Merge "multi-queue: Add basic multi-queue functionality"
[vswitchperf.git] / docs / requirements / vswitchperf_ltd.rst
1 .. This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
2 .. http://creativecommons.org/licenses/by/4.0
3 .. (c) OPNFV, Intel Corporation, AT&T and others.
4
5 .. 3.1
6
7 ===============
8 Introduction
9 ===============
10
11 The objective of the OPNFV project titled
12 **“Characterize vSwitch Performance for Telco NFV Use Cases”**, is to
13 evaluate a virtual switch to identify its suitability for a Telco
14 Network Function Virtualization (NFV) environment. The intention of this
15 Level Test Design (LTD) document is to specify the set of tests to carry
16 out in order to objectively measure the current characteristics of a
17 virtual switch in the Network Function Virtualization Infrastructure
18 (NFVI) as well as the test pass criteria. The detailed test cases will
19 be defined in details-of-LTD_, preceded by the doc-id_ and the scope_.
20
21 This document is currently in draft form.
22
23 .. 3.1.1
24
25
26 .. _doc-id:
27
28 Document identifier
29 =========================
30
31 The document id will be used to uniquely
32 identify versions of the LTD. The format for the document id will be:
33 OPNFV\_vswitchperf\_LTD\_REL\_STATUS, where by the
34 status is one of: draft, reviewed, corrected or final. The document id
35 for this version of the LTD is:
36 OPNFV\_vswitchperf\_LTD\_Brahmaputra\_REVIEWED.
37
38 .. 3.1.2
39
40 .. _scope:
41
42 Scope
43 ==========
44
45 The main purpose of this project is to specify a suite of
46 performance tests in order to objectively measure the current packet
47 transfer characteristics of a virtual switch in the NFVI. The intent of
48 the project is to facilitate testing of any virtual switch. Thus, a
49 generic suite of tests shall be developed, with no hard dependencies to
50 a single implementation. In addition, the test case suite shall be
51 architecture independent.
52
53 The test cases developed in this project shall not form part of a
54 separate test framework, all of these tests may be inserted into the
55 Continuous Integration Test Framework and/or the Platform Functionality
56 Test Framework - if a vSwitch becomes a standard component of an OPNFV
57 release.
58
59 .. 3.1.3
60
61 References
62 ===============
63
64 *  `RFC 1242 Benchmarking Terminology for Network Interconnection
65    Devices <http://www.ietf.org/rfc/rfc1242.txt>`__
66 *  `RFC 2544 Benchmarking Methodology for Network Interconnect
67    Devices <http://www.ietf.org/rfc/rfc2544.txt>`__
68 *  `RFC 2285 Benchmarking Terminology for LAN Switching
69    Devices <http://www.ietf.org/rfc/rfc2285.txt>`__
70 *  `RFC 2889 Benchmarking Methodology for LAN Switching
71    Devices <http://www.ietf.org/rfc/rfc2889.txt>`__
72 *  `RFC 3918 Methodology for IP Multicast
73    Benchmarking <http://www.ietf.org/rfc/rfc3918.txt>`__
74 *  `RFC 4737 Packet Reordering
75    Metrics <http://www.ietf.org/rfc/rfc4737.txt>`__
76 *  `RFC 5481 Packet Delay Variation Applicability
77    Statement <http://www.ietf.org/rfc/rfc5481.txt>`__
78 *  `RFC 6201 Device Reset
79    Characterization <http://tools.ietf.org/html/rfc6201>`__
80
81 .. 3.2
82
83 .. _details-of-LTD:
84
85 ===================================
86 Details of the Level Test Design
87 ===================================
88
89 This section describes the features to be tested (
90 FeaturesToBeTested_), the test approach (Approach_);
91 it also identifies the sets of test cases or scenarios (
92 TestIdentification_) along with the pass/fail criteria and
93 the test deliverables.
94
95 .. 3.2.1
96
97 .. _FeaturesToBeTested:
98
99 Features to be tested
100 ==========================
101
102 Characterizing virtual switches (i.e. Device Under Test (DUT) in this document)
103 includes measuring the following performance metrics:
104
105 - **Throughput** as defined by `RFC1242
106   <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc1242.txt>`__: The maximum rate at which
107   **none** of the offered frames are dropped by the DUT. The maximum frame
108   rate and bit rate that can be transmitted by the DUT without any error
109   should be recorded. Note there is an equivalent bit rate and a specific
110   layer at which the payloads contribute to the bits. Errors and
111   improperly formed frames or packets are dropped.
112 - **Packet delay** introduced by the DUT and its cumulative effect on
113   E2E networks. Frame delay can be measured equivalently.
114 - **Packet delay variation**: measured from the perspective of the
115   VNF/application. Packet delay variation is sometimes called "jitter".
116   However, we will avoid the term "jitter" as the term holds different
117   meaning to different groups of people. In this document we will
118   simply use the term packet delay variation. The preferred form for this
119   metric is the PDV form of delay variation defined in `RFC5481
120   <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc5481.txt>`__. The most relevant
121   measurement of PDV considers the delay variation of a single user flow,
122   as this will be relevant to the size of end-system buffers to compensate
123   for delay variation. The measurement system's ability to store the
124   delays of individual packets in the flow of interest is a key factor
125   that determines the specific measurement method. At the outset, it is
126   ideal to view the complete PDV distribution. Systems that can capture
127   and store packets and their delays have the freedom to calculate the
128   reference minimum delay and to determine various quantiles of the PDV
129   distribution accurately (in post-measurement processing routines).
130   Systems without storage must apply algorithms to calculate delay and
131   statistical measurements on the fly. For example, a system may store
132   temporary estimates of the mimimum delay and the set of (100) packets
133   with the longest delays during measurement (to calculate a high quantile,
134   and update these sets with new values periodically.
135   In some cases, a limited number of delay histogram bins will be
136   available, and the bin limits will need to be set using results from
137   repeated experiments. See section 8 of `RFC5481
138   <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc5481.txt>`__.
139 - **Packet loss** (within a configured waiting time at the receiver): All
140   packets sent to the DUT should be accounted for.
141 - **Burst behaviour**: measures the ability of the DUT to buffer packets.
142 - **Packet re-ordering**: measures the ability of the device under test to
143   maintain sending order throughout transfer to the destination.
144 - **Packet correctness**: packets or Frames must be well-formed, in that
145   they include all required fields, conform to length requirements, pass
146   integrity checks, etc.
147 - **Availability and capacity** of the DUT i.e. when the DUT is fully “up”
148   and connected, following measurements should be captured for
149   DUT without any network packet load:
150
151   - Includes average power consumption of the CPUs (in various power states) and
152     system over specified period of time. Time period should not be less
153     than 60 seconds.
154   - Includes average per core CPU utilization over specified period of time.
155     Time period should not be less than 60 seconds.
156   - Includes the number of NIC interfaces supported.
157   - Includes headroom of VM workload processing cores (i.e. available
158     for applications).
159
160 .. 3.2.2
161
162 .. _Approach:
163
164 Approach
165 ==============
166
167 In order to determine the packet transfer characteristics of a virtual
168 switch, the tests will be broken down into the following categories:
169
170 .. 3.2.2.1
171
172 Test Categories
173 ----------------------
174 - **Throughput Tests** to measure the maximum forwarding rate (in
175   frames per second or fps) and bit rate (in Mbps) for a constant load
176   (as defined by `RFC1242 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc1242.txt>`__)
177   without traffic loss.
178 - **Packet and Frame Delay Tests** to measure average, min and max
179   packet and frame delay for constant loads.
180 - **Stream Performance Tests** (TCP, UDP) to measure bulk data transfer
181   performance, i.e. how fast systems can send and receive data through
182   the virtual switch.
183 - **Request/Response Performance** Tests (TCP, UDP) the measure the
184   transaction rate through the virtual switch.
185 - **Packet Delay Tests** to understand latency distribution for
186   different packet sizes and over an extended test run to uncover
187   outliers.
188 - **Scalability Tests** to understand how the virtual switch performs
189   as the number of flows, active ports, complexity of the forwarding
190   logic's configuration... it has to deal with increases.
191 - **Control Path and Datapath Coupling** Tests, to understand how
192   closely coupled the datapath and the control path are as well as the
193   effect of this coupling on the performance of the DUT.
194 - **CPU and Memory Consumption Tests** to understand the virtual
195   switch’s footprint on the system, this includes:
196
197   * CPU core utilization.
198   * CPU cache utilization.
199   * Memory footprint.
200   * System bus (QPI, PCI, ..) utilization.
201   * Memory lanes utilization.
202   * CPU cycles consumed per packet.
203   * Time To Establish Flows Tests.
204
205 - **Noisy Neighbour Tests**, to understand the effects of resource
206   sharing on the performance of a virtual switch.
207
208 **Note:** some of the tests above can be conducted simultaneously where
209 the combined results would be insightful, for example Packet/Frame Delay
210 and Scalability.
211
212 .. 3.2.2.2
213
214 Deployment Scenarios
215 --------------------------
216 The following represents possible deployment test scenarios which can
217 help to determine the performance of both the virtual switch and the
218 datapaths to physical ports (to NICs) and to logical ports (to VNFs):
219
220 .. 3.2.2.2.1
221
222 Physical port → vSwitch → physical port
223 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
224 .. code-block:: console
225
226                                                             _
227        +--------------------------------------------------+  |
228        |              +--------------------+              |  |
229        |              |                    |              |  |
230        |              |                    v              |  |  Host
231        |   +--------------+            +--------------+   |  |
232        |   |   phy port   |  vSwitch   |   phy port   |   |  |
233        +---+--------------+------------+--------------+---+ _|
234                   ^                           :
235                   |                           |
236                   :                           v
237        +--------------------------------------------------+
238        |                                                  |
239        |                traffic generator                 |
240        |                                                  |
241        +--------------------------------------------------+
242
243 .. 3.2.2.2.2
244
245 Physical port → vSwitch → VNF → vSwitch → physical port
246 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
247 .. code-block:: console
248
249                                                              _
250        +---------------------------------------------------+  |
251        |                                                   |  |
252        |   +-------------------------------------------+   |  |
253        |   |                 Application               |   |  |
254        |   +-------------------------------------------+   |  |
255        |       ^                                  :        |  |
256        |       |                                  |        |  |  Guest
257        |       :                                  v        |  |
258        |   +---------------+           +---------------+   |  |
259        |   | logical port 0|           | logical port 1|   |  |
260        +---+---------------+-----------+---------------+---+ _|
261                ^                                  :
262                |                                  |
263                :                                  v         _
264        +---+---------------+----------+---------------+---+  |
265        |   | logical port 0|          | logical port 1|   |  |
266        |   +---------------+          +---------------+   |  |
267        |       ^                                  :       |  |
268        |       |                                  |       |  |  Host
269        |       :                                  v       |  |
270        |   +--------------+            +--------------+   |  |
271        |   |   phy port   |  vSwitch   |   phy port   |   |  |
272        +---+--------------+------------+--------------+---+ _|
273                   ^                           :
274                   |                           |
275                   :                           v
276        +--------------------------------------------------+
277        |                                                  |
278        |                traffic generator                 |
279        |                                                  |
280        +--------------------------------------------------+
281
282 .. 3.2.2.2.3
283
284 Physical port → vSwitch → VNF → vSwitch → VNF → vSwitch → physical port
285 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
286
287 .. code-block:: console
288
289                                                        _
290     +----------------------+  +----------------------+  |
291     |   Guest 1            |  |   Guest 2            |  |
292     |   +---------------+  |  |   +---------------+  |  |
293     |   |  Application  |  |  |   |  Application  |  |  |
294     |   +---------------+  |  |   +---------------+  |  |
295     |       ^       |      |  |       ^       |      |  |
296     |       |       v      |  |       |       v      |  |  Guests
297     |   +---------------+  |  |   +---------------+  |  |
298     |   | logical ports |  |  |   | logical ports |  |  |
299     |   |   0       1   |  |  |   |   0       1   |  |  |
300     +---+---------------+--+  +---+---------------+--+ _|
301             ^       :                 ^       :
302             |       |                 |       |
303             :       v                 :       v        _
304     +---+---------------+---------+---------------+--+  |
305     |   |   0       1   |         |   3       4   |  |  |
306     |   | logical ports |         | logical ports |  |  |
307     |   +---------------+         +---------------+  |  |
308     |       ^       |                 ^       |      |  |  Host
309     |       |       L-----------------+       v      |  |
310     |   +--------------+          +--------------+   |  |
311     |   |   phy ports  | vSwitch  |   phy ports  |   |  |
312     +---+--------------+----------+--------------+---+ _|
313             ^       ^                 :       :
314             |       |                 |       |
315             :       :                 v       v
316     +--------------------------------------------------+
317     |                                                  |
318     |                traffic generator                 |
319     |                                                  |
320     +--------------------------------------------------+
321
322 .. 3.2.2.2.4
323
324 Physical port → VNF → vSwitch → VNF → physical port
325 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
326
327 .. code-block:: console
328
329                                                         _
330     +----------------------+  +----------------------+   |
331     |   Guest 1            |  |   Guest 2            |   |
332     |+-------------------+ |  | +-------------------+|   |
333     ||     Application   | |  | |     Application   ||   |
334     |+-------------------+ |  | +-------------------+|   |
335     |       ^       |      |  |       ^       |      |   |  Guests
336     |       |       v      |  |       |       v      |   |
337     |+-------------------+ |  | +-------------------+|   |
338     ||   logical ports   | |  | |   logical ports   ||   |
339     ||  0              1 | |  | | 0              1  ||   |
340     ++--------------------++  ++--------------------++  _|
341         ^              :          ^              :
342     (PCI passthrough)  |          |     (PCI passthrough)
343         |              v          :              |      _
344     +--------++------------+-+------------++---------+   |
345     |   |    ||        0   | |    1       ||     |   |   |
346     |   |    ||logical port| |logical port||     |   |   |
347     |   |    |+------------+ +------------+|     |   |   |
348     |   |    |     |                 ^     |     |   |   |
349     |   |    |     L-----------------+     |     |   |   |
350     |   |    |                             |     |   |   |  Host
351     |   |    |           vSwitch           |     |   |   |
352     |   |    +-----------------------------+     |   |   |
353     |   |                                        |   |   |
354     |   |                                        v   |   |
355     | +--------------+              +--------------+ |   |
356     | | phy port/VF  |              | phy port/VF  | |   |
357     +-+--------------+--------------+--------------+-+  _|
358         ^                                        :
359         |                                        |
360         :                                        v
361     +--------------------------------------------------+
362     |                                                  |
363     |                traffic generator                 |
364     |                                                  |
365     +--------------------------------------------------+
366
367 .. 3.2.2.2.5
368
369 Physical port → vSwitch → VNF
370 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
371
372 .. code-block:: console
373
374                                                           _
375     +---------------------------------------------------+  |
376     |                                                   |  |
377     |   +-------------------------------------------+   |  |
378     |   |                 Application               |   |  |
379     |   +-------------------------------------------+   |  |
380     |       ^                                           |  |
381     |       |                                           |  |  Guest
382     |       :                                           |  |
383     |   +---------------+                               |  |
384     |   | logical port 0|                               |  |
385     +---+---------------+-------------------------------+ _|
386             ^
387             |
388             :                                            _
389     +---+---------------+------------------------------+  |
390     |   | logical port 0|                              |  |
391     |   +---------------+                              |  |
392     |       ^                                          |  |
393     |       |                                          |  |  Host
394     |       :                                          |  |
395     |   +--------------+                               |  |
396     |   |   phy port   |  vSwitch                      |  |
397     +---+--------------+------------ -------------- ---+ _|
398                ^
399                |
400                :
401     +--------------------------------------------------+
402     |                                                  |
403     |                traffic generator                 |
404     |                                                  |
405     +--------------------------------------------------+
406
407 .. 3.2.2.2.6
408
409 VNF → vSwitch → physical port
410 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
411
412 .. code-block:: console
413
414                                                           _
415     +---------------------------------------------------+  |
416     |                                                   |  |
417     |   +-------------------------------------------+   |  |
418     |   |                 Application               |   |  |
419     |   +-------------------------------------------+   |  |
420     |                                          :        |  |
421     |                                          |        |  |  Guest
422     |                                          v        |  |
423     |                               +---------------+   |  |
424     |                               | logical port  |   |  |
425     +-------------------------------+---------------+---+ _|
426                                                :
427                                                |
428                                                v         _
429     +------------------------------+---------------+---+  |
430     |                              | logical port  |   |  |
431     |                              +---------------+   |  |
432     |                                          :       |  |
433     |                                          |       |  |  Host
434     |                                          v       |  |
435     |                               +--------------+   |  |
436     |                     vSwitch   |   phy port   |   |  |
437     +-------------------------------+--------------+---+ _|
438                                            :
439                                            |
440                                            v
441     +--------------------------------------------------+
442     |                                                  |
443     |                traffic generator                 |
444     |                                                  |
445     +--------------------------------------------------+
446
447 .. 3.2.2.2.7
448
449 VNF → vSwitch → VNF → vSwitch
450 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
451
452 .. code-block:: console
453
454                                                              _
455     +-------------------------+  +-------------------------+  |
456     |   Guest 1               |  |   Guest 2               |  |
457     |   +-----------------+   |  |   +-----------------+   |  |
458     |   |   Application   |   |  |   |   Application   |   |  |
459     |   +-----------------+   |  |   +-----------------+   |  |
460     |                :        |  |       ^                 |  |
461     |                |        |  |       |                 |  |  Guest
462     |                v        |  |       :                 |  |
463     |     +---------------+   |  |   +---------------+     |  |
464     |     | logical port 0|   |  |   | logical port 0|     |  |
465     +-----+---------------+---+  +---+---------------+-----+ _|
466                     :                    ^
467                     |                    |
468                     v                    :                    _
469     +----+---------------+------------+---------------+-----+  |
470     |    |     port 0    |            |     port 1    |     |  |
471     |    +---------------+            +---------------+     |  |
472     |              :                    ^                   |  |
473     |              |                    |                   |  |  Host
474     |              +--------------------+                   |  |
475     |                                                       |  |
476     |                     vswitch                           |  |
477     +-------------------------------------------------------+ _|
478
479 .. 3.2.2.2.8
480
481 HOST 1(Physical port → virtual switch → VNF → virtual switch → Physical port)
482 → HOST 2(Physical port → virtual switch → VNF → virtual switch → Physical port)
483
484 HOST 1 (PVP) → HOST 2 (PVP)
485 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
486
487 .. code-block:: console
488
489                                                        _
490     +----------------------+  +----------------------+  |
491     |   Guest 1            |  |   Guest 2            |  |
492     |   +---------------+  |  |   +---------------+  |  |
493     |   |  Application  |  |  |   |  Application  |  |  |
494     |   +---------------+  |  |   +---------------+  |  |
495     |       ^       |      |  |       ^       |      |  |
496     |       |       v      |  |       |       v      |  |  Guests
497     |   +---------------+  |  |   +---------------+  |  |
498     |   | logical ports |  |  |   | logical ports |  |  |
499     |   |   0       1   |  |  |   |   0       1   |  |  |
500     +---+---------------+--+  +---+---------------+--+ _|
501             ^       :                 ^       :
502             |       |                 |       |
503             :       v                 :       v        _
504     +---+---------------+--+  +---+---------------+--+  |
505     |   |   0       1   |  |  |   |   3       4   |  |  |
506     |   | logical ports |  |  |   | logical ports |  |  |
507     |   +---------------+  |  |   +---------------+  |  |
508     |       ^       |      |  |       ^       |      |  |  Hosts
509     |       |       v      |  |       |       v      |  |
510     |   +--------------+   |  |   +--------------+   |  |
511     |   |   phy ports  |   |  |   |   phy ports  |   |  |
512     +---+--------------+---+  +---+--------------+---+ _|
513             ^       :                 :       :
514             |       +-----------------+       |
515             :                                 v
516     +--------------------------------------------------+
517     |                                                  |
518     |                traffic generator                 |
519     |                                                  |
520     +--------------------------------------------------+
521
522
523
524 **Note:** For tests where the traffic generator and/or measurement
525 receiver are implemented on VM and connected to the virtual switch
526 through vNIC, the issues of shared resources and interactions between
527 the measurement devices and the device under test must be considered.
528
529 **Note:** Some RFC 2889 tests require a full-mesh sending and receiving
530 pattern involving more than two ports. This possibility is illustrated in the
531 Physical port → vSwitch → VNF → vSwitch → VNF → vSwitch → physical port
532 diagram above (with 2 sending and 2 receiving ports, though all ports
533 could be used bi-directionally).
534
535 **Note:** When Deployment Scenarios are used in RFC 2889 address learning
536 or cache capacity testing, an additional port from the vSwitch must be
537 connected to the test device. This port is used to listen for flooded
538 frames.
539
540 .. 3.2.2.3
541
542 General Methodology:
543 --------------------------
544 To establish the baseline performance of the virtual switch, tests would
545 initially be run with a simple workload in the VNF (the recommended
546 simple workload VNF would be `DPDK <http://www.dpdk.org/>`__'s testpmd
547 application forwarding packets in a VM or vloop\_vnf a simple kernel
548 module that forwards traffic between two network interfaces inside the
549 virtualized environment while bypassing the networking stack).
550 Subsequently, the tests would also be executed with a real Telco
551 workload running in the VNF, which would exercise the virtual switch in
552 the context of higher level Telco NFV use cases, and prove that its
553 underlying characteristics and behaviour can be measured and validated.
554 Suitable real Telco workload VNFs are yet to be identified.
555
556 .. 3.2.2.3.1
557
558 Default Test Parameters
559 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
560
561 The following list identifies the default parameters for suite of
562 tests:
563
564 -  Reference application: Simple forwarding or Open Source VNF.
565 -  Frame size (bytes): 64, 128, 256, 512, 1024, 1280, 1518, 2K, 4k OR
566    Packet size based on use-case (e.g. RTP 64B, 256B) OR Mix of packet sizes as
567    maintained by the Functest project <https://wiki.opnfv.org/traffic_profile_management>.
568 -  Reordering check: Tests should confirm that packets within a flow are
569    not reordered.
570 -  Duplex: Unidirectional / Bidirectional. Default: Full duplex with
571    traffic transmitting in both directions, as network traffic generally
572    does not flow in a single direction. By default the data rate of
573    transmitted traffic should be the same in both directions, please
574    note that asymmetric traffic (e.g. downlink-heavy) tests will be
575    mentioned explicitly for the relevant test cases.
576 -  Number of Flows: Default for non scalability tests is a single flow.
577    For scalability tests the goal is to test with maximum supported
578    flows but where possible will test up to 10 Million flows. Start with
579    a single flow and scale up. By default flows should be added
580    sequentially, tests that add flows simultaneously will explicitly
581    call out their flow addition behaviour. Packets are generated across
582    the flows uniformly with no burstiness. For multi-core tests should
583    consider the number of packet flows based on vSwitch/VNF multi-thread
584    implementation and behavior.
585
586 -  Traffic Types: UDP, SCTP, RTP, GTP and UDP traffic.
587 -  Deployment scenarios are:
588 -  Physical → virtual switch → physical.
589 -  Physical → virtual switch → VNF → virtual switch → physical.
590 -  Physical → virtual switch → VNF → virtual switch → VNF → virtual
591    switch → physical.
592 -  Physical → VNF → virtual switch → VNF → physical.
593 -  Physical → virtual switch → VNF.
594 -  VNF → virtual switch → Physical.
595 -  VNF → virtual switch → VNF.
596
597 Tests MUST have these parameters unless otherwise stated. **Test cases
598 with non default parameters will be stated explicitly**.
599
600 **Note**: For throughput tests unless stated otherwise, test
601 configurations should ensure that traffic traverses the installed flows
602 through the virtual switch, i.e. flows are installed and have an appropriate
603 time out that doesn't expire before packet transmission starts.
604
605 .. 3.2.2.3.2
606
607 Flow Classification
608 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
609
610 Virtual switches classify packets into flows by processing and matching
611 particular header fields in the packet/frame and/or the input port where
612 the packets/frames arrived. The vSwitch then carries out an action on
613 the group of packets that match the classification parameters. Thus a
614 flow is considered to be a sequence of packets that have a shared set of
615 header field values or have arrived on the same port and have the same
616 action applied to them. Performance results can vary based on the
617 parameters the vSwitch uses to match for a flow. The recommended flow
618 classification parameters for L3 vSwitch performance tests are: the
619 input port, the source IP address, the destination IP address and the
620 Ethernet protocol type field. It is essential to increase the flow
621 time-out time on a vSwitch before conducting any performance tests that
622 do not measure the flow set-up time. Normally the first packet of a
623 particular flow will install the flow in the vSwitch which adds an
624 additional latency, subsequent packets of the same flow are not subject
625 to this latency if the flow is already installed on the vSwitch.
626
627 .. 3.2.2.3.3
628
629 Test Priority
630 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
631
632 Tests will be assigned a priority in order to determine which tests
633 should be implemented immediately and which tests implementations
634 can be deferred.
635
636 Priority can be of following types: - Urgent: Must be implemented
637 immediately. - High: Must be implemented in the next release. - Medium:
638 May be implemented after the release. - Low: May or may not be
639 implemented at all.
640
641 .. 3.2.2.3.4
642
643 SUT Setup
644 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
645
646 The SUT should be configured to its "default" state. The
647 SUT's configuration or set-up must not change between tests in any way
648 other than what is required to do the test. All supported protocols must
649 be configured and enabled for each test set up.
650
651 .. 3.2.2.3.5
652
653 Port Configuration
654 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
655
656 The DUT should be configured with n ports where
657 n is a multiple of 2. Half of the ports on the DUT should be used as
658 ingress ports and the other half of the ports on the DUT should be used
659 as egress ports. Where a DUT has more than 2 ports, the ingress data
660 streams should be set-up so that they transmit packets to the egress
661 ports in sequence so that there is an even distribution of traffic
662 across ports. For example, if a DUT has 4 ports 0(ingress), 1(ingress),
663 2(egress) and 3(egress), the traffic stream directed at port 0 should
664 output a packet to port 2 followed by a packet to port 3. The traffic
665 stream directed at port 1 should also output a packet to port 2 followed
666 by a packet to port 3.
667
668 .. 3.2.2.3.6
669
670 Frame Formats
671 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
672
673 **Frame formats Layer 2 (data link layer) protocols**
674
675 -  Ethernet II
676
677 .. code-block:: console
678
679      +---------------------------+-----------+
680      | Ethernet Header | Payload | Check Sum |
681      +-----------------+---------+-----------+
682      |_________________|_________|___________|
683            14 Bytes     46 - 1500   4 Bytes
684                           Bytes
685
686
687 **Layer 3 (network layer) protocols**
688
689 -  IPv4
690
691 .. code-block:: console
692
693      +-----------------+-----------+---------+-----------+
694      | Ethernet Header | IP Header | Payload | Checksum  |
695      +-----------------+-----------+---------+-----------+
696      |_________________|___________|_________|___________|
697            14 Bytes       20 bytes  26 - 1480   4 Bytes
698                                       Bytes
699
700 -  IPv6
701
702 .. code-block:: console
703
704      +-----------------+-----------+---------+-----------+
705      | Ethernet Header | IP Header | Payload | Checksum  |
706      +-----------------+-----------+---------+-----------+
707      |_________________|___________|_________|___________|
708            14 Bytes       40 bytes  26 - 1460   4 Bytes
709                                       Bytes
710
711 **Layer 4 (transport layer) protocols**
712
713   - TCP
714   - UDP
715   - SCTP
716
717 .. code-block:: console
718
719      +-----------------+-----------+-----------------+---------+-----------+
720      | Ethernet Header | IP Header | Layer 4 Header  | Payload | Checksum  |
721      +-----------------+-----------+-----------------+---------+-----------+
722      |_________________|___________|_________________|_________|___________|
723            14 Bytes      40 bytes      20 Bytes       6 - 1460   4 Bytes
724                                                        Bytes
725
726
727 **Layer 5 (application layer) protocols**
728
729   - RTP
730   - GTP
731
732 .. code-block:: console
733
734      +-----------------+-----------+-----------------+---------+-----------+
735      | Ethernet Header | IP Header | Layer 4 Header  | Payload | Checksum  |
736      +-----------------+-----------+-----------------+---------+-----------+
737      |_________________|___________|_________________|_________|___________|
738            14 Bytes      20 bytes     20 Bytes        >= 6 Bytes   4 Bytes
739
740 .. 3.2.2.3.7
741
742 Packet Throughput
743 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
744 There is a difference between an Ethernet frame,
745 an IP packet, and a UDP datagram. In the seven-layer OSI model of
746 computer networking, packet refers to a data unit at layer 3 (network
747 layer). The correct term for a data unit at layer 2 (data link layer) is
748 a frame, and at layer 4 (transport layer) is a segment or datagram.
749
750 Important concepts related to 10GbE performance are frame rate and
751 throughput. The MAC bit rate of 10GbE, defined in the IEEE standard 802
752 .3ae, is 10 billion bits per second. Frame rate is based on the bit rate
753 and frame format definitions. Throughput, defined in IETF RFC 1242, is
754 the highest rate at which the system under test can forward the offered
755 load, without loss.
756
757 The frame rate for 10GbE is determined by a formula that divides the 10
758 billion bits per second by the preamble + frame length + inter-frame
759 gap.
760
761 The maximum frame rate is calculated using the minimum values of the
762 following parameters, as described in the IEEE 802 .3ae standard:
763
764 -  Preamble: 8 bytes \* 8 = 64 bits
765 -  Frame Length: 64 bytes (minimum) \* 8 = 512 bits
766 -  Inter-frame Gap: 12 bytes (minimum) \* 8 = 96 bits
767
768 Therefore, Maximum Frame Rate (64B Frames)
769 = MAC Transmit Bit Rate / (Preamble + Frame Length + Inter-frame Gap)
770 = 10,000,000,000 / (64 + 512 + 96)
771 = 10,000,000,000 / 672
772 = 14,880,952.38 frame per second (fps)
773
774 .. 3.2.2.3.8
775
776 System isolation and validation
777 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
778
779 A key consideration when conducting any sort of benchmark is trying to
780 ensure the consistency and repeatability of test results between runs.
781 When benchmarking the performance of a virtual switch there are many
782 factors that can affect the consistency of results. This section
783 describes these factors and the measures that can be taken to limit
784 their effects. In addition, this section will outline some system tests
785 to validate the platform and the VNF before conducting any vSwitch
786 benchmarking tests.
787
788 **System Isolation:**
789
790 When conducting a benchmarking test on any SUT, it is essential to limit
791 (and if reasonable, eliminate) any noise that may interfere with the
792 accuracy of the metrics collected by the test. This noise may be
793 introduced by other hardware or software (OS, other applications), and
794 can result in significantly varying performance metrics being collected
795 between consecutive runs of the same test. In the case of characterizing
796 the performance of a virtual switch, there are a number of configuration
797 parameters that can help increase the repeatability and stability of
798 test results, including:
799
800 -  OS/GRUB configuration:
801
802    -  maxcpus = n where n >= 0; limits the kernel to using 'n'
803       processors. Only use exactly what you need.
804    -  isolcpus: Isolate CPUs from the general scheduler. Isolate all
805       CPUs bar one which will be used by the OS.
806    -  use taskset to affinitize the forwarding application and the VNFs
807       onto isolated cores. VNFs and the vSwitch should be allocated
808       their own cores, i.e. must not share the same cores. vCPUs for the
809       VNF should be affinitized to individual cores also.
810    -  Limit the amount of background applications that are running and
811       set OS to boot to runlevel 3. Make sure to kill any unnecessary
812       system processes/daemons.
813    -  Only enable hardware that you need to use for your test – to
814       ensure there are no other interrupts on the system.
815    -  Configure NIC interrupts to only use the cores that are not
816       allocated to any other process (VNF/vSwitch).
817
818 -  NUMA configuration: Any unused sockets in a multi-socket system
819    should be disabled.
820 -  CPU pinning: The vSwitch and the VNF should each be affinitized to
821    separate logical cores using a combination of maxcpus, isolcpus and
822    taskset.
823 -  BIOS configuration: BIOS should be configured for performance where
824    an explicit option exists, sleep states should be disabled, any
825    virtualization optimization technologies should be enabled, and
826    hyperthreading should also be enabled, turbo boost and overclocking
827    should be disabled.
828
829 **System Validation:**
830
831 System validation is broken down into two sub-categories: Platform
832 validation and VNF validation. The validation test itself involves
833 verifying the forwarding capability and stability for the sub-system
834 under test. The rationale behind system validation is two fold. Firstly
835 to give a tester confidence in the stability of the platform or VNF that
836 is being tested; and secondly to provide base performance comparison
837 points to understand the overhead introduced by the virtual switch.
838
839 * Benchmark platform forwarding capability: This is an OPTIONAL test
840   used to verify the platform and measure the base performance (maximum
841   forwarding rate in fps and latency) that can be achieved by the
842   platform without a vSwitch or a VNF. The following diagram outlines
843   the set-up for benchmarking Platform forwarding capability:
844
845   .. code-block:: console
846
847                                                             __
848        +--------------------------------------------------+   |
849        |   +------------------------------------------+   |   |
850        |   |                                          |   |   |
851        |   |          l2fw or DPDK L2FWD app          |   |  Host
852        |   |                                          |   |   |
853        |   +------------------------------------------+   |   |
854        |   |                 NIC                      |   |   |
855        +---+------------------------------------------+---+ __|
856                   ^                           :
857                   |                           |
858                   :                           v
859        +--------------------------------------------------+
860        |                                                  |
861        |                traffic generator                 |
862        |                                                  |
863        +--------------------------------------------------+
864
865 * Benchmark VNF forwarding capability: This test is used to verify
866   the VNF and measure the base performance (maximum forwarding rate in
867   fps and latency) that can be achieved by the VNF without a vSwitch.
868   The performance metrics collected by this test will serve as a key
869   comparison point for NIC passthrough technologies and vSwitches. VNF
870   in this context refers to the hypervisor and the VM. The following
871   diagram outlines the set-up for benchmarking VNF forwarding
872   capability:
873
874   .. code-block:: console
875
876                                                             __
877        +--------------------------------------------------+   |
878        |   +------------------------------------------+   |   |
879        |   |                                          |   |   |
880        |   |                 VNF                      |   |   |
881        |   |                                          |   |   |
882        |   +------------------------------------------+   |   |
883        |   |          Passthrough/SR-IOV              |   |  Host
884        |   +------------------------------------------+   |   |
885        |   |                 NIC                      |   |   |
886        +---+------------------------------------------+---+ __|
887                   ^                           :
888                   |                           |
889                   :                           v
890        +--------------------------------------------------+
891        |                                                  |
892        |                traffic generator                 |
893        |                                                  |
894        +--------------------------------------------------+
895
896
897 **Methodology to benchmark Platform/VNF forwarding capability**
898
899
900 The recommended methodology for the platform/VNF validation and
901 benchmark is: - Run `RFC2889 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2289.txt>`__
902 Maximum Forwarding Rate test, this test will produce maximum
903 forwarding rate and latency results that will serve as the
904 expected values. These expected values can be used in
905 subsequent steps or compared with in subsequent validation tests. -
906 Transmit bidirectional traffic at line rate/max forwarding rate
907 (whichever is higher) for at least 72 hours, measure throughput (fps)
908 and latency. - Note: Traffic should be bidirectional. - Establish a
909 baseline forwarding rate for what the platform can achieve. - Additional
910 validation: After the test has completed for 72 hours run bidirectional
911 traffic at the maximum forwarding rate once more to see if the system is
912 still functional and measure throughput (fps) and latency. Compare the
913 measure the new obtained values with the expected values.
914
915 **NOTE 1**: How the Platform is configured for its forwarding capability
916 test (BIOS settings, GRUB configuration, runlevel...) is how the
917 platform should be configured for every test after this
918
919 **NOTE 2**: How the VNF is configured for its forwarding capability test
920 (# of vCPUs, vNICs, Memory, affinitization…) is how it should be
921 configured for every test that uses a VNF after this.
922
923 .. 3.2.2.4
924
925 RFCs for testing virtual switch performance
926 --------------------------------------------------
927
928 The starting point for defining the suite of tests for benchmarking the
929 performance of a virtual switch is to take existing RFCs and standards
930 that were designed to test their physical counterparts and adapting them
931 for testing virtual switches. The rationale behind this is to establish
932 a fair comparison between the performance of virtual and physical
933 switches. This section outlines the RFCs that are used by this
934 specification.
935
936 .. 3.2.2.4.1
937
938 RFC 1242 Benchmarking Terminology for Network Interconnection
939 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
940 Devices RFC 1242 defines the terminology that is used in describing
941 performance benchmarking tests and their results. Definitions and
942 discussions covered include: Back-to-back, bridge, bridge/router,
943 constant load, data link frame size, frame loss rate, inter frame gap,
944 latency, and many more.
945
946 .. 3.2.2.4.2
947
948 RFC 2544 Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices
949 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
950 RFC 2544 outlines a benchmarking methodology for network Interconnect
951 Devices. The methodology results in performance metrics such as latency,
952 frame loss percentage, and maximum data throughput.
953
954 In this document network “throughput” (measured in millions of frames
955 per second) is based on RFC 2544, unless otherwise noted. Frame size
956 refers to Ethernet frames ranging from smallest frames of 64 bytes to
957 largest frames of 9K bytes.
958
959 Types of tests are:
960
961 1. Throughput test defines the maximum number of frames per second
962    that can be transmitted without any error, or 0% loss ratio.
963    In some Throughput tests (and those tests with long duration),
964    evaluation of an additional frame loss ratio is suggested. The
965    current ratio (10^-7 %) is based on understanding the typical
966    user-to-user packet loss ratio needed for good application
967    performance and recognizing that a single transfer through a
968    vswitch must contribute a tiny fraction of user-to-user loss.
969    Further, the ratio 10^-7 % also recognizes practical limitations
970    when measuring loss ratio.
971
972 2. Latency test measures the time required for a frame to travel from
973    the originating device through the network to the destination device.
974    Please note that RFC2544 Latency measurement will be superseded with
975    a measurement of average latency over all successfully transferred
976    packets or frames.
977
978 3. Frame loss test measures the network’s
979    response in overload conditions - a critical indicator of the
980    network’s ability to support real-time applications in which a
981    large amount of frame loss will rapidly degrade service quality.
982
983 4. Burst test assesses the buffering capability of a virtual switch. It
984    measures the maximum number of frames received at full line rate
985    before a frame is lost. In carrier Ethernet networks, this
986    measurement validates the excess information rate (EIR) as defined in
987    many SLAs.
988
989 5. System recovery to characterize speed of recovery from an overload
990    condition.
991
992 6. Reset to characterize speed of recovery from device or software
993    reset. This type of test has been updated by `RFC6201
994    <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc6201.txt>`__ as such,
995    the methodology defined by this specification will be that of RFC 6201.
996
997 Although not included in the defined RFC 2544 standard, another crucial
998 measurement in Ethernet networking is packet delay variation. The
999 definition set out by this specification comes from
1000 `RFC5481 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc5481.txt>`__.
1001
1002 .. 3.2.2.4.3
1003
1004 RFC 2285 Benchmarking Terminology for LAN Switching Devices
1005 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1006 RFC 2285 defines the terminology that is used to describe the
1007 terminology for benchmarking a LAN switching device. It extends RFC
1008 1242 and defines: DUTs, SUTs, Traffic orientation and distribution,
1009 bursts, loads, forwarding rates, etc.
1010
1011 .. 3.2.2.4.4
1012
1013 RFC 2889 Benchmarking Methodology for LAN Switching
1014 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1015 RFC 2889 outlines a benchmarking methodology for LAN switching, it
1016 extends RFC 2544. The outlined methodology gathers performance
1017 metrics for forwarding, congestion control, latency, address handling
1018 and finally filtering.
1019
1020 .. 3.2.2.4.5
1021
1022 RFC 3918 Methodology for IP Multicast Benchmarking
1023 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1024 RFC 3918 outlines a methodology for IP Multicast benchmarking.
1025
1026 .. 3.2.2.4.6
1027
1028 RFC 4737 Packet Reordering Metrics
1029 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1030 RFC 4737 describes metrics for identifying and counting re-ordered
1031 packets within a stream, and metrics to measure the extent each
1032 packet has been re-ordered.
1033
1034 .. 3.2.2.4.7
1035
1036 RFC 5481 Packet Delay Variation Applicability Statement
1037 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1038 RFC 5481 defined two common, but different forms of delay variation
1039 metrics, and compares the metrics over a range of networking
1040 circumstances and tasks. The most suitable form for vSwitch
1041 benchmarking is the "PDV" form.
1042
1043 .. 3.2.2.4.8
1044
1045 RFC 6201 Device Reset Characterization
1046 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1047 RFC 6201 extends the methodology for characterizing the speed of
1048 recovery of the DUT from device or software reset described in RFC
1049 2544.
1050
1051 .. 3.2.2.5
1052
1053 Details of the Test Report
1054 ---------------------------------
1055
1056 There are a number of parameters related to the system, DUT and tests
1057 that can affect the repeatability of a test results and should be
1058 recorded. In order to minimise the variation in the results of a test,
1059 it is recommended that the test report includes the following information:
1060
1061 -  Hardware details including:
1062
1063    -  Platform details.
1064    -  Processor details.
1065    -  Memory information (see below)
1066    -  Number of enabled cores.
1067    -  Number of cores used for the test.
1068    -  Number of physical NICs, as well as their details (manufacturer,
1069       versions, type and the PCI slot they are plugged into).
1070    -  NIC interrupt configuration.
1071    -  BIOS version, release date and any configurations that were
1072       modified.
1073
1074 -  Software details including:
1075
1076    -  OS version (for host and VNF)
1077    -  Kernel version (for host and VNF)
1078    -  GRUB boot parameters (for host and VNF).
1079    -  Hypervisor details (Type and version).
1080    -  Selected vSwitch, version number or commit id used.
1081    -  vSwitch launch command line if it has been parameterised.
1082    -  Memory allocation to the vSwitch – which NUMA node it is using,
1083       and how many memory channels.
1084    -  Where the vswitch is built from source: compiler details including
1085       versions and the flags that were used to compile the vSwitch.
1086    -  DPDK or any other SW dependency version number or commit id used.
1087    -  Memory allocation to a VM - if it's from Hugpages/elsewhere.
1088    -  VM storage type: snapshot/independent persistent/independent
1089       non-persistent.
1090    -  Number of VMs.
1091    -  Number of Virtual NICs (vNICs), versions, type and driver.
1092    -  Number of virtual CPUs and their core affinity on the host.
1093    -  Number vNIC interrupt configuration.
1094    -  Thread affinitization for the applications (including the vSwitch
1095       itself) on the host.
1096    -  Details of Resource isolation, such as CPUs designated for
1097       Host/Kernel (isolcpu) and CPUs designated for specific processes
1098       (taskset).
1099
1100 -  Memory Details
1101
1102    -  Total memory
1103    -  Type of memory
1104    -  Used memory
1105    -  Active memory
1106    -  Inactive memory
1107    -  Free memory
1108    -  Buffer memory
1109    -  Swap cache
1110    -  Total swap
1111    -  Used swap
1112    -  Free swap
1113
1114 -  Test duration.
1115 -  Number of flows.
1116 -  Traffic Information:
1117
1118    -  Traffic type - UDP, TCP, IMIX / Other.
1119    -  Packet Sizes.
1120
1121 -  Deployment Scenario.
1122
1123 **Note**: Tests that require additional parameters to be recorded will
1124 explicitly specify this.
1125
1126 .. _TestIdentification:
1127
1128 .. 3.2.3
1129
1130 Test identification
1131 =========================
1132
1133 .. 3.2.3.1
1134
1135 Throughput tests
1136 ----------------------
1137 The following tests aim to determine the maximum forwarding rate that
1138 can be achieved with a virtual switch. The list is not exhaustive but
1139 should indicate the type of tests that should be required. It is
1140 expected that more will be added.
1141
1142 .. 3.2.3.1.1
1143
1144 Test ID: LTD.Throughput.RFC2544.PacketLossRatio
1145 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1146     **Title**: RFC 2544 X% packet loss ratio Throughput and Latency Test
1147
1148     **Prerequisite Test**: N/A
1149
1150     **Priority**:
1151
1152     **Description**:
1153
1154     This test determines the DUT's maximum forwarding rate with X% traffic
1155     loss for a constant load (fixed length frames at a fixed interval time).
1156     The default loss percentages to be tested are: - X = 0% - X = 10^-7%
1157
1158     Note: Other values can be tested if required by the user.
1159
1160     The selected frame sizes are those previously defined under `Default
1161     Test Parameters <#DefaultParams>`__. The test can also be used to
1162     determine the average latency of the traffic.
1163
1164     Under the `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__
1165     test methodology, the test duration will
1166     include a number of trials; each trial should run for a minimum period
1167     of 60 seconds. A binary search methodology must be applied for each
1168     trial to obtain the final result.
1169
1170     **Expected Result**: At the end of each trial, the presence or absence
1171     of loss determines the modification of offered load for the next trial,
1172     converging on a maximum rate, or
1173     `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__ Throughput with X%
1174     loss.
1175     The Throughput load is re-used in related
1176     `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__ tests and other
1177     tests.
1178
1179     **Metrics Collected**:
1180
1181     The following are the metrics collected for this test:
1182
1183     -  The maximum forwarding rate in Frames Per Second (FPS) and Mbps of
1184        the DUT for each frame size with X% packet loss.
1185     -  The average latency of the traffic flow when passing through the DUT
1186        (if testing for latency, note that this average is different from the
1187        test specified in Section 26.3 of
1188        `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__).
1189     -  CPU and memory utilization may also be collected as part of this
1190        test, to determine the vSwitch's performance footprint on the system.
1191
1192 .. 3.2.3.1.2
1193
1194 Test ID: LTD.Throughput.RFC2544.PacketLossRatioFrameModification
1195 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1196     **Title**: RFC 2544 X% packet loss Throughput and Latency Test with
1197     packet modification
1198
1199     **Prerequisite Test**: N/A
1200
1201     **Priority**:
1202
1203     **Description**:
1204
1205     This test determines the DUT's maximum forwarding rate with X% traffic
1206     loss for a constant load (fixed length frames at a fixed interval time).
1207     The default loss percentages to be tested are: - X = 0% - X = 10^-7%
1208
1209     Note: Other values can be tested if required by the user.
1210
1211     The selected frame sizes are those previously defined under `Default
1212     Test Parameters <#DefaultParams>`__. The test can also be used to
1213     determine the average latency of the traffic.
1214
1215     Under the `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__
1216     test methodology, the test duration will
1217     include a number of trials; each trial should run for a minimum period
1218     of 60 seconds. A binary search methodology must be applied for each
1219     trial to obtain the final result.
1220
1221     During this test, the DUT must perform the following operations on the
1222     traffic flow:
1223
1224     -  Perform packet parsing on the DUT's ingress port.
1225     -  Perform any relevant address look-ups on the DUT's ingress ports.
1226     -  Modify the packet header before forwarding the packet to the DUT's
1227        egress port. Packet modifications include:
1228
1229        -  Modifying the Ethernet source or destination MAC address.
1230        -  Modifying/adding a VLAN tag. (**Recommended**).
1231        -  Modifying/adding a MPLS tag.
1232        -  Modifying the source or destination ip address.
1233        -  Modifying the TOS/DSCP field.
1234        -  Modifying the source or destination ports for UDP/TCP/SCTP.
1235        -  Modifying the TTL.
1236
1237     **Expected Result**: The Packet parsing/modifications require some
1238     additional degree of processing resource, therefore the
1239     `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__
1240     Throughput is expected to be somewhat lower than the Throughput level
1241     measured without additional steps. The reduction is expected to be
1242     greatest on tests with the smallest packet sizes (greatest header
1243     processing rates).
1244
1245     **Metrics Collected**:
1246
1247     The following are the metrics collected for this test:
1248
1249     -  The maximum forwarding rate in Frames Per Second (FPS) and Mbps of
1250        the DUT for each frame size with X% packet loss and packet
1251        modification operations being performed by the DUT.
1252     -  The average latency of the traffic flow when passing through the DUT
1253        (if testing for latency, note that this average is different from the
1254        test specified in Section 26.3 of
1255        `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__).
1256     -  The `RFC5481 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc5481.txt>`__
1257        PDV form of delay variation on the traffic flow,
1258        using the 99th percentile.
1259     -  CPU and memory utilization may also be collected as part of this
1260        test, to determine the vSwitch's performance footprint on the system.
1261
1262 .. 3.2.3.1.3
1263
1264 Test ID: LTD.Throughput.RFC2544.Profile
1265 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1266     **Title**: RFC 2544 Throughput and Latency Profile
1267
1268     **Prerequisite Test**: N/A
1269
1270     **Priority**:
1271
1272     **Description**:
1273
1274     This test reveals how throughput and latency degrades as the offered
1275     rate varies in the region of the DUT's maximum forwarding rate as
1276     determined by LTD.Throughput.RFC2544.PacketLossRatio (0% Packet Loss).
1277     For example it can be used to determine if the degradation of throughput
1278     and latency as the offered rate increases is slow and graceful or sudden
1279     and severe.
1280
1281     The selected frame sizes are those previously defined under `Default
1282     Test Parameters <#DefaultParams>`__.
1283
1284     The offered traffic rate is described as a percentage delta with respect
1285     to the DUT's RFC 2544 Throughput as determined by
1286     LTD.Throughput.RFC2544.PacketLoss Ratio (0% Packet Loss case). A delta
1287     of 0% is equivalent to an offered traffic rate equal to the RFC 2544
1288     Maximum Throughput; A delta of +50% indicates an offered rate half-way
1289     between the Maximum RFC2544 Throughput and line-rate, whereas a delta of
1290     -50% indicates an offered rate of half the RFC 2544 Maximum Throughput.
1291     Therefore the range of the delta figure is natuarlly bounded at -100%
1292     (zero offered traffic) and +100% (traffic offered at line rate).
1293
1294     The following deltas to the maximum forwarding rate should be applied:
1295
1296     -  -50%, -10%, 0%, +10% & +50%
1297
1298     **Expected Result**: For each packet size a profile should be produced
1299     of how throughput and latency vary with offered rate.
1300
1301     **Metrics Collected**:
1302
1303     The following are the metrics collected for this test:
1304
1305     -  The forwarding rate in Frames Per Second (FPS) and Mbps of the DUT
1306        for each delta to the maximum forwarding rate and for each frame
1307        size.
1308     -  The average latency for each delta to the maximum forwarding rate and
1309        for each frame size.
1310     -  CPU and memory utilization may also be collected as part of this
1311        test, to determine the vSwitch's performance footprint on the system.
1312     -  Any failures experienced (for example if the vSwitch crashes, stops
1313        processing packets, restarts or becomes unresponsive to commands)
1314        when the offered load is above Maximum Throughput MUST be recorded
1315        and reported with the results.
1316
1317 .. 3.2.3.1.4
1318
1319 Test ID: LTD.Throughput.RFC2544.SystemRecoveryTime
1320 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1321     **Title**: RFC 2544 System Recovery Time Test
1322
1323     **Prerequisite Test** LTD.Throughput.RFC2544.PacketLossRatio
1324
1325     **Priority**:
1326
1327     **Description**:
1328
1329     The aim of this test is to determine the length of time it takes the DUT
1330     to recover from an overload condition for a constant load (fixed length
1331     frames at a fixed interval time). The selected frame sizes are those
1332     previously defined under `Default Test Parameters <#DefaultParams>`__,
1333     traffic should be sent to the DUT under normal conditions. During the
1334     duration of the test and while the traffic flows are passing though the
1335     DUT, at least one situation leading to an overload condition for the DUT
1336     should occur. The time from the end of the overload condition to when
1337     the DUT returns to normal operations should be measured to determine
1338     recovery time. Prior to overloading the DUT, one should record the
1339     average latency for 10,000 packets forwarded through the DUT.
1340
1341     The overload condition SHOULD be to transmit traffic at a very high
1342     frame rate to the DUT (150% of the maximum 0% packet loss rate as
1343     determined by LTD.Throughput.RFC2544.PacketLossRatio or line-rate
1344     whichever is lower), for at least 60 seconds, then reduce the frame rate
1345     to 75% of the maximum 0% packet loss rate. A number of time-stamps
1346     should be recorded: - Record the time-stamp at which the frame rate was
1347     reduced and record a second time-stamp at the time of the last frame
1348     lost. The recovery time is the difference between the two timestamps. -
1349     Record the average latency for 10,000 frames after the last frame loss
1350     and continue to record average latency measurements for every 10,000
1351     frames, when latency returns to within 10% of pre-overload levels record
1352     the time-stamp.
1353
1354     **Expected Result**:
1355
1356     **Metrics collected**
1357
1358     The following are the metrics collected for this test:
1359
1360     -  The length of time it takes the DUT to recover from an overload
1361        condition.
1362     -  The length of time it takes the DUT to recover the average latency to
1363        pre-overload conditions.
1364
1365     **Deployment scenario**:
1366
1367     -  Physical → virtual switch → physical.
1368
1369 .. 3.2.3.1.5
1370
1371 Test ID: LTD.Throughput.RFC2544.BackToBackFrames
1372 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1373     **Title**: RFC2544 Back To Back Frames Test
1374
1375     **Prerequisite Test**: N
1376
1377     **Priority**:
1378
1379     **Description**:
1380
1381     The aim of this test is to characterize the ability of the DUT to
1382     process back-to-back frames. For each frame size previously defined
1383     under `Default Test Parameters <#DefaultParams>`__, a burst of traffic
1384     is sent to the DUT with the minimum inter-frame gap between each frame.
1385     If the number of received frames equals the number of frames that were
1386     transmitted, the burst size should be increased and traffic is sent to
1387     the DUT again. The value measured is the back-to-back value, that is the
1388     maximum burst size the DUT can handle without any frame loss. Please note
1389     a trial must run for a minimum of 2 seconds and should be repeated 50
1390     times (at a minimum).
1391
1392     **Expected Result**:
1393
1394     Tests of back-to-back frames with physical devices have produced
1395     unstable results in some cases. All tests should be repeated in multiple
1396     test sessions and results stability should be examined.
1397
1398     **Metrics collected**
1399
1400     The following are the metrics collected for this test:
1401
1402     -  The average back-to-back value across the trials, which is
1403        the number of frames in the longest burst that the DUT will
1404        handle without the loss of any frames.
1405     -  CPU and memory utilization may also be collected as part of this
1406        test, to determine the vSwitch's performance footprint on the system.
1407
1408     **Deployment scenario**:
1409
1410     -  Physical → virtual switch → physical.
1411
1412 .. 3.2.3.1.6
1413
1414 Test ID: LTD.Throughput.RFC2889.MaxForwardingRateSoak
1415 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1416     **Title**: RFC 2889 X% packet loss Max Forwarding Rate Soak Test
1417
1418     **Prerequisite Test** LTD.Throughput.RFC2544.PacketLossRatio
1419
1420     **Priority**:
1421
1422     **Description**:
1423
1424     The aim of this test is to understand the Max Forwarding Rate stability
1425     over an extended test duration in order to uncover any outliers. To allow
1426     for an extended test duration, the test should ideally run for 24 hours
1427     or, if this is not possible, for at least 6 hours. For this test, each frame
1428     size must be sent at the highest Throughput rate with X% packet loss, as
1429     determined in the prerequisite test. The default loss percentages to be
1430     tested are: - X = 0% - X = 10^-7%
1431
1432     Note: Other values can be tested if required by the user.
1433
1434     **Expected Result**:
1435
1436     **Metrics Collected**:
1437
1438     The following are the metrics collected for this test:
1439
1440     -  Max Forwarding Rate stability of the DUT.
1441
1442        -  This means reporting the number of packets lost per time interval
1443           and reporting any time intervals with packet loss. The
1444           `RFC2889 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2289.txt>`__
1445           Forwarding Rate shall be measured in each interval.
1446           An interval of 60s is suggested.
1447
1448     -  CPU and memory utilization may also be collected as part of this
1449        test, to determine the vSwitch's performance footprint on the system.
1450     -  The `RFC5481 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc5481.txt>`__
1451        PDV form of delay variation on the traffic flow,
1452        using the 99th percentile.
1453
1454 .. 3.2.3.1.7
1455
1456 Test ID: LTD.Throughput.RFC2889.MaxForwardingRateSoakFrameModification
1457 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1458     **Title**: RFC 2889 Max Forwarding Rate Soak Test with Frame Modification
1459
1460     **Prerequisite Test**:
1461     LTD.Throughput.RFC2544.PacketLossRatioFrameModification (0% Packet Loss)
1462
1463     **Priority**:
1464
1465     **Description**:
1466
1467     The aim of this test is to understand the Max Forwarding Rate stability over an
1468     extended test duration in order to uncover any outliers. To allow for an
1469     extended test duration, the test should ideally run for 24 hours or, if
1470     this is not possible, for at least 6 hour. For this test, each frame
1471     size must be sent at the highest Throughput rate with 0% packet loss, as
1472     determined in the prerequisite test.
1473
1474     During this test, the DUT must perform the following operations on the
1475     traffic flow:
1476
1477     -  Perform packet parsing on the DUT's ingress port.
1478     -  Perform any relevant address look-ups on the DUT's ingress ports.
1479     -  Modify the packet header before forwarding the packet to the DUT's
1480        egress port. Packet modifications include:
1481
1482        -  Modifying the Ethernet source or destination MAC address.
1483        -  Modifying/adding a VLAN tag (**Recommended**).
1484        -  Modifying/adding a MPLS tag.
1485        -  Modifying the source or destination ip address.
1486        -  Modifying the TOS/DSCP field.
1487        -  Modifying the source or destination ports for UDP/TCP/SCTP.
1488        -  Modifying the TTL.
1489
1490     **Expected Result**:
1491
1492     **Metrics Collected**:
1493
1494     The following are the metrics collected for this test:
1495
1496     -  Max Forwarding Rate stability of the DUT.
1497
1498        -  This means reporting the number of packets lost per time interval
1499           and reporting any time intervals with packet loss. The
1500           `RFC2889 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2289.txt>`__
1501           Forwarding Rate shall be measured in each interval.
1502           An interval of 60s is suggested.
1503
1504     -  CPU and memory utilization may also be collected as part of this
1505        test, to determine the vSwitch's performance footprint on the system.
1506     -  The `RFC5481 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc5481.txt>`__
1507        PDV form of delay variation on the traffic flow, using the 99th
1508        percentile.
1509
1510 .. 3.2.3.1.8
1511
1512 Test ID: LTD.Throughput.RFC6201.ResetTime
1513 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1514     **Title**: RFC 6201 Reset Time Test
1515
1516     **Prerequisite Test**: N/A
1517
1518     **Priority**:
1519
1520     **Description**:
1521
1522     The aim of this test is to determine the length of time it takes the DUT
1523     to recover from a reset.
1524
1525     Two reset methods are defined - planned and unplanned. A planned reset
1526     requires stopping and restarting the virtual switch by the usual
1527     'graceful' method defined by it's documentation. An unplanned reset
1528     requires simulating a fatal internal fault in the virtual switch - for
1529     example by using kill -SIGKILL on a Linux environment.
1530
1531     Both reset methods SHOULD be exercised.
1532
1533     For each frame size previously defined under `Default Test
1534     Parameters <#DefaultParams>`__, traffic should be sent to the DUT under
1535     normal conditions. During the duration of the test and while the traffic
1536     flows are passing through the DUT, the DUT should be reset and the Reset
1537     time measured. The Reset time is the total time that a device is
1538     determined to be out of operation and includes the time to perform the
1539     reset and the time to recover from it (cf. `RFC6201
1540     <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc6201.txt>`__).
1541
1542     `RFC6201 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc6201.txt>`__ defines two methods
1543     to measure the Reset time:
1544
1545       - Frame-Loss Method: which requires the monitoring of the number of
1546         lost frames and calculates the Reset time based on the number of
1547         frames lost and the offered rate according to the following
1548         formula:
1549
1550         .. code-block:: console
1551
1552                                     Frames_lost (packets)
1553                  Reset_time = -------------------------------------
1554                                 Offered_rate (packets per second)
1555
1556       - Timestamp Method: which measures the time from which the last frame
1557         is forwarded from the DUT to the time the first frame is forwarded
1558         after the reset. This involves time-stamping all transmitted frames
1559         and recording the timestamp of the last frame that was received prior
1560         to the reset and also measuring the timestamp of the first frame that
1561         is received after the reset. The Reset time is the difference between
1562         these two timestamps.
1563
1564     According to `RFC6201 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc6201.txt>`__ the
1565     choice of method depends on the test tool's capability; the Frame-Loss
1566     method SHOULD be used if the test tool supports:
1567
1568      * Counting the number of lost frames per stream.
1569      * Transmitting test frame despite the physical link status.
1570
1571     whereas the Timestamp method SHOULD be used if the test tool supports:
1572      * Timestamping each frame.
1573      * Monitoring received frame's timestamp.
1574      * Transmitting frames only if the physical link status is up.
1575
1576     **Expected Result**:
1577
1578     **Metrics collected**
1579
1580     The following are the metrics collected for this test:
1581
1582      * Average Reset Time over the number of trials performed.
1583
1584     Results of this test should include the following information:
1585
1586      * The reset method used.
1587      * Throughput in Fps and Mbps.
1588      * Average Frame Loss over the number of trials performed.
1589      * Average Reset Time in milliseconds over the number of trials performed.
1590      * Number of trials performed.
1591      * Protocol: IPv4, IPv6, MPLS, etc.
1592      * Frame Size in Octets
1593      * Port Media: Ethernet, Gigabit Ethernet (GbE), etc.
1594      * Port Speed: 10 Gbps, 40 Gbps etc.
1595      * Interface Encapsulation: Ethernet, Ethernet VLAN, etc.
1596
1597     **Deployment scenario**:
1598
1599     * Physical → virtual switch → physical.
1600
1601 .. 3.2.3.1.9
1602
1603 Test ID: LTD.Throughput.RFC2889.MaxForwardingRate
1604 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1605     **Title**: RFC2889 Forwarding Rate Test
1606
1607     **Prerequisite Test**: LTD.Throughput.RFC2544.PacketLossRatio
1608
1609     **Priority**:
1610
1611     **Description**:
1612
1613     This test measures the DUT's Max Forwarding Rate when the Offered Load
1614     is varied between the throughput and the Maximum Offered Load for fixed
1615     length frames at a fixed time interval. The selected frame sizes are
1616     those previously defined under `Default Test
1617     Parameters <#DefaultParams>`__. The throughput is the maximum offered
1618     load with 0% frame loss (measured by the prerequisite test), and the
1619     Maximum Offered Load (as defined by
1620     `RFC2285 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2285.txt>`__) is *"the highest
1621     number of frames per second that an external source can transmit to a
1622     DUT/SUT for forwarding to a specified output interface or interfaces"*.
1623
1624     Traffic should be sent to the DUT at a particular rate (TX rate)
1625     starting with TX rate equal to the throughput rate. The rate of
1626     successfully received frames at the destination counted (in FPS). If the
1627     RX rate is equal to the TX rate, the TX rate should be increased by a
1628     fixed step size and the RX rate measured again until the Max Forwarding
1629     Rate is found.
1630
1631     The trial duration for each iteration should last for the period of time
1632     needed for the system to reach steady state for the frame size being
1633     tested. Under `RFC2889 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2289.txt>`__
1634     (Sec. 5.6.3.1) test methodology, the test
1635     duration should run for a minimum period of 30 seconds, regardless
1636     whether the system reaches steady state before the minimum duration
1637     ends.
1638
1639     **Expected Result**: According to
1640     `RFC2889 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2289.txt>`__ The Max Forwarding
1641     Rate is the highest forwarding rate of a DUT taken from an iterative set of
1642     forwarding rate measurements. The iterative set of forwarding rate measurements
1643     are made by setting the intended load transmitted from an external source and
1644     measuring the offered load (i.e what the DUT is capable of forwarding). If the
1645     Throughput == the Maximum Offered Load, it follows that Max Forwarding Rate is
1646     equal to the Maximum Offered Load.
1647
1648     **Metrics Collected**:
1649
1650     The following are the metrics collected for this test:
1651
1652     -  The Max Forwarding Rate for the DUT for each packet size.
1653     -  CPU and memory utilization may also be collected as part of this
1654        test, to determine the vSwitch's performance footprint on the system.
1655
1656     **Deployment scenario**:
1657
1658     -  Physical → virtual switch → physical. Note: Full mesh tests with
1659        multiple ingress and egress ports are a key aspect of RFC 2889
1660        benchmarks, and scenarios with both 2 and 4 ports should be tested.
1661        In any case, the number of ports used must be reported.
1662
1663 .. 3.2.3.1.10
1664
1665 Test ID: LTD.Throughput.RFC2889.ForwardPressure
1666 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1667     **Title**: RFC2889 Forward Pressure Test
1668
1669     **Prerequisite Test**: LTD.Throughput.RFC2889.MaxForwardingRate
1670
1671     **Priority**:
1672
1673     **Description**:
1674
1675     The aim of this test is to determine if the DUT transmits frames with an
1676     inter-frame gap that is less than 12 bytes. This test overloads the DUT
1677     and measures the output for forward pressure. Traffic should be
1678     transmitted to the DUT with an inter-frame gap of 11 bytes, this will
1679     overload the DUT by 1 byte per frame. The forwarding rate of the DUT
1680     should be measured.
1681
1682     **Expected Result**: The forwarding rate should not exceed the maximum
1683     forwarding rate of the DUT collected by
1684     LTD.Throughput.RFC2889.MaxForwardingRate.
1685
1686     **Metrics collected**
1687
1688     The following are the metrics collected for this test:
1689
1690     -  Forwarding rate of the DUT in FPS or Mbps.
1691     -  CPU and memory utilization may also be collected as part of this
1692        test, to determine the vSwitch's performance footprint on the system.
1693
1694     **Deployment scenario**:
1695
1696     -  Physical → virtual switch → physical.
1697
1698 .. 3.2.3.1.11
1699
1700 Test ID: LTD.Throughput.RFC2889.ErrorFramesFiltering
1701 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1702     **Title**: RFC2889 Error Frames Filtering Test
1703
1704     **Prerequisite Test**: N/A
1705
1706     **Priority**:
1707
1708     **Description**:
1709
1710     The aim of this test is to determine whether the DUT will propagate any
1711     erroneous frames it receives or whether it is capable of filtering out
1712     the erroneous frames. Traffic should be sent with erroneous frames
1713     included within the flow at random intervals. Illegal frames that must
1714     be tested include: - Oversize Frames. - Undersize Frames. - CRC Errored
1715     Frames. - Dribble Bit Errored Frames - Alignment Errored Frames
1716
1717     The traffic flow exiting the DUT should be recorded and checked to
1718     determine if the erroneous frames where passed through the DUT.
1719
1720     **Expected Result**: Broken frames are not passed!
1721
1722     **Metrics collected**
1723
1724     No Metrics are collected in this test, instead it determines:
1725
1726     -  Whether the DUT will propagate erroneous frames.
1727     -  Or whether the DUT will correctly filter out any erroneous frames
1728        from traffic flow with out removing correct frames.
1729
1730     **Deployment scenario**:
1731
1732     -  Physical → virtual switch → physical.
1733
1734 .. 3.2.3.1.12
1735
1736 Test ID: LTD.Throughput.RFC2889.BroadcastFrameForwarding
1737 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1738     **Title**: RFC2889 Broadcast Frame Forwarding Test
1739
1740     **Prerequisite Test**: N
1741
1742     **Priority**:
1743
1744     **Description**:
1745
1746     The aim of this test is to determine the maximum forwarding rate of the
1747     DUT when forwarding broadcast traffic. For each frame previously defined
1748     under `Default Test Parameters <#DefaultParams>`__, the traffic should
1749     be set up as broadcast traffic. The traffic throughput of the DUT should
1750     be measured.
1751
1752     The test should be conducted with at least 4 physical ports on the DUT.
1753     The number of ports used MUST be recorded.
1754
1755     As broadcast involves forwarding a single incoming packet to several
1756     destinations, the latency of a single packet is defined as the average
1757     of the latencies for each of the broadcast destinations.
1758
1759     The incoming packet is transmitted on each of the other physical ports,
1760     it is not transmitted on the port on which it was received. The test MAY
1761     be conducted using different broadcasting ports to uncover any
1762     performance differences.
1763
1764     **Expected Result**:
1765
1766     **Metrics collected**:
1767
1768     The following are the metrics collected for this test:
1769
1770     -  The forwarding rate of the DUT when forwarding broadcast traffic.
1771     -  The minimum, average & maximum packets latencies observed.
1772
1773     **Deployment scenario**:
1774
1775     -  Physical → virtual switch 3x physical. In the Broadcast rate testing,
1776        four test ports are required. One of the ports is connected to the test
1777        device, so it can send broadcast frames and listen for miss-routed frames.
1778
1779 .. 3.2.3.1.13
1780
1781 Test ID: LTD.Throughput.RFC2544.WorstN-BestN
1782 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1783     **Title**: Modified RFC 2544 X% packet loss ratio Throughput and Latency Test
1784
1785     **Prerequisite Test**: N/A
1786
1787     **Priority**:
1788
1789     **Description**:
1790
1791     This test determines the DUT's maximum forwarding rate with X% traffic
1792     loss for a constant load (fixed length frames at a fixed interval time).
1793     The default loss percentages to be tested are: X = 0%, X = 10^-7%
1794
1795     Modified RFC 2544 throughput benchmarking methodology aims to quantify
1796     the throughput measurement variations observed during standard RFC 2544
1797     benchmarking measurements of virtual switches and VNFs. The RFC2544
1798     binary search algorithm is modified to use more samples per test trial
1799     to drive the binary search and yield statistically more meaningful
1800     results. This keeps the heart of the RFC2544 methodology, still relying
1801     on the binary search of throughput at specified loss tolerance, while
1802     providing more useful information about the range of results seen in
1803     testing. Instead of using a single traffic trial per iteration step,
1804     each traffic trial is repeated N times and the success/failure of the
1805     iteration step is based on these N traffic trials. Two types of revised
1806     tests are defined - *Worst-of-N* and *Best-of-N*.
1807
1808     **Worst-of-N**
1809
1810     *Worst-of-N* indicates the lowest expected maximum throughput for (
1811     packet size, loss tolerance) when repeating the test.
1812
1813     1.  Repeat the same test run N times at a set packet rate, record each
1814         result.
1815     2.  Take the WORST result (highest packet loss) out of N result samples,
1816         called the Worst-of-N sample.
1817     3.  If Worst-of-N sample has loss less than the set loss tolerance, then
1818         the step is successful - increase the test traffic rate.
1819     4.  If Worst-of-N sample has loss greater than the set loss tolerance
1820         then the step failed - decrease the test traffic rate.
1821     5.  Go to step 1.
1822
1823     **Best-of-N**
1824
1825     *Best-of-N* indicates the highest expected maximum throughput for (
1826     packet size, loss tolerance) when repeating the test.
1827
1828     1.  Repeat the same traffic run N times at a set packet rate, record
1829         each result.
1830     2.  Take the BEST result (least packet loss) out of N result samples,
1831         called the Best-of-N sample.
1832     3.  If Best-of-N sample has loss less than the set loss tolerance, then
1833         the step is successful - increase the test traffic rate.
1834     4.  If Best-of-N sample has loss greater than the set loss tolerance,
1835         then the step failed - decrease the test traffic rate.
1836     5.  Go to step 1.
1837
1838     Performing both Worst-of-N and Best-of-N benchmark tests yields lower
1839     and upper bounds of expected maximum throughput under the operating
1840     conditions, giving a very good indication to the user of the
1841     deterministic performance range for the tested setup.
1842
1843     **Expected Result**: At the end of each trial series, the presence or
1844     absence of loss determines the modification of offered load for the
1845     next trial series, converging on a maximum rate, or
1846     `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__ Throughput
1847     with X% loss.
1848     The Throughput load is re-used in related
1849     `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__ tests and other
1850     tests.
1851
1852     **Metrics Collected**:
1853
1854     The following are the metrics collected for this test:
1855
1856     -  The maximum forwarding rate in Frames Per Second (FPS) and Mbps of
1857        the DUT for each frame size with X% packet loss.
1858     -  The average latency of the traffic flow when passing through the DUT
1859        (if testing for latency, note that this average is different from the
1860        test specified in Section 26.3 of
1861        `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__).
1862     -  Following may also be collected as part of this test, to determine
1863        the vSwitch's performance footprint on the system:
1864
1865       -  CPU core utilization.
1866       -  CPU cache utilization.
1867       -  Memory footprint.
1868       -  System bus (QPI, PCI, ...) utilization.
1869       -  CPU cycles consumed per packet.
1870
1871 .. 3.2.3.1.14
1872
1873 Test ID: LTD.Throughput.Overlay.Network.<tech>.RFC2544.PacketLossRatio
1874 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1875        **Title**: <tech> Overlay Network RFC 2544 X% packet loss ratio Throughput and Latency Test
1876
1877
1878        NOTE: Throughout this test, four interchangeable overlay technologies are covered by the
1879        same test description.  They are: VXLAN, GRE, NVGRE and GENEVE.
1880
1881       **Prerequisite Test**: N/A
1882
1883       **Priority**:
1884
1885       **Description**:
1886       This test evaluates standard switch performance benchmarks for the scenario where an
1887       Overlay Network is deployed for all paths through the vSwitch. Overlay Technologies covered
1888       (replacing <tech> in the test name) include:
1889
1890       - VXLAN
1891       - GRE
1892       - NVGRE
1893       - GENEVE
1894
1895       Performance will be assessed for each of the following overlay network functions:
1896
1897       - Encapsulation only
1898       - De-encapsulation only
1899       - Both Encapsulation and De-encapsulation
1900
1901       For each native packet, the DUT must perform the following operations:
1902
1903       - Examine the packet and classify its correct overlay net (tunnel) assignment
1904       - Encapsulate the packet
1905       - Switch the packet to the correct port
1906
1907       For each encapsulated packet, the DUT must perform the following operations:
1908
1909       - Examine the packet and classify its correct native network assignment
1910       - De-encapsulate the packet, if required
1911       - Switch the packet to the correct port
1912
1913     The selected frame sizes are those previously defined under `Default
1914     Test Parameters <#DefaultParams>`__.
1915
1916     Thus, each test comprises an overlay technology, a network function,
1917     and a packet size *with* overlay network overhead included
1918     (but see also the discussion at
1919     https://etherpad.opnfv.org/p/vSwitchTestsDrafts ).
1920
1921     The test can also be used to determine the average latency of the traffic.
1922
1923     Under the `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__
1924     test methodology, the test duration will
1925     include a number of trials; each trial should run for a minimum period
1926     of 60 seconds. A binary search methodology must be applied for each
1927     trial to obtain the final result for Throughput.
1928
1929     **Expected Result**: At the end of each trial, the presence or absence
1930     of loss determines the modification of offered load for the next trial,
1931     converging on a maximum rate, or
1932     `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__ Throughput with X%
1933     loss (where the value of X is typically equal to zero).
1934     The Throughput load is re-used in related
1935     `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__ tests and other
1936     tests.
1937
1938     **Metrics Collected**:
1939     The following are the metrics collected for this test:
1940
1941     -  The maximum Throughput in Frames Per Second (FPS) and Mbps of
1942        the DUT for each frame size with X% packet loss.
1943     -  The average latency of the traffic flow when passing through the DUT
1944        and VNFs (if testing for latency, note that this average is different from the
1945        test specified in Section 26.3 of
1946        `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__).
1947     -  CPU and memory utilization may also be collected as part of this
1948        test, to determine the vSwitch's performance footprint on the system.
1949
1950
1951 .. 3.2.3.2
1952
1953 Packet Latency tests
1954 ---------------------------
1955 These tests will measure the store and forward latency as well as the packet
1956 delay variation for various packet types through the virtual switch. The
1957 following list is not exhaustive but should indicate the type of tests
1958 that should be required. It is expected that more will be added.
1959
1960 .. 3.2.3.2.1
1961
1962 Test ID: LTD.PacketLatency.InitialPacketProcessingLatency
1963 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1964     **Title**: Initial Packet Processing Latency
1965
1966     **Prerequisite Test**: N/A
1967
1968     **Priority**:
1969
1970     **Description**:
1971
1972     In some virtual switch architectures, the first packets of a flow will
1973     take the system longer to process than subsequent packets in the flow.
1974     This test determines the latency for these packets. The test will
1975     measure the latency of the packets as they are processed by the
1976     flow-setup-path of the DUT. There are two methods for this test, a
1977     recommended method and a nalternative method that can be used if it is
1978     possible to disable the fastpath of the virtual switch.
1979
1980     Recommended method: This test will send 64,000 packets to the DUT, each
1981     belonging to a different flow. Average packet latency will be determined
1982     over the 64,000 packets.
1983
1984     Alternative method: This test will send a single packet to the DUT after
1985     a fixed interval of time. The time interval will be equivalent to the
1986     amount of time it takes for a flow to time out in the virtual switch
1987     plus 10%. Average packet latency will be determined over 1,000,000
1988     packets.
1989
1990     This test is intended only for non-learning virtual switches; For learning
1991     virtual switches use RFC2889.
1992
1993     For this test, only unidirectional traffic is required.
1994
1995     **Expected Result**: The average latency for the initial packet of all
1996     flows should be greater than the latency of subsequent traffic.
1997
1998     **Metrics Collected**:
1999
2000     The following are the metrics collected for this test:
2001
2002     -  Average latency of the initial packets of all flows that are
2003        processed by the DUT.
2004
2005     **Deployment scenario**:
2006
2007     -  Physical → Virtual Switch → Physical.
2008
2009 .. 3.2.3.2.2
2010
2011 Test ID: LTD.PacketDelayVariation.RFC3393.Soak
2012 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2013     **Title**: Packet Delay Variation Soak Test
2014
2015     **Prerequisite Tests**: LTD.Throughput.RFC2544.PacketLossRatio (0% Packet Loss)
2016
2017     **Priority**:
2018
2019     **Description**:
2020
2021     The aim of this test is to understand the distribution of packet delay
2022     variation for different frame sizes over an extended test duration and
2023     to determine if there are any outliers. To allow for an extended test
2024     duration, the test should ideally run for 24 hours or, if this is not
2025     possible, for at least 6 hour. For this test, each frame size must be
2026     sent at the highest possible throughput with 0% packet loss, as
2027     determined in the prerequisite test.
2028
2029     **Expected Result**:
2030
2031     **Metrics Collected**:
2032
2033     The following are the metrics collected for this test:
2034
2035     -  The packet delay variation value for traffic passing through the DUT.
2036     -  The `RFC5481 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc5481.txt>`__
2037        PDV form of delay variation on the traffic flow,
2038        using the 99th percentile, for each 60s interval during the test.
2039     -  CPU and memory utilization may also be collected as part of this
2040        test, to determine the vSwitch's performance footprint on the system.
2041
2042 .. 3.2.3.3
2043
2044 Scalability tests
2045 ------------------------
2046 The general aim of these tests is to understand the impact of large flow
2047 table size and flow lookups on throughput. The following list is not
2048 exhaustive but should indicate the type of tests that should be required.
2049 It is expected that more will be added.
2050
2051 .. 3.2.3.3.1
2052
2053 Test ID: LTD.Scalability.Flows.RFC2544.0PacketLoss
2054 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2055     **Title**: RFC 2544 0% loss Flow Scalability throughput test
2056
2057     **Prerequisite Test**: LTD.Throughput.RFC2544.PacketLossRatio, IF the
2058     delta Throughput between the single-flow RFC2544 test and this test with
2059     a variable number of flows is desired.
2060
2061     **Priority**:
2062
2063     **Description**:
2064
2065     The aim of this test is to measure how throughput changes as the number
2066     of flows in the DUT increases. The test will measure the throughput
2067     through the fastpath, as such the flows need to be installed on the DUT
2068     before passing traffic.
2069
2070     For each frame size previously defined under `Default Test
2071     Parameters <#DefaultParams>`__ and for each of the following number of
2072     flows:
2073
2074     -  1,000
2075     -  2,000
2076     -  4,000
2077     -  8,000
2078     -  16,000
2079     -  32,000
2080     -  64,000
2081     -  Max supported number of flows.
2082
2083     This test will be conducted under two conditions following the
2084     establishment of all flows as required by RFC 2544, regarding the flow
2085     expiration time-out:
2086
2087     1) The time-out never expires during each trial.
2088
2089     2) The time-out expires for all flows periodically. This would require a
2090     short time-out compared with flow re-appearance for a small number of
2091     flows, and may not be possible for all flow conditions.
2092
2093     The maximum 0% packet loss Throughput should be determined in a manner
2094     identical to LTD.Throughput.RFC2544.PacketLossRatio.
2095
2096     **Expected Result**:
2097
2098     **Metrics Collected**:
2099
2100     The following are the metrics collected for this test:
2101
2102     -  The maximum number of frames per second that can be forwarded at the
2103        specified number of flows and the specified frame size, with zero
2104        packet loss.
2105
2106 .. 3.2.3.3.2
2107
2108 Test ID: LTD.MemoryBandwidth.RFC2544.0PacketLoss.Scalability
2109 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2110     **Title**: RFC 2544 0% loss Memory Bandwidth Scalability test
2111
2112     **Prerequisite Tests**: LTD.Throughput.RFC2544.PacketLossRatio, IF the
2113     delta Throughput between an undisturbed RFC2544 test and this test with
2114     the Throughput affected by cache and memory bandwidth contention is desired.
2115
2116     **Priority**:
2117
2118     **Description**:
2119
2120     The aim of this test is to understand how the DUT's performance is
2121     affected by cache sharing and memory bandwidth between processes.
2122
2123     During the test all cores not used by the vSwitch should be running a
2124     memory intensive application. This application should read and write
2125     random data to random addresses in unused physical memory. The random
2126     nature of the data and addresses is intended to consume cache, exercise
2127     main memory access (as opposed to cache) and exercise all memory buses
2128     equally. Furthermore:
2129
2130     - the ratio of reads to writes should be recorded. A ratio of 1:1
2131       SHOULD be used.
2132     - the reads and writes MUST be of cache-line size and be cache-line aligned.
2133     - in NUMA architectures memory access SHOULD be local to the core's node.
2134       Whether only local memory or a mix of local and remote memory is used
2135       MUST be recorded.
2136     - the memory bandwidth (reads plus writes) used per-core MUST be recorded;
2137       the test MUST be run with a per-core memory bandwidth equal to half the
2138       maximum system memory bandwidth divided by the number of cores. The test
2139       MAY be run with other values for the per-core memory bandwidth.
2140     - the test MAY also be run with the memory intensive application running
2141       on all cores.
2142
2143     Under these conditions the DUT's 0% packet loss throughput is determined
2144     as per LTD.Throughput.RFC2544.PacketLossRatio.
2145
2146     **Expected Result**:
2147
2148     **Metrics Collected**:
2149
2150     The following are the metrics collected for this test:
2151
2152     -  The DUT's 0% packet loss throughput in the presence of cache sharing and
2153        memory bandwidth between processes.
2154
2155 .. 3.2.3.3.3
2156
2157 Test ID: LTD.Scalability.VNF.RFC2544.PacketLossRatio
2158 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2159     **Title**: VNF Scalability RFC 2544 X% packet loss ratio Throughput and
2160                Latency Test
2161
2162     **Prerequisite Test**: N/A
2163
2164     **Priority**:
2165
2166     **Description**:
2167
2168     This test determines the DUT's throughput rate with X% traffic loss for
2169     a constant load (fixed length frames at a fixed interval time) when the
2170     number of VNFs on the DUT increases. The default loss percentages
2171     to be tested are: - X = 0% - X = 10^-7% . The minimum number of
2172     VNFs to be tested are 3.
2173
2174     Flow classification should be conducted with L2, L3 and L4 matching
2175     to understand the matching and scaling capability of the vSwitch. The
2176     matching fields which were used as part of the test should be reported
2177     as part of the benchmark report.
2178
2179     The vSwitch is responsible for forwarding frames between the VNFs
2180
2181     The SUT (vSwitch and VNF daisy chain) operation should be validated
2182     before running the test. This may be completed by running a burst or
2183     continuous stream of traffic through the SUT to ensure proper operation
2184     before a test.
2185
2186     **Note**: The traffic rate used to validate SUT operation should be low
2187     enough not to stress the SUT.
2188
2189     **Note**: Other values can be tested if required by the user.
2190
2191     **Note**: The same VNF should be used in the "daisy chain" formation.
2192     Each addition of a VNF should be conducted in a new test setup (The DUT
2193     is brought down, then the DUT is brought up again). An atlernative approach
2194     would be to continue to add VNFs without bringing down the DUT. The
2195     approach used needs to be documented as part of the test report.
2196
2197     The selected frame sizes are those previously defined under `Default
2198     Test Parameters <#DefaultParams>`__. The test can also be used to
2199     determine the average latency of the traffic.
2200
2201     Under the `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__
2202     test methodology, the test duration will
2203     include a number of trials; each trial should run for a minimum period
2204     of 60 seconds. A binary search methodology must be applied for each
2205     trial to obtain the final result for Throughput.
2206
2207     **Expected Result**: At the end of each trial, the presence or absence
2208     of loss determines the modification of offered load for the next trial,
2209     converging on a maximum rate, or
2210     `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__ Throughput with X%
2211     loss.
2212     The Throughput load is re-used in related
2213     `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__ tests and other
2214     tests.
2215
2216     If the test VNFs are rather light-weight in terms of processing, the test
2217     provides a view of multiple passes through the vswitch on logical
2218     interfaces. In other words, the test produces an optimistic count of
2219     daisy-chained VNFs, but the cumulative effect of traffic on the vSwitch is
2220     "real" (assuming that the vSwitch has some dedicated resources, and the
2221     effects on shared resources is understood).
2222
2223
2224     **Metrics Collected**:
2225     The following are the metrics collected for this test:
2226
2227     -  The maximum Throughput in Frames Per Second (FPS) and Mbps of
2228        the DUT for each frame size with X% packet loss.
2229     -  The average latency of the traffic flow when passing through the DUT
2230        and VNFs (if testing for latency, note that this average is different from the
2231        test specified in Section 26.3 of
2232        `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__).
2233     -  CPU and memory utilization may also be collected as part of this
2234        test, to determine the vSwitch's performance footprint on the system.
2235
2236 .. 3.2.3.3.4
2237
2238 Test ID: LTD.Scalability.VNF.RFC2544.PacketLossProfile
2239 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2240      **Title**: VNF Scalability RFC 2544 Throughput and Latency Profile
2241
2242      **Prerequisite Test**: N/A
2243
2244      **Priority**:
2245
2246      **Description**:
2247
2248      This test reveals how throughput and latency degrades as the number
2249      of VNFs increases and offered rate varies in the region of the DUT's
2250      maximum forwarding rate as determined by
2251      LTD.Throughput.RFC2544.PacketLossRatio (0% Packet Loss).
2252      For example it can be used to determine if the degradation of throughput
2253      and latency as the number of VNFs and offered rate increases is slow
2254      and graceful, or sudden and severe. The minimum number of VNFs to
2255      be tested is 3.
2256
2257      The selected frame sizes are those previously defined under `Default
2258      Test Parameters <#DefaultParams>`__.
2259
2260      The offered traffic rate is described as a percentage delta with respect
2261      to the DUT's RFC 2544 Throughput as determined by
2262      LTD.Throughput.RFC2544.PacketLoss Ratio (0% Packet Loss case). A delta
2263      of 0% is equivalent to an offered traffic rate equal to the RFC 2544
2264      Throughput; A delta of +50% indicates an offered rate half-way
2265      between the Throughput and line-rate, whereas a delta of
2266      -50% indicates an offered rate of half the maximum rate. Therefore the
2267      range of the delta figure is natuarlly bounded at -100% (zero offered
2268      traffic) and +100% (traffic offered at line rate).
2269
2270      The following deltas to the maximum forwarding rate should be applied:
2271
2272      -  -50%, -10%, 0%, +10% & +50%
2273
2274     **Note**: Other values can be tested if required by the user.
2275
2276     **Note**: The same VNF should be used in the "daisy chain" formation.
2277     Each addition of a VNF should be conducted in a new test setup (The DUT
2278     is brought down, then the DUT is brought up again). An atlernative approach
2279     would be to continue to add VNFs without bringing down the DUT. The
2280     approach used needs to be documented as part of the test report.
2281
2282     Flow classification should be conducted with L2, L3 and L4 matching
2283     to understand the matching and scaling capability of the vSwitch. The
2284     matching fields which were used as part of the test should be reported
2285     as part of the benchmark report.
2286
2287     The SUT (vSwitch and VNF daisy chain) operation should be validated
2288     before running the test. This may be completed by running a burst or
2289     continuous stream of traffic through the SUT to ensure proper operation
2290     before a test.
2291
2292     **Note**: the traffic rate used to validate SUT operation should be low
2293     enough not to stress the SUT
2294
2295     **Expected Result**: For each packet size a profile should be produced
2296     of how throughput and latency vary with offered rate.
2297
2298     **Metrics Collected**:
2299
2300     The following are the metrics collected for this test:
2301
2302     -  The forwarding rate in Frames Per Second (FPS) and Mbps of the DUT
2303        for each delta to the maximum forwarding rate and for each frame
2304        size.
2305     -  The average latency for each delta to the maximum forwarding rate and
2306        for each frame size.
2307     -  CPU and memory utilization may also be collected as part of this
2308        test, to determine the vSwitch's performance footprint on the system.
2309     -  Any failures experienced (for example if the vSwitch crashes, stops
2310        processing packets, restarts or becomes unresponsive to commands)
2311        when the offered load is above Maximum Throughput MUST be recorded
2312        and reported with the results.
2313
2314 .. 3.2.3.4
2315
2316 Activation tests
2317 ----------------
2318 The general aim of these tests is to understand the capacity of the
2319 and speed with which the vswitch can accommodate new flows.
2320
2321 .. 3.2.3.4.1
2322
2323 Test ID: LTD.Activation.RFC2889.AddressCachingCapacity
2324 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2325     **Title**: RFC2889 Address Caching Capacity Test
2326
2327     **Prerequisite Test**: N/A
2328
2329     **Priority**:
2330
2331     **Description**:
2332
2333     Please note this test is only applicable to virtual switches that are capable of
2334     MAC learning. The aim of this test is to determine the address caching
2335     capacity of the DUT for a constant load (fixed length frames at a fixed
2336     interval time). The selected frame sizes are those previously defined
2337     under `Default Test Parameters <#DefaultParams>`__.
2338
2339     In order to run this test the aging time, that is the maximum time the
2340     DUT will keep a learned address in its flow table, and a set of initial
2341     addresses, whose value should be >= 1 and <= the max number supported by
2342     the implementation must be known. Please note that if the aging time is
2343     configurable it must be longer than the time necessary to produce frames
2344     from the external source at the specified rate. If the aging time is
2345     fixed the frame rate must be brought down to a value that the external
2346     source can produce in a time that is less than the aging time.
2347
2348     Learning Frames should be sent from an external source to the DUT to
2349     install a number of flows. The Learning Frames must have a fixed
2350     destination address and must vary the source address of the frames. The
2351     DUT should install flows in its flow table based on the varying source
2352     addresses. Frames should then be transmitted from an external source at
2353     a suitable frame rate to see if the DUT has properly learned all of the
2354     addresses. If there is no frame loss and no flooding, the number of
2355     addresses sent to the DUT should be increased and the test is repeated
2356     until the max number of cached addresses supported by the DUT
2357     determined.
2358
2359     **Expected Result**:
2360
2361     **Metrics collected**:
2362
2363     The following are the metrics collected for this test:
2364
2365     -  Number of cached addresses supported by the DUT.
2366     -  CPU and memory utilization may also be collected as part of this
2367        test, to determine the vSwitch's performance footprint on the system.
2368
2369     **Deployment scenario**:
2370
2371     -  Physical → virtual switch → 2 x physical (one receiving, one listening).
2372
2373 .. 3.2.3.4.2
2374
2375 Test ID: LTD.Activation.RFC2889.AddressLearningRate
2376 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2377     **Title**: RFC2889 Address Learning Rate Test
2378
2379     **Prerequisite Test**: LTD.Memory.RFC2889.AddressCachingCapacity
2380
2381     **Priority**:
2382
2383     **Description**:
2384
2385     Please note this test is only applicable to virtual switches that are capable of
2386     MAC learning. The aim of this test is to determine the rate of address
2387     learning of the DUT for a constant load (fixed length frames at a fixed
2388     interval time). The selected frame sizes are those previously defined
2389     under `Default Test Parameters <#DefaultParams>`__, traffic should be
2390     sent with each IPv4/IPv6 address incremented by one. The rate at which
2391     the DUT learns a new address should be measured. The maximum caching
2392     capacity from LTD.Memory.RFC2889.AddressCachingCapacity should be taken
2393     into consideration as the maximum number of addresses for which the
2394     learning rate can be obtained.
2395
2396     **Expected Result**: It may be worthwhile to report the behaviour when
2397     operating beyond address capacity - some DUTs may be more friendly to
2398     new addresses than others.
2399
2400     **Metrics collected**:
2401
2402     The following are the metrics collected for this test:
2403
2404     -  The address learning rate of the DUT.
2405
2406     **Deployment scenario**:
2407
2408     -  Physical → virtual switch → 2 x physical (one receiving, one listening).
2409
2410 .. 3.2.3.5
2411
2412 Coupling between control path and datapath Tests
2413 -------------------------------------------------------
2414 The following tests aim to determine how tightly coupled the datapath
2415 and the control path are within a virtual switch. The following list
2416 is not exhaustive but should indicate the type of tests that should be
2417 required. It is expected that more will be added.
2418
2419 .. 3.2.3.5.1
2420
2421 Test ID: LTD.CPDPCouplingFlowAddition
2422 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2423     **Title**: Control Path and Datapath Coupling
2424
2425     **Prerequisite Test**:
2426
2427     **Priority**:
2428
2429     **Description**:
2430
2431     The aim of this test is to understand how exercising the DUT's control
2432     path affects datapath performance.
2433
2434     Initially a certain number of flow table entries are installed in the
2435     vSwitch. Then over the duration of an RFC2544 throughput test
2436     flow-entries are added and removed at the rates specified below. No
2437     traffic is 'hitting' these flow-entries, they are simply added and
2438     removed.
2439
2440     The test MUST be repeated with the following initial number of
2441     flow-entries installed: - < 10 - 1000 - 100,000 - 10,000,000 (or the
2442     maximum supported number of flow-entries)
2443
2444     The test MUST be repeated with the following rates of flow-entry
2445     addition and deletion per second: - 0 - 1 (i.e. 1 addition plus 1
2446     deletion) - 100 - 10,000
2447
2448     **Expected Result**:
2449
2450     **Metrics Collected**:
2451
2452     The following are the metrics collected for this test:
2453
2454     -  The maximum forwarding rate in Frames Per Second (FPS) and Mbps of
2455        the DUT.
2456     -  The average latency of the traffic flow when passing through the DUT
2457        (if testing for latency, note that this average is different from the
2458        test specified in Section 26.3 of
2459        `RFC2544 <https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc2544.txt>`__).
2460     -  CPU and memory utilization may also be collected as part of this
2461        test, to determine the vSwitch's performance footprint on the system.
2462
2463     **Deployment scenario**:
2464
2465     -  Physical → virtual switch → physical.
2466
2467 .. 3.2.3.6
2468
2469 CPU and memory consumption
2470 ---------------------------------
2471 The following tests will profile a virtual switch's CPU and memory
2472 utilization under various loads and circumstances. The following
2473 list is not exhaustive but should indicate the type of tests that
2474 should be required. It is expected that more will be added.
2475
2476 .. 3.2.3.6.1
2477
2478 Test ID: LTD.Stress.RFC2544.0PacketLoss
2479 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2480     **Title**: RFC 2544 0% Loss CPU OR Memory Stress Test
2481
2482     **Prerequisite Test**:
2483
2484     **Priority**:
2485
2486     **Description**:
2487
2488     The aim of this test is to understand the overall performance of the
2489     system when a CPU or Memory intensive application is run on the same DUT as
2490     the Virtual Switch. For each frame size, an
2491     LTD.Throughput.RFC2544.PacketLossRatio (0% Packet Loss) test should be
2492     performed. Throughout the entire test a CPU or Memory intensive application
2493     should be run on all cores on the system not in use by the Virtual Switch.
2494     For NUMA system only cores on the same NUMA node are loaded.
2495
2496     It is recommended that stress-ng be used for loading the non-Virtual
2497     Switch cores but any stress tool MAY be used.
2498
2499     **Expected Result**:
2500
2501     **Metrics Collected**:
2502
2503     The following are the metrics collected for this test:
2504
2505     -  Memory and CPU utilization of the cores running the Virtual Switch.
2506     -  The number of identity of the cores allocated to the Virtual Switch.
2507     -  The configuration of the stress tool (for example the command line
2508        parameters used to start it.)
2509
2510     **Note:** Stress in the test ID can be replaced with the name of the
2511               component being stressed, when reporting the results:
2512               LTD.CPU.RFC2544.0PacketLoss or LTD.Memory.RFC2544.0PacketLoss
2513
2514 .. 3.2.3.7
2515
2516 Summary List of Tests
2517 ----------------------------
2518 1. Throughput tests
2519
2520   - Test ID: LTD.Throughput.RFC2544.PacketLossRatio
2521   - Test ID: LTD.Throughput.RFC2544.PacketLossRatioFrameModification
2522   - Test ID: LTD.Throughput.RFC2544.Profile
2523   - Test ID: LTD.Throughput.RFC2544.SystemRecoveryTime
2524   - Test ID: LTD.Throughput.RFC2544.BackToBackFrames
2525   - Test ID: LTD.Throughput.RFC2889.Soak
2526   - Test ID: LTD.Throughput.RFC2889.SoakFrameModification
2527   - Test ID: LTD.Throughput.RFC6201.ResetTime
2528   - Test ID: LTD.Throughput.RFC2889.MaxForwardingRate
2529   - Test ID: LTD.Throughput.RFC2889.ForwardPressure
2530   - Test ID: LTD.Throughput.RFC2889.ErrorFramesFiltering
2531   - Test ID: LTD.Throughput.RFC2889.BroadcastFrameForwarding
2532   - Test ID: LTD.Throughput.RFC2544.WorstN-BestN
2533   - Test ID: LTD.Throughput.Overlay.Network.<tech>.RFC2544.PacketLossRatio
2534
2535 2. Packet Latency tests
2536
2537   - Test ID: LTD.PacketLatency.InitialPacketProcessingLatency
2538   - Test ID: LTD.PacketDelayVariation.RFC3393.Soak
2539
2540 3. Scalability tests
2541
2542   - Test ID: LTD.Scalability.Flows.RFC2544.0PacketLoss
2543   - Test ID: LTD.MemoryBandwidth.RFC2544.0PacketLoss.Scalability
2544   - LTD.Scalability.VNF.RFC2544.PacketLossProfile
2545   - LTD.Scalability.VNF.RFC2544.PacketLossRatio
2546
2547 4. Acivation tests
2548
2549   - Test ID: LTD.Activation.RFC2889.AddressCachingCapacity
2550   - Test ID: LTD.Activation.RFC2889.AddressLearningRate
2551
2552 5. Coupling between control path and datapath Tests
2553
2554   - Test ID: LTD.CPDPCouplingFlowAddition
2555
2556 6. CPU and memory consumption
2557
2558   - Test ID: LTD.Stress.RFC2544.0PacketLoss