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1 .. This work is licensed under a
2 .. Creative Commons Attribution 4.0 International License.
3 .. http://creativecommons.org/licenses/by/4.0
4
5 .. _architecture-label:
6
7 Policy Framework Architecture
8 #############################
9
10 Abstract
11
12 This document describes the ONAP Policy Framework. It lays out the architecture of the framework and shows the APIs
13 provided to other components that interwork with the framework. It describes the implementation of the framework,
14 mapping out the components, software structure, and execution ecosystem of the framework.
15
16 .. contents::
17     :depth: 6
18
19 1. Overview
20 ===========
21
22 The ONAP Policy Framework is a comprehensive policy design, deployment, and execution environment. The Policy Framework
23 is the decision making component in `an ONAP system
24 <https://www.onap.org/wp-content/uploads/sites/20/2018/11/ONAP_CaseSolution_Architecture_112918FNL.pdf>`__.
25 It allows you to specify, deploy, and execute the governance of the features and functions in your ONAP system, be they
26 closed loop, orchestration, or more traditional open loop use case implementations. The Policy Framework is the
27 component that is the source of truth for all policy decisions.
28
29 One of the most important goals of the Policy Framework is to support Policy Driven Operational Management during the
30 execution of ONAP control loops at run time. In addition, use case implementations such as orchestration and control
31 benefit from the ONAP policy Framework because they can use the capabilities of the framework to manage and execute
32 their policies rather than embedding the decision making in their applications.
33
34 The Policy Framework is deployment agnostic, it manages Policy Execution (in PDPs) and Enforcement (in PEPs) regardless
35 of how the PDPs and PEPs are deployed. This allows policy execution and enforcement to be deployed in a manner that
36 meets the performance requirements of a given application or use case. In one deployment, policy execution could be
37 deployed in a separate executing entity in a Docker container. In another, policy execution could be co-deployed with
38 an application to increase performance. An example of co-deployment is the Drools PDP Control Loop image, which is a
39 Docker image that combines the ONAP Drools use case application and dependencies with the Drools PDP engine.
40
41 The ONAP Policy Framework architecture separates policies from the platform that is supporting them. The framework
42 supports development, deployment, and execution of any type of policy in ONAP. The Policy Framework is metadata (model)
43 driven so that policy development, deployment, and execution is as flexible as possible and can support modern rapid
44 development ways of working such as `DevOps
45 <https://en.wikipedia.org/wiki/DevOps>`__. A metadata driven approach also allows the amount of programmed support
46 required for policies to be reduced or ideally eliminated.
47
48 We have identified five capabilities as being essential for the framework:
49
50 1. Most obviously, the framework must be capable of being triggered by an event or invoked, and making decisions at run
51    time.
52
53 2. It must be deployment agnostic; capable of managing policies for various Policy Decision Points (PDPs) or policy
54    engines.
55
56 3. It must be metadata driven, allowing policies to be deployed, modified, upgraded, and removed as the system executes.
57
58 4. It must provide a flexible model driven policy design approach for policy type programming and specification of
59    policies.
60
61 5. It must be extensible, allowing straightforward integration of new PDPs, policy formats, and policy development
62    environments.
63
64 Another important aim of the architecture of a model driven policy framework is that it enables much more flexible
65 policy specification. The ONAP Policy Framework complies with the `TOSCA
66 <http://docs.oasis-open.org/tosca/TOSCA-Simple-Profile-YAML/v1.1/TOSCA-Simple-Profile-YAML-v1.1.pdf>`__ modelling
67 approach for policies, see the :ref:`TOSCA Policy Primer <tosca-label>` for more information on how policies are modeled
68 in TOSCA.
69
70  1. A *Policy Type* describes the properties, targets, and triggers that the policy for a feature can have. A Policy type is
71     implementation independent. It is the metadata that specifies:
72
73   - the *configuration* data that the policy can take. The Policy Type describes each property that a policy of a
74     given type can take. A Policy Type definition also allows the default value, optionality, and the ranges of properties
75     to be defined.
76
77   - the *targets* such as network element types, functions, services, or resources on which a policy of the given type
78     can act.
79
80   - the *triggers* such as the event type, filtered event, scheduled trigger, or conditions that can activate a policy
81     of the given type.
82
83   Policy Types are hierarchical, A Policy Type can inherit from a parent Policy Type, inheriting the properties, targets,
84   and triggers of its parent. Policy Types are developed by domain experts in consultation with the developers that
85   implement the logic and rules for the Policy Type.
86
87  2. A *Policy* is defined using a Policy Type. The Policy defines:
88
89   - the values for each property of the policy type
90   - the specific targets (network elements, functions, services, resources) on which this policy will act
91   - the specific triggers that trigger this policy.
92
93  3. A *Policy Type Implementation* or *Raw Policy*, is the logic that implements the policy. It is implemented by a
94     skilled policy developer in consultation with domain experts. The implementation has software that reads the Policy
95     Type and parses the incoming configuration properties. The software has domain logic that is triggered when one of the
96     triggers described in the Policy Type occurs. The software logic executes and acts on the targets specified in the
97     Policy Type.
98
99
100 For example, a Policy Type could be written to describe how to manage Service Level Agreements for VPNs. The VPN Policy
101 Type can be used to create VPN policies for a bank network, a car dealership network, or a university with many campuses.
102 The Policy Type has two parameters:
103
104  - The *maximumDowntime* parameter allows the maximum downtime allowed per year to be specified
105  - The *mitigationStrategy* parameter allows one of three strategies to be selected for downtime breaches
106
107   - *allocateMoreResources*, which will automatically allocate more resources to mitigate the problem
108   - *report*, which report the downtime breach to a trouble ticketing system
109   - *ignore*, which logs the breach and takes no further action
110
111 The Policy Type defines a trigger event, an event that is received from an analytics system when the maximum downtime
112 value for a VPN is breached. The target of the policy type is an instance of the VPN service.
113
114 The Policy Type Implementation is developed that can configure the maximum downtime parameter in an analytics system,
115 can receive a trigger from the analytics system when the maximum downtime is breached, and that can either request more
116 resources, report an issue to a trouble ticketing system, and can log a breach.
117
118 VPN Policies are created by specifying values for the properties, triggers, and targets specified in VPN Policy Type.
119
120 In the case of the bank network, the *maximumDowntime* threshold is specified as 5 minutes downtime per year and the
121 *mitigationStrategy* is defined as *allocateMoreResources*, and the target is specified as being the bank's VPN service
122 ID. When a breach is detected by the analytics system, the policy is executed, the target is identified as being the
123 bank's network, and more resources are allocated by the policy.
124
125 For the car dealership VPN policy, a less stringent downtime threshold of 60 minutes per year is specified, and the
126 mitigation strategy is to issue a trouble ticket. The university network is best effort, so a downtime of 4 days per
127 year is specified. Breaches are logged and mitigated as routine network administration tasks.
128
129 In ONAP, specific ONAP Policy Types are used to create specific policies that drive the ONAP Platform and Components.
130 For more detailed information on designing Policy Types and developing an implementation for that policy type, see
131 :ref:`Policy Design and Development <design-label>`.
132
133 The ONAP Policy Framework for building, configuring and deploying PDPs is extendable. It allows the use of ONAP PDPs as
134 is, the extension of ONAP PDPs, and lastly provides the capability for users to create and deploy their own PDPs. The
135 ONAP Policy Framework provides distributed policy management for **all** policies in ONAP at run time. Not only does
136 this provide unified policy access and version control, it provides life cycle control for policies and allows detection
137 of conflicts across all policies running in an ONAP installation.
138
139 2. Architecture
140 ===============
141
142 The diagram below shows the architecture of the ONAP Policy Framework at its highest level.
143
144 .. image:: images/PFHighestLevel.svg
145
146 The *PolicyDevelopment* component implements the functionality for development of policy types and policies.
147 *PolicyAdministration* is responsible for the deployment life cycle of policies as well as interworking with the
148 mechanisms required to orchestrate the nodes and containers on which policies run. *PolicyAdministration* is also
149 responsible for the administration of policies at run time; ensuring that policies are available to users, that policies
150 are executing correctly, and that the state and status of policies is monitored. *PolicyExecution* is the set of PDPs
151 running in the ONAP system and is responsible for making policy decisions and for managing the administrative state of
152 the PDPs as directed by \ *PolicyAdministration.*
153
154 *PolicyDevelopment* provides APIs that allow creation of policy artifacts and supporting information in the policy
155 database. *PolicyAdministration* reads those artifacts and the supporting information from the policy database whilst
156 deploying policy artifacts. Once the policy artifacts are deployed, *PolicyAdministration* handles the run-time
157 management of the PDPs on which the policies are running. *PolicyDevelopment* interacts with the database, and has
158 no programmatic interface with *PolicyAdministration*, *PolicyExecution* or any other run-time ONAP components.
159
160 The diagram below shows a more detailed view of the architecture, as inspired by
161 `RFC-2753 <https://tools.ietf.org/html/rfc2753>`__ and `RFC-3198 <https://tools.ietf.org/html/rfc3198>`__.
162
163 .. image:: images/PFDesignAndAdmin.svg
164
165 *PolicyDevelopment* provides a `CRUD <https://en.wikipedia.org/wiki/Create,_read,_update_and_delete>`__ API for policy
166 types and policies. The policy types and policy artifacts and their metadata (information about policies, policy types,
167 and their interrelations) are stored in the *PolicyDB*. The *PolicyDevGUI*, PolicyDistribution, and other applications
168 such as *CLAMP* can use the *PolicyDevelopment* API to create, update, delete, and read policy types and policies.
169
170 *PolicyAdministration* has two important functions:
171
172 - Management of the life cycle of PDPs in an ONAP installation. PDPs register with *PolicyAdministration* when they come
173   up. *PolicyAdministration* handles the allocation of PDPs to PDP Groups and PDP Subgroups, so that they can be
174   managed as microservices in infrastructure management systems such as Kubernetes.
175
176 - Management of the deployment of policies to PDPs in an ONAP installation. *PolicyAdministration* gives each PDP group
177   a set of domain policies to execute.
178
179 *PolicyAdministration* handles PDPs and policy allocation to PDPs using asynchronous messaging over DMaaP. It provides
180 three APIs:
181
182 - a CRUD API for policy groups and subgroups
183
184 - an API that allows the allocation of policies to PDP groups and subgroups to be controlled
185
186 - an API allows policy execution to be managed, showing the status of policy execution on PDP Groups, subgroups, and
187   individual PDPs as well as the life cycle state of PDPs
188
189 *PolicyExecution* is the set of running PDPs that are executing policies, logically partitioned into PDP groups and
190 subgroups.
191
192 .. image:: images/PolicyExecution.svg
193
194 The figure above shows how *PolicyExecution* looks at run time with PDPs running in Kubernetes. A *PDPGroup* is a purely
195 logical construct that collects all the PDPs that are running policies for a particular domain together. A *PDPSubGroup*
196 is a group of PDPs of the same type that are running the same policies. *A PDPSubGroup* is deployed as a Kubernetes
197 `Deployment <https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/controllers/deployment/>`__. PDPs are defined as Kubernetes
198 `Pods <https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/pod/>`__. At run time,  the actual number of PDPs in each
199 *PDPSubGroup* is specified in the configuration of the *Deployment* of that *PDPSubGroup* in Kubernetes. This
200 structuring of PDPs is required because, in order to simplify deployment and scaling of PDPs in Kubernetes, we gather
201 all the PDPs of the same type that are running the same policies together for deployment.
202
203 For example, assume we have policies for the SON (Self Organizing Network) and ACPS (Advanced Customer Premises Service)
204 domains. For SON,we have XACML, Drools, and APEX policies, and for ACPS we have XACML and Drools policies. The table
205 below shows the resulting \ *PDPGroup*, *PDPSubGroup*, and PDP allocations:
206
207 ============= ================ ========================= ======================================== ================
208 **PDP Group** **PDP Subgroup** **Kubernetes Deployment** **Kubernetes Deployment Strategy**       **PDPs in Pods**
209 ============= ================ ========================= ======================================== ================
210 SON           SON-XACML        SON-XACML-Dep             Always 2, be geo redundant               2 PDP-X
211 \             SON-Drools       SON-Drools-Dep            At Least 4, scale up on 70% load,        >= 4 PDP-D
212                                                          scale down on 40% load, be geo-redundant
213 \             SON-APEX         SON-APEX-Dep              At Least 3, scale up on 70% load, scale  >= 3 PDP-A
214                                                          down on 40% load, be geo-redundant
215 ACPS          ACPS-XACML       ACPS-XACML-Dep            Always 2                                 2 PDP-X
216 \             ACPS-Drools      ACPS-Drools-Dep           At Least 2, scale up on 80% load, scale  >=2 PDP-D
217                                                          down on 50% load
218 ============= ================ ========================= ======================================== ================
219
220 For more details on *PolicyAdministration* APIs and management of *PDPGroup* and *PDPSubGroup*, see the documentation
221 for :ref:`Policy Administration Point (PAP) Architecture <pap-label>`.
222
223 2.1 Policy Framework Object Model
224 ---------------------------------
225
226 This section describes the structure of and relations between the main concepts in the Policy Framework. This model is
227 implemented as a common model and is used by *PolicyDevelopment*, *PolicyDeployment,* and *PolicyExecution.*
228
229 .. image:: images/ClassStructure.svg
230
231 The UML class diagram above shows thePolicy Framework Object Model.
232
233 2.2 Policy Design Architecture
234 ------------------------------
235
236 This section describes the architecture of the model driven system used to develop policy types and to create
237 policies using policy types. The output of Policy Design is deployment-ready artifacts and Policy metadata in the Policy
238 Framework database.
239
240 Policy types that are expressed via natural language or a model require an implementation that allows them to be
241 translated into runtime policies. Some Policy Type implementations are set up and available in the platform during
242 startup such as Control Loop Operational Policy Models, OOF placement Models, DCAE microservice models. Policy type
243 implementations can also be loaded and deployed at run time.
244
245 2.2.1 Policy Type Design
246 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
247
248 Policy Type Design is the task of creating policy types that capture the generic and vendor independent aspects of a
249 policy for a particular domain use case.
250
251 All policy types are specified in TOSCA service templates. Once policy types are defined and created in the system,
252 *PolicyDevelopment* manages them and uses them to allow policies to be created from these policy types in a uniform
253 way regardless of the domain that the policy type is addressing or the PDP technology that will execute the policy.
254
255 A *PolicyTypeImpl* is developed for a policy type for a certain type of PDP (for example XACML oriented for decision
256 policies, Drools rules or Apex state machines oriented for ECA policies). While a policy type is implementation
257 independent, a policy type implementation for a policy type is specific for the technology of the PDP on which
258 policies that use that policy type implementation will execute. A Policy Type may have many implementations. A
259 *PolicyTypeImpl* is the specification of the specific rules or tasks, the flow of the policy, its internal states
260 and data structures and other relevant information. A *PolicyTypeImpl* can be specific to a particular policy type
261 or it can be more general, providing the implementation of a class of policy types. Further, the design environment
262 and tool chain for implementing implementations of policy types is specific to the technology of the PDP on which
263 the implementation will run.
264
265 In the *xacml-pdp* and *drools-pdp*, an *application* is written for a given category of policy types. Such an
266 application may have logic written in Java or another programming language, and may have additional artifacts such
267 as scripts and SQL queries. The *application* unmarshals and marshals events going into and out of policies as well
268 as handling the sequencing of events for interactions of the policies with other components in ONAP. For example,
269 *drools-applications* handles the interactions for operational policies running in the drools PDP. In the
270 *apex-pdp*, all unmarshaling, marshaling, and component interactions are captured in the state machine, logic, and
271 configuraiton of the policy, a Java application is not used.
272
273 *PolicyDevelopment* provides the RESTful :ref:`Policy Design API <design-label>`, which allows other components to query
274 policy types, Those components can then create policies that specify values for the properties, triggers, and targets
275 specified in a policy type. This API is used by components such as *CLAMP* and *PolicyDistribution* to create policies
276 from policy types.
277
278 Consider a policy type created for managing faults on vCPE equipment in a vendor independent way. The policy type
279 implementation captures the generic logic required to manage the faults and specifies the vendor specific information
280 that must be supplied to the type for specific vendor vCPE VFs. The actual vCPE policy that is used for managing
281 particular vCPE equipment is created by setting the properties specified in the policy type for that vendor model
282 of vCPE.
283
284 2.2.1.1 Generating Policy Types
285 """""""""""""""""""""""""""""""
286
287 It is possible to generate policy types using MDD (Model Driven Development) techniques. Policy types are expressed
288 using a DSL (Domain Specific Language) or a policy specification environment for a particular application domain. For
289 example, policy types for specifying SLAs could be expressed in a SLA DSL and policy types for managing SON features
290 could be generated from a visual SON management tool. The ONAP Policy framework provides an API that allows tool chains
291 to create policy types, see the :ref:`Policy Design and Development <design-label>` page.
292
293 .. image:: images/PolicyTypeDesign.svg
294
295 A GUI implementation in another ONAP component (a *PolicyTypeDesignClient*) may use the *API_User* API to create and
296 edit ONAP policy types.
297
298 2.2.1.2 Programming Policy Type Implementations
299 """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
300
301 For skilled developers, the most straightforward way to create a policy type is to program it. Programming a policy type
302 might simply mean creating and editing text files, thus manually creating the TOSCA Policy Type YAML file and the policy
303 type implementation for the policy type.
304
305 A more formal approach is preferred. For policy type implementations, programmers use a specific Eclipse project type
306 for developing each type of implementation, a Policy Type Implementation SDK. The project is under source control in
307 git. This Eclipse project is structured correctly for creating implementations for a specific type of PDP. It includes
308 the correct POM files for generating the policy type implementation and has editors and perspectives that aid
309 programmers in their work
310
311 2.2.2 Policy Design
312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
313
314 The *PolicyCreation* function of *PolicyDevelopment* creates policies from a policy type.  The information expressed
315 during policy type design is used to parameterize a policy type to create an executable policy. A service designer
316 and/or operations team can use tooling that reads the TOSCA Policy Type specifications to express and capture a policy
317 at its highest abstraction level. Alternatively, the parameter for the policy can be expressed in a raw JSON or YAML
318 file and posted over the policy design API described on the :ref:`Policy Design and Development <design-label>` page.
319
320 A number of mechanisms for policy creation are supported in ONAP. The process in *PolicyDevelopment* for creating a
321 policy is the same for all mechanisms. The most general mechanism for creating a policy is using the RESTful
322 *Policy Design API*, which provides a full interface to the policy creation support of *PolicyDevelopment*. This API may
323 be exercised directly using utilities such as *curl*.
324
325 In future releases, the Policy Framework may provide a command line tool that will be a loose wrapper around the API. It
326 may also provide a general purpose Policy GUI in the ONAP Portal for policy creation, which again would be a general
327 purpose wrapper around the policy creation API. The Policy GUI would interpret any TOSCA Model that has been loaded into
328 it and flexibly presents a GUI for a user to create policies from. The development of these mechanisms will be phased
329 over a number of ONAP releases.
330
331 A number of ONAP components use policy in manners which are specific to their particular needs. The manner in which the
332 policy creation process is triggered and the way in which information required to create a policy is specified and
333 accessed is specialized for these ONAP components.
334
335 For example, *CLAMP* provides a GUI for creation of Control Loop policies, which reads the Policy Type associated
336 with a control loop, presents the properties as fields in its GUI, and creates a policy using the property values entered
337 by the user.
338
339 The following subsections outline the mechanisms for policy creation and modification supported by the ONAP Policy
340 Framework.
341
342 2.2.2.1 Policy Design in the ONAP Policy Framework
343 """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
344
345 Policy creation in *PolicyDevelopment* follows the general sequence shown in the sequence diagram below. An *API_USER*
346 is any component that wants to create a policy from a policy type. *PolicyDevelopment* supplies a REST interface that
347 exposes the API and also provides a command line tool and general purpose client that wraps the API.
348
349 .. image:: images/PolicyDesign.svg
350
351 An *API_User* first gets a reference to and the metadata for the Policy type for the policy they want to work on from
352 *PolicyDevelopment*. *PolicyDevelopment* reads the metadata and artifact for the policy type from the database. The
353 *API_User* then asks for a reference and the metadata for the policy. *PolicyDevelopment* looks up the policy in the
354 database. If the policy already exists, *PolicyDevelopment* reads the artifact and returns the reference of the existing
355 policy to the *API_User* with the metadata for the existing policy. If the policy does not exist, *PolicyDevelopment*
356 informs the *API_User*.
357
358 The *API_User* may now proceed with a policy specification session, where the parameters are set for the policy using
359 the policy type specification. Once the *API_User* is happy that the policy is completely and correctly specified, it
360 requests *PolicyDevelopment* to create the policy. *PolicyDevelopment* creates the policy, stores the created policy
361 artifact and its metadata in the database.
362
363 2.2.2.2 Model Driven VF (Virtual Function) Policy Design via VNF SDK Packaging
364 """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
365
366 VF vendors express policies such as SLA, Licenses, hardware placement, run-time metric suggestions, etc. These details
367 are captured within the VNF SDK and uploaded into the SDC Catalog. The `SDC Distribution APIs
368 <https://wiki.onap.org/display/DW/SDC+Distribution+client+AID>`__ are used to interact with SDC. For example, SLA and
369 placement policies may be captured via TOSCA specification. License policies can be captured via TOSCA or an XACML
370 specification. Run-time metric vendor recommendations can be captured via the VES Standard specification.
371
372 The sequence diagram below is a high level view of SDC-triggered concrete policy generation for some arbitrary entity
373 *EntityA*. The parameters to create a policy are read from a TOSCA Policy specification read from a CSAR received from
374 SDC.
375
376 .. image:: images/ModelDrivenPolicyDesign.svg
377
378 *PolicyDesign* uses the *PolicyDistribution* component for managing SDC-triggered  policy creation and update requests.
379 *PolicyDistribution* is an *API_User*, it uses the Policy Design API for policy creation and update. It reads the
380 information it needs to populate the policy type from a TOSCA specification in a CSAR received from SDC and then uses
381 this information to automatically generate a policy.
382
383 Note that SDC provides a wrapper for the SDC API as a Java Client and also provides a TOSCA parser. See the
384 documentation for the `Policy Distribution Component
385 <https://docs.onap.org/en/latest/submodules/policy/distribution.git/docs/index.html>`__.
386
387 In Step 4 above, the \ *PolicyDesign* must download the CSAR file. If the policy is to be composed from the TOSCA
388 definition, it must also parse the TOSCA definition.
389
390 In Step 11 above, the \ *PolicyDesign* must send back/publish status events to SDC such as DOWNLOAD_OK, DOWNLOAD_ERROR,
391 DEPLOY_OK, DEPLOY_ERROR, NOTIFIED.
392
393 2.2.2.3 Scripted Model Driven Policy Design
394 """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
395
396 Service policies such as optimization and placement policies can be specified as a TOSCA Policy at design time. These
397 policies use a TOSCA Policy Type specification as their schemas. Therefore, scripts can be used to create TOSCA policies
398 using TOSCA Policy Types.
399
400 .. image:: images/ScriptedPolicyDesign.svg
401
402 One straightforward way of generating policies from Policy types is to use commands specified in a script file. A
403 command line utility such as *curl* is an *API_User*. Commands read policy types using the Policy Type API, parse the
404 policy type and uses the properties of the policy type to prepare a TOSCA Policy. It then issues further commands to use
405 the Policy API to create policies.
406
407 2.2.3 Policy Design Process
408 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
409
410 All policy types must be certified as being fit for deployment prior to run time deployment. Where design is executed
411 using the SDC application, it is assumed the life cycle being implemented by SDC certifies any policy types that
412 are declared within the ONAP Service CSAR. For other policy types and policy type implementations, the life cycle
413 associated with the applied software development process suffices. Since policy types and their implementations are
414 designed and implemented using software development best practices, they can be utilized and configured for various
415 environments (eg. development, testing, production) as desired.
416
417 2.3 Policy Runtime Architecture
418 -------------------------------
419
420 The Policy Framework Platform components are themselves designed as microservices that are easy to configure and deploy
421 via Docker images and K8S both supporting resiliency and scalability if required. PAPs and PDPs are deployed by the
422 underlying ONAP management infrastructure and are designed to comply with the ONAP interfaces for deploying containers.
423
424 The PAPs keep track of PDPs, support the deployment of PDP groups and the deployment of a *policy set* across those PDP
425 groups. A PAP is stateless in a RESTful sense. Therefore, if there is more than one PAP deployed, it does not matter
426 which PAP a user contacts to handle a request. The PAP uses the database (persistent storage) to keep track of ongoing
427 sessions with PDPs. Policy management on PDPs is the responsibility of PAPs; management of policy sets or policies by
428 any other manner is not permitted.
429
430 In the ONAP Policy Framework, the interfaces to the PDP are designed to be as streamlined as possible. Because the PDP
431 is the main unit of scalability in the Policy Framework, the framework is designed to allow PDPs in a PDP group to
432 arbitrarily appear and disappear and for policy consistency across all PDPs in a PDP group to be easily maintained.
433 Therefore, PDPs have just two interfaces; an interface that users can use to execute policies and interface to the PAP
434 for administration, life cycle management and monitoring. The PAP is responsible for controlling the state across the
435 PDPs in a PDP group. The PAP interacts with the Policy database and transfers policy sets to PDPs, and may cache the
436 policy sets for PDP groups.
437
438 See also Section 2 of the :ref:`Policy Design and Development <design-label>` page, where the mechanisms for PDP
439 Deployment and Registration with PAP are explained.
440
441 2.3.1 Policy Framework Services
442 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
443
444 The ONAP Policy Framework follows the architectural approach for microservices recommended by the `ONAP Architecture
445 Subcommittee <https://wiki.onap.org/display/DW/Architecture+Subcommittee>`__.
446
447 The ONAP Policy Framework uses an infrastructure such as Kubernetes `Services
448 <https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/service/>`__ to manage the life cycle of Policy Framework
449 executable components at runtime. A Kubernetes service allows, among other parameters,  the number of instances (*pods*
450 in Kubernetes terminology) that should be deployed for a particular service to be specified and a common endpoint for
451 that service to be defined. Once the service is started in Kubernetes, Kubernetes ensures that the specified number of
452 instances is always kept running. As requests are received on the common endpoint, they are distributed across the
453 service instances. More complex call distribution and instance deployment strategies may be used; please see the
454 `Kubernetes Services <https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/service/>`__ documentation for those
455 details.
456
457 If, for example, a service called *policy-pdpd-control-loop* is defined that runs 5 PDP-D instances. The service has the
458 end point *https://policy-pdpd-control-loop.onap/<service-specific-path>*. When the service is started, Kubernetes spins
459 up 5 PDP-Ds. Calls to the end point *https://policy-pdpd-control-loop.onap/<service-specific-path>* are distributed
460 across the 5 PDP-D instances. Note that the *.onap* part of the service endpoint is the namespace being used and is
461 specified for the full ONAP Kubernetes installation.
462
463 The following services will be required for the ONAP Policy Framework:
464
465 ================ ============================== =======================================================================
466 **Service**      **Endpoint**                   **Description**
467 ================ ============================== =======================================================================
468 PAP              https://policy-pap             The PAP service, used for policy administration and deployment. See
469                                                 :ref:`Policy Design and Development <design-label>` for details of the
470                                                 API for this service
471 PDP-X-\ *domain* https://policy-pdpx-\ *domain* A PDP service is defined for each PDP group. A PDP group is identified
472                                                 by the domain on which it operates.
473
474                                                 For example, there could be two PDP-X domains, one for admission
475                                                 policies for ONAP proper and another for admission policies for VNFs of
476                                                 operator *Supacom*. Two PDP-X services are defined:
477
478                                                 | https://policy-pdpx-onap
479                                                 | https://policy-pdpx-\ *supacom*
480 PDP-D-\ *domain* https://policy-pdpd-\ *domain*
481 PDP-A-\ *domain* https://policy-pdpa-\ *domain*
482 ================ ============================== =======================================================================
483
484 There is one and only one PAP service, which handles policy deployment, administration, and monitoring for all policies
485 in all PDPs and PDP groups in the system. There are multiple PDP services, one PDP service for each domain for which
486 there are policies.
487
488 2.3.2 The Policy Framework Information Structure
489 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
490
491 The following diagram captures the relationship between Policy Framework concepts at run time.
492
493 .. image:: images/RuntimeRelationships.svg
494
495 There is a one to one relationship between a PDP SubGroup, a Kubernetes PDP service, and the set of policies assigned to
496 run in the PDP subgroup. Each PDP service runs a single PDP subgroup with multiple PDPs, which executes a specific
497 Policy Set containing a number of policies that have been assigned to that PDP subgroup. Having and maintaining this
498 principle makes policy deployment and administration much more straightforward than it would be if complex relationships
499 between PDP services, PDP subgroups, and policy sets.
500
501 The topology of the PDPs and their policy sets is held in the Policy Framework database and is administered by the PAP service.
502
503 .. image:: images/PolicyDatabase.svg
504
505 The diagram above gives an indicative structure of the run time topology information in the Policy Framework database.
506 Note that the *PDP_SUBGROUP_STATE* and *PDP_STATE* fields hold state information for life cycle management of PDP groups
507 and PDPs.
508
509 2.3.3 Startup, Shutdown and Restart
510 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
511
512 This section describes the interactions between Policy Framework components themselves and with other ONAP components at
513 startup, shutdown and restart.
514
515 2.3.3.1 PAP Startup and Shutdown
516 """"""""""""""""""""""""""""""""
517
518 The sequence diagram below shows the actions of the PAP at startup.
519
520 .. image:: images/PAPStartStop.svg
521
522 The PAP is the run time point of coordination for the ONAP Policy Framework. When it is started, it initializes itself
523 using data from the database. It then waits for periodic PDP status updates and for administration requests.
524
525 PAP shutdown is trivial. On receipt or a shutdown request, the PAP completes or aborts any ongoing operations and shuts
526 down gracefully.
527
528 2.3.3.2 PDP Startup and Shutdown
529 """"""""""""""""""""""""""""""""
530
531 The sequence diagram below shows the actions of the PDP at startup. See also Section 4 of the
532 :ref:`Policy Design and Development <design-label>` page for the API used to implement this sequence.
533
534 .. image:: images/PDPStartStop.svg
535
536 At startup, the PDP initializes itself.  At this point it is in PASSIVE mode. The PDP begins sending periodic Status
537 messages to the PAP. The first Status message initializes the process of loading the correct Policy Set on the PDP in
538 the PAP.
539
540 On receipt or a shutdown request, the PDP completes or aborts any ongoing policy executions and shuts down gracefully.
541
542 2.3.4 Policy Execution
543 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
544
545 Policy execution is the execution of a policy in a PDP. Policy enforcement occurs in the component that receives a
546 policy decision.
547
548 .. image:: images/PolicyExecutionFlow.svg
549
550 Policy execution can be *synchronous* or *asynchronous*. In *synchronous* policy execution, the component requesting a
551 policy decision requests a policy decision and waits for the result. The PDP-X and PDP-A implement synchronous policy
552 execution. In *asynchronous* policy execution, the component that requests a policy decision does not wait for the
553 decision. Indeed, the decision may be passed to another component. The PDP-D and PDP-A implement asynchronous polic
554 execution.
555
556 Policy execution is carried out using the current life cycle mode of operation of the PDP. While the actual
557 implementation of the mode may vary somewhat between PDPs of different types, the principles below hold true for all
558 PDP types:
559
560 ================== =====================================================================================================
561 **Lifecycle Mode** **Behaviour**
562 ================== =====================================================================================================
563 PASSIVE MODE       Policy execution is always rejected irrespective of PDP type.
564 ACTIVE MODE        Policy execution is executed in the live environment by the PDP.
565 SAFE MODE*         Policy execution proceeds, but changes to domain state or context are not carried out. The PDP
566                    returns an indication that it is running in SAFE mode together with the action it would have
567                    performed if it was operating in ACTIVE mode. The PDP type and the policy types it is running must
568                    support SAFE mode operation.
569 TEST MODE*         Policy execution proceeds and changes to domain and state are carried out in a test or sandbox
570                    environment. The PDP returns an indication it is running in TEST mode together with the action it has
571                    performed on the test environment. The PDP type and the policy types it is running must support TEST
572                    mode operation.
573 ================== =====================================================================================================
574
575 \* SAFE Mode and TEST Mode will be implemented in future versions of the Policy Framework.
576
577 2.3.5 Policy Lifecycle Management
578 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
579
580 Policy lifecycle management manages the deployment and life cycle of policies in PDP groups at run time. Policy sets can
581 be deployed at run time without restarting PDPs or stopping policy execution. PDPs preserve state for minor/patch
582 version upgrades and rollbacks.
583
584 2.3.5.1 Load/Update Policies on PDP
585 """""""""""""""""""""""""""""""""""
586
587 The sequence diagram below shows how policies are loaded or updated on a PDP.
588
589 .. image:: images/DownloadPoliciesToPDP.svg
590
591 This sequence can be initiated in two ways; from the PDP or from a user action.
592
593 1. A PDP sends regular status update messages to the PAP. If this message indicates that the PDP has no policies or
594    outdated policies loaded, then this sequence is initiated
595
596 2. A user may explicitly trigger this sequence to load policies on a PDP
597
598 The PAP controls the entire process. The PAP reads the current PDP metadata and the required policy and policy set
599 artifacts from the database. It then builds the policy set for the PDP. Once the policies are ready, the PAP sets the
600 mode of the PDP to PASSIVE. The Policy Set is transparently passed to the PDP by the PAP. The PDP loads all the policies
601 in the policy set including any models, rules, tasks, or flows in the policy set in the policy implementations.
602
603 Once the Policy Set is loaded, the PAP orders the PDP to enter the life cycle mode that has been specified for it
604 (ACTIVE/SAFE*/TEST*). The PDP begins to execute policies in the specified mode (see section 2.3.4).
605
606 \* SAFE Mode and TEST Mode will be implemented in future versions of the Policy Framework.
607
608 .. _policy-rollout:
609
610 2.3.5.2 Policy Rollout
611 """"""""""""""""""""""
612
613 A policy set steps through a number of life cycle modes when it is rolled out.
614
615 .. image:: images/PolicyRollout.svg
616
617 The user defines the set of policies for a PDP group. It is deployed to a PDP group and is initially in PASSIVE mode.
618 The user sets the PDP Group into TEST mode. The policies are run in a test or sandboxed environment for a period of
619 time. The test results are passed back to the user. The user may revert the policy set to PASSIVE mode a number of times
620 and upgrade the policy set during test operation.
621
622 When the user is satisfied with policy set execution and when quality criteria have been reached for the policy set, the
623 PDP group is set to run in SAFE mode. In this mode, the policies run on the target environment but do not actually
624 exercise any actions or change any context in the target environment. Again, as in TEST mode, the operator may decide to
625 revert back to TEST mode or even PASSIVE mode if issues arise with a policy set.
626
627 Finally, when the user is satisfied with policy set execution and when quality criteria have been reached, the PDP group
628 is set into ACTIVE state and the policy set executes on the target environment. The results of target operation are
629 reported. The PDP group can be reverted to SAFE, TEST, or even PASSIVE mode at any time if problems arise.
630
631 \* SAFE Mode and TEST Mode will be implemented in future versions of the Policy Framework. In current versions, policies
632 transition directly from PASSIVE mode to ACTIVE mode.
633
634 2.3.5.3 Policy Upgrade and Rollback
635 """""""""""""""""""""""""""""""""""
636
637 There are a number of approaches for managing policy upgrade and rollback. Upgrade and rollback will be implemented in
638 future versions of the Policy Framework.
639
640 The most straightforward approach is to use the approach described in section :ref:`policy-rollout` for upgrading and
641 rolling back policy sets. In order to upgrade a policy set, one follows the process in :ref:`policy-rollout` with the
642 new policy set version. For rollback, one follows the process in :ref:`policy-rollout` with the older policy set, most
643 probably setting the old policy set into ACTIVE mode immediately. The advantage of this approach is that the approach is
644 straightforward. The obvious disadvantage is that the PDP group is not executing on the target environment while the new
645 policy set is in PASSIVE, TEST, and SAFE mode.
646
647 A second manner to tackle upgrade and rollback is to use a spare-wheel approach. An special upgrade PDP group service is
648 set up as a K8S service in parallel with the active one during the upgrade procedure. The spare wheel service is used to
649 execute the process described in :ref:`policy-rollout`. When the time comes to activate the policy set, the references
650 for the active and spare wheel services are simply swapped. The advantage of this approach is that the down time during
651 upgrade is minimized, the spare wheel PDP group can be abandoned at any time without affecting the in service PDP group,
652 and the upgrade can be rolled back easily for a period simply by preserving the old service for a time. The disadvantage
653 is that this approach is more complex and uses more resources than the first approach.
654
655 A third approach is to have two policy sets running in each PDP, an active set and a standby set. However such an
656 approach would increase the complexity of implementation in PDPs significantly.
657
658 2.3.6 Policy Monitoring
659 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
660
661 PDPs provide a periodic report of their status to the PAP. All PDPs report using a standard reporting format that is
662 extended to provide information for specific PDP types. PDPs provide at least the information below:
663
664 ===================== ===============================================================================
665 **Field**             **Description**
666 ===================== ===============================================================================
667 State                 Lifecycle State (PASSIVE/TEST*/SAFE*/ACTIVE)
668 Timestamp             Time the report record was generated
669 InvocationCount       The number of execution invocations the PDP has processed since the last report
670 LastInvocationTime    The time taken to process the last execution invocation
671 AverageInvocationTime The average time taken to process an invocation since the last report
672 StartTime             The start time of the PDP
673 UpTime                The length of time the PDP has been executing
674 RealTimeInfo          Real time information on running policies.
675 ===================== ===============================================================================
676
677 \* SAFE Mode and TEST Mode will be implemented in future versions of the Policy Framework.
678
679 Currently, policy monitoring is supported by PAP and by pdp-apex. Policy monitoring for all PDPs will be supported in
680 future versions of the Policy Framework.
681
682 2.3.7 PEP Registration and Enforcement Guidelines
683 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
684
685 In ONAP there are several applications outside the Policy Framework that enforce policy decisions based on models
686 provided to the Policy Framework. These applications are considered Policy Enforcement Engines (PEP) and roles will be
687 provided to those applications using AAF/CADI to ensure only those applications can make calls to the Policy Decision
688 APIs. Some example PEPs are: DCAE, OOF, and SDNC.
689
690 See Section 3.4 of the :ref:`Policy Design and Development <design-label>`
691 for more information on the Decision APIs.
692
693 3. APIs Provided by the Policy Framework
694 ========================================
695
696 See the :ref:`Policy Design and Development <design-label>` page.
697
698 4. Terminology
699 ==============
700
701 ================================= ==================================================================================
702 PAP (Policy Administration Point) A component that administers and manages policies
703 ================================= ==================================================================================
704 PDP (Policy Deployment Point)     A component that executes a policy artifact (One or many?)
705 PDP_<>                            A specific type of PDP
706 PDP Group                         A group of PDPs that execute the same set of policies
707 Policy Development                The development environment for policies
708 Policy Type                       A generic prototype definition of a type of policy in TOSCA, see the
709                                   :ref:`TOSCA Policy Primer <tosca-label>`
710 Policy                            An executable policy defined in TOSCA and created using a Policy Type, see  the
711                                   :ref:`TOSCA Policy Primer <tosca-label>`
712 Policy Set                        A set of policies that are deployed on a PDP group. One and only one Policy Set is
713                                   deployed on a PDP group
714 ================================= ==================================================================================
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717 End of Document