2022年全国职业院校技能大赛(高职组)“云计算”赛项赛卷3

第一场次:私有云(30分)

某企业拟使用OpenStack搭建一个企业云平台,以实现资源池化弹性管理、企业应用集中管理、统一安全认证和授权等管理。

系统架构如图1所示,IP地址规划如表1所示。

图1系统架构图
图1系统架构图

表1  IP地址规划

表1 IP地址规划
表1 IP地址规划

说明:

1.竞赛使用集群模式进行,比赛时给每个参赛队提供独立的租户与用户,各用户的资源配额相同,选手通过用户名与密码登录竞赛用私有云平台,创建云主机进行相应答题;

2.表中的x为工位号;在进行OpenStack搭建时的第二块网卡地址根据题意自行创建;

3.根据图表给出的信息,检查硬件连线及网络设备配置,确保网络连接正常;

4.考试所需要的账号资源、竞赛资源包与附件均会在考位信息表与设备确认单中给出;

5.竞赛过程中,为确保服务器的安全,请自行修改服务器密码;在考试系统提交信息时,请确认自己的IP地址,用户名和密码。

任务一、私有云服务搭建任务 (10分)

题目1. 基础环境搭建(5分)

1.使用提供的用户名密码,登录竞赛用的云计算平台,自行使用 CentOS7.9镜像创建两台云主机,flavor 使用 4v_8G_100G_50G 的配置,第一张网卡使用提供的网络,第二张网卡使用的网络自行创建(网段为 10.10.X.0/24,X为工位号)。创建完云主机后确保网络正常通信,然后按以下要求配置服务器:

(1)设置控制节点主机名为controller,设置计算节点主机名为compute;

(2)修改hosts文件将IP地址映射为主机名;

2.设置controller节点可以无秘钥访问compute节点。

3.使用提供的 http 服务地址,在 http 服务下,存在 centos 和 iaas 的网络 yum 源, 使用该 http 源作为安装 iaas 平台的网络源。分别设置 controller 节点和 compute 节点的 yum 源文件 http.repo。

4.在 controller 节点上部署 chrony 服务器,允许其他节点同步时间,启动服务并设置为开机启动;在compute 节点上指定 controller 节点为上游 NTP 服务器,重启服务并设为开机启动。

5.在 compute 节点上利用空白分区划分 2 个 20G 分区。

 

题目2. OpenStack平台搭建(5分)

本任务需要完成openstack平台的安装搭建及运维任务,表2提供了在安装过程中需要使用相关服务参数。

表2 密码
表2 密码

1.使用提供的脚本框架 iaas-pre-host.sh 和 openrc.sh 环境变量文件,填充脚本,在controller 和 compute 节点上分别安装openstack 平台的基础组件并完成相关配置。

2.使用提供的脚本框架iaas-install-mysql.sh,填充脚本,在 controller 节点上安装mariadb、 mencached、rabbitmq 等服务并完成相关配置。

3.使用提供的脚本框架 iaas-install-keystone.sh,填充脚本,在 controller 节点上安装keystone 服务并完成相关配置。

4.使用提供的脚本框架 iaas-install-glance.sh,填充脚本,在 controller 节点上安装glance服务并完成相关配置。

5.使用提供的脚本框架 iaas-install-nova-controller.sh 和 iaas-install-nova-compute.sh,填充脚本,在 controller 和 compute 节点上安装 nova 服务并完成配置。

6.使用提供的脚本框架iaas-install-neutron-controller.sh 和iaas-install-neutron-compute.sh,填充脚本,在 controller 和 compute 节点上安装 neutron 服务并完成配置。

7.使用提供的脚本框架 iaas-install-dashboard.sh,填充脚本,在 controller 节点上安装dashboard 服务并完成相关配置。

8.使用提供的脚本框架 iaas-install-cinder-controller.sh 和 iaas-install-cinder-compute.sh, 填充脚本,在 controller 和 compute 节点上安装 cinder 服务并完成配置。

9.使用提供的脚本框架 iaas-install-manila.sh,填充脚本,安装manila共享文件系统服务并完成相关配置。

10.使用提供的脚本框架 iaas-install-blazar.sh,填充脚本,安装增加Blazar-资源预订服务并完成相关配置。

11.使用提供的脚本框架 iaas-install-cyborg.sh,填充脚本,安装Cyborg硬件加速生命周期管理服务并完成相关配置。

12.使用提供的脚本框架 iaas-install-karbor.sh,填充脚本,安装Karbor数据保护服务并完成相关配置。

(注:为了避免OpenStack不能成功搭建而影响后面竞赛进程,任务2-3向选手提供openstack平台,供参赛选手进行竞赛)

任务二、私有云服务运维任务(10分)

题目3. OpenStack云平台运维(10分)

1.使用提供的OpenStack私有云平台,修改相关配置文件,启用-device virtio-net-pci in kvm。

2.在提供的OpenStack平台上,通过修改相关参数对openstack平台进行调优操作,相应的调优操作有:

(1)预留前2个物理CPU,把后面的所有CPU分配给虚拟机使用(假设vcpu为16个);

(2)设置cpu超售比例为4倍;

3.在提供的OpenStack平台上,对mencached服务进行操作使memcached的缓存由64MB变为256MB。

4.在提供的OpenStack平台上,编写heat模板createnet.yml文件,模板作用为按照要求创建一个网络和子网。

5.使用提供的OpenStack私有云平台,修改普通用户权限,使普通用户不能对镜像进行创建和删除操作

6.在OpenStack私有云平台,创建一台云主机,并创建一个40G大小的cinder块存储,将块存储连接到云主机,然后在云主机上对云硬盘进行操作。要求分出2个大小为10G的分区,使用这2个分区,创建名为/dev/md0、raid级别为0的磁盘阵列,最后将md0格式化为ext4格式并挂载至/mnt目录。

7.使用manila共享文件系统服务,使manila为多租户云环境中的共享文件系统提供统一的管理服务。

8.使用cyborg硬件加速服务,实现硬件资源的发现、上报、挂载\卸载等资源管理。

9.在OpenStack私有云平台,创建一台云主机,编写脚本,要求可以完成数据库的定期备份,并把数据库备份文件存放在/opt目录下。

10.使用提供的iaas-error3镜像创建云主机,创建后的云主机内有错误的OpenStack平台,错误现象为nova服务无法正常使用,创建云主机报错,请结合报错信息排查错误,使nova服务可以正常使用,可以正常创建云主机。

任务三、私有云运维开发任务(10分)(本任务只公布考试范围,不公布赛题)

题目4. Ansible自动化运维(5分)

使用自动化运维工具Ansible对云主机进行批量系统配置、批量程序部署、批量运行命令等运维操作。

题目5. OpenStack APIs运维开发(5分)

编写Python脚本调用OpenStack API对OpenStack云平台进行管理和运维。

 

2022年全国职业院校技能大赛(高职组)

“云计算”赛项赛卷3

第二场次:容器云(40分)

说明:完成本任务需要两台安装了CentOS7.9操作系统的云主机master和node,镜像包中有本次容器云平台部署和运维所需的所有文件。

云梦公司存在两套虚拟化调度平台,虚拟机使用OpenStack调度,容器使用Kubernetes调度,两套系统两班人马,人力和资源都存在着一定的重叠和浪费。且该公司产品开发上线周期长,用户规模大且版本更新频繁。新版本的每次上线,产品都要承受极大的压力。

经过技术调研,公司决定引入KubeVirt实现OpenStack到Kubernetes的全面转型,用Kubernetes来管一切虚拟化运行时,包含裸金属、VM、容器等,实现一套调度,多种运行时。同时研发团队决定搭建基于Kubernetes 的CICD环境,基于这个平台来实现DevOps的部分流程,并基于Kubernetes实现业务系统的灰度发布。

为了能够让云梦公司开发的Web应用系统产品能够缩减开发周期,快速迭代版本,并实现业务从老版本到新版本的平滑过渡,避免升级过程中出现的问题对用户造成的影响。研发部决定使用微服务架构,实现基于Kubernetes的容器化部署、CICD和运维开发。

任务一、容器云服务搭建任务(5分)

题目1. 容器云平台搭建(5分)

  1. 在master节点完成Docker CE、docker-compose以及Harbor仓库的安装,导入所有镜像,并推送到私有仓库。
  2. 在master、node节点完成Kubernetes集群的安装。
  3. 在Kubernetes集群中完成KubeVirt环境的安装。
  4. 在Kubernetes集群中完成服务网格(ServiceMesh)项目Istio环境的安装。
  5. 集群部署完成后,查看所有节点的运行状态及标签。

任务二、容器云应用部署任务(15分)

题目2. 容器云应用(7分)

该公司基于Hyperf基础框架开发了一个微服务DEMO,并实现全容器化部署,该应用技术栈如下:

2022年全国职业院校技能大赛(高职组)“云计算”赛项赛卷3

其整体架构如下:

2022年全国职业院校技能大赛(高职组)“云计算”赛项赛卷3

试将Hyperf组件、Redis组件、RabbitMQ组件和nginx组件按照要求进行容器化,其它组件Zipkin、MariaDB、ElasticSearch已经实现容器化,直接从仓库中拉取镜像运行容器即可。

  1. 编写Dockerfile基于centos:7.9.2009基础镜像制作Hyperf镜像,镜像名为chinaskill-hyperf:v1.0,安装PHP环境,并通过composer安装Hyperf。
  2. 编写Dockerfile基于centos:7.9.2009基础镜像制作Redis镜像,镜像名为chinaskill-redis:v1.0,要求安装Redis服务,关闭保护模式,并设置服务自启动。
  3. 编写Dockerfile基于centos:7.9.2009基础镜像制作RabbitMQ镜像,镜像名为chinaskill-rabbit:v1.0,要求安装RabbitMQ服务,暴露5672和15672端口,并设置服务自启动。

4 编写Dockerfile基于centos:7.9.2009基础镜像制作Nginx镜像,镜像名为chinaskill-nginx:v1.0,要求安装Nginx服务,暴露80端口,并设置服务自启动。

  1. 编写docker-compose.yaml文件,使用上述镜像编排部署基于Hyperf基础框架的微服务DEMO。

题目3. 基于Kubernetes构建CICD8分)

该公司决定采用Kubernetes + GitLab + Drone + Helm + Harbor 架构来构建CICD环境,以缩短新功能开发上线周期,及时满足客户的需求,实现DevOps的部分流程,来减轻部署运维的负担,实现可视化容器生命周期管理、应用发布和版本迭代更新,请完成CICD环境部署。CICD应用系统架构如下:

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  1. 在master节点完成Helm3工具的安装。

2. 使用Helm工具和chart包,将Drone部署到Kubernetes集群中,以NodePort方式对外暴露服务。

  1. 使用Helm工具和chart包,将GitLab部署到Kubernetes集群中,以NodePort方式对外暴露服务。完成后创建一个公开项目drone-kubernetes-demo。
  2. 编写.drone.yml文件,包含使用构建镜像、推送镜像、拉取镜像、发布服务等几个步骤。

5.将提供的代码推送到GitLab触发构建,完成后访问该应用。

任务三、容器云服务运维任务(10分)

题目4. Kubernetes基于容器的运维(6分)

  1. 配置集群节点,要求节点可用内存低于500Mi时,kubelet开始驱逐节点上的Pods。
  2. 在master节点/root目录下编写YAML文件deployment.yaml创建Deployment,具体要求如下:

(1)Deployment名称:nginx-app;

(2)包含3个副本;

(3)镜像使用nginx:1.11.9

完成后使用该YAML文件创建Deployment。然后通过滚动升级的方式更新镜像版本为1.12.0,并记录这个更新,最后,回滚该更新到之前的1.11.9版本。

  1. 在master节点/root目录下编写YAML文件ns.yaml创建命名空间,具体要求如下:

(1)命名空间名称:default-cpu-example;

(2)该namespace内容器默认的CPU请求为500m,CPU请求限制为2000m。

完成后使用该YAML文件创建命名空间。

  1. 在master节点/root目录下编写YAML文件pod.yaml创建Pod,具体要求如下:

(1)Pod名称:nginx;

(2)镜像:nginx:latest;

(3)要求该Pod以Guaranteed QoS类运行,其requests值等于limits值。

完成后使用该YAML文件创建Pod。

  1. 在master节点/root目录下编写YAML文件cronjob.yaml创建的CronJob,具体要求如下:

(1)Cronjob名称:cronjob;

(2)镜像:busybox;

(3)要求该CronJob的.spec 配置文件每分钟打印出当前时间信息。

完成后使用该YAML文件创建Cronjob。

  1. 在master节点/root目录下编写YAML文件pod-host.yaml创建Pod,具体要求如下:

(1)Pod名称:hostaliases-pod;

(2)为该Pod配置HostAliases,向hosts文件添加额外的条目,将foo.local、bar.local解析为127.0.0.1,将foo.remote、bar.remote解析为10.1.2.3。

完成后使用该YAML文件创建Pod。

  1. 在master节点/root目录下编写YAML文件clusterrole.yaml创建ClusterRole,具体要求如下:

(1)ClusterRole名称:secret-reader;

(2)对Secret拥有get、watch、list的权限;

(3)对Pod和Deployment拥有create、delete、update的权限。

完成后使用该YAML文件创建ClusterRole。

  1. 在Kubernetes集群中完成httpbin样例程序的部署,然后在master节点/root目录下编写YAML文件istio.yaml配置熔断器,具体要求如下:

(1)目标规则名称:httpbin;

(2)将TLS流量策略 mode:ISTIO_MUTUAL 添加到目标规则;

(3)要求当并发的连接和请求数超过一个,在istio-proxy进行进一步的请求和连接时,后续请求或连接将被阻止。

完成后使用该YAML文件配置熔断器。

题目5. Kubernetes基于虚拟机的运维(4分)

根据Garnter的最新预测,到2022年将会有75%的生产应用全部跑在容器环境之上。由于技术原因,某公司的多数架构仍运行在虚拟机上。经过技术调研,KubeVirt支持完全的虚拟机纳管,可以完美迁移因为内核版本过于陈旧或者及语言问题而无法迁移到容器的部分应用,所以公司决定将业务全部迁移到Kubernetes集群中。

1.使用提供的OpenStack qcow2镜像,在master节点/root目录下编写YAML文件vm.yaml创建VM,具体要求如下:

(1)VM名称:exam;

(2)要求内存为2Gi,CPU为1核;

(3)运行策略:Always。

完成后使用该YAML文件创建VM。

  1. 基于KubeVirt的热插拔卷功能,在master节点/root目录下编写YAML文件vm-disk.yaml创建卷,具体要求如下:

(1)卷名称:volume-hotplug,

(2)卷大小:5Gi;

(3)卷使用ReadWriteOnceaccessMode和默认FileSystem卷模式。

完成后使用该YAML文件创建卷并挂载到exam上。

  1. 在master节点/root目录下编写YAML文件vmi-network.yaml为VM创建网络策略,具体要求如下:

(1)策略名称:deny-by-default;

(2)要求VM仅允许来自同一命名空间内的VM的HTTP 和 HTTPS 访问请求。

完成后使用该YAML文件创建网络策略。

任务四、容器云运维开发任务(10分)(本任务为4-6道Kubernetes APIs 运维开发题,只公布考试范围,不公布赛题)

题目6. Kubernetes APIs 运维开发(10分)

编写Python脚本,调用Kubernetes API实现对Kubernetes容器云平台进行管理和运维。

 

2022年全国职业院校技能大赛(高职组)“云计算”赛项赛卷3

第三场次:公有云(30分)

环境说明:某信息技术科技公司实施数字化转型与应用上云,要对公司内部项目搭建基于云原生的Devops相关服务。

选择国内公有云提供商,为客户提供K8S、云网络、云硬盘、云防火墙、负载均衡等服务,可创建Web服务,共享文件存储服务,数据库服务,数据库集群等服务。

根据上述公有云平台的特性,完成公有云中的各项运维工作。

任务一、公有云服务搭建任务(10分)

题目1. 使用公有云组件搭建应用服务(10分)

在公有云上购买所需部署Lychee图床系统组件,完成以下搭建内容。

1.在公有云中创建一个名为intnetX的虚拟私有云172.16.X.0的网络配置。

2.使用本地提供的Centos qcow2镜像文件,上传至公有云镜像服务中。

3.按照2核CPU、4G内存、40G硬盘,使用所上传的镜像创建两台名为ChinaSkill-node-1和ChinaSkill-data-2的云主机使用创建的intnetX虚拟私有云网络配置。

4.利用公有云提供的公共软件包源,在ChinaSkill-node-1和ChinaSkill-node-2上分别部署MySQL数据库服务,实现以ChinaSkill-node-1和ChinaSkill-node-2为主主的数据集群架构,用于提高数据库的安全性。

  1. 利用提供的软件包源,在ChinaSkill-node-1和ChinaSkill-node-2中部署lychee的Web服务,使用chinaskill-lychee.sql以ChinaSkill-node-1和ChinaSkill-node-2中MySQL数据库为数据源运行Lychee。
  2. 设置云主机的防火墙策略,保证ChinaSkill-node-1和ChinaSkill-node-2云主机上Lychee正常对外提供服务。

7.创建一个公网NAT网关kcloud-nat,将虚拟私有云intnetX允许内部子网地址访问外网,并设置Chinaskill-node-1云服务器80端口转换为外部80服务端口。

8.将ChinaSkill-node-1和ChinaSkill-node-2实例中Lychee配置文件对应目录存储至弹性文件服务中,并将提供的图片迁移到共享存储中。

9.创建一个负载均衡器chinaskill-elb,将ChinaSkill-node-1和ChinaSkill-node-2加入负载均衡的后端。设置一个可用的公网服务IP,服务端口为80。

任务二、公有云服务运维任务(10分)

题目2. 在已搭建服务的基础上优化公有云服务(5分)

根据所部署的Lychee图床系统,对其架构进行优化,完成以下操作。

1.创建云数据库chinaskill-mysql并创建只读数据库chinaskill-read实例。

2.云数据库chinaskill-mysql申请读写分离地址。

3.将chinaskill-node-1中数据库中数据迁移至云数据库chinaskill-mysql中。

4.修改云服务器ChinaSkill-node-1和ChinaSkill-node-2数据库连接地址为云数据库读写地址。将ChinaSkill-node-1云服务器制作镜像文件chinaskill-image。

5.新建一个弹性伸缩启动配置template-exam,以ChinaSkill-node-1的云服务器配置进行创建,使用chinaskill-image镜像。创建一个伸缩组as-exam,关联启动配置template-exam,并将创建的云服务器添加至负载均衡chinaskill-elb中。

为伸缩组as-exam新建告警触发策略:

(1)如果实例的内存利用率在5分钟内的最大值小于40%,且连续发生3次。则实例数减少1台。冷却60秒;

(2)如果实例的内存利用率在5分钟内的最大值大于80%,且连续发生3次。则实例数增加1台。冷却60秒;

(3)如果实例的CPU利用率在5分钟内的最大值小于40%,且连续发生3次。则实例数减少1台。冷却60秒;

(4)如果实例的CPU利用率在5分钟内的平均值大于等于80%,且连续发生3次。则实例数增加1台。冷却60秒。

6.为云主机设置自定义告警模板策略,监控云主机CPU使用率超过80%的告警,内存使用率超过80%的告警。以邮件形式提醒管理员。

7.在私有云平台申请一台云服务器Lychee-node-1,部署Lychee图床系统,使用公有云云数据库读写分离地址。

8.配置负载均衡器chinaskill-elb,使用混合云架构对其进行优化,添加私有云云服务器Lychee-node-1节点。

9.在私有云平台中申请一台云服务器NFS,部署NFS服务,将公有云弹性文件服务中存储的数据以备份的形式保存至私有云中。

10.通过日志管理API接入,将Lychee图床系统中收集的日志信息存储与私有云平台Lychee-log云服务器中。

题目3.公有云云容器引擎集群运维(5分)

管理公有云云容器引擎集群,完成以下搭建与运维操作。

1.创建一个容器集群kcloud,集群版本:v1.19.10;集群节点使用子网:intnetX。

2.在kcloud集群中安装kubectl命令,使用kubectl命令管理kcloud集群。

3.在kcloud集群中安装helm命令,使用helm命令启动MySQL服务。

4.使用chart包通过helm工具将Drone部署到kcloud集群中,通过NodePort方式对外暴露服务。

5.使用Helm工具和chart包,将GitLab部署到Kubernetes集群中,以NodePort方式对外暴露服务。

6.编写.drone.yml文件,包含使用构建镜像、推送镜像、拉取镜像、发布服务等几个步骤。

任务三、公有云运维开发任务(10分)(本任务只公布考试范围,不公布赛题)

题目4. 公有云自动化运维(10分)

使用公有开发APIs,编写Python脚本调用公有云API完成公有运维和管理。

 

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