docs/requirements/01-intro.rst

   1 Introduction
   2 ============
   3
   4 The goal of Software Fastpath service Quality Metrics (SFQM) is to
   5 develop the utilities and libraries in `DPDK`_ to support:
   6
   7 * Measuring Telco Traffic and Performance KPIs. Including:
   8
   9   * Packet Delay Variation (by enabling TX and RX time stamping).
  10   * Packet loss (by exposing extended NIC stats).
  11
  12 * Performance Monitoring of the DPDK interfaces (by exposing
  13   extended NIC stats + collectd Plugin).
  14 * Detecting and reporting violations that can be consumed by VNFs
  15   and higher level management systems (through DPDK Keep Alive).
  16
  17 After all **the ability to measure and enforce Telco KPIs (Service
  18 assurance) in the data-plane will be mandatory for any Telco grade NFVI
  19 implementation**.
  20
  21 All developed features will be upstreamed to `DPDK`_ or other Open
  22 Source projects relevant to telemetry such as `collectd`_ and fault
  23 management such as `Monasca`_ and/or `Ceilometer`_.
  24
  25 The OPNFV project wiki can be found @ `SFQM`_
  26
  27 Problem Statement
  28 ==================
  29 The OPNFV platform (NFVI) requires functionality to:
  30
  31 * Create a low latency, high performance packet processing path (fast path)
  32   through the NFVI that VNFs can take advantage of;
  33 * Measure Telco Traffic and Performance KPIs through that fast path;
  34 * Detect and report violations that can be consumed by VNFs and higher level
  35   EMS/OSS systems
  36
  37 Examples of local measurable QoS factors for Traffic Monitoring which impact
  38 both Quality of Experience and 5’9s availability would be (using Metro Ethernet
  39 Forum Guidelines as reference):
  40
  41 * Packet loss
  42 * Packet Delay Variation
  43 * Uni-directional frame delay
  44
  45 Other KPIs such as Call drops, Call Setup Success Rate, Call Setup time etc. are
  46 measured by the VNF.
  47
  48 In addition to Traffic Monitoring, the NFVI must also support Performance
  49 Monitoring of the physical interfaces themselves (e.g. NICs), i.e. an ability to
  50 monitor and trace errors on the physical interfaces and report them.
  51
  52 All these traffic statistics for Traffic and Performance Monitoring must be
  53 measured in-service and must be capable of being reported by standard Telco
  54 mechanisms (e.g. SNMP traps), for potential enforcement actions.
  55
  56 Scope
  57 ======
  58 The output of the project will provide interfaces and functions to support
  59 monitoring of Packet Latency and Network Interfaces while the VNF is in service.
  60
  61 The DPDK interface/API will be updated to support:
  62
  63 * Exposure of NIC MAC/PHY Level Counters
  64 * Interface for Time stamp on RX
  65 * Interface for Time stamp on TX
  66
  67 Specific testing and integration will be carried out to cover:
  68
  69 * Unit/Integration Test plans: A sample application provided to demonstrate packet
  70   latency monitoring and interface monitoring
  71
  72 The following list of features and functionality will be developed:
  73
  74 * DPDK APIs and functions for latency and interface monitoring
  75 * A sample application to demonstrate usage
  76
  77 The scope of the project is limited to the DPDK APIs and a sample application to
  78 demonstrate usage.
  79
  80 .. Figure:: telcokpis_update.png
  81
  82    Architecture overview (showing provided functionality in green)
  83
  84 In the figure above, the interfaces 1, 2, 3 are implemented along with a sample
  85 application. The sample application will support monitoring of NIC
  86 counters/status and will also support measurement of packet latency using DPDK
  87 provided interfaces.
  88
  89 VNF specific processing, Traffic Monitoring, Performance Monitoring and
  90 Management Agent are out of scope. The scope is limited to Intel 10G Niantic
  91 support.
  92
  93 The Proposed MAC/PHY Interface Counters include:
  94
  95 * Packet RX
  96 * Packet TX
  97 * Packet loss
  98 * Interface errors + other stats
  99
 100 The Proposed Packet Latency Monitor include:
 101
 102 * Cycle accurate ‘stamping’ on ingress
 103 * Supports latency measurements on egress
 104
 105 Support for additional types of Network Interfaces can be added in the future.
 106
 107 Support for failover of DPDK enabled cores is also out of scope of the current
 108 proposal. However, this is an important requirement and must-have functionality
 109 for any DPDK enabled framework in the NFVI. To that end, a second phase of this
 110 project will be to implement DPDK “Keep Alive” functionality that would address
 111 this and would report to a VNF-level Failover and High Availability mechanism
 112 that would then determine what actions, including failover, may be triggered.
 113
 114 Consumption Models
 115 ===================
 116 Fig 1.1 shows how a sample application will be provided to demonstrate
 117 usage. In reality many VNFs will have an existing performance or traffic
 118 monitoring utility used to monitor VNF behavior and report statistics, counters,
 119 etc.
 120
 121 To consume the performance and traffic related information provided within the
 122 scope of this project should in most cases be a logical extension of any
 123 existing VNF performance or traffic monitoring utility, in most cases it should
 124 not require a new utility to be developed. We do not see the Software Fastpath
 125 Service Quality Metrics data as major additional effort for VNFs to consume,
 126 this project would be sympathetic to existing VNF architecture constructs. The
 127 intention is that this project represents a lower level interface for network
 128 interface monitoring to be used by higher level fault management entities (see
 129 below).
 130
 131 Allowing the Software Fastpath Service Quality Metrics data to be handled within
 132 existing VNF performance or traffic monitoring utilities also makes it simpler
 133 for overall interfacing with higher level management components in the VIM, MANO
 134 and OSS/BSS. The Software Fastpath Service Quality Metrics proposal would be
 135 complementary to the Fault Management and Maintenance project proposal
 136 (“Doctor”) which is also in flight, which addresses NFVI Fault Management
 137 support in the VIM. To that end, the project committers and contributors for the
 138 Software Fastpath Service Quality Metrics project wish to work in sync with the
 139 “Doctor” project – to facilitate this, one of the “Doctor” contributors has also
 140 been added as a contributor to the Software Fastpath Service Quality Metrics
 141 project.
 142
 143 .. _SFQM: https://wiki.opnfv.org/collaborative_development_projects/opnfv_telco_kpi_monitoring
 144 .. _DPDK: http://dpdk.org/
 145 .. _collectd: http://collectd.org/
 146 .. _Monasca: https://wiki.openstack.org/wiki/Monasca
 147 .. _Ceilometer: https://wiki.openstack.org/wiki/Telemetry