启用 Blazar 为 VNF 预留资源

https://blueprints.launchpad.net/tacker/+spec/reservation-vnfm

本提案旨在支持 VNFD 中 VDU 的 reservation_id。该规范参考了 ETSI 标准中计算资源预留的管理 [1]。

问题描述

目前 Tacker 不支持资源预留。然而在电信行业，VNF 稳定运行通常需要系统资源预留。VNF 可以在有限的基础设施资源条件下运行。在这种情况下，资源预留对于即将到来的扩展、维护工作、灾难恢复 [2] 非常有用。

例如，某些 VNFs 具有不同的优先级，在有限的基础设施资源上部署，并且由于特定时期内需求增加，更高优先级的 VNF 的扩展将是预期的。更高优先级 VNF 的操作员需要为其 VNF 预留资源，以防止所有资源被其他 VNFs 消耗。

NFV 中预留功能的架构在 “Management of resource reservations” ETSI GS NFV-IFA010 [1] 中有规定。根据该标准，MANO 中的每个组件应支持以下功能。

• NFVO

  • 决定是否以及何时需要资源预留

  • 向 VIM 请求预留

  • 将 VIM 提供的预留标识符告知 VNFM

• VNFM

  • 使用预留标识符请求预留资源

• VIM

  • 提供资源预留接口

Blazar 项目 [3] 实现了计算资源预留接口，现在可用。Blazar 支持 Host Reservation 和 Instance Reservation。要使用 Host Reservation，用户在创建实例时指定 --hint reservation=<reservation_id> 参数 [4]。要使用 Instance Reservation，用户使用 Blazar 创建的 flavor 和 server_group_id [5]。但是，Tacker 不支持指定此参数，本规范计划支持它。

此外，如果 VNF 使用预留资源部署，对于上述情况，预计 VNF 将在预留开始时扩展，并在预留结束时缩小。本规范还计划支持这些扩展或缩小操作，而无需人工干预。

提议的变更

• 在 node 类型的 properties 下添加一个新的 section ‘reservation_metadata’ tosca.nodes.nfv.VDU.Tacker。

  tacker_nfv_defs.yaml 和 tacker_defs.yaml 的更改如下。

  node_types:
    tosca.nodes.nfv.VDU.Tacker:
      derived_from: tosca.nodes.nfv.VDU
      ...
      properties:
        ...
        reservation_metadata:
          required: false
          type: tosca.datatypes.tacker.VduReservationMetadata
  

  datatypes:
    ...
    tosca.datatypes.tacker.VduReservationMetadata:
     properties:
       resource_type:
         type: string
         required: true
         constraints:
           - valid_values: [ physical_host, virtual_instance ]
       id:
         type: string
         required: true
  

  操作员应包含 reservation_metadata 并根据 Blazar 服务预留的资源指定参数 resource_type 和 id。参数 resource_type 可以是两种类型 physical_host 或 virtual_instance。在 Blazar 中创建 lease 时，需要指定要预留的资源类型。如果 resource_type 是 virtual_instance，则在 lease 创建成功后，响应中会返回 server_group_id，并且应在上面的 id 参数中指定此 server_group_id。 同样，如果 resource_type 是 physical_host，则应在上面的 id 参数中指定 reservation.id。此 id 参数将用于指示 Nova 如何调度 VDU。

  以下 VNFD 模板示例显示了 virtual_instance resource_type 的预留

  :caption: Example VNFD with reservation for `virtual_instance`
            resource_type
  tosca_definitions_version: tosca_simple_profile_for_nfv_1_0_0
  description: VDU with a reserved `virtual_instance`
  node_templates:
    - VDU_RSV:
      type: tosca.node.nfv.VDU.Tacker
      properties:
        ...
        reservation_metadata:
          resource_type: virtual_instance
          id: { get_input: server_group_id }
  

  :caption: Example parameter file
  topology_template:
    inputs:
      server_group_id:
        type: string
        description: server group id
  

  上述 VNFD 模板将被转换为 Heat Orchestration Template，如下所示

  heat_template_version: 2013-05-23
  resources:
    VDU_RSV:
      type: OS::Nova::Server
      ...
      scheduler_hints: { group: <server_group_id> }
  

  另一方面，physical_host 的预留示例如下

  :caption: Example VNFD with reservation for `physical_host`
            resource_type
  tosca_definitions_version: tosca_simple_profile_for_nfv_1_0_0
  description: VDU with a reserved `physical_host`
  node_templates:
    - VDU_RSV:
      type: tosca.node.nfv.VDU.Tacker
      properties:
        ...
        reservation_metadata:
          resource_type: physical_host
          id: { get_input: reservation_id }
  

  :caption: Example parameter file
  topology_template:
    inputs:
      reservation_id:
        type: string
        description: reservation id
  

  上述 VNFD 模板将被转换为 Heat Orchestration Template，如下所示

  heat_template_version: 2013-05-23
  resources:
    VDU_RSV:
      type: OS::Nova::Server
      ...
      scheduler_hints: { reservation: <reservation_id> }
  

• 添加一个新的 policy “tosca.policies.tacker.Reservation”

  在此 policy 中，您可以指定在 Blazar 触发 lease 开始、lease 结束前和 lease 结束事件时要执行的操作。

  对于上述用例，仅需要支持扩展和缩小操作，即可以在 start_actions、before_end_actions 和 end_actions 参数中指定 tosca.policies.tacker.Scaling 类型的 policy。但是，如果我们发现新的用例，将来可能需要其他操作。

  我们计划将扩展作为 lease 开始的 start_actions 操作执行，并将缩小作为 lease 结束前的 before_end_actions 操作执行，如下所示的 VNFD 样本所示。在本示例中，VNF 在预留开始时扩展，这意味着 VNF 在预留开始之前已创建。因此，不允许在 VNF 创建时使用预留资源创建 VDU。为了解决此问题，VNF 将在开始时使用没有 VDU 的 VDU_RSV 创建，并且 scaling policy 中的 default_instances 和 min_instances 参数指定为 0。如果 VNF 在预留开始之前需要 VDU，则必须指定其他 VDU（如样本中的 VDU_NO_RSV）。

  以下是包含 reservation 触发 policy 的 VNFD 示例

  :caption: Example VNFD with reservation policy
  tosca_definitions_version: tosca_simple_profile_for_nfv_1_0_0
  description: VDU with a reserved resource
  node_templates:
    - VDU_RSV:
      type: tosca.node.nfv.VDU.Tacker
      properties:
        ...
        reservation_medata:
          resource_type: { get_input: physical_host }
          id: { get_input: reservation_id }
    - VDU_NO_RSV:
      type: tosca.node.nfv.VDU.Tacker
        ...
  
  policies:
    - RSV:
      type: tosca.policies.tacker.Reservation
      properties:
        lease_id: { get_input: lease_id }
        start_actions: [SP_RSV]
        before_end_actions: [SP_RSV]
        end_actions: noop
    - SP_RSV:
        type: tosca.policies.tacker.Scaling
        properties:
          increment: 5
          min_instances: 0
          max_instances: 5
          default_instances: 0
          targets: [VDU_RSV]
  

  上述 reservation policy 将被转换为 Heat Orchestration Template，如下所示。

  description: 'VNF TOSCA template with reservation_id input parameters
  parameters: {}
  resources:
    start_actions:
      type: OS::Aodh::EventAlarm
      properties:
        alarm_actions: ['http://hostname:9890/v1.0/vnfs/61b705ca-6dcc-4178-8402-bb4b85882760/start_actions/SP_RSV-out/eqmz4otj']
        event_type: lease.event.start_lease
        query:
        - {field: traits.lease_id, op: eq, value: 1933495b-0066-4243-aa48-d1fdd895fd5c}
    before_end_actions:
      type: OS::Aodh::EventAlarm
      properties:
        alarm_actions: ['http://hostname:9890/v1.0/vnfs/61b705ca-6dcc-4178-8402-bb4b85882760/before_end_actions/SP_RS-in/rfcz0v6y']
        event_type: lease.event.before_end_lease
        query:
        - {field: traits.lease_id, op: eq, value: 1933495b-0066-4243-aa48-d1fdd895fd5c}
    end_actions:
      type: OS::Aodh::EventAlarm
      properties:
        alarm_actions: ['http://hostname:9890/v1.0/vnfs/61b705ca-6dcc-4178-8402-bb4b85882760/end_actions/noop/eqmz4otj']
        event_type: lease.event.end_lease
        query:
        - {field: traits.lease_id, op: eq, value: 1933495b-0066-4243-aa48-d1fdd895fd5c}
    SP_RSV_scale_out:
      type: OS::Heat::ScalingPolicy
      properties:
        auto_scaling_group_id: {get_resource: SP_RSV_group}
        adjustment_type: change_in_capacity
        scaling_adjustment: 1
        cooldown: 120
    SP_RSV_group:
      type: OS::Heat::AutoScalingGroup
      properties:
        min_size: 1
        desired_capacity: 1
        cooldown: 120
        resource: {type: SP_RSV_res.yaml}
        max_size: 3
    SP_RSV_scale_in:
      type: OS::Heat::ScalingPolicy
      properties:
        auto_scaling_group_id: {get_resource: SP_RSV_group}
        adjustment_type: change_in_capacity
        scaling_adjustment: -1
        cooldown: 120
  

• 创建和处理警报 (tacker->heat->aodh->tacker)

  如果在 VNFD 模板中指定了 policy tosca.policies.tacker.Reservation，tacker 将该 policy 转换为 heat 模板，该模板将在 Aodh 服务中创建警报。当 Blazar 触发 start_lease、before_end_lease 和 end_lease 事件时，这些事件将在 lease 的生命周期中被 Aodh 服务接收，然后 Aodh 服务将引发警报，这些警报将由 Tacker 服务处理。我们计划重用现有的 AlarmReceiver 中间件来处理 tosca.policies.tacker.Reservation policy 的警报。

  注意

  需要配置 Ceilometer 以启用事件警报 [6]

备选方案

将 reservation_metadata property 转换为 schedular_hints.reservation 或 scheduler_hints.group 的另一种方法是更新 heat-translator。但是，VDU 中的 reservation_metadata property 是 NFV 的一部分，将此类逻辑引入 heat-translator 不是一个好的方法。

数据模型影响

无

REST API 影响

无

安全影响

无

通知影响

无

其他最终用户影响

无

性能影响

无

其他部署者影响

无

开发人员影响

无

实现

负责人

主要负责人

nirajsingh <niraj.singh@nttdata.com>

其他贡献者

Hiroyuki Jo <jo.hiroyuki@lab.ntt.co.jp>

工作项

• 将新的 property reservation_metadata 添加到 tosca.nodes.nfv.VDU.Tacker。

• Tosca Parser: 添加一个新的 policy 类型和属性，如 ‘start_actions’、‘before_end_actions’ 和 ‘end_actions’ 用于解析 tosca 模板的 reservation policy。

• heat-translator: 将 tosca.policies.tacker.Reservation 转换为 Heat Orchestration Template。

• 编写单元/功能测试用例

• 添加发布和安装文档

依赖项

• 为了实现此功能，tacker 之外的其他项目中需要进行许多更改，如 Work Items 部分中所列。

测试

添加功能测试以测试此功能。您需要创建 lease，使用 lease id 和 reservation id 创建 vnfd 模板，从 vnfd 模板创建 vnf，最后检查是否在 lease 的生命周期内接收到 Blazar 触发的每个事件的警报。

文档影响

• 添加文档以说明如何使用预留功能

• 更新安装指南。Blazar、Aodh 和 Ceilometer 服务需要使用此功能。

参考资料

[1] (1,2)

http://www.etsi.org/deliver/etsi_gs/NFV-IFA/001_099/010/02.03.01_60/gs_NFV-IFA010v020301p.pdf

[2]

https://specs.openstack.org/openstack/development-proposals/development-proposals/proposed/capacity-management.html#usage-scenarios-examples

[3]

https://wiki.openstack.org/wiki/Blazar/latest/

[4]

https://docs.openstack.org/blazar/latest/cli/host-reservation.html

[5]

https://docs.openstack.org/blazar/latest/cli/instance-reservation.html

[6]

https://docs.openstack.org/aodh/latest/contributor/event-alarm.html