企业环境下的OpenStack自动化功能测试(转载)

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1、OpenStack测试概要

随着,云计算在国内外的迅猛发展,OpenStack业已成为这方面的既定事实标准,而众多企业在基于OpenStack开发云产品时,天然地,对测试方面的需求和质量提出了更高的要求。前端

目前,OpenStack社区已有近百个项目、数千名开发人员、数千万行代码和数百家公司参与其中。如何确保如此众多且水平不一样、目的不一样的开发人员,按照某种规则贡献智慧、提交代码,促进OpenStack开源社区有序、稳定健康发展。为此,社区在CI(持续集成)中提出了一种规则,——Gate,即门禁系统之意。凡开发人员提交代码(站在门外),均务必测试成功后(门禁系统验证身份经过),代码才会进入到Git仓库中(站在门内)。python

OpenStack测试,是一个涉及层面很是普遍和多技术交叉应用的领域。根据不一样层面,即纬度的划分主要有:单元测试——>功能测试(也称为集成测试)——>系统测试(如验收测试、性能测试)等。根据特定的测试对象和目标,又能够分为存储测试、虚拟机网络测试、故障HA测试等。以下图所示。git

 

在测试方面,OpenStack社区作得很是完善,针对不一样的测试层面,设计并实现了相应的测试工具或项目。具体如,使用Python PEP8等测试代码编写是否符合规范,Nose等框架用于单元测试、Tempest用于功能/集成测试、Rally用于性能测试、Shaker用于虚拟机网络测试、DevStack用于部署测试等,除此外,还有各类环境兼容性测试,如Python2.7和Python3.四、Centos系和Debian系等环境测试。github

 

2、OpenStack功能测试设计与实现

以上,是对OpenStack测试的概要介绍,是一个面。这里,针对一个点进行详细阐述,即便用Tempest自动化测试OpenStack的功能,具体包括测试Keystone、Glance、Cinder、Nova、Neutron和Swift等项目功能。docker

因为Tempest大部分功能社区已经开发实现,因此在企业的研发测试环境下,用户能够按照本身的需求进行扩展使用等。目前,Tempest已普遍应用于CI持续集成、OpenStack社区互操做性测试认证等领域。swift

1.在Docker中运行Tempest

“工欲善其事,必先利其器”。首先,须要安装并配置好Tempest测试环境,因为Docker具备轻量、环境隔离、一次打包到处运行的优秀特性,故此,这里选择将Tempest安装部署在Docker容器中。vim

举个简单例子,当测试A环境的OpenStack时,须要构建好一个诸如Tempest在内的测试平台;当测试B环境的OpenStack时,又须要构建好一个一样的测试平台;同时,因不一样环境的反复配置容易致使测试环境配置错误。综上,选择Docker运行是一种更好的方式。后端

Tempest测试的实现是基于Python的unittest2和nose框架。经过对Openstack后端发起一系列API请求,而且对后端的响应进行验证。Tempest使用config配置文件来描述整个测试环境,包括Nova 、Keystone、Glance、Neutron等OpenStack相关服务。并同时支持 JSON、XML 两种 REST API 格式类型的测试, 以及 CLI 测试。centos

Tempest的优势

  • Tempest能够自动寻找,执行测试:自动查找当前目录下全部以[Tt]est开头的Python源文件,而且按此规则递归查找子目录;全部以[Tt]est开头的Python源文件里全部以[Tt]est开头的function和class,以及继承自unittest.TestCase的class(不须要以[Tt]est开头)都会被执行。

  • Tempest能够指定文件、模块、函数进行测试。

  • Tempest能够指定类型进行测试。

  • Tempest可扩展性强,能够方便的在tempest中添加其余测试用例,能够整合其余类型测试例如压力测试、场景测试等。

  • Tempest是经过nose驱动的,python语言编写,使用testtools和testresources等几个测试工具库

  • Tempest.test.BaseTestCase,BaseTestCase声明config属性,读取配置文件

  • Tempest.test.TestCase声明不少工具函数,供调用。每一个测试能够分别测试JSON格式和XML格式

固然,它的缺点是须要手动配置tempest.conf环境描述文件,工做量大,容易出错。

Tempest 代码主要结构,以下所示。其中,api和scenario部分的测试用例是咱们关注的重点。

tempest/
├── etc/        <--tempest相关配置文件目录
├── tempest/       <--各个组件测试用例
    ├── api      <--OpenStack组件API接口测试用例 
    ├── common       <--测试通用类例如Rest Client
    ├── hacking     <--用于代码风格检测,如 pep8等
    ├── scenario    <--根据一些复杂场景进行测试,属于系统测试
    ├── services    <--给相应的组件提供模块接口
    ├── stress      <--压力测试,目前能够结合rally进行压力测试
    ├── test_discover <--继承unittest,从api等处查找用例
    ├── tests      <--针对tempest代码自己的单元测试
├── tools/       <--搭建环境的脚本

测试用例和REST API交互流程,以下图所示。

 

 

1)安装Docker和Tempest

# yum install docker -y

编写dockerfile文件,用于构建Tempest镜像,内容以下所示

# cat dockerfile
FROM centos:7
MAINTAINER Xuchao <test@126.com>

# Install dependencies  tools
RUN yum -y install epel-release
RUN yum install -y gcc git libxslt-devel openssl-devel 
RUN yum install -y libffi-devel python-devel python-pip python-virtualenv
RUN pip install junitxml

# Cloning tempest
RUN git clone https://github.com/openstack/tempest.git

# Installing tempest dependencies
RUN cd tempest && python setup.py install
RUN pip install -r /tempest/requirements.txt
RUN pip install -r /tempest/test-requirements.txt

# Generate configuration files
RUN pip install tox
RUN cd tempest && tox -egenconfig

# Copy sample configuration
RUN cp tempest/etc/{tempest.conf.sample,tempest.conf}
RUN cp tempest/etc/{accounts.yaml.sample,accounts.yaml}

# Running tempest setup
RUN cd tempest && testr init

WORKDIR /tempest

执行镜像构建命令

# docker build -t tempest_docker:1.0 .

查看构建的镜像

# docker images | grep tempest
tempest_docker  1.0   02970e7ee390  5 hours ago  763.2 MB

之后台运行方式启动Tempest镜像

# docker run -d -it tempest_docker:1.0 /bin/bash

查看运行中的Tempest容器

# docker ps | grep tempest
0a5cf6c1d4b8 tempest_docker:1.0  "/bin/bash"  49 seconds ago  Up 48 seconds silly_kilby8

进入到Tempest容器中,进行操做

# docker exec -u root -it 0a5cf6c1d4b8 bash

2)配置文件 使用tempest,须要配置tempest.conf和accounts.yaml两个文件。

这里,首先配置accounts.yaml文件。该文件内容包括了Tempest测试OpenStack所须要的认证信息,如租户、用户和密码等信息。示例以下:

# egrep "^[^#]" accounts.yaml
- username: 'demo1'
  tenant_name: 'demo1'
  password: '123456'
- username: 'demo2'
  tenant_name: 'demo2'
  password: '123456'
- username: 'demo3'
  tenant_name: 'demo3'
  password: '123456'
  roles:
    - 'fun_role'
- username: 'swift _user'
  tenant_name: 'swift_tenant'
  password: '123456'
  types:
    - ' SwiftOperator'
- username: 'admin'
  tenant_name: 'admin'
  password: 'admin'
  types:
    - 'admin'
resources:
    network: ' public_net '
    router: 'router'

接着,配置tempest.conf文件,这里以配置[identity]部分测试Keystone服务为例。若是须要测试诸如Compute、Network、Volume等服务,根据注释提示配置相关选项便可。示例以下。

# egrep "^[^#]" etc/tempest.conf
[DEFAULT]
[alarming]
[auth]
Tempest_roles = Member//为Tempest设置的角色
admin_username = admin   //管理员用户名
admin_tenant_name = admin//管理员租户名
admin_password = admin   //管理员用户密码
[baremetal]
[compute]
[compute-feature-enabled]
[dashboard]
[data-processing]
[data-processing-feature-enabled]
[database]
[debug]
[identity]
catalog_type = identity //测试的类型
uri = http://10.10.xx.xx:5000/v2.0 //Keystone服务的Endpoint
auth_version = v2 //Keystone服务的版本
region = RegionOne   //Keystone服务的Region
v2_admin_endpoint_type = adminURL//Keystone服务的Admin Endpoint
v2_public_endpoint_type = publicURL  //Keystone服务的Public Endpoint
username = demo //一个测试用户
tenant_name = demo  //一个测试租户
admin_role = admin   //一个测试角色
password = 123456   //测试用户的密码
[identity-feature-enabled]
api_v2 = true//指定测试v2版本的Keystone
api_v3 = false//指定不测试v3版本的Keystone
[image]
[image-feature-enabled]
[input-scenario]
[negative]
[network]
[network-feature-enabled]
[object-storage]
[object-storage-feature-enabled]
[orchestration]
[oslo_concurrency]
[scenario]
[service_available]
[stress]
[telemetry]
[telemetry-feature-enabled]
[validation]
[volume]
[volume-feature-enabled]

2.查看Tempest测试用例

在实际的测试环境中,QA测试人员会不断地编写各类类型的测试用例。对于咱们本身开发的测试用例,天然十分清楚用例执行的类型、名称和内容等。对于Tempest、Rally和Shaker这种社区的自动化测试项目,咱们如何了解其测试用例呢?

下面,是一个用于获取Tempest项目tempest/api目录下测试用例的bash脚本。

#!/bin/sh
mkdir -p tempest_result && rm -f tempest_result/*
testcase_number=tempest_result/testcase_number.txt
testcase_list=tempest_result/testcase_list.txt

for openstack_projects in identity image compute network volume
do
    projects_dir=tempest/api/$openstack_projects
    projects_num=`grep -rn '\<def test_' $projects_dir | wc -l`
    echo "$openstack_projects testcase number: "$projects_num >> $testcase_number

    echo "Keystone(identity) testcase list: " >> $testcase_list && grep -rn '\<def test_' tempest/api/identity | awk '{print $3,NR}' >> $testcase_list
    echo "Glance(image) testcase list: " >> $testcase_list && grep -rn '\<def test_' tempest/api/image | awk '{print $3,NR}' >> $testcase_list
    echo "Nova(compute) testcase list: " >> $testcase_list && grep -rn '\<def test_' tempest/api/compute | awk '{print $3,NR}' >> $testcase_list
    echo "Neutron(network) testcase list: " >> $testcase_list && grep -rn '\<def test_' tempest/api/network | awk '{print $3,NR}' >> $testcase_list
    echo "Cinder(volume) testcase list: " >> $testcase_list && grep -rn '\<def test_' tempest/api/volume | awk '{print $3,NR}' >> $testcase_list

    sed -i 's/(self)//g' $testcase_list
done

将以上内容写入脚本文件中,并放在Tempest目录下。执行该脚本,会在tempestresult目录下分别输出testcaselist.txt和testcase_total.txt文件,前者用于存放tempest/api目录下各项目服务的测试用例,后者用于存放每一个项目服务的测试用例统计数量。

打开testcase_list.txt文件,部份内容以下:

# cat testcase_list.txt
Keystone(identity) testcase list: 
test_list_endpoints: 1
test_create_list_delete_endpoint: 2
test_list_roles: 3
test_role_create_delete: 4
test_get_role_by_id: 5
test_assign_user_role: 6
test_remove_user_role: 7
test_list_user_roles: 8
test_list_roles_by_unauthorized_user: 9
test_list_roles_request_without_token: 10
……
……

查看testcase_number.txt文件,内容以下:

# cat testcase_number.txt
Identity testcase number: 172
Image testcase number: 63
Compute testcase number: 510
Network testcase number: 162
Volume testcase number: 154

3.Tempest代码调试

1.安装ipdb库

# pip install ipdb

2.调试测试程序

若是某个用例执行出错,可能须要加入断点单步调试,能够用pdb调试库来完成调试工做,但笔者更建议用ipdb库来调试,这个库更智能易用,它的缺点是非Python系统库,须要手工安装才能使用。

若是要加入断点单步调试,须要使用python -m testtools.run方法来执行被调试的用例,不然可能致使断点没法进入,也就没办法进行单步调试了,调试的第一步是在被调试的用例里面加上断点(下面以tempest.api.compute.servers.testserversnegative.ServersNegativeTestJSON.testrebootnonexistentserver用例为例进行说明,这里使用的是ipdb,pdb也是相似)。

@test.attr(type=['negative'])
@test.idempotent_id('d4c023a0-9c55-4747-9dd5-413b820143c7')
def test_reboot_non_existent_server(self):
    import ipdb;ipdb.set_trace()
    # Reboot a non existent server
    nonexistent_server = data_utils.rand_uuid()
    self.assertRaises(lib_exc.NotFound, self.client.reboot_server,
        nonexistent_server, type='SOFT')

以后,用python -m testtools.run运行这个用例便可进入断点调试模式。命令以下所示。

# python -m testtools.run tempest.api.compute.servers.test_servers_negative.ServersNegativeTestJSON.test_reboot_non_existent_server

4.运行Tempest测试

执行Tempest测试,既可使用testr也可使用nosetests、ostestr、run_tempest.sh脚本等命令,但社区推荐使用ostestr命令。这里以testr使用为例进行介绍。

这里以测试Keystone v2版本的testlisttenantsreturnsonly authorizedtenants测试用例为例。命令以下:

# testr run tempest.api.identity.v2.test_tenants

从下图中能够直接看到测试结果信息,这里显示该测试用例执行成功了,符合预期目的。

若是以为这样的测试结果不方便浏览、分析或者出于保存用例的须要,也能够直接将该XML格式的结果文件拖放到Excel中浏览。

测试用例分析。

# vim tempest/api/identity/v2/test_tenants.py

from tempest.api.identity import base
from tempest.lib import exceptions as lib_exc
from tempest import test

class IdentityTenantsTest(base.BaseIdentityV2Test):

    credentials = ['primary', 'alt']

    @test.idempotent_id('ecae2459-243d-4ba1-ad02-65f15dc82b78')
    def test_list_tenants_returns_only_authorized_tenants(self):
        alt_tenant_name = self.alt_manager.credentials.tenant_name
        resp = self.non_admin_tenants_client.list_tenants()

        # check that user can see only that tenants that he presents in so user
        # can successfully authenticate using his credentials and tenant name
        # from received tenants list
        for tenant in resp['tenants']:
            body = self.non_admin_token_client.auth(
                self.os.credentials.username,
                self.os.credentials.password,
                tenant['name'])
            self.assertNotEmpty(body['token']['id'])
            self.assertEqual(body['token']['tenant']['id'], tenant['id'])
            self.assertEqual(body['token']['tenant']['name'], tenant['name'])
            self.assertEqual(body['user']['id'], self.os.credentials.user_id)

    # check that user cannot log in to alt user's tenant
    self.assertRaises(
        lib_exc.Unauthorized,
        self.non_admin_token_client.auth,
        self.os.credentials.username,
        self.os.credentials.password,
        alt_tenant_name)

该测试用例的主要内容是,检查用户是否只能够看见同租户下的其余用户;验证用户所使用的凭证和租户名;最后检查用户不能登陆到名为“alt”用户的租户。主要是调用assertEqual、assertRaises等断言方法来判断程序的执行结果和预期值是否相符。

以下,是一些testr测试的相关命令

1)使用testr,查看命令帮助信息

# testr help

执行如下命令前,首先须要加载测试环境

# source .tox/py27/bin/activate

直接运行测试

testr run --parallel
testr run --parallel test_name_regex

测试结束后,查看失败的用例,并从新运行失败用例

testr failing
testr run --failing

批量运行api、scenario两个测试用例集

# ostestr --regex '(?!.*\[.*\bslow\b.*\])(^tempest\.(api|scenario))'

或者使用以下方法

# testr run

或者,并行运行测试

# testr run --parallel

或者,并行运行某一个测试用例集

# /root/tempest/tempest/api testr run --parallel

运行单个测试用例

# testr run 
tempest.api.compute.servers.test_servers_negative.ServersNegativeTestJSON.test_reboot_non_existent_server

根据,OpenStack环境机器的CPU数量多少,设置并发量,好比这里设置为2。

# testr run --parallel -- concurrency=2

执行测试分析

# testr run --analyze-isolation

列出测试用例

# testr list-tests

执行 Tempest的场景测试

# testr run --parallel tempest.scenario

或者

# ./run_tempest.sh tempest.scenario

只从新运行失败的测试用例

# testr run --failing

为了更好的分析和浏览,咱们能够将xml文件,直接拖放到Excel文档中。

2)测试结果

Tempest的测试结果有四种:测试错误(Error)、测试失败(Failure)、跳过(Skip)、成功(Success)。其含义分别以下。

  • 测试错误:能够理解成测试代码执行时报错。好比测试代码中print a,而a没有进行变量声明。和setUp相似,若是代码在这个阶段出错,也都会被认为是测试错误(Error)。也多是配置环境有问题。

  • 测试失败:能够简单理解成测试代码执行正常,但没有获得预期的测试结果,好比在测试代码中调用功能代码add(1, 2),但返回结果不是3。

  • 跳过:能够理解为测试忽略。好比某个用例只在CentOS系统下运行,这样在其余系统下就会被跳过,也就是忽略。还有多是被测试的服务有bug。

  • 成功:测试用例执行成功,即测试程序返回的结果值符合预期的目的。

5.开发测试报告

如何让Tempest API集成/功能测试自动化输出有利于分析和浏览的测试报告,并捕获测试中的失败用例,是QA测试人员工做的内容之一。咱们须要尽量地让看似模糊的测试结果可视化和数据化。

让Tempest测试自动化输出报告,须要使用HTMLTestRunner.py模块文件。其下载地址是:http://tungwaiyip.info/software/HTMLTestRunner.html。

这里假定Tempest源码仓库位于/tempest目录下。则执行以下步骤。

# cd /tempest

将HTMLTestRunner.py和自动化测试程序文件(好比,这里提供的用例程序tempest_keystone.py)一并存放在Tempest目录下。代码以下:

#!/usr/bin/env python
#coding=utf-8

import HTMLTestRunner
import unittest,time
import re,os,sys

def createsuite():
    #定义一个单元测试容器
    testunit=unittest.TestSuite()   
    #定义测试文件查找的目录
    #此处,测试identity项目中v2目录下的以test开头的测试用例
    test_dir='tempest/api/identity/v2'  
    #定义discover方法的参数
    discover=unittest.defaultTestLoader.discover(test_dir,pattern='test*.py', top_level_dir=None)
    #将discover方法筛选出来的测试用例,循环添加到测试套件中
    for test_case in discover:
        print test_case
        testunit.addTests(test_case)
    return testunit

now = time.strftime("%Y-%m-%d")
#测试报告存放路径
filename = '/home/'+now+'_keystone.html'  
fp = file(filename,'wb')
runner = HTMLTestRunner.HTMLTestRunner(
    stream=fp,title=u'OpenStack Keystone API功能测试',description=u'用例执行状况:')

if __name__ == '__main__':
    alltestnames = createsuite()
    #运行全部测试
    runner.run(alltestnames)   
    fp.close()

代码说明以下:

unittest模块中的TestLoader类有一个discover方法。经过使用该方法,如discover(start dir, pattern='test*.py',topleveldir=None),递归查找指定目录(startdir)及其子目录下的所有测试模块,而后将这些测试模块放入TestSuite对象中并返回。只有匹配pattern的测试文件才会被加载到TestSuite中。

若是一个测试文件的名称符合pattern,将检查该文件是否包含 loadtests() 函数,若是loadtests()函数存在,则由该函数负责加载本文件中的测试用例;若是不存在,就会执行loadTestsFromModule(),查找该文件中派生自TestCase类的以test开头的方法。

执行测试命令:

# python tempest_keystone.py

执行测试命令后,会在/home目录下生成一份HTML格式的测试报告,使用浏览器打开该文件,以下图所示。

须要说明的是,这里是针对Tempest中的identity项目(Keystone认证服务)v2版本目录下的用例进行测试。如若运行其余项目测试,可参考此方法。

测试报告查看

对于测试结果报告,能够经过邮件和浏览器等多种方式查看。好比,咱们能够开发程序,自动将测试报告发送到相关人员的邮件中,或者自动发送到Web服务器中,这样当咱们使用浏览器访问某个URL地址,就可方便的看到测试结果。围绕这一内容,还能够将其应用到平常的QA测试、CI/CD等研发测试环节,起到以点带面的效果。

3、人工智能AI对软件测试的影响

自从,阿尔法狗(AlphaGo)在人机大战中,以3:0的绝对优点打败李世石以后,AI便火得一塌糊涂,仿佛一晚上之间不谈AI,便已感受是来自外星球。那么AI对软件测试的影响如何呢。

软件测试技术发展至今,能够说基于页面对象的模型测试(POM)是一种更接近于人工智能的测试方法。但人工智能AI明显还要更进一步,要求能够实现自动的构造测试场景和测试用例。它要求测试人员首先基于软件功能构造出各类模型(或者叫作行为),而后制定行为和行为之间的关系以及行为和系统总体的关系,以后自动测试系统就能够智能的根据当前的被测系统的状态(场景)以及预设的规则,选择下一步要执行的行为。

理论上这种测试方法能够尽量的遍历被测试系统中各类可能经历的行为链,从而极大的提升测试覆盖率。因为它每次执行的路径并不是固定不变,因此能够构造出彻底不一样的测试用例,咱们也能够称之为智能的软件测试。

基于模型的人工智能测试,首先就是要把各类OpenStack操做定义成模型。这里咱们拿虚拟机的各类操做举例。一般,虚拟机具备多种状态,如运行、暂停、重启、迁移、快照等等,此时,咱们能够在状态和状态之间定义一些标准的操做。当把这些状态和操做画出来后,咱们就能够获得虚拟机的状态迁移图(或者说是虚拟机场景)。以下图所示。

能够看到,上图中Running和Stopped的状态之间能够经过stop和start操做作成状态环。那么智能测试就能够根据预先设定的规则,让虚拟机在这个环里作有限的测试。这一个看起来好像很简单,可是要知道OpenStack里面还有不少其余资源的状态迁移图,并且不少资源之间是有相互依赖关系的,例如在其余服务正常运行可用的前提下,虚拟机各类操做才会顺利执行。并且用户在操做OpenStack的时候,也不会只作虚拟机状态的改变,一般还会和其余资源的行为混合操做。因此,当把全部资源的迁移图画完,就会发现整个OpenStack的场景和可选的行为之间的关系是很是复杂的。

最后,关于Tempest还有不少故事点和内容能够进行研究,如测试用例和tempest.conf配置文件之间的关系、如何按照自身需求扩展Tempest测试用例等。本次分享内容整理自《OpenStack最佳实践 —测试与CI/CD》一书5.5.1小节,现已发售。

 

提问环节

 

好比说创一个虚拟机,有bug,也就是host os上可能留有脏数据,DB中也可能,这些东西怎么清理?或者说如何保证环境是干净的。尤为是hostos上的干净?

就拿Tempest来讲吧,当它建立一个VM后,若是没有异常或错误(也有多是程序bug)发生,tempest会自动删除掉vm及其相关的资源

请问如今大家开发是用什么工具?调试又是如何作的?刚才只看到测试部分,谢谢!

每一个开发人员使用的工具不一样,好比说我吧,看代码通常会用eclipse+pydev,调试通常用ipdb等等。

请问大家修改的代码都会提交到社区吗?若是有部分提交不了社区,请问大家是怎么维护的?再下次OpenStack版本发布是怎么合并的?谢谢!版本怎么作的控制?

针对软件项目,咱们通常使用持续集成Jenkins来统一管理,对于DB数据字段更新多的业务,可能还须要其余来完善。

安全性测试如何作的呢?

对于安全性测试,每一个人或者每一个团队对它的侧重点不同,好比会有常见的SQL注入、渗透、前端页面的漏洞扫描

很想知道针对openstack存储性能方面有什么比较好的测试方法吗?

针对openstack存储性能方面的测试,能够参见《OpenStack最佳实践-测试与CI/CD》第5.6小节,好比在openstack+ceph集成的状况下,从下往上,有服务器自己的,也有Ceph集群、RBD块存储、虚拟机等

测试各个组件的用例应该是涵盖了 各个组件的大部分功能吧?这些功能是必须在组件的配置文件中先所有配置的吧?

tempest支持主流项目的API功能测试,须要事先在tempest.conf文件中配置,目前来讲,比较琐碎。

请问大家修改的代码都会提交到社区吗?若是有部分提交不了社区,请问大家是怎么维护的?再下次OpenStack版本发布是怎么合并的?谢谢!版本怎么作的控制?

若是,咱们有fix的bug,因为各方面缘由,没法进入到社区,可是在咱们的产品中经验证经过,咱们会打进产品中,对于版本的控制,内部使用gitlab

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