Ansible专栏文章之六：组织多个文件以及Role

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各位读者，请您：由于Ansible使用Jinja2模板，它的模板语法{% raw %} {{}} {% endraw %}和{% raw %} {%%} {% endraw %}和博客系统的模板使用的符号一样，在渲染时会产生冲突，尽管我尽我努力地花了大量时间做了调整，但无法保证已经全部都调整。因此，如果各位阅读时发现一些明显的诡异的错误(比如像这样的空的行内代码)，请一定要回复我修正这些渲染错误。

6.更大的舞台(1)：组织多个文件以及Role

在上一篇文章的最后，我将初始化配置服务器的多个任务组合到了单个playbook中，这种组织方式的可读性和可维护性都很差，整个playbook看上去也非常凌乱。如图：

所以，我又将各类任务分类后单独存放在各自的playbook中，然后在入口playbook文件中使用import_playbook指令来组织这些playbook，如此一来，各类任务分门别类且实现了自治，维护起来更为清晰、方便。如图：

Ansible中除了可以将play进行分类自治，还提供了其它几种内容的组织方式，可组织的内容包括：

playbook(或play)
task
variable
handler(实际上handler也是task，只不过编写在handlers指令内部)

此外，Ansible还提供了更为规范的组织方式：Role以及Ansible 2.8才加入的新功能Collection。本文将对各种组织文件的方式和Role逐一进行探索，并简单介绍Collection。

6.1 使用include还是import？

将各类文件分类存放后，最终需要在某个入口文件去汇集引入这些外部文件。加载这些外部文件通常可以使用include指令、include_xxx指令和import_xxx指令，其中xxx表示内容类型。

在早期Ansible版本，组织文件的方式均使用include指令，但随着版本的更迭，Ansible对这方面做了更为细致的区分。虽然目前仍然支持include，但早已纳入废弃的计划，所以现在不要再使用include指令，在后文中我也不会使用include指令。

对于playbook(或play)或task，可以使用include_xxx或import_xxx指令：

include_tasks和import_tasks用于引入外部任务文件；
import_playbook用于引入playbook文件；
include可用于引入几乎所有内容文件，但建议不要使用它；

对于handler，因为它本身也是task，所以它也能使用include_tasks、import_tasks来引入，但是这并不是想象中那么简单，后文再细说。

对于variable，使用include_vars(这是核心模块提供的功能)或其它组织方式(如vars_files)，没有对应的import_vars。

对于后文要介绍的Role，使用include_role或import_role或roles指令。

既然某类内容文件既可以使用include_xxx引入，也可以使用import_xxx引入，那么就有必要去搞清楚它们有什么区别。本文最后我会详细解释它们，现在我先把结论写在这：

include_xxx指令是在遇到它的时候才加载文件并解析执行，所以它是动态解析的；
import_xxx是在解析playbook的时候解析的，也就是说在执行playbook之前就已经解析好了，所以它也称为静态加载。

6.2 组织task

在此前的所有示例中，一直都是将所有任务编写在单个playbook文件中。但Ansible允许将任务分离到不同的文件中，然后去引入外部任务文件。

用示例来解释会非常简单。假设，两个playbook文件pb1.yml和pb2.yml。

pb1.yml文件内容如下：

---
- name: play1
  hosts: localhost
  gather_facts: false
  tasks:
    - name: task1 in play1
      debug:
        msg: "task1 in play1"

  # - include_tasks: pb2.yml
    - import_tasks: pb2.yml

pb2.yml文件内容如下：

- name: task2 in play1
  debug: 
    msg: "task2 in play1"

- name: task3 in play1
  debug: 
    msg: "task3 in play1"

执行pb1.yml：

$ ansible-playbook pb1.yml

上面是在pb1.yml文件中通过import_tasks引入了额外的任务文件pb2.yml，对于此处来说，将import_tasks替换成include_tasks也能正确工作，不会有任何影响。

但如果是在循环中(比如loop)，则只能使用include_tasks而不能再使用import_tasks。

6.2.1 在循环中include文件

修改pb1.yml和pb2.yml文件内容：

pb1.yml内容如下，注意该文件中的include_tasks指令：

---
- name: play1
  hosts: localhost
  gather_facts: false
  tasks: 
    - name: task1 in play1
      debug: 
        msg: "task1 in play1"

    - name: include two times
      include_tasks: pb2.yml
      loop: 
        - ONE
        - TWO

pb2.yml内容如下，注意该文件中的{{item}}变量引用：

- name: task2 in play1
  debug: 
    msg: "task2 in {{item}}"

执行pb1.yml文件，观察执行结果：

$ ansible-playbook pb1.yml

TASK [task1 in play1] ************************
ok: [localhost] => {
    "msg": "task1 in play1"
}

TASK [include two times] *********************
included: /root/ansible/pb2.yml for localhost
included: /root/ansible/pb2.yml for localhost

TASK [task2 in play1] ************************
ok: [localhost] => {
    "msg": "task2 in ONE"
}

TASK [task2 in play1] ************************
ok: [localhost] => {
    "msg": "task2 in TWO"
}

上面是在loop循环中加载两次pb2.yml文件，该文件中的任务被执行了两次，并且在pb2.yml中能够引用外部文件(pb1.yml)中定义的变量{{item}}。

分析一下上面的执行流程：

正是因为include_tasks指令是在遇到它的时候才进行加载解析以及执行，所以在pb2.yml中才能使用变量{{item}}。

如果将上面loop循环中的include_tasks换成import_tasks呢？语法会报错，后面我会详细解释。

6.3 组织handler

handler其本质也是task，所以也可以使用include_tasks或import_tasks来加载外部任务文件。但是它们引入handler任务文件的方式有很大的差别。

先看include_tasks引入handler任务文件的示例：

pb1.yml的内容：

---
- name: play1
  hosts: localhost
  gather_facts: false
  handlers: 
    - name: h1
      include_tasks: handler1.yml

  tasks: 
    - name: task1 in play1
      debug: 
        msg: "task1 in play1"
      changed_when: true
      notify: 
        - h1

注意在tasks的任务中加了一个指令changed_when: true，它用来强制指定它所在任务的changed状态，如果条件为真，则changed=1，否则changed=0。使用这个指令是因为debug模块默认不会引起changed=1行为，所以只能使用该指令来强制其状态为changed=1。

当Ansible监控到了changed=1，notify指令会生效，它会去触发对应的handler，它触发的handler的名称是handler1，其作用是使用include_tasks指令引入handler1.yml文件。

下面是handler1.yml文件的内容：

---
- name: h11
  debug: 
    msg: "task h11"

注意两个名称，一个是notify触发handler的任务名称("h1")，一个是引入文件中任务的名称("h11")，它们是两个任务。

再来看import_tasks引入handler文件的示例，注意观察名称的不同点。

如下是pb1.yml文件的内容：

---
- name: play1
  hosts: localhost
  gather_facts: false
  handlers: 
    - name: h2
      import_tasks: handler2.yml

  tasks: 
    - name: task1 in play1
      debug: 
        msg: "task1 in play1"
      changed_when: true
      notify: 
        - h22

下面是使用import_tasks引入的handler2.yml文件的内容：

---
- name: h22
  debug: 
    msg: "task h22"

在引入handler任务文件的时候，include_tasks和import_tasks的区别表现在：

使用include_tasks时，notify指令触发的handler名称是include_tasks任务本身的名称
使用import_tasks时，notify指令触发的handler名称是import_tasks所引入文件内的任务名称

将上面的两个示例合在一起，或许要更清晰一点：

---
- name: play1
  hosts: localhost
  gather_facts: false
  handlers: 
    - name: h1
      include_tasks: handler1.yml
    - name: h2
      import_tasks: handler2.yml

  tasks: 
    - name: task1 in play1
      debug: 
        msg: "task1 in play1"
      changed_when: true
      notify: 
        - h1   # 注意h1和h22名称的不同
        - h22

其实分析一下就很容易理解为什么notify触发的名称要不同：

include_tasks是在遇到这个指令的时候才引入文件的，所以notify不可能去触发外部handler文件里的名称(h11)，外部handler文件中的名称在其引入之前根本就不存在
import_tasks是在解析playbook的时候引入的，换句话说，在执行play之前就已经把外部handler文件的内容引入并替换在handler的位置处，而原来的名称(h2)则被覆盖了

最后，不要忘了import_tasks或include_tasks自身也是任务，既然是任务，就能使用task层次的指令。例如下面的示例：

handlers: 
  - name: h1
    include_tasks: handler.yml
    vars: 
      my_var: my_value
    when: my_var == "my_value"

但这两个指令对task层次指令的处理方式不同，相关细节仍然保留到后文统一解释。

6.4 组织变量

在Ansible中有很多种定义变量的方式，想要搞清楚所有这些散布各个角落的知识，是一个很大的难点。好在，没必要去过多关注，只需要掌握几个常用的变量定义和应用的方式即可。此处我要介绍的是将变量定义在外部文件中，然后去引入这些外部文件中的变量。

引入保存了变量的文件有两种方式：include_vars和vars_files。此外，还可以在命令行中使用-e或--extra-vars选项来引入。

6.4.1 vars_files

先介绍vars_files，它是一个play级别的指令，可用于在解析playbook的阶段引入一个或多个保存了变量的外部文件。

例如，pb.yml文件如下：

---
- name: play1
  hosts: localhost
  gather_facts: false
  vars_files: 
    - varfile1.yml
    - varfile2.yml
  tasks: 
    - debug:
        msg: "var in varfile1: {{var1}}"
    - debug:
        msg: "var in varfile2: {{var2}}"

pb.yml文件通过vars_files引入了两个变量文件，变量文件的写法要求遵守YAML或JSON格式。下面是这两个文件的内容：

# 下面是varfile1.yml文件的内容
---
var1: "value1"
var11: "value11"

# 下面是varfile2.yml文件的内容
---
var2: "value2"
var22: "value22"

需要说明的是，vars_files指令是play级别的指令，且是在解析playbook的时候加载并解析的，所以所引入变量的变量是play范围内可用的，其它play不可使用这些变量。

6.4.2 include_vars

include_vars指令也可用于引入外部变量文件，它和vars_files不同。一方面，include_vars是模块提供的功能，它是一个实实在在的任务，所以在这个任务执行之后才会创建变量。另一方面，既然include_vars是一个任务，它就可以被一些task级别的指令控制，如when指令。

例如：

---
- name: play1
  hosts: localhost
  gather_facts: false
  tasks: 
    - name: include vars from files
      include_vars: varfile1.yml
      when: 3 > 2
    - debug:
        msg: "var in varfile1: {{var1}}"

上面示例中引入变量文件的方式是直接指定文件名include_vars: varfile1.yml，也可以明确使用file参数来指定路径。

- name: include vars from files
  include_vars: 
    file: varfile1.yml

如果想要引入多个文件，可以使用循环的方式。例如：

- name: include two var files
  include_vars: 
    file: "{{item}}"
  loop:
    - varfile1.yml
    - varfile2.yml

tasks: 
  - name: include vars from files
    include_vars: 
      file: "{{item}}"
    with_first_found:
      - varfile1.yml
      - varfile2.yml
      - default.yml

# 等价于：
tasks: 
  - name: include vars from files
    include_vars: 
      file: "{{ lookup('first_found',any_files) }}"
    vars:
      any_files:
        - varfile1.yml
        - varfile2.yml
        - default.yml

此外，include_vars还能从目录中导入多个文件，默认会递归到子目录中。例如：

- name: Include all files in vars/all
  include_vars:
    dir: vars/all

6.4.3 --extra-vars选项

ansible-playbook命令的-e选项或--extra-vars选项也可以用来定义变量或引入变量文件。

# 定义单个变量
$ ansible-playbook -e 'var1="value1"' xxx.yml

# 定义多个变量
$ ansible-playbook -e 'var1="value1" var2="value2"' xxx.yml

# 引入单个变量文件
$ ansible-playbook -e '@varfile1.yml' xxx.yml

# 引入多个变量文件
$ ansible-playbook -e '@varfile1.yml' -e '@varfile2.yml' xxx.yml

因为是通过选项的方式来定义变量的，所以它所定义的变量是全局的，对所有play都有效。

通常来说不建议使用-e选项，因为这对用户来说是不透明也不友好的，要求用户记住要定义哪些变量。

6.5 组织playbook文件

当单个playbook文件中的任务过多时，或许就是将任务划分到多个文件中的时刻。我想各位在经过上一篇文章的"洗礼"后，应该能体会这需求是多么的迫切。

import_playbook指令可用于引入playbook文件，它是一个play级别的指令，其本质是引入外部文件中的一个或多个play。

例如，pb.yml是入口playbook文件，此文件中引入了其它playbook文件，其内容如下：

---
# 引入其它playbook文件
- import_playbook: pb1.yml
- import_playbook: pb2.yml

# 文件本身的play
- name: play in self
  hosts: localhost
  gather_facts: false
  tasks:
    - debug: 'msg="file pb.yml"'

pb1.yml文件是一个完整的playbook，它可以包含一个或多个play，其内容如下：

---
- name: play in pb1.yml
  hosts: localhost
  gather_facts: false
  tasks:
    - debug: 'msg="imported file: pb1.yml"'

pb2.yml文件也是一个完整的playbook，其内容如下：

---
- name: play in pb2.yml
  hosts: localhost
  gather_facts: false
  tasks:
    - debug: 'msg="imported file: pb2.yml"'

6.6 更为规范的组织方式：Role

前面介绍了组织各种文件的方式，它们都非常实用，但是各种yml文件多了，特别是多个playbook任务混在一起时，很容易混乱。

例如：

.
├── default.yml
├── handler_restart_mysql.yml
├── handler_restart_nginx.yml
├── main.yml
├── mysql.yml
├── nginx.yml
├── var_mysql.yml
└── var_nginx.yml

或许我们可以按照自己的文件组织方式，将各文件进行分类，比如nginx任务相关的放在nginx目录下，mysql相关的放在mysql目录下，nginx相关的变量放在nginx/vars目录中，mysql相关的handler放在mysql/handlers目录中，等等。

当然，使用Role和手动使用include_xxx、import_xxx并不冲突，有时候也确实需要手动去引入其它文件。

所以关于Role，需要学习的就是它的文件组织方式，我将会一一介绍。不过在此之前，先简单看看整个Role的结构。

6.6.1 Role文件结构一览

Role可以组织任务、变量、handler以及其它一些内容，所以一个完整的Role里包含的目录和文件可能较多，手动去创建所有这些目录和文件是一件比较烦人的事，好在可以使用ansible-galaxy init ROLE_NAME命令来快速创建一个符合Role文件组织规范的框架。关于ansible galaxy，我稍后会简单介绍一下它。

例如，下面创建了一个名为first_role的Role：

$ ansible-galaxy init first_role
$ tree
.
└── first_role
    ├── defaults
    │   └── main.yml
    ├── files
    ├── handlers
    │   └── main.yml
    ├── meta
    │   └── main.yml
    ├── README.md
    ├── tasks
    │   └── main.yml
    ├── templates
    ├── tests
    │   ├── inventory
    │   └── test.yml
    └── vars
        └── main.yml

可以使用ansible-galaxy init --help查看更多选项。比如，使用--init-path选项指定创建的Role路径：

$ ansible-galaxy init --init-path /etc/ansible/roles first_role

可以看到，这里面已经包含了不少目录和文件，这些目录的含义稍后我会一一解释，不过从部分文件名中，大概能看出一个Role包含了任务、变量、handler等。这些目录或目录里的文件允许不存在，在没有使用到相关文件的时候并不强制这些文件或目录存在。

因为有可能同时会有多个Role，比如创建一个Nginx的Role，再创建一个MySQL的Role，还创建一个Haproxy的Role，所以为了组织多个Role，通常会将每个Role放在一个称为roles的目录下。即：

$ tree -L 2
.
└── roles
    ├── first_role
    └── second_role

有了Role之后，就可以将Role当作一个不可分割的任务整体来对待，一个Role相当于是一个完整的功能。但在此需要明确一个层次上的概念，Role只是用于组织一个或多个任务，原来在play级别中使用tasks指令来定义任务，现在使用roles指令来引入Role中定义的任务。当然，roles指令和tasks指令并不冲突，它们可以共存。

通过下面的图，应能帮助理解Role的角色。

既然Role是一个完整的任务体系，拥有Role之后就可以去使用它，或者也可以分发给别人使用，但是一个Role仅仅只是目录而已，如何去使用这个Role呢？

所以，还需要提供一个被ansible-playbook执行的入口playbook文件(就像main()函数一样)，在这个入口文件中引入一个或多个roles目录下的Role。入口文件的名称可以随意，比如www.yml、site.yml、main.yml等，但注意它们和roles目录在同一个目录下。

例如：

.
├── enter.yml
└── roles
    ├── first_role/
    └── second_role/

上面和roles同目录的enter.yml文件内容如下，此文件中使用roles指令引入了roles目录内的两个Role。

---
- name: play with role
  hosts: nginx
  gather_facts: false
  roles: 
    - first_role
    - second_role

如果遵循了Role规范，入口文件中可以直接使用Role名称来引入roles目录下的Role(正如上面的示例)，也可以指定Role的路径来引入。

下面再一一介绍Role详细的内容。

6.6.2 定义Role的task

Role的任务定义在roles/xxx/tasks/main.yml文件中，main.yml是该Role任务的入口，在执行Role的时候会自动执行main.yml中的任务。可以直接将所有任务定义在此文件中，也可以定义在其它文件中，然后在main.yml文件中去引入。

以first_role这个Role为例，例如，直接将任务定义在main.yml文件中：

---
- name: task in main.yml
  debug:
    msg: "task in main.yml"

或者，将任务定义在roles/xxx/tasks/目录下的其它文件中，如mytask.yml：

---
- name: task in main.yml
  debug:
    msg: "task in main.yml"

然后在roles/xxx/tasks/main.yml中通过include_tasks或import_tasks引入它：

---
- include_tasks: mytask.yml
# 或者
#- import_tasks: mytask.yml

前面已经提到过include_xxx和import_xxx的区别，这里不对其展开描述，后面还会详细解释。

Role的任务文件定义好后，然后在Role的入口文件(即roles同目录下的playbook文件)enter.yml中引入这个Role：

---
- name: play1
  hosts: localhost
  gather_facts: false
  roles: 
    - first_role

执行它：

$ ansible-playbook enter.yml

6.6.3 定义Role的handler

handler和task类似，它定义在roles/xxx/handlers/main.yml中，当Role的task触发了对应的handler，会自动来此文件中寻找。

仍然要说的是，可以将handler定义在其它文件中，然后在roles/xxx/handlers/main.yml使用include_tasks或import_tasks指令来引入，而且前面也提到过这两者在handler上的区别和注意事项。

例如，roles/first_role/handlers/main.yml中定义了如下简单的handler：

---
- name: handler for test
  debug: 
    msg: "a simple handler for test"

在roles/first_role/tasks/main.yml中通过notify触发该Handler：

---
- name: task in main.yml
  debug:
    msg: "task in main.yml"
  changed_when: true
  notify: handler for test

然后执行：

$ ansible-playbook enter.yml

6.6.4 定义Role的变量

这两个文件之间的区别在于，defaults/main.yml中定义的变量优先级低于vars/main.yml中定义的变量。事实上，defaults/main.yml中的变量优先级几乎是最低的，基本上其它任何地方定义的变量都可以覆盖它。

6.6.5 Role用到的外部文件和模板文件

有时候需要将Ansible端的文件拷贝到远程节点上，比如拷贝本地已经写好的MySQL配置文件my.cnf到多个远程节点上，拷贝本地写好的脚本文件到多个远程节点执行，等等。

这时候在进行拷贝的模块中可以指定这些文件的绝对路径。但在Role中，可以将这些文件放在roles/xxx/files/或roles/xxx/templates/目录下，遵守了这个Role规范，就可以在模块中直接指定文件名称，而不用加上路径前缀(当然，加上也不会错)。

例如，Role中有一个copy模块的任务，想要拷贝roles/first_role/files/my.cnf到目标节点的/etc/my.cnf，则：

- name: copy file
  copy:
    src: my.cnf    # 直接指定文件名my.cnf即可
    dest: /etc/my.cnf

这些模块知道去roles/xxx/files/目录或roles/xxx/templates/下搜索对应文件的原因，在于这些模块的代码内部定义了文件搜索路径，不同的模块搜索路径不同，且可能不止一个搜索路径。

例如对于Role中的template模块任务(template模块目前尚未介绍，之后遇到的时候再解释，或者各位可自搜其用法，现在将其当作copy模块即可)，如果其参数src=my.cnf，则依次搜索如下路径：

roles/first_role/templates/my.cnf
roles/first_role/my.cnf
roles/first_role/tasks/templates/my.cnf
roles/first_role/tasks/my.cnf
templates/my.cnf
my.cnf

一般来说，需要考虑源文件存放位置的模块包括copy、script、template模块，前两个模块以及其它可能的模块，一般会先搜索roles/xxx/files/目录，但不会搜索templates目录，而template模块则会先搜索templates目录而不会搜索files目录。

换句话说，除了template模块外，其它模块使用到的文件很可能都应该存放于roles/xxx/files/目录。如果不确定某个模块的搜索路径，测试一番即可，或者直接看报错信息中给出的路径搜索过程。

6.6.6 Role中定义的模块和插件

对于绝大多数需求，使用Ansible已经提供的模块和插件就能解决问题，但有时候确实有些需求需要自己去写模块或插件，Ansible也支持用户自定义的模块和插件。

对于Role来说，如果这个Role需要额外使用自己编写的模块或插件，则模块放在roles/xxx/librarys/目录下，而插件放在各自对应类型的目录下：

roles/xxx/action_plugins/
roles/xxx/lookup_plugins/
roles/xxx/callback_plugins/
roles/xxx/connection_plugins/
roles/xxx/filter_plugins/
roles/xxx/strategy_plugins/
roles/xxx/cache_plugins/
roles/xxx/test_plugins/
roles/xxx/shell_plugins/

一般情况用不上自定义模块或插件，目前各位了解即可。

6.6.7 定义Role的依赖关系

换句话说，有些任务必须先行，这些先行任务就是被依赖的任务。

按照Role规范，被依赖的先行任务都定义在roles/xxx/meta/main.yml文件中。

例如：

---
dependencies: 
  - second_role
  - third_role

注意，Role的dependencies指令只能指定被依赖的Role，不能直接指定被依赖的任务。例如，下面是错误的依赖定义：

---
dependencies: 
  - debug: msg="check it"

当真正开始执行Role的时候，会先检查是否有依赖任务，如果有，则先执行依赖任务，依赖任务执行完后再开始执行普通任务。

6.6.8 动手写一个Role

了解完Role各个目录和文件的意义后，可以开始动手写一个Role来体验一番。

就以first_role为例，这个Role没有具体的功能，全部都是debug模块的调试信息，所以这个Role非常简单，这个Role唯一的意义是：学会写最简单的Role并看懂执行流程。

首先在defaults/main.yml中定义一个变量default_var。

---
default_var: default_value

然后在vars/main.yml中定义两个变量my_var和default_var：

---
my_var: my_value
default_var: overrided_default_value

显然vars/main.yml中的default_var会覆盖defaults/main.yml中的default_var。

定义完变量之后，就可以在task、handler甚至template模板文件中使用这些变量。当然，在实际编写Role的时候，一般不可能预先知道要定义哪些变量，通常都是在编写task的过程中来变量文件中添加变量的。

然后是tasks/main.yml文件，在此文件中定义了一个使用变量的任务，并引入了一个外部task文件t.yml。内容如下：

---
- name: task1
  debug: 
    msg: "task in my_var: {{my_var}}"

- name: include t.yml
  import_tasks: t.yml

在t.yml中定义了一个任务，且通过notify触发一个handler，其内容为：

---
- name: task in t.yml
  debug: 
    msg: "default_var: {{default_var}}"
  changed_when: true
  notify: "go to handler"

然后去handlers/main.yml中定义对应的handler即可，其内容为：

---
- name: go to handler
  debug: 
    msg: "new_var: {{new_var}}"

这个Role就这么简单，因为没有定义依赖关系，也没有拷贝文件，所以roles/first_role/{meta,files,templates}这三个目录都可以删掉。

写好Role后，再提供一个被ansible-playbook命令执行的入口playbook文件，然后在此playbook文件中去加载对应的Role并执行。例如，这个入口文件名为enter.yml，其内容如下：

---
- name: play1
  hosts: localhost
  gather_facts: false
  roles: 
    - role: first_role
      vars: 
        new_var: new_value

最后执行该入口文件：

$ ansible-playbook enter.yml

PLAY [play1] ****************************************
TASK [first_role : task1] ***************************
ok: [localhost] => {
    "msg": "task in my_var: my_value"
}

TASK [first_role : task in t.yml] *******************
changed: [localhost] => {
    "msg": "default_var: overrided_default_value"
}

RUNNING HANDLER [first_role : go to handler] ********
ok: [localhost] => {
    "msg": "new_var: new_value"
}

6.7 使用Role：roles、include_role和import_role

写好Role之后就是使用Role，即在一个入口playbook文件中去加载Role。

加载Role的方式有多种：

例如前面使用的是roles，如下：

---
- name: play1
  hosts: localhost
  gather_facts: false
  roles: 
    - first_role

上面通过roles指令来定义要解析和执行的Role，可以同时指定多个Role，且也可以加上role:参数，例如：

roles: 
  - first_role
  - role: seconde_role
  - role: third_role

也可以使用include_role和import_role来引入Role，但需注意，这两个指令是tasks级别的，也正因为它们是task级别，使得它们可以和其它task共存。

例如：

---
- hosts: localhost
  gather_facts: false
  tasks:
  - debug:
      msg: "before first role"
  - import_role:
      name: first_role
  - include_role:
      name: second_role
  - debug:
      msg: "after second role"

这三种引入Role的方式都可以为对应的Role传递参数，例如：

---
- hosts: localhost
  gather_facts: false
  roles: 
    - role: first_role
      varvar: "valuevalue"
      vars: 
        var1: value1

  tasks:
  - import_role:
      name: second_role
    vars: 
      var1: value1
  - include_role:
      name: third_role
    vars: 
      var1: value1

有时候需要让某个Role按需执行，比如对于目标节点是CentOS 7时执行Role7而不执行Role6，目标节点是CentOS 6时执行Role6而不是Role7，这可以使用when指令来控制。

例如：

---
- hosts: localhost
  gather_facts: false
  roles: 
    # 下面是等价的，分别采用YAML和Json语法书写
    - role: first_role
      when: xxx
    - {role: ffirst_role, when: xxx}
  tasks:
  - import_role:
      name: second_role
    when: xxx
  - include_role:
      name: third_role
    when: xxx

注意，在roles、import_role和include_role三种方式中，when指令的层次。

通常来说，无论使用哪种方式来引入Role都可以，只是某些场景下需要小心一些陷阱。

6.8 查看任务和打标签tags

从结果中还看到play和task的后面都带有TAGS: []，它是标签。当在play或task级别使用tags指令后就表示为此play或task打了标签。

1.可以在task级别为单个任务打一个或多个标签，多个任务可以打同一个标签名。

例如：

- name: yum install ntp
  yum: 
    name: ntp
    state: present
  tags: 
    - initialize
    - pkginstall
    - ntp
    
- name: started ntpd
  service:
    name: ntpd
    state: started
  tags: 
    - ntp
    - initialize

当任务具有了标签之后，就可以在ansible-playbook命令行中使用--tags来指定只有带有某标记的任务才执行，也可以使用--skip-tags选项明确指定不要执行某个任务。

# 只执行第一个任务
$ ansible-playbook test.yml --tags "pkginstall"

# 两个任务都执行
$ ansible-playbook test.yml --tags "ntp,initialize"

# 第一个任务不执行
$ ansible-playbook test.yml --skip-tags "pkginstall"

如果想要确定tag筛选之后会执行哪些任务，加上--list-tasks即可：

$ ansible-playbook test.yml --tags "ntp" --list-tasks

2.可以在play级别打标签，这等价于对play中的所有任务都打上标签。

例如：

- name: play1
  hosts: localhost
  gather_facts: false
  tags: 
    - tag1
    - tag2
  pre_tasks:
    - debug: "msg='pre_task1'"
    - debug: "msg='pre_task2'"
  tasks: 
    - debug: "msg='task1'"
    - debug: "msg='task2'"

这会为4个任务都打tag1和tag2标签。

$ ansible-playbook a.yml --list-tasks

playbook: a.yml

  play #1 (localhost): play1    TAGS: [tag1,tag2]
    tasks:
      debug     TAGS: [tag1, tag2]
      debug     TAGS: [tag1, tag2]
      debug     TAGS: [tag1, tag2]
      debug     TAGS: [tag1, tag2]

3.在静态加载文件的指令上打标签，等价于为所加载文件中所有子任务打标签。在动态加载文件的指令上打标签，不会为子任务打标签，而是为父任务自身打标签。

关于静态、动态加载，本文最后会详细说明。现在说结论：

静态加载的指令有：roles、include、import_tasks、import_role
动态加载的指令只有include_xxx，包括include_tasks、include_role

import_playbook和include_playbook因为本身就是play级别或高于play级别，所以不能为这两个指令打标签。

例如，在b.yml文件中有两个任务：

---
- debug: "msg='task1 in b.yml'"
- debug: "msg='task2 in b.yml'"

在c.yml中也有两个任务：

---
- debug: "msg='task1 in c.yml'"
- debug: "msg='task2 in c.yml'"

然后在a.yml中分别使用import_tasks指令引入b.yml，使用include_tasks指令引入c.yml，同时为这两个指令打标签：

- name: play1
  hosts: localhost
  gather_facts: false
  
  tasks: 
    - import_tasks: b.yml
      tags: [tag1,tag2]

    - include_tasks: c.yml
      tags: [tag3,tag4]

这会为b.yml中的两个任务打上tag1和tag2标签，还会为a.yml中的include_tasks任务自身打上标签tag3和tag4。

$ ansible-playbook a.yml --list-tasks

playbook: a.yml

  play #1 (localhost): play1    TAGS: []
    tasks:
      debug     TAGS: [tag1, tag2]
      debug     TAGS: [tag1, tag2]
      include_tasks     TAGS: [tag3, tag4]

关于是否要打标签，众说纷纭。我个人的看法是不要单独为任务打标签，要么为整个Role打标签，要么为静态加载进来的整个文件打标签，如果手动在任务级别上打标签，标签数量一多，playbook会显得非常混乱。

6.9 Ansible Galaxy和Collection

很多时候我们想要实现的Ansible部署需求其实别人已经写好了，所以我们自己不用再动手写(甚至不应该自己写)，直接去网上找别人已经写好的轮子即可。

Ansible Galaxy(https://galaxy.ansible.com/)是一个Ansible官方的Role仓库，世界各地的人都在里面分享自己写好的Role，我们可以直接去Galaxy上搜索是否有自己想要的Role，如果有符合自己心意的，直接安装便可。当然，我们也可以将写好的Role分享出去给别人使用。

Ansible提供了一个ansible-galaxy命令行工具，可以快速创建、安装、管理由该工具维护的Role。它常用的命令有：

# 安装Role:
ansible-galaxy install username.role_name

# 移除Role:
ansible-galaxy remove username.role_name

# 列出已安装的Role:
ansible-galaxy list

# 查看Role信息:
ansible-galaxy info username.role_name

# 搜索Role:
ansible-galaxy search role_name

# 创建Role
ansible-galaxy init role_name

# 此外还有：'delete','import', 'setup', 'login'
# 它们都用于管理galaxy.ansible.com个人账户或里面的Role
# 无视它们

例如，前面已经用该命令快速创建过一个Role，免去了手动创建Role的一堆目录和文件。

$ ansible-galaxy init --init-path /etc/ansible/roles first_role

当从Galaxy中搜索到了Role之后，可以直接使用ansible-galaxy install author.rolename来安装，之所以要加上作者名author，是因为不同的人可能会上传名称相同的Role。

例如，我搜索到了一个"helloworld"的测试Role：https://galaxy.ansible.com/chusiang/helloworld，

点进去后，就能看到安装方式。比如：

$ ansible-galaxy install chusiang.helloworld

- downloading role 'helloworld', owned by chusiang
- downloading role from ......
- extracting chusiang.helloworld to /root/.ansible/roles/chusiang.helloworld
- chusiang.helloworld (master) was installed successfully

默认情况下，ansible-galaxy install安装Role的位置顺序是：

~/.ansible/roles
/usr/share/ansible/roles
/etc/ansible/roles

可以使用-p或--roles-path选项指定安装路径。

$ ansible-galaxy install -p roles/ chusiang.helloworld

安装完成后，就可以直接使用这个Role。例如，创建一个enter.yml文件，并在此文件中引入该Role，其内容如下：

--- 
- name: role from galaxy
  hosts: localhost
  gather_facts: false
  roles: 
    - role: chusiang.helloworld

然后执行：

$ ansible-playbook enter.yml

虽然Ansible Galaxy中有大量的Role，但有时候我们也会在Github上搜索Role，而且Galaxy仓库上的Role大多也都在Github上。ansible-galaxy install也可以直接从git上下载安装Role。

例如，上面"helloworld" Role存放在https://github.com/chusiang/helloworld.ansible.role，直接从github上安装它：

$ ansible-galaxy install -p roles/ git+https://github.com/chusiang/helloworld.ansible.role.git

注意，从git安装和从Galaxy上安装的Role名称可能不一样。例如，下面roles/目录下有两个"helloworld" Role，但名称不同：

$ ansible-galaxy list -p roles
# /root/ansible/role_test/roles
- first_role, (unknown version)
- chusiang.helloworld, master
- helloworld.ansible.role, (unknown version)
# /root/.ansible/roles
- chusiang.helloworld, master
# /usr/share/ansible/roles
# /etc/ansible/roles

Ansible Collection

对于文件组织结构，在Ansible 2.8以前只支持Role的概念，但Ansible 2.8中添加了一项目前仍处于实验性的功能Collection，它以包的管理模式来结构化管理Ansible playbook涉及到的各个文件。

比如，我们可以将整个写好的功能构建、打包，然后分发出去，别人就可以使用ansible-galaxy(要求Ansible 2.9)去安装这个打包好的文件，这为自动化构建和部署带来了很大的便利。

如下，是一个collection的目录组织结构示例：

long/           # author name
└── testing     # collection name
    ├── docs/
    ├── galaxy.yml
    ├── plugins/
    │ ├──  modules/
    │ │ └──  module1.py
    │ ├──  inventory/
    │ └──  .../
    ├── README.md
    ├── roles/
    │ ├──  role1/
    │ ├──  role2/
    │ └──  .../
    ├── playbooks/
    │ ├──  files/
    │ ├──  vars/
    │ ├──  templates/
    │ └──  tasks/
    └──  tests/

目前Ansible Galaxy上的Collection还非常少，在我写这篇文章的时候，Ansible Galaxy上目前只提交了11个collection。

关于Collection更详细的内容，我不多作介绍，目前它还处于试验阶段，各位如有兴趣可自行参考官方手册的说明：https://docs.ansible.com/ansible/latest/galaxy/user_guide.html。

6.10 playbook的执行顺序

最后，再解释一下Ansible从开始执行playbook到执行结束中间经历的大致过程，让各位对Ansible的工作流程有一个全局的认识。

这里所介绍的不涉及执行策略，比如一次性选中几个节点执行、执行完后是否立即切入下一个任务、下一个节点执行等等，这里所说的流程，是对每个节点而言，Ansible将以何种顺序去执行。

当Ansible解析完inventory之后，就进入解析playbook的阶段，解析完playbook之后，才开始执行第一个play。

每个play中可能有多种、多项任务，它们的执行顺序依次为：

上面的逻辑应该非常容易理解，但几个事项需说明：

roles指令加载的Role比tasks中的任务先执行
每个阶段的handler默认都在当前阶段所有任务完成之后才开始执行，且重复触发的handler将只执行一次

例如下面的playbook：

---
- name: play1
  hosts: localhost
  gather_facts: false
  pre_tasks: 
    - name: pre_task1
      debug: 
        msg: "hello pretask"
      changed_when: true
      notify: "notify me"

  roles: 
    - role: first_role
    - role: second_role

  tasks: 
    - name: task1
      debug: 
        msg: "hello task"
      changed_when: true
      notify: "notify me"

  post_tasks: 
    - name: post_task1
      debug: 
        msg: "hello posttask"
      changed_when: true
      notify: "notify me"

  handlers: 
    - name: notify me
      debug: 
        msg: "I am handler"

整个play的执行流程似乎非常简单，但是playbook或play中可能不是直接定义内容，而是通过include_xxx或import_xxx从其它文件中加载，它们之间有区别。本文从头到尾，对于它们的区别，我都只是简单重复一个结论：import_xxx是playbook解析的阶段加载，include_xxx是遇到指令的时候加载。现在，我要花点篇幅去解释解释include、roles、include_xxx、import_xxx之间的区别。

6.10.1 playbook解析、动态加载和静态加载

还是这个结论：

import_xxx是在playbook的解析阶段加载文件
include_xxx是遇到指令的时候加载文件

只要理解了这两个结论，所有相关的现象都能理解。

那么playbook的解析是什么意思，它做了什么事呢？

第一个要明确的是playbook解析处于哪个阶段执行：inventory解析完成后、play开始执行前的阶段。

第二个要明确的是playbook解析做了哪些哪些事。一个简单又直观的描述是，playbook解析过程中，会扫描playbook文件中的内容，然后检查语法并转换成Ansible认识的内部格式，以便让Ansible去执行。

更具体一点，在解析playbook期间：

根据这些描述，再试着来理解一下下面这些现象或结论(有些在前文已经出现过)，应该不会难理解了。

(1).在循环中，使用include_xxx而不能使用import_xxx。

例如，某个等待被加载的文件b.yml内容如下：

---
- name: task1
  debug: "msg='hello'" 
- name: task2
  debug: "msg='world'"

然后a.yml中使用循环通过include_tasks去加载b.yml：

tasks: 
  - name: loop task
    include_tasks: b.yml
    loop: [1,2]

这并没有什么问题，当开始执行到这个父级别循环任务的时候，每循环一轮去加载一次这个文件然后执行这个文件中的所有子任务。

但如果a.yml中使用import_tasks去加载b.yml，在解析playbook的时候，就已经将b.yml中的任务替换到这个指令的位置处，假设这里不会报错，那么在执行到这个循环任务的时候，这个任务的内容大概变成了这样：

tasks: 
  - name: loop task
    - name: task1
      debug: "msg='hello'" 
    - name: task2
      debug: "msg='world'"
    loop: [1,2]

这看上去不伦不类，显然会出现语法错误。事实上也确实如此，各位可以测试一下然后观察报错的阶段正是语法检查阶段，并不是在执行任务的阶段报错的。

但是要给各位提个醒，对于task级别的import_xxx或include指令，比如import_tasks、import_role，它并非直接原文插入，而是先解析父级别任务的指令，并将这些指令复制到所加载文件中每个子任务上，然后再原文替换(前面已经接触过一个tags指令，它会将标签复制到所有子任务上)。

所以，在不报错的假设下，上面示例在解析后应该是类似这样的：

tasks: 
  - name: task1
    debug: "msg='hello'"
    loop: [1,2]
  - name: task2
    debug: "msg='world'"
    loop: [1,2]

这看上去没有语法错误，但明显已经违背了我们的期望，所以Ansible在解析阶段就检测这种不合理行为。

(2).使用include_tasks时，其加载文件内定义的变量不能在调用它的外部(即父级任务)使用。

例如下面when指令结合include_xxx的示例。

在b.yml中有两个任务，都定义了num变量。

---
- name: task1
  debug: 
    msg: "{{num}}"
  vars: 
    num: 4

- name: task2
  debug: 
    msg: "{{num}}"
  vars: 
    num: 2

在a.yml中使用include_tasks去加载b.yml，并加上when或其它task级别的指令来使用变量num：

---
- name: play1
  hosts: localhost
  gather_facts: false

  tasks: 
    - name: task1
      include_tasks: b.yml
      when: num > 3

这会报错，提示使用了未定义变量，各位可自行测试并观察一下。注意这不是语法错误(即playbook的解析阶段是成功的)，而是执行这个任务时的运行时错误。报错的原因在于执行该任务时，会先解析task级别的指令when，然后再执行模块任务，所以解析when条件的时候，b.yml文件尚未加载。

如果将include_tasks替换成import_tasks则不会出错。因为在使用import_tasks时是将when指令复制到b.yml中的所有任务上，所以playbook解析完后等价于：

---
- name: play1
  hosts: localhost
  gather_facts: false

  tasks: 
    - name: task1
      debug: 
        msg: "{{num}}"
      vars: 
        num: 4
      when: num > 3

    - name: task2
      debug: 
        msg: "{{num}}"
      vars: 
        num: 2
      when: num > 3

(3).当在handlers指令中通过include_tasks和import_tasks加载任务文件时，在notify指令中指定handler名称的方式不同。

例如，h.yml文件中定义了两个handler等待被notify，其内容如下：

---
- name: handler1
  debug: 'msg="hello handler"'
- name: handler2
  debug: 'msg="world handler"'

在a.yml中定义了两个任务，都触发刚才定义的两个handler，但因为使用不同指令来加载h.yml，使得notify指令中的名称也不一样。

tasks: 
  - name: task1
    debug: 'msg="hello task"'
    changed_when: true
    notify: "notify me"

  - name: task2
    debug: 'msg="world task"'
    changed_when: true
    notify: 
      - "handler1"
      - "handler2"
      
handlers: 
  - name: notify me
    include_tasks: h.yml
  - name: dont notify me
    import_tasks: h.yml

如果按照前面所描述的，将import_tasks加载的文件内容替换到a.yml中，再去理解为何notify的名称不同就很容易了。如下是替换后的内容：

handlers: 
  - name: notify me
    include_tasks: h.yml
  - name: handler1
    debug: 'msg="hello handler"'
  - name: handler2
    debug: 'msg="world handler"'

经过这几个示例，我想各位已经意识到了，使用include_tasks时，这个指令自身占用一个任务，使用import_tasks的时候，这个指令自身没有任务，它所在的任务会在解析playbook的时候被其加载的子任务覆盖。

(4).play的name指令中如果使用了变量，则这个变量必须是在解析playbook时就已经定义好的。换句话说，play名称中的变量不能是task中定义的变量。这应该不难理解。

(5).无法使用--list-tags列出include_xxx中的tags，无法使用--list-tasks列出include_xxx中的任务，因为它们都是临时动态加载的。

还有其它一些需要小心的陷阱，不过在知道它们的行为之后，便能够分析使用哪个指令以及在遇到错误的时候知道如何排查。

posted @ 2023-09-20 21:22 骏马金龙阅读(372) 评论(0) 编辑收藏举报

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