自動化配置技術(shù)在高校IT運(yùn)維的應(yīng)用

文 /陸春 黃杰 陳云

高校信息化快速發(fā)展，隨著信息化建設(shè)的逐步深入，IT運(yùn)維管理和提高服務(wù)能力也越發(fā)得到重視。隨著IT規(guī)模不斷擴(kuò)大，應(yīng)用系統(tǒng)的迭代速度越來越快，運(yùn)行環(huán)境對可用性和伸縮性的要求不斷提高，這給基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)工作帶來巨大的壓力與挑戰(zhàn)。

系統(tǒng)管理員面對幾百臺服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)，傳統(tǒng)方式下通過手工操作或是使用定制腳本實(shí)現(xiàn)部分工作的自動化或者半自動化。但是，這種方式在服務(wù)器數(shù)量日益增多，軟件應(yīng)用環(huán)境日趨復(fù)雜的情況下，漸漸顯得捉襟見肘，問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1.手工操作避免不了會有誤操作、漏操作等人為因素帶來的問題；2.手工操作難以保證多個系統(tǒng)參數(shù)配置的一致性，尤其是在多人共同維護(hù)的情況下；3.定制的腳本雖然能在一定程度上提高一些重復(fù)性操作的效率，但是定制腳本的通用性差，開發(fā)調(diào)試過程復(fù)雜，而且對腳本本身的管理也不是件輕松的事。這樣產(chǎn)生的后果就是問題千奇百怪，故障定位困難，不僅用戶的滿意度大打折扣，而且運(yùn)維人員疲于應(yīng)付，工作效率較低下。

鑒于以上現(xiàn)狀，迫切的需要一種實(shí)現(xiàn)自動化配置的方法。所以，上海財(cái)經(jīng)大學(xué)基于開源自動化配置管理工具Puppet搭建了自動化配置管理系統(tǒng)，并借助該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了大部分主機(jī)配置管理的自動化，取得了較好的應(yīng)用效果。

Puppet概述

Puppet簡介

Puppet是開源的基于Ruby的自動化系統(tǒng)配置管理工具，遵循GPLv2版權(quán)協(xié)議，其目標(biāo)是幫助系統(tǒng)管理員快捷高效地完成基礎(chǔ)設(shè)施整個生命周期的自動化管理。

Puppet主要用來管理Unix和Linux平臺，從2.6版本后逐步開始支持Microsoft Windows系統(tǒng)。Puppet通常可以用來管理一臺主機(jī)的整個生命周期：從初始化到安裝、升級、維護(hù)以及最后將服務(wù)遷移并下線。

Puppet工作原理

Puppet既可以在C/S模式下運(yùn)行，也可以在一臺主機(jī)上獨(dú)立運(yùn)行。大多數(shù)的使用場景中，會選擇C/S模式。該模式下，服務(wù)器端運(yùn)行著Puppet Master，被管理的客戶端安裝Puppet Agent。當(dāng)Puppet Agent連接上Puppet Master后，該結(jié)點(diǎn)的配置信息會被編譯，然后在客戶端上運(yùn)行。Puppet Agent可以后臺進(jìn)程的方式運(yùn)行，默認(rèn)每半個小時向服務(wù)器發(fā)起一次請求，當(dāng)有配置發(fā)生改變時，自動進(jìn)行配置更新。也可以通過crontab的形式，達(dá)到類似的效果。如果客戶端的配置信息通過其他方式被改變了，還可以從服務(wù)器獲得原始配置進(jìn)行修復(fù)，確保客戶端的配置和服務(wù)器端的配置是一致的。

Puppet管理實(shí)際上是客戶端所應(yīng)有的狀態(tài)，客戶端根據(jù)當(dāng)前是否達(dá)到這個狀態(tài)決定采取相應(yīng)的動作。Puppet將所有可操作對象抽象為資源，目前已實(shí)現(xiàn)的有40多種，如文件、用戶、用戶組、主機(jī)名、軟件包、服務(wù)、計(jì)劃任務(wù)、執(zhí)行命令等。

自動化配置管理系統(tǒng)的實(shí)施

配置標(biāo)準(zhǔn)化

實(shí)施自動化配置管理，首要的工作就是對現(xiàn)有的系統(tǒng)配置進(jìn)行梳理，將各項(xiàng)配置標(biāo)準(zhǔn)化。所謂標(biāo)準(zhǔn)化，是指對服務(wù)器環(huán)境中的各種配置制定統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范、準(zhǔn)則或者約定。具體來講，包括明確定義所使用的軟件及版本，基礎(chǔ)服務(wù)的地址（如dns、ntp、yum），常用軟件的默認(rèn)配置，應(yīng)用軟件的安裝目錄，主機(jī)名的命名規(guī)則等。

系統(tǒng)部署

Puppet支持多種部署方式，從支持上百個結(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)默認(rèn)最小化部署，到支持萬千上萬結(jié)點(diǎn)的集群式部署，都能從容應(yīng)對。我校目前服務(wù)器規(guī)模在200左右，而且剛開始實(shí)施配置管理自動化，對Puppet的使用還處于探索階段，所以先選擇了最小化部署方案。如圖1所示，自動化配置管理系統(tǒng)主要包含配置版本庫、PuppetServer、PuppetClient幾個組成部分。各部分的功能如下：

配置版本庫。用于存放各服務(wù)器的配置信息，并對配置信息進(jìn)行版本控制，記錄服務(wù)器配置修改的過程，在必要時還可以進(jìn)行回退。配置版本庫支持SVN、GIT等常見的版本控制軟件。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

PuppetServer(Master)。PuppetMaster負(fù)責(zé)接受來自各服務(wù)器結(jié)點(diǎn)上的請求，驗(yàn)證客戶端的身份，并返回相應(yīng)的配置信息給客戶端。服務(wù)器端有可能會成為整個配置管理系統(tǒng)的性能瓶頸，將來根據(jù)需要可以把默認(rèn)的WebrickHttpServer更換成Apache或者Nginx，還可以集群方式部署，增加多個PuppetMaster結(jié)點(diǎn)。如果是更大規(guī)模的部署，還可以增加消息隊(duì)列服務(wù)，以確保數(shù)以萬計(jì)的客戶端請求，能夠可靠地被接收和處理。

PuppetClient(Agent)。在所有需要集中配置管理的客戶端上，都必須安裝PuppetClient，以定時向配置服務(wù)器請求配置信息，并將這些配置應(yīng)用到所在的系統(tǒng)中。客戶端的安裝配置比較簡單，但是往往數(shù)量眾多，為了方便部署，可以編寫自動化腳本，一個命令即可自動完成客戶端的安裝和配置。在虛擬化環(huán)境中，可以直接在模板中預(yù)先完成這些安裝配置工作。

該部署方案，結(jié)構(gòu)簡單，配置方便，在現(xiàn)階段足以滿足我們的需要。將來服務(wù)器規(guī)模擴(kuò)大后，再對當(dāng)前架構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展，也不會影響已有結(jié)點(diǎn)的配置。

模塊開發(fā)

系統(tǒng)安裝配置完成后，必須根據(jù)需求開發(fā)相應(yīng)的配置管理模塊。在Puppet Forge上有大量由開源社區(qū)貢獻(xiàn)的模塊，所以，模塊的開發(fā)并不需要從零開始。用戶可以從中挑選適合自身環(huán)境和功能需求的模塊來使用，也可以在現(xiàn)有模塊的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)來滿足需求。對于一些特殊的需求，根據(jù)Puppet相關(guān)文檔開發(fā)一個新的模塊，也是比較容易的。

截至本文完成時，上海財(cái)經(jīng)大學(xué)信息辦按照現(xiàn)有環(huán)境中使用的軟件和配置需要，已經(jīng)開發(fā)和使用了表1中所列的模塊。這些模塊基本上覆蓋了學(xué)校服務(wù)器環(huán)境所使用的軟件，可以自動完成絕大部分的日常配置工作。在將來，這些模塊還會不斷更新、完善和增加，以實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定、可靠和自動化程度更高的配置管理。

表1 模塊列表

實(shí)施過程中需要注意的問題

適用場景

配置管理自動化適用于那些數(shù)量大，可描述，并且可重復(fù)的情況。數(shù)量大是指被管理對象數(shù)量大，數(shù)量越大，自動化的優(yōu)勢越明顯。可描述是指配置項(xiàng)可以用計(jì)算機(jī)可以理解的形式進(jìn)行描述，可重復(fù)是指同樣的操作在同樣的環(huán)境反復(fù)執(zhí)行得到的結(jié)果是固定的，這兩個特征是實(shí)現(xiàn)自動化的前提條件。因此，在實(shí)施過程中，要根據(jù)以上原則對納入自動化管理的配置項(xiàng)進(jìn)行選擇，不能盲目追求自動化的全覆蓋。

開發(fā)規(guī)范

和所有程序開發(fā)一樣，Puppet模塊的開發(fā)也應(yīng)該遵循一定的規(guī)范。Puppet官方文檔中有相關(guān)的指南，對開發(fā)的基本原則、編碼風(fēng)格、設(shè)計(jì)模式等方面提供指導(dǎo)。這些內(nèi)容都是在長期實(shí)踐過程中總結(jié)出的最佳實(shí)踐，對開發(fā)出更加容易維護(hù)，更加容易擴(kuò)展的代碼有很大的幫助。

與IT運(yùn)維流程的關(guān)系

配置管理的自動化主要是變更的執(zhí)行過程的自動化，并不意味著不需要人的干預(yù)和管理。自動化配置管理系統(tǒng)的操作應(yīng)該納入到配置管理和變更管理的流程控制范圍之內(nèi)，使得配置變更能夠在規(guī)范的流程管理之下有序地執(zhí)行。

應(yīng)用效果

通過搭建集中配置管理平臺實(shí)現(xiàn)了對學(xué)校IT基礎(chǔ)設(shè)施中近200臺服務(wù)器（包括Linux、HP-UX、solaris、Windows等多種操作系統(tǒng)）的自動化配置管理。操作系統(tǒng)初始化的配置實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化控制，配置的變更和修改實(shí)現(xiàn)了集中控制和自動化應(yīng)用，軟件的安裝和配置實(shí)現(xiàn)了版本統(tǒng)一和快速安裝，參數(shù)的個性化配置滿足不同業(yè)務(wù)的需求，同時實(shí)現(xiàn)了對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的自動化發(fā)布和部署管理。極大地提高了運(yùn)維人員的工作效率，降低了出錯風(fēng)險，保障了業(yè)務(wù)系統(tǒng)的持續(xù)健康穩(wěn)定運(yùn)行。

以操作系統(tǒng)安裝升級為例，新增服務(wù)器操作系統(tǒng)安裝，軟件與補(bǔ)丁安裝，安全配置等工作，占到我部服務(wù)器維護(hù)人員日常工作的20%。這類工作，重復(fù)程度很高，而且比較費(fèi)時。采用集中配置管理之后，制定好經(jīng)過驗(yàn)證的Puppet模塊之后，發(fā)送各個客戶端，能夠在幾分鐘的之內(nèi)完成之前需要兩三天所要進(jìn)行的工作，而且能夠確保所有軟件安裝、參數(shù)和預(yù)定的配置完全一致。

此外，對于其他管理規(guī)定中的工作，也可通過Puppet這樣的有效工具進(jìn)行落地。如我部在安全管理辦法中定義所有服務(wù)器管理員密碼必須每三個月更換一次，但考慮到我部管轄到上百臺服務(wù)器，現(xiàn)有人力手工操作根本無法達(dá)成這樣的標(biāo)準(zhǔn)，這使得許多規(guī)范都成了所謂的“看看”規(guī)范，采用了Puppet集中配置管理之后，通過制定好密碼規(guī)則，五分鐘之內(nèi)即可將所有服務(wù)器的管理員密碼進(jìn)行修改，極大地提高了運(yùn)維人員的工作效率。

集中配置管理平臺雖然在保證服務(wù)的持續(xù)穩(wěn)定高效運(yùn)行方面發(fā)揮了重要的作用，但在實(shí)踐中還是有更多工作要做：

1.Puppet服務(wù)器目前還是單節(jié)點(diǎn)運(yùn)行，存在單點(diǎn)故障隱患。我們將解決Puppet服務(wù)器集群環(huán)境的建設(shè)，既可以消除單節(jié)點(diǎn)的故障隱患，又能增加Puppet服務(wù)器集群的處理能力，管理控制更多的客戶端，滿足日益增長的服務(wù)器數(shù)量。

2.集中配置管理是自動化運(yùn)維平臺的一部分，下一步將考慮其與自動化運(yùn)維平臺中其他組成部分的接口，如自動化監(jiān)控、CMDB等，形成一整套自動化運(yùn)維體系，完成這些工作還需要相當(dāng)?shù)呐Α?/p>