docs/report/introduction/methodology_data_plane_throughput/methodology_data_plane_throughput.rst

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