Ansible最佳实践之Playbook执行速度优化
Posted 山河已无恙
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Ansible最佳实践之Playbook执行速度优化相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
写在前面
- 今天和小伙伴们分享一些
Ansible中Playbook执行速度优化的笔记 - 博文通过7种不同的优化方式，合理利用可配置项，从而提高 Playbook 的执行速度
- 个人感觉如果受控机数量很少，其实没必要速度调优
- 所谓的执行速度调优大多是牺牲一定的功能，或则增加对资源的占用
- 如果搭建
Pass环境或者大型的分布式系统集群运维，涉及机器多，优化还是很有必要的 - 食用方式
- 了解
Ansible基础知识 - 了解
Ansible剧本编写
- 了解
- 理解不足小伙伴帮忙指正
如果我不曾见到太阳，我本可以忍受黑暗。——————艾米莉·狄金森
优化 Playbook 执行
主要通过以下方式来优化
优化基础架构禁用facts收集增加任务并行- 程序包管理器模块
不使用循环 高效拷贝文件使用模板代替多lineinfile操作优化SSH连接启用pipelining
下面我们一起来看一下如何优化
优化基础架构
运行最新版本的 Ansible 可帮助提高使用 Ansible 核心模块的 Playbook 的性能。同时尽可能让控制节点靠近受管节点。Ansible严重依赖网络通信和数据传输。
禁用facts收集
通过将gater_facts指令设置为Fasle来跳过收集,这样做的前提是剧本不依赖采集主机信息生成的变量信息，如涉及到装包或者其他不使用收集的系统变量，魔法变量的剧本，那么跳过收集可以节省很多时间，尤其是受控机的量级达到一定程度。
实际看一下，如果剧本中没有显示设置不采集主机信息，并且没有在配置中显示配置策略，那么剧本默认收集主机信息
---
- name: do not become
hosts: all
tasks:
- name: sleep 2
shell: sleep 2
上面的剧本默认收集主机信息，执行中我们可以找日志里看到TASK [Gathering Facts]
$time ansible-playbook fact.yaml
PLAY [do not become] ***********************************************************************************************
TASK [Gathering Facts] *********************************************************************************************
ok: [servera]
ok: [serverb]
ok: [serverc]
.............
real 0m10.204s
user 0m1.874s
sys 0m1.610s
剧本中设置
可以看到执行时间耗时10.204s,在剧本中配置gather_facts:False禁用观察一下
---
- name: do not become
hosts: all
gather_facts: false
tasks:
- name: sleep 2
shell: sleep 2
可以发现执行耗时6.928s执行速度缩短了4秒
$vim +3 fact.yaml
$time ansible-playbook fact.yaml
PLAY [do not become] ***********************************************************************************************
TASK [sleep 2] *****************************************************************************************************
changed: [serverd]
changed: [serverc]
changed: [serverb]
.......................
real 0m6.928s
user 0m1.329s
sys 0m0.581s
配置文件中设置
当然，主机收集禁用作为变量，也可以在配置文件中去赋值，这里赋值是全局的。我们可以在Ansible默认配置文件/etc/ansible/ansible.cfg中看到
$cat /etc/ansible/ansible.cfg | grep -i gather
# plays will gather facts by default, which contain information about
# smart - gather by default, but don't regather if already gathered
# implicit - gather by default, turn off with gather_facts: False
# explicit - do not gather by default, must say gather_facts: True
#gathering = implicit
......
通过 gathering=explicit 配置禁用全局的主机收集
$cat ansible.cfg
[defaults]
inventory=inventory
remote_user=devops
roles_path=roles
gathering=explicit
[privilege_escalation]
become=True
become_method=sudo
become_user=root
become_ask_pass=False
删除剧本的禁用配置，时间和刚才差不多
$sed '4d' fact.yaml -i
$time ansible-playbook fact.yaml
PLAY [do not become] ***********************************************************************************************
TASK [sleep 2] *****************************************************************************************************
changed: [servere]
changed: [serverd]
.......
real 0m7.323s
user 0m0.939s
sys 0m1.124s
$
增加并行
所谓增加并行，即一次要把命令分发给几个受管机执行，这个配置由参数forks控制, 说的准确的些，即Ansible可以有多少个连接同时处于活动状态。在默认情况下，它设置为 5。
$ansible-config dump | grep -i fork
DEFAULT_FORKS(default) = 5
可以在 Ansible 配置文件中指定，或者通过 -f 选项传递给ansible-playbook命令：
配置文件中设置
$cat ansible.cfg
[defautts]
inventory=inventory
remote_user=devops
forks=10
命令行中的设置
ansible-playbook fact.yaml -f 10
$time ansible-playbook fact.yaml -f 10
PLAY [do not become] ***********************************************************************************************
TASK [sleep 2] *****************************************************************************************************
changed: [serverf]
changed: [servere]
changed: [serverd]
changed: [serverb]
.....
real 0m4.163s
user 0m1.013s
sys 0m0.471s
$
可以发现，在禁用主机收集gather_facts=False的基础上，设置多并行处理forks=10，时间由原来的10秒到现在的4秒。
使用软件包管理器模块避免循环：
某些模块接受要处理的项的列表，不要使用循环。此时模块将调用一次而不是多次。比如使用yum模块来装包
- name: Install the packages on the web servers
hosts: all
tasks:
- name: Ensure the packages are installed
yum:
name:
- httpd
- mod_ssl
- httpd-tools
- mariadb-server
- mariadb
- php
- php-mysqlnd
state: absent
等效于
yum -y install httpd mod_ssl httpd-tools mariadb-server mariadb php php-mysqlnd
使用循环的方式，可以发现使用的循环的方式是通过多个子bash的方式来执行，所以每次执行都要重新申请资源为一个bash进程来处理，而上面的方式始终只有个一个bash进程
- name: Install the packages on the web servers
hosts: all
tasks:
- name: Ensure the packages are installed
yum:
name: " item "
state: present
loop:
- httpd
- mod_ssl
- httpd-tools
- mariadb-server
- mariadb
- php
- php-mysqlnd
等效于
$yum install httpd
$yum install mod_sst
$yum install httpd-tools
$yum install mariadb-server
$yum install mariadb
$yum install php
$yum install php-mysqlnd
注意：并非所有模块都接受 name 参数的列表，
高效复制文件到受管主机：
在将大量文件复制到受管主机时，使用 synchronize 模块更为高效，这是因为 synchronize 模块使用可rsync来同步文件，类似VDO卷一样，会通过哈希值比较文件，如果文件存在，则不复制，速度非常快，所以大多数情况下此模块后台使用 rsync 速度比copy 模块快，copy模块本质上是scp，所以他不会对文件是否存在进行校验。
申请一个1G的文件测试下
$dd if=/dev/zero of=bigfile1 bs=1M count=1024
1024+0 records in
1024+0 records out
1073741824 bytes (1.1 GB, 1.0 GiB) copied, 0.431348 s, 2.5 GB/s
文件不存在的情况，通过synchronize复制文件
---
- name: Deploy the w eb content on the web servers
hosts: all
become: True
gather_facts: False
tasks:
- name: copy demo
synchronize:
src: bigfile1
dest: /tmp/
执行耗时为26.146s
$time ansible-playbook copy_task.yaml
PLAY [Deploy the w eb content on the web servers] ******************************************************************
TASK [copy demo] ***************************************************************************************************
changed: [servere]
changed: [serverf]
changed: [serverb]
changed: [servera]
changed: [serverd]
changed: [serverc]
PLAY RECAP *********************************************************************************************************
servera : ok=1 changed=1 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
serverb : ok=1 changed=1 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
serverc : ok=1 changed=1 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
serverd : ok=1 changed=1 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
servere : ok=1 changed=1 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
serverf : ok=1 changed=1 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
real 0m26.146s
user 0m50.033s
sys 0m2.382s
现在我么使用 copy 模块来试下
---
- name: Deploy the w eb content on the web servers
hosts: all
become: True
gather_facts: False
tasks:
- name: copy demo
#synchronize:
copy:
src: bigfile1
dest: /tmp/
$time ansible-playbook copy_task.yaml
PLAY [Deploy the w eb content on the web servers] ******************************************************************
TASK [copy demo] ***************************************************************************************************
ok: [serverc]
ok: [serverd]
ok: [serverf]
ok: [servera]
ok: [serverb]
ok: [servere]
PLAY RECAP *********************************************************************************************************
servera : ok=1 changed=0 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
serverb : ok=1 changed=0 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
serverc : ok=1 changed=0 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
serverd : ok=1 changed=0 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
servere : ok=1 changed=0 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
serverf : ok=1 changed=0 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
real 0m14.868s
user 0m12.273s
sys 0m5.125s
copy 模块耗时14.868s,因为他不用对文件进行校验所以要少于synchronize模块，我们在次使用synchronize
$cat copy_task.yaml
---
- name: Deploy the w eb content on the web servers
hosts: all
become: True
gather_facts: False
tasks:
- name: copy demo
synchronize:
#copy:
src: bigfile1
dest: /tmp/
$time ansible-playbook copy_task.yaml
PLAY [Deploy the w eb content on the web servers] ******************************************************************
TASK [copy demo] ***************************************************************************************************
ok: [servere]
ok: [serverb]
ok: [serverd]
ok: [servera]
ok: [serverf]
ok: [serverc]
PLAY RECAP *********************************************************************************************************
servera : ok=1 changed=0 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
serverb : ok=1 changed=0 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
serverc : ok=1 changed=0 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
serverd : ok=1 changed=0 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
servere : ok=1 changed=0 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
serverf : ok=1 changed=0 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
real 0m2.022s
user 0m1.757s
sys 0m0.568s
发现只使用了2秒，所以要分情况使用，如果是确定是新文件，那么使用copy模块，如果不确定，使用synchronize模块
使用模板：
lineinfile 模块在文件中插入或删除行，与循环搭配时不是很高效：请改用template模块,这不多讲，lineinfile 模块用于少量的配置文件修改，比如关闭交换分区，SELinux等。如果是nginx等配置文件，使用模板文件会更高效
优化 SSH 连接：
Ansible 建立 SSH 连接是一个速度较慢的过程，为缓解这类问题，Ansible 依赖于SSH提供的两个功能：
ControlMaster：允许多个同时与远程主机连接的 SSH 会话使用单一网络连接。第一个 SSH 会话建立连接，与同一主机连接的其他会话则重复利用该连接，从而绕过较慢的初始过程。SSH 在最后一个会话关闭后，立即销毁共享的连接。ControlPersist：使连接在后台保持打开，而不是在上⼀次会话后销毁连接。此指令允许稍后的 SSH 会话重用该连接。ControlPersist 指示 SSH 应使空闲连接保持打开的时间长度，每个新会话将重置此空闲计时器。
所以这里和数据库连接池有些类似，减少频繁的资源申请关闭,Ansible 通过Ansible配置⽂件的[ssh_connection]部分下的ssh_args指令启用ControlMaster 和ControlPersist功能,并且默认是开启状态的。
ssh_args 的默认值：
$ansible-config dump | grep -i master
ANSIBLE_SSH_ARGS(default) = -C -o ControlMaster=auto -o ControlPersist=60s
显示设置
[ssh_connection]
ssh_args=-o ControlMaster=auto -o ControlPersist=60s
如果forks 值或 ControlPersist设置比较大，控制节点可能会使用更多的并发连接。确保控制节点配置有足够的文件句柄，可用于支持许多活动的网络连接。
启用 Pipelining：
为了在远程节点上运行任务，Ansible 会执行多个 SSH 操作，将模块及其所有数据复制到远程节点并执行该模块。若要提高 playbook 的性能，可以激活Pipelining功能，Ansible 将建立较少的 SSH 连接。若要启用 Pipelining ，将 Ansible 配置文件中的[ssh_connection] 部分：
[ssh_connection]
pipelining =True
此功能默认不启用，因为需要禁用受管主机中的 requiretty sudo 选项。requiretty表示即使没有交互式shell /会话也可以使用sudo。
禁用需要找受管机做如下配置
[root@servera student]# cat /etc/sudoers | grep -C 4 visiblepw
#
# Refuse to run if unable to disable echo on the tty.
#
Defaults !visiblepw
Defaults !requiretty
#
# Preserving HOME has security implications since many programs
# use it when searching for configuration files. Note that HOME
[root@servera student]#
实战
来看一个demo,下面是一个编写好的剧本，我们进行优化后，利用callback插件来对比执行时间，查看调优效果。
$cat deploy_webservers.yml
---
- name: Deploy the web servers
hosts: web_servers
become: True
tasks:
- name: Ensure required packages are installed
yum:
name: " item "
state: present
loop:
- httpd
- mod_ssl
- httpd-tools
- mariadb-server
- mariadb
- php
- php-mysqlnd
- name: Ensure the services are enabled
service:
name: " item "
state: started
enabled: True
loop:
- httpd
- mariadb
- name: Ensure the web content is installed
copy:
src: web_content/
dest: /var/www/html
添加插件
[defaults]
inventory=inventory.yml
remote_user=devops
callback_whitelist=timer,profile_tasks
执行剧本，可以看到耗时57s
$ansible-playbook deploy_webservers.yml
PLAY [Deploy the web servers] ****************************************************************************
TASK [Gathering Facts] ***********************************************************************************
Tuesday 16 August 2022 00:08:41 +0800 (0:00:00.033) 0:00:00.033 ********
ok: [serverb.lab.example.com]
ok: [serverc.lab.example.com]
TASK [Ensure required packages are installed] ************************************************************
Tuesday 16 August 2022 00:08:42 +0800 (0:00:01.165) 0:00:01.198 ********
changed: [serverc.lab.example.com] => (item=httpd)
changed: [serverb.lab.example.com] => (item=httpd)
changed: [serverc.lab.example.com] => (item=mod_ssl)
changed: [serverb.lab.example.com] => (item=mod_ssl)
ok: [serverc.lab.example.com] => (item=httpd-tools)
ok: [serverb.lab.example.com] => (item=httpd-tools)
changed: [serverc.lab.example.com] => (item=mariadb-server)
changed: [serverb.lab.example.com] => (item=mariadb-server)
ok: [serverc.lab.example.com] => (item=mariadb)
ok: [serverb.lab.example.com] => (item=mariadb)
changed: [serverc.lab.example.com] => (item=php)
changed: [serverb.lab.example.com] => (item=php)
changed: [serverc.lab.example.com] => (item=php-mysqlnd)
changed: [serverb.lab.example.com] => (item=php-mysqlnd)
TASK [Ensure the services are enabled] *******************************************************************
Tuesday 16 August 2022 00:09:00 +0800 (0:00:18.639) 0:00:19.838 ********
changed: [serverc.lab.example.com] => (item=httpd)
changed: [serverb.lab.example.com] => (item=httpd)
changed: [serverc.lab.example.com] => (item=mariadb)
changed: [serverb.lab.example.com] => (item=mariadb)
TASK [Ensure the web content is installed] ***************************************************************
Tuesday 16 August 2022 00:09:03 +0800 (0:00:02.720) 0:00:22.558 ********
changed: [serverc.lab.example.com]
changed: [serverb.lab.example.com]
PLAY RECAP ***********************************************************************************************
serverb.lab.example.com : ok=4 changed=3 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
serverc.lab.example.com : ok=4 changed=3 unreachable=0 failed=0 skipped=0 rescued=0 ignored=0
Tuesday 16 August 2022 00:09:38 +0800 (0:00:34.566) 0:00:57.124 ********
===============================================================================
Ensure the web content is installed -------------------------------------------------------------- 34.57s
Ensure required packages are installed ----------------------------------------------------------- 18.64s
Ensure the services are enabled ------------------------------------------------------------------- 2.72s
Gathering Facts ----------------------------------------------------------------------------------- 1.17s
Playbook run took 0 days, 0 hours, 0 minutes, 57 seconds
$
我们优化之后执行，耗时33s，之前修改了yum模块的装包方式，同时调整了文件复制的方式，当然，因为是先copy和所以synchronize 比较快。
Ansible最佳实践之Playbook控制任务的执行
Ansible最佳实践之Playbook高级循环任务如何操作
Ansible最佳实践之Playbook高级循环任务如何操作
Ansible最佳实践之Playbook不同上下文提权Demo