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2 .. Creative Commons Attribution 4.0 International License.
3 .. http://creativecommons.org/licenses/by/4.0
4
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6 .. _architecture:
7
8 .. THIS IS USED INTERNALLY IN POLICY ONLY
9 .. _architecture-label:
10
11 Policy Framework Architecture
12 #############################
13
14 Abstract
15
16 This document describes the ONAP Policy Framework. It lays out the architecture of the framework and shows the APIs
17 provided to other components that interwork with the framework. It describes the implementation of the framework,
18 mapping out the components, software structure, and execution ecosystem of the framework.
19
20 .. contents::
21     :depth: 6
22
23 1. Overview
24 ===========
25
26 The ONAP Policy Framework is a comprehensive policy design, deployment, and execution environment. The Policy Framework
27 is the decision making component in `an ONAP system
28 <https://www.onap.org/wp-content/uploads/sites/20/2018/11/ONAP_CaseSolution_Architecture_112918FNL.pdf>`__.
29 It allows you to specify, deploy, and execute the governance of the features and functions in your ONAP system, be they
30 closed loop, orchestration, or more traditional open loop use case implementations. The Policy Framework is the
31 component that is the source of truth for all policy decisions.
32
33 One of the most important goals of the Policy Framework is to support Policy Driven Operational Management during the
34 execution of ONAP control loops at run time. In addition, use case implementations such as orchestration and control
35 benefit from the ONAP policy Framework because they can use the capabilities of the framework to manage and execute
36 their policies rather than embedding the decision making in their applications.
37
38 The Policy Framework is deployment agnostic, it manages Policy Execution (in PDPs) and Enforcement (in PEPs) regardless
39 of how the PDPs and PEPs are deployed. This allows policy execution and enforcement to be deployed in a manner that
40 meets the performance requirements of a given application or use case. In one deployment, policy execution could be
41 deployed in a separate executing entity in a Docker container. In another, policy execution could be co-deployed with
42 an application to increase performance. An example of co-deployment is the Drools PDP Control Loop image, which is a
43 Docker image that combines the ONAP Drools use case application and dependencies with the Drools PDP engine.
44
45 The ONAP Policy Framework architecture separates policies from the platform that is supporting them. The framework
46 supports development, deployment, and execution of any type of policy in ONAP. The Policy Framework is metadata (model)
47 driven so that policy development, deployment, and execution is as flexible as possible and can support modern rapid
48 development ways of working such as `DevOps
49 <https://en.wikipedia.org/wiki/DevOps>`__. A metadata driven approach also allows the amount of programmed support
50 required for policies to be reduced or ideally eliminated.
51
52 We have identified five capabilities as being essential for the framework:
53
54 1. Most obviously, the framework must be capable of being triggered by an event or invoked, and making decisions at run
55    time.
56
57 2. It must be deployment agnostic; capable of managing policies for various Policy Decision Points (PDPs) or policy
58    engines.
59
60 3. It must be metadata driven, allowing policies to be deployed, modified, upgraded, and removed as the system executes.
61
62 4. It must provide a flexible model driven policy design approach for policy type programming and specification of
63    policies.
64
65 5. It must be extensible, allowing straightforward integration of new PDPs, policy formats, and policy development
66    environments.
67
68 Another important aim of the architecture of a model driven policy framework is that it enables much more flexible
69 policy specification. The ONAP Policy Framework complies with the `TOSCA
70 <http://docs.oasis-open.org/tosca/TOSCA-Simple-Profile-YAML/v1.1/TOSCA-Simple-Profile-YAML-v1.1.pdf>`__ modelling
71 approach for policies, see the :ref:`TOSCA Policy Primer <tosca-label>` for more information on how policies are modeled
72 in TOSCA.
73
74  1. A *Policy Type* describes the properties, targets, and triggers that the policy for a feature can have. A Policy type is
75     implementation independent. It is the metadata that specifies:
76
77   - the *configuration* data that the policy can take. The Policy Type describes each property that a policy of a
78     given type can take. A Policy Type definition also allows the default value, optionality, and the ranges of properties
79     to be defined.
80
81   - the *targets* such as network element types, functions, services, or resources on which a policy of the given type
82     can act.
83
84   - the *triggers* such as the event type, filtered event, scheduled trigger, or conditions that can activate a policy
85     of the given type.
86
87   Policy Types are hierarchical, A Policy Type can inherit from a parent Policy Type, inheriting the properties, targets,
88   and triggers of its parent. Policy Types are developed by domain experts in consultation with the developers that
89   implement the logic and rules for the Policy Type.
90
91  2. A *Policy* is defined using a Policy Type. The Policy defines:
92
93   - the values for each property of the policy type
94   - the specific targets (network elements, functions, services, resources) on which this policy will act
95   - the specific triggers that trigger this policy.
96
97  3. A *Policy Type Implementation* or *Raw Policy*, is the logic that implements the policy. It is implemented by a
98     skilled policy developer in consultation with domain experts. The implementation has software that reads the Policy
99     Type and parses the incoming configuration properties. The software has domain logic that is triggered when one of the
100     triggers described in the Policy Type occurs. The software logic executes and acts on the targets specified in the
101     Policy Type.
102
103
104 For example, a Policy Type could be written to describe how to manage Service Level Agreements for VPNs. The VPN Policy
105 Type can be used to create VPN policies for a bank network, a car dealership network, or a university with many campuses.
106 The Policy Type has two parameters:
107
108  - The *maximumDowntime* parameter allows the maximum downtime allowed per year to be specified
109  - The *mitigationStrategy* parameter allows one of three strategies to be selected for downtime breaches
110
111   - *allocateMoreResources*, which will automatically allocate more resources to mitigate the problem
112   - *report*, which report the downtime breach to a trouble ticketing system
113   - *ignore*, which logs the breach and takes no further action
114
115 The Policy Type defines a trigger event, an event that is received from an analytics system when the maximum downtime
116 value for a VPN is breached. The target of the policy type is an instance of the VPN service.
117
118 The Policy Type Implementation is developed that can configure the maximum downtime parameter in an analytics system,
119 can receive a trigger from the analytics system when the maximum downtime is breached, and that can either request more
120 resources, report an issue to a trouble ticketing system, and can log a breach.
121
122 VPN Policies are created by specifying values for the properties, triggers, and targets specified in VPN Policy Type.
123
124 In the case of the bank network, the *maximumDowntime* threshold is specified as 5 minutes downtime per year and the
125 *mitigationStrategy* is defined as *allocateMoreResources*, and the target is specified as being the bank's VPN service
126 ID. When a breach is detected by the analytics system, the policy is executed, the target is identified as being the
127 bank's network, and more resources are allocated by the policy.
128
129 For the car dealership VPN policy, a less stringent downtime threshold of 60 minutes per year is specified, and the
130 mitigation strategy is to issue a trouble ticket. The university network is best effort, so a downtime of 4 days per
131 year is specified. Breaches are logged and mitigated as routine network administration tasks.
132
133 In ONAP, specific ONAP Policy Types are used to create specific policies that drive the ONAP Platform and Components.
134 For more detailed information on designing Policy Types and developing an implementation for that policy type, see
135 :ref:`Policy Design and Development <design-label>`.
136
137 The ONAP Policy Framework for building, configuring and deploying PDPs is extendable. It allows the use of ONAP PDPs as
138 is, the extension of ONAP PDPs, and lastly provides the capability for users to create and deploy their own PDPs. The
139 ONAP Policy Framework provides distributed policy management for **all** policies in ONAP at run time. Not only does
140 this provide unified policy access and version control, it provides life cycle control for policies and allows detection
141 of conflicts across all policies running in an ONAP installation.
142
143 2. Architecture
144 ===============
145
146 The diagram below shows the architecture of the ONAP Policy Framework at its highest level.
147
148 .. image:: images/PFHighestLevel.svg
149
150 The *PolicyDevelopment* component implements the functionality for development of policy types and policies.
151 *PolicyAdministration* is responsible for the deployment life cycle of policies as well as interworking with the
152 mechanisms required to orchestrate the nodes and containers on which policies run. *PolicyAdministration* is also
153 responsible for the administration of policies at run time; ensuring that policies are available to users, that policies
154 are executing correctly, and that the state and status of policies is monitored. *PolicyExecution* is the set of PDPs
155 running in the ONAP system and is responsible for making policy decisions and for managing the administrative state of
156 the PDPs as directed by \ *PolicyAdministration.*
157
158 *PolicyDevelopment* provides APIs that allow creation of policy artifacts and supporting information in the policy
159 database. *PolicyAdministration* reads those artifacts and the supporting information from the policy database whilst
160 deploying policy artifacts. Once the policy artifacts are deployed, *PolicyAdministration* handles the run-time
161 management of the PDPs on which the policies are running. *PolicyDevelopment* interacts with the database, and has
162 no programmatic interface with *PolicyAdministration*, *PolicyExecution* or any other run-time ONAP components.
163
164 The diagram below shows a more detailed view of the architecture, as inspired by
165 `RFC-2753 <https://tools.ietf.org/html/rfc2753>`__ and `RFC-3198 <https://tools.ietf.org/html/rfc3198>`__.
166
167 .. image:: images/PFDesignAndAdmin.svg
168
169 *PolicyDevelopment* provides a `CRUD <https://en.wikipedia.org/wiki/Create,_read,_update_and_delete>`__ API for policy
170 types and policies. The policy types and policy artifacts and their metadata (information about policies, policy types,
171 and their interrelations) are stored in the *PolicyDB*. The *PolicyDevGUI*, PolicyDistribution, and other applications
172 such as *CLAMP* can use the *PolicyDevelopment* API to create, update, delete, and read policy types and policies.
173
174 *PolicyAdministration* has two important functions:
175
176 - Management of the life cycle of PDPs in an ONAP installation. PDPs register with *PolicyAdministration* when they come
177   up. *PolicyAdministration* handles the allocation of PDPs to PDP Groups and PDP Subgroups, so that they can be
178   managed as microservices in infrastructure management systems such as Kubernetes.
179
180 - Management of the deployment of policies to PDPs in an ONAP installation. *PolicyAdministration* gives each PDP group
181   a set of domain policies to execute.
182
183 *PolicyAdministration* handles PDPs and policy allocation to PDPs using asynchronous messaging over DMaaP. It provides
184 three APIs:
185
186 - a CRUD API for policy groups and subgroups
187
188 - an API that allows the allocation of policies to PDP groups and subgroups to be controlled
189
190 - an API allows policy execution to be managed, showing the status of policy execution on PDP Groups, subgroups, and
191   individual PDPs as well as the life cycle state of PDPs
192
193 *PolicyExecution* is the set of running PDPs that are executing policies, logically partitioned into PDP groups and
194 subgroups.
195
196 .. image:: images/PolicyExecution.svg
197
198 The figure above shows how *PolicyExecution* looks at run time with PDPs running in Kubernetes. A *PDPGroup* is a purely
199 logical construct that collects all the PDPs that are running policies for a particular domain together. A *PDPSubGroup*
200 is a group of PDPs of the same type that are running the same policies. *A PDPSubGroup* is deployed as a Kubernetes
201 `Deployment <https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/controllers/deployment/>`__. PDPs are defined as Kubernetes
202 `Pods <https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/pods/pod/>`__. At run time,  the actual number of PDPs in each
203 *PDPSubGroup* is specified in the configuration of the *Deployment* of that *PDPSubGroup* in Kubernetes. This
204 structuring of PDPs is required because, in order to simplify deployment and scaling of PDPs in Kubernetes, we gather
205 all the PDPs of the same type that are running the same policies together for deployment.
206
207 For example, assume we have policies for the SON (Self Organizing Network) and ACPS (Advanced Customer Premises Service)
208 domains. For SON,we have XACML, Drools, and APEX policies, and for ACPS we have XACML and Drools policies. The table
209 below shows the resulting \ *PDPGroup*, *PDPSubGroup*, and PDP allocations:
210
211 ============= ================ ========================= ======================================== ================
212 **PDP Group** **PDP Subgroup** **Kubernetes Deployment** **Kubernetes Deployment Strategy**       **PDPs in Pods**
213 ============= ================ ========================= ======================================== ================
214 SON           SON-XACML        SON-XACML-Dep             Always 2, be geo redundant               2 PDP-X
215 \             SON-Drools       SON-Drools-Dep            At Least 4, scale up on 70% load,        >= 4 PDP-D
216                                                          scale down on 40% load, be geo-redundant
217 \             SON-APEX         SON-APEX-Dep              At Least 3, scale up on 70% load, scale  >= 3 PDP-A
218                                                          down on 40% load, be geo-redundant
219 ACPS          ACPS-XACML       ACPS-XACML-Dep            Always 2                                 2 PDP-X
220 \             ACPS-Drools      ACPS-Drools-Dep           At Least 2, scale up on 80% load, scale  >=2 PDP-D
221                                                          down on 50% load
222 ============= ================ ========================= ======================================== ================
223
224 For more details on *PolicyAdministration* APIs and management of *PDPGroup* and *PDPSubGroup*, see the documentation
225 for :ref:`Policy Administration Point (PAP) Architecture <pap-label>`.
226
227 2.1 Policy Framework Object Model
228 ---------------------------------
229
230 This section describes the structure of and relations between the main concepts in the Policy Framework. This model is
231 implemented as a common model and is used by *PolicyDevelopment*, *PolicyDeployment,* and *PolicyExecution.*
232
233 .. image:: images/ClassStructure.svg
234
235 The UML class diagram above shows thePolicy Framework Object Model.
236
237 2.2 Policy Design Architecture
238 ------------------------------
239
240 This section describes the architecture of the model driven system used to develop policy types and to create
241 policies using policy types. The output of Policy Design is deployment-ready artifacts and Policy metadata in the Policy
242 Framework database.
243
244 Policy types that are expressed via natural language or a model require an implementation that allows them to be
245 translated into runtime policies. Some Policy Type implementations are set up and available in the platform during
246 startup such as Control Loop Operational Policy Models, OOF placement Models, DCAE microservice models. Policy type
247 implementations can also be loaded and deployed at run time.
248
249 2.2.1 Policy Type Design
250 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
251
252 Policy Type Design is the task of creating policy types that capture the generic and vendor independent aspects of a
253 policy for a particular domain use case.
254
255 All policy types are specified in TOSCA service templates. Once policy types are defined and created in the system,
256 *PolicyDevelopment* manages them and uses them to allow policies to be created from these policy types in a uniform
257 way regardless of the domain that the policy type is addressing or the PDP technology that will execute the policy.
258
259 A *PolicyTypeImpl* is developed for a policy type for a certain type of PDP (for example XACML oriented for decision
260 policies, Drools rules or Apex state machines oriented for ECA policies). While a policy type is implementation
261 independent, a policy type implementation for a policy type is specific for the technology of the PDP on which
262 policies that use that policy type implementation will execute. A Policy Type may have many implementations. A
263 *PolicyTypeImpl* is the specification of the specific rules or tasks, the flow of the policy, its internal states
264 and data structures and other relevant information. A *PolicyTypeImpl* can be specific to a particular policy type
265 or it can be more general, providing the implementation of a class of policy types. Further, the design environment
266 and tool chain for implementing implementations of policy types is specific to the technology of the PDP on which
267 the implementation will run.
268
269 In the *xacml-pdp* and *drools-pdp*, an *application* is written for a given category of policy types. Such an
270 application may have logic written in Java or another programming language, and may have additional artifacts such
271 as scripts and SQL queries. The *application* unmarshals and marshals events going into and out of policies as well
272 as handling the sequencing of events for interactions of the policies with other components in ONAP. For example,
273 *drools-applications* handles the interactions for operational policies running in the drools PDP. In the
274 *apex-pdp*, all unmarshaling, marshaling, and component interactions are captured in the state machine, logic, and
275 configuraiton of the policy, a Java application is not used.
276
277 *PolicyDevelopment* provides the RESTful :ref:`Policy Design API <design-label>`, which allows other components to query
278 policy types, Those components can then create policies that specify values for the properties, triggers, and targets
279 specified in a policy type. This API is used by components such as *CLAMP* and *PolicyDistribution* to create policies
280 from policy types.
281
282 Consider a policy type created for managing faults on vCPE equipment in a vendor independent way. The policy type
283 implementation captures the generic logic required to manage the faults and specifies the vendor specific information
284 that must be supplied to the type for specific vendor vCPE VFs. The actual vCPE policy that is used for managing
285 particular vCPE equipment is created by setting the properties specified in the policy type for that vendor model
286 of vCPE.
287
288 2.2.1.1 Generating Policy Types
289 """""""""""""""""""""""""""""""
290
291 It is possible to generate policy types using MDD (Model Driven Development) techniques. Policy types are expressed
292 using a DSL (Domain Specific Language) or a policy specification environment for a particular application domain. For
293 example, policy types for specifying SLAs could be expressed in a SLA DSL and policy types for managing SON features
294 could be generated from a visual SON management tool. The ONAP Policy framework provides an API that allows tool chains
295 to create policy types, see the :ref:`Policy Design and Development <design-label>` page.
296
297 .. image:: images/PolicyTypeDesign.svg
298
299 A GUI implementation in another ONAP component (a *PolicyTypeDesignClient*) may use the *API_User* API to create and
300 edit ONAP policy types.
301
302 2.2.1.2 Programming Policy Type Implementations
303 """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
304
305 For skilled developers, the most straightforward way to create a policy type is to program it. Programming a policy type
306 might simply mean creating and editing text files, thus manually creating the TOSCA Policy Type YAML file and the policy
307 type implementation for the policy type.
308
309 A more formal approach is preferred. For policy type implementations, programmers use a specific Eclipse project type
310 for developing each type of implementation, a Policy Type Implementation SDK. The project is under source control in
311 git. This Eclipse project is structured correctly for creating implementations for a specific type of PDP. It includes
312 the correct POM files for generating the policy type implementation and has editors and perspectives that aid
313 programmers in their work
314
315 2.2.2 Policy Design
316 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
317
318 The *PolicyCreation* function of *PolicyDevelopment* creates policies from a policy type.  The information expressed
319 during policy type design is used to parameterize a policy type to create an executable policy. A service designer
320 and/or operations team can use tooling that reads the TOSCA Policy Type specifications to express and capture a policy
321 at its highest abstraction level. Alternatively, the parameter for the policy can be expressed in a raw JSON or YAML
322 file and posted over the policy design API described on the :ref:`Policy Design and Development <design-label>` page.
323
324 A number of mechanisms for policy creation are supported in ONAP. The process in *PolicyDevelopment* for creating a
325 policy is the same for all mechanisms. The most general mechanism for creating a policy is using the RESTful
326 *Policy Design API*, which provides a full interface to the policy creation support of *PolicyDevelopment*. This API may
327 be exercised directly using utilities such as *curl*.
328
329 In future releases, the Policy Framework may provide a command line tool that will be a loose wrapper around the API. It
330 may also provide a general purpose Policy GUI in the ONAP Portal for policy creation, which again would be a general
331 purpose wrapper around the policy creation API. The Policy GUI would interpret any TOSCA Model that has been loaded into
332 it and flexibly presents a GUI for a user to create policies from. The development of these mechanisms will be phased
333 over a number of ONAP releases.
334
335 A number of ONAP components use policy in manners which are specific to their particular needs. The manner in which the
336 policy creation process is triggered and the way in which information required to create a policy is specified and
337 accessed is specialized for these ONAP components.
338
339 For example, *CLAMP* provides a GUI for creation of Control Loop policies, which reads the Policy Type associated
340 with a control loop, presents the properties as fields in its GUI, and creates a policy using the property values entered
341 by the user.
342
343 The following subsections outline the mechanisms for policy creation and modification supported by the ONAP Policy
344 Framework.
345
346 2.2.2.1 Policy Design in the ONAP Policy Framework
347 """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
348
349 Policy creation in *PolicyDevelopment* follows the general sequence shown in the sequence diagram below. An *API_USER*
350 is any component that wants to create a policy from a policy type. *PolicyDevelopment* supplies a REST interface that
351 exposes the API and also provides a command line tool and general purpose client that wraps the API.
352
353 .. image:: images/PolicyDesign.svg
354
355 An *API_User* first gets a reference to and the metadata for the Policy type for the policy they want to work on from
356 *PolicyDevelopment*. *PolicyDevelopment* reads the metadata and artifact for the policy type from the database. The
357 *API_User* then asks for a reference and the metadata for the policy. *PolicyDevelopment* looks up the policy in the
358 database. If the policy already exists, *PolicyDevelopment* reads the artifact and returns the reference of the existing
359 policy to the *API_User* with the metadata for the existing policy. If the policy does not exist, *PolicyDevelopment*
360 informs the *API_User*.
361
362 The *API_User* may now proceed with a policy specification session, where the parameters are set for the policy using
363 the policy type specification. Once the *API_User* is happy that the policy is completely and correctly specified, it
364 requests *PolicyDevelopment* to create the policy. *PolicyDevelopment* creates the policy, stores the created policy
365 artifact and its metadata in the database.
366
367 2.2.2.2 Model Driven VF (Virtual Function) Policy Design via VNF SDK Packaging
368 """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
369
370 VF vendors express policies such as SLA, Licenses, hardware placement, run-time metric suggestions, etc. These details
371 are captured within the VNF SDK and uploaded into the SDC Catalog. The `SDC Distribution APIs
372 <https://wiki.onap.org/display/DW/SDC+Distribution+client+AID>`__ are used to interact with SDC. For example, SLA and
373 placement policies may be captured via TOSCA specification. License policies can be captured via TOSCA or an XACML
374 specification. Run-time metric vendor recommendations can be captured via the VES Standard specification.
375
376 The sequence diagram below is a high level view of SDC-triggered concrete policy generation for some arbitrary entity
377 *EntityA*. The parameters to create a policy are read from a TOSCA Policy specification read from a CSAR received from
378 SDC.
379
380 .. image:: images/ModelDrivenPolicyDesign.svg
381
382 *PolicyDesign* uses the *PolicyDistribution* component for managing SDC-triggered  policy creation and update requests.
383 *PolicyDistribution* is an *API_User*, it uses the Policy Design API for policy creation and update. It reads the
384 information it needs to populate the policy type from a TOSCA specification in a CSAR received from SDC and then uses
385 this information to automatically generate a policy.
386
387 Note that SDC provides a wrapper for the SDC API as a Java Client and also provides a TOSCA parser. See the
388 documentation for the `Policy Distribution Component
389 <https://docs.onap.org/en/latest/submodules/policy/distribution.git/docs/index.html>`__.
390
391 In Step 4 above, the \ *PolicyDesign* must download the CSAR file. If the policy is to be composed from the TOSCA
392 definition, it must also parse the TOSCA definition.
393
394 In Step 11 above, the \ *PolicyDesign* must send back/publish status events to SDC such as DOWNLOAD_OK, DOWNLOAD_ERROR,
395 DEPLOY_OK, DEPLOY_ERROR, NOTIFIED.
396
397 2.2.2.3 Scripted Model Driven Policy Design
398 """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
399
400 Service policies such as optimization and placement policies can be specified as a TOSCA Policy at design time. These
401 policies use a TOSCA Policy Type specification as their schemas. Therefore, scripts can be used to create TOSCA policies
402 using TOSCA Policy Types.
403
404 .. image:: images/ScriptedPolicyDesign.svg
405
406 One straightforward way of generating policies from Policy types is to use commands specified in a script file. A
407 command line utility such as *curl* is an *API_User*. Commands read policy types using the Policy Type API, parse the
408 policy type and uses the properties of the policy type to prepare a TOSCA Policy. It then issues further commands to use
409 the Policy API to create policies.
410
411 2.2.3 Policy Design Process
412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
413
414 All policy types must be certified as being fit for deployment prior to run time deployment. Where design is executed
415 using the SDC application, it is assumed the life cycle being implemented by SDC certifies any policy types that
416 are declared within the ONAP Service CSAR. For other policy types and policy type implementations, the life cycle
417 associated with the applied software development process suffices. Since policy types and their implementations are
418 designed and implemented using software development best practices, they can be utilized and configured for various
419 environments (eg. development, testing, production) as desired.
420
421 2.3 Policy Runtime Architecture
422 -------------------------------
423
424 The Policy Framework Platform components are themselves designed as microservices that are easy to configure and deploy
425 via Docker images and K8S both supporting resiliency and scalability if required. PAPs and PDPs are deployed by the
426 underlying ONAP management infrastructure and are designed to comply with the ONAP interfaces for deploying containers.
427
428 The PAPs keep track of PDPs, support the deployment of PDP groups and the deployment of a *policy set* across those PDP
429 groups. A PAP is stateless in a RESTful sense. Therefore, if there is more than one PAP deployed, it does not matter
430 which PAP a user contacts to handle a request. The PAP uses the database (persistent storage) to keep track of ongoing
431 sessions with PDPs. Policy management on PDPs is the responsibility of PAPs; management of policy sets or policies by
432 any other manner is not permitted.
433
434 In the ONAP Policy Framework, the interfaces to the PDP are designed to be as streamlined as possible. Because the PDP
435 is the main unit of scalability in the Policy Framework, the framework is designed to allow PDPs in a PDP group to
436 arbitrarily appear and disappear and for policy consistency across all PDPs in a PDP group to be easily maintained.
437 Therefore, PDPs have just two interfaces; an interface that users can use to execute policies and interface to the PAP
438 for administration, life cycle management and monitoring. The PAP is responsible for controlling the state across the
439 PDPs in a PDP group. The PAP interacts with the Policy database and transfers policy sets to PDPs, and may cache the
440 policy sets for PDP groups.
441
442 See also Section 2 of the :ref:`Policy Design and Development <design-label>` page, where the mechanisms for PDP
443 Deployment and Registration with PAP are explained.
444
445 2.3.1 Policy Framework Services
446 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
447
448 The ONAP Policy Framework follows the architectural approach for microservices recommended by the `ONAP Architecture
449 Subcommittee <https://wiki.onap.org/display/DW/Architecture+Subcommittee>`__.
450
451 The ONAP Policy Framework uses an infrastructure such as Kubernetes `Services
452 <https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/service/>`__ to manage the life cycle of Policy Framework
453 executable components at runtime. A Kubernetes service allows, among other parameters,  the number of instances (*pods*
454 in Kubernetes terminology) that should be deployed for a particular service to be specified and a common endpoint for
455 that service to be defined. Once the service is started in Kubernetes, Kubernetes ensures that the specified number of
456 instances is always kept running. As requests are received on the common endpoint, they are distributed across the
457 service instances. More complex call distribution and instance deployment strategies may be used; please see the
458 `Kubernetes Services <https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/service/>`__ documentation for those
459 details.
460
461 If, for example, a service called *policy-pdpd-control-loop* is defined that runs 5 PDP-D instances. The service has the
462 end point *https://policy-pdpd-control-loop.onap/<service-specific-path>*. When the service is started, Kubernetes spins
463 up 5 PDP-Ds. Calls to the end point *https://policy-pdpd-control-loop.onap/<service-specific-path>* are distributed
464 across the 5 PDP-D instances. Note that the *.onap* part of the service endpoint is the namespace being used and is
465 specified for the full ONAP Kubernetes installation.
466
467 The following services will be required for the ONAP Policy Framework:
468
469 ================ ============================== =======================================================================
470 **Service**      **Endpoint**                   **Description**
471 ================ ============================== =======================================================================
472 PAP              https://policy-pap             The PAP service, used for policy administration and deployment. See
473                                                 :ref:`Policy Design and Development <design-label>` for details of the
474                                                 API for this service
475 PDP-X-\ *domain* https://policy-pdpx-\ *domain* A PDP service is defined for each PDP group. A PDP group is identified
476                                                 by the domain on which it operates.
477
478                                                 For example, there could be two PDP-X domains, one for admission
479                                                 policies for ONAP proper and another for admission policies for VNFs of
480                                                 operator *Supacom*. Two PDP-X services are defined:
481
482                                                 | https://policy-pdpx-onap
483                                                 | https://policy-pdpx-\ *supacom*
484 PDP-D-\ *domain* https://policy-pdpd-\ *domain*
485 PDP-A-\ *domain* https://policy-pdpa-\ *domain*
486 ================ ============================== =======================================================================
487
488 There is one and only one PAP service, which handles policy deployment, administration, and monitoring for all policies
489 in all PDPs and PDP groups in the system. There are multiple PDP services, one PDP service for each domain for which
490 there are policies.
491
492 2.3.2 The Policy Framework Information Structure
493 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
494
495 The following diagram captures the relationship between Policy Framework concepts at run time.
496
497 .. image:: images/RuntimeRelationships.svg
498
499 There is a one to one relationship between a PDP SubGroup, a Kubernetes PDP service, and the set of policies assigned to
500 run in the PDP subgroup. Each PDP service runs a single PDP subgroup with multiple PDPs, which executes a specific
501 Policy Set containing a number of policies that have been assigned to that PDP subgroup. Having and maintaining this
502 principle makes policy deployment and administration much more straightforward than it would be if complex relationships
503 between PDP services, PDP subgroups, and policy sets.
504
505 The topology of the PDPs and their policy sets is held in the Policy Framework database and is administered by the PAP service.
506
507 .. image:: images/PolicyDatabase.svg
508
509 The diagram above gives an indicative structure of the run time topology information in the Policy Framework database.
510 Note that the *PDP_SUBGROUP_STATE* and *PDP_STATE* fields hold state information for life cycle management of PDP groups
511 and PDPs.
512
513 2.3.3 Startup, Shutdown and Restart
514 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
515
516 This section describes the interactions between Policy Framework components themselves and with other ONAP components at
517 startup, shutdown and restart.
518
519 2.3.3.1 PAP Startup and Shutdown
520 """"""""""""""""""""""""""""""""
521
522 The sequence diagram below shows the actions of the PAP at startup.
523
524 .. image:: images/PAPStartStop.svg
525
526 The PAP is the run time point of coordination for the ONAP Policy Framework. When it is started, it initializes itself
527 using data from the database. It then waits for periodic PDP status updates and for administration requests.
528
529 PAP shutdown is trivial. On receipt or a shutdown request, the PAP completes or aborts any ongoing operations and shuts
530 down gracefully.
531
532 2.3.3.2 PDP Startup and Shutdown
533 """"""""""""""""""""""""""""""""
534
535 The sequence diagram below shows the actions of the PDP at startup. See also Section 4 of the
536 :ref:`Policy Design and Development <design-label>` page for the API used to implement this sequence.
537
538 .. image:: images/PDPStartStop.svg
539
540 At startup, the PDP initializes itself.  At this point it is in PASSIVE mode. The PDP begins sending periodic Status
541 messages to the PAP. The first Status message initializes the process of loading the correct Policy Set on the PDP in
542 the PAP.
543
544 On receipt or a shutdown request, the PDP completes or aborts any ongoing policy executions and shuts down gracefully.
545
546 2.3.4 Policy Execution
547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
548
549 Policy execution is the execution of a policy in a PDP. Policy enforcement occurs in the component that receives a
550 policy decision.
551
552 .. image:: images/PolicyExecutionFlow.svg
553
554 Policy execution can be *synchronous* or *asynchronous*. In *synchronous* policy execution, the component requesting a
555 policy decision requests a policy decision and waits for the result. The PDP-X and PDP-A implement synchronous policy
556 execution. In *asynchronous* policy execution, the component that requests a policy decision does not wait for the
557 decision. Indeed, the decision may be passed to another component. The PDP-D and PDP-A implement asynchronous polic
558 execution.
559
560 Policy execution is carried out using the current life cycle mode of operation of the PDP. While the actual
561 implementation of the mode may vary somewhat between PDPs of different types, the principles below hold true for all
562 PDP types:
563
564 ================== =====================================================================================================
565 **Lifecycle Mode** **Behaviour**
566 ================== =====================================================================================================
567 PASSIVE MODE       Policy execution is always rejected irrespective of PDP type.
568 ACTIVE MODE        Policy execution is executed in the live environment by the PDP.
569 SAFE MODE*         Policy execution proceeds, but changes to domain state or context are not carried out. The PDP
570                    returns an indication that it is running in SAFE mode together with the action it would have
571                    performed if it was operating in ACTIVE mode. The PDP type and the policy types it is running must
572                    support SAFE mode operation.
573 TEST MODE*         Policy execution proceeds and changes to domain and state are carried out in a test or sandbox
574                    environment. The PDP returns an indication it is running in TEST mode together with the action it has
575                    performed on the test environment. The PDP type and the policy types it is running must support TEST
576                    mode operation.
577 ================== =====================================================================================================
578
579 \* SAFE Mode and TEST Mode will be implemented in future versions of the Policy Framework.
580
581 2.3.5 Policy Lifecycle Management
582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
583
584 Policy lifecycle management manages the deployment and life cycle of policies in PDP groups at run time. Policy sets can
585 be deployed at run time without restarting PDPs or stopping policy execution. PDPs preserve state for minor/patch
586 version upgrades and rollbacks.
587
588 2.3.5.1 Load/Update Policies on PDP
589 """""""""""""""""""""""""""""""""""
590
591 The sequence diagram below shows how policies are loaded or updated on a PDP.
592
593 .. image:: images/DownloadPoliciesToPDP.svg
594
595 This sequence can be initiated in two ways; from the PDP or from a user action.
596
597 1. A PDP sends regular status update messages to the PAP. If this message indicates that the PDP has no policies or
598    outdated policies loaded, then this sequence is initiated
599
600 2. A user may explicitly trigger this sequence to load policies on a PDP
601
602 The PAP controls the entire process. The PAP reads the current PDP metadata and the required policy and policy set
603 artifacts from the database. It then builds the policy set for the PDP. Once the policies are ready, the PAP sets the
604 mode of the PDP to PASSIVE. The Policy Set is transparently passed to the PDP by the PAP. The PDP loads all the policies
605 in the policy set including any models, rules, tasks, or flows in the policy set in the policy implementations.
606
607 Once the Policy Set is loaded, the PAP orders the PDP to enter the life cycle mode that has been specified for it
608 (ACTIVE/SAFE*/TEST*). The PDP begins to execute policies in the specified mode (see section 2.3.4).
609
610 \* SAFE Mode and TEST Mode will be implemented in future versions of the Policy Framework.
611
612 .. _policy-rollout:
613
614 2.3.5.2 Policy Rollout
615 """"""""""""""""""""""
616
617 A policy set steps through a number of life cycle modes when it is rolled out.
618
619 .. image:: images/PolicyRollout.svg
620
621 The user defines the set of policies for a PDP group. It is deployed to a PDP group and is initially in PASSIVE mode.
622 The user sets the PDP Group into TEST mode. The policies are run in a test or sandboxed environment for a period of
623 time. The test results are passed back to the user. The user may revert the policy set to PASSIVE mode a number of times
624 and upgrade the policy set during test operation.
625
626 When the user is satisfied with policy set execution and when quality criteria have been reached for the policy set, the
627 PDP group is set to run in SAFE mode. In this mode, the policies run on the target environment but do not actually
628 exercise any actions or change any context in the target environment. Again, as in TEST mode, the operator may decide to
629 revert back to TEST mode or even PASSIVE mode if issues arise with a policy set.
630
631 Finally, when the user is satisfied with policy set execution and when quality criteria have been reached, the PDP group
632 is set into ACTIVE state and the policy set executes on the target environment. The results of target operation are
633 reported. The PDP group can be reverted to SAFE, TEST, or even PASSIVE mode at any time if problems arise.
634
635 \* SAFE Mode and TEST Mode will be implemented in future versions of the Policy Framework. In current versions, policies
636 transition directly from PASSIVE mode to ACTIVE mode.
637
638 2.3.5.3 Policy Upgrade and Rollback
639 """""""""""""""""""""""""""""""""""
640
641 There are a number of approaches for managing policy upgrade and rollback. Upgrade and rollback will be implemented in
642 future versions of the Policy Framework.
643
644 The most straightforward approach is to use the approach described in section :ref:`policy-rollout` for upgrading and
645 rolling back policy sets. In order to upgrade a policy set, one follows the process in :ref:`policy-rollout` with the
646 new policy set version. For rollback, one follows the process in :ref:`policy-rollout` with the older policy set, most
647 probably setting the old policy set into ACTIVE mode immediately. The advantage of this approach is that the approach is
648 straightforward. The obvious disadvantage is that the PDP group is not executing on the target environment while the new
649 policy set is in PASSIVE, TEST, and SAFE mode.
650
651 A second manner to tackle upgrade and rollback is to use a spare-wheel approach. An special upgrade PDP group service is
652 set up as a K8S service in parallel with the active one during the upgrade procedure. The spare wheel service is used to
653 execute the process described in :ref:`policy-rollout`. When the time comes to activate the policy set, the references
654 for the active and spare wheel services are simply swapped. The advantage of this approach is that the down time during
655 upgrade is minimized, the spare wheel PDP group can be abandoned at any time without affecting the in service PDP group,
656 and the upgrade can be rolled back easily for a period simply by preserving the old service for a time. The disadvantage
657 is that this approach is more complex and uses more resources than the first approach.
658
659 A third approach is to have two policy sets running in each PDP, an active set and a standby set. However such an
660 approach would increase the complexity of implementation in PDPs significantly.
661
662 2.3.6 Policy Monitoring
663 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
664
665 PDPs provide a periodic report of their status to the PAP. All PDPs report using a standard reporting format that is
666 extended to provide information for specific PDP types. PDPs provide at least the information below:
667
668 ===================== ===============================================================================
669 **Field**             **Description**
670 ===================== ===============================================================================
671 State                 Lifecycle State (PASSIVE/TEST*/SAFE*/ACTIVE)
672 Timestamp             Time the report record was generated
673 InvocationCount       The number of execution invocations the PDP has processed since the last report
674 LastInvocationTime    The time taken to process the last execution invocation
675 AverageInvocationTime The average time taken to process an invocation since the last report
676 StartTime             The start time of the PDP
677 UpTime                The length of time the PDP has been executing
678 RealTimeInfo          Real time information on running policies.
679 ===================== ===============================================================================
680
681 \* SAFE Mode and TEST Mode will be implemented in future versions of the Policy Framework.
682
683 Currently, policy monitoring is supported by PAP and by pdp-apex. Policy monitoring for all PDPs will be supported in
684 future versions of the Policy Framework.
685
686 2.3.7 PEP Registration and Enforcement Guidelines
687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
688
689 In ONAP there are several applications outside the Policy Framework that enforce policy decisions based on models
690 provided to the Policy Framework. These applications are considered Policy Enforcement Engines (PEP) and roles will be
691 provided to those applications using AAF/CADI to ensure only those applications can make calls to the Policy Decision
692 APIs. Some example PEPs are: DCAE, OOF, and SDNC.
693
694 See Section 3.4 of the :ref:`Policy Design and Development <design-label>`
695 for more information on the Decision APIs.
696
697 3. APIs Provided by the Policy Framework
698 ========================================
699
700 See the :ref:`Policy Design and Development <design-label>` page.
701
702 4. Terminology
703 ==============
704
705 ================================= ==================================================================================
706 PAP (Policy Administration Point) A component that administers and manages policies
707 ================================= ==================================================================================
708 PDP (Policy Deployment Point)     A component that executes a policy artifact (One or many?)
709 PDP_<>                            A specific type of PDP
710 PDP Group                         A group of PDPs that execute the same set of policies
711 Policy Development                The development environment for policies
712 Policy Type                       A generic prototype definition of a type of policy in TOSCA, see the
713                                   :ref:`TOSCA Policy Primer <tosca-label>`
714 Policy                            An executable policy defined in TOSCA and created using a Policy Type, see  the
715                                   :ref:`TOSCA Policy Primer <tosca-label>`
716 Policy Set                        A set of policies that are deployed on a PDP group. One and only one Policy Set is
717                                   deployed on a PDP group
718 ================================= ==================================================================================
719
720
721 End of Document