使用 Chef 自動化部署一個 Web 服務器
隨着 DevOps 的流行，越來越多的工作被自動化處理。在搭建大規模的 IT 架構時，需要系統管理員夜以繼日地安裝配置服務器、調整各種參數等工作，直到Chef 的出現，將系統管理員從這種水深火熱的工作中解脫了出來，他們只需要編寫 Chef 腳本，描述出服務器所需要保持的狀態，然後運行腳本，服務器就配置好了。本文以配置一個 Web 服務器爲例，對 Chef 的概念和工作流程做一簡單介紹。
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2015 年 6 月 23 日
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內容
在 IBM Bluemix 雲平臺上開發並部署您的下一個應用。
“這是一個最好的時代，也是一個最壞的時代。他們都在直奔天堂，而我們都在直奔相反的方向。”
“90 後霸道總裁” 的超級課程表融資千萬美元、WhatsApp 被 Facebook 以 190 億美元收購……這個時代彷彿到處都充滿了機會。現在假設我們也決定放棄朝九晚五的工作，要開發出一款 Web 應用改變這個世界，順便當上總經理、出任 CEO、贏取白富美、走向人生巔峯。七拼八湊，我們的應用做出來了。它的架構非常簡單，如果非要描述的話，它的架構如圖 1 所示：
圖 1. 應用架構
這麼簡單的應用，我們上網瀏覽一下資料，隨便租個服務器，安裝一個 Web 服務器，配置一下，應用順利上線。
幸福總是來得太快，很快我們的應用就火了。隨着訪問量的增大，我們需要單獨的數據庫服務器，一個都不夠，得來倆；應用服務器也不夠用了，再多添幾臺，上一個負載均衡；對數據庫的訪問又成了性能瓶頸，增加些數據庫緩存吧，最終，應用的架構變成了如下的樣子：
圖 2. 演進的應用架構
現在問題來了，面對如此複雜的架構，怎麼安裝和配置這些服務呢？Chef 就是用來解決這個問題的。
第一份“菜譜”（recipe）
讓我們暫且就此打住，先來看看怎麼使用 Chef。首先需要在一臺 Linux 機器上安裝Chef Development Kit。如果您實在找不到一臺 Linux 機器也沒有關係，可使用一個用於教學用途的在線虛擬機，該虛擬機上已經預裝了 Chef Development Kit，可以直接使用。
Recipe 是 Chef 中主要執行任務的地方，翻譯成中文是“菜譜”的意思。我們的第一份“菜譜”的主要功能是使用 Chef 生成一個文本文件，其內容爲：Hello Chef。讓我們先新建一個 chef-repo 目錄，用來存放“菜譜”，然後在該目錄下創建第一個“菜譜”：hello.rb，其內容如下：
清單 1. hello.rb
file 'motd' do content 'Hello Chef’ end
在命令行中執行：chef-appy hello.rb，輸出如下：
圖 3. 輸出
可 以看到，命令執行後生成 motd 文件，該文件的內容爲字符串：Hello Chef。這就是我們的第一份“菜譜”，雖然簡單，但是卻概括了 Chef 的基本工作原理：使用一個 Ruby 文件，即“菜譜”描述服務器應有的狀態，然後執行 Chef 命令配置服務器。
您可嘗試再次執行 chef-appy hello.rb，Chef 會檢測到 motd 文件已經存在，且文件內容和“菜譜”中所描述的一致，因此不進行任何操作；您還可嘗試手動刪除 motd 文件，再次執行 chef-appy hello.rb 後，又重新生成了 motd 文件。這正是配置服務器所需要的，每次配置都能保證狀態一致。
當然，我們的第一份“菜譜”只是一道開胃小菜，下面我們看看如何使用 Chef 部署一個 Web 服務器。
部署 Web 服務器
部署一個 Web 服務器比生成一個文件複雜，但道理卻是相同的，讓我們先來看看代碼：
清單 2. webserver.rb
package 'httpd' service 'httpd' do action [:start, :enable] end file '/var/www/html/index.html' do content '<html> <body> <h1>hello world</h1> </body> </html>' end service 'iptables' do action :stop end
這段代碼總共分成四部分：第一部分安裝 Apache HTTP Server；第二部分啓動 HTTP 服務；第三部分生成主頁面；第四部分停用 iptables 服務，這一步主要是因爲有些 Linux 安裝後，默認只打開 22 端口，其他端口是被禁止的，停用 iptables 服務後，就可以順利訪問 80 端口了，即 HTTP 協議所使用的端口。聰明的您朋友們，您能將這四部分和代碼對應起來嗎？
這裏要注意的是，這四部分的順序非常重要，必須先安裝 Apache HTTP Server，然後啓動它，這一點也不難想象，我們手動配置服務器時不也如此嗎？
將 文件保存後，讓我們再來運行 sudo chef-appy webserver.rb，因爲腳本里包含安裝軟件包的操作，所以需要 root 權限，如果您不是以 root 賬號登錄（相信您不會真的這樣做吧？），務必在命令行前加 sudo，否則，Chef 會報錯。如果得到類似下面的輸出，就證明服務器配置成功，打開瀏覽器，輸入http://localhost，可以看到剛纔定製的主頁了吧？
圖 4. 輸出
然 而，作爲有“潔癖”的程序員，不難發現“菜譜”的第二部分好像混入了什麼奇怪的東西：一段 HTML 代碼。這段 HTML 代碼明顯和其他部分不協調，如果網頁再變得複雜點，這份“菜譜”會變得很難管理。因此，我們得想點什麼辦法，管理“菜譜”。方法就是“烹飪手冊” （cookbook）。
“烹飪手冊”（cookbook）
和真實的烹飪一樣，“烹飪手冊”是用來組織“菜譜”的，在“烹飪手冊”裏，不光可以定義各種“菜譜”，也可以定義一些屬性文件或模板，這些屬性文件或模板可以在“菜譜”裏直接引用。在實際工作中，我們往往使用的也是“烹飪手冊”，而不是一個個單獨的“菜譜”。
讓我們在當前目錄下新建一個文件夾 cookbooks，然後切換到該目錄，調用 chef generate cookbook learn_chef_httpd 會自動爲我們生成一個“烹飪手冊”。“烹飪手冊”的目錄結構如下：
圖 5. “烹飪手冊”目錄結構
其中 recipes 目錄下的 default.rb 是默認的“菜譜”，讓我們將其中內容替換爲之前編寫的“菜譜”。
現 在我們要將原來“菜譜”中的 HTML 代碼移到一個外部文件中，使用 chef generate template learn_chef_httpd index.html 命令生成模板文件 index.html.erb，該文件被放置在 learn_chef_httpd/templates/default 目錄下。然後將該文件內容替換爲之前的 HTML，修改 default.rb，引用該模板，最終的“菜譜”變成了下面這個樣子：
清單 3. default.rb
package 'httpd' service 'httpd' do action [:start, :enable] end template '/var/www/html/index.html' do source 'index.html.erb' end service 'iptables' do action :stop end
在命令中執行 sudo chef-client --local-mode –runlist ‘recipe[learn_chef_httpd]’ ，打開瀏覽器，訪問http://localhost ，如果能正常訪問，那麼恭喜您完成了自己的第一個“烹飪手冊”！
真實環境下的 Chef
上 面的例子只是爲了展示如何編寫“菜譜”和“烹飪手冊”，真實環境下的 Chef 卻不是這樣工作的。在真實環境下，系統管理員在一臺電腦上編寫 Chef 腳本，然後使用上述方式調試，調試成功後，將腳本上傳至 Chef 服務器，我們從控制檯向 Chef 服務器發命令，Chef 服務器會將配置下發到各個待配置服務器，在每個服務器上運行 Chef，完成對服務器的配置。
圖 6. Chef 原理
爲此，我們需做三點準備：一臺用於編寫 Chef 腳本的電腦、一臺 Chef 服務器、很多待配置的服務器。我們已經有了一臺可以編寫 Chef 腳本的電腦，爲了方便學習，Chef 服務器可以選用Chef 官網提供的託管服務，另外需要幾臺待配置的服務器，記得不要在服務器上安裝 Chef，當我們配置這些服務器時，Chef 會自動在上面安裝所需的工具。
註冊成功 Chef 的託管服務後，先創建一個組織，然後下載與之對應的 Starter Kit，解壓到當前目錄，該工具是用來做認證的，有了它，纔可以從本地連接 Chef 服務器。現在讓我們刪除以前創建的“烹飪手冊”，轉而從 Chef 超市上 下載一個現成的手冊。Chef 超市是一個開發者交流“烹飪手冊”的地方，因爲配置服務器的很多操作都是通用的，所以人們把這些配置做成手冊，放在一個地方，大家都能使用。我們編寫 Chef 腳本，往往也是先上 Chef 超市去看看有沒有可用的手冊，如果有，直接拿過來，或者在此基礎上修改一下就能用，如果沒有，再考慮編寫自己的手冊。使用如下命令下載前面配置 Web 服務器的手冊：
knife cookbook site download learn_chef_httpd
將下載後的手冊解壓到 cookbooks 目錄，刪除壓縮包：
tar -zxvf learn_chef_httpd-0.1.0.tar.gz -C cookbooks rm learn_chef_httpd*.tar.gz
接下來將該手冊上傳至 Chef 服務器，即我們剛纔註冊的 Chef 託管服務：
knife cookbook upload learn_chef_httpd
打 開託管服務控制檯，在 Policy 選項卡下就能看見剛剛上傳成功的“烹飪手冊”。接下來我們要做的工作是告訴 Chef 服務器來幫我們讓服務器自舉，這一步會通過 SSH 登錄到待配置的服務器，下載並安裝 Chef，然後下載執行剛剛上傳到 Chef 服務器上的“烹飪手冊”。該操作只在第一次配置服務器時需要，自舉成功後，以後就再不需要自舉了：
knife bootstrap `address` --ssh-user `user` --ssh-password '`password`' \ --sudo --use-sudo-password --node-name node1 \ --run-list 'recipe[learn_chef_httpd]'
將其中的`address`、`user`、`password`替換爲待配置服務器的真實地址、用戶名和密碼。打開瀏覽器，輸入服務器地址，看看是否能訪問定製的主頁？
獲取服務器信息
Chef 不光可以管理服務器，同時服務器將自己的信息上傳至 Chef 服務器。使用如下命令查看當前組織裏被管理的服務器：
knife node list
使用如下命令查看服務器信息，包括服務器的 IP 地址、機器名、操作系統等信息：
knife node show node1
有了這些信息後，我們可以重新修改模板，讓其顯示給定服務器的信息：
清單 4. index.html.erb
<html> <body> <h1>hello from <%= node['fqdn'] %></h1> </body> </html>
再將“烹飪手冊”上傳至 Chef 服務器，然後使用如下命令配置服務器：
knife ssh `address` 'sudo chef-client' --manual-list \ --ssh-user `user` --ssh-password '`password`'
同理，將`address`、`user`、`password`替換爲待配置服務器的真實地址、用戶名和密碼。打開瀏覽器，輸入服務器地址，看看改動是否生效？
只要一臺服務器配置成功，我們便可以用同樣的方法配置幾十臺、上百臺。而且一旦配置發生變化，我們只需修改腳本，所有服務器便可以獲得相同的更新，這個時候，Chef 的威力就顯示出來了。
chef 還是 knife？
細 心的您可能會注意到，上面的命令，一些是 chef *****，一些卻是 knife *****。初次接觸 Chef，很容易被這些命令搞混。這裏有一個簡單的規則：本地執行的命令以 chef 打頭，需要遠程連接到 Chef 服務器或待配置服務器的命令以 knife 打頭。
最後，讓我們再複習一遍本文中所使用到的命令：
運行“菜譜”
chef-appy hello.rb
使用 Chef 生成“烹飪手冊”
chef generate cookbook learn_chef_httpd
使用 Chef 生成模板
chef generate template learn_chef_httpd index.html
使用 Chef 運行“烹飪手冊”
chef-client --local-mode –runlist ‘recipe[learn_chef_httpd]’
從 Chef 超市下載“烹飪手冊”
knife cookbook site download learn_chef_httpd
向 Chef 服務器上傳“烹飪手冊”
knife cookbook upload learn_chef_httpd
服務器自舉
knife bootstrap `address` --ssh-user `user` --ssh-password '`password`' \ --sudo --use-sudo-password --node-name node1 \ --run-list 'recipe[learn_chef_httpd]'
獲取當前組織下的服務器列表
knife node list
顯示服務器信息
knife node show node1
使用 Chef 遠程運行“烹飪手冊”，配置服務器
knife ssh `address` 'sudo chef-client' --manual-list \ --ssh-user `user` --ssh-password '`password`'
結束語
隨 着雲計算和 DevOps 技術的發展，有人斷言系統管理員和 DBA 會面臨失業，未來的雲計算公司和數據庫公司只會僱傭少數系統管理員和 DBA 管理他們的 IT 基礎設施和數據庫。雖然作者不大讚成“機器替代人工”這一觀點，但提早下手，學點東西總不是壞事，所謂技多不壓身嘛。
Chef 能夠實現服務器配置的自動化，在 DevOps 運動中佔有重要的位置。本文通過一個配置 Web 服務器的例子，一步步引導大家如何使用 Chef。希望您讀完本文，能編寫出自己的第一個“烹飪手冊”。