自动化部署 扩容openGauss —— Ansible for openGauss
前言
大家好，今天我们为大家推荐一套基于Ansible开发的，自动化部署及扩容openGauss的脚本工具：Ansible for openGauss（以下简称 AFO）。
通过AFO，我们只需简单修改一些配置文件，即可快速部署多种架构模式的openGauss，以及对已有架构进行自动化扩容。下面我们就请这套工具的贡献者，上海联空网络科技有限公司（以下简称“联空网络”）的李海滨，给大家讲解它的设计理念和优点。
开发背景
Hi，大家好，我是来自联空网络安全品质中心的运维工程师，李海滨。我是一名Ansible爱好者，致力于将运维工作自动化。曾获得 FISCO BCOS 区块链开源社区 2021 年度 MVP 称号。
联空网络成立于 2015 年 8 月，专注于提供医疗+互联网一站式技术和运营解决方案，帮助医疗用户更加轻松的拥抱互联网。目前，公司已经与 800+ 医疗机构用户形成合作关系，其中，百强医院合作 25+，三级医院 300+，上海地区客户覆盖率超 70%，覆盖全国 23 个省市。
当前自主创新、信息技术应用创新等需求日益增长，医疗行业用户十分关注软硬件产品解决方案的自主创新情况，为此联空网络积极响应，投入专业团队，对国内相关软硬件产品适配做可行性研判。
经过对国内数据库的深入了解，我们接触到了海量数据库，并获悉其是基于openGauss开源的商业发行版产品。openGauss作为一款开源的关系型数据库管理系统，具有高性能、高可用性以及卓越的扩展能力。于是我们开始构想可以为研发团队提供openGauss环境，让其可以基于openGauss做代码适配。当客户选择使用海量数据库时，我们的软件就可以直接匹配。
为了方便反复部署测试，我拿出了擅长的Ansible，为openGauss写一套自动化部署工具，以简化其安装、配置和管理过程。
完成初版开发后，我与openGauss社区取得了联系，表达了希望可以把这套工具贡献给社区，以开源回馈开源的想法。
感谢社区运营梅相如同学的大力支持，很快为我开设了代码仓库。又找来openGauss的开发工程师“行尘”同学，解答我在开发过程中遇到的一些问题。在此也很感谢“行尘”同学不厌其烦地回答，你们给予了我很大的帮助！
解决部署痛点
如果你有按照官方文档部署一套openGauss的经历，你会发现不论是单点还是集群，均需做不少的前期工作。例如要根据 CPU 和操作系统，下载对应版本的安装包。又需要根据不同的 Linux 操作系统，做一些额外配置。手工部署在这里不仅低效，而且容易有错漏。如果是多节点的部署，手工部署的弱势会被进一步放大。
我开发这套Ansible脚本的目标，就是尽可能地覆盖部署前、部署中和部署后的场景，并且把手工部署过程中遇到的一些坑，也通过自动化来解决掉。降低openGauss的部署门槛，推动openGauss的普及。
例如在openEuler 20.03 系统里部署openGauss 5.0，你会遇到readline-devel这个依赖包的版本是 8，而openGauss 5.0 需要的是 libreadline.so.7，导致安装过程失败。我查找到解决方法后，加入到部署流程中，自动帮大家把这个坑给填了。
在给未部署 CM 的架构做扩容时，需要在主备之间做一次 switchover 后才能安装 CM。这些我们也加入到自动化流程中，免除了大家遇到这些问题还要花时间查找解决方法的麻烦。
部署过程中，有需要在 root 和omm账号之间多次切换的操作，Ansible里用become_user就可以轻松自动切换。这些都是手工部署过程中的痛点。
已实现的功能
总结下来，目前我们这个工具能实现以下功能：
1.提供一个专属的ansible-docker子项目，只要控制机可运行docker，即可运行一个Ansible容器，适配 AFO 的执行。对于不熟悉Ansible的同学非常友好。
2.自动适配 CPU 架构（条件受限，目前仅测试了 X86 架构）和操作系统（已支持 CentOS 和openEuler 20.03），自动下载对应的openGauss安装包，自动对操作系统做适配修改。
3.实现从单节点到多节点的多种架构模式的一次性部署。
4.使用本工具部署的单点或集群，还能通过添加服务器，再次运行脚本，实现平滑扩容。实测可直接从单主扩容到 1 主 2 备 2 级联。
5.允许用户自定义一些变量，例如指定部署目录，指定openGauss版本（5.0 或以上），指定sysctl的参数配置。
6.免除手工部署中的问答环节，自动生成相关密码，自动填写。最后生成部署报告。
效率是如何提升的？
以配置网卡 MTU 为例，3 台服务器的执行时间如下：
Ansible在 0.517 秒的时间内，完成了 3 台服务器的网卡 MTU 修改。因为，它是并行操作的。
以生成 cluster_config.xml 为例
3 台服务器的节点，手工写 cluster_config.xml，需要花费多少时间，各位可以自己计时看看。
而我们利用Ansible的模板功能，可以在 1 秒内生成该文件，编排非常清晰，一目了然。
我们甚至考虑到了在机房里使用小尺寸显示器查看 cluster_config.xml 的场景，对 xml 做了换行处理，避免出现单行过长的问题。
自动化思路
AFO 主要的工作流如下：
1.对部署环境的信息进行采集。
2.将用户自定义的变量和脚本默认变量合并，优先使用自定义变量。
3.检查是否已部署openGauss，如无，进入初次部署流程。
4.如果已部署openGauss，则检查用户是否有添加新节点，进入节点扩容流程。
5.节点扩容流程里又分 2 步，先扩容备机节点，再扩容级联节点。因为级联节点只连接备机。
6.如果集群节点数量为 3 或以上，且未部署 CM，则进入 CM 部署流程。
7.最后，检查确认集群已正常运行，生成部署报告。
结果展示
以 3 台VirtualBox虚拟机为例，统一 8U+16GB 配置，都在 1 块物理 SATA 盘上读写。
另外，虚拟机都已经提前安装好相关依赖包，openGauss安装包也已经下载到本地。排除网络下载速度的不确定因素。
单节点，4 分 40 秒（下图右下角）完成部署。
1 主 1 备，7 分 48 秒（下图右下角）完成部署。
从单点数据库，扩容为 1 主 1 备 1 级联，耗时 23 分（下图右下角）完成部署。
扩容模式需要额外的流程，因此耗时比直接部署 3 节点的要多。
最后生成部署报告
项目代码
这套工具已经收录在openGauss社区的官方代码库，欢迎大家前往下载试用，并向我们多多提出宝贵意见。
代码地址：https://gitee.com/opengauss/ansible-for-opengauss
参与贡献
1.欢迎对Ansible熟悉的同学，加入我们，改进完善我们的项目。
2.更欢迎大家提交 issue，提出宝贵的意见和建议。
3.也欢迎可以提供测试资源的同学，与我联系。目前我们需要 ARM 平台的测试环境。
TODO
1.增加openGauss相关生态软件的自动化部署，例如图形化管理，监控管理。
2.增加 ARM 平台的适配。
3.增加数据库定时备份的配置流程。
4.增加对 1 主 1 备架构的主备自动切换配置。
5.有限度地提供gs_guc自动化配置，方便运维人员对数据库参数做修改更新。
6.更多的想法，由你们来补充。