NIMBLE: um módulo de gerenciamento de Infraestrutura como Código no Apache CloudStack

Abstract

O Apache CloudStack (ACS) é uma plataforma de orquestração de nuvem de código aberto responsável pelo gerenciamento e integração de diferentes componentes de infraestrutura de ambientes de nuvem, incluindo sistemas de virtualização, armazenamento e redes, sendo utilizada para a implantação de nuvens públicas, híbridas e privadas. Para a adoção de práticas de Infraestrutura como Código (IaC), o Terraform possui um módulo de integração com o ACS. O OpenStack, outro orquestrador de nuvem de código aberto, além de possuir integração com o Terraform, disponibiliza o componente Heat, que permite o provisionamento declarativo de recursos computacionais de forma nativa na plataforma. O ACS, por sua vez, não dispõe de um módulo nativo para gerenciamento de IaC, o que limita a adoção de abordagens declarativas e dificulta a implementação de casos de uso mais complexos. Diante desse contexto, este trabalho propõe o NIMBLE, um módulo de gerenciamento de IaC para o ACS que permite o provisionamento de recursos computacionais a partir de códigos declarativos de maneira nativa no orquestrador de nuvem. Para a definição desses códigos, adota-se a linguagem TOSCA. A arquitetura do NIMBLE é projetada para permitir a incorporação escalável de novos tipos de recursos. Além disso, o mecanismo de provisionamento dos templates TOSCA é otimizado para que recursos sem dependência entre si sejam criados de maneira concorrente. Ao permitir a definição, parametrização e compartilhamento de templates entre domínios, contas e projetos do ACS, o NIMBLE também viabiliza a introdução do conceito de marketplace na plataforma de orquestração. Dessa forma, provedores de serviço podem disponibilizar catálogos de soluções predefinidas aos seus consumidores finais, abstraindo etapas do processo de implantação de aplicações em nuvem. O código-fonte do ACS foi estendido com a implementação da proposta, a qual foi posteriormente submetida a um processo de validação. Foram realizados testes para avaliar aspectos do gerenciamento de templates de IaC, com ênfase nas funcionalidades de registro e compartilhamento. Também foi validado o provisionamento de todos os tipos de recursos disponibilizados pelo módulo desenvolvido. Por fim, testes de carga foram conduzidos para analisar o comportamento do NIMBLE frente a múltiplas execuções concorrentes de templates de IaC, não sendo observadas degradações funcionais durante os experimentos.

Apache CloudStack (ACS) is an open source cloud orchestration platform responsible for managing and integrating different infrastructure components of cloud environments, including virtualization, storage, and networking systems, and is used for the deployment of public, hybrid, and private clouds. To support Infrastructure as Code (IaC) practices, Terraform provides an integration module for ACS. OpenStack, another open source cloud orchestrator, beyond supporting Terraform integration, provides the Heat component, which enables the native declarative provisioning of computing resources within the platform. ACS, on the other hand, does not provide a native IaC management module, which limits the adoption of declarative approaches and hinders the implementation of more complex use cases. In this context, this work proposes NIMBLE, an IaC management module for ACS that enables the native provisioning of computing resources from declarative code within the cloud orchestrator. To define such code, the TOSCA language is adopted. NIMBLE’s architecture is designed to enable the scalable incorporation of new resource types. Furthermore, the provisioning mechanism of TOSCA templates is optimized to allow resources without dependencies between them to be created concurrently. By enabling the definition, parameterization, and sharing of templates across ACS domains, accounts, and projects, NIMBLE also introduces the marketplace concept into the orchestration platform. As a result, service providers can offer catalogs of predefined solutions to their end consumers, abstracting steps involved in the deployment of cloud applications. The ACS source code was extended with the implementation of the proposed solution, which was subsequently validated. Tests were conducted to evaluate IaC template management aspects, with emphasis on registration and sharing functionalities. The provisioning of all supported resource types provided by the developed plugin was also validated. Finally, load tests were conducted to analyze NIMBLE’s behavior under multiple concurrent IaC template executions, with no functional degradation being observed during the experiments.