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