Merge "doc_review: Review docs for accuracy and grammar"
[vswitchperf.git] / docs / testing / developer / devguide / design / vswitchperf_design.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 .. _vsperf-design:
6
7 ======================
8 VSPERF Design Document
9 ======================
10
11 Intended Audience
12 =================
13
14 This document is intended to aid those who want to modify the vsperf code. Or
15 to extend it - for example to add support for new traffic generators,
16 deployment scenarios and so on.
17
18 Usage
19 =====
20
21 Example Connectivity to DUT
22 ---------------------------
23
24 Establish connectivity to the VSPERF DUT Linux host. If this is in an OPNFV lab
25 following the steps provided by `Pharos <https://www.opnfv.org/community/projects/pharos>`_
26 to `access the POD <https://wiki.opnfv.org/display/pharos/Pharos+Lab+Support>`_
27
28 The followign steps establish the VSPERF environment.
29
30 Example Command Lines
31 ---------------------
32
33 List all the cli options:
34
35 .. code-block:: console
36
37    $ ./vsperf -h
38
39 Run all tests that have ``tput`` in their name - ``phy2phy_tput``, ``pvp_tput`` etc.:
40
41 .. code-block:: console
42
43    $ ./vsperf --tests 'tput'
44
45 As above but override default configuration with settings in '10_custom.conf'.
46 This is useful as modifying configuration directly in the configuration files
47 in ``conf/NN_*.py`` shows up as changes under git source control:
48
49 .. code-block:: console
50
51    $ ./vsperf --conf-file=<path_to_custom_conf>/10_custom.conf --tests 'tput'
52
53 Override specific test parameters. Useful for shortening the duration of tests
54 for development purposes:
55
56 .. code-block:: console
57
58    $ ./vsperf --test-params 'TRAFFICGEN_DURATION=10;TRAFFICGEN_RFC2544_TESTS=1;' \
59                             'TRAFFICGEN_PKT_SIZES=(64,)' pvp_tput
60
61 Typical Test Sequence
62 =====================
63
64 This is a typical flow of control for a test.
65
66 .. image:: vsperf.png
67
68 .. _design-configuration:
69
70 Configuration
71 =============
72
73 The conf package contains the configuration files (``*.conf``) for all system
74 components, it also provides a ``settings`` object that exposes all of these
75 settings.
76
77 Settings are not passed from component to component. Rather they are available
78 globally to all components once they import the conf package.
79
80 .. code-block:: python
81
82    from conf import settings
83    ...
84    log_file = settings.getValue('LOG_FILE_DEFAULT')
85
86 Settings files (``*.conf``) are valid python code so can be set to complex
87 types such as lists and dictionaries as well as scalar types:
88
89 .. code-block:: python
90
91    first_packet_size = settings.getValue('PACKET_SIZE_LIST')[0]
92
93 Configuration Procedure and Precedence
94 --------------------------------------
95
96 Configuration files follow a strict naming convention that allows them to be
97 processed in a specific order. All the .conf files are named ``NNx_name.conf``,
98 where ``NN`` is a decimal number and ``x`` is an optional alphabetical suffix.
99 The files are processed in order from ``00_name.conf`` to ``99_name.conf``
100 (and from ``00a_name`` to ``00z_name``), so that if the name setting is given
101 in both a lower and higher numbered conf file then the higher numbered file
102 is the effective setting as it is processed after the setting in the lower
103 numbered file.
104
105 The values in the file specified by ``--conf-file`` takes precedence over all
106 the other configuration files and does not have to follow the naming
107 convention.
108
109 .. _paths-documentation:
110
111 Configuration of PATHS dictionary
112 ---------------------------------
113
114 VSPERF uses external tools like Open vSwitch and Qemu for execution of testcases. These
115 tools may be downloaded and built automatically (see :ref:`vsperf-installation-script`)
116 or installed manually by user from binary packages. It is also possible to use a combination
117 of both approaches, but it is essential to correctly set paths to all required tools.
118 These paths are stored within a PATHS dictionary, which is evaluated before execution
119 of each testcase, in order to setup testcase specific environment. Values selected for testcase
120 execution are internally stored inside TOOLS dictionary, which is used by VSPERF to execute
121 external tools, load kernel modules, etc.
122
123 The default configuration of PATHS dictionary is spread among three different configuration files
124 to follow logical grouping of configuration options. Basic description of PATHS dictionary
125 is placed inside ``conf/00_common.conf``. The configuration specific to DPDK and vswitches
126 is located at ``conf/02_vswitch.conf``. The last part related to the Qemu is defined inside
127 ``conf/04_vnf.conf``. Default configuration values can be used in case, that all required
128 tools were downloaded and built automatically by vsperf itself. In case, that some of
129 tools were installed manually from binary packages, then it will be necessary to modify
130 the content of PATHS dictionary accordingly.
131
132 Dictionary has a specific section of configuration options for every tool type, it means:
133
134     * ``PATHS['vswitch']`` - contains a separate dictionary for each of vswitches supported by VSPEF
135
136       Example:
137
138       .. code-block:: python
139
140          PATHS['vswitch'] = {
141             'OvsDpdkVhost': { ... },
142             'OvsVanilla' : { ... },
143             ...
144          }
145
146     * ``PATHS['dpdk']`` - contains paths to the dpdk sources, kernel modules and tools (e.g. testpmd)
147
148       Example:
149
150       .. code-block:: python
151
152          PATHS['dpdk'] = {
153             'type' : 'src',
154             'src': {
155                 'path': os.path.join(ROOT_DIR, 'src/dpdk/dpdk/'),
156                 'modules' : ['uio', os.path.join(RTE_TARGET, 'kmod/igb_uio.ko')],
157                 'bind-tool': 'tools/dpdk*bind.py',
158                 'testpmd': os.path.join(RTE_TARGET, 'app', 'testpmd'),
159             },
160             ...
161          }
162
163     * ``PATHS['qemu']`` - contains paths to the qemu sources and executable file
164
165       Example:
166
167       .. code-block:: python
168
169          PATHS['qemu'] = {
170              'type' : 'bin',
171              'bin': {
172                  'qemu-system': 'qemu-system-x86_64'
173              },
174              ...
175          }
176
177 Every section specific to the particular vswitch, dpdk or qemu may contain following types
178 of configuration options:
179
180     * option ``type`` - is a string, which defines the type of configured paths ('src' or 'bin')
181       to be selected for a given section:
182
183         * value ``src`` means, that VSPERF will use vswitch, DPDK or QEMU built from sources
184           e.g. by execution of ``systems/build_base_machine.sh`` script during VSPERF
185           installation
186
187         * value ``bin`` means, that VSPERF will use vswitch, DPDK or QEMU binaries installed
188           directly in the operating system, e.g. via OS specific packaging system
189
190     * option ``path`` - is a string with a valid system path; Its content is checked for
191       existence, prefixed with section name and stored into TOOLS for later use
192       e.g. ``TOOLS['dpdk_src']`` or ``TOOLS['vswitch_src']``
193
194     * option ``modules`` - is list of strings with names of kernel modules; Every module name
195       from given list is checked for a '.ko' suffix. In case that it matches and if it is not
196       an absolute path to the module, then module name is prefixed with value of ``path``
197       option defined for the same section
198
199       Example:
200
201       .. code-block:: python
202
203          """
204          snippet of PATHS definition from the configuration file:
205          """
206          PATHS['vswitch'] = {
207              'OvsVanilla' = {
208                  'type' : 'src',
209                  'src': {
210                      'path': '/tmp/vsperf/src_vanilla/ovs/ovs/',
211                      'modules' : ['datapath/linux/openvswitch.ko'],
212                      ...
213                  },
214                  ...
215              }
216              ...
217          }
218
219          """
220          Final content of TOOLS dictionary used during runtime:
221          """
222          TOOLS['vswitch_modules'] = ['/tmp/vsperf/src_vanilla/ovs/ovs/datapath/linux/openvswitch.ko']
223
224     * all other options are strings with names and paths to specific tools; If a given string
225       contains a relative path and option ``path`` is defined for a given section, then string
226       content will be prefixed with content of the ``path``. Otherwise the name of the tool will be
227       searched within standard system directories. In case that filename contains OS specific
228       wildcards, then they will be expanded to the real path. At the end of the processing, every
229       absolute path will be checked for its existence. In case that temporary path (i.e. path with
230       a ``_tmp`` suffix) does not exist, then log will be written and vsperf will continue. If any
231       other path will not exist, then vsperf execution will be terminated with a runtime error.
232
233       Example:
234
235       .. code-block:: python
236
237          """
238          snippet of PATHS definition from the configuration file:
239          """
240          PATHS['vswitch'] = {
241              'OvsDpdkVhost': {
242                  'type' : 'src',
243                  'src': {
244                      'path': '/tmp/vsperf/src_vanilla/ovs/ovs/',
245                      'ovs-vswitchd': 'vswitchd/ovs-vswitchd',
246                      'ovsdb-server': 'ovsdb/ovsdb-server',
247                      ...
248                  }
249                  ...
250              }
251              ...
252          }
253
254          """
255          Final content of TOOLS dictionary used during runtime:
256          """
257          TOOLS['ovs-vswitchd'] = '/tmp/vsperf/src_vanilla/ovs/ovs/vswitchd/ovs-vswitchd'
258          TOOLS['ovsdb-server'] = '/tmp/vsperf/src_vanilla/ovs/ovs/ovsdb/ovsdb-server'
259
260 Note: In case that ``bin`` type is set for DPDK, then ``TOOLS['dpdk_src']`` will be set to
261 the value of ``PATHS['dpdk']['src']['path']``. The reason is, that VSPERF uses downloaded
262 DPDK sources to copy DPDK and testpmd into the GUEST, where testpmd is built. In case,
263 that DPDK sources are not available, then vsperf will continue with test execution,
264 but testpmd can't be used as a guest loopback. This is useful in case, that other guest
265 loopback applications (e.g. buildin or l2fwd) are used.
266
267 Note: In case of RHEL 7.3 OS usage, binary package configuration is required
268 for Vanilla OVS tests. With the installation of a supported rpm for OVS there is
269 a section in the ``conf\10_custom.conf`` file that can be used.
270
271 .. _configuration-of-traffic-dictionary:
272
273 Configuration of TRAFFIC dictionary
274 -----------------------------------
275
276 TRAFFIC dictionary is used for configuration of traffic generator. Default values
277 can be found in configuration file ``conf/03_traffic.conf``. These default values
278 can be modified by (first option has the highest priorty):
279
280     1. ``Parameters`` section of testcase definition
281     2. command line options specified by ``--test-params`` argument
282     3. custom configuration file
283
284 It is to note, that in case of option 1 and 2, it is possible to specify only
285 values, which should be changed. In case of custom configuration file, it is
286 required to specify whole ``TRAFFIC`` dictionary with its all values or explicitly
287 call and update() method of ``TRAFFIC`` dictionary.
288
289 Detailed description of ``TRAFFIC`` dictionary items follows:
290
291 .. code-block:: console
292
293     'traffic_type'  - One of the supported traffic types.
294                       E.g. rfc2544_throughput, rfc2544_back2back
295                       or rfc2544_continuous
296                       Data type: str
297                       Default value: "rfc2544_throughput".
298     'bidir'         - Specifies if generated traffic will be full-duplex (True)
299                       or half-duplex (False)
300                       Data type: str
301                       Supported values: "True", "False"
302                       Default value: "False".
303     'frame_rate'    - Defines desired percentage of frame rate used during
304                       continuous stream tests.
305                       Data type: int
306                       Default value: 100.
307     'multistream'   - Defines number of flows simulated by traffic generator.
308                       Value 0 disables multistream feature
309                       Data type: int
310                       Supported values: 0-65536 for 'L4' stream type
311                                         unlimited for 'L2' and 'L3' stream types
312                       Default value: 0.
313     'stream_type'   - Stream type is an extension of the "multistream" feature.
314                       If multistream is disabled, then stream type will be
315                       ignored. Stream type defines ISO OSI network layer used
316                       for simulation of multiple streams.
317                       Data type: str
318                       Supported values:
319                          "L2" - iteration of destination MAC address
320                          "L3" - iteration of destination IP address
321                          "L4" - iteration of destination port
322                                 of selected transport protocol
323                       Default value: "L4".
324     'pre_installed_flows'
325                    -  Pre-installed flows is an extension of the "multistream"
326                       feature. If enabled, it will implicitly insert a flow
327                       for each stream. If multistream is disabled, then
328                       pre-installed flows will be ignored.
329                       Note: It is supported only for p2p deployment scenario.
330                       Data type: str
331                       Supported values:
332                          "Yes" - flows will be inserted into OVS
333                          "No"  - flows won't be inserted into OVS
334                       Default value: "No".
335     'flow_type'     - Defines flows complexity.
336                       Data type: str
337                       Supported values:
338                          "port" - flow is defined by ingress ports
339                          "IP"   - flow is defined by ingress ports
340                                   and src and dst IP addresses
341                       Default value: "port"
342     'l2'            - A dictionary with l2 network layer details. Supported
343                       values are:
344         'srcmac'    - Specifies source MAC address filled by traffic generator.
345                       NOTE: It can be modified by vsperf in some scenarios.
346                       Data type: str
347                       Default value: "00:00:00:00:00:00".
348         'dstmac'    - Specifies destination MAC address filled by traffic generator.
349                       NOTE: It can be modified by vsperf in some scenarios.
350                       Data type: str
351                       Default value: "00:00:00:00:00:00".
352         'framesize' - Specifies default frame size. This value should not be
353                       changed directly. It will be overridden during testcase
354                       execution by values specified by list TRAFFICGEN_PKT_SIZES.
355                       Data type: int
356                       Default value: 64
357     'l3'            - A dictionary with l3 network layer details. Supported
358                       values are:
359         'enabled'   - Specifies if l3 layer should be enabled or disabled.
360                       Data type: bool
361                       Default value: True
362                       NOTE: Supported only by IxNet trafficgen class
363         'srcip'     - Specifies source MAC address filled by traffic generator.
364                       NOTE: It can be modified by vsperf in some scenarios.
365                       Data type: str
366                       Default value: "1.1.1.1".
367         'dstip'     - Specifies destination MAC address filled by traffic generator.
368                       NOTE: It can be modified by vsperf in some scenarios.
369                       Data type: str
370                       Default value: "90.90.90.90".
371         'proto'     - Specifies deflaut protocol type.
372                       Please check particular traffic generator implementation
373                       for supported protocol types.
374                       Data type: str
375                       Default value: "udp".
376     'l4'            - A dictionary with l4 network layer details. Supported
377                       values are:
378         'enabled'   - Specifies if l4 layer should be enabled or disabled.
379                       Data type: bool
380                       Default value: True
381                       NOTE: Supported only by IxNet trafficgen class
382         'srcport'   - Specifies source port of selected transport protocol.
383                       NOTE: It can be modified by vsperf in some scenarios.
384                       Data type: int
385                       Default value: 3000
386         'dstport'   - Specifies destination port of selected transport protocol.
387                       NOTE: It can be modified by vsperf in some scenarios.
388                       Data type: int
389                       Default value: 3001
390     'vlan'          - A dictionary with vlan encapsulation details. Supported
391                       values are:
392         'enabled'   - Specifies if vlan encapsulation should be enabled or
393                       disabled.
394                       Data type: bool
395                       Default value: False
396         'id'        - Specifies vlan id.
397                       Data type: int (NOTE: must fit to 12 bits)
398                       Default value: 0
399         'priority'  - Specifies a vlan priority (PCP header field).
400                       Data type: int (NOTE: must fit to 3 bits)
401                       Default value: 0
402         'cfi'       - Specifies if frames can or cannot be dropped during
403                       congestion (DEI header field).
404                       Data type: int (NOTE: must fit to 1 bit)
405                       Default value: 0
406
407 .. _configuration-of-guest-options:
408
409 Configuration of GUEST options
410 ------------------------------
411
412 VSPERF is able to setup scenarios involving a number of VMs in series or in parallel.
413 All configuration options related to a particular VM instance are defined as
414 lists and prefixed with ``GUEST_`` label. It is essential, that there is enough
415 items in all ``GUEST_`` options to cover all VM instances involved in the test.
416 In case there is not enough items, then VSPERF will use the first item of
417 particular ``GUEST_`` option to expand the list to required length.
418
419 Example of option expansion for 4 VMs:
420
421     .. code-block:: python
422
423        """
424        Original values:
425        """
426        GUEST_SMP = ['2']
427        GUEST_MEMORY = ['2048', '4096']
428
429        """
430        Values after automatic expansion:
431        """
432        GUEST_SMP = ['2', '2', '2', '2']
433        GUEST_MEMORY = ['2048', '4096', '2048', '2048']
434
435
436 First option can contain macros starting with ``#`` to generate VM specific values.
437 These macros can be used only for options of ``list`` or ``str`` types with ``GUEST_``
438 prefix.
439
440 Example of macros and their expansion for 2 VMs:
441
442     .. code-block:: python
443
444        """
445        Original values:
446        """
447        GUEST_SHARE_DIR = ['/tmp/qemu#VMINDEX_share']
448        GUEST_BRIDGE_IP = ['#IP(1.1.1.5)/16']
449
450        """
451        Values after automatic expansion:
452        """
453        GUEST_SHARE_DIR = ['/tmp/qemu0_share', '/tmp/qemu1_share']
454        GUEST_BRIDGE_IP = ['1.1.1.5/16', '1.1.1.6/16']
455
456 Additional examples are available at ``04_vnf.conf``.
457
458 Note: In  case, that macro is detected in the first item of the list, then
459 all other items are ignored and list content is created automatically.
460
461 Multiple macros can be used inside one configuration option definition, but macros
462 cannot be used inside other macros. The only exception is macro ``#VMINDEX``, which
463 is expanded first and thus it can be used inside other macros.
464
465 Following macros are supported:
466
467   * ``#VMINDEX`` - it is replaced by index of VM being executed; This macro
468     is expanded first, so it can be used inside other macros.
469
470     Example:
471
472     .. code-block:: python
473
474        GUEST_SHARE_DIR = ['/tmp/qemu#VMINDEX_share']
475
476   * ``#MAC(mac_address[, step])`` - it will iterate given ``mac_address``
477     with optional ``step``. In case that step is not defined, then it is set to 1.
478     It means, that first VM will use the value of ``mac_address``, second VM
479     value of ``mac_address`` increased by ``step``, etc.
480
481     Example:
482
483     .. code-block:: python
484
485        GUEST_NICS = [[{'mac' : '#MAC(00:00:00:00:00:01,2)'}]]
486
487   * ``#IP(ip_address[, step])`` - it will iterate given ``ip_address``
488     with optional ``step``. In case that step is not defined, then it is set to 1.
489     It means, that first VM will use the value of ``ip_address``, second VM
490     value of ``ip_address`` increased by ``step``, etc.
491
492     Example:
493
494     .. code-block:: python
495
496        GUEST_BRIDGE_IP = ['#IP(1.1.1.5)/16']
497
498   * ``#EVAL(expression)`` - it will evaluate given ``expression`` as python code;
499     Only simple expressions should be used. Call of the functions is not supported.
500
501     Example:
502
503     .. code-block:: python
504
505        GUEST_CORE_BINDING = [('#EVAL(6+2*#VMINDEX)', '#EVAL(7+2*#VMINDEX)')]
506
507 Other Configuration
508 -------------------
509
510 ``conf.settings`` also loads configuration from the command line and from the environment.
511
512 .. _pxp-deployment:
513
514 PXP Deployment
515 ==============
516
517 Every testcase uses one of the supported deployment scenarios to setup test environment.
518 The controller responsible for a given scenario configures flows in the vswitch to route
519 traffic among physical interfaces connected to the traffic generator and virtual
520 machines. VSPERF supports several deployments including PXP deployment, which can
521 setup various scenarios with multiple VMs.
522
523 These scenarios are realized by VswitchControllerPXP class, which can configure and
524 execute given number of VMs in serial or parallel configurations. Every VM can be
525 configured with just one or an even number of interfaces. In case that VM has more than
526 2 interfaces, then traffic is properly routed among pairs of interfaces.
527
528 Example of traffic routing for VM with 4 NICs in serial configuration:
529
530 .. code-block:: console
531
532                  +------------------------------------------+
533                  |  VM with 4 NICs                          |
534                  |  +---------------+    +---------------+  |
535                  |  |  Application  |    |  Application  |  |
536                  |  +---------------+    +---------------+  |
537                  |      ^       |            ^       |      |
538                  |      |       v            |       v      |
539                  |  +---------------+    +---------------+  |
540                  |  | logical ports |    | logical ports |  |
541                  |  |   0       1   |    |   2       3   |  |
542                  +--+---------------+----+---------------+--+
543                         ^       :            ^       :
544                         |       |            |       |
545                         :       v            :       v
546         +-----------+---------------+----+---------------+----------+
547         | vSwitch   |   0       1   |    |   2       3   |          |
548         |           | logical ports |    | logical ports |          |
549         | previous  +---------------+    +---------------+   next   |
550         | VM or PHY     ^       |            ^       |     VM or PHY|
551         |   port   -----+       +------------+       +--->   port   |
552         +-----------------------------------------------------------+
553
554 It is also possible to define different number of interfaces for each VM to better
555 simulate real scenarios.
556
557 Example of traffic routing for 2 VMs in serial configuration, where 1st VM has
558 4 NICs and 2nd VM 2 NICs:
559
560 .. code-block:: console
561
562            +------------------------------------------+  +---------------------+
563            |  1st VM with 4 NICs                      |  |  2nd VM with 2 NICs |
564            |  +---------------+    +---------------+  |  |  +---------------+  |
565            |  |  Application  |    |  Application  |  |  |  |  Application  |  |
566            |  +---------------+    +---------------+  |  |  +---------------+  |
567            |      ^       |            ^       |      |  |      ^       |      |
568            |      |       v            |       v      |  |      |       v      |
569            |  +---------------+    +---------------+  |  |  +---------------+  |
570            |  | logical ports |    | logical ports |  |  |  | logical ports |  |
571            |  |   0       1   |    |   2       3   |  |  |  |   0       1   |  |
572            +--+---------------+----+---------------+--+  +--+---------------+--+
573                   ^       :            ^       :               ^       :
574                   |       |            |       |               |       |
575                   :       v            :       v               :       v
576   +-----------+---------------+----+---------------+-------+---------------+----------+
577   | vSwitch   |   0       1   |    |   2       3   |       |   4       5   |          |
578   |           | logical ports |    | logical ports |       | logical ports |          |
579   | previous  +---------------+    +---------------+       +---------------+   next   |
580   | VM or PHY     ^       |            ^       |               ^       |     VM or PHY|
581   |   port   -----+       +------------+       +---------------+       +---->  port   |
582   +-----------------------------------------------------------------------------------+
583
584 The number of VMs involved in the test and the type of their connection is defined
585 by deployment name as follows:
586
587   * ``pvvp[number]`` - configures scenario with VMs connected in series with
588     optional ``number`` of VMs. In case that ``number`` is not specified, then
589     2 VMs will be used.
590
591     Example of 2 VMs in a serial configuration:
592
593     .. code-block:: console
594
595        +----------------------+  +----------------------+
596        |   1st VM             |  |   2nd VM             |
597        |   +---------------+  |  |   +---------------+  |
598        |   |  Application  |  |  |   |  Application  |  |
599        |   +---------------+  |  |   +---------------+  |
600        |       ^       |      |  |       ^       |      |
601        |       |       v      |  |       |       v      |
602        |   +---------------+  |  |   +---------------+  |
603        |   | logical ports |  |  |   | logical ports |  |
604        |   |   0       1   |  |  |   |   0       1   |  |
605        +---+---------------+--+  +---+---------------+--+
606                ^       :                 ^       :
607                |       |                 |       |
608                :       v                 :       v
609        +---+---------------+---------+---------------+--+
610        |   |   0       1   |         |   3       4   |  |
611        |   | logical ports | vSwitch | logical ports |  |
612        |   +---------------+         +---------------+  |
613        |       ^       |                 ^       |      |
614        |       |       +-----------------+       v      |
615        |   +----------------------------------------+   |
616        |   |              physical ports            |   |
617        |   |      0                         1       |   |
618        +---+----------------------------------------+---+
619                   ^                         :
620                   |                         |
621                   :                         v
622        +------------------------------------------------+
623        |                                                |
624        |                traffic generator               |
625        |                                                |
626        +------------------------------------------------+
627
628   * ``pvpv[number]`` - configures scenario with VMs connected in parallel with
629     optional ``number`` of VMs. In case that ``number`` is not specified, then
630     2 VMs will be used. Multistream feature is used to route traffic to particular
631     VMs (or NIC pairs of every VM). It means, that VSPERF will enable multistream
632     feature and sets the number of streams to the number of VMs and their NIC
633     pairs. Traffic will be dispatched based on Stream Type, i.e. by UDP port,
634     IP address or MAC address.
635
636     Example of 2 VMs in a parallel configuration, where traffic is dispatched
637         based on the UDP port.
638
639     .. code-block:: console
640
641        +----------------------+  +----------------------+
642        |   1st VM             |  |   2nd VM             |
643        |   +---------------+  |  |   +---------------+  |
644        |   |  Application  |  |  |   |  Application  |  |
645        |   +---------------+  |  |   +---------------+  |
646        |       ^       |      |  |       ^       |      |
647        |       |       v      |  |       |       v      |
648        |   +---------------+  |  |   +---------------+  |
649        |   | logical ports |  |  |   | logical ports |  |
650        |   |   0       1   |  |  |   |   0       1   |  |
651        +---+---------------+--+  +---+---------------+--+
652                ^       :                 ^       :
653                |       |                 |       |
654                :       v                 :       v
655        +---+---------------+---------+---------------+--+
656        |   |   0       1   |         |   3       4   |  |
657        |   | logical ports | vSwitch | logical ports |  |
658        |   +---------------+         +---------------+  |
659        |      ^         |                 ^       :     |
660        |      |     ......................:       :     |
661        |  UDP | UDP :   |                         :     |
662        |  port| port:   +--------------------+    :     |
663        |   0  |  1  :                        |    :     |
664        |      |     :                        v    v     |
665        |   +----------------------------------------+   |
666        |   |              physical ports            |   |
667        |   |    0                               1   |   |
668        +---+----------------------------------------+---+
669                 ^                               :
670                 |                               |
671                 :                               v
672        +------------------------------------------------+
673        |                                                |
674        |                traffic generator               |
675        |                                                |
676        +------------------------------------------------+
677
678
679 PXP deployment is backward compatible with PVP deployment, where ``pvp`` is
680 an alias for ``pvvp1`` and it executes just one VM.
681
682 The number of interfaces used by VMs is defined by configuration option
683 ``GUEST_NICS_NR``. In case that more than one pair of interfaces is defined
684 for VM, then:
685
686     * for ``pvvp`` (serial) scenario every NIC pair is connected in serial
687       before connection to next VM is created
688     * for ``pvpv`` (parallel) scenario every NIC pair is directly connected
689       to the physical ports and unique traffic stream is assigned to it
690
691 Examples:
692
693     * Deployment ``pvvp10`` will start 10 VMs and connects them in series
694     * Deployment ``pvpv4`` will start 4 VMs and connects them in parallel
695     * Deployment ``pvpv1`` and GUEST_NICS_NR = [4] will start 1 VM with
696       4 interfaces and every NIC pair is directly connected to the
697       physical ports
698     * Deployment ``pvvp`` and GUEST_NICS_NR = [2, 4] will start 2 VMs;
699       1st VM will have 2 interfaces and 2nd VM 4 interfaces. These interfaces
700       will be connected in serial, i.e. traffic will flow as follows:
701       PHY1 -> VM1_1 -> VM1_2 -> VM2_1 -> VM2_2 -> VM2_3 -> VM2_4 -> PHY2
702
703 Note: In case that only 1 or more than 2 NICs are configured for VM,
704 then ``testpmd`` should be used as forwarding application inside the VM.
705 As it is able to forward traffic between multiple VM NIC pairs.
706
707 Note: In case of ``linux_bridge``, all NICs are connected to the same
708 bridge inside the VM.
709
710 VM, vSwitch, Traffic Generator Independence
711 ===========================================
712
713 VSPERF supports different VSwitches, Traffic Generators, VNFs
714 and Forwarding Applications by using standard object-oriented polymorphism:
715
716   * Support for vSwitches is implemented by a class inheriting from IVSwitch.
717   * Support for Traffic Generators is implemented by a class inheriting from
718     ITrafficGenerator.
719   * Support for VNF is implemented by a class inheriting from IVNF.
720   * Support for Forwarding Applications is implemented by a class inheriting
721     from IPktFwd.
722
723 By dealing only with the abstract interfaces the core framework can support
724 many implementations of different vSwitches, Traffic Generators, VNFs
725 and Forwarding Applications.
726
727 IVSwitch
728 --------
729
730 .. code-block:: python
731
732     class IVSwitch:
733       start(self)
734       stop(self)
735       add_switch(switch_name)
736       del_switch(switch_name)
737       add_phy_port(switch_name)
738       add_vport(switch_name)
739       get_ports(switch_name)
740       del_port(switch_name, port_name)
741       add_flow(switch_name, flow)
742       del_flow(switch_name, flow=None)
743
744 ITrafficGenerator
745 -----------------
746
747 .. code-block:: python
748
749     class ITrafficGenerator:
750       connect()
751       disconnect()
752
753       send_burst_traffic(traffic, numpkts, time, framerate)
754
755       send_cont_traffic(traffic, time, framerate)
756       start_cont_traffic(traffic, time, framerate)
757       stop_cont_traffic(self):
758
759       send_rfc2544_throughput(traffic, tests, duration, lossrate)
760       start_rfc2544_throughput(traffic, tests, duration, lossrate)
761       wait_rfc2544_throughput(self)
762
763       send_rfc2544_back2back(traffic, tests, duration, lossrate)
764       start_rfc2544_back2back(traffic, , tests, duration, lossrate)
765       wait_rfc2544_back2back()
766
767 Note ``send_xxx()`` blocks whereas ``start_xxx()`` does not and must be followed by a subsequent call to ``wait_xxx()``.
768
769 IVnf
770 ----
771
772 .. code-block:: python
773
774     class IVnf:
775       start(memory, cpus,
776             monitor_path, shared_path_host,
777             shared_path_guest, guest_prompt)
778       stop()
779       execute(command)
780       wait(guest_prompt)
781       execute_and_wait (command)
782
783 IPktFwd
784 --------
785
786   .. code-block:: python
787
788     class IPktFwd:
789         start()
790         stop()
791
792
793 Controllers
794 -----------
795
796 Controllers are used in conjunction with abstract interfaces as way
797 of decoupling the control of vSwtiches, VNFs, TrafficGenerators
798 and Forwarding Applications from other components.
799
800 The controlled classes provide basic primitive operations. The Controllers
801 sequence and co-ordinate these primitive operation in to useful actions. For
802 instance the vswitch_controller_p2p can be used to bring any vSwitch (that
803 implements the primitives defined in IVSwitch) into the configuration required
804 by the Phy-to-Phy  Deployment Scenario.
805
806 In order to support a new vSwitch only a new implementation of IVSwitch needs
807 be created for the new vSwitch to be capable of fulfilling all the Deployment
808 Scenarios provided for by existing or future vSwitch Controllers.
809
810 Similarly if a new Deployment Scenario is required it only needs to be written
811 once as a new vSwitch Controller and it will immediately be capable of
812 controlling all existing and future vSwitches in to that Deployment Scenario.
813
814 Similarly the Traffic Controllers can be used to co-ordinate basic operations
815 provided by implementers of ITrafficGenerator to provide useful tests. Though
816 traffic generators generally already implement full test cases i.e. they both
817 generate suitable traffic and analyse returned traffic in order to implement a
818 test which has typically been predefined in an RFC document. However the
819 Traffic Controller class allows for the possibility of further enhancement -
820 such as iterating over tests for various packet sizes or creating new tests.
821
822 Traffic Controller's Role
823 -------------------------
824
825 .. image:: traffic_controller.png
826
827
828 Loader & Component Factory
829 --------------------------
830
831 The working of the Loader package (which is responsible for *finding* arbitrary
832 classes based on configuration data) and the Component Factory which is
833 responsible for *choosing* the correct class for a particular situation - e.g.
834 Deployment Scenario can be seen in this diagram.
835
836 .. image:: factory_and_loader.png
837
838 Routing Tables
839 ==============
840
841 Vsperf uses a standard set of routing tables in order to allow tests to easily
842 mix and match Deployment Scenarios (PVP, P2P topology), Tuple Matching and
843 Frame Modification requirements.
844
845 .. code-block:: console
846
847       +--------------+
848       |              |
849       | Table 0      |  table#0 - Match table. Flows designed to force 5 & 10
850       |              |  tuple matches go here.
851       |              |
852       +--------------+
853              |
854              |
855              v
856       +--------------+  table#1 - Routing table. Flow entries to forward
857       |              |  packets between ports goes here.
858       | Table 1      |  The chosen port is communicated to subsequent tables by
859       |              |  setting the metadata value to the egress port number.
860       |              |  Generally this table is set-up by by the
861       +--------------+  vSwitchController.
862              |
863              |
864              v
865       +--------------+  table#2 - Frame modification table. Frame modification
866       |              |  flow rules are isolated in this table so that they can
867       | Table 2      |  be turned on or off without affecting the routing or
868       |              |  tuple-matching flow rules. This allows the frame
869       |              |  modification and tuple matching required by the tests
870       |              |  in the VSWITCH PERFORMANCE FOR TELCO NFV test
871       +--------------+  specification to be independent of the Deployment
872              |          Scenario set up by the vSwitchController.
873              |
874              v
875       +--------------+
876       |              |
877       | Table 3      |  table#3 - Egress table. Egress packets on the ports
878       |              |  setup in Table 1.
879       +--------------+
880
881