20160518 jun lee_ opnfv_brahmaputra_분석

OPNFV Brahmaputra 분석

2016. 05. 18

㈜파이오링크

SDN개발실 이준 ([email protected])

© PIOLINK, Inc. SDN No.1

Contents

Backgrounds

- About OPNFV

- OPNFV Scope

- OPNFV Membership List

- OPNFV Related Community

- OPNFV Projects

- OPNFV Releases

Brahmaputra Overview

- Deployment Tools

- Brahmaputra Release Documentation

- New Features

Conclusions

Appendix

- OPNFV Requirements Projects

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Backgrounds

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About OPNFV

OPNFV (Open Platform for NFV)

- 통신 사업자 주도로 2014년 10월 출범

- NFV (Network Function Virtualization)를 사용하는 신제품이나 서비스를 빠르게 도입 할 수 있도록 하기 위한 캐리

어급 통합 오픈 소스 플랫폼 (Carrier-Grade, Integrated, Open Source Platform)

- Linux 재단의 협업 프로젝트 (Linux Foundation Collaborative Project )

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About OPNFV

OPFNV’s Goals

- NFV 기반의 새로운 제품과 서비스 도입을 촉진하기 위해 통합 및 검증 된 Open Source Platform 개발

- 업계 요구를 충족하는 OPNFV 기술을 검증할 Community 참여 유도

- OPNFV Platform 에서 활용될 수 있는 관련 Open Source Project 에 기여 및 참여

• Open Source Component 들 간의 Consistency, Performance, Interoperability 보장

- 개방형 표준 과 오픈 소스 소프트웨어(Open Standards and Software) 기반한 NFV 솔루션을 위한 생태계 조성

- Open Source NFV 를 위한 Platform 과 Community 로 써 OPNFV 확산 촉진

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OPNFV Scope

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초기 OPNFV 프로젝트에서는 Upstream Project 들과 통합을 통하여 NFV Infrastructure (NFVI) 와 Virtualized

Infrastructure Manager (VIM) 구현을 목표로 함

NFVI, VIM 의 API (Application Programmable Interface)를 제공하여 다른 NFV Elements (e.g. VNF Manager, VNFs,

Orchestrator) 와 연동이 가능하도록 함


OPNFV Membership List

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OPNFV Member 주로 전세계 주요 통신사와 통신장비 제조사들로 구성되어 있는것이 특징


OPNFV Related Community

Open Source Projects Relevant to OPNFV (Brahmaputra 버전 기준)

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Project Cadence Current Version Last Release Next Release

OpenStack 6 months Liberty 2015-10-15 2016-04-07

OpenDaylight ~ 6 months Lithium 2015-06-25 2016-02-04

Open vSwitch 4-6 months 2.4 2015-08-21 Early 2016

ONOS 3 months 1.3.0 2015-09-13 Dec 2016

OpenContrail 2.20 June 2015 Early 2016

DPDK 4 months 2.2.0 2015-04-03 2016-01-31

Libvirt Monthly 1.2.21 2015-11-04 Dec 2015

QEMU/KVM 4-5 months 2.4.1 2015-08-11 Dec 2015

Linux 2-3 months 4.3.3 2015-11-01 Jan 2016

OPNFV 는 새로운 기술이 아닌, 기존 Open Source 구성요소들을 활용 하여 진행 함 (e.g. OpenStack, OpenDaylight)

위 표는 OPNFV 관련 주요 상위 프로젝트들을 (Upstream Projects) 의미 함

NFV Reference Platform 구현을 위해 Upstream Project 에 속한 Open Source Community 와 협력 수행

OPNFV 는 위 Open Source Project 에서 개발되는 구성 요소를 지속적으로 통합, 자동화, 배포, 테스트 할 수 있는 기반을 제공



OpenStack: OPNFV related blueprints (1)

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OpenStack Project

Blueprint name OPNFV Project Driving

Status

Nova

New nova API call to mark nova-compute down Doctor Completed (Liberty)

Support forcing service down Doctor Completed (Liberty)

Get valid server state Doctor Completed (Liberty)

Get servers filtered by host status Doctor Completed (Mitaka)

Maintenance Reason to Server Doctor In review (Newton)

(VNF_Geo_site_redundancy) Expose quiesce unquiesce api

Doctor In review (Newton)

Keystone

(multisite identity service management) Can’t specify identity endpoint for token validation among several keystone servers in keystone middleware

Multisite, HA for OPNFV

Completed (Liberty)

OpenStack Hierarchical Administrative Framework ONOSFW stalled

Heat-Translator

Implement new Networking feature in TOSCA Parser Completed (Liberty)

Ceilometer Add independent alarm report mechanism HA for OPNFV

Abandoned (Liberty)in favour of Monasca approach

Event Alarm Evaluator Doctor Completed (Liberty)



OpenStack: OPNFV related blueprints (2)

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OpenStack Project

Blueprint name OPNFV Project Driving

Status

Cinder

Add pagination query support for cinder snapshots/backup in a large scale system

Multisite Completed (Liberty)

Using Change-Since Filter for Resource Query based on a specified time period for better sync in a large scale system

Multisite stalled

(VNF_Geo_site_redundancy)Get replicated volume ref for DR

Multisite Work In Progress

new cinder API call to mark cinder-volume down Doctor Work In Progress

Support forcing service down (CLI) Doctor Work In Progress

Neutron

OpenStack Service Chaining Framework VNFFG Superseded (networking-sfc and/ort Tacker)

Allow admin to mark agents down Doctor Stalled (Incomplete)

(VNF High Availability across VIM) ml2 cross backends extension spec

Multisite Work In Progress

Congress Event Driven Policy Engine Cooper roadmap (post-R1)

Data Source Extensions Cooper Roadmap (post-R1)


OPNFV Projects

OPNFV 는 4개의 하부 프로젝트로 구성

- 요구사항 프로젝트 (Requirements)

• NFV Reference Platform 개발을 위해 필요한 요구사항에 대해 수집 및 문서화를 위한 프로젝트

• 정의된 요구사항은 OPNFV Community 나 Upstream Project 에서 구현

- 통합 및 검증 프로젝트 (Integration & Testing)

• NFV Reference Platform 구축에 사용되는 다양한 Open Source Project (e.g. OpenStack, OpenDaylight)에 대

한 통합 및 검증 수행을 위한 프로젝트

- 협력개발 프로젝트 (Collaborative Development)

• NFV Reference Platform 개발을 위해 다른 Open Source Project 그룹 및 표준화 단체등과 협력 개발을 위한

프로젝트

- 문서화 프로젝트 (Documentation)

• OPNFV 와 관련된 문서화 및 문서 작성 도구 개발을 위한 프로젝트

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OPNFV Projects

OPNFV 승인 프로젝트 (Approved Projects), Brahmaputra 기준

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※ Requirements, Integration & Testing, Collaborative Development, Documentation 전체 48 Approved Projects


OPNFV Releases

Release History

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Release Version Release Date Install Tools

Brahmaputra 2.0 Thu, 04/21/2016 • Apex • Compass • Fuel • JuJu

Brahmaputra 1.0 Tue, 03/01/2016 • Apex • Compass • Fuel • JuJu

Arno SR1 Thu, 10/01/2015 • Foreman • Fuel

Arno 1.0 Thu, 06/04/2015 • Foreman • Fuel

Arno (이탈리아 서부의 강)버전을 시작으로 Brahmaputra (Tibet 남서부에서 인도 북동부로 흐르는 강)버전 까지 Release

되었음

Release Name 의 첫 글자로 Release 순서 파악 (Arno, Brahmaputra)

Colorado (미국 남서부를 흐르는 강) 버전 Release 예정

OPNFV Release Name 은 River 를 테마로 함 (OPNFV Community 가 “Upstream” 형태의 작업을 수행하는 데서 착안)


Brahmaputra Overview

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OPNFV Brahmaputra Overview

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Arno 버전에서 Brahmaputra 버전으로 변경되면서 Fault Management, IPv6, SFC, L3VPN, Reservation 등의 New

Feature 가 추가 됨

New Features 추가 외에도 Integration 및 Testing 을 수행하여 결과를 문서화 (Documentation) 하여 Release 함


Deployment Tools

Brahmaputra 버전에서 아래와 같은 Deployment Tool 을 통해 OPNFV 설치 가능

- Apex: Apex is an OPNFV Installation tool based on RDO Manager that deploys OPNFV using the RDO Project

OpenStack Distribution. RDO manager is a Triple-O based installation tool. Triple-O is an image based life cycle

deployment tool that is a member of the OpenStack Big Tent Governance. Apex uses Centos on all target

platforms and can deploy all SDN controllers.

- Compass: Compass is an installer project based on open source project Compass, which provides automated

deployment and management of OpenStack and other distributed systems. It can be considered as what the

LiveCD to a single box for a pool of servers – bootstrapping the server pool. Compass is based on Ansible. It can

deploy Ubuntu or Centos as target operating system and ODL and ONOS as SDN controllers

- Fuel: Fuel is an installer project based on the Fuel OpenStack open source project providing automated

deployment and management of OpenStack and other distributed systems. Fuel is based on puppet and deploys

the Ubuntu Linux operating system; the OpenStack virtual Infra-structure manager, and OpenDaylight or ONOS

SDN controllers.

- Joid: Joid is an installer utilizes the technology developed in Juju and MAAS. Juju allows you to deploy, configure,

manage, maintain, and scale cloud services quickly and efficiently on public clouds, as well as on physical

servers, OpenStack, and containers. Together with MAAS hardware usage can be optimized.

16

출처: http://artifacts.opnfv.org/opnfvdocs/brahmaputra/docs/platformoverview/deploymenttools.html


Brahmaputra Release Documentation

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Brahmaputra Release Documentation

Brahmaputra 버전에서 Release 된 Documentation 은 크게 3가지 항목으로 분류 가능

- Brahmaputra Feature Project Documentation

• Brahmaputra Release 에 포함된 OPNFV Community 에서 개발한 Feature, Architecture, Capabilities 에 대한

설명을 제공 함

- Brahmaputra Testing Project Documentation

• OPNFV Platform 의 Test 를 위한 Framework 설치 및 사용 방법을 제공 함

- Brahmaputra Test Results Documentation

• Testing Project 수행 결과를 문서로 제공 함

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Brahmaputra Feature Project Documentation

OPNFV Installer Requirements (from Genesis Project)

- OPNFV Deployment Tool 들에 대한 보편적인 요구사항에 대한 정의

OPNFV Doctor Documentation (from Doctor Project)

- Brahmaputra Release 에 추가된 Doctor 관련 기능 사용 방법

OPNFV High Availability Documentation

- OPNFV 의 HA 요구 사항 및 시나리오에 대한 정의

OPNFV IPv6 Documentation

- Brahmaputra Release 에 추가된 IPv6 관련 기능 사용 방법

OPNFV ONOSFW Documentation

- Brahmaputra Release 에 추가된 OPNFV 구성 시 OpenStack 과 ONOS (SDN Controller) 연동 방법

OPNFV Promise Documentation

- Brahmaputra Release 에 추가된 Promise 모듈의 Resource Reservation 사용 방법

OPNFV SFC Documentation

- Brahmaputra Release 에 추가된 SFC 관련 내용 정의

Open vSwitch for NFV Documentation

- Brahmaputra Release 에 추가된 DPDK 기반 OVS 사용 방법 (User Space Data path)

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Brahmaputra Testing Project Documentation

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OPNFV Bottlenecks Documentation

- Bottleneck Project 는 테스트 및 검증을 통해 OPNFV Infrastructure 의 Bottleneck 을 확인하는 프로젝트

- Bottleneck 을 찾기 위한 Rubbos, VSTF (Virtual Switch Test Framework) 에 대한 설치 및 테스트 방법 정의

OPNFV FUNCTEST Documentation

- FuncTest Project 는OPNFV Platform 의 전반적인 시험 검증 및 절차 제공을 위한 프로젝트

• VIM 에서 Tenant CRUD (Create, Read, Update, Delete), VNF 의 CRUD

• VIM 과 VNF Network connectivity, SDN Controller 등

- OPNFV 의 기능들에 대한 테스트 방법 정의

OPNFV YARDSTICK Documentation

- Yardstick Project 는 OPNFV 의 인프라 검증 (Infra Verification)을 위한 프로젝트

- NFV Infrastructure 를 Testing 하기 위한 Framework 소개

OPNFV vSwitchPerf Documentation

- VSPERF (vSwitch Performance)Project 는 NFV 환경에서 다양한 Virtual Switch 성능을 시험하고 검증하는

Framework 개발 프로젝트

- VSPERF Framework 설치 및 사용 방법 정의


Brahmaputra Test Results Documentation

FuncTest Brahmaputra Results

- FuncTest 프로젝트의 테스트 수행 결과를 문서로 제공

YardStick Brahmaputra Results

- YardStick 프로젝트의 테스트 수행 결과를 문서로 제공

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FuncTest test Results (Samples)

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Yardstick Teste Results (Samples)

- Scenario Results

• Test Results for apex-os-odl_l2-nofeature-ha

• Test Results for compass-os-nosdn-nofeature-ha

• Test Results for compass-os-odl_l2-nofeature-ha

• Test Results for compass-os-onos-nofeature-ha

• Test Results for fuel-os-nosdn-nofeature-ha

• Test Results for fuel-os-odl_l2-nofeature-ha

• Test Results for fuel-os-onos-nofeature-ha

• Test Results for fuel-os-nosdn-kvm-ha

• Test Results for joid-os-odl_l2-nofeature-ha

- Feature Test Results

• IPv6

• HA (see Test Results for yardstick-opnfv-ha)

• KVM

• Parser

• Virtual Traffic Classifier (see Test Results for yardstick-opnfv-vtc)

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New Features

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New Features: Doctor (Fault Management)

Brahmaputra Release 에서 Doctor 프로젝트 관련 2가지 Feature 추가

- OpenStack Controller Node 에 Doctor Inspector, Monitor 설치 (python 으로 개발)

- Doctor Inspector 와 Monitor 를 통해 Compute Node (Compute/host-down)의 상태 감지 및 상태 변화에 따른

Notification 기능 사용 가능

- Doctor Platform 의 Feature 들을 통해 Virtualized Infrastructure 에서 실행되는 Network Service 들의 HA 보장

- Immediate Notification

• NFVI 의 결함 (Fault)을 감지 할 경우 Notification 하는 기능

• Fault 발생 시 Notification 을 수행 함으로 써 VNF Manager 즉시 Recovery Action 을 수행 하도록 함

- Consistent Resource State Awareness (Compute/host-down)

• OpenStack Compute Node (Host) 의 상태 (Up/Down)를 감지하는 기능

• VIM (OpenStack 의 Controller Node) 에서 적절한 Recovery Action 을 수행 하도록 함

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Brahmaputra Release 에서 Doctor Platform 의 Component s

- OpenStack Compute (Nova)

- OpenStack Telemetry (Ceilometer)

- OpenStack Alarming (Aodh)

- Doctor Inspector

- Doctor Monitor


New Features: Doctor (Fault Management)

Doctor Platform and Typical Sequence

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New Features: IPv6 (IPv6-enabled OPNFV)

Brahmaputra Release 에 IPv6 관련 Feature 추가

- OpenStack 의 Virtual Network 에 IPv6 Router (Virtual Router)를 추가하여 External Network 와 연결 가능

- OPNFV Integration & Testing 의 IPv6-enabled OPNFV Project (IPv6가 지원되는 OPNFV 플랫폼 목표)

- 기존 OpenStack, OpenDaylight 이용하여 OPNFV 플랫폼 구성 시 IPv6 관련 기능 제약

• External Connectivity needs external router / border gateway, and external IPv6 L2 VLAN cannot directly be

attached to VM

• IPv6 subnet routing via L3 agent to external IPv6 network is not supported

• Additional IPv6 extensions such as IPSec, IPv6 Anycast, Multicast etc.

• Access to metadata server (and GRE/VXLAN) still requires IPv4

• Floating IPv6, IPv6 prefix delegation and IPv6 ICMP security group are in roadmap, pretty much for kilo or

beyond

- VM 형태로 IPv6 Router 생성하여 IPv6 관련 기능 제약 사항 해결 (Service VM as an IPv6 vRouter)

• OpenStack only environment

• OpenStack with OpenDaylight L2 only environment

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Architectural Design of Using a VM as an IPv6 Router

28



29

Network Topology

VM as an IPv6 Router

VM as an IPv6 Router


New Features: SFC (Service Function Chaining)

Brahmaputra Release 에서 OpenDaylight SFC Project 를 OPNFV Environment 로 통합

- Fuel or Apex Installer 를 통한 설치 시 SFC 사용 가능 (Compass, JuJu 에서도 향후 지원 예정)

- Upstream Project (OpenStack Liberty, OpenDaylight Beryllium, Open vSwitch) 를 통해 SFC 구현

- 현재 OVS 에 Network Service Header 를 이용하는 SFC Rule 추가 개념 정도만 기능 확인 가능

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Network Topology used in OPNFV Brahmaputra SFC


New Features: L3VPN

Brahmaputra Release 에서 SDN VPN Feature 추가

- BGP-based IP VPN 은 Enterprise 환경에서 널리 사용 됨

- OPNFV Brahmaputra 의 BGP VPN Feature 추가 를 통해 OpenStack 에서 BGP VPN 사용 가능

- OpenStack with OpenDaylight 환경에서 만 사용 가능

- OpenDaylight 이 BGP VPN 을 위한 Backend 로 사용

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New Features: Reservation (Promise)

Brahmaputra Release 에서 Promise Project 의 Resource Reservation Feature 추가

- ETSI NFV 표준에서 정의하고 있는 자원 예약 기능 사용 가능 (e.g. VM 을 바로 생성하지 않고 사전에 예약한 자원

을 통해 VM 생성 가능)

- OPNFV 의 Promise 모듈을 통해 아래와 같은 Key Feature 들 제공 가능 (API 제공)

• Resource Capacity Management

- Increase / Decrease Capacity

- Query Capacity

- Subscribe Capacity Events / Notify Capacity Events

• Resource Reservation

- Create Reservation

- Update Reservation

- Cancel Reservation

- Query Reservation

- Subscribe Reservation Events / Notify Reservation Events

• Resource Allocation

- Create Instance

- Destroy Instance

- Query Resource Allocation

- Subscribe Allocation Events / Notify Allocation Events

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Conclusions

OPNFV Brahmaputra Release

- SDN Controller 로 OpenContrail, ONOS 추가

- OPFNV Deployment Tool 종류 변경

- Requirements Project 를 반영한 일부 New Features 추가 (New Feature 들의 기능이 완벽하진 않음)

- 이번 Release 의 상당 부분은 Requirements 정의 및 Integration & Testing

33


Appendix: OFNV Requirements Projects

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Requirements Projects

OPNFV Brahmaputra 의 Requirements Projects (Approved Projects)

- Fault Management (Doctor)

- Virtualized Infrastructure Deployment Policies (Copper)

- Resource Management (Promise)

- High Availability for OPNFV (Availability)

- Data Plane Acceleration (DPACC)

- OpenStack based VNF Forwarding Graph

- Data Collection for Failure Prediction (Prediction)

- Resource Scheduler (RS)

- Movie

- Multi-Site Virtualized Infrastructure (Multisite)

- Smooth Upgrade (Escalator)

- Audit (Inspector)

- Fault localization (RCA, Pinpoint)

- Genesis

- Edge NFV (ENFV)

- Model-Driven NFV (Models)

- Template Distribution Service (Domino)

- Network Readiness (NetReady)

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※ Brahmaputra 버전에 추가 된 Projects

※ Arno 버전에 소개된 Projects


Requirements: Doctor (Fault Management)

Overview

- NFVI 의 결함을 관리하고 시스템을 유지하기 위한 프레임워크를 수립하는 프로젝트

- NFVI Fault Management/Maintenance

- NFVI 의 결함을 감지하고 VNF Manager 에 Notification 함으로써 HA 제공을 위한 Recovery Action 을 수행

Goals

- 가상 인프라 (Virtualized Infrastructure) 상에서 운영되는 네트워크 서비스에 대한 HA (High Availability) 보장

Features

- Immediate Notification

- Consistent Resource State Awareness (OpenStack Compute 노드 상태 Up/Down 모니터링)

36


Requirements : Doctor (Fault Management)

Platform as of Brahmaputra Release

37

출처: OPNFV Doctor Platform Overview Release brahmaputra.1.0 (7b05140)

OpenStack Compute (Nova)

OpenStack Telemetry (Ceilometer)

• 클라우드에서 배포된 자원의 사용량 및 성능을 측정하여 자원의 상태를 모니터링 할 수 있는 기능을 제공

OpenStack Alarming (Aodh)

• Ceilometer 의 하위 프로젝트로 Alarm Mechanism 을 제공

Doctor Inspector

Doctor Monitor



Use Case 1: Fault Management

38

출처: Doctor Fault Management, Presentation at OpenStack Summit / OPNFV Hackfest (May 18th, 2015)

Doctor 를 통해 제공 가능한 Fault Management 시나리오

NFVI 상태 모니터링 중 특정 Server (OpenStack Compute Node) 에서 Fault 발생 시 해당 Server 상에 존재하는 VM

들을 다른 Server 로 Migration 수행 함



Use Case 2: Maintenance

39

출처: Doctor Fault Management, Presentation at OpenStack Summit / OPNFV Hackfest (May 18th, 2015)

Doctor 를 통해 제공 가능한 Maintenance Sceanrio

특정 Server (OpenStack Compute Node) 에 대한 업그레이드 필요 시 해당 Server 상에 존재하는 VM 들을 다른

Server 로 Migration 수행 함


Requirements : Copper (Virtualized Infrastructure Deployment Policies)

Overview

- 가상 자원을 사용자 가 원하는 NFV Infrastructure 에 Deploy 하도록 Policy 를 정의

- 프로젝트 초기에는 기존의 Open Source 를 이용하여 Compute, Network Storage 등의 가상 인프라 관리 (Virtual

Infrastructure Management)를 위한 Policy 에 대한 테스트를 수행

- Copper 확인을 위한 Open Source

• OpenStack Congress: OpenStack 에서 제공하는 Policy as a Service

• OpenDaylight Group Based Policy (GBP):

Goals

- Policy 를 기반으로 NFV Infrastructure 관리를 목표로 함

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Requirements : Copper (Virtualized Infrastructure Deployment Policies)

Use Case 1: Affinity

- Affinity: VM 들을 생성할 때 물리적으로 동일한 Host (Compute Node)상에 위치하도록 생성

Use Case 2: Anti Affinity

- Anti Affinity: VM 들 생성할 때 물리적으로 서로 다른 Host (Compute Node)상에 위치하도록 생성

41

(※ OPNFV Brahmaputra 버전에서 Copper 의 Use Case 에 대한 상세 내용은 아직 정의되어 있지 않음)


Requirements: Promise (Resource Management)

Overview

- 가상 자원 예약 과 관리 (Resource Reservation & Management)를 위한 프로젝트

- Resource Reservation 기능은 Virtualized Telecom Network 운영을 위한 기본 기능 (Basic Function)

- OpenStack 에서는 Resource Reservation 기능을 지원하지 않음

- OPNFV 에서 해당 기능을 수행하기 위한 프로젝트 수립

42

출처: https://wiki.opnfv.org/display/promise/Promise


Requirements : Promise (Resource Management)

Goals

- 자원 관리에 관하여 NFV 의 요구사항을 반영 (Resource Reservation), 효율적인 자원 사용

- Resource Reservation 의 필요성: 사전에 자원 예약에 따른 Scheduling 없이 VM 을 생성 할 경우 - 동시에 여러 사

용자가 VM 을 생성할 경우 자원이 부족하여 VM 생성에 실패 할 가능성이 높아짐

Features

- Capacity Management

• Increase / Decrease Capacity / Query Capacity

• Subscribe Capacity Events / Notify Capacity Events

- Reservation Management

• Create Reservation / Update Reservation / Cancel Reservation / Query Reservation

• Subscribe Allocation Events / Notify Allocation Events

- Allocation Management

• Create / Destroy Instance / Query Resource Collection

• Subscribe Allocation Events / Notify Allocation Events

43



44

Use Case: Resource Reservation & Allocation

출처: Promise Presentation at OPNFV Summit in SanFrancisco (Nov 2015)



ETSI NFV Standard: VNF Instantiation from EM

45

위 그림은 GS NFV-MAN 001 - V1.1.1 문서에서 발췌한 EM 에서 VNF Instantiation 과정을 의미함

Resource Reservation 과정


Requirements: Promise (Resource Management)

46

ETSI NFV Standard: VNF Instantiation from NFVO

위 그림은 GS NFV-MAN 001 - V1.1.1 문서에서 발췌한 EM 에서 VNF Instantiation 과정을 의미함

Resource Reservation 과정


Requirements: Availability (High Availability for OPNFV)

47

Overview

- Carrier Grade NFV Scenario 에서 OPNFV Platform 에 필요한 HA (High Availability) 기능 요구사항 분석 및

Solution 을 제시

Goals

- 아래와 같은 요구사항 문서 (Requirement Document) 작성

• Overall Principle for High availability in NFV

• Hardware High Availability

• Virtualization facilities High Availability (Host OS & Hypervisor)

• Virtual Infrastructure High Availability

• VIM High Availability

• VNF High Availability

- OpenStack 에서 제공하는 HA Scheme 과 NFV Scenario 에서 필요한 HA Scheme 차이 분석


Requirements: DPACC (Data Plane Acceleration)

48

Overview

- 과거에 비해 다양한 유형의 Traffic 이 발생하고 Data Rate 가 증가함에 따라 NFV 환경에서 Network Infrastructure

의 Data plane Device 의 High Performance (Bandwidth, Real Time)에 대한 요구가 증가 함

Goals

- VNF Data plane acceleration 을 위한 General Framework 및 Data plane acceleration 에 대한 추상화 API

(General API) 정의

- 가속화 기술 적용 여부나 종류, 하드웨어에 관계없이 VNF Portability (VNF의 이식 성) 과 Resource Management (

자원관리) 를 보장, VNFs can be easily migrated

Features

- 해당 프로젝트에서 Data plane Device 에서 아래와 같이 가장 보편적이고 중요한 기능들에 대한 DPA API

(General API) 를 정의

- Use Case 및 API 정의에 대해 Packet Processing 에 대해 우선적으로 진행하고 Encryption, Transcoding 항목은

향후에 진행 예정

• Packet Processing

• Encryption

• Transcoding


Requirements: DPACC (Data Plane Acceleration)

Use Cases

49

VNF 를 위한 Data Plane API 는 위 그림과 같이 두 가지 모델로 구현 가능

Pass-Through Model: VNF 에서 HW 의 Resource 로 직접 접근 (Direct Access)

Fully Implemented Model: VNF 에서 Synthetic Driver 를 통해 HW의 Resource 에 접근


Requirements: OpenStack Based VNF Forwarding Graph

Overview

- VNFFG (VNF Forwarding Graph)를 통해 End to End VNF Service 를 빠르고 자동으로 Deploy 할 수 있는

Framework를 수립 하는 프로젝트

- VNFFG 는 GS NFV-MAN 001 문서에 정의(ETSI NFV 표준문서)

- Network Service 를 구성하는 VNF 의 연결 순서를 의미 (An Ordered Sequence of VNFs for composed Services)

- VNFFG = Service Function Chanining

Goals

- Tenant 의 Traffic 에 따라 필요한 네트워크 기능(VNF)들을 선택적으로 연결 및 실행이 가능하게 함

- OpenStack 기반의 Service Function Chaining 기술 구현 및 검증

Features

- VNF Instance and VNF Template Registration (on-boarding) and Management

- Intent based specification of a tenant’s flow and its associated service function requirement/intention

- Information (Such as 3rd party’s VNF instance connectivity and flavor details and VNFFG’s service function

ordering information) passing mechanism between VNF Manager and Network Controller’s drivers

- OpenStack based and OpenFlow compliant VNFFG setup

- NSH encapsulation mechanism for chian-ID and metadata in the data plane

- service by pass feature which can dynamically bypass a VNF in the case that the VNF service is not needed

anymore

50



51

Architecture

VNFFG Orchestrator/Manager: 관리자/사용자가 Intent 기반의 VNFFG 를 정의 할 수 있도록 인터페이스 제공

Network Controller: 트래픽 제어를 위해 Classifier, SF Forwarder 에 Flow Rule 을 Deploy 함

SF Forwarder (OpenFlow Switch/Router): SF-Forwarer 가 관리하는 Local VNF 들의 트래픽을 제어

Traffic Classifier: 들어오는 패킷 (ingress packet) 을 검사하여 VNFFG 유형별로 분리



Dependency

- SFC Architecture: L4-L7 Work Group [ONF-SFC] 에서 진행 중

- SFC Encapsulation: IETF 의 SFC Work Group [SFC-ARCH] 와 [SFC-SCH] 에서 진행 중

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Requirements: Prediction (Data Collection for Failure Prediction)

Overview

- Failure Prediction (장애 예측) 을 위한 시스템

- Failure Prediction 시스템은 Data Collector, Failure Predictor, Failure Management 모듈로 구성

- 해당 시스템은 사용자가 사전에 정의한 규칙에 의해 Failure 를 감지하고 데이터를 수집

- 수집된 데이터를 바탕으로 Machine Learning 을 통해 Failure 감지를 위한 새로운 규칙을 정의하여 Unexpected

Failure 를 감지

- Failure Prediction 을 위해 Machine Learning Library 사용 (e.g. Weka, Spark ML lib)

Goals

- NFV 시스템에서 Unexpected Failure 를 방지하기 위한 Failure Prediction Framework 구축

Features

- Monasca

• OpenStack 에서 사용 가능한 오픈소스 MONaaS (Monitoring as a Service)솔루션

- Heat

• OpenStack 의 Orchestration 프로젝트

• Heat 에서 제공하는 cfn-hup 라는 Tool 을 이용하여 VM 의 Metadata 모니터링 및 Notification 가능

- VM Introspection (Virtual Machine Introspection)

• VM 을 검사하고 수정 (Inspection and Manipulation)하기 위한 Mechanism

• LibVIM 라는 오픈소스를 통해 Xen, KVM 기반의 VM 검사 및 수정 가능

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Requirements: Prediction (Data Collection for Failure Prediction)

Use Case 1: Infrastructure Failure Prediction

- Infrastructure Metric 을 기반으로 Infrastructure 에 대한 Failure Prediction 을 수행

- e.g. Nova, Neutron, MQ

Use Case 2: VNF Failure Prediction

- Infrastructure 와 VM 에 대한 Metric 을 기반으로 VNF 에 대한 Failure Prediction 을 수행

54

(※ OPNFV Brahmaputra 버전에서 Prediction 의 Use Case 에 대한 상세 내용은 아직 정의되어 있지 않음)


Requirements: RS (Resource Scheduler)

Overview

- 하나의 VNF 는 여러 개의 VM 과 Virtual Link (Virtual Network)로 구성

- OpenStack 에서 VM 의 Deploy 는 Nova Scheduler (Resource Scheduler, VM 을 생성할 Host 를 결정)가 담당

- 현재 Nova Scheduler 는 VM 을 Deploy 할 Host 를 Filter 와 Weight Mechanism 에 의해 결정

- 따라서 높은 성능을 보장하지 않음

- OpenStack 의 Ceilometer 로 Network 정보 모니터링이 불가능하기 때문에, Nova Scheduler 에서 VM을 Deploy 할

Host 결정 시 Network 자원 요구사항 반영 불가능

- Network 자원 요구사항: The bandwidth and time delay of each physical link between the physical hosts.

- 다양한 정보를 기반으로 VM 을 Deploy 할 Host 를 결정하여 최적화된 성능을 보장하도록 하는 프로젝트

Goals

- 성능 최적화를 위해 Resource Scheduler 기능 개선

Features

- Network Information monitoring and Collection

- Resource Isolation

- Resource Allocation Optimization

55



Nova Scheduler: VM Deployment Mechanism

56

출처: http://docs.openstack.org/kilo/config-reference/content/section_compute-scheduler.html

위 그림은 Nova Scheduler 가 VM 을 Deploy 할 Host 를 결정하는 Mechanism 을 의미 함



57

Features: Resource Isolation

출처: https://wiki.opnfv.org/display/PROJ/Requirements+Projects+Resource+Scheduler

현재 버전의 OpenStack 에서는 위 그림과 같은 개념의 Resource Isolation 을 지원하지 않음



58

Features: Allocation Optimization

출처: https://wiki.opnfv.org/display/PROJ/Requirements+Projects+Resource+Scheduler

VM 생성 시, Neutron, Cinder, Ceilometer 로 부터 다양한 정보를 수집하여 VM 을 Deploy 할 Host 를 결정


Requirements: Movie (Model Oriented Virtualization Interface)

Overview

- OPNFV 의 Architecture 에서 General Cloud Platform (e.g. OpenStack) 은 VIM 으로 사용

- OpenStack 에서 제공하고 있는 Interface (The IaaS service oriented NBI) 는 해당 Interface 를 사용하는 상위 계층

(e.g. Orchestrator)에서 많은 작업이 필요 함 (VIM 에서 제공하는 Interface 사용이 복잡함)

- 상위 계층 (NFV Orchestrator, VNF Manager) 에서 VIM 의 가상 자원을 손쉽게 사용하도록 추상화된 NBI (North-

Bound Interface) 제공을 목표로 함

- 추상화된 NBI = Intent base NBI (Intent Programming, Intent is “what” not how)

Goals

- General Cloud Platform (e.g. OpenStack) 의 Interface(Nova API, Neutron API and etc)를 확장하여 추상화 된

VIM NBI (North-Bound Interface) 제공

- 해당 프로젝트에서는 OpenStack 에서 제공하는 Interface 뿐 아니라 Promise, Copper, VNFFG 와 같은 OPNFV 진

행 프로젝트의 NBI 제공을 위한 요구사항 분석을 진행 함

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Requirements: Movie (Model Oriented Virtualization Interface)

Features

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위 그림은 Movie 프로젝트에서 정의하는 VIM NBI 개념을 의미 함

NBI Consistency 를 위해 MDA (Model Driven Architecture) 를 사용 함

MDA 란? 잘 정의된 모델 (e.g. Yang Modeling) 을 이용하여 Interface를 자동 생성하는 Architecture


Requirements: Multisite (Multi-Site Virtualized Infrastructure)

Overview

- NFV Infrastructure 는 지리적으로 복수의 지역에 분산되어 구축될 것으로 예상

- 분산된 NFVI 환경을 가정하기 때문에 NFVI 을 관리하는 VIM 또한 분산된 환경을 가정 해야 함

- 지리적으로 분산되어져 있는 서로 다른 규모의 OpenStack (VIM) 에 연결 및 관리가 필요 함

Goals

- VIM 으로 사용되는 OpenStack 이 지리적으로 분산된 NFV Cloud 환경을 지원하기 위해 Nova, Cinder, Neutron,

Glance, Ceilometer, KeyStone 과 같은 OpenStack 하위 프로젝트들의 요구사항을 분석하고 기능 개선을 목표로 함

Features

- Multistie 지원을 위해 OpenStack 뿐 아니라, Copper, Promise, VNFG, Doctor 등 OPFNV 하위 프로젝트들의 요구

사항 분석

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Requirements: Multisite (Multi-Site Virtualized Infrastructure)

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Use Case 1: multisite identity service management

Use Case 2: VNF high availability across VIM

Use Case 3: Multisite VNF Geo site disaster recovery

Use Case 4, 5:

(※ OPNFV Brahmaputra 버전에서 Multistie 의 Use Case 에 대한 상세 내용은 아직 정의되어 있지 않음)


Requirements: Escalator (Smooth Upgrade)

Overview

- Traditional Telco Network 에서는 는 VNF 가 Platform/Hardware 에 밀 결합 (bound with dedicated hardware and

platform)되어 있는 구조

- NFV Framework 는 가상화 기술을 통해 VNF (Service Software) 가 위치한 Platform/Hardware 로 부터 분리

(Decoupled)되어 있는 구조로 Traditional Network 에 비해 Platform/Hardware 에 대한 Upgrade 가 용이 함

- OPNFV Community 에서는 새로운 NFV Framework 에 맞는 VIM/NFVI Upgrade Mechanism 제공이 필요 함

Goals

- 해당 프로젝트에서는 NFVI 와 VIM 을 서비스 중단 없이 업그레이드 (Smooth Upgrade)하기 위한 사용자 요구사항

도출을 목표로 함

Features

- The maximum duration of an upgrade

- The maximum duration of a rollback when an upgrade is failed

- The maximum duration of a VNF interruption

- The granularity of an upgrade

- The required mechanisms when an upgrade is carried on

- The required mechanisms to prepare an upgrade

- The potential I/F between VIM and VNF Manager / NFV Orchestrator if needed

- The information flows among the related entities

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Requirements: Inspector (Audit)

Overview

- CADF 를 통해 NFV 환경에서 표준 포멧을 따르는 Auditing Framework 구축을 목표로 함

- CADF: Cloud Auditing Data Federation , Cloud 환경에서 Reliable 한 Auditing Infrastructure 구축을 위한 방법을 정

의

- CADF 는 Cloud Provider 와 Customer 사이에 활용되는 Event, Log, Report 들에 대한 Data Model 을 정의 (e.g. 표

준화된 로그 포멧, OpenStack CADF event: log 에 반드시 포함되어야 할 Field 를 정의)

Goals

- OPNFV 의 핵심 Component 들의 Audit Framework 가 산업 표준과 NFV Use Case 에 사용 가능한지 분석하고 평

가하기 위한 프로젝트

Features

- CADF Based Tool 을 이용하여 Audit Solution 구축

- 현재 OpenStack 의 Audit 에 대한 분석 문서 제공

- ODL (OpenDaylight) 의 Audit 준수에 대한 요구사항 분석 문서 제공

- NFV 에 사용되는 CADF 가 필요한 Audit Information (감사 로그 정보) 을 모두 포함 하고 있는지 평가 결과 문서 제

공

- OpenStack Component 들이 CADF 표준을 준수하기 위한 요구사항 분석 문서 제공

- OpenStack Component 들이 Audit Integrity Protection (감사 로그 무결성 보장) 과 관련된 요구사항 분석 문서 제

공

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Requirements: Pinpoint (Fault Localization)

Overview

- Fault Localization 이란? 시스템에서 장애 발생 시 문제 분석 시간을 줄이기 위해 Fault 를 발생시킨 Source 를 추

론하는 것을 의미 함

- 성능에 대한 병목 (Bottleneck) 지점도 분석

Goals

- NFVI, VIM 을 위한 Fault Localization Framework 제공

- Fault 의 범위는 Network 관련 Issue 를 대상으로 함 (e.g. No Network Connectivity)

Features

- Fault Isolation

- Alarm / Event Correlation

- RCA (Root Cause Analysis)

- Fault Isolation: 결함 (Failure) 발생 시 전체 시스템에 영향을 미치지 않도록 결함이 발생한 구성요소를 분리시키거

나 격리 시는 활동

- RCA: 문제 발생 시 문제가 발생한 정확한 원인 분석

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Requirements: Pinpoint (Fault Localization)

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Fault Localization in OpenStack

Fault Location 을 위해 제공되는 API

Topology 정보들을 수집하고 OAM Tool 을 이용하여 Network 관련 Fault 발생 시 Fault 를 발생시킨 Source 추론 가능


Approved Projects: Genesis

Overview

- Genesis (General System Install Services)

- Integration & Testing Project 의 Bootsrap/Get-Started (BGS) Project 결과를 기반으로 진행

- Bootstrap/Get-Started Project 는 VNF example 을 실행 할 수 있도록 빠르게 NFV 환경을 구성하고 검증하는 프로

젝트

- Genesis 에서는 OPNFV 설치에 사용되는 Deployment Tool 들에 대한 보편적인 요구사항을 정의

- Genesis 에서 정의된 요구사항들은 프로젝트에 포함된 Installer 에 반영되어야 함

Goals

- OPNFV 에 대해 Common User Experience 제공을 목표로 함

- Variety and Consistent

Features

- OPNFV Brahmaputra 기준으로 아래와 같은 Deployment Tool 을 지원

• Apex

• Compass

• Fuel

• JuJu

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Approved Projects: eNFV (Edge NFV)

Overview

- NFV 기술은 기존 네트워크 하드웨어 장비들을 가상화하여 자원을 효율적으로 관리하는 방안을 제공

- 네트워크 장비의 가상화 범위는 Switch, Router 와 같은 Edge Network 장비도 포함

- 따라서 Edge NFV Platform 이 NFVI나 MANO 와 상호 연동 하는 경우에 대한 고려가 필요 함

Goals

- Edge Network 에 위치하는 NFV Platform 이 필요로 하는 Capability 와 Behavior 등을 정의

Features

- Appropriate Tunneling for User Traffic across WAN (Ethernet, IP/MPLS) links

- Appropriate Tunneling for Management Traffic across WAN links

- Including reachability requirements to the compute platform (‘eth0’ resilience, this also include backup path

- through other media e.g. 4G/5G)

- Extending Multi-data center management to address many small or micro data center locations

- Monitoring Capabilities required for a remote Compute Node

- Squaring Bare Metal with remote survivability and whether IaaS is more appropriate for remote locations

- Security.

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Requirements: Models (Model-Driven NFV)

Overview

- Open Source Project 나 표준 단체에서는 NFV Service / VNF Management 개발을 위해 Information 과 Data

Model 을 정의 함

- Information/Data Model: NFV System 을 구성하는 Functional Block (e.g. VIM, VNF Manager, NFVO) 간 교환하는

정보 나 메시지를 의미 함

Goals

- Open Source Project 나 표준 단체에서 정의되는 Information / Data Model 에 대한 통합과 유효성 입증

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Requirements: Domino (Template Distribution)

Overview

- Carrier Network 에서 NFV Infrastructure 는 지리적으로 복수의 지역으로 분산되어 구축

- 지리적으로 분산되어 있으며 다양한 종류의 자원 (Compute, Storage …) 을 하나의 Centralized Resource

Orchestrator 가 통합 관리하는 것은 NFV 환경에 적합하지 않음

- Domain 단위로 위치한 Resource Orchestrator 나 Controller를 통해 Resource 를 관리하는 것이 효율적 임

• Fast, autonomous service deployment, monitoring and lifecycle management (LCM)

- NFV 환경에서는 Domain 단위로 위치한 Resource 들을 결합하여 하나의 VNF 를 구성하고, 동일한 Domain / 다른

Domain 에 위치한 VNF 들을 결합하여 E2E (End to End) Service 정의가 가능 함

- NFV 환경에서 E2E Service 정의를 위해 Template 을 사용 (e.g. TOSCA, OpenStack Heat Orchestration

Template, Kubernates)

- E2E Service Template 에는 Service Model 과 Policy 만을 정의 함

- E2E Service Template 이 생성될 경우 해당 Template 은 Processed, Partitioned, Translated 과정을 거쳐 각

Domain 의 Local Resource Orchestrator 에게 분배 됨 (Distributed)

Goals

- NFV 환경에서 Resource 관리를 위해 사용하는 Template 을 효율적으로 배포하기 위한 프로젝트

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Features: Template Based Orchestration

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VNF 와 Network Service 들은 Complex Description 으로 구성되어 있음

- Logical Topology, VNFFGs, Configuration, Scaling Behavior 등

Typical Work Flows:

1. Service Template 정의

2. Resource Template 으로 Translated

3. VIM 의 API Call 을 통해 Resource Creation / Modification / Deletion



Proposed Architecture

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TOSCA 를 기반으로 Service Template 을 정의, DOMINO Server 를 통해 Resource Template 으로 변경되어 Local

Resource Orchestrator 로 전달


Requirements: NetReady

Overview

- Cloud Platform 인 OpenStack 을 NFV Platform 으로 사용 할 때 Networking Architecture 에서 추가적으로 변경이

필요한 사항들에 대한 조사

Goals

- NFV 관련 Use Case 들을 검증하기 위해서 현재 OpenStack Networking Architecture 에서 변경이 필요한 사항들

에 대한 조사

Features

- 해당 프로젝트를 통해 다음과 같은 업무를 수행 할 예정

- 적절한 NFV Use Case 발굴 및 Use Case 로 부터 요구사항 분석

- NFV 요구사항과 현재 OpenStack Networking Architecture 의 차이점 분석

- OpenStack 에서 NFV 지원을 위한 Architectural Solution 제안

- 제안한 Solution 평가

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References

https://wiki.opnfv.org/display/PROJ/Approved+Projects

https://wiki.opnfv.org/display/doctor

https://wiki.opnfv.org/display/copper

https://wiki.opnfv.org/display/promise

https://wiki.opnfv.org/display/availability

https://wiki.opnfv.org/display/dpacc

https://wiki.opnfv.org/display/PROJ/Openstack+Based+Vnf+Forwarding+Graph

https://wiki.opnfv.org/display/prediction

https://wiki.opnfv.org/display/rs

https://wiki.opnfv.org/display/movie

https://wiki.opnfv.org/display/multisite

https://wiki.opnfv.org/display/escalator

https://wiki.opnfv.org/display/inspector

https://wiki.opnfv.org/display/pinpoint

https://wiki.opnfv.org/display/genesis

https://wiki.opnfv.org/display/enfv

https://wiki.opnfv.org/display/models

https://wiki.opnfv.org/display/domino

https://wiki.opnfv.org/display/netready/NetReady

OPNFV 프로젝트 특징 및 ARNO 배포판 분석, 2015 Electronics and Telecommunications Trends

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