[论文解读] 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 4

一句话总结

本文提出了一种统一的编排框架，通过使用Terraform和SONATA，将基于云的微服务与虚拟网络功能（VNFs）集成，实现在多云和NFV环境中的联合部署、服务链以及广域网（WAN）连接。该解决方案通过结合Terraform的多云资源编排能力与SONATA的NFV专用功能，弥合了现有平台在支持服务链和WAN连接方面的空白，实现了对复杂混合服务的无缝管理，同时提升了成本效益和性能。

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.

研究动机与目标

• 解决在统一的多云和NFV环境中编排混合服务（结合微服务与VNFs）的挑战。
• 克服现有多云平台缺乏原生支持NFV需求（如服务链和WAN连接）的局限性。
• 将分散的编排工具——Terraform用于多云资源编排，SONATA用于NFV管理——整合为一个统一平台。
• 实现对微服务与VNFs的联合生命周期管理、自动扩展及依赖建模。
• 通过重用现有标准化工具和接口，降低运维复杂性和维护开销。

提出的方法

• 将Terraform作为多云资源编排层，用于在异构云基础设施上部署微服务。
• 利用SONATA编排器管理具有NFV特定需求的VNFs，包括服务链和基于OVS的WAN连接。
• 使用SONATA的基础设施适配器支持OpenStack，以及OVS适配器实现网络连接，通过Terraform扩展对OpenStack以外环境的支持。
• 结合Terraform的声明式基础设施即代码模型与SONATA的服务描述符，实现联合生命周期管理。
• 采用混合编排模型：Terraform负责云基础设施的资源编排，SONATA负责VNF的生命周期和网络功能管理。
• 开发联合服务描述符，用于表达微服务与VNFs之间的依赖关系、扩展策略及部署约束。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在多云和NFV环境中联合编排微服务与VNFs，以支持复杂的服务链？
• RQ2 哪些架构与集成模式能够实现云原生编排工具与NFV专用平台之间的无缝互操作性？
• RQ3 如何扩展现有多云工具（如Terraform）以支持NFV特定需求（如服务链和WAN连接）？
• RQ4 在混合部署中，管理微服务与VNFs的编排系统之间应如何最优分工？
• RQ5 如何通过统一的描述符模型表达混合微服务与VNF工作负载的依赖关系、扩展策略与部署策略？

主要发现

• Terraform与SONATA的集成实现了微服务与VNFs在多个云和NFV基础设施上的联合部署，克服了工具特异性限制。
• 所提出的架构通过SONATA的OVS适配器支持服务链和WAN连接，满足了标准多云工具所缺失的关键NFV需求。
• 通过重用成熟的工具（如Terraform和SONATA），该方案降低了开发与维护开销，同时保证了可扩展性。
• 联合编排模型通过统一的描述符格式，实现了对混合服务的自动扩展与生命周期管理。
• 该方法支持在Terraform所支持的任意云基础设施上进行部署，增强了可移植性，避免了厂商锁定。
• 该方案在管理结合应用逻辑（微服务）与网络功能（VNFs）的复杂服务方面展示了可行性，实现了单一、连贯的编排流程。