docs/release/overview.rst

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