漫谈Puppet4

作者简介：
余兴超，云极星创联合创始人兼平台开发部总监，目前负责运维平台和安全。Puppet OpenStack项目Core reviewer，《深入理解OpenStack自动化部署》主要作者。从2011年至今一直坚守在云计算研发一线，是中国第一批云计算的落地工程师，曾参与OpenStack落地新浪云的全过程，并主导了国内众多OpenStack案例的落地和运维。

激动人心的改进

Puppet4的第一个正式版本于2015年4月15日发布，截止到12月28日，Puppet已正式发布了4.8.1版本。

Puppet4与3.x版本相比有两点不同：很多的变化，很大的变化。毫不夸张地说Puppet4是一个全新的项目！

速度，速度，还是速度

Puppet4使用函数式编程语言Clojure对Puppet Master进行了重写，Puppetlabs公司并为此新建了一个项目:puppetserver。此外，PuppetDB也使用Clojure进行了重写。

如此脱胎换骨的变化，最主要的目的是为了提升性能，官方给出的数据是:
相比Puppet3，Puppet4有2～3倍的性能提升。

这是一个非常吸引人的提升！要知道从Puppet2到Puppet3所带来约50%的性能提升，就让我们感动不已了！

在以往的实际生产中，我们遇到过多次来自于master端的性能瓶颈，在一个数千台规模有近百个OpenStack集群规模的环境中，我们使用了多台物理+虚拟服务器来作为puppetmaster节点，管理着大量的服务，一旦遇到高并发的编排任务时，master端的CPU几乎处于100%的状态，超时时间设置为120秒的情况下，仍然会出现不少由于编译catalog超时而导致agent报错的情况。即使我们通过改进代码，水平扩展，组件拆分，参数调优，更换硬件等多种组合办法，但是受Puppet本身的语言性能瓶颈，对于Puppetmaster的性能我们并不满意。而Puppet4从根本上改进了性能问题。

PuppetDB也是主要瓶颈之一，像resource export,virtualresource等高级特性，以及facts,catalog的缓存都会使用到PuppetDB，虽然这些高级特性很炫酷而且也很实用，但是非常非常消耗资源。这使得我们在过去非常地谨慎甚至刻意去削减像Puppet高级特性的使用，这也是PuppetOpenstack社区禁止提交含有这些高级特性的代码的原因之一（另一个原因是有些高级特性无法再单机模式下使用）。

稳定性和鲁棒性的提升

此外，Puppet4一开始就拥有面向服务的架构：

•由于Clojure语言的天生优势，拥有良好的并发和互斥控制能力，而且可以使用丰富的JavaLibrary，是作为后端服务开发的理想选择。

•Puppetlabs公司开发了一个Clojure框架Trapperkeeperframework：为了支撑长期运行的应用和服务而生，从而保证Puppet服务的稳定性和鲁棒性。

全新的Parser

•新的Parser支持lambdas和iteraion！再也不用使用tricky的creates_resources函数了：
$a = [1,2,3] each($a) |$value | { notice$value }

•全新的parser还直接支持数据类型检查，再也不用stdlib里的validate_string等函数了:
class ntp (
Boolean $service_manage = true,

Boolean $autoupdate = false,

String $package_ensure =’present’,
#…
) {
#…
}

•另外一个亮点是直接支持插值式函数调用:
notice “This is a random number:${fqdn_rand(30)}

•支持链式赋值，代码可以变得更简洁了：
$a = $b = 10
除了以上几点，还有其他诸多特性，不再一一举例。

“不变”的agent

目前，puppet-agent仍然使用Ruby来维护。不过JVM可以支持Ruby的Java版本：JRuby。因此在未来，puppet-agent不排除可能会从JRuby过渡到Clojure。

不兼容的改动

Puppet4既然做了重写，因此有大量与Puppet3不兼容的变化。这些细节对于Puppet3用户来说是最关心的地方。

包管理方式的变化

过去，我们需要在服务器上单独安装Puppet,Facter,Hiera,Mcollective等多个组件才能获得相应的功能和特性。

在Puppet4中，安装Puppet不再需要安装多个软件包，而是采用AIO(All-in-One)的方式来简化软件包的管理，例如puppet-agent中包含以下组件：
•Facter 3.4.x
•CFacter 0.4
•Hiera 1.3.x
•Mcollective 2.9.x
•Ruby 2.1.5
•OpenSSL 1.0.0r

Puppetlabs将这种AIO的包管理方式称之为PuppetCollections(PC)，每个PC其实对应着一个软件仓库(repo)，为用户提供了Facter/Ruby/Puppet等组件的匹配矩阵。
下表给出了PC中主要软件包中整合的组件。

要在服务器上启用新版本的Puppet4，只需要执行一行简单的命令：
•在基于RPM的系统下使用以下命令：
yum localinstallhttp://yum.puppetlabs.com/puppetlabs-release-pc1-el-7.noarch.rpm
•在基于Deb的系统下使用以下命令：
curl -Ohttp://apt.puppetlabs.com/puppetlabs-release-pc1-wheezy.deb ; dpkg -ipuppetlabs-release-pc1-wheezy.deb

通过这种集中式的软件仓库管理方式，用户可以移除过去puppetlabs-release中的production，dependencies，devel等多个仓库。

注意puppet-agent不会自动升级老版本的puppet软件包(建议使用deb或rpm来管理软件包的升级)

配置文件/目录的路径变化

1.软件包的安装目录变更为/opt/puppetlabs
2.可执行文件已移动到/opt/puppetlabs/bin
3.confdir从/etc/puppet/变为/etc/puppetlabs/puppet
4.ssldir从$vardir/ssl变为$confdir/ssl
5.puppetserver的配置文件放置在/etc/puppetlabs/puppetserver
6.mcollective的配置文件放置在/etc/puppetlabs/mcollective
7.所有的module/manifest/data从confdir移到codedir
•codedir默认路径是/etc/puppetlabs/code
•包含environments目录
•包含全局的modules目录（可选）
•包含hiera.yaml配置文件
•包含hieradata目录

其他路径变化

•puppet agent的vardir已经移动到/opt/puppetlabs/puppet/cache
•rundir已经移动到/var/run/puppetlabs

Directory Environment正式启用

过去多年的Config File Environment将被正式移除。默认的environmentpath是$codedir/environments。
以新建一个production环境为例：

•将modules放置到$codedir/environments/production/modules

•将main manifest放置到$codedir/environments/production/manifests

你仍然可以使用$codedir/modules作为全局modules，并用default_manifest设置来配置一个全局的mainmanifest。

不再使用Ruby1.8.7

由于使用了AIO的包管理方式，Puppet不再使用系统自带的Ruby解释器，将直接使用Ruby2.1.5版本。

下一代Puppet语言的改动

重点来了，Puppet4最重要的变化是重写了parser和evaluator，在Puppet3.x中可以通过在puppet配置文件中开启Future Parser来使用，在Puppet4中该parser已经成为”present parser“，那么过去的parser正式退出舞台。
新parser包含了迭代，变量类型检查等诸多新特性。并且，新parser对于数值，空字符串和’udenf/nil’比较提供更好的检查机制。
除了核心模块的变动以外，还有一些炫酷的特性。
•在PuppetMaster加载新的Puppet代码不再需要重启server服务
•EPP(Embeded Puppet)将支持直接使用Puppet来编写inline和基于文件模，不再需要使用ERB，避免用户在Puppet和Ruby之间来回切换。
•支持使用Puppet来编写functions。

Puppet Kick等将被移除

所有的项目在历史发展过程中，都会有很多的妥协和不良设计，Puppet项目从2到3很多旧有的特性只是被标记为废弃，并没有从代码库中移除，借助Puppet4版本的重构，大约60000行”technicaldebt”类型的代码被移除。 较为熟知的有以下:
•puppet kick命令
•inventory服务
•couchDBfacts terminus
•ActiveRecordstored config
•puppet.conf中mastersection

HTTP API的变化

Puppet4中的另一个重要变化是master和agent通讯的URLs发生了变化。因此Puppet3的agent将无法和Puppet4的server端通信。例如：
•在Puppet3中url是”http://localhost:8140/production/node/foo”
•在Puppet4中url变成了”http://localhost:8140/puppet/v3/node/foo?environment=production“。

puppet doc和tagmail被移除

由于puppet doc命令依赖RDoc，而RDoc与最新版本的ruby不兼容，因此在Puppet4代码中被移除，如果要继续使用，可以通过puppetlabs-strings模块来提供类似的功能。

同理，tagmail被移除，可以通过puppetlabs-tagmail模块来找到它。

Resource Type/Providers的变化

这里举几个重要的变化：
•在Puppet3中，若用户没有设置allow_virtual属性，会有废弃的警告信息，在Puppet4中该警告会被移除，allow_vritual默认会从false变为true。

内部API和实现的变化

这些变化只会影响到Puppet内部ruby方法和库的调用接口，对终端用户的使用没有任何影响。

被废弃的特性

Rack和WEBrick Web服务器被废弃

Rack和WEBrick Web服务器过去常用于开发和简单验证，目前已在Puppet4.1中标记为弃用，计划在5.0中移除。

主要配置参数

Puppet4有多达200个配置参数，不过用户需要关心的参数大约为30个。这里我们只是简单介绍puppet.conf中的主要参数。

oAgent端
基础参数
•server: Puppet Master的地址，默认值是puppet
•ca_server: Puppet CA的地址，仅在多master模式使用
•report_server: Puppet report server的地址，仅在多master模式使用
•certname：node的证书名称，默认使用FQDN
•environment：agent向master端请求的environment。默认是prodcution。

运行相关
•noop: agent仅在模拟运行并输出运行结果
•nice: 指定agent运行的nice值，防止agent在应用catalog时占用过多的CPU资源
•report: 是否发生report，默认为true。
•tags： 限制Puppet只运行含有指定tags的resources。
•trace, profile, graph,show_diff：用于debugagent运行结果
•usecacheonfailure: 在master端无法返回一个正确的catalog时，是否回退执行上一个正确的catalog。默认是true，如果是开发环境，建议修改为false。
•prerun_command和postrun_command：在Puppet执行前后运行的命令，若返回值非0，则Puppet执行失败。
服务相关
•runinterval: Puppet的运行间隔
•waitforcert: Puppet请求证书签名的频率。当agent端第一次启动时，agent会提交一个CSR(certificatesigning request)到ca server，该证书可能是自动签名(autosign)，或者需要人工批准，而这段时间无法预估，因此需要设置一个时间段，默认是2m。
•splay和splaylimit：为每次Agent的定时执行添加一个随机数时间，用于避免惊群效应的发生。
•daemonize:是否以进程方式运行，配合cron使用时，应设置为false。
•onetime: 是否执行完成后退出，配合cron使用时，应设置为true。

oServer端
多数参数对于单机模式运行的Puppet同样适用。在CS模式下，这些参数应该放置在[master]下；在单机模式下，这些参数应该放置在[main]下。

主要参数
•dns_alt_names: Puppet Master可以使用的DNS主机名列表(alt表示alist)。agent用到的server参数值必须和此参数或者server端的certname匹配。
* 注：该参数仅适用于初始化生成Puppet master证书阶段。
*
•environment_timeout: master从environment加载数据的缓存时长。设置为0，禁用缓存，为了更好的性能，可以将其设置为unlimited，直到下次重启master才会重新加载environment配置。

•enviromentpath: environment的查找路径，默认值:$codedir/environments

•basemodulepath: 所有环境的模块路径，会被所有的环境使用，默认值是:$codedir/modules:/opt/puppetlabs/puppet/modules

•reports: 选择处理report的hander,默认值是store。

oServer其他配置
pupept server除了puppet.conf之外，还有拥有其他的配置文件，其默认的配置文件路径是:/etc/puppetlabs/puppetserver/conf.d。这些配置文件使用HOCON格式，可以在保留JSON语义格式的前提下，提高可读性。在conf.d目录下包含以下配置文件:
•global.conf
•webserver.conf
•web-routes.conf
•puppetserver.conf
•auth.conf
•master.conf (deprecated)
•ca.conf (deprecated)

例如，常见的几个参数配置有以下： •puppet-admin：授权可以访问admin接口的client •jruby-puppet: 调优JRuby时提供更多细节信息 •JAVA_ARGS: 设置Puppet Server的内存分配。