ネットワークテスト自動化システムの実適用 / The application of test automation framework in physical network management

ネットワークへの要求にも迅速にサービス提供する必要がありますが、物理的なリソースを扱うネットワークのテストは時間がかかっていました。
我々の開発したテスト自動化システムを実適用することで運用業務を軽減することができました。
さらにワークフローに組み込むことでテストファーストな開発をネットワークにも導入できることを示します。
To respond to various functional requirements and environmental changes to the network,
it is necessary to construct network systems more quickly and efficiently than before.
However, due to physical restrictions, there has been a bottleneck in the repetitive execution of comprehensive functional network
even when making relatively small changes to the network.
To solve this problem, we developed an automatic test framework of the physical network
and applied it to the actual network systems. As a result, we were able to reduce operating costs.
Moreover, by incorporating this framework into the current operational workflow,
we showed that we could introduce test-first development methodology to network management.

Transcript

1. ネットワークテスト 自動化システムの実適用 The Application of Test Automation Framework in Physical Network Management 1 沖縄オープンラボラトリ ネットワークテストシステム プロジェクト （新日鉄住金ソリューションズ株式会社）田島 照久 （TIS株式会社）村木 暢哉 Okinawa Open Days 2017 (Day4) 2017/12/07 @沖縄県市町村自治会館
2. 2 プロビジョニングを自動化して で環境が作れるシステムを作った 5分 半日かけて サービスが問題なく動くか 手作業でテストをする
3. サービス提供の律速＝NWテスト サービスプロバイダは素早くサービスを提供したい 3 NWテストの自動化によりボトルネック解消 サーバ/アプリケーション 設定 各種プロビジョナ テスト テストコード/◦◦spec 各種テストツール CI/CDサービス ネットワーク 設定 各種プロビジョナ発展中 テスト 出張 人海戦術 温かみのある手作業
4. NW(だけ)のテストは従来つまらなかった システム構築にNWのテストは大切 繋がること自体を保証しなければならない NWは自律分散システムなので挙動を確かめる必要あり しかし現実は・・・ 物理作業を伴う人力作業でスケールしない 系全体のテストが難しいので単体のテストしかできない 提供するサービスレイヤーと一致しない 4 NW全体の動作を自動テストできるように
5. なぜNWのテストは自動化が進まないのか 物理機器の各種作業が必要 設置場所が遠隔地 物理配線の変更 複数機器にまたがる操作手順 テスト対象の組み合わせ爆発 5 ネットワークは繋がるもの 届きさえすれば中の設定は画一的 テストも１つに着目、ツールも色々 ネットワークは繋げるもの 色々な機器の整合性を取る必要がある… テスト？現地の人手作業… これらを解決し ユースケースによる テストをしよう (ソフトウェア開発の知見を拝借)
6. テスト自動化とこれまでの取り組み 6 テスト対象 NW(トポロジ)の操作 テスト対象 NW機器の設定 テスト対象サーバ (サービス)の設定 テスト用ノードの 作成・テスト実行 テスト用ノードを 対象NWへ接続 テストのための多様なトラフィック生成、 トラフィックの送受信 テストの結果判定 複数ノードの同時制御(client/server etc) 物理・論理構成に対するテストパターンの網羅 必要なテストトラフィックを 必要なポイントで入出力させるための仕組み 物理トポロジのソフトウェアによる操作 障害模擬・物理経路の系切替試験実行 NW機器インタフェース(CLI/REST/NETCONF…) による機器コンフィグレーション、機器状態取得 テスト対象の物理・論理リソース、 サービスの設定・セットアップ ユースケースから各種作業へ分解 テスト全体のオーケストレータ Test Scenario (Cucumber) 済 済 済 済 実際の業務へ適用できる段階 PJ外 PJ外
7. NTTCom様への実適用 昨年の発表で興味を持っていただきました 検証用VPLS網の設定変更 複数拠点、冗長化されたルータ(CE)で構成 VLAN単位での拠点間L2接続サービス 運用が抱える問題点 CEに投入する設定が手作業でレビューする余裕がない ユーザからの指摘で設定ミスによる通信不可を発見 運用管理者としては品質を安定したいが、テストが物理的に難しい 7 NWテスト自動化の導入
8. 実適用の成果 8 適用前 繋げて! 設定うまくで きてるか不安 終わったよ 本当につなが るか確かめな くっちゃ どこが悪い のだろう… 適用後 うまくつな がらないん だけど 繋げて! 全パターンテス トしたから確実 終わったよ 安心して使える 利用者 運用者
9. 導入したシステム構成（詳細は後述） 9 Test Scenario API NetTester Server 1 OFS テスト対象 ネットワーク (VPLS網) テストシナリオ 実行サーバ tcp/3000 (REST API) テストシステム用 セグメント Operator (テスト実行者) 拠点1 各拠点 操作シナリオ 記述 (RubyCucumber) OFS Test Nodes (NetNS) NetTester Server N …… コマンド実行 拠点N
10. 実適用の成果：付加価値の追加・向上 運用で出来ていなかったことが出来るようになった テスト自体 運用がより高品質・高度に改善された 設定のコスト低下 最低限の品質を保証可能。特に隠れ障害を事前に検知可能 作業者スキルへの依存度低下 作業者の安心 10
11. 実適用で得られたフィードバック 効果が認められたコメント 実際に設定ミスを事前検知できて助かった テストは実行しやすい方が良い  SSHログインするのは従来結構な手間 業務フロー変化を伴う試行ならではのコメントも テストのための機器事前設定は極力少なくしてほしい  作業量が増加した上にオペレーションミスが誘発されることを懸念  設定自動化の中でフォローしていくなど、今後の課題 CE上で手動でステータスを確認するのと違いがわからない  DevOpsでありがちな、単なるツール導入に陥る可能性  作業均質化のメリットなど、なぜ必要かを組織に浸透させる必要がある 11
12. NWテストにかかるコストの真相 12 テストのコストは見えにくい 繋げて! 設定しよう 終わらな い・・・ テストをしなかった場合 暗黙的にユーザが負担 問題発生時に信頼度の低下 作業時のミス対策などのコスト増加 人海戦術のテストをした場合 カバレッジとテスト時間のバランス 現地作業員のアサイン・出張 テスト失敗したときの再実施コスト大 テスト NWテスト自動化で解消
13. テスト自動化の仕組み 13
14. テスト自動化システムの構成 14 Test Scenario API NetTester Server 1 OFS テスト対象 ネットワーク (VPLS網) テストシナリオ 実行サーバ tcp/3000 (REST API) テストシステム用 セグメント Operator (テスト実行者) 拠点1 各拠点 操作シナリオ 記述 (RubyCucumber) OFS Test Nodes (NetNS) NetTester Server N …… コマンド実行 拠点N
15. NetTesterの昨年度の課題 テストできない構成があった OFS1台を超えるポート数を使ったテスト 物理的に離れた地点間のテスト 根本原因 使用コンポーネント間の密結合  同一筐体内での協調動作が前提 ✓ テストツール(Cucumber) ✓ NetTester ✓ OFコントローラ(Trema) ✓ OVS ✓ テストノード(Netns) 15 NetTester Server OFS OFS Test Nodes (NetNS) 各拠点 操作シナリオ 記述 (RubyCucumber)
16. 課題をどう解決したのか 多拠点間テスト対応時のコンポーネント疎結合化と役割分担 テストシナリオと環境制御機能の分離  各拠点を担当するテストシステムの単位 “TesterSet (NetTester+OFS)”を定義  テストの主体＝テストシナリオが全体のテスト状況を制御する ✓ 必要に応じTesterSetに制御を指示  NetTesterは設計前提から部品であり具体的なテストと実行内容を知る必要はない ✓ NetTesterはステートレスな単発処理(ホスト起動、繋ぎ込み、コマンド実行)に専念 ✓ 単拠点の機能を遠隔から要求に応じて実行可能にする形へ  SSHでの指示は鍵管理が複雑 → RESTで指示を定義 16 Test Scenario (Cucumber) テスト対象NW tcp/3000 (REST API)
17. 他システムとの連携 NorthBoundとしてのテストシナリオ実行のサービス化 テストシナリオを実行するAPI層を提供 テスト自体を提供するサービスとして疎結合化 17 Test Scenario (Cucumber) テスト対象NW tcp/3000 (REST API) 他システム REST API テストシナリオ 実行API テストシナリオ 実行サーバ
18. テストシナリオ 実行サーバ 動作の全体像 18 18 NetTester Server 1 OFS (Pica8) テスト対象 ネットワーク (SOで作成した 利用者セグメント) tcp/3000 (REST API) テストシステム用 セグメント Operator (テスト実行者) ssh (CLI) 拠点1 各拠点 操作シナリオ 記述 (RubyCucumber) OFS (OVS) Test Nodes (NetNS) TestNode起動 コマンド実行 パッチ実行 Trema起動 TestNode起動 コマンド実行 NetTester Server N …… TestNode起動 コマンド実行 拠点N テストコマンドによる TestNode間の トラフィック テストシナリオ 実行 Test Scenario 他システム REST API
19. 1.テストシナリオ実行要求 19 19 Test Scenario NetTester Server 1 OFS (Pica8) テスト対象 ネットワーク (SOで作成した 利用者セグメント) テストシナリオ 実行サーバ tcp/3000 (REST API) テストシステム用 セグメント Operator (テスト実行者) ssh (CLI) 拠点1 各拠点 操作シナリオ 記述 (RubyCucumber) テストシナリオ 実行 NetTester Server N …… 拠点N 拠点：1…N テスト内容：ping
20. 2.シナリオに従い、各拠点を初期化 20 20 Test Scenario NetTester Server 1 OFS (Pica8) テスト対象 ネットワーク (SOで作成した 利用者セグメント) テストシナリオ 実行サーバ tcp/3000 (REST API) テストシステム用 セグメント Operator (テスト実行者) 拠点1 各拠点 操作シナリオ 記述 (RubyCucumber) OFS (OVS) Trema起動 TestNode起動 コマンド実行 NetTester Server N …… 初期化 拠点N 各拠点初期化 NetTester等 コンポーネントの初期化
21. 3.各拠点にノード作成 21 21 Test Scenario NetTester Server 1 OFS (Pica8) テスト対象 ネットワーク (SOで作成した 利用者セグメント) テストシナリオ 実行サーバ tcp/3000 (REST API) テストシステム用 セグメント Operator (テスト実行者) 拠点1 各拠点 操作シナリオ 記述 (RubyCucumber) OFS (OVS) Test Nodes (NetNS) パッチ実行 NetTester Server N …… TestNode起動 拠点N ノード作成・ テスト対象NWへ接続 拠点1にAAを作成 拠点1にBBを作成 拠点NにXXを作成 拠点NにYYを作成
22. 4.各拠点でコマンド実行 22 22 Test Scenario NetTester Server 1 OFS (Pica8) テスト対象 ネットワーク (SOで作成した 利用者セグメント) テストシナリオ 実行サーバ tcp/3000 (REST API) テストシステム用 セグメント Operator (テスト実行者) 拠点1 各拠点 操作シナリオ 記述 (RubyCucumber) OFS (OVS) Test Nodes (NetNS) NetTester Server N …… コマンド実行 拠点N テストコマンドによる TestNode間の トラフィック 拠点1のAAで 「ping XX」を実行 拠点1のBBで 「ping YY」を実行 各ノードでコマンド実行
23. 5.各拠点からコマンド実行結果を回収 23 23 Test Scenario NetTester Server 1 OFS (Pica8) テスト対象 ネットワーク (SOで作成した 利用者セグメント) テストシナリオ 実行サーバ tcp/3000 (REST API) テストシステム用 セグメント Operator (テスト実行者) 拠点1 各拠点 操作シナリオ 記述 (RubyCucumber) OFS (OVS) Test Nodes (NetNS) NetTester Server N …… 実行結果回収 拠点N AAのログ回収 BBのログ回収 保存してあった 実行結果を送信
24. 6.シナリオと比較し、テスト成否を判断 24 24 Test Scenario NetTester Server 1 OFS (Pica8) テスト対象 ネットワーク (SOで作成した 利用者セグメント) テストシナリオ 実行サーバ tcp/3000 (REST API) テストシステム用 セグメント Operator (テスト実行者) 拠点1 各拠点 操作シナリオ 記述 (RubyCucumber) OFS (OVS) Test Nodes (NetNS) テスト実行結果 NetTester Server N …… 拠点N シナリオに設定された 要件表と比較 差分が無ければ テスト成功
25. 7.テスト結果をもとに続行/中止を判断 25 25 Test Scenario NetTester Server 1 OFS (Pica8) テスト対象 ネットワーク (SOで作成した 利用者セグメント) テストシナリオ 実行サーバ tcp/3000 (REST API) テストシステム用 セグメント Operator (テスト実行者) 拠点1 各拠点 操作シナリオ 記述 (RubyCucumber) OFS (OVS) Test Nodes (NetNS) テスト実行結果 NetTester Server N …… 拠点N テストが成功たから 設定は完了 or 失敗したから 設定見直そう
26. まとめ テストシステムの改善  実適用可能な構成を実現 コンポーネント間の密結合を解消 分散配置による多拠点間の通信試験 実適用の効果 テストにより設定ミスを発見できた 作業者のレベルによらない品質保証を実現 変更内容が機械的にチェックされる安心感UP 各フェーズが自動化できワークフローの見直しにつながる 26
27. 参照 NetTesterリポジトリ https://github.com/net-tester net-tester : NetTester本体 scenario-api : シナリオ実行APIサーバ multisite-examples : 多拠点対応シナリオサンプル デモ動画 https://youtu.be/DhKutgqYdSw 2016年度の活動 https://github.com/net-tester/examples 27