OpenStack Erweiterung Schulung

1. Einführung in OpenStack – 2 Stunden
● Geschichte der Cloud-Technologie und von OpenStack
● Merkmale von Cloud-Umgebungen
● Arten von Cloud-Modellen
○ Private, öffentliche und hybride Clouds
○ On-Premise-Umgebungen sowie IaaS, PaaS, SaaS
● Deployment-Szenarien mit OpenStack – sowohl öffentlich als auch privat
● Open-Source- und kommerzielle OpenStack-Distributionen
● Einsatzmodelle für OpenStack
● Das Ökosystem von OpenStack
○ Wichtige Module
○ Unterstützende Tools
○ Systemintegrationen
● Der Lebenszyklus von OpenStack

● OpenStack-Zertifizierung
● Zur Verfügung gestelltes OpenStack-Labor (virtuelle Maschinen)

2. Praktische Übungen zur OpenStack-Verwaltung
● Kennenlernen von OpenStack – ca. 0,5 Stunden
○ Komponenten von OpenStack (Keystone, Glance, Nova, Neutron, Cinder, Swift, Heat)
○ Interaktion mit der OpenStack-Cloud
○ Funktionsweise von Daemons und API-Kommunikation in OpenStack
● Keystone – Dienst zur Identitätsverwaltung – ca. 1 Stunde
○ Architektur von Keystone
○ Authentifizierungsmechanismen und verfügbare Backends
○ Token-Typen sowie Verwaltung dieser Zertifikate
○ Berechtigungskonzepte in OpenStack: Rollen und oslo.policy
○ Keystone-Ressourcen wie Domänen, Projekte und Benutzer
○ Konfiguration von CLI-Clienten mittels openrc und clouds.yaml
○ OpenStack-Dienstkatalog
○ Hinzufügen neuer OpenStack-Services
○ Quotensystem in OpenStack
● Glance – Dienst zur Abbildverwaltung – ca. 1,5 Stunden
○ Cloud-spezifische Anpassungen von Images
○ Merkmale von Images: Eigenschaften, Metadaten, Format sowie Container-Format
○ Upload und Download von Images
○ Freigabe von Images an andere Nutzer
○ Unterstützte Image-Speicherorte in Glance
○ Schutz von Images vor unbefugtem Zugriff
○ Verwaltung der Quoten für den Image-Dienst
○ Überprüfung des korrekten Funktionierens von Glance
● Neutron – Netzwerkverwaltung – ca. 2–3 Stunden
○ Architektur und Kernkomponenten von Neutron
○ Der ML2-Plugin als Steuerungsmechanismus
○ Analyse der Netzwerkstruktur auf Rechenknoten
○ Grundlagenkonzepte des Neutron-Netzwerks sowie genutzte Tools
○ Typische Netzwerkressourcen in Neutron
○ Verwaltung von Mandantennetzen sowie Subnetzen
○ Konfiguration von Sicherheitsgruppen samt Regeln
○ Steuerung des Ost-West-Datenverkehrs
○ Umsetzung von Netzwerk-Namespaces
○ Administration externer bzw. Provider-Netze
○ Steuerung des Nord-Süd-Verkehrsflusses
○ Verwaltung von Floating IP-Adressen
○ Konfiguration von Netzwerkquoten
○ Fehlerdiagnose im Netzwerkbereich: Nutzung von Namespaces, tcpdump usw.
○ Kontrolle der Einhaltung festgelegter Netzwerkquoten
○ Prüfung des störungsfreien Betriebs aller Neutron-Dienste
● Nova – Compute-Service – ca. 2–3 Stunden
○ Schnittstellen zu verschiedenen Hypervisoren

○ Verwaltung von Schlüsselpaaren für Instanzen
○ Festlegung sowie Anpassung von Flavor-Konfigurationen
○ Zusammenhänge zwischen Flavor-Eigenschaften und CPU-Architekturen
○ Parameterkonfiguration bei Instanzerstellung
○ Erstellen neuer virtueller Maschinen in der Cloud
○ Validierung gestarteter Instanzen
○ Erstellung von System-Snapshots zur Sicherung des Zustands
○ Allgemeine Verwaltungsaufgaben bei Instanzen
○ Änderungen der Größe vorhandener Instanzen ohne Ausfallzeiten
○ Zuweisung von Floating IP-Adressen an virtuelle Maschinen
○ Nutzung des interaktiven Konsolensystems sowie Auswertung der Log-Dateien
○ Zuteilung passender Sicherheitsgruppen zu Instanzen
○ Festlegung und Verwaltung von Compute-Quoten
○ Abrufen statistischer Daten mittels Nova-APIs
○ Funktionsweise des Placement-API-Moduls sowie dessen Integration in Nova Cells v2
○ Einsatz des Placement-API zum Zuweisen virtueller Maschinen an geeignete Knoten
○ Nutzung spezieller Client-Befehle innerhalb des Placement-API-Ökosystems
○ Kontrolle der korrekten Konfiguration aller Nova-Dienste
● Cinder – Block-Speicherdienst – ca. 2–3 Stunden
○ Definition sowie Anpassung von Speichervolum-Parametern
○ Erstellen neuer Volumes aus der gewünschten Konfiguration
○ Allgemeine Verwaltung bestehender Storage-Einheiten
○ Anschließen dieser Volumes an virtuelle Maschinen unter Nova-Steuerung
○ Bearbeitung von Snapshots sowie Sicherungskopien der gesamten Volume-Daten
○ Technische Hintergründe zur Funktionsweise von Backups und Snapshots in Cinder
○ Umzug bereits zugewiesener Speichervolumina zwischen verschiedenen Projekten
○ Wiederherstellung versehentlich gelöschter oder beschädigter Datensätze mittels Backups
○ Überwachung sowie Verwaltung der zugewiesenen Storage-Quoten für verschiedene Nutzer
○ Integration neuer physischer oder virtueller Speicherkomponenten in das System
○ Durchsetzung bestimmter Servicebeschränkungen bzw. Leistungsgrenzen über QoS-Einstellungen
○ Untersuchung praktischer Nutzungsmöglichkeiten diverser Backend-Optionen wie LVM, physische Speicherarrays und Ceph-Systeme
○ Spezielles Verständnis des spezialisierten Zusammenspiels zwischen OpenStack und der verteilten Speichertechnologie Ceph
○ Konkrete Umsetzungsmöglichkeiten zum Einfügen von Ceph-Modulen in den allgemeinen Cinder-Workflow
○ Empfehlungen zur ordnungsgemäßen Einrichtung von Ceph-basierten Cloud-Umgebungen unter Nutzung aktueller Entwicklungsstandards
○ Regelmäßige Überprüfung der stabilen Funktionsweise aller speziellen Cinder-Dienste im gesamten Cluster
● Barbican – Schlüsselverwaltungssystem – ca. 2 Stunden
○ Grundlegende architektonische Strukturen des Barbican-Systems
○ Sichere Speicherung sensibler Passwörter bzw. Verschlüsselungskennungen
○ Erstellung sowie zuverlässige Archivierung symmetrischer Verschlüsselungsschlüssel
○ Durchführbarkeit von zielgerichteten Mechanismen zur vollständigen Volumen-Verschlüsselung
○ Konfigurationsschritte für die spezifische Steuerung solcher Verschlüsselungsprozesse im Rahmen des Cinder-Moduls
○ Grenzen dieser besonderen Datenschutzmethoden bei fortgeschrittenem Einsatz auf Cloud-Ebene
○ Aufnahme komplexer X.509-Zertifikatspakete in das zentrale Sicherheitsarchiv von Barbican
● Swift – Objektspeichersystem (schnelle Vorbereitung zum COA-Examen) < ca. 1 Stunde
○ Beschreibung des Gesamtkonzepts von internen Modulkomponenten und Prozessen
○ Methoden der systematischen Steuerung sowie Strukturorganisation vorhandener Objekt-Container
○ Definition und Verwaltung spezieller Zugriffsbeschränkungen durch individuelle Kontrolllisten

○ Durchführbarkeit zeitbezogener Begrenzungen im Speichersystem durch gezielte Ablaufregelungen
○ Funktionsweise von zentralen Zuordnungstabellen sowie deren speziellen Speicherstrategien zur Datenverteilung
○ Instrumente der systematischen Kontrolle und Messung noch ungenutzter physischer Kapazitäten
○ Aufbau sowie Prüfung von lokal festgesetzten Begrenzungen betreffend Nutzungsvolumen für sämtliche Projekte
○ Standardisierte Überprüfung des ordnungsgemäßen Betriebs aller Swift-Servicemodule im Cluster-Netzwerk
● Octavia – Load-Balancing-Dienst – ca. 2–3 Stunden
○ Grundlegendes Verständnis über allgemeine Architekturformen innerhalb dieses Moduls
○ Erarbeitung von Konzepten bezüglich Interaktion und Datenaustausch zwischen Nutzern sowie Zielrechnerkomponenten
○ Differenzierungsmöglichkeiten bei der Definition individueller Octavia-Ausstattungsprofile
○ Erklärung spezieller Verteilungstechniken für den Ausgleich von Lastströmen in geografisch getrennten Netzwerkzonen
○ Strukturierung der Prozedur bei Einrichtung von HTTP-basierten Netzdienstleistungen zur Laststeuerung
○ Konfiguration spezialisierter TCP-Netzanbindungen mit integriertem Lastverteilungsansatz
○ Erstellung hochmoderner HTTPS-Datenübertragungswege mit kompromisslosen Sicherheitsaspekten
○ Koordinierung von verschiedenen Listener-Einheiten, Pool-Komponenten und zugrundeliegenden Gesundheitskontrollalgorithmen in Verbindung mit Octavia
○ Anwendungsmöglichkeiten komplexerer Protokoll-Schichten bei Layer-7-Verkehrskonzentrationen unter Einsatz moderner Netzwerktechniken
○ Umsetzungsmethodik zur individuellen Erzeugung von spezialisierten Amphora-Abbildern innerhalb der Octavia-Umgebung
○ Durchführbarkeit kompromissloser Ausfallsicherheit bei gezielten Lastumlenkungen im gesamten Cluster-Netzwerk
○ Aufschlüsselung von speziellen Vernetzungskonzepten, zentralisierten Kontrollmechanismen und Monitoring-Richtlinien innerhalb der Octavia-Funktionsbereiche
○ Regelmäßige Bewertung und Fehlerbeseitigung bei auftretenden technischen Problemstellungen in Verbindung mit Octavia-Dienstmodulen
● Heat – Orchestration-System – ca. 1–2 Stunden
○ Systematische Erläuterung grundlegender Vorlagenstrukturen der Heat-Orchestration sowie aller relevanten inhaltlichen Elemente
○ Methode bei Aufbau neuer Stack-Strukturierungseinheiten für die Cloud-Verwaltung durch Heat
○ Regelmäßige Prüfungsroutinen zur sachgemäßen Ausgestaltung aktueller Stack-Konfigurationen unter Berücksichtigung der Gesamtarchitekturregeln
○ Methodik bei dynamischen Veränderungen bereits initialisierter Heat-Stacks mit anschließender Bestätigungskontrolle gemäß den geforderten Anforderungen
○ Standardbewertung aller unterstützenden Dienstprozesse innerhalb des Heat-Moduls hinsichtlich funktioneller Zuverlässigkeit und Betriebsstabilität
● Grundlegende Problemlösungsstrategien – ca. 2 Stunden
○ Strukturierte Analysemethoden bei ungewöhnlichen Anomalien innerhalb der unzähligen verfügbaren Protokollaufzeichnungen
○ Nutzen und Konfiguration zentralisierter Log-Systemstrukturen zur übersichtlichen Zusammenführung sämtlicher Fehlerhinweise in einem geschlossenen Datenpool
○ Spezialisierte Methodik bei der Untersuchung ungewöhnlicher Abweichungen bei Nutzungsanfragen via OpenStack-Clienten
○ Umfassende Managementstrategien bei Wartung und Strukturänderungen des zentralen Datenbankspeichers des Cloud-Ökosystems
○ Gesicherte Sicherungsprozeduren als Schutzmaßnahme gegen potenzielle systemische Ausfälle durch gezielte Cloud-Spiegelung
○ Umfassende Analyse aktueller Statusvariablen der Rechenknoten in Verbindung mit laufenden virtuellen Maschinen zur Ermittlung möglicher Instabilitäten
○ Spezielle Vorgehensweisen bei Suche nach Ursachen für fehlerhafte Datenübertragungen zwischen Rechnerknoten sowie gezielter Leistungsmessung des jeweiligen Cloud-Netzwerks
○ Gesicherte Methodik bei Erstellung und Systemwiederherstellung von Instanzbildern unter Berücksichtigung zentraler Sicherheitsrichtlinien und Standardisierungsempfehlungen

3. Fortgeschrittene Themen
● Betrachtung von Hardwarefaktoren sowie Kapazitätsplanung – ca. 2 Stunden
○ Spezifische Anforderungen und technische Eignungskriterien für geeignete Compute-Hardware
○ Planung von Netzwerkinfrastrukturen unter Berücksichtigung potenzieller Skalierungsanforderungen im Cloud-Umfeld
○ Entwicklung optimaler Speicherstrukturvarianten auf Basis spezifischer Cluster-Erwartungen bei der zukünftigen Datenerweiterung
○ Ermittlungsmethode für korrekte Dimensionierung von Flavor-Einstellungen in Übereinstimmung mit den geforderten Speicherressourcenbedarfen
○ Analyse möglicher Risiken bei übermäßigem Einsatz vorhandener Ressourcen unter der Annahme vergrößerter Cloud-Nutzungszahlen in Zukunft

● Das Berechtigungssystem – Autorisierungskonzepte innerhalb OpenStacks – ca. 2 Stunden
○ Verfahren bei Anlegen neuer Rollen als Erweiterung der Basisfunktionalitäten für sicherheitsrelevante Berechtigungen
○ Struktur- und Einsatzbeschreibung von policy.yaml zur exakten Steuerung sämtlicher Zugriffsmöglichkeiten durch API-Aufrufe
● Hochverfügbarkeit des Steuerungsbereichs – ca. 1 Stunde
○ Einführung in mögliche Ausfallsicherheitsstrategien unter Beachtung spezifischer Notwendigkeiten der wichtigsten OpenStack-Servicekomponenten
○ Spezialisierte Methodik bei Erstellung kritisch stabiler Datenbankstrukturen mit integrierten Fehlervermeidungsfunktionen
○ Beschreibung komplexer Netzwerk-Kommunikationsmechanismen auf Basis ausfallsicherer Nachrichtenübermittlung mittels standardisiertem AMQP-Protokoll
● Cloud-Systempartitionierung sowie Auswahlalgorithmen für Zuweisungsverfahren – ca. 1 Stunde
○ Begründung und praktische Umsetzbarkeit der Trennung des Cloud-Netzwerks in spezifische Hardwaresegmente mit eigenständiger Kapazitätsplanung (sogenannte Host-Aggregates)
○ Strukturierung, Anwendungsmöglichkeiten und Verfeinerung von diversen Filtermechanismen innerhalb des Nova-Schedulers
● Migration laufender Arbeitslasten zwischen Cloud-Strukturen – ca. 1 Stunde
○ Vergleich methodischer Ansätze bei der gezielten Verschiebung aktiver Datenverarbeitungsvorgänge: rein offline-basierte und online-nahe Transfervariationen
○ Details zur Optimierung von fortlaufenden Live-Migrationsprozeduren hinsichtlich minimaler Interferenz in die allgemeine Servergeschwindigkeit
● Systemische Überwachungs- und Telemetriemethodik < – ca. 1 Stunde
○ Spezielle Funktionsweise der Messdatenerfassung mittels Ceilometer in Verbindung mit standardisierten Messinstrumenten
○ Strategien bei Anknüpfung komplexerer externer Systeme zur Ergänzung der allgemeinen Cloud-Überwachungsfunktionen
● Fortgeschrittene Hypervisor- und Cloudspezifische Mechanismen < – ca. 1 Stunde
○ Umsetzbarkeit hochperformanter CPU-Anordnungen via Pinning unter Berücksichtigung NUMA-basierten Hardwarearchitekturen
○ Nutzungsmöglichkeiten der extrem sicheren Netzwerkisolationsmechanismen SR-IOV in Verbindung mit spezialisierten Datenträgerumgebungen
● Methoden bei individueller Abbild-Erstellung sowie Metadatenverwaltung < – ca. 1 Stunde
○ Grundlegende Zusammenhänge und Anwendungsbereiche des hochmodernen Metadata Service in Verbindung mit Cloud-Abbildkonfigurationen
● Gestaltungsformen diverser Storage-Backend-Optionen < – ca. 1 Stunde
○ Detaillierte Analyse verschiedener technischer Umgebungen unter Nutzung von LVM-basierten sowie Ceph RBD und physischen Geräteanschlüssen zur Cloud-Speicherzuweisung
○ Strukturierungsmöglichkeiten bei der Konfiguration Netzwerkbasierender Transfervarianten in Übereinstimmung mit anerkannter Infrastrukturdokumentation
● Strategien und Verfahren bei zielgerichteten Aktualisierungen bestehender OpenStack-Umgebungen < – ca. 1 Stunde
○ Spezifische Anwendungsmethoden bei Auswahl der richtigen Upgradeschritte unter Erfüllung festgelegter Sicherheitsziele wie dem Null-Ausfallzeit-Prinzip
● Systematische Bereitstellung von Bare-Metal-Servern via OpenStack < – ca. 1 Stunde
○ Funktionen, Einsatzbereiche und Anwendungsgrenzen des speziellen Ironic-Dienstmoduls im Rahmen moderner Cloud-Infrastrukturplanung
○ Einführung in die übergreifende Aufbauweise von Undercloud- und Overcloud-Strukturen mit spezifischen Zielsetzungen für das künftige Clusterwachstum
● Überblick über zukünftige Entwicklungsperspektiven des OpenStack-Ökosystems 4. Tiefergehende Untersuchung des Neutron-Moduls sowie der OVN-Hintergrundschicht – ca. 6–8 Stunden
● Detaillierte Erläuterung struktureller und funktioneller Merkmale von OVN
● Einzelanalyse sämtlicher OVN-Spezialkomponenten innerhalb des Gesamtsystems
● Gegenüberstellung der spezifischen Vor- und Nachteile bei Wahl zwischen dem klassischen OvS-Modul sowie dem moderneren ML2-OVN-Treiber
● Detaillierte Untersuchung des Gesamtaufbaus der OVN-basierten Vernetzungsarchitektur
○ Grundlegende Zusammenhänge bei Abarbeitung von Cloud-Abbilddaten mittels spezialisierter Neutron-Datenbanken
○ Funktionen und Verknüpfungen der zentralisierten Nordbindungs- sowie Südbindungsdatenbankstrukturen innerhalb OVNs
○ Grundlegende Erstellung, Organisation sowie Weiterentwicklung strukturierter logischer Pfadketten zur optimalen Datenflusssteuerung
● Komplexe Verfahrensweisen bei Umsetzung und Kontrolle spezialisierter Regelkreise der Datenflüsse in Form von komplexen Logikabläufen
○ Entsprechende Abgrenzungsfähigkeit zwischen OpenFlow-Standardprotokollmechanismen sowie diversen anderen Vernetzungstransferarten
● Umsetzungsweise logischer Switches innerhalb von OVN unter Erfüllung spezieller Zugriffsrestriktionen der entsprechend definierten Neutron-Netzwerkelemente
○ Strukturierung und Verwaltung verschiedener Arten spezialisierter logischer Ports mit gegenseitigem Funktionsabgleich bei Bedarf
● Aufbau, Zusammenhänge und Einsatzmöglichkeiten verschiedener Netzwerkumschaltungsabläufe in komplexen Cloud-Vernetzungssystemen

● Darstellung zentraler physikalischer Router-Elemente bei OVN mitsamt komplexen Umsetzungsformen spezieller Netzwerkadressumwandlungssysteme (NAT)
○ Differenzierung verschiedener Arten physikalischer Routierungsschritte innerhalb einer zentral gesteuerten Cloud-Netzwerkhierarchie
● Formulierung und Aufbau komplexer Subnetzstrukturen mittels spezialisierter Neutron-Umgebungen in Verbindung mit dem integrierten DHCP-Kernmodul
○ Strukturierte Umsetzungsformen bei Erstellung und Ausgestaltung von spezialisierten Netzwerksicherheitsmechanismen innerhalb OVNs durch die gezielte Zuweisung komplexer Access Control Listen (ACL)
○ Konkrete Einsatzmöglichkeiten moderner Sicherheitsregeln in Port-Group-Verfahren zur Verbindungsüberprüfung zwischen Cloud-Komponenten
○ Umfassende Analyse bestimmter Aspekte der Port-Sicherheit bei Nutzung von spezialisierten OVN-Methodiken im Bereich Netzwerktransferschutz
● Spezieller Inhaltliche Überblick über alle Nordbindungsdatenbanktabellen inklusive deren Bezeichnungseigenschaften und systemischen Zwecken innerhalb der OVN-Umgebung
● Strukturierter Informationsaustauschprozess zwischen physikalisch vernetzten Open vSwitch-Elementen, spezialisierten Datenbankstrukturen sowie den eigentlichen Cloud-Serverabläufen innerhalb des OVN-Datentransferflusses
○ Methodik bei Analyse einzelner Mikroflüsse mit anschließender Bestimmung der konkreten Zielausrichtung innerhalb komplexer Netzwerkszenarien
● Anwendung spezialisierter Verfolgungsalgorithmen hinsichtlich isolierten Zwecksprüfung verschiedener physikalischer Layer-2-Ereignisse
○ Detaillierte Analyse und Verwaltungsmethoden bei Übertragungsschritten auf Basis von Layer-3-Routenstrukturen unter Berücksichtigung aktueller Netzwerklastprofile
● Spezielle Methodik bei Prüfung virtueller Cloud-Umgebungen durch strukturierte Suche nach fehlerhaften DHCP-Datensendungsmustern innerhalb der gesamten Cloud-Netzwerkhierarchie
● Umsetzungsformen beim Erfassen physischer Paketübertragungselemente unter Verwendung spezialisierter Open vSwitch-Verwaltungsprogramme inklusive Visualisierung der resultierenden Datenstrukturen