docs/report/introduction/methodology_data_plane_throughput/methodology_data_plane_throughput.rst

   1 .. _data_plane_throughput:
   2
   3 Data Plane Throughput Tests
   4 ---------------------------
   5
   6 Network data plane throughput is measured using multiple test methods in
   7 order to obtain representative and repeatable results across the large
   8 set of performance test cases implemented and executed within CSIT.
   9
  10 Following throughput test methods are used:
  11
  12 - MLRsearch - Multiple Loss Ratio search
  13 - MRR - Maximum Receive Rate
  14 - PLRsearch - Probabilistic Loss Ratio search
  15
  16 ..
  17     TODO: Add RECONF.
  18
  19 Description of each test method is followed by generic test properties
  20 shared by all methods.
  21
  22 MLRsearch Tests
  23 ^^^^^^^^^^^^^^^
  24
  25 Description
  26 ~~~~~~~~~~~
  27
  28 Multiple Loss Ratio search (MLRsearch) tests discover multiple packet
  29 throughput rates in a single search, reducing the overall test execution
  30 time compared to a binary search. Each rate is associated with a
  31 distinct Packet Loss Ratio (PLR) criteria. In FD.io CSIT two throughput
  32 rates are discovered: Non-Drop Rate (NDR, with zero packet loss, PLR=0)
  33 and Partial Drop Rate (PDR, with PLR<0.5%). MLRsearch is compliant with
  34 :rfc:`2544`.
  35
  36 Usage
  37 ~~~~~
  38
  39 MLRsearch tests are run to discover NDR and PDR rates for each VPP and
  40 DPDK release covered by CSIT report. Results for small frame sizes
  41 (64b/78B, IMIX) are presented in packet throughput graphs
  42 (Box-and-Whisker Plots) with NDR and PDR rates plotted against the test
  43 cases covering popular VPP packet paths.
  44
  45 Each test is executed at least 10 times to verify measurements
  46 repeatability and results are compared between releases and test
  47 environments. NDR and PDR packet and bandwidth throughput results for
  48 all frame sizes and for all tests are presented in detailed results
  49 tables.
  50
  51 Details
  52 ~~~~~~~
  53
  54 See :ref:`mlrsearch_algorithm` section for more detail. MLRsearch is
  55 being standardized in IETF in `draft-vpolak-mkonstan-mlrsearch
  56 <https://tools.ietf.org/html/draft-vpolak-mkonstan-bmwg-mlrsearch>`_.
  57
  58 MRR Tests
  59 ^^^^^^^^^
  60
  61 Description
  62 ~~~~~~~~~~~
  63
  64 Maximum Receive Rate (MRR) tests are complementary to MLRsearch tests,
  65 as they provide a maximum “raw” throughput benchmark for development and
  66 testing community.
  67
  68 MRR tests measure the packet forwarding rate under the maximum load
  69 offered by traffic generator (dependent on link type and NIC model) over
  70 a set trial duration, regardless of packet loss. Maximum load for
  71 specified Ethernet frame size is set to the bi-directional link rate.
  72
  73 Usage
  74 ~~~~~
  75
  76 MRR tests are much faster than MLRsearch as they rely on a single trial
  77 or a small set of trials with very short duration. It is this property
  78 that makes them suitable for continuous execution in daily performance
  79 trending jobs enabling detection of performance anomalies (regressions,
  80 progressions) resulting from data plane code changes.
  81
  82 MRR tests are also used for VPP per patch performance jobs verifying
  83 patch performance vs parent. CSIT reports include MRR throughput
  84 comparisons between releases and test environments. Small frame sizes
  85 only (64b/78B, IMIX).
  86
  87 Details
  88 ~~~~~~~
  89
  90 See :ref:`mrr_throughput` section for more detail about MRR tests
  91 configuration.
  92
  93 FD.io CSIT performance dashboard includes complete description of
  94 `daily performance trending tests
  95 <https://docs.fd.io/csit/master/trending/methodology/performance_tests.html>`_
  96 and `VPP per patch tests
  97 <https://docs.fd.io/csit/master/trending/methodology/perpatch_performance_tests.html>`_.
  98
  99 PLRsearch Tests
 100 ^^^^^^^^^^^^^^^
 101
 102 Description
 103 ~~~~~~~~~~~
 104
 105 Probabilistic Loss Ratio search (PLRsearch) tests discovers a packet
 106 throughput rate associated with configured Packet Loss Ratio (PLR)
 107 criteria for tests run over an extended period of time a.k.a. soak
 108 testing. PLRsearch assumes that system under test is probabilistic in
 109 nature, and not deterministic.
 110
 111 Usage
 112 ~~~~~
 113
 114 PLRsearch are run to discover a sustained throughput for PLR=10^-7
 115 (close to NDR) for VPP release covered by CSIT report. Results for small
 116 frame sizes (64b/78B) are presented in packet throughput graphs (Box
 117 Plots) for a small subset of baseline tests.
 118
 119 Each soak test lasts 30 minutes and is executed at least twice. Results are
 120 compared against NDR and PDR rates discovered with MLRsearch.
 121
 122 Details
 123 ~~~~~~~
 124
 125 See :ref:`plrsearch` methodology section for more detail. PLRsearch is
 126 being standardized in IETF in `draft-vpolak-bmwg-plrsearch
 127 <https://tools.ietf.org/html/draft-vpolak-bmwg-plrsearch>`_.
 128
 129 Generic Test Properties
 130 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 131
 132 All data plane throughput test methodologies share following generic
 133 properties:
 134
 135 - Tested L2 frame sizes (untagged Ethernet):
 136
 137   - IPv4 payload: 64B, IMIX (28x64B, 16x570B, 4x1518B), 1518B, 9000B.
 138   - IPv6 payload: 78B, IMIX (28x78B, 16x570B, 4x1518B), 1518B, 9000B.
 139   - All quoted sizes include frame CRC, but exclude per frame
 140     transmission overhead of 20B (preamble, inter frame gap).
 141
 142 - Offered packet load is always bi-directional and symmetric.
 143 - All measured and reported packet and bandwidth rates are aggregate
 144   bi-directional rates reported from external Traffic Generator
 145   perspective.