Ansible系列(五)：各种变量定义方式和变量引用

我写了更完善的Ansible专栏文章：一步到位玩儿透Ansible

Ansible系列文章：http://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/p/7576137.html

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1.1 ansible facts

facts组件是用来收集被管理节点信息的，使用setup模块可以获取这些信息。

ansible-doc -s setup           
- name: Gathers facts about remote hosts

以下是某次收集的信息示例。由于收集的信息项非常多，所以截取了部分内容项。

ansible 192.168.100.64 -m setup
192.168.100.64 | SUCCESS => {
    "ansible_facts": {
        "ansible_all_ipv4_addresses": [
            "192.168.100.64"
        ], 
        "ansible_all_ipv6_addresses": [
            "fe80::20c:29ff:fe03:a452"
        ], 
        "ansible_apparmor": {
            "status": "disabled"
        }, 
        "ansible_architecture": "x86_64", 
        "ansible_bios_date": "07/02/2015", 
        "ansible_bios_version": "6.00", 
        "ansible_cmdline": {
            "BOOT_IMAGE": "/vmlinuz-3.10.0-327.el7.x86_64", 
            "LANG": "en_US.UTF-8", 
            "biosdevname": "0", 
            "crashkernel": "auto", 
            "net.ifnames": "0", 
            "quiet": true, 
            "ro": true, 
            "root": "UUID=b2a70faf-aea4-4d8e-8be8-c7109ac9c8b8"
        }, 
........................................
        "ansible_default_ipv6": {}, 
        "ansible_devices": {
            "sda": {
                "holders": [], 
                "host": "SCSI storage controller: LSI Logic / Symbios Logic 53c1030 PCI-X Fusion-MPT Dual Ultra320 SCSI (rev 01)", 
                "model": "VMware Virtual S", 
                "partitions": {
                    "sda1": {
                        "holders": [], 
                        "sectors": "512000", 
                        "sectorsize": 512, 
                        "size": "250.00 MB", 
                        "start": "2048", 
                        "uuid": "367d6a77-033b-4037-bbcb-416705ead095"
                    }, 
                    "sda2": {
                        "holders": [], 
                        "sectors": "37332992", 
                        "sectorsize": 512, 
                        "size": "17.80 GB", 
                        "start": "514048", 
                        "uuid": "b2a70faf-aea4-4d8e-8be8-c7109ac9c8b8"
                    }, 
................................
        "ansible_user_dir": "/root", 
        "ansible_user_gecos": "root", 
        "ansible_user_gid": 0, 
        "ansible_user_id": "root", 
        "ansible_user_shell": "/bin/bash", 
        "ansible_user_uid": 0, 
        "ansible_userspace_architecture": "x86_64", 
        "ansible_userspace_bits": "64", 
        "ansible_virtualization_role": "guest", 
        "ansible_virtualization_type": "VMware", 
        "module_setup": true
    }, 
    "changed": false
}

使用filter可以筛选指定的facts信息。例如：

ansible 192.168.100.64 -m setup -a "filter=changed"
192.168.100.64 | SUCCESS => {
    "ansible_facts": {}, 
    "changed": false
}

ansible localhost -m setup -a "filter=*ipv4"
localhost | SUCCESS => {
    "ansible_facts": {
        "ansible_default_ipv4": {
            "address": "192.168.100.62", 
            "alias": "eth0", 
            "broadcast": "192.168.100.255", 
            "gateway": "192.168.100.2", 
            "interface": "eth0", 
            "macaddress": "00:0c:29:d9:0b:71", 
            "mtu": 1500, 
            "netmask": "255.255.255.0", 
            "network": "192.168.100.0", 
            "type": "ether"
        }
    }, 
    "changed": false
}

facts收集的信息是json格式的，其内任一项都可以当作变量被直接引用(如在playbook、jinja2模板中)引用。见下文。

1.2 变量引用json数据的方式

在ansible中，任何一个模块都会返回json格式的数据，即使是错误信息都是json格式的。

在ansible中，json格式的数据，其内每一项都可以通过变量来引用它。当然，引用的前提是先将其注册为变量。

例如，下面的playbook是将shell模块中echo命令的结果注册为变量，并使用debug模块输出。

---
    - hosts: 192.168.100.65
      tasks:
        - shell: echo hello world
          register: say_hi
        - debug: var=say_hi

debug输出的结果如下：

TASK [debug] *********************************************
ok: [192.168.100.65] => {
    "say_hi": {
        "changed": true, 
        "cmd": "echo hello world", 
        "delta": "0:00:00.002086", 
        "end": "2017-09-20 21:03:40.484507", 
        "rc": 0, 
        "start": "2017-09-20 21:03:40.482421", 
        "stderr": "", 
        "stderr_lines": [], 
        "stdout": "hello world", 
        "stdout_lines": [
            "hello world"
        ]
    }
}

可以看出，结果是一段json格式的数据，最顶端的key为say_hi，其内是一大段的字典(即使用大括号包围的)，其中的stdout_lines还包含了一个json数组，也就是所谓的yaml列表项(即使用中括号包围的)。

1.2.1 引用json字典数据的方式

如果想要输出json数据的某一字典项，则应该使用"key.dict"或"key['dict']"的方式引用。例如最常见的stdout项"hello world"是想要输出的项，以下两种方式都能引用该字典变量。

---
    - hosts: 192.168.100.65
      tasks:
        - shell: echo hello world
          register: say_hi
        - debug: var=say_hi.stdout
        - debug: var=sya_hi['stdout']

ansible-playbook的部分输出结果如下：

TASK [debug] ************************************************
ok: [192.168.100.65] => {
    "say_hi.stdout": "hello world"
}

TASK [debug] ************************************************
ok: [192.168.100.65] => {
    "say_hi['stdout']": "hello world"
}

"key.dict"或"key['dict']"的方式都能引用，但在dict字符串本身就包含"."的时候，应该使用中括号的方式引用。例如：

anykey['192.168.100.65']

1.2.2 引用json数组数据的方式

如果想要输出json数据中的某一数组项(列表项)，则应该使用"key[N]"的方式引用数组中的第N项，其中N是数组的index，从0开始计算。如果不使用index，则输出的是整个数组列表。

例如想要输出上面的stdout_lines中的"hello world"，它是数组stdout_lines中第一项所以使用stdout_lines[0]来引用，再加上stdout_lines上面的say_hi，于是引用方式如下：

---
    - hosts: 192.168.100.65
      tasks:
        - shell: echo hello world
          register: say_hi
        - debug: var=say_hi.stdout_lines[0]

由于stdout_lines中仅有一项，所以即使不使用index的方式即say_hi.stdout_lines也能得到期望的结果。输出结果如下：

TASK [debug] *************************************************
ok: [192.168.100.65] => {
    "say_hi.stdout_lines[0]": "hello world"
}

再看下面一段json数据。

"ipv6": [
   {
       "address": "fe80::20c:29ff:fe26:1498", 
       "prefix": "64", 
       "scope": "link"
   }
]

其中key=ipv6，其内有且仅有是一个列表项，但该列表内包含了数个字典项。要引用列表内的字典，例如上面的address项。应该如下引用：

ipv6[0].address

1.2.3 引用facts数据

既然已经了解了json数据中的字典和列表列表项的引用方式，显然facts中的一大堆数据就能引用并派上用场了。例如以下是一段facts数据。

shell> ansible localhost -m setup -a "filter=*eth*"    
localhost | SUCCESS => {
    "ansible_facts": {
        "ansible_eth0": {
            "active": true, 
            "device": "eth0", 
            "features": {
                "busy_poll": "off [fixed]", 
                "fcoe_mtu": "off [fixed]", 
                "generic_receive_offload": "on", 
                .........................
            }, 
            "ipv4": {
                "address": "192.168.100.62", 
                "broadcast": "192.168.100.255", 
                "netmask": "255.255.255.0", 
                "network": "192.168.100.0"
            }, 
            "macaddress": "00:0c:29:d9:0b:71", 
            "module": "e1000", 
             ............................
        }
    }, 
    "changed": false
}

显然，facts数据的顶级key为ansible_facts，在引用时应该将其包含在变量表达式中。但自动收集的facts比较特殊，它以ansible_facts作为key，ansible每次收集后会自动将其注册为变量，所以facts中的数据都可以直接通过变量引用，甚至连顶级key ansible_facts都要省略。

例如引用上面的ipv4的地址address项。

ansible_eth0.ipv4.address

而不能写成：

ansible_facts.ansible_eth0.ipv4.address

但其他任意时候，都应该带上所有的key。

1.3 设置本地facts

在ansible收集facts时，还会自动收集/etc/ansible/facts.d/*.fact文件内的数据到facts中，且以ansible_local做为key。目前fact支持两种类型的文件：ini和json。当然，如果fact文件的json或ini格式写错了导致无法解析，那么肯定也无法收集。

例如，在/etc/ansible/facts.d目录下存在一个my.fact的文件，其内数据如下：

shell> cat /etc/ansible/facts.d/my.fact 
{
    "family": {
        "father": {
            "name": "Zhangsan",
            "age": "39"
        },
        "mother": {
            "name": "Lisi",
            "age": "35"
        }
    }
}

ansible收集facts后的本地facts数据如下：

shell> ansible localhost -m setup -a "filter=ansible_local"
localhost | SUCCESS => {
    "ansible_facts": {
        "ansible_local": {
            "my": {
                "family": {
                    "father": {
                        "age": "39", 
                        "name": "Zhangsan"
                    }, 
                    "mother": {
                        "age": "35", 
                        "name": "Lisi"
                    }
                }
            }
        }
    }, 
    "changed": false
}

可见，如果想要引用本地文件中的某个key，除了带上ansible_local外，还必须得带上fact文件的文件名。例如，引用father的name。

ansible_local.my.family.father.name

1.4 输出和引用变量

上文已经展示了一种变量的引用方式：使用debug的var参数。debug的另一个参数msg也能输出变量，且msg可以输出自定义信息，而var参数只能输出变量。

另外，msg和var引用参数的方式有所不同。例如：

---
    - hosts: 192.168.100.65
      tasks:
        - debug: 'msg="ipv4 address: {{ansible_eth0.ipv4.address}}"'
        - debug: var=ansible_eth0.ipv4.address

msg引用变量需要加上双大括号包围，既然加了大括号，为了防止被解析为内联字典，还得加引号包围。这里使用了两段引号，因为其内还包括了一个": "，加引号可以防止它被解析为"key: "的格式。而var参数引用变量则直接指定变量名。

这就像bash中引用变量的方式是一样的，有些时候需要加上$，有些时候不能加$。也就是说，当引用的是变量的值，就需要加双大括号，就像加$一样，而引用变量本身，则不能加双大括号。其实双大括号是jinja2中的分隔符。

执行的部分结果如下：

TASK [debug] *****************************************************
ok: [192.168.100.65] => {
    "msg": "ipv4 address: 192.168.100.65"
}

TASK [debug] *****************************************************
ok: [192.168.100.65] => {
    "ansible_eth0.ipv4.address": "192.168.100.65"
}

几乎所有地方都可以引用变量，例如循环、when语句、信息输出语句、template文件等等。只不过有些地方不能使用双大括号，有些地方需要使用。

1.5 注册和定义变量的各种方式

ansible中定义变量的方式有很多种，大致有：(1)将模块的执行结果注册为变量；(2)直接定义字典类型的变量；(3)role中文件内定义变量；(4)命令行传递变量；(5)借助with_items迭代将多个task的结果赋值给一个变量；(6)inventory中的主机或主机组变量；(7)内置变量。

1.5.1 register注册变量

使用register选项，可以将当前task的输出结果赋值给一个变量。例如，下面的示例中将echo的结果"haha"赋值给say_hi变量。注意，模块的输出结果是json格式的，所以，引用变量时要指定引用的对象。

---
    - hosts: localhost
      tasks: 
        - shell: echo haha
          register: say_hi
        - debug: var=say_hi.stdout

1.5.2 set_fact定义变量

set_fact和register的功能很相似，也是将值赋值给变量。它更像shell中变量的赋值方式，可以将某个变量的值赋值给另一个变量，也可以将字符串赋值给变量。

例如：

---
    - hosts: 192.168.100.65
      tasks:
        - shell: echo haha
          register: say_hi
        - set_fact: var1="{{say_hi.stdout}}"
        - set_fact: var2="your name is"
        - debug: msg="{{var2}} {{var1}}"

1.5.3 vars定义变量

可以在play或task层次使用vars定义字典型变量。如果同名，则task层次的变量覆盖play层次的变量。

例如：

---
    - hosts: localhost
      vars: 
        var1: value1
        var2: value2
      tasks: 
         - debug: msg="{{var1}} {{var2}}"
           vars: 
             var2: value2.2

输出结果为：

TASK [debug] ********************************************
ok: [localhost] => {
    "msg": "value1 value2.2"
}

1.5.4 vars_files定义变量

和vars一样，只不过它是将变量以字典格式定义在独立的文件中，且vars_files不能定义在task层次，只能定义在play层次。

---
    - hosts: localhost
      vars_files: 
        - /tmp/var_file1.yml
        - var_file2.yml
      tasks: 
         - debug: msg="{{var1}} {{var2}}"

上面var_file2.yml使用的是相对路径，基于playbook所在的路径。例如该playbook为/tmp/x.yml，则var_file2.yml也应该在/tmp下。当然，完全可以使用绝对路径。

1.5.5 roles中的变量

由于role是整合playbook的，它有默认的文件组织结构。其中有一个目录vars，其内的main.yml用于定义变量。还有defaults目录内的main.yml则是定义role默认变量的，默认变量的优先级最低。

shell> tree /yaml
/yaml
├── roles
│   └── nginx
│       ├── defaults
│           └── main.yml      
│       ├── files
│       ├── handlers
│       ├── meta
│       ├── tasks
│       ├── templates
│       └── vars
│           └── main.yml
└── site.yml

main.yml中变量定义方式也是字典格式，例如：

---
    mysql_port: 3306

1.5.6 命令行传递变量

ansible和ansible-playbook命令的"-e"选项都可以传递变量，传递的方式有两种：-e key=value和-e @var_file。注意，当key=value方式传递变量时，如果变量中包含特殊字符，必须防止其被shell解析。

例如：

ansible localhost -m shell -a "echo {{say_hi}}" -e 'say_hi="hello world"'
ansible localhost -m shell -a "echo {{say_hi}}" -e @/tmp/var_file1.yml

其中/tmp/var_file1.yml中的内容如下：

---
    say_hi: hello world

1.5.7 借助with_items叠加变量

ansible中可以借助with_items实现列表迭代的功能，作用于变量注册的行为上，就可以实现将多个结果赋值给同一个变量。

例如下面的playbook中，给出了3个item列表，并在shell模块中通过固定变量"{{item}}"分别迭代，第一次迭代的是haha，第二次迭代的是heihei，第三次迭代的是hehe，也就实现了3次循环。最后，将结果注册为变量hi_var。

---
    - hosts: localhost
      remote_user: root
      tasks:
        - name: test #
          shell: echo "{{item}}"
          with_items:
            - haha
            - heihei
            - hehe
          register: hi_var
        - debug: var=hi_var.results[0].stdout
        - debug: var=hi_var.results[1].stdout
        - debug: var=hi_var.results[2].stdout

每次迭代的过程中，调用item的模块都会将结果保存在一个key为results的数组中。因此，引用迭代后注册的变量时，需要在变量名中加上results，并指定数组名。例如上面的hi_var.results[N].stdout。

还可以使用for循环遍历列表。例如：

- debug: msg="{% for i in hi_var.results %} {{i.stdout}} {% endfor %}"

其实，看一下hi_var的输出就很容易理解了。以下是hi_var的第一个列表的输出。

"hi_var": {
    "changed": true, 
    "msg": "All items completed", 
    "results": [
        {
            "_ansible_item_result": true, 
            "_ansible_no_log": false, 
            "_ansible_parsed": true, 
            "changed": true, 
            "cmd": "echo \"haha\"", 
            "delta": "0:00:00.001942", 
            "end": "2017-09-21 04:45:57.032946", 
            "invocation": {
                "module_args": {
                    "_raw_params": "echo \"haha\"", 
                    "_uses_shell": true, 
                    "chdir": null, 
                    "creates": null, 
                    "executable": null, 
                    "removes": null, 
                    "warn": true
                }
            }, 
            "item": "haha", 
            "rc": 0, 
            "start": "2017-09-21 04:45:57.031004", 
            "stderr": "", 
            "stderr_lines": [], 
            "stdout": "haha", 
            "stdout_lines": [
                "haha"
            ]
        }

1.5.8 inventory中主机变量和主机组变量

在inventory文件中可以为主机和主机组定义变量，不仅包括内置变量赋值，还包括自定义变量赋值。例如以下inventory文件。

192.168.100.65 ansible_ssh_port=22 var1=1
[centos7]
192.168.100.63
192.168.100.64
192.168.100.65 var1=2
[centos7:vars]
var1=2.2
var2=3
[all:vars]
var2=4

其中ansible_ssh_port是主机内置变量，为其赋值22，这类变量是设置类变量，不能被引用。此外还在多处为主机192.168.100.65进行了赋值。其中[centos7:vars]和[all:vars]表示为主机组赋值，前者是为centos7这个组赋值，后者是为所有组赋值。

以下是执行语句：

shell> ansible 192.168.100.65 -i /tmp/hosts -m shell -a 'echo "{{var1}} {{var2}}"'
192.168.100.65 | SUCCESS | rc=0 >>
2 3

从结果可知，主机变量优先级高于主机组变量，给定的主机组变量优先级高于all特殊组。

除了在inventory文件中定义主机、主机组变量，还可以将其定义在host_vars和group_vars目录下的独立的文件中，但要求这些host_vars或group_vars这两个目录和inventory文件或playbook文件在同一个目录下，且变量的文件以对应的主机名或主机组名命名。

例如，inventory文件路径为/etc/ansible/hosts，playbook文件路径为/tmp/x.yml，则主机192.168.100.65和主机组centos7的变量文件路径可以为以下几种：

• /etc/ansible/host_vars/192.168.100.65
• /etc/ansible/group_vars/centos7
• /tmp/host_vars/192.168.100.65
• /tmp/group_vars/centos7

以下为几个host_vars和group_vars目录下的文件内容。

shell> cat /etc/ansible/{host_vars/192.168.100.65,group_vars/centos7} \
           /tmp/{host_vars/192.168.100.65,group_vars/centos7}
var1: 1
var2: 2
var3: 3
var4: 4

以下为/tmp/x.yml的内容。

---
    - hosts: 192.168.100.65
      tasks:
        - debug: msg='{{var1}} {{var2}} {{var3}} {{var4}}'

执行结果如下：

TASK [debug] **********************************************
ok: [192.168.100.65] => {
    "msg": "1 2 3 4"
}

1.5.9 内置变量

ansible除了inventory中内置的一堆不可被引用的设置类变量，还有几个全局都可以引用的内置变量，主要有以下几个：
inventory_hostname、inventory_hostname_short、groups、group_names、hostvars、play_hosts、inventory_dir和ansible_version。

1.inventory_hostname和inventory_hostname_short

分表代表的是inventory中被控节点的主机名和主机名的第一部分，如果定义的是主机别名，则变量的值也是别名。

例如inventory中centos7主机组定义为如下：

[centos7]
192.168.100.63
host1 ansible_ssh_host=192.168.100.64
www.host2.com ansible_ssh_host=192.168.100.65

分别输出它们的inventory_hostname和inventory_hostname_short。

shell> ansible centos7 -m debug -a 'msg="{{inventory_hostname}} & {{inventory_hostname_short}}"'
192.168.100.63 | SUCCESS => {
    "msg": "192.168.100.63 & 192"
}
host1 | SUCCESS => {
    "msg": "host1 & host1"
}
www.host2.com | SUCCESS => {
    "msg": "www.host2.com & www"
}

2.groups和group_names

group_names返回的是主机所属主机组，如果该主机在多个组中，则返回多个组，如果它不在组中，则返回ungrouped这个特殊组。

例如，某个inventory文件如下：

192.168.100.60
192.168.100.63
192.168.100.64
192.168.100.65 
[centos6]
192.168.100.60
[centos7]
192.168.100.63
host1 ansible_ssh_host=192.168.100.64
www.host2.com ansible_ssh_host=192.168.100.65
[centos:children]
centos6
centos7

其中100.60定义在centos6和centos中，所以返回这两个组。同理100.63返回centos7和centos。100.64和100.65则返回ungrouped，虽然它们在centos7中都定义了别名，但至少将100.64和100.65作为主机名时，它们是不在任何主机中的。另一方面，host1和www.host2.com这两个别名主机都返回centos7和centos两个组。

groups变量则是返回其所在inventory文件中所有组和其内主机名。注意，该变量对每个控制节点都返回一次，所以返回的内容可能非常多。例如，上面的inventory中，如果指定被控节点为centos7，则会重复返回3次(因为有3台被控主机)该inventory文件。其中的第三台主机www.host2.com的返回结果为：

www.host2.com | SUCCESS => {
    "msg": {
        "all": [
            "192.168.100.60", 
            "192.168.100.63", 
            "192.168.100.64", 
            "192.168.100.65", 
            "host1", 
            "www.host2.com"
        ], 
        "centos": [
            "192.168.100.60", 
            "192.168.100.63", 
            "host1", 
            "www.host2.com"
        ], 
        "centos6": [
            "192.168.100.60"
        ], 
        "centos7": [
            "192.168.100.63", 
            "host1", 
            "www.host2.com"
        ], 
        "ungrouped": [
            "192.168.100.60", 
            "192.168.100.63", 
            "192.168.100.64", 
            "192.168.100.65"
        ]
    }
}

3.hostvars

该变量用于引用其他主机上收集的facts中的数据，或者引用其他主机的主机变量、主机组变量。其key为主机名或主机组名。

举个例子，假如使用ansible部署一台php服务器host1，且配置文件内需要指向另一台数据库服务器host2的ip地址ip2，可以直接在配置文件中指定ip2，但也可以在模板配置文件中直接引用host2收集的facts数据中的ansible_eth0.ipv4.address变量。

例如，centos7主机组中包含了192.168.100.[63:65]共3台主机。playbook内容如下：

---
    - hosts: centos7
      tasks:
        - debug: msg="{{hostvars['192.168.100.63'].ansible_eth0.ipv4.address}}"

执行结果如下：

TASK [debug] *********************************************************
ok: [192.168.100.63] => {
    "msg": "192.168.100.63"
}
ok: [192.168.100.64] => {
    "msg": "192.168.100.63"
}
ok: [192.168.100.65] => {
    "msg": "192.168.100.63"
}

但注意，在引用其他主机facts中数据时，要求被引用主机进行了facts收集动作，或者有facts缓存。否则都没收集，当然无法引用其facts数据。也就是说，当被引用主机没有facts缓存时，ansible的控制节点中必须同时包含引用主机和被引用主机。

除了引用其他主机的facts数据，还可以引用其他主机的主机变量和主机组变量，且不要求被引用主机有facts数据，因为主机变量和主机组变量是在ansible执行任务前加载的。

例如，inventory中格式如下：

192.168.100.59
[centos7]
192.168.100.63 var63=63
192.168.100.64
192.168.100.65
[centos7:vars]
var64=64

playbook内容如下：

---
    - hosts: 192.168.100.59
      tasks:
        - debug: msg="{{hostvars['192.168.100.63'].var63}} & {{hostvars['192.168.100.65'].var64}}"

执行结果如下：

TASK [debug] ***************************************
ok: [192.168.100.59] => {
    "msg": "63 & 64"
}

4.play_hosts和inventory_dir

play_hosts代表的是当前play所涉及inventory内的所有主机名列表。

例如，inventory内容为：

192.168.100.59
[centos6]
192.168.100.62
192.168.100.63
[centos7]
192.168.100.64
192.168.100.65

那么，该inventory内的任意一或多台主机作为ansible或ansible-playbook的被控节点时，都会返回整个inventory内的所有主机名称。

inventory_dir是所使用inventory所在的目录。

5.ansible_version

代表的是ansible软件的版本号。变量返回的内容如下：

{
        "full": "2.3.1.0", 
        "major": 2, 
        "minor": 3, 
        "revision": 1, 
        "string": "2.3.1.0"
    }

最后，不得不说ansible的变量定义方式太丰富了，但是ansible的官方手册真的恶心到吐，太烂了。