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   1 .. This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
   2 .. SPDX-License-Identifier: CC-BY-4.0
   3 .. (c) Open Platform for NFV Project, Inc. and its contributors
   4
   5 ===============
   6 OPNFV Overview
   7 ===============
   8
   9 Introduction
  10 ============
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  12 Network Functions Virtualization (NFV) is transforming the networking industry via
  13 software-defined infrastructures and open source is the proven method for quickly developing
  14 software for commercial products and services that can move markets.
  15 Open Platform for NFV (OPNFV) facilitates the development and evolution of NFV
  16 components across various open source ecosystems. Through system level integration,
  17 deployment and testing, OPNFV constructs a reference NFV platform to accelerate the
  18 transformation of enterprise and service provider networks.
  19 As an open source project, OPNFV is uniquely positioned to bring together the work
  20 of standards bodies, open source communities, service providers and commercial suppliers to deliver
  21 a de facto NFV platform for the industry.
  22
  23 By integrating components from upstream projects, the community is able to conduct performance
  24 and use case-based testing on a variety of solutions to ensure the platform’s suitability for
  25 NFV use cases. OPNFV also works upstream with other open source communities to bring contributions
  26 and learnings from its work directly to those communities in the form of blueprints, patches, bugs,
  27 and new code.
  28
  29 OPNFV initially focused on building NFV Infrastructure (NFVI) and Virtualised Infrastructure
  30 Management (VIM) by integrating components from upstream projects such as OpenDaylight,
  31 OpenStack, Ceph Storage, KVM, Open vSwitch, and Linux.
  32 More recently, OPNFV has extended its portfolio of forwarding solutions to include fd.io and ODP,
  33 is able to run on both Intel and ARM commercial and white-box hardware, support VM, Container and
  34 BareMetal workloads, and includes Management and Network Orchestration MANO components primarily
  35 for application composition and management in the Danube release.
  36
  37 These capabilities, along with application programmable interfaces (APIs) to other NFV
  38 elements, form the basic infrastructure required for Virtualized Network Functions (VNF)
  39 and MANO components.
  40
  41 Concentrating on these components while also considering proposed projects on additional
  42 topics (such as the MANO components and applications themselves), OPNFV aims to enhance
  43 NFV services by increasing performance and power efficiency improving reliability,
  44 availability and serviceability, and delivering comprehensive platform instrumentation.
  45
  46
  47 OPNFV Platform Architecture
  48 ===========================
  49
  50 The OPNFV project addresses a number of aspects in the development of a consistent virtualisation
  51 platform including common hardware requirements, software architecture, MANO and applications.
  52
  53
  54 OPNFV Platform Overview Diagram
  55
  56 .. image:: ../images/opnfvplatformgraphic.png
  57    :alt: Overview infographic of the opnfv platform and projects.
  58
  59
  60 To address these areas effectively, the OPNFV platform architecture can be decomposed
  61 into the following basic building blocks:
  62
  63 * Hardware: with the Infra working group, Pharos project and associated activities
  64 * Software Platform: through the platform integration and deployment projects
  65 * MANO: through the MANO working group and associated projects
  66 * Applications: which affect all other areas and drive requirements for OPNFV
  67
  68 OPNFV Lab Infrastructure
  69 ========================
  70
  71 The infrastructure working group oversees such topics as lab management, workflow,
  72 definitions, metrics and tools for OPNFV infrastructure.
  73
  74 Fundamental to the WG is the
  75 `Pharos Specification <https://wiki.opnfv.org/display/pharos/Pharos+Specification>`_
  76 which provides a set of defined lab infrastructures over a geographically and technically
  77 diverse federated global OPNFV lab.
  78
  79 Labs may instantiate bare-metal and virtual environments that are accessed remotely by the
  80 community and used for OPNFV platform and feature development, build, deploy and testing.
  81 No two labs are the same and the heterogeneity of the Pharos environment provides the ideal
  82 platform for establishing hardware and software abstractions providing well understood
  83 performance characteristics.
  84
  85 Community labs are hosted by OPNFV member companies on a voluntary basis.
  86 The Linux Foundation also hosts an OPNFV lab that provides centralized CI
  87 and other production resources which are linked to community labs.
  88 Future lab capabilities will include the ability easily automate deploy and test of any
  89 OPNFV install scenario in any lab environment as well as on a nested "lab as a service"
  90 virtual infrastructure.
  91
  92 OPNFV Software Platform Architecture
  93 ====================================
  94
  95 The OPNFV software platform is comprised exclusively of open source implementations of
  96 platform component pieces.  OPNFV is able to draw from the rich ecosystem of NFV related
  97 technologies available in open-source then integrate, test, measure and improve these
  98 components in conjunction with our source communities.
  99
 100 While the composition of the OPNFV software platform is highly complex and constituted of many
 101 projects and components, a subset of these projects gain the most attention from the OPNFV community
 102 to drive the development of new technologies and capabilities.
 103
 104 ---------------------------------
 105 Virtual Infrastructure Management
 106 ---------------------------------
 107
 108 OPNFV derives it's virtual infrastructure management from one of our largest upstream ecosystems
 109 OpenStack.  OpenStack provides a complete reference cloud management system and associated technologies.
 110 While the OpenStack community sustains a broad set of projects, not all technologies are relevant in
 111 an NFV domain, the OPNFV community consumes a sub-set of OpenStack projects where the usage and
 112 composition may vary depending on the installer and scenario.
 113
 114 For details on the scenarios available in OPNFV and the specific composition of components
 115 refer to the `OPNFV User Guide & Configuration Guide`_
 116
 117 -----------------
 118 Operating Systems
 119 -----------------
 120
 121 OPNFV currently uses Linux on all target machines, this can include Ubuntu, Centos or SUSE linux. The
 122 specific version of Linux used for any deployment is documented in the installation guide.
 123
 124 -----------------------
 125 Networking Technologies
 126 -----------------------
 127
 128 SDN Controllers
 129 ---------------
 130
 131 OPNFV, as an NFV focused project, has a significant investment on networking technologies
 132 and provides a broad variety of integrated open source reference solutions.  The diversity
 133 of controllers able to be used in OPNFV is supported by a similarly diverse set of
 134 forwarding technologies.
 135
 136 There are many SDN controllers available today relevant to virtual environments
 137 where the OPNFV community supports and contributes to a number of these.  The controllers
 138 being worked on by the community during this release of OPNFV include:
 139
 140 * Neutron: an OpenStack project to provide “network connectivity as a service” between
 141   interface devices (e.g., vNICs) managed by other OpenStack services (e.g., nova).
 142 * OpenDaylight: addresses multivendor, traditional and greenfield networks, establishing the
 143   industry’s de facto SDN platform and providing the foundation for networks of the future.
 144 * ONOS: a carrier-grade SDN network operating system designed for high availability,
 145   performance, scale-out.
 146
 147 .. OpenContrail SDN controller is planned to be supported in the next release.
 148
 149 Data Plane
 150 ----------
 151
 152 OPNFV extends Linux virtual networking capabilities by using virtual switching
 153 and routing components. The OPNFV community proactively engages with these source
 154 communities to address performance, scale and resiliency needs apparent in carrier
 155 networks.
 156
 157 * FD.io (Fast data - Input/Output): a collection of several projects and libraries to
 158   amplify the transformation that began with Data Plane Development Kit (DPDK) to support
 159   flexible, programmable and composable services on a generic hardware platform.
 160 * Open vSwitch: a production quality, multilayer virtual switch designed to enable
 161   massive network automation through programmatic extension, while still supporting standard
 162   management interfaces and protocols.
 163
 164 Deployment Architecture
 165 =======================
 166
 167 A typical OPNFV deployment starts with three controller nodes running in a high availability
 168 configuration including control plane components from OpenStack, SDN, etc. and a minimum
 169 of two compute nodes for deployment of workloads (VNFs).
 170 A detailed description of the hardware requirements required to support the 5 node configuration
 171 can be found in pharos specification: `Pharos Project <https://www.opnfv.org/developers/pharos>`_
 172
 173 In addition to the deployment on a highly available physical infrastructure, OPNFV can be
 174 deployed for development and lab purposes in a virtual environment.  In this case each of the hosts
 175 is provided by a virtual machine and allows control and workload placement using nested virtualization.
 176
 177 The initial deployment is done using a staging server, referred to as the "jumphost".
 178 This server-either physical or virtual-is first installed with the installation program
 179 that then installs OpenStack and other components on the controller nodes and compute nodes.
 180 See the `OPNFV User Guide`_ for more details.
 181
 182
 183 The OPNFV Testing Ecosystem
 184 ===========================
 185
 186 The OPNFV community has set out to address the needs of virtualization in the carrier
 187 network and as such platform validation and measurements are a cornerstone to the
 188 iterative releases and objectives.
 189
 190 To simplify the complex task of feature, component and platform validation and characterization
 191 the testing community has established a fully automated method for addressing all key areas of
 192 platform validation. This required the integration of a variety of testing frameworks in our CI
 193 systems, real time and automated analysis of results, storage and publication of key facts for
 194 each run as shown in the following diagram.
 195
 196 .. image:: ../images/OPNFV_testing_group.png
 197   :alt: Overview infographic of the OPNFV testing Ecosystem
 198
 199 Release Verification
 200 ====================
 201
 202 The OPNFV community relies on its testing community to establish release criteria for each OPNFV
 203 release. Each release cycle the testing criteria become more stringent and better representative
 204 of our feature and resiliency requirements.
 205
 206
 207 As each OPNFV release establishes a set of deployment scenarios to validate, the testing
 208 infrastructure and test suites need to accommodate these features and capabilities. It’s not
 209 only in the validation of the scenarios themselves where complexity increases, there are test
 210 cases that require multiple datacenters to execute when evaluating features, including multisite
 211 and distributed datacenter solutions.
 212
 213 The release criteria as established by the testing teams include passing a set of test cases
 214 derived from the functional testing project ‘functest,’ a set of test cases derived from our
 215 platform system and performance test project ‘yardstick,’ and a selection of test cases for
 216 feature capabilities derived from other test projects such as bottlenecks, vsperf, cperf and
 217 storperf. The scenario needs to be able to be deployed, pass these tests, and be removed from
 218 the infrastructure iteratively (no less that 4 times) in order to fulfil the release criteria.
 219
 220 --------
 221 Functest
 222 --------
 223
 224 Functest provides a functional testing framework incorporating a number of test suites
 225 and test cases that test and verify OPNFV platform functionality.
 226 The scope of Functest and relevant test cases can be found in its :ref:`user guide <Functest-UserGuide>`_
 227
 228 Functest provides both feature project and component test suite integration, leveraging
 229 OpenStack and SDN controllers testing frameworks to verify the key components of the OPNFV
 230 platform are running successfully.
 231
 232 ---------
 233 Yardstick
 234 ---------
 235
 236 Yardstick is a testing project for verifying the infrastructure compliance when running VNF applications.
 237 Yardstick benchmarks a number of characteristics and performance vectors on the infrastructure making it
 238 a valuable pre-deployment NFVI testing tools.
 239
 240 Yardstick provides a flexible testing framework for launching other OPNFV testing projects.
 241
 242 There are two types of test cases in Yardstick:
 243
 244 * Yardstick generic test cases and OPNFV feature test cases;
 245   including basic characteristics benchmarking in compute/storage/network area.
 246 * OPNFV feature test cases include basic telecom feature testing from OPNFV projects;
 247   for example nfv-kvm, sfc, ipv6, Parser, Availability and SDN VPN
 248
 249 System Evaluation and compliance testing
 250 ========================================
 251
 252 The OPNFV community is developing a set of test suites intended to evaluate a set of reference
 253 behaviors and capabilities for NFV systems developed externally from the OPNFV ecosystem to
 254 evaluate and measure their ability to provide the features and capabilities developed in the
 255 OPNFV ecosystem.
 256
 257 The Dovetail project will provide a test framework and methodology able to be used on any NFV platform,
 258 including an agreed set of test cases establishing an evaluation criteria for exercising
 259 an OPNFV compatible system. The Dovetail project has begun establishing the test framework
 260 and will provide a preliminary methodology for the Danube release. Work will continue to
 261 develop these test cases to establish a stand alone compliance evaluation solution
 262 in future releases.
 263
 264 Additional Testing
 265 ==================
 266
 267 Besides the test suites and cases for release verification, additional testing is performed to validate
 268 specific features or characteristics of the OPNFV platform.
 269 These testing framework and test cases may include some specific needs; such as extended measurements,
 270 additional testing stimuli, or tests simulating environmental disturbances or failures.
 271
 272 These additional testing activities provide a more complete evaluation of the OPNFV platform.
 273 Some of the projects focused on these testing areas include:
 274
 275 ------
 276 VSPERF
 277 ------
 278
 279 VSPERF provides an automated test-framework and comprehensive test suite for measuring data-plane
 280 performance of the NFVI including switching technology, physical and virtual network interfaces.
 281 The provided test cases with network topologies can be customized while also allowing individual
 282 versions of Operating System, vSwitch and hypervisor to be specified.
 283
 284 -----------
 285 Bottlenecks
 286 -----------
 287
 288 Bottlenecks provides a framework to find system limitations and bottlenecks, providing
 289 root cause isolation capabilities to facilitate system evaluation.
 290
 291
 292 .. _`OPNFV Configuration Guide`: `OPNFV User Guide & Configuration Guide`
 293 .. _`OPNFV User Guide`: `OPNFV User Guide & Configuration Guide`
 294 .. _`Dovetail project`: https://wiki.opnfv.org/display/dovetail