TOMMANO – управление виртуализированными сетевыми функциями в облачной среде на основе стандарта TOSCA

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

С момента своего дебюта в 2012 г. концепция виртуализации сетевых функций (NFV) значительно эволюционировала и получила широкое распространение. Технология NFV позволяет упростить настройку сетевых функций и снизить затраты на обработку трафика за счет использования программных модулей, работающих на виртуальных машинах, запускаемых на стандартном серверном оборудовании, вместо физических проприетарных сетевых устройств. Однако развертывание виртуализованных сетевых функций (таких как брандмауэр, NAT, спам-фильтр) в виде программных компонентов, управление их жизненным циклом, изменение конфигураций этих компонентов и ручная настройка маршрутизации между ними по-прежнему являются трудозатратными операциями. Описанная проблема существует из-за огромного количества различных компонентов сетевой инфраструктуры и из-за различий в функциональности выбранного программного обеспечения, сетевых операционных систем и облачных платформ. В частности, проблема актуальна для платформы анализа биомедицинских данных Научного центра мирового уровня Сеченовского университета.

В этой статье нами описывается созданный для решения данной проблемы фреймворк TOMMANO, который позволяет автоматизировать развертывание виртуализированных сетевых функций на виртуальных машинах в произвольных облачных средах. Принцип его работы основан на преобразовании декларативных шаблонов OASIS TOSCA [5, 6] в нотации, соответствующей стандарту ETSI MANO [2] для NFV, в нормативные шаблоны TOSCA и наборы скриптов Ansible. Используя эти выходные данные, TOSCA-оркестратор может развернуть приложение, использующее виртуализированные сетевые функции, в любой поддерживаемой им облачной среде.

Кроме того, в статье приводится пример использования данного фреймворка для автоматического развертывания некоторого набора сетевых функций. В этом примере Cumulus VX используется в качестве провайдерской операционной системы для сетевых функций, Clouni используется в качестве TOSCA-оркестратора, Openstack используется в качестве облачного провайдера.

Разработанный фреймворк TOMMANO получил свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023682112 от 23.10.2023.

Об авторах

Р. К. Столяров

Институт системного программирования им. В.П. Иванникова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: sadimer@ispras.ru
Россия, Москва

В. В. Швецова

Институт системного программирования им. В.П. Иванникова Российской академии наук

Email: shvetcova@ispras.ru
Россия, Москва

О. Д. Борисенко

Институт системного программирования им. В.П. Иванникова Российской академии наук

Email: borisenko@ispras.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. ETSI GS NFV-IFA 011 Network Functions Virtualisation (NFV) Specification. Available at: https://www.etsi.org/deliver/etsi_gs/NFV-IFA/001_099/011/02.01.01_60/gs_nfv-ifa011v020101p.pdf, accessed: 31.08.2023.
  2. ETSI GS NFV-MAN 001 Network Functions Virtualisation (NFV), Management and Orchestration. Available at: https://www.etsi.org/deliver/etsi_gs/NFV-MAN/001_099/001/01.01.01_60/gs_nfv-man001v010101p.pdf, accessed: 31.08.2023.
  3. Bouten N., Boutaba R., Gorricho J., Mijumbi R., Serrat J., Turck F.D. Network Function Virtualization: State-of-the-Art and Research Challenges // IEEE Communications Surveys and Tutorials. 2016. Vol. 18. P. 236–262.
  4. Kaur K., Mangat V., Saluja K. A review on Virtualized Infrastructure Managers with management and orchestration features in NFV architecture // Computer Networks. 2022. Vol. 217. 109281. doi: 10.1016/j.comnet.2022.109281
  5. OASIS Topology and Orchestration Specification for Cloud Applications (TOSCA). Available at: http://docs.oasis-open.org/tosca/TOSCA-Simple-Profile-YAML/v1.3/TOSCA-Simple-Profile-YAML-v1.3.html, accessed: 31.08.2023.
  6. Borisova A.A., Borisenko O.D. Research of Construction Methods for Cloud Services and Overview of the Implementations TOSCA Standard // Trudy ISP RAN / Proc. ISP RAS. 2022/ Vol. 34. I. 5. P. 143–162 (in Russ.). doi: 10.15514/ISPRAS-2022-34(5)-9
  7. Lazarev N.A., Borisenko O.D. Requirements and architecture design for cloud PaaS orchestrator // Trudy ISP RAN / Proc. ISP RAS. 2022. Vol. 34. I. 4. P. 211–228 (in Russ.). doi: 10.15514/ISPRAS2022-34(4)-15
  8. Amazon Web Services. Available at: https://aws.amazon.com/, accessed: 31.08.2023.
  9. Open Source Cloud Computing Infrastructure – OpenStack. Available at: https://www.openstack.org/, accessed: 31.08.2023.
  10. Shvetcova V., Borisenko O., Polischuk M. Domain-Specific Language for Infrastructure as Code // 2019 Ivannikov Memorial Workshop (IVMEM), Velikiy Novgorod, Russia, 2019. P. 39–45. doi: 10.1109/IVMEM.2019.00012
  11. Shvetcova V., Borisenko O., Polischuk M. Using Ansible as Part of TOSCA Orchestrator // 2020 Ivannikov Ispras Open Conference (ISPRAS), Moscow, Russia, 2020. P. 109–114. doi: 10.1109/ISPRAS51486.2020.00023
  12. OASIS TOSCA Simple Profile for Network Functions Virtualization (NFV). Available at: http://docs.oasis-open.org/tosca/tosca-nfv/v1.0/tosca-nfv-v1.0.html, accessed: 31.08.2023.
  13. Simar A. NFV Orchestration using OpenStack. Master’s thesis/ Computer Science Dept., University of Victoria, 2017.
  14. Chen J., Chen Y., Tsai S.-C., Lin Y.-B. Implementing NFV system with OpenStack // 2017 IEEE Conference on Dependable and Secure Computing. Taipei, Taiwan, 2017. P. 188–194. doi: 10.1109/DESEC.2017.8073806
  15. Castillo-Lema J., Venâncio Neto A., Oliveira de F., Takeo Kofuji S. Mininet-NFV: Evolving Mininet with OASIS TOSCA NVF profiles Towards Reproducible NFV Prototyping // 2019 IEEE Conference on Network Softwarization (NetSoft). Paris, France, 2019. P. 506–512. doi: 10.1109/NETSOFT.2019.8806686
  16. Open Baton: an open source reference implementation of the ETSI Network Function Virtualization MANO specification. Available at: https://openbaton.github.io/cases.html, accessed: 31.08.2023.
  17. TOMMANO source code. Available at: https://github.com/sadimer/tommano, accessed: 31.08.2023.
  18. Cumulus Linux User Guide. Available at: https://docs.nvidia.com/networking-ethernet-software/cumulus-linux-54/, accessed: 31.08.2023.
  19. VyOS – Open source router and firewall platform. Available at: https://vyos.net/, accessed: 31.08.2023.
  20. OpenWrt Project. Available at: https://openwrt.org/, accessed: 31.08.2023.
  21. Microsoft Azure, Software for Open Networking in the Cloud. Available at: https://sonic-net.github.io/SONiC/, accessed: 31.08.2023.
  22. PicOS: Disaggregated NOS for White Box Switches. Available at: https://www.pica8.com/picos-software/, accessed: 31.08.2023.
  23. Bind9 – DNS server. Available at: https://www.isc.org/bind/, accessed: 31.08.2023.
  24. DPI for linux as an extension of iptables. Available at: https://devel.aanet.ru/ndpi/, accessed: 31.08.2023.
  25. ntopng – High-Speed Web-based Traffic Analysis and Flow Collection. Available at: https://www.ntop.org/products/traffic-analysis/ntop/, accessed: 31.08.2023.
  26. Aksenova E., Lazarev N., Badalyan D., Borisenko O., Pastukhov R. Michman: an Orchestrator to deploy distributed services in cloud environments // 2020 Ivannikov Ispras Open Conference (ISPRAS). Moscow, Russia, 2020. P. 57–63. doi: 10.1109/ISPRAS51486.2020.00015

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024