Docker Container Cluster Deployment mit Ansible
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Projekt
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Im Projekt werden wir über Ansible verschiedene Skripte erstellen bzw. Analysieren.
Eines der Skripte erstellt ein einfaches Docker-Cluster bestehend aus zwei Apache-Webservern und einem NGINX-Load-Balancer. 
Ziel ist es, auf den Webservern eine HTML-Seite mit der Überschrift ``Hallo DVA Praktikum`` bereitzustellen und über den loadbalancer auf diese Seiten zugreifen zu können.
Ein weiteres Skript ist für die automatische Einrichtung neuer Macbooks geeignet.

Ansible
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Ansible ist ein Open-Source-Automatisierungstool zur Verwaltung und Konfiguration von IT-Infrastruktur. 
Es nutzt einfache YAML-Dateien (Playbooks), um Aufgaben wie Software-Installation, Systemkonfiguration oder das Ausrollen von Anwendungen wiederholbar und automatisiert auf mehreren Servern durchzuführen – ohne Agent auf den Zielsystemen, sondern per SSH.

Docker
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Docker ist eine Plattform, mit der Anwendungen und ihre Abhängigkeiten in Container verpackt und ausgeführt werden. 
Container sind leichtgewichtige, isolierte Umgebungen, die sich auf jedem System gleich verhalten – unabhängig vom Betriebssystem oder der Infrastruktur.
Eine vereinfachte Darstellung der Vorteile von Docker gegenüber Virtuellen Maschinen     :

(https://www.opc-router.de/wp-content/uploads/2021/10/Docker_Vergleich_DE.png)

.. image:: ./img/project5/docker_vergleich.png
   :alt: Docker vs VM 

Skript 1 - Loadbalancer
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Übersicht
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Das Setup besteht aus drei Containern oder Hosts:

- **web1**: Apache Webserver
- **web2**: Apache Webserver
- **lb**: NGINX Load Balancer

Der Load Balancer verteilt HTTP-Anfragen auf die beiden Webserver.

Voraussetzungen
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Vor der Ausführung des Playbooks müssen folgende Voraussetzungen erfüllt sein:

1. **Ansible** auf dem lokalen System installiert
2. **Docker & Docker Compose** auf den Zielsystemen (alternativ automatisiert mit Ansible)

Für Hosts:

3. **SSH-Zugriff** zu allen Ziel-Hosts eingerichtet
4. Zielsysteme basieren auf Ubuntu/Debian oder kompatiblen Distributionen

Vorbereitung
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**Ubuntu/Debian:**

.. code-block:: bash

   sudo apt update
   sudo apt install -y ansible python3-pip
   pip3 install docker docker-compose

**MacOS:**

.. code-block:: bash

   brew install ansible
   pip3 install docker docker-compose

SSH-Zugriff für Hosts vorbereiten:

.. code-block:: bash

   ssh-keygen -t rsa -b 4096
   ssh-copy-id user@<ip-des-zielsystems>

Inventar (für Hosts)
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Die Datei ``inventory.ini`` definiert die Hosts:

.. code-block:: ini

   [webservers]
   web1 ansible_host=<IP-Adresse web1> ansible_user=<user>
   web2 ansible_host=<IP-Adresse web2> ansible_user=<user>

   [loadbalancer]
   lb ansible_host=<IP-Adresse LB> ansible_user=<user>

Playbook
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Das Playbook ``deploy_docker_cluster.yml`` erledigt folgende Aufgaben:

1. Installation von Docker und Docker Compose
2. Bereitstellung zweier Apache-Container auf den Webservern
3. Konfiguration einer HTML-Datei mit der Überschrift ``Hallo DVA Praktikum``
4. Einrichtung eines NGINX-Containers als Load Balancer mit statischer Konfiguration

Das Playbook ``local_cluster.yml`` macht es ähnlich, jedoch installiert er die Container auf dem lokalen Host in einem Docker Netzwerk.

**HTML-Datei**

.. code-block:: html

   <html>
     <body>
       <h1>Hallo DVA Praktikum</h1>
     </body>
   </html>

**Auszug aus dem Webserver-Docker Compose File:**

.. code-block:: yaml

   services:
     apache:
       image: httpd:latest
       container_name: apache
       volumes:
         - "/opt/docker/html:/usr/local/apache2/htdocs"
       ports:
         - "80:80"

**NGINX-Load-Balancer-Konfiguration:**

.. code-block:: nginx

   http {
     upstream backend {
       server web1:80;
       server web2:80;
     }
     server {
       listen 80;
       location / {
         proxy_pass http://backend;
       }
     }
   }

Verbindungstest
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Bevor man die Ansible Playbooks starten kann sollte man die Verbindung der Hosts aus der inventory.ini testen.

Ausführung des Tests:

.. code-block:: bash

   ansible -i inventory.ini all -m ping

Ein erfolgreicher Test gibt z. B. zurück:

.. code-block:: bash

   web1 | SUCCESS => {
    "ansible_facts": {
        "discovered_interpreter_python": "/usr/bin/python3.10"
    },
    "changed": false,
    "ping": "pong"
   }

Die Ausgabe des Verbindungstests:

.. image:: ./img/project5/test.png
   :alt: Verbindungstest

Playbook ausführen
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Um das Cluster auf verschiedenen Hosts bereitzustellen, wird das Ansible-Playbook wie folgt ausgeführt:

.. code-block:: bash

   ansible-playbook -i inventory.ini deploy_docker_cluster.yml

Nach der Ausführung ist die Seite über den Load Balancer unter ``http://<loadbalancer-ip>`` erreichbar.

Für die lokale benutzung ist Folgender Befehl der richtige:

.. code-block:: bash

   ansible-playbook local_cluster.yml

Die Seite ist dann unter ``http://localhost:8080`` erreichbar.

Das deployment über Ansible sieht folgendermaßen aus:

.. image:: ./img/project5/deployment.png
   :alt: Ansible Deployment 

Nun sollte auch in Docker das Cluster sichtbar sein und die Seite über den Loadbalancer erreichbar sein.

.. image:: ./img/project5/docker_cluster.png
   :alt: Cluster 

Skript 2 - MacOS Installation
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Ergänzende Anwendung: macOS-Konfiguration mit Ansible
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Neben der Bereitstellung verteilter Systeme kann Ansible auch lokal eingesetzt werden – etwa zur automatisierten Einrichtung eines macOS-Entwicklungsrechners. 

Ein Beispiel dafür ist das Projekt ``mac-dev-playbook``, das auf Ansible-Rollen basiert und speziell für macOS konzipiert wurde. Es erlaubt die vollständige Einrichtung eines Entwickler-Macs mit nur wenigen Befehlen – ideal für Neuinstallationen, Rechnerwechsel oder Team-Onboarding.

Grundidee und Vorgehen
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Das Playbook arbeitet deklarativ: In einer zentralen Konfigurationsdatei namens ``config.yml`` wird beschrieben, was auf dem System eingerichtet werden soll. Diese Datei legt fest, welche Tools, Anwendungen und Einstellungen umgesetzt werden – sauber getrennt und versionierbar.

Nach dem Klonen des Projekts und dem Anpassen der Konfigurationsdatei genügt ein einzelner Aufruf, um den Rechner vollständig aufzusetzen:

.. code-block:: bash

   ansible-playbook main.yml -i inventory

Homebrew-Pakete installieren
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Ein zentraler Bestandteil der Konfiguration ist die Installation von Homebrew-Paketen. In der Konfigurationsdatei können beliebige Tools eingetragen werden, die dann automatisch installiert werden – beispielsweise:

.. code-block:: yaml

   homebrew_installed_packages:
      - git
      - node
      - python
      - docker
      - jq
      - wget

Auch grafische Anwendungen können über Homebrew Cask installiert werden:

.. code-block:: yaml

   homebrew_cask_apps:
      - visual-studio-code
      - iterm2
      - slack
      - firefox

Mac App Store-Anwendungen
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Das Playbook unterstützt auch die Installation von Apps aus dem Mac App Store, indem deren IDs angegeben werden:

.. code-block:: yaml

   mas_installed_apps:
      - { id: 497799835, name: "Xcode" }
      - { id: 409203825, name: "Numbers" }
      - { id: 409201541, name: "Pages" }

Systemkonfigurationen und Dock-Anpassung
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Neben Software lassen sich auch systemweite Einstellungen automatisieren. So können z. B. Dock-Einträge angepasst oder das Verhalten des Docks verändert werden:

.. code-block:: yaml

   configure_dock: true
   dockitems_remove:
      - Safari
      - Mail
      - Contacts
   dockitems_persist:
      - name: "Visual Studio Code"
         path: "/Applications/Visual Studio Code.app"
      - name: "iTerm"
         path: "/Applications/iTerm.app"

Zusätzliche Optionen: Terminal, Sudo, Dotfiles
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Wer möchte, kann darüber hinaus viele weitere Dinge konfigurieren. Beispielsweise:

- Terminal-Einstellungen
- sudoers-Konfiguration für passwortlosen Zugriff auf bestimmte Befehle
- Einbinden persönlicher ``dotfiles`` (z. B. `.bashrc`, `.zshrc`)

Diese Bereiche lassen sich einzeln über Konfigurationsflags aktivieren oder deaktivieren:

.. code-block:: yaml

   configure_terminal: true
   configure_sudoers: false
   configure_dotfiles: true

Fazit
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Dies demonstriert, wie mit einfachen Mitteln ein skalierbares Docker-Cluster mithilfe von Ansible aufgebaut werden kann bzw. neue oder bestehende Macs strukturiert, konsistent und vollständig automatisiert eingerichtet werden können. 
Alles, was einmal konfiguriert wurde, ist wiederverwendbar – für neue Systeme, neue Teammitglieder oder bei einem Clean Install. 
Das kann einiges an Konfigurationsarbeiten ersparen.

Quellen
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- [Docker] (https://www.docker.com/what-docker)  
- [Docker Compose](https://docs.docker.com/compose/)  
- [Docker Desktop](https://docs.docker.com/desktop/)  
- [Ansible](https://docs.ansible.com/)