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