D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle...

67
Project Acronym Fed4FIRE Project Title Federation for FIRE Instrument Large scale integrating project (IP) Call identifier FP7ICT20118 Project number 318389 Project website www.fed4fire.eu D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015 (ToC proposal) 15/06/2015 (Submission for Internal review) 06/07/2015 (Submission of final version) Deliverable lead Mikhail Smirnov (Fraunhofer) Version 2.0 Authors Mikhail Smirnov (Fraunhofer) Florian Schreiner (Fraunhofer) Thierry Parmentelat (INRIA) Thierry Rakotoarivelo (NICTA) Alexander Willner (TUB) Yahya AlHazmi (TUB)

Transcript of D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle...

Page 1: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

 

   

 

 

 

Project Acronym  Fed4FIRE 

Project Title  Federation for FIRE 

Instrument  Large scale integrating project (IP) 

Call identifier  FP7‐ICT‐2011‐8 

Project number  318389 

Project website  www.fed4fire.eu 

 

 

D5.5 – Report on second cycle development 

 

Work package  WP5 

Task  T5.1 

Due date  15/06/2015 

Submission date  09/05/2015 (ToC proposal) 

15/06/2015 (Submission for Internal review) 

06/07/2015 (Submission of final version) 

Deliverable lead  Mikhail Smirnov (Fraunhofer) 

Version  2.0 

Authors  Mikhail Smirnov (Fraunhofer) 

Florian Schreiner (Fraunhofer) 

Thierry Parmentelat (INRIA) 

Thierry Rakotoarivelo (NICTA) 

Alexander Willner (TUB) 

Yahya Al‐Hazmi (TUB) 

Page 2: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

2 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

Alaa Alloush (TUB) 

Chrysa Papagianni (NTUA) 

Aris Leivadeas (NTUA) 

Donatos Stavropoulos (UTH) 

Aris Dadoukis (UTH) 

Brecht Vermeulen (iMinds) 

Loïc Baron (UPMC) 

Carlos Bermudo (i2CAT) 

Javier Garcia Lloreda (Atos) 

Reviewers  Jan Van Ooteghem (iMinds) 

Steve Taylor (IT‐innovation) 

 

 

 

Abstract  This deliverable reports the software developments specified in Fed4FIRE for the common federation tools for experiment lifecycle management in the second development cycle 

Keywords  Experiment, testbed, resource, service, process, specification 

 

 

 

Nature of the deliverable  R  Report  X 

P  Prototype   

D  Demonstrator   

O  Other   

Dissemination level  PU  Public  X 

PP  Restricted to other programme participants (including the Commission) 

 

RE  Restricted to a group specified by the consortium (including the Commission) 

 

CO  Confidential, only for members of the consortium (including the Commission) 

 

 

Page 3: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

3 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

Disclaimer

 

The information, documentation and figures available in this deliverable, is written by the Fed4FIRE (Federation for FIRE) – project consortium under EC co‐financing contract FP7‐ICT‐318389 and does not necessarily reflect the views of the European Commission. The European Commission is not liable for any use that may be made of the information contained herein.

Page 4: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

4 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

ExecutiveSummary 

This report specifies the experiment lifecycle management in the federated testbed environment as it was  developed  in  cycle  2  of  the  Fed4FIRE  project.  The  structure  of  the  deliverable  follows  the structure of Work Package 5 except for the descriptions Fed4FIRE portal. For the sake of consistency the  reservation and SLA plugins as well as  the  jFed  tool are described within  the  respected  tasks, while the portal sections references needed sections. The introduction is intentionally short because this  report  is  the  logical  continuation  of  cycle  2  specification, where main  design  decisions were made. 

 

Two sets of  inputs were taken  into account  in this deliverable: first, evaluated priorities of multiple possible developments in cycle 2 including those to meet the requirements of infrastructure owners and of service community. Second, architectural and sustainability requirements  identified  in WP2, which were again evaluated with  respect  to WP5 goals. The main  result of  these evaluations was described  in  [4]  as  the  vision  of  the  experiment  life‐cycle  management  service  offered  to experimenters  and  supported  by  service  components  that  are  also  seen  as  future  services  – components of a meta‐service. The cycle 2 developments reported in this document were following these inputs, thus detailed description of a respective service or service component is presented only for those which are different from previously specified in [4]. 

 

This WP5 meta service  ‐ “Experiment  lifecycle management”  ‐ allows accredited users  to  run  their experiments  seamlessly  on  a  federation  of  heterogeneous  testbeds.  The  development (enhancements) of different service components facilitating this service are in summary: 

Resource description and discovery that provides semantic directory of resources within the federation and their related information based on a formal representation (ontology); 

Resource  discovery    within  an  Application  Service  Directory  tool  that  provides  semantic search  and  retrieval  within  a  collection  of  offerings  including  high‐level,  ready‐to‐use functionality that allows experimenters to ease their interaction with the testbeds; 

Extensions  of  resource  discovery  service  specifically  tailored  for  the  needs  of  WP6  – monitoring and measurements (Section 3.2); 

Resource  reservation  service  that  experimenters  can  utilize  to  reserve  heterogeneous resources spanning multiple testbeds, based on a multiplicity of selection criteria (time, type, etc.); 

Resource  provisioning  service  allows  accredited  users  to  allocate  resources  from  one  or several testbeds to deploy their experiments; it can be direct (user selects specific resources) or orchestrated (user defines requirements and service provides the best fitting resources); 

Experiment  control  offers  three  alternatives  jFed,  or  NEPI  or  LabWiki,  to  configure  the resources  and  execute  the  different  steps  involved  in  the  experiment  deployment.  The unified  experiment  configuration  and  execution  is  based  in  a  common  protocol  for experiment control (FRCP), that must be available in Fed4FIRE testbeds; 

User  interface  and portal  service  components  combine  Fed4FIRE portal  and  experimenter tools that allow the  integration of the resources provided by the facilities  in a user‐friendly way. 

All these different component specifications are summarized in the final chapter. 

Page 5: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

5 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

 AcronymsandAbbreviations 

AA  Authorization and Authentication 

AM  Aggregate Manager 

AMQP  Advanced Message Queuing Protocol 

API  Application Programming Interface 

AR  Action Result  

BPM  Business Process Modelling 

CAMAD  Computer Aided Modeling and Design of Communication Links and Networks  

CLI  Command Line Interface 

CI  Configurable Item (also: Continuous Integration [methodology]) 

CMS  Content Management System 

CRUD  Create‐Read‐Update‐Delete 

DAG  Directed Acyclic Graph 

DCE  Direct Code Execution (ns‐3) 

DM  Data Model 

DOM  Document Object Model 

EC  Experiment Controller 

FB  Federation Board 

Fed4FIRE  Federation for Future Internet Research and Experimentation Facilities 

FCI  Federation Computing Interface 

FGRE  FIRE ‐ GENI Research Experimentation summit 

Page 6: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

6 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

FI, FIRE  Future Internet, FI Research and Experimentation 

FitSM  Federated IT Service Management [methodology] 

FRCP  Federated Resource Control Protocol  

FUSECO  Future Seamless Communication [facility] 

GENI  Global Environment for Networking Innovation  

GUI  Graphical User Interface 

JAXB  Java Architecture for XML Binding 

KPI  Key Performance Indicator 

KPI‐M  Measured KPI 

KPI‐T  Target KPI 

KPI‐U  Uniform KPI 

ILS  Iterated Local Search 

LCA  Least Commonly Agreed [policy] 

LGPL  Lesser General Public License (GNU) 

LTE  Long Term Evolution [architecture] 

MAS  Management, Abstraction and Semantics 

NDL  Network Description Language 

NEPI  Network Experiment Programming Interface 

NITOS  Network Implementation Testbed using Open Source platforms  

NICTA  National ICT Australia 

Ns‐3  Network Simulator, v.03 

Page 7: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

7 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

OASIS  Organization for the Advancement of Structured Information Standards  

OCCI  Open Cloud Computing Interface 

OCF  OFELIA Control Framework 

OEDL  The OMF Experimentation Description Language 

OGF  Open GRID Forum 

OF  OpenFlow 

OFELIA  OpenFlow in Europe: Linking Infrastructure and Applications 

OLA  Operational Level Agreement 

OM  Object Model 

OMA  Open Mobile Alliance 

OMF  cOntrol and Management Framework 

OML  ORBIT Measurement Library 

OMN  Open MultiNet [Forum] 

OMSP  OML Measurement Stream Protocol 

ORCA  Open Resource Control Architecture 

OWL  Web Ontology Language 

PDP  Policy Decision Point 

PLE  PlanetLab Europe [facility] 

PI  Principal Investigators 

PyPElib  Python Policy Engine library 

RA  Resource Adapter 

Page 8: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

8 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

RAML  RESTful API Modeling Language  

RC  Root Cause 

RDF  Resource Description Framework  

RDFS  Resource Description Framework Schema 

REST  Representational State Transfer 

RPC  Remote Procedure Call 

RSpec  Resource Specification 

SAWSDL  Semantic Annotations for WSDL and XML Schema  

SC  Service component 

SFA  Slice‐based Federation Architecture 

SLA  Service Level Agreement 

SM  Semantic Model 

SON  Self Organised Network 

SPARQL  Protocol And RDF Query Language 

SSH  Secure Shell 

TDD  Test Driven Development 

TOSCA  Topology and Orchestration Specification for Cloud Applications 

UI  User Interface 

URL  Uniform Resource Locator 

VCT  Virtual Customer Testbed 

VM  Virtual Machine 

Page 9: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

9 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

WADL  Web Application Description Language 

XML  eXtensible Markup Language 

XMPP  eXtensible Messaging and Presence Protocol 

YourEPM  Your Experiment Process Manager 

 

Page 10: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

10 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

TableofContents

ContentsList of tables .......................................................................................................................................... 12 

List of Figures ......................................................................................................................................... 13 

1  Introduction ................................................................................................................................... 15 

2  Inputs and Plans to this Deliverable (Task 5.1) ............................................................................. 17 

2.1  Setting priorities for cycle 2 plans ......................................................................................... 17 

2.2  Architectural requirements ................................................................................................... 17 

2.3  Sustainability Requirements .................................................................................................. 20 

3  Development of resource description and discovery (Task 5.2) ................................................... 22 

3.1  Semantic Resource Directory as a Service ............................................................................ 22 

3.2  Monitoring and Measurements ............................................................................................ 28 

3.3  Discovery of application services .......................................................................................... 29 

3.3.1  What are the Application Services? .............................................................................. 29 

3.3.2  Service Directory ........................................................................................................... 30 

3.3.3  Authentication and authorization for Application Services .......................................... 31 

3.3.4  Application Service Representation .............................................................................. 31 

3.3.5  Service Directory API Description .................................................................................. 33 

4  Development of resource reservation (Task 5.3) .......................................................................... 34 

4.1  Resource Reservation Overview ............................................................................................ 34 

4.2  Reservation Broker – Architecture ........................................................................................ 34 

4.2.1  Central Reservation Broker Inventory ........................................................................... 35 

4.2.2  Mapping Sub module .................................................................................................... 35 

4.2.3  Request Splitting ........................................................................................................... 36 

4.2.4  Resource Mapping ......................................................................................................... 38 

4.3  Reservation Plugin ................................................................................................................. 40 

5  Development of resource provisioning (Task 5.4) ........................................................................ 43 

5.1  Resource provisioning service ............................................................................................... 44 

5.2  SLA Management .................................................................................................................. 46 

5.2.1  Showing SLA information of testbeds supporting SLA .................................................. 46 

5.2.2  Acceptance of the agreements ..................................................................................... 46 

5.2.3  Viewing SLA agreements ............................................................................................... 47 

Page 11: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

11 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

5.2.4  Viewing SLA Evaluation ................................................................................................. 48 

6  Development of experiment control (Task 5.5) ............................................................................ 50 

6.1  Standalone tool – jFed ........................................................................................................... 50 

6.2  NEPI ....................................................................................................................................... 56 

6.2.1  Core ............................................................................................................................... 57 

6.2.2  Drivers ........................................................................................................................... 57 

6.2.3  Documentation and Dissemination ............................................................................... 57 

6.3  Labwiki for experiment control ............................................................................................. 57 

7  Development of the user Interface / portal (Task 5.6) ................................................................. 61 

7.1  Cycle 2 Development of the Portal ....................................................................................... 61 

7.1.1  Projects management ................................................................................................... 61 

7.1.2  Plugins ........................................................................................................................... 62 

8  Conclusions .................................................................................................................................... 63 

References ............................................................................................................................................. 64 

9  Appendix: “Partitioning Costs Definition” ..................................................................................... 66 

 

Page 12: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

12 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

ListoftablesTable 1 Top Five cycle 2 items (Criticality) ............................................................................................ 17 

Table 2 Cycle 2 vs Cycle 1 ...................................................................................................................... 17 

Table 3 Evaluation of policy categories ................................................................................................. 20 

Table 4 Service Directory as a service ................................................................................................... 30 

Table 5 Broker REST interface ............................................................................................................... 35 

Table 6 SFA Implementation on different testbeds .............................................................................. 43 

Table 7 Resource provisioning service .................................................................................................. 44 

 

Page 13: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

13 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

ListofFiguresFigure 1 Fed4FIRE Value Proposition .................................................................................................... 19 

Figure 2WP5 Service as a hierarchy ...................................................................................................... 20 

Figure 3: Resource Centric Information Model within Fed4FIRE Legend: mon ‐ monitoring, prov ‐ provisioning, ctrl ‐ experiment control.................................................................................................. 23 

Figure 4: Open‐Multinet Contributors .................................................................................................. 24 

Figure 5: Semantic enabled SFA Aggregate Manger (FITeagle) ............................................................ 25 

Figure 6: Open‐Multinet translation web GUI ...................................................................................... 26 

Figure 7: Life cycle phases and APIs involved in the demonstration .................................................... 26 

Figure 8: Demonstration workflow ....................................................................................................... 27 

Figure 9: Linked semantic graph in WP5 and WP6 ............................................................................... 27 

Figure 10 Integration of the semantic resource directory from the monitoring & measurement point of view ................................................................................................................................................... 29 

Figure 11. Application Services under Fed4FIRE Portal ......................................................................... 32 

Figure 12. Federation Services under Fed4FIRE Portal ......................................................................... 33 

Figure 13: Central Reservation Broker – Architecture .......................................................................... 34 

Figure 14 Partitioning of an experimenter request in a testbed federation environment ................... 36 

Figure 15 Example of an abstract request and the mapping result produced ...................................... 39 

Figure 16 (i) Unbound request (left) and (ii) Bound request: Response from the Reservation Broker (right) ..................................................................................................................................................... 39 

Figure 17.Bound request: Response from the Reservation Broker ...................................................... 40 

Figure 18 Unbound request .................................................................................................................. 40 

Figure 19:  Reservation Plugin: Unbound Request for Wireless Resources .......................................... 41 

Figure 20:  Reservation Plugin: Unbound Request for a Virtual Topology ............................................ 42 

Figure 21. Acceptance of an SLA agreement ......................................................................................... 47 

Figure 22. SLA agreements visualization table ...................................................................................... 48 

Figure 23. SLA details view .................................................................................................................... 48 

Figure 24 jFed Interface ......................................................................................................................... 50 

Figure 25 jFed: XEN VM Properties ....................................................................................................... 51 

Figure 26 jFed: editing interface IP numbers ........................................................................................ 52 

Figure 27 jFed: map support ................................................................................................................. 53 

Figure 28 jFed: overview of nodes (Part 1) ........................................................................................... 53 

Figure 29 jFed: Overview of nodes (Part 2) ........................................................................................... 54 

Figure 30 jFed: PLE topology support .................................................................................................... 54 

Page 14: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

14 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

Figure 31 jFed: detailed interface information ..................................................................................... 55 

Figure 32 jFed: detailed link information .............................................................................................. 55 

Figure 33 jFed: management of images ................................................................................................ 56 

Figure 34 LabWki Overview ................................................................................................................... 58 

Figure 35 LabWiki Interface (Part 1) ...................................................................................................... 59 

Figure 36 LabWiki Interface (Part 2) ...................................................................................................... 59 

Figure 37: Project and slice creation workflow using Fed4Fire Portal .................................................. 61 

Figure 38: Resources view in Fed4Fire Portal ....................................................................................... 62 

Figure 39: Reservation of resources using Fed4Fire Portal ................................................................... 62 

 

Page 15: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

15 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

1 IntroductionIn order to support testbed federation consumer growth, which promises to facilitate the critical shift from federated testbeds to federated research, the experiment  lifecycle management must meet a number  of  requirements  outlined  in  the  previous  deliverables D5.1,  and D5.2 which  outlined  the cycle 1 and cycle 2 specifications of WP5 [1]. Following the phases of specification and development as well as the overall progress of the project, the cycle 2 specification plans were first prioritized and then aligned with the priorities set by WP2 of the project. These plans are reported  in section 2 of D5.2, and this report illustrates how the plans were followed.  

The rest of the deliverable follows the task structure of WP5. The main contribution in each task can be summarised as follows: 

◦ Task 5.1 Overall Design and Planning: all the developments (features, KPI’s, adaptations, etc.) within WP5 were steered and aligned with the current architectural model of the federation developed in the Task 2.2 as well as with the future directions being specified in Task 2.3 and Task 2.4; 

◦ Task 5.2 Resource Description and Discovery: A semantic information model and resource directory to store and provide generic information about heterogeneous resources including application services and documentation centre; the extension of the above information model to cater for the specific needs of WP6 on measuring and monitoring within the federation; 

◦ Task 5.3 Resource Reservation: T5.3 developed a service that experimenters can utilize to reserve heterogeneous resources spanning multiple testbeds, based on a multiplicity of selection criteria; 

◦ Task 5.4 Resource Provisioning: SLA management components were developed for resource provisioning service as well as a front‐end management tool ; 

◦ Task 5.5 Experiment Control: the three recent releases of jFed tool are described along with the release 3.2 of NEPI and LabWiki adopted by the federation recently; 

◦ Task 5.6 User interface / portal: combines Fed4FIRE portal and experimenter tools (e.g. jFed) that allow the integration of the resources provided by the facilities in a user‐friendly way. 

Experiment  lifecycle management and  the workflow tools that enable  it are critical components of any testbed federation. Therefore WP5 acknowledges the  importance of finding a balance between pure technical aspects influencing its developments, and aspects related to making the final result as sustainable as possible.  Inspired by  the sustainability activities  in T2.3 of the project, and  the clear potential of deployment of FitSM methodology [9] in that context. WP5 therefore first attempted to tentatively  specify within  its  service portfolio  catalogue one entry per  its  task  (aka would be  task service). This  is  then was accompanied by a  task  specific development within  cycle 2. Clearly,  the detailed  specification  and  would  be  service  description  do  not  match  currently,  however  their juxtaposition  appears  to  be  very  helpful  in  projecting  the  road  ahead  towards  a  sustainable  – necessarily service oriented – federation of heterogeneous testbeds. 

The  services described  in  this  report would be  impossible without  the  following  key  architectural components as defined by WP2 for cycle 2 [5]: 

Aggregate manager and Aggregate manager directory 

CLI for control (e.g. SSH server & client) 

Resource controller 

Page 16: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

16 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

XMPP server 

Experiment controller/ control server  

Scenario editor  

Documentation center  

Portal  

Authority directory 

Service directory 

Future reservation broker 

Stand‐alone tools (jFed, NEPI) 

 

Some of these components were sufficiently described in [1]. The others are further developed in cycle 2 specification and in the Fed4FIRE documentation centre, which is available on‐line at http://doc.fed4fire.eu/.  

Page 17: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

17 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

2 InputsandPlanstothisDeliverable(Task5.1)

2.1 Settingprioritiesforcycle2plans

WP5 used the Delphi method [8] in an attempt to set priorities of the cycle 2 plans that are coming from the WP2 and from the D5.1. This was an expert evaluation of the importance (Im) of each of the 16 collected cycle 2  topics and of  the associated problem  level  (Pr),  i.e. how difficult  it  seems  the implementation of  the  topic.   While  importance  is  a well  recognised  criteria  for prioritisation  the difficulty may  seem  as  a  separate  consideration  not  connected  to  prioritisation. Nevertheless we used both metrics in the prioritization assuming that their combination makes a good mix of what is really  important and what  is doable within the duration of the project. All 16 physical attendees of the project’s  technical workshop  in Berlin  (October 2013)  took part  in  the exercise. The  Im and Pr evaluations were  averaged,  and  then  the  averaged  values were  composed  to  represent  the  topic criticality (Cr).  

Table 1 Top Five cycle 2 items (Criticality) 

Priority (requirement #) 

Value of criticality 

(Cr= Im•Pr) 

Requirement name (source) 

1 (5.4)  Cr=54,08  Infrastructure community (D5.1)  

2 (5.16)  Cr=51,50  FRCP 1 (D5.1) 

3 (2.1)  Cr=47,48  Testbed Protection (WP2) 

4 (5.5)  Cr=43,14  Service community (D5.1) 

5 (5.14)  Cr=42,77  Future reservations (D5.1) 

The results for the Top Five most important, mostly difficult and, finally mostly critical cycle 2 items are presented above (Table 1 Top Five cycle 2 items (Criticality) shows in brackets the source of the requirement of such item within cycle 2), for the details we refer to D5.2 [4].  

2.2 Architecturalrequirements

Section 4 of D2.4 “Second  federation architecture”  [5]  lists  the 17 major differences of  the cycle 2 architecture as compared to the one of cycle 1.  We repeat these differences  in the Table 2 Cycle 2 vs  Cycle  1    in  order  to  evaluate  the  importance  of  these  differences  from  the  viewpoint  of Experiment lifecycle Management. 

Table 2 Cycle 2 vs Cycle 1  

Difference of cycle 2 from cycle 1 [5]  WP5 relevance 

Low, Medium, High 

Explanation 

Definition of member and slice authority instead of Identity provider 

Low   does not change WP5 tools 

Definition of  federation model and  introduction  Low   WP5 tools are expandable 

Page 18: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

18 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

of the concepts outside of the federation 

Definition of slice and sliver  Low   WP5 tools can work with both 

Federation  services  layer  and  application services layer instead of the brokers layer  

High   follows the FitSM) 

Federator instead of central location(s)  Low   WP5 tools can work with both 

Definition  of  currently  three  authorities  in  the Fed4FIRE federation 

Low   As above 

Rename  certificate  directory  to  authority directory 

Low   As above 

Introduction  of  documentation  service  in  the federator 

Low   As above 

Rename testbed directory to aggregate manager directory 

Low   As above 

Experiment  control  (WP5):  FRCP  is  the adopted API  for  this  functionality;  FRCP  resource controller is to be foreseen on every resource.  

Address  security when  transferring EC  from  the single‐testbed to the testbed federation domain. 

Medium   depends on FRCP adoption by testbeds 

Facility  monitoring  (WP6)  by  exporting  the corresponding  data  as  OML  streams,  and collecting  them  in  a  central OML  server  that  is queried by the FLS dashboard.  

Medium   Task 5.2 had to tailor its tools to meet WP6 requirements 

Application  services  layer  next  to  federation services  was  introduced  to  facilitate  the integration of the testbeds from applications and services community [WP4]. 

High   facilitates SLA and OLA adoption 

Separation  of  architectural  components  into optional and obligatory.  

Low  WP5 relies on obligatory ones 

In experiment  control,  the PDP  component was introduced. 

Medium   (depends on PDP adoption by testbeds) 

Workflows  of  the  particular  parts  of  the architecture. 

Highest   facilitates automation of SLA and OLA, facilitates repeatavbnility of 

experiments 

SLA management was introduced.  High   depends on SLA engine deployment at testbeds 

A  detailed  setup  was  introduced  for  the  First Level Support dashboard. 

Low  Not in scope 

The  majority  of  these  relevance  assessments  is  rather  straightforward,  and  needs  no  further motivation.  There  is  one  specific  case  though  that might  catch  the  attention  of  the  reader,  and 

Page 19: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

19 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

requires a bit more explanation. This case is the assignment of the highest WP5 relevance to the fact that WP2 introduced Workflows of the particular parts of the architecture in the second iteration of its federation architecture. The rationale for this evaluation stems from the original consideration of a Fed4FIRE federation of testbeds as a double‐sided market. This market provides its services to the two  customer  groups  –  experimenters  and  testbed  providers  as  shown  in  the  value  proposition shown in Figure 1 and adopted by WP5 from the Task2.3 work on sustainability. 

 

 

Figure 1 Fed4FIRE Value Proposition 

The  service offerings  to  the experimenter group are being  regulated by Service  Level Agreements (SLA)  and  PDP  rules  in  interaction with  experiment  control  supported  by  the  facility monitoring [service] and eventually by services from the application services layer.  

The  service offerings  to  the  testbed provider group are  regulated by Operation  Level Agreements (OLA), which  agreements  are  best  implemented  and managed  as  services within  the  Federation services layer. The OLA is the agreement between the federator and the testbeds 

Workflows  are  equally  important  for  both  sides  of  the  Fed4FIRE market,  because  they  formally specify  the  interactions between  components  (within particular use  cases)  and  facilitate  coherent operation of the market with proper orchestration of both services and resources. The WP5 service and  its components are  shown  in Figure 2. Workflow  is yet another  term  for a process, and  since Fed4FIRE project  is currently on  the way of adopting  the FitSM methodology  [9] based on process orientation,  the  importance  of workflows  in  experiment  lifecycle management  (including  incident management) is therefore growing.  

Page 20: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

20 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

 

 

Figure 2WP5 Service as a hierarchy 

2.3 SustainabilityRequirements

The newly  created  Task 2.4 within  the  Fed4FIRE  specifies  the  Federation Board,  and  in particular policy  categories. An  initial  list of potential policy  categories given  in Error! Reference  source not found. is evaluated against the work of WP5 with some initial comments. 

Table 3 Evaluation of policy categories 

Policy Category  WP5 relevance 

Low, Medium, High 

Explanation 

Operational model of federation (FitSM model, balance  between  testbed  and  experimenter communities) 

High   creates a first instance of OLA 

Eligibility Requirements for Open Access  Low    WP5 already supports this 

Eligibility  Requirements  for  Special  Access (Terms and Conditions) 

Medium  (requires service differentiation) 

Resource  Management  (reservation  and provisioning) 

High   depends on policies that are to be part of OLA 

Resource  Management  (description  and discovery) 

Medium  depends on policies that are to be part of OLA 

Services the federation offers  High   depends on policies that are to be part of SLA 

Communication and marketing  Low   for further study in T2.3 and T2.4 

Page 21: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

21 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

Future direction for the federation  TBD   for further study in T2.3 and T2.4 

Funding for Federator and Federation Board  TBD   for further study in T2.3 and T2.4 

Processes  for  experimenters  to  get  federated resources 

TBD   for further study in T2.3 and T2.4 

 

Obviously, nearly 50% of policy categories cannot be evaluated at  the end of cycle 2 within WP5. Nevertheless, the very fact that future existence of the federation is subject to the selection of right policies and their timely and correct management is important for the future work of WP5. This can be  explained  through  the  need  to  deploy  OLA  as  a  placeholder  of  all  federation‐wide  policies (presumably  at  Federator  level),  and  subsequently  through  the  need  of  testbeds  and  lifecycle management  tools  to  obey  respective  policies  in  a  way  that  will  not  constrain  the  work  of experimenters. Some components of WP5 service, such as resource reservation and provisioning are explicitly policy‐dependent  (some work on  this  is already  reported  in D5.4), while others,  such as experiment control are currently policy‐agnostic except for Open Access policy. 

Page 22: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

22 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

3 Developmentofresourcedescriptionanddiscovery(Task5.2)This section provides an update of the according counterpart in Fed4FIRE Deliverable D5.2 [4] for the second project development cycle. It contains information about the conducted work with respect to the first phase of the experiment life cycle, the resource description. More specifically, the semantic resource description and discovery. As such, motivational background and references to related work are not repeated within this deliverable. 

We believe that the work done for OMN  is relevant for this task,  including the work done by NTUA for CAMAD as an application example [3]. Moreover NTUA proposed a first approach on exploiting semantic annotations  for  resource mapping  for  FI Experimental  Facilities  (wireless  infrastructures) and  has  disseminated  the  results  in  a  scientific  paper  that was  presented  in  the  2014  IEEE  19th International  Workshop  on  Computer  Aided  Modeling  and  Design  of  Communication  Links  and Networks (CAMAD). The development work reported here  is the continuation of the work reported at the end of the First cycle development [1], in the deliverable D5.3 and discussed in the GENI‐FIRE workshop [2] and subsequent ontology workshops 

3.1 SemanticResourceDirectoryasaService

As mentioned in D5.2, the “Semantic resource directory” was not planned as a logical component in the context of Fed4FIRE, i.e. it should NOT be a single centralized federator component, as it was not defined  in D2.4  [5]  as  such. However,  it was  identified  that  information not only  in  the  resource discovery  phase  from  different  federated  testbeds,  but  throughout  the  complete  Fed4FIRE architecture  are  logically  linked  and  exchanged,  which  justifies  this  component  implementing  “semantic resource directory” as a service for the entire federation. Examples of usage of this service include: 

within WP3 developments information about infrastructures are being pushed,  

within WP4 information about services are being pushed,  

WP6 is developing mechanisms to describe and communicate monitoring information, 

in WP7 the monitoring information is being used for trust and authorization mechanisms;  

within WP5 several cases exist:  o T5.3 models information about reservation and availability of resources,  o T5.4 models information about provisioning resources,  o T5.5 models information for controlling resources ; o T5.6 models information to represent this to the user. 

Allowing to represent this information in a standardized, homogeneous and semantic manner, would facilitate  the  following  benefits  (mainly  involving  descriptive  languages  and  therefore  without involving much functional code): 

Reuse of implementations & ontologies developed already within the Semantic Web community [6]. 

Combination of resource information for handovers between protocols (SFA, FRCP, OMSP) and services (e.g. between monitoring service and SLA service). 

Validation of information by detecting errors in the data early and explain them in detail to the user or developer. 

Sophisticated expressions of relationships between information, such as equality, to overcome heterogeneity of models within a federation. 

Page 23: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

23 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

Conduct complex queries to extract the needed information, discover resources and answer sophisticated questions, such as connectivity of resources. 

Therefore,  in  the  second  development  cycle,  the  following  listed  and  explained  below  main achievements  can  be  highlighted  to  proceed  further  to  the  goal  of  providing  a  homogeneous resource description within federated testbed environments. 

First  on  a  theoretical  level,  in  [6]  an  architecture  has  been  presented  that  allows  to  exchange semantic  information between different micro‐services  (both service components and configurable items  introduced  in  Figure  2)  in  an  extensible way.  This would  allow  to  link  each  of  the  above mentioned  components  and  items  based  on  a  semantic  graph,  even  without  introducing  a centralized  directory.  In  conjunction  with  this,  the  Federated  Infrastructure  Description  and Discovery  Language  (FIDDLE)  has  been  developed  (and  will  be  published  in  a  peer‐reviewed publication  in Cycle 3). This ontology  takes existing work  into  account  that has been described  in D5.2, such as RDF, INDL, NOVI or NML, and most partners of T5.2 contributed in the discussion. The figure below shows its relationship to the Fed4FIRE work packages from a very high level perspective. The  information  model  is  resource  (R)  centric  with  extensions  for  provisioning  (prov)  in  WP5, monitoring (mon) in WP6 and potential extensions for other work packages such as WP7. 

 

Figure 3: Resource Centric Information Model within Fed4FIRE Legend: mon ‐ monitoring, prov ‐ provisioning, ctrl ‐ experiment control 

As a  formal  information model  it has  the potential  to act as  the basis  for  the envisioned  resource description model. Therefore, this topic was actively discussed within the two GENI‐FIRE workshops in November 2013 and 2014. Additionally, an Ontology Workshop has been held at  the university Amsterdam  (UvA) with  partners outside  and  inside of GENI  and  FIRE.  This  resulted  in  a  common agreement [7] of needed aspects of such an ontology and the participants agreed to transform and enhance FIDDLE to a build an international agreed standard (which will be part of Cycle 3). This will be conducted under the umbrella of the established international project independent forum “Open‐Multinet” (see figure below). 

Page 24: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

24 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

 

 

Figure 4: Open‐Multinet Contributors 

Second,  to bring  this  theoretical work  to  an  actual  implementation  level  and  to  provide proof of concepts,  development  of  a  FIDDLE‐enabled  Aggregate  Manager  (FITeagle)  and  a  translation mechanism  has  begun.  As  shown  in  the  figure  below, we  introduced  a  new  query  parameter  to discover/filter  resources within  the  SFA  ListResources() method  call  and  as  a  result  an  RDF/XML serialized graph  is being returned. This allowed further the usage of existing Fed4FIRE tools such as jFed.  This  way,  thus  enhanced  FITeagle  acts  as  a  middleware  component  between  experiment control tool (a client, say, jFed) and a testbed (a server). 

Page 25: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

25 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

 

Figure 5: Semantic enabled SFA Aggregate Manger (FITeagle) 

The  translation mechanism  allows  other  developers  to  adopt  the  conducted  work,  in  particular within other work areas of Fed4FIRE, by translating the information back and forth to the developed model.  This  includes  in  particular  the  translation  between  the  semantic  information model  and RSpecs in both directions. Below the web GUI of the developed service is shown. 

Page 26: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

26 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

 

Figure 6: Open‐Multinet translation web GUI 

Finally, the handover between different protocols has been implemented and demonstrated. Namely, the handover between the provisioning (WP5) and monitoring (WP6) has been implemented based on the mentioned information model (Figure 3). As depicted in the images below, this included the SFA and OMSP protocols, and the first five steps of the experiment life cycle. 

 

Figure 7: Life cycle phases and APIs involved in the demonstration 

 

Page 27: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

27 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

 

Figure 8: Demonstration workflow 

As a result, the figure below represents the linked information managed within the provisioning and the monitoring phase, or ‐ in terms of Fed4FIRE ‐ between WP5 and WP6. 

 

Figure 9: Linked semantic graph in WP5 and WP6 

 

Page 28: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

28 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

Moreover, NTUA proposed a first approach on exploiting semantic annotations for resource mapping for FI Experimental Facilities (wireless infrastructures) and has disseminated the results in a scientific paper that was accepted in the 2014 IEEE 19th International Workshop on Computer Aided Modeling and  Design  of  Communication  Links  and  Networks  (CAMAD)  [3].  Additionally,  in  D5.3  further information about the extension of tools such as jFed in this regard are presented. 

In parallel, with respect to the extension and wider usage of the existing XML‐based RSpec approach, the  following  work  was  conducted.  Over  300  different  attributes  have  been  collected  that  all testbeds want to expose, including information about L2 RSpec extensions. The ProtoGENI v2 RSpec was extended for wireless devices and reservation information were introduced and used in NITOS. Finally, NEPI and the MySlice SFA Gateway have been extended to deal with different definitions of RSpecs. 

3.2 MonitoringandMeasurements

Based on the presented work above, this subsection is focusing on T5.2 related extensions for WP6. Monitoring and measurement services covered in Fed4FIRE monitoring architecture play major roles for multiple stakeholders: experimenters,  federation services  (e.g. SLA, reputation and reservation) and FLS monitoring dashboard. These services are described through an ontology‐based information model  associated with  their  concepts  and  relations.  This model  /  ontology  covers  the  basic  and fundamental measurements and monitoring concepts and relations such as  infrastructure resource monitoring,  infrastructure  health  monitoring  (facility  monitoring),  measurements  (passive  and active), tools, measurement metrics, measurement data, data units, unit prefixes, protocols, physical and logical locations, query, etc. All these are described through a set of classes and properties. 

However, the ontology focused on the needs and requirements of a single project such as Fed4Fire will be  limited  in scope  to  the environment of such project.  Indeed,  the common monitoring  tools used  in Fed4FIRE are described as well as  the common measurement metrics  that give monitoring information about  resources  (e.g. availability,  capacity, CPU and memory utilization, and more).  It covers  also metrics  from  heterogeneous  domains  (wireless,  cloud‐based,  SDN‐enabled,  etc.).  All components of the Fed4FIRE monitoring and measurement  (see Figure 8 and Figure 10) and  those they  interact with  (e.g.  SLA management model,  FLS monitoring dashboard, databroker,  etc.)  are modelled. 

The  monitoring  ontology  is  directly  linked  with  all  other  ontologies  that  describe  resources, components, services,  federation, etc.,  in order  to use/share/have  the same conceptualization and understanding of things. 

Page 29: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

29 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

Having  resources  monitored  and  the  data  stored  in  any  repository/database  together  with  the ids/names  of  these  resources,  any  component  or  user  can  query/get/find  data  related  to  any resource as long as its unique id/name is used. 

 

Figure 10 Integration of the semantic resource directory from the monitoring & measurement point of view 

3.3 Discoveryofapplicationservices

3.3.1 WhataretheApplicationServices?

The Application Services layer introduced in WP2 (document D2.4 – Second federation architecture) [5]  fulfils  the necessity of making  easier  for  experimenters  to use  the  resources of  the  federated infrastructure  in their experiments. Due to the  increasing number of testbeds being covered within Fed4FIRE and the diversity of technologies available, Infrastructure Providers are given the capacity to offer high‐level, ready‐to‐use functionality that allows experimenters to access specific data or to deploy different software applications on top of existing testbeds. Those functions have been defined as Application Services and those who offer them as Service Providers. 

During cycle 2 only federated testbed providers are the ones offering Application Services. There  is the  option  (to  be  explored  in  cycle  3)  to  allow  external  Service  Providers  to  offer  services  using federation member’s infrastructures as well. 

To  the  two Application  Services  first  considered at  the  start of  cycle 2, one more  ‐ Openstack on demand ‐ has been added and two more were proposed to be added on cycle 3. Existing services on cycle 2 are: 

Sensor data gathering and publication through an API from SmartSantander’s testbed. 

Exp

erim

en

ter

tool

s Te

stbe

d Te

stbe

d m

anag

emen

t

Testbed A Testbed B

Discovery, reservation, provisioning

Discovery, reservation, provisioning

Member authority

Experimenter

Ser

vice

s

AM AM

AM: Aggregate manager

Slice authority

Federation services

Service Y

Facility monitoring

Facility monitoring

OML server+DB

Infrastructure monitoring

Infrastructure monitoring

OML server+DB

Masurement Measurement

Masurement Measurement

FLS dashboa

rd

Semantic resource directory

impo

rt

import if exported via AM

access to data (to be discussed)

Page 30: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

30 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

Automatic deployment of Hadoop clusters on resources of Virtual Wall. 

Openstack on demand deployment on the Virtual Wall. 

3.3.2 ServiceDirectory

The Service Directory is used by experimenters who are not interested in discovery of resources but rather of ready to run services. They need to discover available services and to decide  if they fulfil their  needs.  This  directory  contains  information  about  Infrastructure  Services,  offered  by  the federation itself as defined in D4.2, and Application Services, offered by Service Providers. 

Application  Services  stored  in  the  directory may  come  from  federated  and non‐federated  Service Providers. In this sense, federated means that the Service Provider has a valid account on Fed4FIRE and  therefore  the corresponding credentials  that guarantee  the Service Provider  is already  trusted within the federation.  

Two types of Service Providers were considered for cycle 2: 

Testbed  Providers  that  act  as  Service  Providers  offering  Application  Services  using  their 

infrastructure. They are already  federated. Good examples are SmartSantander and  iMinds 

withz their Hadoop cluster. 

Service Providers that do not own any testbed and use the infrastructure provided by other 

members of the federation. They can offer Application Services whether they are federated 

or not, although federation membership should be encouraged. 

However, only testbed providers are actually providing Application Services and adding  the second type of  service providers, although  still being possible,  is not going  to   happen during cycle 2 and does not fit under the federation plans for cycle 3 because of the security and trustworthiness issues mentioned in previous deliverable D5.2. 

Therefore, the actual description of the service directory as a components of WP5 meta‐service can be found in Table 4 

Table 4 Service Directory as a service 

Basic Information 

Service name  Resource discovery  (Application Service Directory) 

General description  Collection of offerings including high‐level, ready‐to‐use functionality that allows experimenters to ease their interaction with the testbeds  

User of the service  Experimenter   

Service management 

Service Owner  Atos   

Contact information (internal)  [email protected]   

Contact information (external)  [email protected]    

Service status  Previous Status (cycle 1) – inexistent  

Current status (cycle 2) – conception and development including 

Page 31: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

31 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

three services 

Future (cycle 3) – probably further services will be included, specific SLAs for these applications could be defined and implemented  and security mechanisms will be refined 

Service Area/Category  Resource discovery 

Resource description 

Resource specification   

Service agreements  SLA is n/a 

Detailed makeup 

Core service building blocks  All the requests are handled by a core element which then is in charge of performing queries to a database, process the responses and provide them the correct format to be sent back to the clients. Experimenters can browse applications and service providers can upload and manage them.   

Additional building blocks      

Service packages  N/A    

Dependencies  There is a strong dependency with security mechanisms.      

Technical Risks and Competitors

Risks  The application services included in this directory should be “guaranteed” by the federation (they must be validated and maintained). Otherwise the image of the federation could be damaged (“applications in Fed4FIRE fail”, etc.)     

Competitors  XIFI yellow pages and services   

3.3.3 AuthenticationandauthorizationforApplicationServices

Authentication and authorization mechanisms are an essential aspect of  the access  to  the Service Directory.  

Application  Services  during  cycle  2  have  been  offered  by  Testbed  Providers  that  act  as  Service Providers, e.g. SmartStantander and iMinds. As mentioned above, service providers without testbed have not been considered in this cycle. Since some Quality of Service conditions may be required for Application Services from experimenters, allowing non‐federated Service Providers to use federated testbeds  would  require  mechanisms  to  guarantee  quality  assurance,  service  availability  and confidentiality  policies  among  the  federation.  These  are  aspects  that  have  not  been  taken  into consideration for cycle 3. 

Currently,  access  to  Application  Services  is  done  using  the  same  user  certificate  for  the authentication at their services as they use for authentication at their testbeds. 

3.3.4 ApplicationServiceRepresentation

Models for application services were defined  in D5.2 (“Detailed specifications regarding experiment workflow tools and lifecycle management for the second cycle”). Following that template, the three 

Page 32: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

32 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

available Application Services  from  cycle 2 can be  found using  the Fed4FIRE Portal, under  the  tab called “Services”.  

Figure 11 shows the view an experimenter has of those services. A brief description of the service, the provider and the API endpoint are shown by default on the list. A more detailed description, the API documentation and the type of protocol the service uses can be seen by clicking on the service title, as shown in the “Hadoop‐on‐demand” service.  

 

Figure 11. Application Services under Fed4FIRE Portal 

The experimenter can also see what services are offered by the federation clicking the “Federation Services”  tab. Figure 12  shows  this view, where  the name, a brief description and  the URL of  the service are shown. 

Page 33: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

33 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

 

Figure 12. Federation Services under Fed4FIRE Portal 

3.3.5 ServiceDirectoryAPIDescription

The  Service  Directory  REST  API  has  been  implemented  as  detailed  in  the  cycle  2  specifications deliverable and has already been deployed. 

Regarding  authentication,  a  Basic  HTTP  authentication  scheme  has  been  stablished,  where  the Fed4FIRE Portal is currently the only tool with credentials. 

For further details on the API see Appendix G on deliverable D5.2 ‐ Detailed specifications regarding experiment workflow tools and lifecycle management for the second cycle [4]. 

Page 34: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

34 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

4 Developmentofresourcereservation(Task5.3)

4.1 ResourceReservationOverview

The  Reservation  Broker  is  the  overarching  service  that  experimenters  may  use  to  reserve heterogeneous  resources  spanning multiple  testbeds  in  the  federation, based on  a multiplicity of selection  criteria  (time,  resource  type  etc.). Experimenters  can  greatly benefit  from  the brokering service, as the broker simplifies the overall process of identifying and reserving suitable resources for their  experiments,  especially  in  cases  that  they  need  to  run  experiments where  resources  from multiple testbeds are required to fulfil their needs. An extended description of the brokering service, its benefits are provided in detail in the predecessor of this document D5.1 – D5.4.  

In Deliverable 5.2 we provided a short discussion on the functionality of the Reservation Broker to be supported  by  the  end  of  Cycle  2.  Adapting  the  initial  NITOS/NICTA  Broker  implementation,  we provided the functional specification of the Reservation Broker,  including the broker’s architecture, its  interactions with  other  components  in  the  F4F  environment,  complementary modules  to  the Reservation Broker (like the Reservation plugin  in the F4F portal), considerations and requirements regarding  the  description  of  resources  with  regards  to  the  particular  service  and  the  status  of implementation.  

As specified at Deliverable 5.2, at the end of cycle 2, the user  is able, using the Fed4FIRE portal, to make bound, or unbound  requests  for  resources utilizing  the Reservation plugin.  In  the case of an unbound  request,  the Reservation plugin  interacts with  the Reservation Broker  that matches  and optimizes the timeframe and resources requirements, as set by the experimenter, over one/multiple testbeds in the Fed4FIRE federation. Currently, the creation of federated slices over a set of wireless testbeds (NETMODE and NITOS) and PlanetLab is supported. 

4.2 ReservationBroker–Architecture

Figure 13 shows  the overall architecture of  the Central Reservation Broker, and  in  the 2nd cycle of developments of Fed4FIRE the parts that have been extended / implemented are the Mapping sub‐module and the  Inventory (DB). The scheduler module of Central Reservation Broker was extended with the capability to support a fully modular mapping sub‐module that can be overridden  in order to be able to utilize more sophisticated resource reservation algorithms than the default “first come first serve” one. In addition, the Central Reservation Broker’s inventory has been enhanced to better fit the resources that exist in the Fed4FIRE ecosystem. 

 

Figure 13: Central Reservation Broker – Architecture 

Page 35: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

35 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

In the following sections the extensions mentioned above are described thoroughly. 

4.2.1 CentralReservationBrokerInventory

The  Inventory  is a core component of any Brokering Framework;  its main responsibility  is to retain and manage a list of all the available resources and the reservations related to them. In the Fed4FIRE ecosystem  there are more  than one  testbeds  involved,  containing a plethora of different  types of resources.  In  order  to  be  able  to  populate  the  inventory with  all  those  resources we  needed  to develop events that retrieve information for the resources provided by each testbed and also a way to invoke those events both periodically and on demand.  

As also described in deliverable D6.5 [20]Error! Reference source not found., Manifold is being used in order  to populate  the  inventory. Manifold  is a  coarse‐grained  infrastructure monitoring  service and a major  component  in  the  Fed4FIRE Architecture.  For every  testbed  that  is  integrated  to  the Central Reservation Broker it is mandatory to implement two events (one for resources and one for reservations)  that  request  an  advertisement  from  the  testbed’s  SFA  interface  (through Manifold), parse  the output and populate  the  inventory accordingly. At  the moment  the  integration of  three Fed4FIRE testbeds has been completed (PLE, NITOS and NETMODE). 

A mechanism  that  invokes  the  population  events  described  above  has  been  implemented.  This mechanism  is  a  part  of  Central  Reservation  Broker  and  is  capable  of  invoking  the  events  both periodically and on demand. Every 30 minutes the inventory is refreshed for every testbed that has been integrated. In addition to that, a REST API has been implemented that can refresh on demand the inventory of either a specific testbed or all testbeds. More specifically, in Table 5, we define how the REST interface can be used in order to refresh the inventory of the Central Reservation Broker.  

Table 5 Broker REST interface 

Description  Path  Method  Body  Result 

List all available domains. 

/domains  GET ‐ A list of the integrated domains /testbeds. 

Refresh all domains. 

/domains/refresh  POST JSON: {“domains”:[“*”]} Refresh inventory related to all domains / testbeds 

Refresh specific domains. 

/domains/refresh  POST JSON: {“domains”:[“nitos”,”netmode”]} 

Refresh inventory related to a list of domains / testbeds 

Third party tools and services like the Reservation Plugin that is being described in Section 4.3 can consume this REST API. 

4.2.2 MappingSubmodule

The Reservation Broker retains  information from a pool of heterogeneous resources from different testbeds, providing external users with the opportunity to conduct experiments leveraging the wide range of  capabilities  that  these different  resources  can offer. These are essentially  resources with different  hardware  and  software  capabilities  (e.g.  wired/wireless  resources,  communication protocols, OS used etc.).  As described in Deliverable 5.2 the mapping sub‐module is "entrusted with the  responsibility  of  (i)  splitting  efficiently  the  request  among  underlying  infrastructures  and  (ii) 

Page 36: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

36 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

mapping  the  corresponding  partial unbound  requests  to  the appropriate  substrate  resources  from selected testbeds in the Fed4FIRE federation"1 . 

4.2.3 RequestSplitting

Adopting  the  terminology  from  the Network Virtualization  Environment  [12], Request  Splitting  or Request  Partitioning  entails  splitting  an  experimenter's  unbound  request  among  a  number  of underlying  testbeds  (e.g.,  Error!  Reference  source  not  found.)  with  the  goal  to  minimize  an appropriate cost objective. 

 

Figure 14 Partitioning of an experimenter request in a testbed federation environment 

Within the Fed4FIRE project the involved actors are the Experimenters, the Testbed Providers and the Central  Reservation  Broker.  Therefore  during  request  partitioning  the  Central  Reservation  Broker seeks  and  aggregates  resources offered  from different  Testbed  Providers  in order  to provision  an Experimenter's unbound request. However in order to perform partitioning we need to specify: 

1. The  appropriate  cost  objective:   We  define  the  provisioning  cost  for  a  resource  using  load 

balancing metrics  [13][14].  In  particular  the  cost  of  provisioning  a  resource  (virtual machine, 

wireless node, virtual link etc.) is associated with the Availability of resources of the same type, 

namely  the  Scarcity  of  the  resource  in  each  testbed  and  the  Average Utilization  over  a  time 

window [13]. The average utilization of requested resources is taken into consideration, to avoid 

including over utilized  testbeds during  the allocation of each user  request.  In  the case of  links 

between different testbeds, their cost is assumed to be an order of magnitude higher than links 

within a single  testbed  [12][13][15]. Hence  it  is set according  to  the highest cost among  intra‐

testbed links of the two endpoint testbeds, augmented by a penalty value. A detailed description 

of the Cost Objective and aforementioned costs is provided in section 9 (Appendix).  

2. An efficient heuristic for request partitioning: The goal of such heuristic is to provide a quick and 

efficient splitting of the user request among the available testbeds. In the case of a user's request 

                                                            1 Mapping could also be supported locally by each testbed. 

Page 37: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

37 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

for a virtual network, the graph splitting problem  is NP‐hard [12][13]. To address cases as such, 

the  ILS meta‐heuristic  [13]  is  selected  for  every  request  splitting  case,  adjusted  in  a  testbed 

federation environment. The results provided  in [13] present a tradeoff between required time 

to split the request and the partitioning cost compared with the exact solution for small problem 

instances. 

ILS Implementation and Fine Tuning 

The ILS metaheuristic applies local search to an initial solution until it finds a  local optimum; then it perturbs  the  solution and  it  restarts  local  search  [15]. The  starting point  for  the  search may be a randomly constructed candidate solution, or one returned by a greedy construction heuristic. Local search consists of moving from one solution to another according to some well‐defined rules related to  a  neighbourhood  of  solution,  accepted  moves  within  the  neighbourhood  and  Termination Criterion  [16][17][18].  Common  termination  criteria  for  local  search  algorithms  are  reaching  a maximum number of iterations or terminating the search when no improvement has been observed for  a  number  of  iterations.  Perturbation  generates  new  starting  points  of  the  local  search  by modifying  some  local  optimum  solution.  Perturbation  guides  the  algorithm  to  escape  from  local optima hence to investigate other parts of the search space. The strength of the perturbation plays a significant role in the efficiency of the algorithm, where strength is usually defined as the number of solution components modified. Finally  the  solution  from which  the  search  is  continued  is  selected according  to  an  appropriately  defined  Acceptance  Criterion.  The  new  local  optimum  is  accepted usually with a  fixed  rule e.g. accept only better  solution. The pseudo  code of  the  ILS algorithm  is presented in the following.  

 

Algorithm 1: Iterated Local Search (ILS) 

 

 

 

while stopping criterion is not met do 

' ( )s Perturbation s  

cs LocalSearch s  

 

end while 

 

To apply the general purpose of ILS in the Fed4FIRE platform, the above procedures have been fine‐tuned as follows:  

Generate Initial Solution: A random initial solution is selected were each requested resource 

is assigned randomly in a testbed of the federation 

Perturbation:  It  is noticed that  the best performance  is achieved when at  least 80% of the 

component solution is altered. 

Acceptance Criterion: Only better solutions are accepted. 

()is GenerateInitialSolution

is LocalSearch s

tan , cs Accep ceCriterion s s

Page 38: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

38 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

Local  Search:  An  iterated  descent  algorithm  is  applied  employing  a  first  improvement 

pivoting rule. A simple type of move is used to define a neighbourhood e.g. at each iteration 

a node  is  re‐assigned  to a different  testbed  if  the overall partitioning cost  is  improved  the 

move is accepted otherwise a different move is being made. 

4.2.4 ResourceMapping

Resource mapping within  the  context of  Fed4FIRE depends highly on  (i)  specific  characteristics of each testbed (e.g., type of resources, access type etc.) and (ii) requested resources and constraints imposed by the user (e.g. location of resource, OS type etc.). For example in the case of an unbound request for two standalone virtual machines, a greedy node mapping algorithm responsible also for load balancing can efficiently map requested to physical resources whereas an unbound request for a virtual network topology requires a more sophisticated approach.  

The mapping  process  is  usually  supported  by  the  Infrastructure  Providers  that  are  generally  not willing  to  disclose  information  about  their  substrates. However many  of  the  testbed  providers  in Fed4FIRE  do  not  support  resource mapping  ‐  hence  the  experimenter must  choose  explicitly  the resources for reservation. Therefore, the mapping sub‐module supports also mapping of requested resources  to  the  appropriate  substrate  resources  in  the  Fed4FIRE  federation.  According  to  the questionnaire  that was distributed among  the Fed4FIRE partners  in order  to describe  the available resources  and  capabilities of  each  testbed  (Deliverable 5.4), different  categories of  testbeds have been identified leading to different mapping algorithms.   

Wireless Testbeds 

For  the wireless  testbeds,  it  is  crucial  to provide  the  experimenter with  an  appropriate  subset of communicating physical resources according to the requested topology. Towards this direction, the implemented  greedy  heuristic  aims  at minimizing  the  average  distance  between  communicating nodes. The placement for the 1st requested wireless node  is random among the nodes that satisfy the criteria set by the user (e.g., reservation period).  

An illustrative example of an abstract request for three 802.11 nodes in a full mesh topology,  issued by an experimenter, is presented in Figure 15 along with the mapping result that is produced by the algorithm. In Figure 16 (i), the JSON description of the particular request is presented, that is sent to broker using  the REST API of  the mapping sub‐module. Following  the mapping process,  the broker responds with  the  JSON  description  of  the  bound  request  (Figure  4  (ii)).  It  should  be  noted  that topology  information  is not currently advertised by wireless  testbeds, via RSpec advertisements or other means. Hence  the  implemented approach maps the requested nodes  to a subset of wireless nodes within  proximity  of  each  other,  to  ensure  connectivity.   Moreover,  a  coarse  assumption  is made that exclusive access is allowed only on wireless resources, in order to be able to differentiate among available resources within the federation.  However there is a need to expose the type of the resource  (e.g.,  either  using  RSpec's  hardware_type  field  or  some more  abstract  description  e.g.  802.1 b/g/n node,  VServer etc). 

Page 39: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

39 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

 

Figure 15 Example of an abstract request and the mapping result produced 

 

Figure 16 (i) Unbound request (left) and (ii) Bound request: Response from the Reservation Broker (right) 

Wired Testbeds 

Regarding  the  wired  (PlanetLab‐like)  testbeds,  that  are  essentially  deployment  platforms  for distributed systems as overlay networks over the “real” Internet, a node mapping algorithm is used that  greedily  assigns  each  requested  node  to  the  least  loaded  physical  one  that  matches  the requested criteria (i.e.,  location etc.).The  load balancing technique takes  into consideration average utilization in terms of CPU and memory over a time window, based on [19]. An illustrative example is provided  in  the  following  figure.  The  JSON  description  of  an  unbound  request  for  three  virtual machines is presented in Figure 18, and this is sent to the broker using the REST API of the mapping 

Page 40: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

40 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

sub‐module. Following the mapping process, the broker responds with the  JSON description of the bound request (Figure 17). 

 

 

Figure 18 Unbound request 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3 ReservationPlugin

In order to provide experimenters with the capability of submitting unbound requests for resources, the  "Scheduler"  or  "Reservation  Plugin",  integrated with  the  Fed4FIRE  portal,  is  being  extended. Through  this plugin, an experimenter  is able  to express and submit unbound  requests  for abstract topologies on desired date/time  (for  exclusively  reservable  resources)  such  as  "I want  two VMs  " (instant reservation) or “I want three 802.11b/g nodes from any testbed, on   June 15th   2015 from 15:00 to 19:00”.    

In order to visualize the requested resources, as well as possible connections (communication links) between them, the  jsPlumb JavaScript toolkit has been used2  along with  jQuery JavaScript  library3.                                                              2 https://jsplumbtoolkit.com/apidoc 

Figure 17.Bound request: Response from the Reservation Broker

Page 41: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

41 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

The DHTMLX JavaScript  library has been adopted to  implement the calendar 4. A screenshot of the Reservation plugin,  for an unbound wireless  full mesh  topology  request  (hence no  links provided), from  March  2nd  2015  20:26  to  March  3rd  2015 20:26,  is  depicted  in  the  following  Figure  19:  Reservation  Plugin:  Unbound  Request  for Wireless  Resources.  The  request  has  been  successfully submitted  to  the  Reservation  Broker  and  the  response  (mapping  solution)  is  visible  to  the experimenter  on  mouse  over  (e.g.,  Node‐1  has  been  mapped  to  omf.nitos.node005).  The corresponding bound request is sent immediately to the SFA gateway for actual provisioning. 

 

Figure 19:  Reservation Plugin: Unbound Request for Wireless Resources 

In the same manner, a screenshot of the Reservation plugin, regarding a requested wired topology from any testbed, from March 2nd 2015 20:26 to March 3rd 2015 20:26, is depicted in the following Figure 20. 

                                                                                                                                                                                          3 http://jquery.com/ 

4 http://dhtmlx.com/docs/products/dhtmlxCalendar/ 

Page 42: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

42 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

 

Figure 20:  Reservation Plugin: Unbound Request for a Virtual Topology 

Page 43: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

43 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

5 Developmentofresourceprovisioning(Task5.4)During cycle 2, the testbeds in the project (meaning both the project’s original testbeds and the new ones incorporated through Open Calls), continued the deployment of the SFA interfaces to perform the provisioning of resources. As stated in [1], there are many implementations of such interfaces, so it was  left  to each  testbed to choose the most convenient. During this cycle, some of the testbeds that already had an SFA deployment changed it to different implementation or upgraded it to a new version. Meanwhile the newly incorporated testbeds through the Open Calls, took advantage of the experience  and  counsels  of  the  original  testbeds  and  deployed  the  latest  versions  of  the most convenient SFA implementations. 

Table 6shows a summary of the SFA  implementation adopted by each  testbed during  this cycle.  In some cases, several APIs are deployed in the same testbed. This  is because in some of the testbeds the AMs are able to manage different APIs or because they are testing a new one and keep the old available until the migration is done. 

Table 6 SFA Implementation on different testbeds 

Testbed  SFA implementation 

PLE  V3 SFA Wrap 

VirtualWall  V3 Emulab 

w‐iLab.t  V3 Emulab 

OFELIA  V2 GENI, V3 GENI (testing) 

NITOS  V2 

NetMode  V2 

BonFIRE  V3 GENI (in prog.) 

FUSECO  V3 GENI 

Koren  V3 

Norbit  In progress 

PerformLTE  V2, V3 (testing) GENI  

C‐Lab  V3 SFAWrap 

UltraFlow  V3 Emulab 

SmartSantander  V2 SFAWrap 

 

Page 44: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

44 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

Provisioning of [reserved] resources is inherently coupled with SLA management, however it has also some  dependencies  on  the OLA  side  of  the  F4F  federation. We  start with  an  attempt  to  define resource provisioning as a service, which then is followed by the SLA management specification. The remainder of this section will first  introduce the SLA front‐end tool which  is the SLA Graphical User Interface developed through a plugin for the Django‐based MySlice Portal. Then, it will go into more details  regarding  the different parts of  the  same one: presentation of  the SLAs, acceptance of  the SLAs and presentation of the SLA evaluations. The explanation of the above is illustrated in the below text by snapshots of the SLA plugin in the Portal.  

5.1 ResourceprovisioningserviceTable 7 Resource provisioning service 

Basic Information 

Service name  Resource provisioning 

General description  Resource provisioning allows to the accredited user the instantiation of resources from one or several testbeds to deploy his experiment. It can via be direct request (user selects specific resources) or orchestrated or unbound request (user defines requirements and service provides the best fitting resources). 

User of the service (role)  The final user of the Resource Provisioning service is the Experimenter when requests resources for his experiment. 

The Testbed Manager or Administrator indirectly uses the service by configuring the Aggregate Manager and its policies to offer the resources to be provisioned. 

The direct Fed4FIRE components that invoke the service are the users’ GUIs (MySlice Portal, jFed) and CLIs (Omni), the reservation broker, policies engines (PDO, SFAWrap, pyPElib), service directory and reputation engine through the appropriate SFA API implementation. 

Service access policies  Administrator: no constraints  Experimenter: on valid credentials 

Service management 

Service Owner  Task Leader: i2CAT 

Each testbed owns the resource provisioning service for its resources. 

Contact information (internal)  [email protected] 

Contact information (external)  https://portal.fed4fire.eu/ 

Service status  Cycle 1: conception 

Cycle 2: service development for some testbeds 

Cycle 3: integration 

Service Area/Category  Resource provisioning. 

Page 45: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

45 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

Resource description. 

Resource specification 

Infrastructure monitoring  

Service agreements  Best‐match search for the orchestrated provisioning. Orchestrated provisioning requires finding the resources that match experimenters’ requests and provision them. 

Service usage policies  Experimenter: per offered SLA’s or other policies defined in the testbed. Administrator: defines the policies 

Detailed makeup 

Core service building blocks  For the direct provisioning, testbed directory and resource directory. For orchestrated provisioning, resource discovery and reservation broker. 

Additional building blocks  SFA Registry, SFA AMs 

Service packages  This service will offer two modes of resource provisioning (direct and orchestrated) each one can be a different package although with some common functions. 

Dependencies  Services dependencies: Resource Discovery, Resource specification and Infrastructure monitoring to know the availability of resources to be provisioned. 

Software dependencies: SFA implementation (GENI, SFAWrap, AMsoil or any other compliant), user interface (MySlice Portal, plugin for MySlice, jFed, OMNI, etc.), monitoring of available resources. 

Dependency policies  Number and type of resources provisioned may vary subject to the policies defined in each testbed. 

Technology Risks and competitors

Cost to provide (optional)  Cost of implementation of SFA API in the testbed. 

Funding source (optional)  EU 

Pricing (optional)  Free of charge 

Pricing policies  Utility based 

Value to customer (optional)  Cost efficient and configurable monitoring system 

Risks  The resource provisioning relies on the correct authentication of the users in order to provide resources. If this authentication is overpassed, resources could be provisioned to unauthorized user. 

Availability of resources must be monitored correctly, otherwise users can be granted access to resources already provisioned to other experiments. 

For the provider, the risk is a loss of revenue since unauthorized 

Page 46: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

46 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

users may consume resources, for the user it is a risk that his experiment is potentially disclosed to unauthorized users. 

Competitors  There are specific solutions for resource provisioning in other testbed‐based projects. Most of those solutions are part of testbeds that will be part of Fed4FIRE federation, so the potential risk of competitors is reduced as they are assimilated by this solution. 

5.2 SLAManagement

During  cycle  2,  the  SLA  functionality has been developed  to provide  the users with  the  ability  to visualize  and  accept  the  SLAs  offered  by  the  testbeds when  requesting  resources  by means  of  a plugin for the MySLice portal. This plugin requires the interaction with two other components for the correctly management of the SLAs: the SLA Management Tool and the SLA Collector. 

The  SLA Management  Tool  has  to  be  placed  in  the  testbeds  that  want  to  offer  SLAs  for  their resources. The SLA Management Tool allows the testbed manager to create, evaluate and eliminate the SLAs through an API. During cycle 2, the SLA Management Tool has been improved by integrating it with  the monitoring  system. With  this  integration,  the  SLA Management  Tool  can  retrieve  the metrics required for the SLA evaluation from the testbed local OML database or from the central one of the federation. This module has been correctly deployed in four testbeds: the ones at iMinds and Fuseco from Fraunhofer Institute and Netmode from NTUA during cycle 2. 

The SLA Collector acts as a centralized proxy, allowing for the Federation Portal to communicate with the SLA Management tools of the different testbeds to retrieve the  information of the SLAs and  its violations  of  a  testbed  or  given  slice.  The  communication  is  done  through  a  REST  API.    The  SLA Collector will be integrated with the Reputation Service in the future so it will be able to obtain the needed  information when  required. At  the moment of writing  this document,  the SLA  collector  is deployed at iMinds’ facilities. 

The SLA Plugin allows the user to visualize and choose between SLAs offered by the testbeds which provide this information. This extension for the MySlice portal also allows visualizing the status of the accepted SLAs of a given slice. 

5.2.1 ShowingSLAinformationoftestbedssupportingSLA

Despite the  increase  in the number of testbeds that support SLA during cycle 2, the number  is still small so, instead of going for the modification of the returned structure of the SFA GetVersion call to include  information  on  SLA  support,  it  has  been  decided  to move  that  functionality  to  the  SLA Collector. Therefore, any client tool of the federation can obtain the list of testbeds that support SLAs by  querying  the  SLA  Collector  through  its  API.  More  details  on  the  API  calls  can  be  found  in deliverable D7.5 Report on second cycle developments regarding trustworthiness [11] 

The SLA plugin on  the portal uses an API call  to get  the  testbeds  that support SLA. Then, when an experimenter selects a number of resources from any of those testbeds, it shows the corresponding SLA offerings. 

Due to the required changes on the SLA architecture defined as part of cycle 3, the information about which testbeds support SLAs has not been placed yet in the Fed4FIRE documentation centre. This will be done once the SLA tools are updated to the architecture of cycle 3. 

5.2.2 Acceptanceoftheagreements

Page 47: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

47 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

Figure 21 shows the user interface for accepting SLAs on the Fed4FIRE portal. The experimenter can select any number of resources from one or more testbeds. If any of those testbeds supports SLAs, the description of the type of offered SLA will appear under  the “SLA offers” tab of  the slice view. This  SLA  will  cover  the  selected  resources  under  that  testbed,  having  one  SLA  per  testbed  per reservation. 

The “SLA offers” tab indicates which testbeds, of those whose resources have been selected, offer an SLA, allowing the experimenter to visualize the detailed description of the SLA.  If the experimenter then agrees with  the offered SLA, he/she  clicks  in  the  “Accept” button and a green alert box will appear to indicate that the SLA has been accepted. 

Afterwards,  the  experimenter  can  click  on  the  “Apply”  button  to  perform  the  actual  resource reservation and, once it has been confirmed by the Aggregate Manager (AM) that the reservation has been  successfully  done  in  each  testbed,  the  corresponding  SLA will  be  created  on  each  of  those testbeds. 

 

Figure 21. Acceptance of an SLA agreement 

5.2.3 ViewingSLAagreements

The experimenter will be able  to see  the accepted SLA agreements under  the “SLA status”  tab, as shown in Figure 22. This tab shows a table containing the SLA provider, the agreement identifier, the creation date, the status and the evaluation result. 

Page 48: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

48 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

 

Figure 22. SLA agreements visualization table 

The user can then click on the agreement identifier to see the complete details of each SLA. A dialog will  appear  showing  information  about:  the  agreement  identifier,  the  provider,  the  experimenter that accepted the SLA, the kind of service that  it  is being guaranteed, the testbed to which the SLA applies  (in  case  a  provider  has  several  testbeds,  i.e.  iMinds),  the  SLA  expiration  date  and  the resources that are covered under the SLA. 

 

Figure 23. SLA details view 

5.2.4 ViewingSLAEvaluation

The SLA evaluation is shown as well in the previous table under the “SLA status” tab. SLAs can be in three different states:  

Provisioned: the SLA has been accepted and created but the evaluation has not started yet. 

Evaluating: the SLA is being evaluated. 

Finished:  the  SLA  evaluation has  finished. At  this  point,  the  final  evaluation  result will be 

shown under the “Result” column. 

Page 49: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

49 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

This table allows the ordering of the different columns and provides a search box to filter SLAs by any kind of field. 

The result column on the right will show the final evaluation result of each SLA once it has finished. A green color will  indicate  if the SLA has been correctly fulfilled whereas a red color will mean that a violation has occurred. 

Page 50: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

50 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

6 Developmentofexperimentcontrol(Task5.5)In Fed4FIRE cycle 2 developments for user interface control were following three alternatives – jFed, NEPI and LabWiki – reported below in this order. 

6.1 Standalonetool–jFed

In  the  second  cycle  of  Fed4FIRE,  there  were  3 major  jFed  releases  (5.3.0,  5.4.0  and  5.5.0,  see http://jfed.iminds.be/release_notes/ ) and some intermediate bugfix releases.  

 

jFed’s current interface  is depicted in Figure 24. 

 

Figure 24 jFed Interface 

The major new features are listed below: 

We now have 100% coverage of testbeds which are operational according Fed4FIRE standards: 

o BonFIRE (still with the native Bonfire API, AM API in Bonfire is planned for cycle 3) o Univ. of Bristol VTAM (virtual machines) and openflow o C‐Lab 

Page 51: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

51 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

o Exogeni NICTA o FuSeCo o I2CAT VTAM (virtual machines) and openflow o Koren openflow o Netmode o Nitos o Planetlab Europe o Stanford Optical o UC3M Optical o Virtual Wall 1 and 2 o w‐iLab.t 

Besides these Fed4FIRE testbeds, also the following testbeds are fully supported: o GENI Instageni o Protogeni testbeds (Utah emulab, Kreonet Emulab) o GENI ExoGENI (including ExoGENI Univ. of Amsterdam) 

The AMv3 API is now the preferred API if a testbed implements AMv2 and AMv3 

Extra functionality for specific testbeds: o XEN VM properties (see Figure 25): 

 

Figure 25 jFed: XEN VM Properties 

Page 52: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

52 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

o Editing interface Ips (see Figure 26): 

 

Figure 26 jFed: editing interface IP numbers 

In jFed 5.4.0, we changed also from Oracle Java 7 to Java 8 

A CLI (command line version) has become production quality so that integration with other frameworks (e.g. FORGE project) is easier. The difference with existing command line tools like omni is that jFed CLI does the whole experiment life cycle with a single command (instead of e.g. omni which needs different calls and resembles more jFed probe CLI). See http://doc.ilabt.iminds.be/jfed‐documentation/cli.html for full documentation, but a simple example is this: 

java -jar experimenter-cli.jar create -s slice1 -S myproject --create-slice -p mypem.pem -P mypass --rspec 1node.rspec --expiration-hours 1

Extensive map support was added: o overview of testbed locations (see Figure 27) 

Page 53: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

53 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

 

Figure 27 jFed: map support 

o Overview of node locations in individual testbeds for Planetlab, Nitos, Netmode, w‐iLab.t, C‐Lab, see tutorials and screenshots here: http://doc.fed4fire.eu/tutorials.html, e.g. for Nitos and Netmode it looks like depicted in Figure 28 and in Figure 29) 

 

Figure 28 jFed: overview of nodes (Part 1) 

Page 54: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

54 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

 

Figure 29 jFed: Overview of nodes (Part 2) 

Supports future reservations and channel reservations at the Nitos and Netmode testbeds 

Supports more accurate available nodes list for Planetlab Europe (Figure 30) by using monitoring information (see http://doc.fed4fire.eu/tutorial_ple.html ) 

 

Figure 30 jFed: PLE topology support 

Page 55: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

55 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

Properties of jFed’s Manifest View 

In manifest view, under 'Show info' when you right click on a link or a node, you have now detailed info about the interfaces, links, IPs and MAC addresses, see screenshots below, so it is easier to identify things as shown in Figure 31 and in Figure 32. 

 

Figure 31 jFed: detailed interface information 

 Figure 32 jFed: detailed link information 

Page 56: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

56 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

o For emulab/protogeni testbeds (Virtual Wall, w‐iLab.t, UC3M and Stanford Optical), it is now possible to list and manage (delete) also the images you have created yourself, and it is easier to select images on other testbeds to import them as shown in Figure 33: 

o  

Figure 33 jFed: management of images 

o It is now possible to load manifest RSpecs and convert them to request RSpecs (e.g. if you want to re‐use the same nodes that were automatically selected by the testbed before) 

o Improvements on SSH terminal: o possible to type in yourself the login name o better automatic SSH terminal selection on Linux 

o The stitching workflow has been completely rewritten to do now first Allocate calls on all relevant AMs, and then provision calls in the stitching workflow. It is also much more robust now. 

o Besides these more obvious changes, there are in total about 400 tickets on bugs and improvements closed for these releases in cycle 2. 

For more detailed documentation and overview of features, see http://jfed.iminds.be and http://doc.fed4fire.eu (especially the tutorial section) 

6.2 NEPI

As part of cycle 2, NEPI has evolved and is now released under a version known as 3.2: 

Initial release date: March 2015 

Release process: starting with 3.2, NEPI is moving to a more agile development process, with 

more frequent releases 

Packaging  and  Installation:  NEPI  is  now  published  through  Python’s  global  software 

distribution  framework known as Python Package  Index  (pypi  in short, which  is  the python 

equivalent to ruby’s gems system). As a result NEPI can now be installed and updated using a 

Page 57: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

57 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

simple invocation of the pip command, which greatly improves availability for users. NEPI’s 

package description is available5. 

Release 3.2 has brought the following enhancements and improvements. 

6.2.1 Core

In  terms  of  core  functions,  the  core  of  NEPI  has  proved  to  be  very  stable  and  is  now  deemed essentially complete and robust as of 3.2. Very few changes have been made to it as part of the 3.2 release.  

6.2.2 Drivers

The drivers (NEPI’s notion of a plugin) that allow to interact with the various technologies have here again seen a rather low traffic of changes. In particular, the FRCP driver, that is key to Fed4Fire as this technology was chosen as the common denominator for all testbeds, can here again be considered as stable and has seen only bug fixes as part of the 3.2 release. Two areas have been subject to more intense reworking and additions, and these are discussed next. 

The wireless driver 

As  part  of  the  feedback  from  various  experiments  carried  out  on  involving wireless  nodes,  some improvements have been requested by users, and these improvements have been fulfilled in version 3.2. Among these is the ability to manage a wireless channel as a logical entity of its own, as opposed to having to issue low‐level driver‐dependent commands through more traditional channels (typically 

issuing iwconfig commands through ssh).  

Related  (although  loosely)  to  these  improvements  the way  ssh  interaction  is carried out has been reworked. This applies  in  the case of a middle‐man  ssh proxy  (required  in  the case of OMF‐based wireless  testbeds)  where  end  nodes  have  no  direct  connection  to  the  outside  and  need  to  be addressed through the OMF gateway. 

The ns‐3 driver 

Part of experimental facilities supported by NEPI are ns‐3, the network simulator, together with  its companion,  DCE.  These  allows  creation  of  hybrid  experiments  where  simulated  and  emulated components coexist and can interact. Changes have been needed on the NEPI side in order to cope with  recent  changes  in  the DCE  layer.  In  the process,  the ns‐3 driver  itself  (historically one of  the oldest  in the NEPI codebase) has undergone an overall rework,  in order to benefit from the  lessons learned while developing the whole range of other drivers. 

6.2.3 DocumentationandDissemination

A particular effort has been devoted  to  improving  the contents  that  target new users on  the nepi web site, with in particular more examples and tutorials. 

6.3 Labwikiforexperimentcontrol

Based on  the OMF  control  framework and OML measurement  library, NICTA has developed  since some time also a graphical front‐end, which is called Labwiki (http://labwiki.mytestbed.net). The idea 

                                                            5 https://pypi.python.org/pypi/nepi/ 

Page 58: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

58 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

behind the tool is to keep a lab book with a history of your experiments: the setup (‘plan’), the script (‘prepare’) of the experiment and the results (‘execute’). 

 

Figure 34 LabWki Overview 

 

Since the Fed4FIRE‐GENI summit (FGRE July 2014), Fed4FIRE has adopted Labwiki as an experiment control tool. The tool is mostly developed outside of Fed4FIRE (at NICTA and at US GENI partners), but has now become mature enough so we can adopt it for experimenters. 

In the screenshot below (Figure 35 and Figure 36), you can easily see the three parts: 

At the left, you have a kind of wiki where you can define the setup of the experiment 

In the middle you define your script for the experiment (which is based on OEDL, which is 

used in OMF as an experiment scripting language) 

At the right, you can define the parameters for an experiment run, and during and after the 

run, you see graphs and logfiles, see second screenshot. These graphs can then be copied to 

the left, to keep notes. 

Page 59: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

59 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

 

Figure 35 LabWiki Interface (Part 1) 

 

 

Figure 36 LabWiki Interface (Part 2) 

This  tool  is continuously developed and  is  targeted also at class exercises. One of  the  issues  is  the scalability of the tool, as it runs on a central server and has to send all OMF commands and collect all measurement info through OML, for all simultaneous users. 

Page 60: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

60 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

The resources (VMs, network, etc) have to be provisioned outside of the tool, e.g. with the jFed tool (as you can see  in the screenshots, you can then easily copy topology setups  in the  lab book at the left). 

One of the nice things of the tool,  is that of course the OEDL script can also be used with the OMF command line tool, without using labwiki. So, it builds on existing, mature tools instead of developing a completely new tool. 

Fed4FIRE users can use the tool at http://labwiki.test.atlantis.ugent.be:4000 

The tutorial that was used at FGRE 2014 can be found here: 

http://groups.geni.net/geni/wiki/GENIFIRE/Labwiki 

http://groups.geni.net/geni/wiki/GENIFIRE/Labwiki/Part1/Introduction 

http://groups.geni.net/geni/wiki/GENIFIRE/Labwiki/Part2a/Introduction 

 

Page 61: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

61 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

7 DevelopmentoftheuserInterface/portal(Task5.6)

7.1 Cycle2DevelopmentofthePortal

7.1.1 Projectsmanagement

 

Fed4Fire portal  implements a new  feature  that allows users  to create as many slices as  they want without approval within a project. The administrators’ approval is only be necessary to create such a project. According to users’ feedback, e.g. during tutorials  this feature eases the use of the portal. 

The workflow for projects management is given in Figure 37: 

 

Figure 37: Project and slice creation workflow using Fed4Fire Portal 

 

For more information about the user interface, please have a look at D5.4. 

Then  a  user  can  reserve  resources  thanks  to  its  slice  credential  from  the  Resources  view  as demonstrated in Figure 38. 

Page 62: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

62 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

 

Figure 38: Resources view in Fed4Fire Portal 

The corresponding workflow for reserving resources using the portal is given in Figure 39. 

 

Figure 39: Reservation of resources using Fed4Fire Portal 

 

7.1.2 Plugins

The Reservation Plugin is described in section 4.3 Reservation Plugin of this deliverable. The SLA Plugin is described in section 3.3.2  SLA Management of this deliverable. 

The jFed is described in section 3.4.1 Standalone tool – jFed of this deliverable. 

Page 63: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

63 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

8 ConclusionsIn this deliverable, the developments of experiment life cycle management performed within the 2nd cycle of the Fed4FIRE are described. The main highlights are as follows: 

Regarding the semantic description of the resources within the federation, the development followed  the discussions  that happen within  the project, as well as within  the  larger GENI‐FIRE  community  hosted  by  the  Open  MultiNet  platform  and  within  the  W3C  ontology community.  Enhancements were made  for  the  discovery  of  application  level  services  and also in response to special needs of WP6 on measurements and monitoring. 

During the second cycle of development for the reservation broker, the efforts were focused on  the  necessary modifications  in  order  to  create  a  central  instance  of  the  service.    The service is now tightly coupled with MySlice/Manifold, hence the corresponding data model is adopted  in cycle 2. The adaptation of existing approaches was made for the delivery of the mapping  sub‐module  in  the  Fed4FIRE  environment  together  with  the  investigation  of exploitation of  the semantic‐web  technologies  (OWL based  information model) on  request partitioning and resource mapping. 

For SLA management, coupled to resource provisioning, a first development of the SLA front‐end tool was reported, together with the integration with the MySlice Portal.  

For resource control service the three recent releases of jFed tool were described along with the  description  of  the  last  release  of NEPI  tool. Recently  adopted  by  the  project  LabWiki platform  is  yet  another  alternative  for  the  experiment  control  that  is  now  available  for Fed4FIRE experimenters. 

Finally, the Fed4FIRE portal proved to be a robust service component, which was expanded within cycle 2 by three new capabilities – SLA management, resource reservation and  jFed‐based experiment control. 

 

Page 64: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

64 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

References[1] Fed4FIRE (2014). Report on First Cycle Development (Deliverable 5.3). EU: Fed4FIRE Consortium. 

[2] Fed4FIRE (2013) Meeting  minutes  summary, GENI‐‐FIRE  workshop  (14‐‐15/10/2013), Leuven,  Belgium, on‐line at http://www.fed4fire.eu/fileadmin/documents/news/2013‐10‐summaryGeniFireWorkshop.pdf  

[3] M. Giatili, C. Papagianni, S. Papavassiliou, “Semantic Aware Resource Mapping for Future Internet  Experimental Facilities”, IEEE CAMAD, Athens, 2014 

[4] Fed4FIRE (2014). Detailed Specifications regarding experiment workflow tools and lifecycle management for the second cycle (Deliverable 5.2). EU. Fed4FURE Consortium. 

[5] Fed4FIRE. (2014). Scond Federation Architecture (Deliverable 2.4). EU: Fed4FIRE Consortium. 

[6] Willner, A., & Magedanz, T. (2014). FIRMA: A Future Internet Resource Management Architecture. In Workshop on Federated Future Internet and Distributed Cloud Testbeds (FIDC). Karlskrona, Sweden: IEEE Xplore Digital Library. doi:10.1109/ITC.2014.6932981 

[7] Fed4FIRE (2014) Meeting minutes summary, Amsterdam Ontology workshop (10‐11/11/2014), on‐line at https://docs.google.com/document/d/1pcsEq8asTTpu_tBkVnN3ZgwTr7eCWf6gS‐BSfB9qXgI/edit?pli=1#  

[8] Delphi method. (2014, February 24). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 12:08, February 28, 2014, from http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Delphi_method&oldid=596934962 

[9] FitSM ‐ Standard for lightweight service management in federated IT infrastructures, on‐line resource of EU FedSM project. Retrieved 11:41 February 27,  2014 from http://www.fedsm.eu/fitsm  

[10] Documentation of the testbeds federated in Fed4FIRE:  http://doc.fed4fire.eu/testbeds.html 

[11] S. Taylor, T. Leonard, M. Boniface,  G. Androulidakis, L. Baron, M. Ott “D7.5: Detailed specifications    regarding trustworthiness for the second cycle.” Deliverable of  the FP7 Fed4FIRE project, February 2014. 

[12] I. Houidi, W. Louati, W. B. Ameur, D. Zeghlache, “Virtual Network Provisioning across multiple 

substrate network”, ELSEVIER Computer Networks, vol. 55, no. 2, pp. 1011‐1023, 2011. 

[13] A.  Leivadeas,  C.  Papagianni,  S.  Papavassiliou,  “Efficient  Resource  Mapping  Framework  over 

Networked Clouds via Iterated Local Search based Request Partitioning”, IEEE Trans. On Parallel 

and Distributed Systems”, vol.24, no. 6, pp. 1077‐1086, June 2013. 

[14] Y.  Xin,  I.  Baldine,  A.  Mandal,  C.  Heermann,  J.  Chase,  A.  Yumerefendi,  “Embedding  Virtual 

Topologies in Networked Clouds,” CFI’ 11 , June 13‐15 2011, Seoul, Korea. 

[15] F.  Zaheer,  J.  Xiao, R. Boutaba,  ”Multi‐provider  service negotiation  and  contracting  in  network 

virtualization”, Network Operations and Management Symposium  (NOMS), 2010  IEEE, pp 471‐

478,  Osaka,  June  2010.M.  Gendreau,  J.  Provin,  “Handbook  of  Metaheuristics”,  2nd  Edition, 

Springer, 2010 

Page 65: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

65 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

[16] D.  P.  Bertsekas,  “Network Optimization:  Continuous  and  Discrete Models”,  Athena  Scientific, 

1998. 

[17] “Local Search in Combinatorial Optimization”, Princeton University Press, 2003. 

[18] L.  Tao,  C.  Zhao,  K.  Thulasirmana,  M.N.S.  Swanmy,  “Simulated  Annealing  and  Tabu  Search 

Algorithms for Multiway Graph Partitioning”, Journal of Circuits Systems, and Computers, vol. 2, 

no. 2, pp. 159‐185, 1992.   

[19] M. Yu, Y. Yi, J. Rexford, and M. Chiang, “Rethinking virtual network embedding: substrate support 

for path splitting and migration,” ACM SIGCOMM Computer Communication Review, Vol.38, no. 

2,pp. 17–29, Apr. 2008. 

[20] Fed4FIRE(2015).  Report  on  second  cycle  development  regarding  measuring  and  monitoring 

Deliverable 6.5). EU: Fed4FIRE Consortium 

Page 66: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

66 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

9 Appendix:“PartitioningCostsDefinition”A user submits a  request query  for a set of  resources. Next  the query  is delivered  in  the mapping submodule  of  the  Reservation  Broker,  where  every  requested  resource  is  classified  in  a  Virtual Resource  Set  –  VRS  and  characterized  by  the  resource  type  (e.g.  type  of  Node),  a  number  of functional attributes (e.g. OS image), the duration of the experiment (valid from ‐> valid until) and so on : 

 

, ,  

 

The  type  of  resource  can  be  a  node  or  a  link  depending  on  the  available  testbeds  involved  in Fed4FIRE.  The  user must  also  specify  the  requirements  on  the  functional  attributes.  Examples  of functional attributes can be  the  type of nodes  (e.g., wireless node, virtual machine, switch, sensor etc.), communication protocol used IEEE 802.11 a/b/g/n, virtualization environment (VMWare, Xen, etc…), OS (Windows, Linux etc), type of reservation (e.g. exclusive or shared), etc. 

The  mapping  sub‐module  identifies  the  set  of  candidate  substrate  resources  that  match  the requested attributes (VRS) in every testbed  ∈ . The set is denoted as follows:  

 

, , ∈ , : , ∀ ∈  

 

The provisioning cost per testbed for every requested resource specification   is determined by the 

matching  set  , .  Specifically,  it  is  based  on  the  scarcity  of  resources,  supporting  the  requested 

attributes in each testbed provided by, 

 

, ,  

 

In addition,  the utilization of  the  resource  is also  taken  into account  , . The definition of  the 

utilization  differs  according  to  the  access  policy  of  the  testbed.  In  case  of  exclusive  access,  the utilization  is defined according  to  the number of  resources  that are  reserved  for  the  time  interval requested:  

 

, , , ,  

 

In case of shared access, the utilization  is defined as the utilization of the non‐functional attributes ( ∈ , where b can be the CPU, memory, disk space etc…) of the candidate substrate resources on the time interval requested by the user:  

 

Page 67: D5.5 Report on second cycle development€¦ · Project website D5.5 – Report on second cycle development Work package WP5 Task T5.1 Due date 15/06/2015 Submission date 09/05/2015

FP7‐ICT‐318389/FRAUNHOFER/R/PU/D5.5 

 

 

67 of 67 

© Copyright Fraunhofer FOKUS and other members of the Fed4FIRE consortium,  2015 

 

, ,∀ ∈

,  

 

Taking all the above into consideration the partitioning cost per testbed for  ,  is given by: 

 

,

, ,

,, ∀ ∈  

 

In  case  the  solution provided by  the mapping  sub‐module  includes nodes  that belong  in different testbeds  the  cost  for  inter‐testbed  provisioning  between  testbeds   and  ,   is  estimated  as follows: 

 

, , , , , ′ ∈  

 

Where   is a penalty value representing the extra cost of using multiple testbeds. The value of p  is 

set in such a way that  ≫ , , , , , ′ ∈ . Thus the algorithm is guided to allocate nodes 

on the same testbed. 

The cost definition can be extended to also  include the provisioning cost of a  link (e.g., for a Cloud Computing or SDN) testbed as described in [4]. 

Costs Function 

Taking  the  above  into  consideration  the  corresponding  objective  function  with  respect  to provisioning cost is defined as:  

 

,

∀ ∈∀∀ ∈ ∀ ∈∀ ∈∀ ∈∀ ∈, , ,  

 

Where the binary value  1 when the requested resource   is assigned to testbed i. Similarly 

the binary variable   is set to 1 when different resources of the same experiment is allocated on 

different testbeds.