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   1 .. _opnfv-overview:
   2
   3 .. This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
   4 .. SPDX-License-Identifier: CC-BY-4.0
   5 .. (c) Open Platform for NFV Project, Inc. and its contributors
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   7 NOTE: This Document will be updated for Anuket in the Lakelse Release.
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   9 =================
  10 Platform overview
  11 =================
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  13 Introduction
  14 ============
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  16 Network Functions Virtualization (NFV) is transforming the networking industry via
  17 software-defined infrastructures and open source is the proven method for quickly developing
  18 software for commercial products and services that can move markets.
  19 Open Platform for NFV (OPNFV) facilitates the development and evolution of NFV
  20 components across various open source ecosystems. Through system level integration,
  21 deployment and testing, OPNFV constructs a reference NFV platform to accelerate the
  22 transformation of enterprise and service provider networks.
  23 As an open source project, OPNFV is uniquely positioned to bring together the work
  24 of standards bodies, open source communities, service providers and commercial suppliers to deliver
  25 a de facto NFV platform for the industry.
  26
  27 By integrating components from upstream projects, the community is able to conduct performance
  28 and use case-based testing on a variety of solutions to ensure the platform’s suitability for
  29 NFV use cases. OPNFV also works upstream with other open source communities to bring contributions
  30 and learnings from its work directly to those communities in the form of blueprints, patches, bugs,
  31 and new code.
  32
  33 OPNFV focuses on building NFV Infrastructure (NFVI) and Virtualized Infrastructure Management (VIM) by
  34 integrating components from upstream projects such as OpenDaylight, OVN, OpenStack, Kubernetes,
  35 Ceph Storage, KVM, Open vSwitch, Linux, DPDK and FD.io. OPNFV- is able to run on both Intel and
  36 ARM commercial and white-box hardware, support VM, Container and BareMetal workloads.
  37
  38 These capabilities, along with application programmable interfaces (APIs) to other NFV
  39 elements, form the basic infrastructure required for Virtualized Network Functions (VNF)
  40 and MANO components.
  41
  42 Concentrating on these components, 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/hunter.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: Infrastructure working group, Pharos project and associated activities
  64 * Software Platform: Platform integration and deployment projects
  65 * Tooling and testing: Testing working group and test projects
  66 * Applications: 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
  89 The Lab-as-a-service (LaaS) offering provides developers to readily access NFV infrastructure on demand.
  90 Ongoing lab capabilities will include the ability to easily automate deployment and test of any OPNFV install
  91 scenario in any lab environment using a concept called “Dynamic CI”.
  92
  93 OPNFV Software Platform Architecture
  94 ====================================
  95
  96 The OPNFV software platform is comprised exclusively of open source implementations of
  97 platform component pieces.  OPNFV is able to draw from the rich ecosystem of NFV related
  98 technologies available in open source communities, and then integrate, test, measure and improve these
  99 components in conjunction with our upstream communities.
 100
 101 ---------------------------------
 102 Virtual Infrastructure Management
 103 ---------------------------------
 104
 105 OPNFV derives its Virtual Infrastructure Management from OpenStack and Kubernetes. OpenStack provides a
 106 complete reference cloud management system and associated technologies. While the OpenStack community
 107 sustains a broad set of projects, not all technologies are relevant in the NFV domain, the OPNFV community
 108 consumes a sub-set of OpenStack projects and the usage and composition may vary depending on the installer and scenario.
 109 Additionally, OPNFV also uses Kubernetes, the popular Container Orchestration Engine. Kubernetes is intended to be a VIM for
 110 Cloud Native Network Functions (CNFs).
 111
 112 For details on the scenarios available in OPNFV and the specific composition of components
 113 refer to the :ref:`OPNFV User Guide & Configuration Guide <opnfv-user-config>`.
 114
 115 -----------------
 116 Operating Systems
 117 -----------------
 118
 119 OPNFV currently uses Linux on all target machines. The
 120 specific version of Linux used for any deployment is documented in the installation guide.
 121
 122 Networking Technologies
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 125 ---------------
 126 SDN Controllers
 127 ---------------
 128 OPNFV, as an NFV focused project, has a significant investment on networking technologies
 129 and provides a broad variety of integrated open source reference solutions.  The diversity
 130 of controllers able to be used in OPNFV is supported by a similarly diverse set of
 131 forwarding technologies.
 132
 133 There are many SDN controllers available today relevant to virtual environments
 134 where the OPNFV community supports and contributes to a number of these.  The controllers
 135 being worked on by the community during this release of OPNFV include:
 136
 137 * Neutron: an OpenStack project to provide “network connectivity as a service” between
 138   interface devices (e.g., vNICs) managed by other OpenStack services (e.g. Nova).
 139 * OpenDaylight: addresses multivendor, traditional and greenfield networks, establishing the
 140   industry’s de facto SDN platform and providing the foundation for networks of the future.
 141 * OVN: a distributed control-plane on top of the popular Open vSwitch (OVS) offers network virtualization
 142   services.
 143
 144 ----------
 145 Data Plane
 146 ----------
 147 OPNFV extends Linux virtual networking capabilities by using virtual switching
 148 and routing components. The OPNFV community proactively engages with the following open source
 149 communities to address performance, scale and resiliency needs apparent in carrier
 150 networks.
 151
 152 * OVS (Open vSwitch): a production quality, multilayer virtual switch designed to enable massive
 153   network automation through programmatic extension, while still supporting standard management interfaces and protocols.
 154 * FD.io (Fast data - Input/Output): a high performance alternative to Open vSwitch, the core engine of
 155   FD.io is a vector processing engine (VPP). VPP processes a number of packets in parallel instead of one at
 156   a time thus significantly improving packet throughput.
 157 * DPDK:  a set of libraries that bypass the kernel and provide polling mechanisms, instead of interrupt based operations,
 158   to speed up packet processing. DPDK works with both OVS and FD.io.
 159
 160 Deployment Architecture
 161 =======================
 162
 163 A typical OPNFV deployment starts with three controller nodes running in a high availability
 164 configuration including control plane components from OpenStack, SDN controllers, etc. and a minimum
 165 of two compute nodes for deployment of workloads (VNFs).
 166 A detailed description of the hardware requirements required to support the 5 node configuration
 167 can be found in pharos specification: `Pharos Project <https://www.opnfv.org/developers/pharos>`_
 168
 169 In addition to the deployment on a highly available physical infrastructure, OPNFV can be
 170 deployed for development and lab purposes in a virtual environment.  In this case each of the hosts
 171 is provided by a virtual machine and allows control and workload placement using nested virtualization.
 172
 173 The initial deployment is done using a staging server, referred to as the "jumphost".
 174 This server-either physical or virtual-is first installed with the installation program
 175 that then installs OpenStack and other components on the controller nodes and compute nodes.
 176 See the :ref:`OPNFV User Guide & Configuration Guide <opnfv-user-config>` for more details.
 177
 178
 179 The OPNFV Testing Ecosystem
 180 ===========================
 181
 182 The OPNFV community has set out to address the needs of virtualization in the carrier
 183 network and as such platform validation and measurements are a cornerstone to the
 184 iterative releases and objectives.
 185
 186 To simplify the complex task of feature, component and platform validation and characterization
 187 the testing community has established a fully automated method for addressing all key areas of
 188 platform validation. This required the integration of a variety of testing frameworks in our CI
 189 systems, real time and automated analysis of results, storage and publication of key facts for
 190 each run as shown in the following diagram.
 191
 192 .. image:: ../images/OPNFV_testing_working_group.png
 193   :alt: Overview infographic of the OPNFV testing Ecosystem
 194
 195 Release Verification
 196 ====================
 197
 198 The OPNFV community relies on its testing community to establish release criteria for each OPNFV
 199 release. With each release cycle the testing criteria become more stringent and better representative
 200 of our feature and resiliency requirements. Each release establishes a set of deployment scenarios to validate,
 201 the testing infrastructure and test suites need to accommodate these features and capabilities.
 202
 203 The release criteria as established by the testing teams include passing a set of test cases
 204 derived from the functional testing project ‘functest,’ a set of test cases derived from our
 205 platform system and performance test project ‘yardstick,’ and a selection of test cases for
 206 feature capabilities derived from other test projects such as bottlenecks, vsperf, cperf and
 207 storperf. The scenario needs to be able to be deployed, pass these tests, and be removed from
 208 the infrastructure iteratively in order to fulfill the release criteria.
 209
 210 --------
 211 Functest
 212 --------
 213 Functest provides a functional testing framework incorporating a number of test suites
 214 and test cases that test and verify OPNFV platform functionality.
 215 The scope of Functest and relevant test cases can be found in the :ref:`Functest User Guide <functest-userguide>`
 216
 217 Functest provides both feature project and component test suite integration, leveraging
 218 OpenStack and SDN controllers testing frameworks to verify the key components of the OPNFV
 219 platform are running successfully.
 220
 221 ---------
 222 Yardstick
 223 ---------
 224 Yardstick is a testing project for verifying the infrastructure compliance when running VNF applications.
 225 Yardstick benchmarks a number of characteristics and performance vectors on the infrastructure making it
 226 a valuable pre-deployment NFVI testing tools.
 227
 228 Yardstick provides a flexible testing framework for launching other OPNFV testing projects.
 229
 230 There are two types of test cases in Yardstick:
 231
 232 * Yardstick generic test cases and OPNFV feature test cases;
 233   including basic characteristics benchmarking in compute/storage/network area.
 234 * OPNFV feature test cases include basic telecom feature testing from OPNFV projects;
 235   for example nfv-kvm, sfc, ipv6, Parser, Availability and SDN VPN
 236
 237 With the addition of the Network Service Benchmarking (NSB) initiative, it is possible to use Yardstick NSB
 238 for benchmarking the performance of VNFs and Network Services.
 239
 240 System Evaluation and compliance testing
 241 ========================================
 242
 243 The OPNFV community is developing a set of test suites intended to evaluate a set of reference
 244 behaviors and capabilities for NFV systems developed externally from the OPNFV ecosystem to
 245 evaluate and measure their ability to provide the features and capabilities developed in the
 246 OPNFV ecosystem.
 247
 248 The Dovetail project provides a test framework and methodology able to be used on any NFV platform,
 249 including an agreed set of test cases establishing an evaluation criteria for exercising
 250 an OPNFV compatible system.
 251
 252 Additional Testing
 253 ==================
 254
 255 Besides the test suites and cases for release verification, additional testing is performed to validate
 256 specific features or characteristics of the OPNFV platform.
 257 These testing framework and test cases may include some specific needs; such as extended measurements,
 258 additional testing stimuli, or tests simulating environmental disturbances or failures.
 259
 260 These additional testing activities provide a more complete evaluation of the OPNFV platform.
 261 Some of the projects focused on these testing areas include:
 262
 263 -----------
 264 Bottlenecks
 265 -----------
 266 Bottlenecks provides a framework to find system limitations and bottlenecks, providing
 267 root cause isolation capabilities to facilitate system evaluation.
 268
 269 --------
 270 NFVBench
 271 --------
 272 NFVbench is a lightweight end-to-end dataplane benchmarking framework project.
 273 It includes traffic generator(s) and measures a number of packet performance related metrics.
 274
 275 --------
 276 Storperf
 277 --------
 278 Storperf measures the performance of external block storage. The goal of this project is
 279 to provide a report based on SNIA’s (Storage Networking Industry Association) Performance Test Specification.
 280
 281 ------
 282 VSPERF
 283 ------
 284 VSPERF provides an automated test-framework and comprehensive test suite for measuring data-plane
 285 performance of the NFVI including switching technology, physical and virtual network interfaces.
 286 The provided test cases with network topologies can be customized while also allowing individual
 287 versions of Operating System, vSwitch and hypervisor to be specified.
 288
 289
 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