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   1 .. This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
   2 .. SPDX-License-Identifier: CC-BY-4.0
   3 .. (c) Cisco Systems, Inc
   4
   5 Features
   6 ********
   7
   8 Data Plane Performance Measurement Features
   9 -------------------------------------------
  10
  11 NFVbench supports the following main measurement capabilities:
  12
  13 - supports 2 measurement modes:
  14     - *fixed rate* mode to generate traffic at a fixed rate for a fixed duration
  15     - NDR (No Drop Rate) and PDR (Partial Drop Rate) measurement mode
  16 - configurable frame sizes (any list of fixed sizes or 'IMIX')
  17 - built-in packet paths (PVP, PVVP)
  18 - built-in loopback VNFs based on fast L2 or L3 forwarders running in VMs
  19 - configurable number of flows and service chains
  20 - configurable traffic direction (single or bi-directional)
  21
  22
  23 NDR is the highest throughput achieved without dropping packets.
  24 PDR is the highest throughput achieved without dropping more than a pre-set limit (called PDR threshold or allowance, expressed in %).
  25
  26 Results of each run include the following data:
  27
  28 - Aggregated achieved throughput in bps
  29 - Aggregated achieved packet rate in pps (or fps)
  30 - Actual drop rate in %
  31 - Latency in usec (min, max, average in the current version)
  32
  33 Built-in OpenStack support
  34 --------------------------
  35 NFVbench can stage OpenStack resources to build 1 or more service chains using direct OpenStack APIs. Each service chain is composed of:
  36
  37 - 1 or 2 loopback VM instances per service chain
  38 - 2 Neutron networks per loopback VM
  39
  40 OpenStack resources are staged before traffic is measured using OpenStack APIs (Nova and Neutron) then disposed after completion of measurements.
  41
  42 The loopback VM flavor to use can be configured in the NFVbench configuration file.
  43
  44 Note that NFVbench does not use OpenStack Heat nor any higher level service (VNFM or NFVO) to create the service chains because its
  45 main purpose is to measure the performance of the NFVi infrastructure which is mainly focused on L2 forwarding performance.
  46
  47 External Chains
  48 ---------------
  49 NFVbench also supports settings that involve externally staged packet paths with or without OpenStack:
  50
  51 - run benchmarks on existing service chains at the L3 level that are staged externally by any other tool (e.g. any VNF capable of L3 routing)
  52 - run benchmarks on existing L2 chains that are configured externally (e.g. pure L2 forwarder such as DPDK testpmd)
  53
  54
  55 Traffic Generation
  56 ------------------
  57
  58 NFVbench currently integrates with the open source TRex traffic generator:
  59
  60 - `TRex <https://trex-tgn.cisco.com>`_ (pre-built into the NFVbench container)
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  62
  63 Supported Packet Paths
  64 ----------------------
  65 Packet paths describe where packets are flowing in the NFVi platform. The most commonly used paths are identified by 3 or 4 letter abbreviations.
  66 A packet path can generally describe the flow of packets associated to one or more service chains, with each service chain composed of 1 or more VNFs.
  67
  68 The following packet paths are currently supported by NFVbench:
  69
  70 - PVP (Physical interface to VM to Physical interface)
  71 - PVVP (Physical interface to VM to VM to Physical interface)
  72 - N*PVP (N concurrent PVP packet paths)
  73 - N*PVVP (N concurrent PVVP packet paths)
  74
  75 The traffic is made of 1 or more flows of L3 frames (UDP packets) with different payload sizes. Each flow is identified by a unique source and destination MAC/IP tuple.
  76
  77
  78 Loopback VM
  79 ^^^^^^^^^^^
  80
  81 NFVbench provides a loopback VM image that runs CentOS with 2 pre-installed forwarders:
  82
  83 - DPDK testpmd configured to do L2 cross connect between 2 virtual interfaces
  84 - FD.io VPP configured to perform L3 routing between 2 virtual interfaces
  85
  86 Frames are just forwarded from one interface to the other.
  87 In the case of testpmd, the source and destination MAC are rewritten, which corresponds to the mac forwarding mode (--forward-mode=mac).
  88 In the case of VPP, VPP will act as a real L3 router, and the packets are routed from one port to the other using static routes.
  89
  90 Which forwarder and what Nova flavor to use can be selected in the NFVbench configuration. Be default the DPDK testpmd forwarder is used with 2 vCPU per VM.
  91 The configuration of these forwarders (such as MAC rewrite configuration or static route configuration) is managed by NFVbench.
  92
  93
  94 PVP Packet Path
  95 ^^^^^^^^^^^^^^^
  96
  97 This packet path represents a single service chain with 1 loopback VNF and 2 Neutron networks:
  98
  99 .. image:: images/nfvbench-pvp.png
 100
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 102 PVVP Packet Path
 103 ^^^^^^^^^^^^^^^^
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 105 This packet path represents a single service chain with 2 loopback VNFs in sequence and 3 Neutron networks.
 106 The 2 VNFs can run on the same compute node (PVVP intra-node):
 107
 108 .. image:: images/nfvbench-pvvp.png
 109
 110 or on different compute nodes (PVVP inter-node) based on a configuration option:
 111
 112 .. image:: images/nfvbench-pvvp2.png
 113
 114
 115 Multi-Chaining (N*PVP or N*PVVP)
 116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 117
 118 Multiple service chains can be setup by NFVbench without any limit on the concurrency (other than limits imposed by available resources on compute nodes).
 119 In the case of multiple service chains, NFVbench will instruct the traffic generator to use multiple L3 packet streams (frames directed to each path will have a unique destination MAC address).
 120
 121 Example of multi-chaining with 2 concurrent PVP service chains:
 122
 123 .. image:: images/nfvbench-npvp.png
 124
 125 This innovative feature will allow to measure easily the performance of a fully loaded compute node running multiple service chains.
 126
 127 Multi-chaining is currently limited to 1 compute node (PVP or PVVP intra-node) or 2 compute nodes (for PVVP inter-node).
 128 The 2 edge interfaces for all service chains will share the same 2 networks.
 129
 130 SR-IOV
 131 ^^^^^^
 132
 133 By default, service chains will be based on virtual switch interfaces.
 134
 135 NFVbench provides an option to select SR-IOV based virtual interfaces instead (thus bypassing any virtual switch) for those OpenStack system that include and support SR-IOV capable NICs on compute nodes.
 136
 137 The PVP packet path will bypass the virtual switch completely when the SR-IOV option is selected:
 138
 139 .. image:: images/nfvbench-sriov-pvp.png
 140
 141 The PVVP packet path will use SR-IOV for the left and right networks and the virtual switch for the middle network by default:
 142
 143 .. image:: images/nfvbench-sriov-pvvp.png
 144
 145 Or in the case of inter-node:
 146
 147 .. image:: images/nfvbench-sriov-pvvp2.png
 148
 149 This packet path is a good way to approximate VM to VM (V2V) performance (middle network) given the high efficiency of the left and right networks. The V2V throughput will likely be very close to the PVVP throughput while its latency will be very close to the difference between the SR-IOV PVVP latency and the SR-IOV PVP latency.
 150
 151 It is possible to also force the middle network to use SR-IOV (in this version, the middle network is limited to use the same SR-IOV phys net):
 152
 153 .. image:: images/nfvbench-all-sriov-pvvp.png
 154
 155
 156 Other Misc Packet Paths
 157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 158
 159 P2P (Physical interface to Physical interface - no VM) can be supported using the external chain/L2 forwarding mode.
 160
 161 V2V (VM to VM) is not supported but PVVP provides a more complete (and more realistic) alternative.
 162
 163
 164 Supported Neutron Network Plugins and vswitches
 165 -----------------------------------------------
 166
 167 Any Virtual Switch, Any Encapsulation
 168 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 169
 170 NFVbench is agnostic of the virtual switch implementation and has been tested with the following virtual switches:
 171
 172 - ML2/VPP/VLAN (networking-vpp)
 173 - OVS/VLAN and OVS-DPDK/VLAN
 174 - ML2/ODL/VPP (OPNFV Fast Data Stack)
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