金鱼哥RHCA回忆录：DO447使用过滤器和插件转换器--使用过滤器处理变量

🎹 个人简介：大家好，我是 金鱼哥，CSDN运维领域新星创作者，华为云·云享专家，阿里云社区·专家博主
📚个人资质：CCNA、HCNP、CSNA（网络分析师），软考初级、中级网络工程师、RHCSA、RHCE、RHCA、RHCI、ITIL😜
💬格言：努力不一定成功，但要想成功就必须努力🔥

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官网：

https://docs.ansible.com/ansible/latest/user_guide/playbooks_filters.html

https://docs.ansible.com/ansible/latest/user_guide/playbooks_templating.html

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📜1.1 ANSIBLE过滤器

Ansible使用Jinja2表达式将变量值应用于剧本和模板。例如，下面的Jinja2表达式将双花括号括起来的变量名替换为其值:

{{ variable }}

Jinja2表达式也支持过滤器。过滤器用于修改或处理剧本或模板中放置的变量的值。一些过滤器是由Jinja2语言提供的，而另一些则是由Red Hat Ansible引擎作为插件提供的。也可以创建自定义过滤器，尽管这超出了本课程的范围。过滤器在准备数据以便在剧本或模板中使用时非常有用。

要理解过滤器，您必须首先更多地了解Ansible是如何处理变量值的。

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📜1.2 变量类型

Ansible将运行时数据存储在变量中。YAML结构或值的内容定义了确切的数据类型。一些值类型包括

• 字符串(字符序列)

• 数字(数值)

• 布尔值(真/假)

• 日期(ISO-8601日历日期)

• Null(设置变量为未定义的变量)

• 列表或数组(值的排序集合)

• 字典(键值对的集合)

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📑字符串

字符串是一个字符序列，是Ansible中的默认数据类型。字符串不需要用引号或双引号来包装。Ansible从未加引号的字符串中删除后面的空格。

my_string: Those are the contents of the string

YAML格式允许您定义多行字符串。使用pipe操作符( | )来保留换行符，或者使用大于操作符(>)来抑制换行符。

string_with_breaks: |
    This string
    has several
    line breaks
string_without_breaks: >
    This string will not
    contain any line breaks.
    Separated lines are joined
    by a space character.

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📑数字

当变量内容符合数字时，Ansible(准确地说，是YAML)解析字符串并生成一个数字值，可以是整数，也可以是浮点数。

整数包含十进制字符，前面可以有+或-符号:

answer: 42

如果小数点(.)包含在一个整型值中，它将被解析为浮点数。

float_answer: 42.0

科学记数法也可以用来写大整数或浮点数

scientific_answer: 0.42e+2

16进制数以0x开头，后面只有16进制字符。例如，16进制数2A(十进制42)。

hex_answer: 0x2A

如果将数字放在引号中，它将被视为字符串

string_not_number: "20"

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📑布尔值

布尔值包含yes、no、y、n、on、off、true或false字符串。值不区分大小写，但是为了保持一致性，Jinja2文档建议您使用小写。

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📑日期

如果字符串符合Iso-8601标准，Ansible将字符串转换为日期类型的值。

my_date_time: 2019-05-30T21:15:32.42+02:00
my_simple_date: 2019-05-30

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📑Null

特殊的空值将变量声明为未定义。空字符串，或波浪线(~)字符，将空值分配给变量。

my_undefined: null

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📑列表或数组

列表，也称为数组，是值的排序集合。列表是数据收集和循环的基本结构。

用逗号分隔的值序列编写列表，用方括号包装，或者每行一个元素，以破折号(-)作为前缀。下面的例子是等价的:

my_list: ['Douglas', 'Marvin', 'Arthur']
my_list:
  - Douglas
  - Marvin
  - Arthur

就像大多数编程语言中的数组一样，可以使用从0开始的索引号来访问列表中的特定元素:

- name: Confirm that the second list element is "Marvin"
  assert:
    that:
      - my_list[1] == 'Marvin'

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📑字典

字典(在其他上下文中也称为映射或散列)是一种将字符串键与值链接起来以便直接访问的结构。像列表，字典可以写成一行，也可以写成多行，用冒号(:)表示：

my_dict: { Douglas: Human, Marvin: Robot, Arthur: Human }
my_dict:
  Douglas: Human
  Marvin: Robot
  Arthur: Human

通过键来访问字典中的项，在字典名后面立即提供键，并用方括号括起来:

assert:
  that:
    - my_dict['Marvin'] == 'Robot'

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📜1.3 用过滤器处理数据

过滤器允许您处理变量的值，以便提取信息、转换它或使用它来计算新值。要应用过滤器，在变量名后面加上管道( | )

字符和要应用的过滤器的名称。有些过滤器可能需要括号中的可选参数或选项。可以将多个过滤器链接到一个表达式中。

例如，下面的表达式对变量myname的值进行过滤，通过使用标准的Jinja2过滤器确保值的第一个字母大写:

{{ myname | capitalize }}

这个表达式还可以用来将变量转换为不同的类型。下面的示例表达式确保了结果是一个字符串，而不是整数或浮点数:

{{ mynumber | string }}

下一个示例更复杂，显示了一个完整的任务。assert模块会测试表达式是否为真和假。测试开始处的Jinja2表达式接受列表[1,4,2,2 1]，并使用unique（唯一）过滤器删除重复的元素，然后使用sort（排序）过滤器对它们进行排序。注意，这个示例使用过滤器来操作硬编码的数据，而不是变量的值。

- name: Test to see if the assertion is true, fail if not
  assert:
     that:
      - "{{ [ 1, 4, 2, 2 ] | unique | sort }} is eq( [ 1, 2, 4 ] )"

使用eq Jinja2测试比较sort过滤器的输出是否与预期列表相等。由于结果和期望值相等，assert模块就成功了。

重要：过滤器不会改变存储在变量中的值。Jinja2表达式处理该值并使用结果，而不改变变量本身。

📜1.4 所选过滤器概述

有大量可用的过滤器，既可以作为Jinja2的标准过滤器，也可以作为Red Hat Ansible Engine提供的附加过滤器。本节提供了一些有用过滤器的概述，但不是一个详尽的列表。

参考资料部分中的链接包含了Ansible和Jinja2中正式可用的过滤器。特别是，http://jinja.pocoo.org/docs/2.10/templates/#builtinfilters上记录的Jinja2过滤器提供了大量有用的实用函数。（https://jinja.palletsprojects.com/en/2.10.x/templates/#builtinfilters）（http://docs.jinkan.org/docs/jinja2/templates.html#id2）

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📑检查是否定义了变量

前两个特定于ansible的过滤器作用于输入是否被定义。这些过滤器在确保变量有合理的值方面很有用。

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📑mandatory

如果变量没有定义值，则会失败并中止Ansible剧本。

{{ my_value | mandatory }}

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📑default

如果变量没有定义值，那么这个过滤器将把它设置为括号中指定的值。如果括号中的第二个参数是True，那么如果变量的初始值是空字符串或布尔值False，过滤器也会将该变量设置为默认值。

{{ my_value | default(my_default, True) }}

default过滤器还可以接受omit（省略）的特殊值，如果这个值最初没有值，那么它将保持未定义。如果变量已经有一个值，omit不会改变值。

下面的任务是确保jonfoo用户存在的一个示例的default(omit)过滤器。如果已经定义了变量supplementary_groups[‘jonfoo’]，那么任务将确保用户是这些组的成员。如果它还没有定义，那么user模块的groups参数将不会在此任务中设置。

- name: Ensure user jonfoo exists.
  user:
  name: jonfoo
    groups: "{{ supplementary_groups['jonfoo'] | default(omit) }}"

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📑执行数学计算

Jinja2提供了许多可以对数字进行操作的数学过滤器。你也可以对数字进行一些基本的数学计算:

算术运算

+ ：把两个对象加到一起。通常对象是数字。 {{ 1 + 1 }} 等于 2 。

-：用第一个数减去第二个数。 {{ 3 - 2 }} 等于 1 。

/ ：对两个数做除法。返回值会是一个浮点数。 {{ 1 / 2 }} 等于 {{ 0.5 }} 。

//* ：对两个数做除法，返回整数商。 {{ 20 // 7 }} 等于 2 。

% ：计算整数除法的余数。 {{ 11 % 7 }} 等于 4 。

* ：用右边的数乘左边的操作数。 {{ 2 * 2 }} 会返回 4 。也可以用于重 复一个字符串多次。 {{ ‘=’ * 80 }} 会打印 80 个等号的横条。

**：取左操作数的右操作数次幂。 {{ 2**3 }} 会返回 8 。

在某些情况下，您可能首先需要使用int过滤器将值转换为整数。或者用浮动过滤器来浮动。例如，下面的Jinja2表达式将1添加到当前小时数，该小时数作为事实收集并存储为字符串，而不是整数:

{{ ( ansible_facts['date_time']['hour'] | int ) + 1 }}

还有一些过滤器可以对数字执行数学操作:log、pow、root、abs和round都是示例。

{{ 1764 | root }}

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📑操作列表

您可以使用许多过滤器来分析和操作列表。

如果列表由数字组成，您可以使用max、min或sum来查找所有列表项的最大数字、最小数字和总和。

{{ [2, 4, 6, 8, 10, 12] | sum }}

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提取列表元素

可以获得关于列表内容的信息，比如列表的第一个或最后一个元素，或者列表的长度:

- name: All three of these assertions are true
  assert:
    that:
      - "{{ [ 2, 4, 6, 8, 10, 12 ] | length }} is eq( 6 )"
      - "{{ [ 2, 4, 6, 8, 10, 12 ] | first }} is eq( 2 )"
      - "{{ [ 2, 4, 6, 8, 10, 12 ] | last }} is eq( 12 )"

random（随机）过滤器从列表中返回一个随机元素:

{{ ['Douglas', 'Marvin', 'Arthur'] | random }}

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修改列表元素的顺序

列表可以通过几种方式重新排序。sort排序过滤器按照元素的自然顺序对列表进行排序。reverse反向过滤器返回一个顺序与原始顺序相反的列表。shuffle过滤器返回一个具有相同元素的列表，但顺序是随机的。

- name: reversing and sorting lists
  assert:
    that:
      - "{{ [ 2, 4, 6, 8, 10 ] | reverse | list }} is eq( [ 10, 8, 6, 4, 2] )"
      - "{{ [ 4, 8, 10, 6, 2 ] | sort | list }} is eq( [ 2, 4, 6, 8, 10 ] )"

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合并列表

有时将几个列表合并为一个列表可以简化迭代。flatten过滤器递归地接受输入列表值中的任何内部列表，并将内部值添加到外部列表中。

- name: Flatten turns nested lists on the left to list on the right
  assert:
    that:
      - "{{ [ 2, [4, [6, 8]], 10 ] | flatten }} is eq( [ 2, 4, 6, 8, 10] )"

使用flatten合并来自父列表的列表值。

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将列表作为集合进行操作

使用unique唯一过滤器确保列表中没有重复的元素。如果您正在操作所收集的事实列表(例如可能有重复条目的用户名或主机名)，这可能会很有用。

如果两个列表没有重复的元素，那么你可以对它们使用集合理论操作。

• union联合过滤器返回一个集合，其中包含来自两个输入集合的元素。

• intersect过滤器返回一个集合，该集合具有两个集合共有的元素。

• difference过滤器返回一个集合，其中包含第一个集合中不存在于第二个集合中的元素。

使用集合操作时，使用symmetric_difference过滤器获取要寻址的项。

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📑操纵字典

不像列表，字典是没有任何顺序的。它们只是键值对的集合。但是您可以使用过滤器来构造字典，并且您可以将它们转换为列表，或者将列表转换为字典。

加入字典

两个字典可以通过combine组合过滤器联接起来。第二个字典中的条目比第一个字典中的条目具有更高的优先级，如下面的任务所示:

重塑字典

使用dict2items过滤器可以将一个字典重新塑造成一个条目列表，使用items2dict过滤器也可以将一个条目列表重新塑造成一个字典:

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📑对字符串进行哈希、编码和操作

有许多过滤器可用来操作值的文本。您可以使用各种校验和、创建密码散列，并将文本转换为Base64编码，许多应用程序都在使用这种编码。

哈希字符串和密码

hash哈希过滤器使用提供的哈希算法返回输入字符串的哈希值:

使用password_hash过滤器来生成密码散列

编码的字符串

二进制数据可以通过b64encode过滤器转换成base64，再通过b64decode过滤器转换回二进制格式:

在将字符串发送到底层shell之前，为了避免解析或代码注入问题，最好使用quote过滤器来清理字符串:

格式化文本

使用lower、upper或capitalize过滤器来强制输入字符串的大小写:

替换文本

当你需要替换输入字符串中出现的所有子字符串时，replace过滤器很有用:

更复杂的搜索和替换可以通过使用正则表达式和regex_search和regex_replace过滤器来实现。

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📑处理JSON数据

Ansible使用的许多数据结构都是JSON格式的。JSON与YAML符号密切相关，Ansible数据结构可以作为JSON处理。同样，Ansible剧本可能与之交互的许多api使用或提供JSON格式的信息。由于这种格式被广泛使用，因此JSON过滤器特别有用。

JSON查询

使用json_query过滤器从Ansible数据结构中提取信息。

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📑解析和编码数据结构

在文本和数据结构之间进行转换对于调试和通信是很有用的。数据结构通过to_json和to_yaml过滤器序列化为JSON或YAML格式。使用to_nice_json和to_nice_yaml过滤器来获得格式化的人类可读输出。

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在接下来的小节和章节中，将介绍其他适用于特定场景的过滤器。查看官方的Ansible和Jinja2文档，以发现更多有用的过滤器来满足您的需求。

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📜1.5 课本练习

[student@workstation ~]$ lab data-filters start

📑拉取实验代码

[student@workstation ~]$ cd /home/student/git-repos
[student@workstation git-repos]$ git clone http://git.lab.example.com:8081/git/data-filters.git
[student@workstation git-repos]$ cd data-filters

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📑执行部署负载均衡器

因为还没有部署web服务器，所以对服务器的请求会导致一个503 HTTP状态码。

[student@workstation data-filters]$ ansible-playbook deploy_haproxy.yml
…………
[student@workstation data-filters]$ curl servera
<html><body><h1>503 Service Unavailable</h1>
No server is available to handle this request.
</body></html>

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📑查看apache角色的任务列表和变量

[student@workstation data-filters]$ cat roles/apache/tasks/main.yml 
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# tasks file for apache

- name: Calculate the package list
  set_fact:
    # TODO: Combine the apache_base_packages and
    # apache_optional_packages variables into one list.
    apache_package_list: "{{ apache_base_packages }}"

- name: Ensure httpd packages are installed
  yum:
    name: "{{ apache_package_list }}"
    state: present
    #   TODO: omit the 'enablerepo' directive
    #   below if the apache_enablerepos_list is empty;
    #   otherwise use the list as the value for the
    #   'enablerepo' directive.
    #enablerepo: "{{ apache_enablerepos_list }}"

apache_package_list应该是安装httpd服务的基础包和可选包的组合列表。您可以在后面的步骤中编辑并更正这个变量的定义。

角色的apache_base_packages变量被定义为包含一个包httpd的列表。为了防止主组变量覆盖这个值，变量在vars/main.yml文件定义:

[student@workstation data-filters]$ cat roles/apache/vars/main.yml 

# Below variable contains the minimal
#   required packages for apache.
apache_base_packages:
  - httpd

apache_optional_packages变量在角色的defaults/main中定义为一个空列表:

[student@workstation data-filters]$ cat roles/apache/vars/main.yml
# The 'apache_additional_packages' variable
# allows you to specify additional
# optional packages that must be present on
# the web server.
#
# As an example, to enable a web server
# to clone a source code repository, and execute a
# PHP application that connects to a MySQL database:
#
# apache_optional_packages:
#   - php
#   - git
#   - php-mysqlnd
#
# By default, no optional packages are installed.
apache_optional_packages: []

apache_enabledrepos_list变量包含YUM存储库id的列表。此列表中的任何存储库ID都临时支持安装任何包。默认值是一个空列表，就像角色/apache/defaults/main.yml中定义的那样:

# Use the 'apache_enablerepos_list'
#  variable to enable additional yum
#  repositories for package installation.
#
# By default, no additional
#   repositories are enabled.
apache_enablerepos_list: []

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📑纠正在apache角色的第一个任务中定义apache_package_list变量的jinj2表达式。

删除TODO注释部分并保存角色的任务文件

为web_servers主机组定义apache_optional_packages变量，以包含值的列表:git、php和php-mysqlnd。

在apache角色定义apache_package_list变量的第一个任务中编辑jinj2表达式。添加union联合过滤器，从apache_base_packages和apache_optional_packaqes列表创建一个列表。

[student@workstation data-filters]$ vim roles/apache/tasks/main.yml
- name: Calculate the package list
  set_fact:
    # TODO: Combine the apache_base_packages and
    # apache_optional_packages variables into one list.
    apache_package_list: "{{ apache_base_packages | union(apache_optional_packages) }}"

编写主机组变量

[student@workstation data-filters]$ vim group_vars/web_servers/apache.yml
apache_optional_packages:
  - git
  - php
  - php-mysqlnd

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📑使用default过滤器

从apache角色的第二个任务中的enablerepo指令中删除注释。将指令的jinj2表达式修改为使用默认过滤器来省略该指令，如果该变量的计算结果是布尔值False。删除第二个任务的TODO注释部分，并保存任务文件。第二个任务的内容如下:

（如果apache的enablerepos列表为空，则省略下面的’enablerepo’指令;否则使用列表作为’enablerepo’指令的值）

[student@workstation data-filters]$ vim roles/apache/tasks/main.yml
- name: Ensure httpd packages are installed
  yum:
    name: "{{ apache_package_list }}"
    state: present
    #   TODO: omit the 'enablerepo' directive
    #   below if the apache_enablerepos_list is empty;
    #   otherwise use the list as the value for the
    #   'enablerepo' directive.
    enablerepo: "{{ apache_enablerepos_list | default(omit, true) }}"

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📑执行剧本

[student@workstation data-filters]$ ansible-playbook deploy_apache.yml -v
TASK [apache : Calculate the package list] ********************************
ok: [webserver_01] => {"ansible_facts": {"apache_package_list": ["httpd", "git", "php", "php-mysqlnd"]}, "changed": false}
ok: [webserver_02] => {"ansible_facts": {"apache_package_list": ["httpd", "git", "php", "php-mysqlnd"]}, "changed": false}

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📑查看webapp角色的任务列表和变量定义

webapp角色确保在每个主机上存在正确的web应用程序内容。当正确实现时，该角色将从根web目录中删除不属于web应用程序的任何内容。

编辑webapp角色中有TODO注释的三个任务。使用过滤器来实现每个注释中指示的功能

[student@workstation data-filters]$ vim roles/webapp/tasks/main.yml

替换中webapp_deployed_files变量的空列表，webapp角色的第三个任务是jinj2表达式。从webapp_find_files[‘files’]变量开始，应用map映射过滤器，然后是list列表过滤器。为映射过滤器提供attribute='path’参数，以便从列表中的每个条目检索路径属性。

- name: Compute the webapp file list
  set_fact:
    # TODO: Use the map filter to extract
    # the 'path' attribute of each entry
    # in the 'webapp_find_files'
    # variable 'files' list.
    webapp_deployed_files: "{{ webapp_find_files['files'] | map(attribute='path') | list }}"

替换webapp_rel_deployed_files变量的空列表在webapp角色的第四个任务中使用jinj2表达式。从webapp_deployed_files变量开始，应用map映射过滤器，然后是list列表过滤器。

map函数的第一个参数是’relpath’字符串，它对webapp_deployed_files列表中的每一项执行relpath函数。map函数的第二个参数是webapp_content root_dir变量。这个变量作为参数传递给relpath函数。

- name: Compute the relative webapp file list
  set_fact:
    # TODO: Use the 'map' filter, along with
    # the 'relpath' filter, to create the
    # 'webapp_rel_deployed_files' variable
    # from the 'webapp_deployed_files' variable.
    #
    # Files in the 'webapp_rel_deployed_files'
    # variable should have a path relative to
    # the 'webapp_content_root_dir' variable.
    webapp_rel_deployed_files: "{{ webapp_deployed_files | map('relpath', webapp_content_root_dir) | list }}"

用jinj2表达式替换webapp角色的第五个任务中的空循环列表。从webapp_rel_deployed_files变量开始，应用difference过滤器。提供webapp_file_list变量作为difference过滤器的参数。

- name: Remove Extraneous Files
  file:
    path: "{{ webapp_content_root_dir }}/{{ item }}"
    state: absent
  # TODO: Loop over a list of files
  # that are in the 'webapp_rel_deployed_files'
  # list, but not in the 'webapp_file_list' list.
  # Use the difference filter.
  loop: "{{ webapp_rel_deployed_files | difference(webapp_file_list) }}

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📑执行剧本

[student@workstation data-filters]$ ansible-playbook deploy_webapp.yml -v

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📑验证

[student@workstation data-filters]$ curl servera
Hello from webserver_01. (version v1.1)
[student@workstation data-filters]$ curl servera
Hello from webserver_02. (version v1.1)

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📑清除实验

[student@workstation data-filters]$ lab data-filters finish

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💡总结

RHCA认证需要经历5门的学习与考试，还是需要花不少时间去学习与备考的，好好加油，可以噶🤪。

以上就是【金鱼哥】对 第四章 使用过滤器和插件转换器–使用过滤器处理变量 的简述和讲解。希望能对看到此文章的小伙伴有所帮助。

💾红帽认证专栏系列：
RHCSA专栏：戏说 RHCSA 认证
RHCE专栏：戏说 RHCE 认证
此文章收录在RHCA专栏：RHCA 回忆录

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