📑 知识精讲

本课程介绍了使用Ansible对Cisco网络设备进行自动化配置的基础内容，讲解了Ansible的架构、核心文件、Playbook编写规则、常用模块用法，还分享了实用的排错与开发技巧，帮助学习者快速掌握基于Ansible的思科网络自动化方法。

课程概述与Ansible基础介绍

• 课程目标：讲解Ansible在思科设备自动化中的应用，涵盖架构、核心组件、文件编写和交互方法，包含两个实验练习：配置网络设备与采集网络数据，课程推荐参考Ansible官方在线文档学习。

• Ansible核心特点：Ansible是无代理（agentless）配置管理工具，可自动化多域环境（园区网、数据中心、云、服务商、虚拟网络）的设备，支持自定义模块适配仅支持Telnet/SNMP的老旧设备。

• 🚩重点：Ansible核心文件均使用YAML语法，必须掌握YAML格式规范。**YAML文件以三个连字符---开头表示play列表开始**。

• 🚩重点：与传统基于代理的配置工具不同，Ansible默认工作在无代理模式，Python代码在Ansible控制节点本地运行，通过SSH/NETCONF/REST等协议与网络设备通信，不需要将代码复制到目标设备。

Ansible核心组件与文件

• Ansible配置文件(ansible.cfg)：用于声明部署细节，默认路径为/etc/ansible/ansible.cfg，Ansible按优先级顺序搜索配置文件：1. 当前目录的ansible.cfg；2. 用户home目录的ansible.cfg；3. /etc/ansible/ansible.cfg。推荐将配置文件放在项目根目录，实现每个项目独立配置。

• Ansible Inventory文件（清单文件）：定义被Ansible管理的目标设备，默认路径为/etc/ansible/hosts，如果修改路径或文件名，执行playbook时需要添加-i <文件名>参数指定。推荐也放在项目根目录。

  • 可以将主机按用途/位置分组，支持嵌套分组，所有设备默认属于隐式分组all；

  • 支持INI和YAML两种格式，支持通配符、正则表达式匹配目标；

  • 支持定义主机变量和组变量，更具体的变量会覆盖更通用的变量（如dc_east:vars会覆盖all:vars中同名变量）。

• Ansible Playbook：是自动化任务的集合，一个playbook包含一个或多个play，每个play是一组任务的映射，用于定义目标设备、连接方式和执行任务。

  • 语法结构：name（play名称，执行时显示）→ hosts（指定目标设备组）→ connection（连接类型，网络设备使用network_cli提供SSH持久连接）→ gather_facts（默认开启，网络自动化可设为no提升性能）→ tasks（任务列表，顺序执行）。

  • 任务属性：通过模块执行，支持参数键值对，每个任务有可选名称便于运行时追踪。

• 企业级Ansible：基础Ansible是命令行工具，企业级功能由AWX（开源版）和Ansible Tower（红帽商业版）提供，支持RBAC权限控制、LDAP认证、图形化界面、日志、Git集成、API访问、报表等功能，二者关系类似Fedora和RHEL。

Ansible工作流程

• 服务器自动化工作流程：1. 运维人员在控制节点部署playbook和模块；2. Ansible默认通过SSH连接远程服务器，复制Python模块到目标主机；3. 在目标主机执行模块任务，完成后删除模块，控制节点返回执行状态；4. 循环执行后续任务。

• 网络设备自动化工作流程：和服务器流程的最大区别是Python代码全部在Ansible控制节点本地运行，不会向网络设备复制任何代码，仅通过SSH发送配置命令或获取数据，可同时管理Inventory中定义的多台设备。

Ansible常用思科模块详解

• ios_config模块：Ansible 2.1版本引入，用于对Cisco IOS设备进行配置修改和配置备份，是最常用的配置模块。

  • 常用参数：commands（别名lines，要发送的配置命令列表）、src（要推送的配置文件路径），commands和src互斥，只能使用其一；

  • 🚩重点：模块具有幂等性，同一个任务只会修改一次配置，重复执行playbook不会重复修改，如果重复执行仍然发生变更说明模块存在bug或配置逻辑错误；

  • 支持从变量文件拉取变量，用{{ 变量名 }}引用变量，实现配置的动态生成。

• ios_facts模块：用于从思科IOS/IOS-XR/NX-OS设备收集结构化设备信息。

  • 支持参数gather_subset选择收集的事实范围：all收集全部、!hardware排除硬件信息、interfaces仅收集接口信息、min仅收集最小基础信息；

  • 默认收集所有基础信息，返回结果为JSON格式，所有网络事实键都以ansible_net_为前缀，可以用register关键字将结果保存为字典变量供后续任务使用；

  • 需要开启verbose模式或配合debug模块才能在终端查看收集到的信息。

• ios_command模块：用于在思科IOS设备执行任意用户指定的show命令，将返回结果保存为变量。

  • 可以同时发送多个命令，返回结果保存在stdout列表中，列表从0开始索引，stdout[0]对应第一个命令的输出，stdout[1]对应第二个命令的输出；

  • 可用于备份设备配置：将获取的配置保存到按设备名+日期命名的文件中，实现自动化配置备份。

Playbook执行方法

• 基础执行命令格式：

$ ansible-playbook -i inventory view_push_snmp.yml

参数说明：

• ansible-playbook：执行playbook的命令行程序

• -i inventory：指定Inventory文件路径

• view_push_snmp.yml：要执行的playbook文件

• 不指定-i的替代方案：1. 使用默认路径/etc/ansible/hosts；2. 配置环境变量ANSIBLE_INVENTORY；3. 在ansible.cfg中修改默认路径。

• 🚩排错技巧：执行playbook时添加-v参数开启verbose模式，可以逐行显示执行过程，便于定位问题。

Cisco支持的Ansible模块

• （根据课堂图片）支持Ansible的思科产品线包括：ACI、AireOS、IOS Software、IOS XR Software、Meraki、NSO、NX-OS、UCS、ASA，覆盖园区网、数据中心、云管理、服务商、虚拟网络等多个场景。

• 官方模块可在Ansible在线文档https://docs.ansible.com查询，第三方社区模块可在Ansible Galaxy（https://galaxy.ansible.com）下载安装，第三方模块为社区维护，生产环境使用需要自行验证质量。

Ansible排错与开发技巧

• Playbook排障技巧：

  1. 注释隔离法：使用#注释掉暂时不需要测试的任务，只保留要调试的单个任务，逐步排查问题，适合定位YAML缩进错误、语法错误；

  2. 检查变量拼写：Ansible对变量拼写敏感，单复数拼写错误、关键字拼写错误都会导致找不到变量，需要严格和定义处保持一致；

  3. 解决变量优先级问题：Ansible变量可保存在多个位置，同名变量遵循优先级规则，调试时可将变量直接写在playbook中，利用playbook变量高优先级的特性排除冲突。

• 模板开发技巧：

  1. 使用TD4A工具可视化调试：该工具分三栏显示变量、模板、渲染结果，点击即可生成最终配置，在推送前验证模板语法，节省重复执行playbook的时间；

  2. 拆分大模板：将大配置拆分为多个小模板，分别调试后再组合，降低排错难度；

  3. 善用内置变量：比如inventory_hostname等内置变量可直接使用，比如用它自动生成备份文件名，减少手动定义变量的工作量。

• YAML缩进问题避免技巧：

  1. 使用专业开发编辑器：如VS Code、Sublime Text，这类工具可以可视化显示空格/制表符、缩进辅助线，自动统一缩进格式，避免制表符和空格混合使用的问题；

  2. 不要手动数空格，出错时可重置缩进，重新逐层缩进，保证缩进层级一致。

💡 核心概念

• 无代理架构：Ansible是无代理自动化工具，Python代码在控制节点本地运行，不需要在目标网络设备安装代理。

• 幂等性：模块执行一次就会完成变更，重复执行不会重复修改，是配置管理模块的核心特性。

• Inventory文件：Ansible用来定义目标设备的文件，支持分组、嵌套分组、主机变量、组变量。

• Playbook：用YAML编写的自动化任务集合，包含一个或多个play，每个play定义目标和执行任务，顺序执行。

• 变量优先级：更具体的变量（如主机变量、play内变量）优先级高于更通用的变量（如all组变量），会覆盖同名变量。

• 执行playbook命令：

ansible-playbook -i <inventory文件> <playbook文件>

✨ 课堂金句

• "Having this solid conceptual foundation knowledge will allow you to better understand how ansible can be used on a production environment."

• "Learning is different from when you learn from an expert. And how do you do that? You have to ask them. Ask the experts, everybody."

🎯 课程总结

📌 Ansible基础概述

• 定义：Ansible是一款开源自动化工具，无需在被控设备安装代理（agentless），基于Python开发，通过SSH、NETCONF等协议实现设备管理。

• 核心优势：支持多域环境（园区LAN、数据中心、云、服务提供商、虚拟网络），可替代手动流程，支持自定义模块适配旧设备（如Telnet/SNMP）。

• 配置管理工具类型：代理型（agent-based）需在控制器与设备间运行进程，而Ansible属于无代理型（agentless）。

🔧 Ansible核心组件

• Ansible配置文件（ansible.cfg）：

  • 功能：声明部署细节（如SSH设置、权限升级、模块路径）。

  • 默认路径：/etc/ansible/ansible.cfg，支持自定义路径（当前目录→用户主目录→默认路径），推荐存放在项目根目录。

• Ansible清单文件（Inventory）：

  • 功能：定义被管理设备列表，支持分组和变量。

  • 默认路径：/etc/ansible/hosts，执行时可通过-i参数指定自定义清单。

  • 格式示例（INI-like）：

    [dc_east]
    csr1kv1
    csr1kv2
    [dc_west]
    csr1kv3
    csr1kv4

  • 变量：支持主机变量（特定设备）和组变量（如[dc_east:vars]定义组内通用变量），优先级：组变量 > 全局变量。

• Ansible模块（Modules）：

  • 功能：执行具体任务的代码单元，多数用Python编写，支持幂等性（重复执行不改变结果）。

  • 常用Cisco模块：Cisco ACI、AireOS、IOS、IOS XR、Meraki、NSO、NX-OS、UCS、ASA等。

• Ansible剧本（Playbook）：

  • 功能：用YAML编写的任务序列，定义“剧本（Play）”和“任务（Task）”。

  • 结构示例：

    ---
    - name: 部署SNMP配置
      hosts: iosxe          # 目标设备组（来自清单）
      connection: network_cli  # 网络设备连接方式
      gather_facts: no      # 关闭事实收集
      tasks:
        - name: 查看SNMP社区
          ios_command:
            commands: show snmp community
        - name: 配置SNMP社区
          ios_config:
            commands:
              - snmp-server community public RO
              - snmp-server community private RW

🚀 Ansible工作流程

1. 准备阶段：工程师编写Playbook和模块（可通过GitHub管理），定义清单文件。

2. 执行阶段：

   • Linux服务器：Ansible通过SSH将Python模块复制到目标服务器执行，完成后删除。

   • 网络设备：模块在控制节点本地运行，通过SSH/HTTP/NETCONF发送命令，不复制代码到设备。

3. 反馈阶段：控制节点显示任务执行状态和返回数据。

💻 企业级应用

• Ansible AWX：开源项目，提供RBAC、API访问、凭证管理、日志、Git集成和Web界面。

• Ansible Tower：Red Hat商业版，基于AWX，增加企业级支持（如LDAP认证）。

📝 执行命令与文件要求

• 执行Playbook：ansible-playbook -i <inventory_file> <playbook_file>，例如：

  ansible-playbook -i inventory view_push_snmp.yml

• 必需文件：清单文件（Inventory）和剧本文件（Playbook）。

🔍 关键考点

• 执行Playbook的命令：ansible-playbook。

• 无代理工具的特点：无需在被控设备安装软件。

• 模块幂等性：确保重复执行任务结果一致。

 📝 待办事项

• 实验任务：1. 使用Ansible配置网络设备；2. 使用Ansible收集网络数据

• 阅读参考：Ansible官方文档 https://docs.ansible.com，第三方模块参考 Ansible Galaxy

• 预习复习：掌握YAML语法，练习编写简单的Ansible Playbook管理思科设备

• 工具准备：安装VS Code/Sublime Text用于编写YAML文件，可试用TD4A模板调试工具

1. 使用Ansible配置网络设备:

Open Chrome or Firefox and go to https://docs.ansible.com/ansible/9 for the main page. Click Ansible Documentation.

2. 使用Ansible收集网络数据: