011-统一网络控制器 Func 理论与实践

统一网络控制器 Func 详解

随着IT基础设施的规模和复杂性不断增长，网络设备的集中管理和自动化配置变得越来越重要。Func (Federated Universal Conductor) 是一个开源的统一网络控制器，它提供了强大的远程执行框架，可以跨多种网络设备和服务器进行集中化管理。本章将详细介绍Func的架构、安装配置和核心功能，帮助读者掌握这一强大的网络自动化工具。

11.1 Func 的安装

Func是一个基于Python的开源项目，它支持多种操作系统平台，并提供了灵活的安装方式。在安装Func之前，让我们先了解其架构和组件。

11.1.1 业务环境说明

Func采用主从架构（Master-Minion），包含以下主要组件：

• Func Master：中央控制服务器，负责发送命令并接收结果
• Func Minion：运行在被管理设备上的客户端程序，负责执行来自Master的命令
• Certmaster：证书管理组件，负责SSL/TLS证书的签发和验证
• Overlord：Web界面组件（可选），提供图形化管理界面

Func的主要特点包括：

1. 安全通信：使用SSL/TLS加密所有通信
2. 模块化设计：通过模块扩展功能，支持自定义模块
3. 多设备支持：可管理各种网络设备和服务器
4. API友好：提供Python API，便于与其他系统集成
5. 分组管理：支持设备分组，便于批量操作

Func的通信机制基于XML-RPC，使用SSL/TLS确保安全性。Minion启动后会监听端口（默认为51234），等待来自Master的命令。

11.1.2 安装 Func

Func可以通过包管理器、pip或从源码安装。以下是各种安装方法的详细说明。

依赖项

首先，确保系统满足以下依赖要求：

• Python 2.7或Python 3.6+（推荐Python 3.8+）
• OpenSSL
• PyYAML
• pyOpenSSL
• Python setuptools

使用包管理器安装

CentOS/RHEL 7/8：

首先添加EPEL仓库：

bash

# CentOS/RHEL 7
sudo yum install epel-release

# CentOS/RHEL 8
sudo dnf install epel-release

然后安装Func：

bash

# CentOS/RHEL 7
sudo yum install func func-certmaster

# CentOS/RHEL 8
sudo dnf install func func-certmaster

Fedora：

bash

sudo dnf install func func-certmaster

Ubuntu/Debian：

Ubuntu和Debian的官方仓库可能不包含最新版本的Func，可以通过PPA仓库或从源码安装。

使用pip安装

bash

# 安装Func
pip install func-minion

# 安装Certmaster
pip install certmaster

从源码安装

从源码安装可以获得最新的功能和修复：

bash

# 克隆代码库
git clone https://github.com/func/func.git
cd func

# 安装
python setup.py install

对于Certmaster：

bash

git clone https://github.com/func/certmaster.git
cd certmaster
python setup.py install

Docker安装

也可以使用Docker容器运行Func：

bash

# 拉取官方镜像
docker pull funcproject/func-master
docker pull funcproject/func-minion

# 运行Master容器
docker run -d --name func-master -p 51235:51235 -p 51234:51234 funcproject/func-master

# 运行Minion容器（替换YOUR_MINION_NAME和MASTER_IP）
docker run -d --name func-minion-1 -e MINION_NAME=YOUR_MINION_NAME -e MASTER_IP=MASTER_IP funcproject/func-minion

配置Certmaster

Certmaster是Func的证书管理组件，负责生成和分发SSL/TLS证书。安装后，需要进行配置：

1. 编辑Certmaster配置文件：

bash

sudo nano /etc/certmaster/certmaster.conf

配置示例：

ini

[main]
listen_addr = 0.0.0.0
listen_port = 51235
cadir = /etc/pki/certmaster/ca
certroot = /var/lib/certmaster/certmaster/certs
csrroot = /var/lib/certmaster/certmaster/csrs
cert_dir = /etc/pki/certmaster
autosign = true

1. 启动Certmaster服务：

bash

# 对于systemd系统
sudo systemctl enable certmaster
sudo systemctl start certmaster

# 对于SysV init系统
sudo service certmaster start
sudo chkconfig certmaster on

1. 验证Certmaster运行状态：

bash

sudo systemctl status certmaster

配置Func Master

配置Func Master以管理网络设备和服务器：

1. 编辑Func Master配置文件：

bash

sudo nano /etc/func/minion.conf

配置示例：

ini

[main]
certmaster = localhost
cert_dir = /etc/pki/certmaster
acl_dir = /etc/func/acls
listen_addr = 0.0.0.0
listen_port = 51234
method = sha1

1. 启动Func Master服务：

bash

# 对于systemd系统
sudo systemctl enable funcd
sudo systemctl start funcd

# 对于SysV init系统
sudo service funcd start
sudo chkconfig funcd on

1. 验证Func Master运行状态：

bash

sudo systemctl status funcd

配置Func Minion

在所有需要管理的设备上安装和配置Func Minion：

1. 编辑Minion配置文件：

bash

sudo nano /etc/func/minion.conf

配置示例：

ini

[main]
certmaster = MASTER_IP_ADDRESS
cert_dir = /etc/pki/certmaster
acl_dir = /etc/func/acls
listen_addr = 0.0.0.0
listen_port = 51234
method = sha1

# 设置Minion ID（可选，默认使用主机名）
minion_id = device1.example.com

1. 启动Func Minion服务：

bash

# 对于systemd系统
sudo systemctl enable funcd
sudo systemctl start funcd

# 对于SysV init系统
sudo service funcd start
sudo chkconfig funcd on

证书签发和验证

Minion首次启动时会向Certmaster请求证书：

1. 在Minion上生成证书签名请求（CSR）并发送到Certmaster：

bash

sudo certmaster-request

1. 在Master上查看待处理的证书请求：

bash

sudo certmaster-ca --list-pending

1. 在Master上签发证书（如果未启用自动签名）：

bash

sudo certmaster-ca --sign hostname.example.com

1. 验证Minion连接：

bash

func 'hostname.example.com' ping

如果返回"1"，则表示连接成功。

高级配置选项

ACL（访问控制列表）

Func支持基于ACL的访问控制，可以限制特定用户或组对特定模块和方法的访问：

bash

sudo mkdir -p /etc/func/acls
sudo nano /etc/func/acls/example.acl

ACL文件示例：

yaml

# 允许admin组访问所有模块和方法
admin:
  - .*: .*

# 限制operator组只能访问特定模块和方法
operator:
  - system.list_modules: .*
  - command.run: .*
  - hardware.info: .*

配置Overlord Web界面（可选）

Overlord提供了一个Web界面，方便通过浏览器管理Func：

bash

# 安装Overlord
sudo yum install func-overlord  # CentOS/RHEL
sudo dnf install func-overlord  # Fedora

# 配置Overlord
sudo nano /etc/func/overlord.conf

# 启动Overlord服务
sudo systemctl enable func-overlord
sudo systemctl start func-overlord

默认情况下，Overlord监听在http://localhost:8080，可以通过浏览器访问。

11.2 Func 常用模块及 API

Func提供了丰富的内置模块，涵盖了网络管理、系统配置和应用部署等多个方面。下面介绍Func的常用模块和API用法。

Python API基础

Func的Python API允许从Python脚本或交互式解释器中调用Func功能：

python

from func.overlord.client import Client

# 创建Client实例
fc = Client("*.example.com")

# 调用ping方法检查连接
results = fc.ping()
for host, result in results.items():
    print(f"{host}: {'Online' if result else 'Offline'}")

# 执行shell命令
results = fc.command.run("uptime")
for host, result in results.items():
    print(f"{host}: {result}")

命令行工具

除了Python API，Func还提供了命令行工具：

bash

# 基本语法
func [target] module.method [arguments]

# 例如：
func '*' ping
func 'web*' command.run 'uptime'

11.2.1 选择目标主机

Func提供多种方式来选择目标主机：

使用通配符

bash

# 匹配所有Minion
func '*' ping

# 匹配特定前缀的主机
func 'web*' ping

# 匹配特定后缀的主机
func '*.example.com' ping

使用主机列表

bash

# 使用逗号分隔的主机列表
func 'web1.example.com,web2.example.com,db1.example.com' ping

# 在Python API中使用列表
fc = Client(["web1.example.com", "web2.example.com"])

使用组

Func支持将主机组织成组，便于管理：

bash

# 定义组（在Func Master上）
echo "webservers: web1.example.com web2.example.com" > /etc/func/groups/webservers.group
echo "dbservers: db1.example.com db2.example.com" > /etc/func/groups/dbservers.group

# 使用组名
func '@webservers' ping

# 组合使用
func '@webservers,@dbservers' ping

在Python中使用组

python

from func.overlord.client import Client

# 使用组名
fc = Client("@webservers")
results = fc.ping()

# 组合使用
fc = Client("@webservers,@dbservers")
results = fc.ping()

11.2.2 常用模块详解

Func提供了多种内置模块，用于执行不同类型的操作：

1. command模块

用于执行Shell命令：

bash

# 执行单个命令
func '*' command.run 'ls -la /var/log'

# 执行包含管道的命令
func '*' command.run 'ps aux | grep httpd'

# 执行命令并获取状态码
func '*' command.run_status 'service httpd status'

Python API示例：

python

fc = Client("*")
results = fc.command.run("df -h")
for host, result in results.items():
    print(f"{host}:\n{result}")

# 执行复杂命令
script = """
if [ -f /etc/redhat-release ]; then
    echo "RHEL-based system"
    cat /etc/redhat-release
else
    echo "Non-RHEL system"
    cat /etc/os-release
fi
"""
results = fc.command.run(script)

2. file模块

用于管理文件和目录：

bash

# 检查文件是否存在
func '*' file.exists '/etc/passwd'

# 读取文件内容
func 'web1.example.com' file.read '/etc/nginx/nginx.conf'

# 写入文件
func '*' file.write '/tmp/test.txt' 'Hello World'

# 获取文件stat信息
func '*' file.stat '/etc/passwd'

Python API示例：

python

fc = Client("*")

# 上传文件
with open("local_file.txt", "r") as f:
    content = f.read()
results = fc.file.write("/tmp/remote_file.txt", content)

# 下载文件
results = fc.file.read("/etc/hostname")
for host, content in results.items():
    with open(f"{host}_hostname.txt", "w") as f:
        f.write(content)

3. network模块

用于网络配置和诊断：

bash

# 获取网络接口信息
func '*' network.interfaces

# 获取主机名
func '*' network.hostname

# 执行ping测试
func '*' network.ping 'google.com'

# 获取路由表
func '*' network.routes

Python API示例：

python

fc = Client("*")

# 获取所有主机的IP地址
results = fc.network.interfaces()
for host, interfaces in results.items():
    print(f"Host: {host}")
    for interface, data in interfaces.items():
        if 'inet' in data:
            print(f"  {interface}: {data['inet']}")

4. service模块

用于管理系统服务：

bash

# 获取服务状态
func '*' service.status 'httpd'

# 启动服务
func '*' service.start 'nginx'

# 停止服务
func '*' service.stop '