SMART ORCHESTRATION ON CLOUDNATIVE ENVIRONMENTS

Abstract

Atualmente, a gestão de aplicações Cloud-Native está a tornar-se cada vez mais complexa. Estas aplicações estão a expandir-se progressivamente para vários domínios e ambientes de cloud, incluindo cenários multi-cluster. Orquestrar uma infraestrutura altamente heterogénea torna-se um desafio. Neste trabalho, realizado no âmbito do projeto CHARITY, focámo-nos na pesquisa de soluções para automatizar a gestão destes ambientes e aplicações. Isso incluiu a pesquisa de abordagens Cloud-Native para a configuração consistente da infraestrutura e interconetividade multi-cluster.Nesse sentido, propusemos uma arquitetura de orquestração Cloud-Native adaptada para clusters Kubernetes e aplicações baseadas em \textit{containers}. Esta arquitetura, alinhada com os princípios do framework\textit{ Zero Touch Network & Service Management (ZSM)} da ETSI e com \textit{closed loops}, assenta no conceito de automatizar a criação e gestão de diferentes tipos de serviços e recursos (ou seja, clusters, aplicações, etc.). A abordagem proposta pretende permitir uma monitorização contínua e reação a alterações em recursos e infraestrutura (por exemplo, criar ou redimensionar um cluster quando necessário). Implementámos e validámos a solução concebida em diferentes cenários e casos de uso de aplicações inter-cluster.As nossas conclusões destacam a utilidade e viabilidade da solução proposta para apoiar uma gestão mais eficiente (ou seja, automatizada) do ciclo de vida de uma infraestrutura Cloud-Native multi-domínio e de aplicações. A implementação realizada e os resultados obtidos foram refletidos em várias publicações científicas e demonstrações do projeto CHARITY.

Nowadays, managing Cloud-Native applications is becoming increasingly complex. These applications are progressively expanding into various domains and cloud environments, including multi-cluster scenarios. Orchestrating such a highly heterogeneous infrastructure becomes a challenge. In this work, conducted in the scope of the CHARITY project, we focused on researching solutions for automating the management of these environments and applications. This included the research of Cloud-Native approaches for consistent infrastructure bootstrapping and multi-cluster interconnectivity. We proposed a Cloud-Native orchestration architecture specifically tailored for Kubernetes clusters and container-based applications. This architecture, aligned with the principles of the Zero touch network & Service Management (ZSM) framework from ETSI and closed loops, is rooted in the concept of automating the creation and management of different kinds of services and resources (i.e., clusters, applications, etc.). The proposed approach intends to allow ongoing monitoring and reaction to changes in resources and infrastructure (e.g., creating a cluster on demand, scale-in/-out a cluster on demand when needed). We implemented and validated the conceived solution using different scenarios and use cases of cross-cluster applications. Our findings highlight the usefulness and feasibility of the proposed solution for supporting a more efficient (i.e., automated) lifecycle management of a multi-domain Cloud-Native infrastructure and applications. The performed implementation and obtained results were reflected in several scientific publications and CHARITY project demonstrations.