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

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。

根据提供的框架补全云计算脚本并执行, 检查iaas-pre-host.sh执行后相关服务状态是否正确和相关环境变量是否正确。

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-swift-controller.sh 和 iaas-install-swift-compute.sh,填充脚本,在 controller 和 compute 节点上安装 swift 服务并完成配置。

10.使用提供的脚本框架 iaas-install-designate.sh,填充脚本,安装DNS服务并完成相关配置。

11.使用提供的脚本框架 iaas-install-ceilometer.sh,填充脚本,安装Ceilometer监控服务并完成相关配置。

12.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。

(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.在提供的OpenStack平台上,通过nova的相关命令创建云主机类型,名字exam,ID为1234,内存为1024,硬盘为20G,虚拟内核数量为2。并修改云平台中默认每个tenant的实例配额为20个。

2.在提供的OpenStack平台上,使用Zun组件创建容器。

3.在日常运维管理中,安装包的依赖关系冲突是经常存在的。在控制节点,安装libguestfs-tools工具的时候,会发生依赖包的冲突,请解决依赖关系的报错,完成libguestfs-tools工具的安装。

4.使用提供的OpenStack私有云平台,假设在使用过程中,发现该创建的云主机配置太低,需要调整,请修改相应配置,将dashboard界面上的云主机调整实例大小可以使用。

5.在提供的OpenStack平台上,使用ceilometer相关命令,修改名称为cpu_hi的告警状态为不生效。

6.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。

7.使用Blazar服务,使得管理员可以在OpenStack中为虚拟(实例,卷等)和物理(主机,存储等)的不同资源类型提供资源预留的能力。

8.使用cloudkitty计费服务,处理来自不同监控指标后端的数据并进行计费规则创建。以达到费用核算目的。

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,把数据库备份文件存放在/opt目录下,要求每个备份文件都已时间命名,并只保留一个月的备份文件,超过一个月的自动删除。

10.使用提供的iaas-error10镜像创建云主机,创建后的云主机内有错误的OpenStack平台,错误现象为安全组策略无法正常使用,请结合报错信息排查错误,使安全组可以正常使用。

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。

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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. 使用kubectl自带排序功能列出集群内所有的Service并以name字段排序。

任务二、容器云应用部署任务(15分)

题目2. 容器云应用(7分)

云梦公司基于Spring Cloud微服务应用程序框架开发了一套快速开发平台,平台设计灵活可扩展、可移植、可应对高并发需求,并实现了全容器化部署,该平台架构图如下:

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试将Gateway组件、Auth组件、Upms组件和nginx组件按照要求进行容器化,其它组件MySQL、Redis、Register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文件制作Gateway镜像,生成镜像名micro-gateway:v1.0,基于centos:7.9.2009基础镜像,安装JDK环境和Gateway服务,并设置服务自启动。
  2. 编写Dockerfile文件制作Auth镜像,生成镜像名micro-auth:v1.0,基于centos:7.9.2009基础镜像,安装JDK环境和Auth服务,暴露3000端口,并设置服务自启动。
  3. 编写Dockerfile文件制作Upms镜像,生成镜像名micro-upms:v1.0,基于centos:7.9.2009基础镜像,安装JDK环境和Upms服务,暴露4000端口,并设置服务自启动。
  4. 编写Dockerfile文件制作UI镜像,生成镜像名micro-nginxl:v1.0,基于centos:7.9.2009基础镜像,安装nginx服务,暴露80端口,并设置服务自启动。
  5. 编写docker-compose.yaml文件,使用上面构建的镜像编排部署该快速开发平台。

题目3. 基于Kubernetes构建CICD8分)

云梦公司决定采用GitLab + Jenkins + Harbor + Kubernetes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(构建持续集成所需要的所有软件包在附件Jenkins_offline.tar中)。CICD应用系统架构如下:

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1.在Kubernetes集群中部署Jenkins服务,将Pod的/var/jenkins_home目录以hostPath方式挂载到宿主机/home/jenkins_home下,然后以NodePort方式暴露Jenkins服务。

  1. 在Kubernetes集群中部署GitLab服务,以NodePort方式对外暴露GitLab服务。

3.在GitLab中创建公开项目SpringCloud,并配置SSH Key,实现通过SSH方式克隆项目。

  1. 在GitLab中配置webhook,测试其连通性。
  2. 新建一个流水线任务,并编写构建项目所需的流水线脚本,脚本包含编译代码、构建镜像、上传镜像、拉取镜像、发布服务等几个阶段。
  3. 将SpringCloud项目中的代码推送到Gitlab中触发构建,完成服务的自动发布。

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. 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:exam;

(2)该Pod包含2个容器:redis和nginx;

(3)容器redis使用镜像redis,容器nginx使用镜像nginx。

完成后使用该YAML文件创建Pod。

2.在master节点/root目录下编写YAML文件limit.yaml创建LimitRange,具体要求如下:

(1)LimitRange名称:mem-limit-range;

(2)要求命名空间exam内容器默认资源请求为256Mi内存、500m CPU;

(3)要求命名空间exam内容器资源请求上限为800Mi内存、3000m CPU;

(4)内存和CPU超售的比率均为2。

完成后使用该YAML文件创建LimitRange。

  1. 在master节点/root目录下编写YAML文件role.yaml创建集群角色,具体要求如下:

(1)集群角色名称:deployment-clusterrole

(2)资源对象:eployment、Daemonset、StatefulSet;

(3)对以上资源拥有create、update和delete的权限。

完成后使用该YAML文件创建集群角色。

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

(1)Secret名称:mysecret;

(2)内含password字段,值为chinaskill。

完成后使用该YAML文件创建Secret。

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

(1)DaemonSet名称:nginx;

(2)镜像:nginx:latest;

(3)确保其在集群的每个节点上运行一个Pod,且不覆盖当前环境中的任何traints。

完成后使用该YAML文件创建DaemonSet。

  1. Kubernetes集群支持Pod优先级抢占,通过抢占式调度策略来实现同一个Node节点内部的Pod对象抢占。在master节点/root目录下编写YAML文件schedule.yaml创建一个抢占式调度策略,具体要求如下:

(1)抢占式调度策略名称:high-scheduling;

(2)优先级为1000000;

(3)不要将该调度策略设置为默认优先调度策略。

完成后使用该YAML文件创建抢占式调度策略。

  1. 在master节点/root目录下编写YAML文件部署MySQL服务,具体要求如下:

(1)Service名称:myqsl;Deployment名称:myqsl;

(2)镜像:mysql:5.7;

(3)数据库用户:root;密码:123456;

(4)挂载一个持久卷mysql-pv,拥有2GB的存储空间,路径为/ mnt/data;

(5)以NodePort方式将3306端口对外暴露为33306.

完成后使用该YAML文件部署MySQL服务。

  1. 在Kubernetes集群中完成Bookinfo示例程序的部署,然后在master节点/root目录下编写YAML文件istio.yaml创建基于权重的路由,具体要求如下:

(1)虚拟服务名称:reviews;

(2)将30%的流量路由到reviews服务的v1版本;

(3)将70%的流量路由到reviews服务的v3版本。

完成后使用该YAML文件创建权重路由。

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-vm;

(2)将SSH密钥放入Kubernetes密钥并注入到VM中;

(3)内存为2Gi,CPU为1000m。

完成后使用该YAML文件创建VM。

  1. 在KubeVirt中启用快照/恢复支持功能,然后在master节点/root目录下编写YAML文件snap.yaml为虚拟实例exam创建一个快照,具体要求如下:

(1)快照名称:exam-snap;

(2)创建快照超时时间:1min。

完成后使用该YAML文件为虚拟实例exam创建快照。

  1. 在master节点/root目录下编写YAML文件vmi-role.yaml创建RBAC角色,具体要求如下:

(1)角色名称:vm-role;

(2)该角色对VM拥有get、delete、create、update、patch和list权限。

完成后使用该YAML文件创建角色。

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。

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第三部分、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Filerun网盘系统组件,完成以下搭建内容。

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

2.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。

3.在公有云中购买云数据库ChinaSkill-mysql-1,并配置读写分离节点。

  1. 利用提供的软件包源,在ChinaSkill-node-1和ChinaSkill-node-2中部署Filerun的Web服务,使用chinaskill-filerun.sql以云数据库读写分离地址为数据源运行Filerun。

5.创建虚拟专用网络VPN网关VPN-gateway,并创建一个VPN连接VPN-connect。

6.在公有云平台中购买弹性公网IP地址,带宽大小为10Mbit/s。并将此弹性公网IP地址绑定至VPN-gateway网关中。

7.创建一个云存储对象server_data,容量为100G。

8.将server_data挂载到ChinaSkill-node-1和ChinaSkill-node-2节点中,使得两节点可以共用此存储。

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Filerun网盘系统,对其架构进行优化,完成以下操作。

1.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。

2.将ChinaSkill-node-1云服务器制作镜像文件chinaskill-image。

3.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。

4.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

5.配置云审计功能,对访问Filerun网盘系统的用户身份进行验证,并检测其上传文件内容是否包含关键词。

6.在ChinaSkill-node-1云服务器中安装ICAgent工具,通过日志管理API接入,将ChinaSkill-node-1云服务器中的日志上报至云日志服务中。

  1. 根据所部署的Filerun网盘系统,使用混合云架构对其进行优化,在私有云平台中申请VPN服务,与公有云中VPN网关连接,使私有云平台中的云主机与公有云中服务通过VPN虚拟专用网络的方式进行数据传输。

8.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。

9.通过日志管理API接入,将Filerun网盘系统中收集的日志信息存储与私有云平台Filerun-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helm命令,使用提供的mychart-0.1.0.tgz模板包,修改模板代码使外部可通过节点地址进行访问。在模板市场中上传我的模板mychart,在kcloud集群中安装名为nginx的模板实例。

3.使用Helm将Drone服务安装到kcloud集群中,通过NodePort方式对外暴露服务。

4.配置GitLab配置清单文件,使用Helm将Gitlab服务安装到kcloud集群中,以NodePort方式对外暴露服务。

5.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。

6.将提供的应用的代码推送到GitLab触发构建,完成后访问该应用。

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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