NFVBENCH-158 Allow multiple UDP ports in traffic generation
[nfvbench.git] / nfvbench / traffic_client.py
index 056075a..8ef0403 100755 (executable)
 #    License for the specific language governing permissions and limitations
 #    under the License.
 
+"""Interface to the traffic generator clients including NDR/PDR binary search."""
+
 from datetime import datetime
-import re
+from math import gcd
 import socket
 import struct
 import time
@@ -22,53 +24,74 @@ from attrdict import AttrDict
 import bitmath
 from netaddr import IPNetwork
 # pylint: disable=import-error
-from trex_stl_lib.api import STLError
+from trex.stl.api import Ether
+from trex.stl.api import STLError
+from trex.stl.api import UDP
+# pylint: disable=wrong-import-order
+from scapy.contrib.mpls import MPLS  # flake8: noqa
+# pylint: enable=wrong-import-order
 # pylint: enable=import-error
 
-from log import LOG
-from network import Interface
-from specs import ChainType
-from stats_collector import IntervalCollector
-from stats_collector import IterationCollector
-import traffic_gen.traffic_utils as utils
-from utils import cast_integer
-
+from .log import LOG
+from .packet_stats import InterfaceStats
+from .packet_stats import PacketPathStats
+from .stats_collector import IntervalCollector
+from .stats_collector import IterationCollector
+from .traffic_gen import traffic_utils as utils
+from .utils import cast_integer
 
 class TrafficClientException(Exception):
-    pass
-
+    """Generic traffic client exception."""
 
 class TrafficRunner(object):
-    def __init__(self, client, duration_sec, interval_sec=0):
+    """Serialize various steps required to run traffic."""
+
+    def __init__(self, client, duration_sec, interval_sec=0, service_mode=False):
+        """Create a traffic runner."""
         self.client = client
         self.start_time = None
         self.duration_sec = duration_sec
         self.interval_sec = interval_sec
+        self.service_mode = service_mode
 
     def run(self):
+        """Clear stats and instruct the traffic generator to start generating traffic."""
+        if self.is_running():
+            return None
         LOG.info('Running traffic generator')
         self.client.gen.clear_stats()
+        # Debug use only : new '--service-mode' option available for the NFVBench command line.
+        # A read-only mode TRex console would be able to capture the generated traffic.
+        self.client.gen.set_service_mode(enabled=self.service_mode)
+        LOG.info('Service mode is %sabled', 'en' if self.service_mode else 'dis')
         self.client.gen.start_traffic()
         self.start_time = time.time()
         return self.poll_stats()
 
     def stop(self):
+        """Stop the current run and instruct the traffic generator to stop traffic."""
         if self.is_running():
             self.start_time = None
             self.client.gen.stop_traffic()
 
     def is_running(self):
+        """Check if a run is still pending."""
         return self.start_time is not None
 
     def time_elapsed(self):
+        """Return time elapsed since start of run."""
         if self.is_running():
             return time.time() - self.start_time
         return self.duration_sec
 
     def poll_stats(self):
+        """Poll latest stats from the traffic generator at fixed interval - sleeps if necessary.
+
+        return: latest stats or None if traffic is stopped
+        """
         if not self.is_running():
             return None
-        if self.client.skip_sleep:
+        if self.client.skip_sleep():
             self.stop()
             return self.client.get_stats()
         time_elapsed = self.time_elapsed()
@@ -89,119 +112,313 @@ class TrafficRunner(object):
 
 
 class IpBlock(object):
+    """Manage a block of IP addresses."""
+
     def __init__(self, base_ip, step_ip, count_ip):
+        """Create an IP block."""
         self.base_ip_int = Device.ip_to_int(base_ip)
         self.step = Device.ip_to_int(step_ip)
         self.max_available = count_ip
         self.next_free = 0
 
     def get_ip(self, index=0):
-        '''Return the IP address at given index
-        '''
+        """Return the IP address at given index."""
         if index < 0 or index >= self.max_available:
-            raise IndexError('Index out of bounds')
+            raise IndexError('Index out of bounds: %d (max=%d)' % (index, self.max_available))
         return Device.int_to_ip(self.base_ip_int + index * self.step)
 
-    def reserve_ip_range(self, count):
-        '''Reserve a range of count consecutive IP addresses spaced by step
-        '''
-        if self.next_free + count > self.max_available:
+    def reserve_ip_range(self, count, force_ip_reservation=False):
+        """Reserve a range of count consecutive IP addresses spaced by step.
+        force_ip_reservation parameter allows to continue the calculation of IPs when
+        the 2 sides (ports) have different size and the flow is greater than
+        the size as well.
+        """
+        if self.next_free + count > self.max_available and force_ip_reservation is False:
             raise IndexError('No more IP addresses next free=%d max_available=%d requested=%d' %
                              (self.next_free,
                               self.max_available,
                               count))
-        first_ip = self.get_ip(self.next_free)
-        last_ip = self.get_ip(self.next_free + count - 1)
-        self.next_free += count
+        if self.next_free + count > self.max_available and force_ip_reservation is True:
+            first_ip = self.get_ip(self.next_free)
+            last_ip = self.get_ip(self.next_free + self.max_available - 1)
+            self.next_free += self.max_available
+        else:
+            first_ip = self.get_ip(self.next_free)
+            last_ip = self.get_ip(self.next_free + count - 1)
+            self.next_free += count
         return (first_ip, last_ip)
 
     def reset_reservation(self):
+        """Reset all reservations and restart with a completely unused IP block."""
         self.next_free = 0
 
 
+class UdpPorts(object):
+
+    def __init__(self, src_min, src_max, dst_min, dst_max, step):
+
+        self.src_min = src_min
+        self.src_max = src_max
+        self.dst_min = dst_min
+        self.dst_max = dst_max
+        self.step = step
+
+
 class Device(object):
-    def __init__(self, port, pci, switch_port=None, vtep_vlan=None, ip=None, tg_gateway_ip=None,
-                 gateway_ip=None, ip_addrs_step=None, tg_gateway_ip_addrs_step=None,
-                 gateway_ip_addrs_step=None, udp_src_port=None, udp_dst_port=None,
-                 dst_mac=None, chain_count=1, flow_count=1, vlan_tagging=False):
-        self.chain_count = chain_count
-        self.flow_count = flow_count
-        self.dst = None
+    """Represent a port device and all information associated to it.
+
+    In the curent version we only support 2 port devices for the traffic generator
+    identified as port 0 or port 1.
+    """
+
+    def __init__(self, port, generator_config):
+        """Create a new device for a given port."""
+        self.generator_config = generator_config
+        self.chain_count = generator_config.service_chain_count
+        if generator_config.bidirectional:
+            self.flow_count = generator_config.flow_count / 2
+        else:
+            self.flow_count = generator_config.flow_count
+
         self.port = port
-        self.switch_port = switch_port
-        self.vtep_vlan = vtep_vlan
-        self.vlan_tag = None
-        self.vlan_tagging = vlan_tagging
-        self.pci = pci
+        self.switch_port = generator_config.interfaces[port].get('switch_port', None)
+        self.vtep_vlan = None
+        self.vtep_src_mac = None
+        self.vxlan = False
+        self.mpls = False
+        self.inner_labels = None
+        self.outer_labels = None
+        self.pci = generator_config.interfaces[port].pci
         self.mac = None
-        self.dst_mac = dst_mac
-        self.vm_mac_list = None
-        subnet = IPNetwork(ip)
-        self.ip = subnet.ip.format()
-        self.ip_prefixlen = subnet.prefixlen
-        self.ip_addrs_step = ip_addrs_step
-        self.tg_gateway_ip_addrs_step = tg_gateway_ip_addrs_step
-        self.gateway_ip_addrs_step = gateway_ip_addrs_step
-        self.gateway_ip = gateway_ip
-        self.tg_gateway_ip = tg_gateway_ip
-        self.ip_block = IpBlock(self.ip, ip_addrs_step, flow_count)
-        self.gw_ip_block = IpBlock(gateway_ip,
-                                   gateway_ip_addrs_step,
-                                   chain_count)
-        self.tg_gw_ip_block = IpBlock(tg_gateway_ip,
-                                      tg_gateway_ip_addrs_step,
-                                      chain_count)
-        self.udp_src_port = udp_src_port
-        self.udp_dst_port = udp_dst_port
+        self.dest_macs = None
+        self.vtep_dst_mac = None
+        self.vtep_dst_ip = None
+        if generator_config.vteps is None:
+            self.vtep_src_ip = None
+        else:
+            self.vtep_src_ip = generator_config.vteps[port]
+        self.vnis = None
+        self.vlans = None
+        self.ip_addrs = generator_config.ip_addrs[port]
+        self.ip_src_static = generator_config.ip_src_static
+        self.ip_addrs_step = generator_config.ip_addrs_step
+        if self.ip_addrs_step == 'random':
+            # Set step to 1 to calculate the IP range size (see check_ip_size below)
+            step = '0.0.0.1'
+        else:
+            step = self.ip_addrs_step
+        self.ip_size = self.check_ipsize(IPNetwork(self.ip_addrs).size, Device.ip_to_int(step))
+        self.ip = str(IPNetwork(self.ip_addrs).network)
+        ip_addrs_left = generator_config.ip_addrs[0]
+        ip_addrs_right = generator_config.ip_addrs[1]
+        self.ip_addrs_size = {
+            'left': self.check_ipsize(IPNetwork(ip_addrs_left).size, Device.ip_to_int(step)),
+            'right': self.check_ipsize(IPNetwork(ip_addrs_right).size, Device.ip_to_int(step))}
+        udp_src_port = generator_config.gen_config.udp_src_port
+        if udp_src_port is None:
+            udp_src_port = 53
+        udp_dst_port = generator_config.gen_config.udp_dst_port
+        if udp_dst_port is None:
+            udp_dst_port = 53
+        src_max, src_min = self.define_udp_range(udp_src_port, 'udp_src_port')
+        dst_max, dst_min = self.define_udp_range(udp_dst_port, 'udp_dst_port')
+        udp_src_range = int(src_max) - int(src_min) + 1
+        udp_dst_range = int(dst_max) - int(dst_min) + 1
+        lcm_port = self.lcm(udp_src_range, udp_dst_range)
+        if self.ip_src_static is True:
+            lcm_ip = self.lcm(1, min(self.ip_addrs_size['left'], self.ip_addrs_size['right']))
+        else:
+            lcm_ip = self.lcm(self.ip_addrs_size['left'], self.ip_addrs_size['right'])
+        flow_max = self.lcm(lcm_port, lcm_ip)
+        if self.flow_count > flow_max:
+            raise TrafficClientException('Trying to set unachievable traffic (%d > %d)' %
+                                         (self.flow_count, flow_max))
+
+        # manage udp range regarding flow count value
+        # UDP dst range is greater than FC => range will be limited to min + FC
+        if self.flow_count <= udp_dst_range:
+            dst_max = int(dst_min) + self.flow_count - 1
+        # UDP src range is greater than FC => range will be limited to min + FC
+        if self.flow_count <= udp_src_range:
+            src_max = int(src_min) + self.flow_count - 1
+        # Define IP block limit regarding flow count
+        if self.flow_count <= self.ip_size:
+            self.ip_block = IpBlock(self.ip, step, self.flow_count)
+        else:
+            self.ip_block = IpBlock(self.ip, step, self.ip_size)
+
+        if generator_config.gen_config.udp_port_step == 'random':
+            step = 1
+        else:
+            step = generator_config.gen_config.udp_port_step
+        self.udp_ports = UdpPorts(src_min, src_max, dst_min, dst_max, step)
+        self.gw_ip_block = IpBlock(generator_config.gateway_ips[port],
+                                   generator_config.gateway_ip_addrs_step,
+                                   self.chain_count)
+        self.tg_gateway_ip_addrs = generator_config.tg_gateway_ip_addrs[port]
+        self.tg_gw_ip_block = IpBlock(self.tg_gateway_ip_addrs,
+                                      generator_config.tg_gateway_ip_addrs_step,
+                                      self.chain_count)
+
+    @staticmethod
+    def define_udp_range(udp_port, property_name):
+        if isinstance(udp_port, int):
+            min = udp_port
+            max = min
+        elif isinstance(udp_port, tuple):
+            min = udp_port[0]
+            max = udp_port[1]
+        else:
+            raise TrafficClientException('Invalid %s property value (53 or [\'53\',\'1024\'])'
+                                         % property_name)
+        return max, min
+
+    @staticmethod
+    def lcm(a, b):
+        """Calculate the maximum possible value for both IP and ports,
+        eventually for maximum possible flux."""
+        if a != 0 and b != 0:
+            lcm_value = a * b // gcd(a, b)
+            return lcm_value
+        raise TypeError(" IP size or port range can't be zero !")
+
+    @staticmethod
+    def check_ipsize(ip_size, step):
+        """Check and set the available IPs, considering the step."""
+        try:
+            if ip_size % step == 0:
+                value = int(ip_size / step)
+            else:
+                value = int((ip_size / step)) + 1
+            return value
+        except ZeroDivisionError:
+            raise ZeroDivisionError("step can't be zero !")
 
     def set_mac(self, mac):
+        """Set the local MAC for this port device."""
         if mac is None:
             raise TrafficClientException('Trying to set traffic generator MAC address as None')
         self.mac = mac
 
-    def set_destination(self, dst):
-        self.dst = dst
+    def get_peer_device(self):
+        """Get the peer device (device 0 -> device 1, or device 1 -> device 0)."""
+        return self.generator_config.devices[1 - self.port]
+
+    def set_vtep_dst_mac(self, dest_macs):
+        """Set the list of dest MACs indexed by the chain id.
+
+        This is only called in 2 cases:
+        - VM macs discovered using openstack API
+        - dest MACs provisioned in config file
+        """
+        self.vtep_dst_mac = list(map(str, dest_macs))
+
+    def set_dest_macs(self, dest_macs):
+        """Set the list of dest MACs indexed by the chain id.
+
+        This is only called in 2 cases:
+        - VM macs discovered using openstack API
+        - dest MACs provisioned in config file
+        """
+        self.dest_macs = list(map(str, dest_macs))
 
-    def set_vm_mac_list(self, vm_mac_list):
-        self.vm_mac_list = map(str, vm_mac_list)
+    def get_dest_macs(self):
+        """Get the list of dest macs for this device.
 
-    def set_vlan_tag(self, vlan_tag):
-        if self.vlan_tagging and vlan_tag is None:
-            raise TrafficClientException('Trying to set VLAN tag as None')
-        self.vlan_tag = vlan_tag
+        If set_dest_macs was never called, assumes l2-loopback and return
+        a list of peer mac (as many as chains but normally only 1 chain)
+        """
+        if self.dest_macs:
+            return self.dest_macs
+        # assume this is l2-loopback
+        return [self.get_peer_device().mac] * self.chain_count
+
+    def set_vlans(self, vlans):
+        """Set the list of vlans to use indexed by the chain id."""
+        self.vlans = vlans
+        LOG.info("Port %d: VLANs %s", self.port, self.vlans)
+
+    def set_vtep_vlan(self, vlan):
+        """Set the vtep vlan to use indexed by specific port."""
+        self.vtep_vlan = vlan
+        self.vxlan = True
+        self.vlan_tagging = None
+        LOG.info("Port %d: VTEP VLANs %s", self.port, self.vtep_vlan)
+
+    def set_vxlan_endpoints(self, src_ip, dst_ip):
+        self.vtep_dst_ip = dst_ip
+        self.vtep_src_ip = src_ip
+        LOG.info("Port %d: src_vtep %s, dst_vtep %s", self.port,
+                 self.vtep_src_ip, self.vtep_dst_ip)
+
+    def set_mpls_peers(self, src_ip, dst_ip):
+        self.mpls = True
+        self.vtep_dst_ip = dst_ip
+        self.vtep_src_ip = src_ip
+        LOG.info("Port %d: src_mpls_vtep %s, mpls_peer_ip %s", self.port,
+                 self.vtep_src_ip, self.vtep_dst_ip)
+
+    def set_vxlans(self, vnis):
+        self.vnis = vnis
+        LOG.info("Port %d: VNIs %s", self.port, self.vnis)
+
+    def set_mpls_inner_labels(self, labels):
+        self.inner_labels = labels
+        LOG.info("Port %d: MPLS Inner Labels %s", self.port, self.inner_labels)
+
+    def set_mpls_outer_labels(self, labels):
+        self.outer_labels = labels
+        LOG.info("Port %d: MPLS Outer Labels %s", self.port, self.outer_labels)
+
+    def set_gw_ip(self, gateway_ip):
+        self.gw_ip_block = IpBlock(gateway_ip,
+                                   self.generator_config.gateway_ip_addrs_step,
+                                   self.chain_count)
 
     def get_gw_ip(self, chain_index):
-        '''Retrieve the IP address assigned for the gateway of a given chain
-        '''
+        """Retrieve the IP address assigned for the gateway of a given chain."""
         return self.gw_ip_block.get_ip(chain_index)
 
-    def get_stream_configs(self, service_chain):
+    def get_stream_configs(self):
+        """Get the stream config for a given chain on this device.
+
+        Called by the traffic generator driver to program the traffic generator properly
+        before generating traffic
+        """
         configs = []
         # exact flow count for each chain is calculated as follows:
         # - all chains except the first will have the same flow count
         #   calculated as (total_flows + chain_count - 1) / chain_count
         # - the first chain will have the remainder
         # example 11 flows and 3 chains => 3, 4, 4
-        flows_per_chain = (self.flow_count + self.chain_count - 1) / self.chain_count
-        cur_chain_flow_count = self.flow_count - flows_per_chain * (self.chain_count - 1)
-
+        flows_per_chain = int((self.flow_count + self.chain_count - 1) / self.chain_count)
+        cur_chain_flow_count = int(self.flow_count - flows_per_chain * (self.chain_count - 1))
+        force_ip_reservation = False
+        # use case example of this parameter:
+        # - static IP addresses (source & destination), netmask = /30
+        # - 4 varying UDP source ports | 1 UDP destination port
+        # - Flow count = 8
+        # --> parameter 'reserve_ip_range' should have flag 'force_ip_reservation'
+        # in order to assign the maximum available IP on each iteration
+        if self.ip_size < cur_chain_flow_count \
+                or self.ip_addrs_size['left'] != self.ip_addrs_size['right']:
+            force_ip_reservation = True
+
+        peer = self.get_peer_device()
         self.ip_block.reset_reservation()
-        self.dst.ip_block.reset_reservation()
-
-        for chain_idx in xrange(self.chain_count):
-            src_ip_first, src_ip_last = self.ip_block.reserve_ip_range(cur_chain_flow_count)
-            dst_ip_first, dst_ip_last = self.dst.ip_block.reserve_ip_range(cur_chain_flow_count)
+        peer.ip_block.reset_reservation()
+        dest_macs = self.get_dest_macs()
 
-            dst_mac = self.dst_mac[chain_idx] if self.dst_mac is not None else self.dst.mac
-            if not re.match("[0-9a-f]{2}([-:])[0-9a-f]{2}(\\1[0-9a-f]{2}){4}$", dst_mac.lower()):
-                raise TrafficClientException("Invalid MAC address '{mac}' specified in "
-                                             "mac_addrs_left/right".format(mac=dst_mac))
+        for chain_idx in range(self.chain_count):
+            src_ip_first, src_ip_last = self.ip_block.reserve_ip_range\
+            (cur_chain_flow_count, force_ip_reservation)
+            dst_ip_first, dst_ip_last = peer.ip_block.reserve_ip_range\
+            (cur_chain_flow_count, force_ip_reservation)
 
             configs.append({
                 'count': cur_chain_flow_count,
                 'mac_src': self.mac,
-                'mac_dst': dst_mac if service_chain == ChainType.EXT else self.vm_mac_list[
-                    chain_idx],
+                'mac_dst': dest_macs[chain_idx],
                 'ip_src_addr': src_ip_first,
                 'ip_src_addr_max': src_ip_last,
                 'ip_src_count': cur_chain_flow_count,
@@ -209,217 +426,243 @@ class Device(object):
                 'ip_dst_addr_max': dst_ip_last,
                 'ip_dst_count': cur_chain_flow_count,
                 'ip_addrs_step': self.ip_addrs_step,
-                'udp_src_port': self.udp_src_port,
-                'udp_dst_port': self.udp_dst_port,
+                'ip_src_static': self.ip_src_static,
+                'udp_src_port': self.udp_ports.src_min,
+                'udp_src_port_max': self.udp_ports.src_max,
+                'udp_src_count': int(self.udp_ports.src_max) - int(self.udp_ports.src_min) + 1,
+                'udp_dst_port': self.udp_ports.dst_min,
+                'udp_dst_port_max': self.udp_ports.dst_max,
+                'udp_dst_count': int(self.udp_ports.dst_max) - int(self.udp_ports.dst_min) + 1,
+                'udp_port_step': self.udp_ports.step,
                 'mac_discovery_gw': self.get_gw_ip(chain_idx),
                 'ip_src_tg_gw': self.tg_gw_ip_block.get_ip(chain_idx),
-                'ip_dst_tg_gw': self.dst.tg_gw_ip_block.get_ip(chain_idx),
-                'vlan_tag': self.vlan_tag if self.vlan_tagging else None
+                'ip_dst_tg_gw': peer.tg_gw_ip_block.get_ip(chain_idx),
+                'vlan_tag': self.vlans[chain_idx] if self.vlans else None,
+                'vxlan': self.vxlan,
+                'vtep_vlan': self.vtep_vlan if self.vtep_vlan else None,
+                'vtep_src_mac': self.mac if (self.vxlan or self.mpls) else None,
+                'vtep_dst_mac': self.vtep_dst_mac if (self.vxlan or self.mpls) else None,
+                'vtep_dst_ip': self.vtep_dst_ip if self.vxlan is True else None,
+                'vtep_src_ip': self.vtep_src_ip if self.vxlan is True else None,
+                'net_vni': self.vnis[chain_idx] if self.vxlan is True else None,
+                'mpls': self.mpls,
+                'mpls_outer_label': self.outer_labels[chain_idx] if self.mpls is True else None,
+                'mpls_inner_label': self.inner_labels[chain_idx] if self.mpls is True else None
+
             })
             # after first chain, fall back to the flow count for all other chains
             cur_chain_flow_count = flows_per_chain
-
         return configs
 
-    def ip_range_overlaps(self):
-        '''Check if this device ip range is overlapping with the dst device ip range
-        '''
-        src_base_ip = Device.ip_to_int(self.ip)
-        dst_base_ip = Device.ip_to_int(self.dst.ip)
-        src_last_ip = src_base_ip + self.flow_count - 1
-        dst_last_ip = dst_base_ip + self.flow_count - 1
-        return dst_last_ip >= src_base_ip and src_last_ip >= dst_base_ip
-
-    @staticmethod
-    def mac_to_int(mac):
-        return int(mac.translate(None, ":.- "), 16)
-
-    @staticmethod
-    def int_to_mac(i):
-        mac = format(i, 'x').zfill(12)
-        blocks = [mac[x:x + 2] for x in xrange(0, len(mac), 2)]
-        return ':'.join(blocks)
-
     @staticmethod
     def ip_to_int(addr):
+        """Convert an IP address from string to numeric."""
         return struct.unpack("!I", socket.inet_aton(addr))[0]
 
     @staticmethod
     def int_to_ip(nvalue):
-        return socket.inet_ntoa(struct.pack("!I", nvalue))
+        """Convert an IP address from numeric to string."""
+        return socket.inet_ntoa(struct.pack("!I", int(nvalue)))
 
 
-class RunningTrafficProfile(object):
+class GeneratorConfig(object):
     """Represents traffic configuration for currently running traffic profile."""
 
     DEFAULT_IP_STEP = '0.0.0.1'
     DEFAULT_SRC_DST_IP_STEP = '0.0.0.1'
 
-    def __init__(self, config, generator_profile):
-        generator_config = self.__match_generator_profile(config.traffic_generator,
-                                                          generator_profile)
-        self.generator_config = generator_config
+    def __init__(self, config):
+        """Create a generator config."""
+        self.config = config
+        # name of the generator profile (normally trex or dummy)
+        # pick the default one if not specified explicitly from cli options
+        if not config.generator_profile:
+            config.generator_profile = config.traffic_generator.default_profile
+        # pick up the profile dict based on the name
+        gen_config = self.__match_generator_profile(config.traffic_generator,
+                                                    config.generator_profile)
+        self.gen_config = gen_config
+        # copy over fields from the dict
+        self.tool = gen_config.tool
+        self.ip = gen_config.ip
+        # overrides on config.cores and config.mbuf_factor
+        if config.cores:
+            self.cores = config.cores
+        else:
+            self.cores = gen_config.get('cores', 1)
+        self.mbuf_factor = config.mbuf_factor
+        self.mbuf_64 = config.mbuf_64
+        self.hdrh = not config.disable_hdrh
+        if gen_config.intf_speed:
+            # interface speed is overriden from config
+            self.intf_speed = bitmath.parse_string(gen_config.intf_speed.replace('ps', '')).bits
+        else:
+            # interface speed is discovered/provided by the traffic generator
+            self.intf_speed = 0
+        self.name = gen_config.name
+        self.zmq_pub_port = gen_config.get('zmq_pub_port', 4500)
+        self.zmq_rpc_port = gen_config.get('zmq_rpc_port', 4501)
+        self.limit_memory = gen_config.get('limit_memory', 1024)
+        self.software_mode = gen_config.get('software_mode', False)
+        self.interfaces = gen_config.interfaces
+        if self.interfaces[0].port != 0 or self.interfaces[1].port != 1:
+            raise TrafficClientException('Invalid port order/id in generator_profile.interfaces')
         self.service_chain = config.service_chain
         self.service_chain_count = config.service_chain_count
         self.flow_count = config.flow_count
-        self.host_name = generator_config.host_name
-        self.name = generator_config.name
-        self.tool = generator_config.tool
-        self.cores = generator_config.get('cores', 1)
-        self.ip_addrs_step = generator_config.ip_addrs_step or self.DEFAULT_SRC_DST_IP_STEP
+        self.host_name = gen_config.host_name
+        self.bidirectional = config.traffic.bidirectional
+        self.tg_gateway_ip_addrs = gen_config.tg_gateway_ip_addrs
+        self.ip_addrs = gen_config.ip_addrs
+        self.ip_addrs_step = gen_config.ip_addrs_step or self.DEFAULT_SRC_DST_IP_STEP
         self.tg_gateway_ip_addrs_step = \
-            generator_config.tg_gateway_ip_addrs_step or self.DEFAULT_IP_STEP
-        self.gateway_ip_addrs_step = generator_config.gateway_ip_addrs_step or self.DEFAULT_IP_STEP
-        self.gateway_ips = generator_config.gateway_ip_addrs
-        self.ip = generator_config.ip
-        self.intf_speed = bitmath.parse_string(generator_config.intf_speed.replace('ps', '')).bits
+            gen_config.tg_gateway_ip_addrs_step or self.DEFAULT_IP_STEP
+        self.gateway_ip_addrs_step = gen_config.gateway_ip_addrs_step or self.DEFAULT_IP_STEP
+        self.gateway_ips = gen_config.gateway_ip_addrs
+        self.ip_src_static = gen_config.ip_src_static
+        self.vteps = gen_config.get('vteps')
+        self.devices = [Device(port, self) for port in [0, 1]]
+        # This should normally always be [0, 1]
+        self.ports = [device.port for device in self.devices]
+
+        # check that pci is not empty
+        if not gen_config.interfaces[0].get('pci', None) or \
+           not gen_config.interfaces[1].get('pci', None):
+            raise TrafficClientException("configuration interfaces pci fields cannot be empty")
+
+        self.pcis = [tgif['pci'] for tgif in gen_config.interfaces]
         self.vlan_tagging = config.vlan_tagging
-        self.no_arp = config.no_arp
-        self.src_device = None
-        self.dst_device = None
-        self.vm_mac_list = None
-        self.mac_addrs_left = generator_config.mac_addrs_left
-        self.mac_addrs_right = generator_config.mac_addrs_right
-        self.__prep_interfaces(generator_config)
 
-    def to_json(self):
-        return dict(self.generator_config)
+        # needed for result/summarizer
+        config['tg-name'] = gen_config.name
+        config['tg-tool'] = self.tool
 
-    def set_vm_mac_list(self, vm_mac_list):
-        self.src_device.set_vm_mac_list(vm_mac_list[0])
-        self.dst_device.set_vm_mac_list(vm_mac_list[1])
+    def to_json(self):
+        """Get json form to display the content into the overall result dict."""
+        return dict(self.gen_config)
 
-    @staticmethod
-    def __match_generator_profile(traffic_generator, generator_profile):
-        generator_config = AttrDict(traffic_generator)
-        generator_config.pop('default_profile')
-        generator_config.pop('generator_profile')
-        matching_profile = [profile for profile in traffic_generator.generator_profile if
-                            profile.name == generator_profile]
-        if len(matching_profile) != 1:
-            raise Exception('Traffic generator profile not found: ' + generator_profile)
+    def set_dest_macs(self, port_index, dest_macs):
+        """Set the list of dest MACs indexed by the chain id on given port.
 
-        generator_config.update(matching_profile[0])
-
-        return generator_config
-
-    def __prep_interfaces(self, generator_config):
-        src_config = {
-            'chain_count': self.service_chain_count,
-            'flow_count': self.flow_count / 2,
-            'ip': generator_config.ip_addrs[0],
-            'ip_addrs_step': self.ip_addrs_step,
-            'gateway_ip': self.gateway_ips[0],
-            'gateway_ip_addrs_step': self.gateway_ip_addrs_step,
-            'tg_gateway_ip': generator_config.tg_gateway_ip_addrs[0],
-            'tg_gateway_ip_addrs_step': self.tg_gateway_ip_addrs_step,
-            'udp_src_port': generator_config.udp_src_port,
-            'udp_dst_port': generator_config.udp_dst_port,
-            'vlan_tagging': self.vlan_tagging,
-            'dst_mac': generator_config.mac_addrs_left
-        }
-        dst_config = {
-            'chain_count': self.service_chain_count,
-            'flow_count': self.flow_count / 2,
-            'ip': generator_config.ip_addrs[1],
-            'ip_addrs_step': self.ip_addrs_step,
-            'gateway_ip': self.gateway_ips[1],
-            'gateway_ip_addrs_step': self.gateway_ip_addrs_step,
-            'tg_gateway_ip': generator_config.tg_gateway_ip_addrs[1],
-            'tg_gateway_ip_addrs_step': self.tg_gateway_ip_addrs_step,
-            'udp_src_port': generator_config.udp_src_port,
-            'udp_dst_port': generator_config.udp_dst_port,
-            'vlan_tagging': self.vlan_tagging,
-            'dst_mac': generator_config.mac_addrs_right
-        }
+        port_index: the port for which dest macs must be set
+        dest_macs: a list of dest MACs indexed by chain id
+        """
+        if len(dest_macs) < self.config.service_chain_count:
+            raise TrafficClientException('Dest MAC list %s must have %d entries' %
+                                         (dest_macs, self.config.service_chain_count))
+        # only pass the first scc dest MACs
+        self.devices[port_index].set_dest_macs(dest_macs[:self.config.service_chain_count])
+        LOG.info('Port %d: dst MAC %s', port_index, [str(mac) for mac in dest_macs])
+
+    def set_vtep_dest_macs(self, port_index, dest_macs):
+        """Set the list of dest MACs indexed by the chain id on given port.
+
+        port_index: the port for which dest macs must be set
+        dest_macs: a list of dest MACs indexed by chain id
+        """
+        if len(dest_macs) != self.config.service_chain_count:
+            raise TrafficClientException('Dest MAC list %s must have %d entries' %
+                                         (dest_macs, self.config.service_chain_count))
+        self.devices[port_index].set_vtep_dst_mac(dest_macs)
+        LOG.info('Port %d: vtep dst MAC %s', port_index, {str(mac) for mac in dest_macs})
 
-        self.src_device = Device(**dict(src_config, **generator_config.interfaces[0]))
-        self.dst_device = Device(**dict(dst_config, **generator_config.interfaces[1]))
-        self.src_device.set_destination(self.dst_device)
-        self.dst_device.set_destination(self.src_device)
+    def get_dest_macs(self):
+        """Return the list of dest macs indexed by port."""
+        return [dev.get_dest_macs() for dev in self.devices]
 
-        if self.service_chain == ChainType.EXT and not self.no_arp \
-                and self.src_device.ip_range_overlaps():
-            raise Exception('Overlapping IP address ranges src=%s dst=%d flows=%d' %
-                            self.src_device.ip,
-                            self.dst_device.ip,
-                            self.flow_count)
+    def set_vlans(self, port_index, vlans):
+        """Set the list of vlans to use indexed by the chain id on given port.
 
-    @property
-    def devices(self):
-        return [self.src_device, self.dst_device]
+        port_index: the port for which VLANs must be set
+        vlans: a  list of vlan lists indexed by chain id
+        """
+        if len(vlans) != self.config.service_chain_count:
+            raise TrafficClientException('VLAN list %s must have %d entries' %
+                                         (vlans, self.config.service_chain_count))
+        self.devices[port_index].set_vlans(vlans)
 
-    @property
-    def vlans(self):
-        return [self.src_device.vtep_vlan, self.dst_device.vtep_vlan]
+    def set_vxlans(self, port_index, vxlans):
+        """Set the list of vxlans (VNIs) to use indexed by the chain id on given port.
 
-    @property
-    def ports(self):
-        return [self.src_device.port, self.dst_device.port]
+        port_index: the port for which VXLANs must be set
+        VXLANs: a  list of VNIs lists indexed by chain id
+        """
+        if len(vxlans) != self.config.service_chain_count:
+            raise TrafficClientException('VXLAN list %s must have %d entries' %
+                                         (vxlans, self.config.service_chain_count))
+        self.devices[port_index].set_vxlans(vxlans)
 
-    @property
-    def switch_ports(self):
-        return [self.src_device.switch_port, self.dst_device.switch_port]
+    def set_mpls_inner_labels(self, port_index, labels):
+        """Set the list of MPLS Labels to use indexed by the chain id on given port.
 
-    @property
-    def pcis(self):
-        return [self.src_device.pci, self.dst_device.pci]
+        port_index: the port for which Labels must be set
+        Labels: a list of Labels lists indexed by chain id
+        """
+        if len(labels) != self.config.service_chain_count:
+            raise TrafficClientException('Inner MPLS list %s must have %d entries' %
+                                         (labels, self.config.service_chain_count))
+        self.devices[port_index].set_mpls_inner_labels(labels)
 
+    def set_mpls_outer_labels(self, port_index, labels):
+        """Set the list of MPLS Labels to use indexed by the chain id on given port.
 
-class TrafficGeneratorFactory(object):
-    def __init__(self, config):
-        self.config = config
-
-    def get_tool(self):
-        return self.config.generator_config.tool
+        port_index: the port for which Labels must be set
+        Labels: a list of Labels lists indexed by chain id
+        """
+        if len(labels) != self.config.service_chain_count:
+            raise TrafficClientException('Outer MPLS list %s must have %d entries' %
+                                         (labels, self.config.service_chain_count))
+        self.devices[port_index].set_mpls_outer_labels(labels)
+
+    def set_vtep_vlan(self, port_index, vlan):
+        """Set the vtep vlan to use indexed by the chain id on given port.
+        port_index: the port for which VLAN must be set
+        """
+        self.devices[port_index].set_vtep_vlan(vlan)
 
-    def get_generator_client(self):
-        tool = self.get_tool().lower()
-        if tool == 'trex':
-            from traffic_gen import trex
-            return trex.TRex(self.config)
-        elif tool == 'dummy':
-            from traffic_gen import dummy
-            return dummy.DummyTG(self.config)
-        return None
+    def set_vxlan_endpoints(self, port_index, src_ip, dst_ip):
+        self.devices[port_index].set_vxlan_endpoints(src_ip, dst_ip)
 
-    def list_generator_profile(self):
-        return [profile.name for profile in self.config.traffic_generator.generator_profile]
+    def set_mpls_peers(self, port_index, src_ip, dst_ip):
+        self.devices[port_index].set_mpls_peers(src_ip, dst_ip)
 
-    def get_generator_config(self, generator_profile):
-        return RunningTrafficProfile(self.config, generator_profile)
+    @staticmethod
+    def __match_generator_profile(traffic_generator, generator_profile):
+        gen_config = AttrDict(traffic_generator)
+        gen_config.pop('default_profile')
+        gen_config.pop('generator_profile')
+        matching_profile = [profile for profile in traffic_generator.generator_profile if
+                            profile.name == generator_profile]
+        if len(matching_profile) != 1:
+            raise Exception('Traffic generator profile not found: ' + generator_profile)
 
-    def get_matching_profile(self, traffic_profile_name):
-        matching_profile = [profile for profile in self.config.traffic_profile if
-                            profile.name == traffic_profile_name]
+        gen_config.update(matching_profile[0])
+        return gen_config
 
-        if len(matching_profile) > 1:
-            raise Exception('Multiple traffic profiles with the same name found.')
-        elif not matching_profile:
-            raise Exception('No traffic profile found.')
 
-        return matching_profile[0]
+class TrafficClient(object):
+    """Traffic generator client with NDR/PDR binary seearch."""
 
-    def get_frame_sizes(self, traffic_profile):
-        matching_profile = self.get_matching_profile(traffic_profile)
-        return matching_profile.l2frame_size
+    PORTS = [0, 1]
 
+    def __init__(self, config, notifier=None):
+        """Create a new TrafficClient instance.
 
-class TrafficClient(object):
-    PORTS = [0, 1]
+        config: nfvbench config
+        notifier: notifier (optional)
 
-    def __init__(self, config, notifier=None, skip_sleep=False):
-        generator_factory = TrafficGeneratorFactory(config)
-        self.gen = generator_factory.get_generator_client()
-        self.tool = generator_factory.get_tool()
+        A new instance is created everytime the nfvbench config may have changed.
+        """
         self.config = config
+        self.generator_config = GeneratorConfig(config)
+        self.tool = self.generator_config.tool
+        self.gen = self._get_generator()
         self.notifier = notifier
         self.interval_collector = None
         self.iteration_collector = None
-        self.runner = TrafficRunner(self, self.config.duration_sec, self.config.interval_sec)
-        if self.gen is None:
-            raise TrafficClientException('%s is not a supported traffic generator' % self.tool)
-
+        self.runner = TrafficRunner(self, self.config.duration_sec, self.config.interval_sec,
+                                    self.config.service_mode)
+        self.config.frame_sizes = self._get_frame_sizes()
         self.run_config = {
             'l2frame_size': None,
             'duration_sec': self.config.duration_sec,
@@ -429,28 +672,74 @@ class TrafficClient(object):
         self.current_total_rate = {'rate_percent': '10'}
         if self.config.single_run:
             self.current_total_rate = utils.parse_rate_str(self.config.rate)
-        # UT with dummy TG can bypass all sleeps
-        self.skip_sleep = skip_sleep
+        self.ifstats = None
+        # Speed is either discovered when connecting to TG or set from config
+        # This variable is 0 if not yet discovered from TG or must be the speed of
+        # each interface in bits per second
+        self.intf_speed = self.generator_config.intf_speed
+
+    def _get_generator(self):
+        tool = self.tool.lower()
+        if tool == 'trex':
+            from .traffic_gen import trex_gen
+            return trex_gen.TRex(self)
+        if tool == 'dummy':
+            from .traffic_gen import dummy
+            return dummy.DummyTG(self)
+        raise TrafficClientException('Unsupported generator tool name:' + self.tool)
 
-    def set_macs(self):
-        for mac, device in zip(self.gen.get_macs(), self.config.generator_config.devices):
-            device.set_mac(mac)
+    def skip_sleep(self):
+        """Skip all sleeps when doing unit testing with dummy TG.
+
+        Must be overriden using mock.patch
+        """
+        return False
+
+    def _get_frame_sizes(self):
+        traffic_profile_name = self.config.traffic.profile
+        matching_profiles = [profile for profile in self.config.traffic_profile if
+                             profile.name == traffic_profile_name]
+        if len(matching_profiles) > 1:
+            raise TrafficClientException('Multiple traffic profiles with name: ' +
+                                         traffic_profile_name)
+        if not matching_profiles:
+            raise TrafficClientException('Cannot find traffic profile: ' + traffic_profile_name)
+        return matching_profiles[0].l2frame_size
 
     def start_traffic_generator(self):
-        self.gen.init()
+        """Start the traffic generator process (traffic not started yet)."""
         self.gen.connect()
+        # pick up the interface speed if it is not set from config
+        intf_speeds = self.gen.get_port_speed_gbps()
+        # convert Gbps unit into bps
+        tg_if_speed = bitmath.parse_string(str(intf_speeds[0]) + 'Gb').bits
+        if self.intf_speed:
+            # interface speed is overriden from config
+            if self.intf_speed != tg_if_speed:
+                # Warn the user if the speed in the config is different
+                LOG.warning('Interface speed provided is different from actual speed (%d Gbps)',
+                            intf_speeds[0])
+        else:
+            # interface speed not provisioned by config
+            self.intf_speed = tg_if_speed
+            # also update the speed in the tg config
+            self.generator_config.intf_speed = tg_if_speed
+
+        # Save the traffic generator local MAC
+        for mac, device in zip(self.gen.get_macs(), self.generator_config.devices):
+            device.set_mac(mac)
 
     def setup(self):
-        self.gen.set_mode()
-        self.gen.config_interface()
+        """Set up the traffic client."""
         self.gen.clear_stats()
 
     def get_version(self):
+        """Get the traffic generator version."""
         return self.gen.get_version()
 
     def ensure_end_to_end(self):
-        """
-        Ensure traffic generator receives packets it has transmitted.
+        """Ensure traffic generator receives packets it has transmitted.
+
         This ensures end to end connectivity and also waits until VMs are ready to forward packets.
 
         VMs that are started and in active state may not pass traffic yet. It is imperative to make
@@ -468,45 +757,96 @@ class TrafficClient(object):
             all 10 VMs 10 VMs are in operational state.
         """
         LOG.info('Starting traffic generator to ensure end-to-end connectivity')
-        rate_pps = {'rate_pps': str(self.config.service_chain_count * 1)}
-        self.gen.create_traffic('64', [rate_pps, rate_pps], bidirectional=True, latency=False)
-
+        # send 2pps on each chain and each direction
+        rate_pps = {'rate_pps': str(self.config.service_chain_count * 2)}
+        self.gen.create_traffic('64', [rate_pps, rate_pps], bidirectional=True, latency=False,
+                                e2e=True)
         # ensures enough traffic is coming back
-        retry_count = (self.config.check_traffic_time_sec +
-                       self.config.generic_poll_sec - 1) / self.config.generic_poll_sec
-        mac_addresses = set()
-        ln = 0
-        for it in xrange(retry_count):
+        retry_count = int((self.config.check_traffic_time_sec +
+                           self.config.generic_poll_sec - 1) / self.config.generic_poll_sec)
+
+        # we expect to see packets coming from 2 unique MAC per chain
+        # because there can be flooding in the case of shared net
+        # we must verify that packets from the right VMs are received
+        # and not just count unique src MAC
+        # create a dict of (port, chain) tuples indexed by dest mac
+        mac_map = {}
+        for port, dest_macs in enumerate(self.generator_config.get_dest_macs()):
+            for chain, mac in enumerate(dest_macs):
+                mac_map[mac] = (port, chain)
+        unique_src_mac_count = len(mac_map)
+        if self.config.vxlan and self.config.traffic_generator.vtep_vlan:
+            get_mac_id = lambda packet: packet['binary'][60:66]
+        elif self.config.vxlan:
+            get_mac_id = lambda packet: packet['binary'][56:62]
+        elif self.config.mpls:
+            get_mac_id = lambda packet: packet['binary'][24:30]
+            # mpls_transport_label = lambda packet: packet['binary'][14:18]
+        else:
+            get_mac_id = lambda packet: packet['binary'][6:12]
+        for it in range(retry_count):
             self.gen.clear_stats()
             self.gen.start_traffic()
             self.gen.start_capture()
-            LOG.info('Waiting for packets to be received back... (%d / %d)', it + 1, retry_count)
-            if not self.skip_sleep:
+            LOG.info('Captured unique src mac %d/%d, capturing return packets (retry %d/%d)...',
+                     unique_src_mac_count - len(mac_map), unique_src_mac_count,
+                     it + 1, retry_count)
+            if not self.skip_sleep():
                 time.sleep(self.config.generic_poll_sec)
             self.gen.stop_traffic()
             self.gen.fetch_capture_packets()
             self.gen.stop_capture()
-
             for packet in self.gen.packet_list:
-                mac_addresses.add(packet['binary'][6:12])
-                if ln != len(mac_addresses):
-                    ln = len(mac_addresses)
-                    LOG.info('Flows passing traffic %d / %d', ln,
-                             self.config.service_chain_count * 2)
-                if len(mac_addresses) == self.config.service_chain_count * 2:
-                    LOG.info('End-to-end connectivity ensured')
+                mac_id = get_mac_id(packet).decode('latin-1')
+                src_mac = ':'.join(["%02x" % ord(x) for x in mac_id])
+                if self.config.mpls:
+                    if src_mac in mac_map and self.is_mpls(packet):
+                        port, chain = mac_map[src_mac]
+                        LOG.info('Received mpls packet from mac: %s (chain=%d, port=%d)',
+                                 src_mac, chain, port)
+                        mac_map.pop(src_mac, None)
+                else:
+                    if src_mac in mac_map and self.is_udp(packet):
+                        port, chain = mac_map[src_mac]
+                        LOG.info('Received udp packet from mac: %s (chain=%d, port=%d)',
+                                 src_mac, chain, port)
+                        mac_map.pop(src_mac, None)
+
+                if not mac_map:
+                    LOG.info('End-to-end connectivity established')
                     return
+            if self.config.l3_router and not self.config.no_arp:
+                # In case of L3 traffic mode, routers are not able to route traffic
+                # until VM interfaces are up and ARP requests are done
+                LOG.info('Waiting for loopback service completely started...')
+                LOG.info('Sending ARP request to assure end-to-end connectivity established')
+                self.ensure_arp_successful()
+        raise TrafficClientException('End-to-end connectivity cannot be ensured')
 
-            if not self.skip_sleep:
-                time.sleep(self.config.generic_poll_sec)
+    def is_udp(self, packet):
+        pkt = Ether(packet['binary'])
+        return UDP in pkt
 
-        raise TrafficClientException('End-to-end connectivity cannot be ensured')
+    def is_mpls(self, packet):
+        pkt = Ether(packet['binary'])
+        return MPLS in pkt
 
     def ensure_arp_successful(self):
-        if not self.gen.resolve_arp():
+        """Resolve all IP using ARP and throw an exception in case of failure."""
+        dest_macs = self.gen.resolve_arp()
+        if dest_macs:
+            # all dest macs are discovered, saved them into the generator config
+            if self.config.vxlan or self.config.mpls:
+                self.generator_config.set_vtep_dest_macs(0, dest_macs[0])
+                self.generator_config.set_vtep_dest_macs(1, dest_macs[1])
+            else:
+                self.generator_config.set_dest_macs(0, dest_macs[0])
+                self.generator_config.set_dest_macs(1, dest_macs[1])
+        else:
             raise TrafficClientException('ARP cannot be resolved')
 
     def set_traffic(self, frame_size, bidirectional):
+        """Reconfigure the traffic generator for a new frame size."""
         self.run_config['bidirectional'] = bidirectional
         self.run_config['l2frame_size'] = frame_size
         self.run_config['rates'] = [self.get_per_direction_rate()]
@@ -522,9 +862,13 @@ class TrafficClient(object):
                 self.run_config['rates'][idx] = {'rate_pps': self.__convert_rates(rate)['rate_pps']}
 
         self.gen.clear_streamblock()
-        self.gen.create_traffic(frame_size, self.run_config['rates'], bidirectional, latency=True)
 
-    def modify_load(self, load):
+        if self.config.no_latency_streams:
+            LOG.info("Latency streams are disabled")
+        self.gen.create_traffic(frame_size, self.run_config['rates'], bidirectional,
+                                latency=not self.config.no_latency_streams)
+
+    def _modify_load(self, load):
         self.current_total_rate = {'rate_percent': str(load)}
         rate_per_direction = self.get_per_direction_rate()
 
@@ -535,6 +879,7 @@ class TrafficClient(object):
             self.run_config['rates'][1] = rate_per_direction
 
     def get_ndr_and_pdr(self):
+        """Start the NDR/PDR iteration and return the results."""
         dst = 'Bidirectional' if self.run_config['bidirectional'] else 'Unidirectional'
         targets = {}
         if self.config.ndr_run:
@@ -577,31 +922,32 @@ class TrafficClient(object):
         return float(dropped_pkts) / total_pkts * 100
 
     def get_stats(self):
+        """Collect final stats for previous run."""
         stats = self.gen.get_stats()
         retDict = {'total_tx_rate': stats['total_tx_rate']}
-        for port in self.PORTS:
-            retDict[port] = {'tx': {}, 'rx': {}}
 
         tx_keys = ['total_pkts', 'total_pkt_bytes', 'pkt_rate', 'pkt_bit_rate']
         rx_keys = tx_keys + ['dropped_pkts']
 
         for port in self.PORTS:
+            port_stats = {'tx': {}, 'rx': {}}
             for key in tx_keys:
-                retDict[port]['tx'][key] = int(stats[port]['tx'][key])
+                port_stats['tx'][key] = int(stats[port]['tx'][key])
             for key in rx_keys:
                 try:
-                    retDict[port]['rx'][key] = int(stats[port]['rx'][key])
+                    port_stats['rx'][key] = int(stats[port]['rx'][key])
                 except ValueError:
-                    retDict[port]['rx'][key] = 0
-            retDict[port]['rx']['avg_delay_usec'] = cast_integer(
+                    port_stats['rx'][key] = 0
+            port_stats['rx']['avg_delay_usec'] = cast_integer(
                 stats[port]['rx']['avg_delay_usec'])
-            retDict[port]['rx']['min_delay_usec'] = cast_integer(
+            port_stats['rx']['min_delay_usec'] = cast_integer(
                 stats[port]['rx']['min_delay_usec'])
-            retDict[port]['rx']['max_delay_usec'] = cast_integer(
+            port_stats['rx']['max_delay_usec'] = cast_integer(
                 stats[port]['rx']['max_delay_usec'])
-            retDict[port]['drop_rate_percent'] = self.__get_dropped_rate(retDict[port])
+            port_stats['drop_rate_percent'] = self.__get_dropped_rate(port_stats)
+            retDict[str(port)] = port_stats
 
-        ports = sorted(retDict.keys())
+        ports = sorted(list(retDict.keys()), key=str)
         if self.run_config['bidirectional']:
             retDict['overall'] = {'tx': {}, 'rx': {}}
             for key in tx_keys:
@@ -632,7 +978,7 @@ class TrafficClient(object):
     def __convert_rates(self, rate):
         return utils.convert_rates(self.run_config['l2frame_size'],
                                    rate,
-                                   self.config.generator_config.intf_speed)
+                                   self.intf_speed)
 
     def __ndr_pdr_found(self, tag, load):
         rates = self.__convert_rates({'rate_percent': load})
@@ -642,6 +988,7 @@ class TrafficClient(object):
 
     def __format_output_stats(self, stats):
         for key in self.PORTS + ['overall']:
+            key = str(key)
             interface = stats[key]
             stats[key] = {
                 'tx_pkts': interface['tx']['total_pkts'],
@@ -656,13 +1003,13 @@ class TrafficClient(object):
         return stats
 
     def __targets_found(self, rate, targets, results):
-        for tag, target in targets.iteritems():
+        for tag, target in list(targets.items()):
             LOG.info('Found %s (%s) load: %s', tag, target, rate)
             self.__ndr_pdr_found(tag, rate)
             results[tag]['timestamp_sec'] = time.time()
 
     def __range_search(self, left, right, targets, results):
-        '''Perform a binary search for a list of targets inside a [left..right] range or rate
+        """Perform a binary search for a list of targets inside a [left..right] range or rate.
 
         left    the left side of the range to search as a % the line rate (100 = 100% line rate)
                 indicating the rate to send on each interface
@@ -671,7 +1018,7 @@ class TrafficClient(object):
         targets a dict of drop rates to search (0.1 = 0.1%), indexed by the DR name or "tag"
                 ('ndr', 'pdr')
         results a dict to store results
-        '''
+        """
         if not targets:
             return
         LOG.info('Range search [%s .. %s] targets: %s', left, right, targets)
@@ -692,7 +1039,7 @@ class TrafficClient(object):
         # Split target dicts based on the avg drop rate
         left_targets = {}
         right_targets = {}
-        for tag, target in targets.iteritems():
+        for tag, target in list(targets.items()):
             if stats['overall']['drop_rate_percent'] <= target:
                 # record the best possible rate found for this target
                 results[tag] = rates
@@ -732,8 +1079,11 @@ class TrafficClient(object):
             self.__range_search(middle, right, right_targets, results)
 
     def __run_search_iteration(self, rate):
-        # set load
-        self.modify_load(rate)
+        """Run one iteration at the given rate level.
+
+        rate: the rate to send on each port in percent (0 to 100)
+        """
+        self._modify_load(rate)
 
         # poll interval stats and collect them
         for stats in self.run_traffic():
@@ -741,11 +1091,13 @@ class TrafficClient(object):
             time_elapsed_ratio = self.runner.time_elapsed() / self.run_config['duration_sec']
             if time_elapsed_ratio >= 1:
                 self.cancel_traffic()
+                if not self.skip_sleep():
+                    time.sleep(self.config.pause_sec)
         self.interval_collector.reset()
 
         # get stats from the run
         stats = self.runner.client.get_stats()
-        current_traffic_config = self.get_traffic_config()
+        current_traffic_config = self._get_traffic_config()
         warning = self.compare_tx_rates(current_traffic_config['direction-total']['rate_pps'],
                                         stats['total_tx_rate'])
         if warning is not None:
@@ -754,11 +1106,11 @@ class TrafficClient(object):
         # save reliable stats from whole iteration
         self.iteration_collector.add(stats, current_traffic_config['direction-total']['rate_pps'])
         LOG.info('Average drop rate: %f', stats['overall']['drop_rate_percent'])
-
         return stats, current_traffic_config['direction-total']
 
     @staticmethod
     def log_stats(stats):
+        """Log estimated stats during run."""
         report = {
             'datetime': str(datetime.now()),
             'tx_packets': stats['overall']['tx']['total_pkts'],
@@ -768,11 +1120,12 @@ class TrafficClient(object):
         }
         LOG.info('TX: %(tx_packets)d; '
                  'RX: %(rx_packets)d; '
-                 'Dropped: %(drop_packets)d; '
-                 'Drop rate: %(drop_rate_percent).4f%%',
+                 'Est. Dropped: %(drop_packets)d; '
+                 'Est. Drop rate: %(drop_rate_percent).4f%%',
                  report)
 
     def run_traffic(self):
+        """Start traffic and return intermediate stats for each interval."""
         stats = self.runner.run()
         while self.runner.is_running:
             self.log_stats(stats)
@@ -785,18 +1138,10 @@ class TrafficClient(object):
         yield stats
 
     def cancel_traffic(self):
+        """Stop traffic."""
         self.runner.stop()
 
-    def get_interface(self, port_index):
-        port = self.gen.port_handle[port_index]
-        tx, rx = 0, 0
-        if not self.config.no_traffic:
-            stats = self.get_stats()
-            if port in stats:
-                tx, rx = int(stats[port]['tx']['total_pkts']), int(stats[port]['rx']['total_pkts'])
-        return Interface('traffic-generator', self.tool.lower(), tx, rx)
-
-    def get_traffic_config(self):
+    def _get_traffic_config(self):
         config = {}
         load_total = 0.0
         bps_total = 0.0
@@ -822,11 +1167,13 @@ class TrafficClient(object):
         return config
 
     def get_run_config(self, results):
-        """Returns configuration which was used for the last run."""
+        """Return configuration which was used for the last run."""
         r = {}
+        # because we want each direction to have the far end RX rates,
+        # use the far end index (1-idx) to retrieve the RX rates
         for idx, key in enumerate(["direction-forward", "direction-reverse"]):
-            tx_rate = results["stats"][idx]["tx"]["total_pkts"] / self.config.duration_sec
-            rx_rate = results["stats"][idx]["rx"]["total_pkts"] / self.config.duration_sec
+            tx_rate = results["stats"][str(idx)]["tx"]["total_pkts"] / self.config.duration_sec
+            rx_rate = results["stats"][str(1 - idx)]["rx"]["total_pkts"] / self.config.duration_sec
             r[key] = {
                 "orig": self.__convert_rates(self.run_config['rates'][idx]),
                 "tx": self.__convert_rates({'rate_pps': tx_rate}),
@@ -837,13 +1184,90 @@ class TrafficClient(object):
         for direction in ['orig', 'tx', 'rx']:
             total[direction] = {}
             for unit in ['rate_percent', 'rate_bps', 'rate_pps']:
-                total[direction][unit] = sum([float(x[direction][unit]) for x in r.values()])
+                total[direction][unit] = sum([float(x[direction][unit]) for x in list(r.values())])
 
         r['direction-total'] = total
         return r
 
+    def insert_interface_stats(self, pps_list):
+        """Insert interface stats to a list of packet path stats.
+
+        pps_list: a list of packet path stats instances indexed by chain index
+
+        This function will insert the packet path stats for the traffic gen ports 0 and 1
+        with itemized per chain tx/rx counters.
+        There will be as many packet path stats as chains.
+        Each packet path stats will have exactly 2 InterfaceStats for port 0 and port 1
+        self.pps_list:
+        [
+        PacketPathStats(InterfaceStats(chain 0, port 0), InterfaceStats(chain 0, port 1)),
+        PacketPathStats(InterfaceStats(chain 1, port 0), InterfaceStats(chain 1, port 1)),
+        ...
+        ]
+        """
+        def get_if_stats(chain_idx):
+            return [InterfaceStats('p' + str(port), self.tool)
+                    for port in range(2)]
+        # keep the list of list of interface stats indexed by the chain id
+        self.ifstats = [get_if_stats(chain_idx)
+                        for chain_idx in range(self.config.service_chain_count)]
+        # note that we need to make a copy of the ifs list so that any modification in the
+        # list from pps will not change the list saved in self.ifstats
+        self.pps_list = [PacketPathStats(list(ifs)) for ifs in self.ifstats]
+        # insert the corresponding pps in the passed list
+        pps_list.extend(self.pps_list)
+
+    def update_interface_stats(self, diff=False):
+        """Update all interface stats.
+
+        diff: if False, simply refresh the interface stats values with latest values
+              if True, diff the interface stats with the latest values
+        Make sure that the interface stats inserted in insert_interface_stats() are updated
+        with proper values.
+        self.ifstats:
+        [
+        [InterfaceStats(chain 0, port 0), InterfaceStats(chain 0, port 1)],
+        [InterfaceStats(chain 1, port 0), InterfaceStats(chain 1, port 1)],
+        ...
+        ]
+        """
+        if diff:
+            stats = self.gen.get_stats()
+            for chain_idx, ifs in enumerate(self.ifstats):
+                # each ifs has exactly 2 InterfaceStats and 2 Latency instances
+                # corresponding to the
+                # port 0 and port 1 for the given chain_idx
+                # Note that we cannot use self.pps_list[chain_idx].if_stats to pick the
+                # interface stats for the pps because it could have been modified to contain
+                # additional interface stats
+                self.gen.get_stream_stats(stats, ifs, self.pps_list[chain_idx].latencies, chain_idx)
+            # special handling for vxlan
+            # in case of vxlan, flow stats are not available so all rx counters will be
+            # zeros when the total rx port counter is non zero.
+            # in that case,
+            for port in range(2):
+                total_rx = 0
+                for ifs in self.ifstats:
+                    total_rx += ifs[port].rx
+                if total_rx == 0:
+                    # check if the total port rx from Trex is also zero
+                    port_rx = stats[port]['rx']['total_pkts']
+                    if port_rx:
+                        # the total rx for all chains from port level stats is non zero
+                        # which means that the per-chain stats are not available
+                        if len(self.ifstats) == 1:
+                            # only one chain, simply report the port level rx to the chain rx stats
+                            self.ifstats[0][port].rx = port_rx
+                        else:
+                            for ifs in self.ifstats:
+                                # mark this data as unavailable
+                                ifs[port].rx = None
+                            # pitch in the total rx only in the last chain pps
+                            self.ifstats[-1][port].rx_total = port_rx
+
     @staticmethod
     def compare_tx_rates(required, actual):
+        """Compare the actual TX rate to the required TX rate."""
         threshold = 0.9
         are_different = False
         try:
@@ -862,6 +1286,7 @@ class TrafficClient(object):
         return None
 
     def get_per_direction_rate(self):
+        """Get the rate for each direction."""
         divisor = 2 if self.run_config['bidirectional'] else 1
         if 'rate_percent' in self.current_total_rate:
             # don't split rate if it's percentage
@@ -870,6 +1295,7 @@ class TrafficClient(object):
         return utils.divide_rate(self.current_total_rate, divisor)
 
     def close(self):
+        """Close this instance."""
         try:
             self.gen.stop_traffic()
         except Exception: