[論文レビュー] Joint Orchestration of Cloud-Based Microservices and Virtual Network Functions

Hadi Razzaghi Kouchaksaraei, Holger Karl|arXiv (Cornell University)|Jan 30, 2018

Software-Defined Networks and 5G被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、Terraform と SONATA を用いてクラウドベースのマイクロサービスと仮想ネットワーク機能（VNF）を統合する包括的なオ케ストレーションフレームワークを提案し、マルチクラウドおよび NFV 環境における共同デプロイ、サービスチェイン、WAN 接続を可能にしている。このソリューションは、Terraform のマルチクラウドプロビジョニング機能と、SONATA の NFV 専用の機能を組み合わせることで、現在のプラットフォームに欠けている点を補完し、コスト効率とパフォーマンスを向上させながら、複雑なハイブリッドサービスのシームレスな管理を実現する。

ABSTRACT

Recent studies show the increasing popularity of distributed cloud applications, which are composed of multiple microservices. Besides their known benefits, microservice architecture also enables to mix and match cloud applications and Network Function Virtualization (NFV) services (service chains), which are composed of Virtual Network Functions (VNFs). Provisioning complex services containing VNFs and microservices in a combined NFV/cloud platform can enhance service quality and optimise cost. Such a platform can be based on the multi-cloud concept. However, current multi-cloud solutions do not support NFV requirements, making them inadequate to support complex services. In this paper, we investigate these challenges and propose a solution for jointly managing and orchestrating microservices and virtual network functions.

研究の動機と目的

• マルチクラウドおよび NFV 環境におけるマイクロサービスと VNF を統合したハイブリッドサービスを統一的にオーケストレートする課題に対処すること。
• サービスチェインや WAN 接続といった NFV の要件をネイティブにサポートしない既存のマルチクラウドプラットフォームの制限を克服すること。
• Terraform によるマルチクラウドプロビジョニングと、SONATA による NFV 管理という、別々のオーケストレーションツールを統合し、一貫性のあるプラットフォームを構築すること。
• マイクロサービスと VNF の両方のライフサイクル管理、オートスケーリング、依存関係モデリングを可能にすること。
• 既存の標準化されたツールとインターフェースを再利用することで、運用の複雑さと保守負荷を低減すること。

提案手法

• マイクロサービスを異種のクラウドインfraストラクチャ across にデプロイするために、マルチクラウドプロビジョニングレイヤーとして Terraform を統合する。
• SONATA のオーケストレータを活用し、サービスチェインや OVS ベースの WAN 接続を含む NFV 特有の要件を満たす VNF を管理する。
• SONATA のインfraストラクチャアダプタを OpenStack 用に、OVS アダプタをネットワーク接続用に使用し、Terraform を介して OpenStack を超えるサポートを拡張する。
• Terraform の宣言的インフラストラクチャとしてのコードモデルと、SONATA のサービス記述子を組み合わせることで、共同ライフサイクル管理を可能にする。
• Terraform がクラウドインfraストラクチャのプロビジョニングを担当し、SONATA が VNF のライフサイクルとネットワーク機能を管理するというハイブリッドオーケストレーションモデルを採用する。
• マイクロサービスと VNF の両方の依存関係、スケーリングポリシー、デプロイ制約を表現するための共同サービス記述子を開発する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 マルチクラウドおよび NFV 環境において、マイクロサービスと VNF をどのように共同でオーケストレートすれば、複雑なサービスチェインをサポートできるか？
• RQ2 クラウドネイティブなオーケストレーションツールと NFV 専用プラットフォームとの間で、どのようにシームレスな相互運用性を実現できるか？
• RQ3 Terraform のような既存のマルチクラウドツールを、サービスチェインや WAN 接続といった NFV 特有の要件を満たすようにどのように拡張できるか？
• RQ4 ハイブリッドデプロイにおいて、マイクロサービスと VNF の管理に最適なオーケストレーションシステム間の役割分担はどのようにすべきか？
• RQ5 統一された記述子モデルは、マイクロサービスと VNF の混合ワークロードの依存関係、スケーリング、デプロイポリシーをどのように表現できるか？

主な発見

• Terraform と SONATA の統合により、マイクロサービスと VNF が複数のクラウドおよび NFV インfraストラクチャに共同でデプロイ可能となり、ツール固有の制限を克服できる。
• 提案されたアーキテクチャは、SONATA の OVS アダプタを介してサービスチェインと WAN 接続をサポートし、標準的なマルチクラウドツールに欠けている重要な NFV 要件を満たしている。
• Terraform や SONATA のような確立されたツールを再利用することで、開発および保守の負荷を低減するとともに、拡張性を確保している。
• 共同オーケストレーションモデルにより、統一された記述子フォーマットを通じて、ハイブリッドサービスのオートスケーリングとライフサイクル管理が可能になっている。
• Terraform がサポートする任意のクラウドインfraストラクチャ上でデプロイが可能であるため、ポータビリティが向上し、ベンダーロックインを回避できる。
• 本アプローチは、アプリケーションロジック（マイクロサービス）とネットワーク機能（VNF）を統合した複雑なサービスを、単一で整合性のあるオーケストレーションフローで管理できるという実現可能性を示している。