [Gathering Facts] *****************************************
ok: [test70]
 
TASK [testrole : debug] ****************************************
ok: [test70] => {
    "msg": "hello usethis!"
}
 
PLAY RECAP *************************************************
test70                     : ok=2    changed=0    unreachable=0    failed=0

除了使用"-e"传入的变量的优先级，其他变量（包括主机变量）的优先级均低于vars/main.yml中变量的优先级。

假设现在testrole需要使用一些模板，那么也可以直接将模板文件放到templates目录中。

比如，testrole中需要使用一个名为test.conf.j2的模板文件，那么我们就将test.conf.j2文件放置在testrole/templates/目录中，test.conf.j2文件内容如下

# cat testrole/templates/test.conf.j2
something in template;
{{ template_var }}

模板文件中使用到了 template_var变量，我们可以为 template_var变量定义一个默认变量

# cat testrole/defaults/main.yml
testvar: "test"
template_var: "template"

然后在testrole中，直接使用这个模板文件

# cat testrole/tasks/main.yml
- debug:
    msg: "hello {{ testvar }}!"
- template:
    src: test.conf.j2
    dest: /opt/test.conf

如上例所示，我们在使用template任务时，src直接指定了对应的模板文件的名称，并没有指定任何路径，这代表角色会默认去templates子目录中查找对应的文件。

如果你想要在角色中使用一些handlers以便进行触发，则可以直接将对应的handler任务写入到handlers/main.yml文件中，示例如下：

# cat testrole/handlers/main.yml
- name: test_handler
  debug:
    msg: "this is a test handler"

我直接在handlers/main.yml文件中写入了一个名为"test_handler"任务，以便随时进行触发。

为了能够更加简单的触发对应的handler，我直接将tasks/main.yml中的debug任务的状态强行设置为"changed"，示例如下：

注：前文已经总结了changed_when的用法，此处不再赘述。

# cat testrole/tasks/main.yml
- debug:
    msg: "hello testrole!"
  changed_when: true
  notify: test_handler

如上例所示，当需要notify对应handler时，直接写入handler对应的名称即可，角色会自动去handlers/main.yml文件中查找对应的handler。

经过上述描述，你肯定已经对"角色"有了初步的认识，不过我们还有很多关于角色的话题没有聊，比如使用ansible-galaxy命令快速创建角色、下载角色、管理角色，比如其他引用角色的方法，等等，这些就放在后面的文章中进行总结吧，这篇文章先写到这里，希望能够对你有所帮助~

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