docs/report/introduction/methodology_nfv_service_density.rst

   1 NFV Service Density
   2 -------------------
   3
   4 Network Function Virtualization (NFV) service density tests focus on
   5 measuring total per server throughput at varied NFV service “packing”
   6 densities with vswitch providing host dataplane. The goal is to compare
   7 and contrast performance of a shared vswitch for different network
   8 topologies and virtualization technologies, and their impact on vswitch
   9 performance and efficiency in a range of NFV service configurations.
  10
  11 Each NFV service instance consists of a set of Network Functions (NFs),
  12 running in VMs (VNFs) or in Containers (CNFs), that are connected into a
  13 virtual network topology using VPP vswitch running in Linux user-mode.
  14 Multiple service instances share the vswitch that in turn provides per
  15 service chain forwarding context(s). In order to provide a most complete
  16 picture, each network topology and service configuration is tested in
  17 different service density setups by varying two parameters:
  18
  19 - Number of service instances (e.g. 1,2,4..10).
  20 - Number of NFs per service instance (e.g. 1,2,4..10).
  21
  22 Implementation of NFV service density tests in |csit-release| is using two NF
  23 applications:
  24
  25 - VNF: VPP of the same version as vswitch running in KVM VM, configured with /8
  26   IPv4 prefix routing.
  27 - CNF: VPP of the same version as vswitch running in Docker Container,
  28   configured with /8 IPv4 prefix routing.
  29
  30 Tests are designed such that in all tested cases VPP vswitch is the most
  31 stressed application, as for each flow vswitch is processing each packet
  32 multiple times, whereas VNFs and CNFs process each packets only once. To
  33 that end, all VNFs and CNFs are allocated enough resources to not become
  34 a bottleneck.
  35
  36 Service Configurations
  37 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  38
  39 Following NFV network topologies and configurations are tested:
  40
  41 - VNF Service Chains (VSC) with L2 vswitch
  42
  43   - *Network Topology*: Sets of VNFs dual-homed to VPP vswitch over
  44     virtio-vhost links. Each set belongs to separate service instance.
  45   - *Network Configuration*: VPP L2 bridge-domain contexts form logical
  46     service chains of VNF sets and connect each chain to physical
  47     interfaces.
  48
  49 - CNF Service Chains (CSC) with L2 vswitch
  50
  51   - *Network Topology*: Sets of CNFs dual-homed to VPP vswitch over
  52     memif links. Each set belongs to separate service instance.
  53   - *Network Configuration*: VPP L2 bridge-domain contexts form logical
  54     service chains of CNF sets and connect each chain to physical
  55     interfaces.
  56
  57 - CNF Service Pipelines (CSP) with L2 vswitch
  58
  59   - *Network Topology*: Sets of CNFs connected into pipelines over a
  60     series of memif links, with edge CNFs single-homed to VPP vswitch
  61     over memif links. Each set belongs to separate service instance.
  62   - *Network Configuration*: VPP L2 bridge-domain contexts connect each
  63     CNF pipeline to physical interfaces.
  64
  65 Thread-to-Core Mapping
  66 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  67
  68 CSIT defines specific ratios for mapping software threads of vswitch and
  69 VNFs/CNFs to physical cores, with separate ratios defined for main
  70 control threads and data-plane threads.
  71
  72 In |csit-release| NFV service density tests run on Intel Xeon testbeds
  73 with Intel Hyper-Threading enabled, so each physical core is associated
  74 with a pair of sibling logical cores corresponding to the hyper-threads.
  75
  76 |csit-release| executes tests with the following software thread to
  77 physical core mapping ratios:
  78
  79 - vSwitch
  80
  81   - Data-plane on single core
  82
  83     - (main:core) = (1:1) => 1mt1c - 1 main thread on 1 core.
  84     - (data:core) = (1:1) => 2dt1c - 2 Data-plane Threads on 1 Core.
  85
  86   - Data-plane on two cores
  87
  88     - (main:core) = (1:1) => 1mt1c - 1 Main Thread on 1 Core.
  89     - (data:core) = (1:2) => 4dt2c - 4 Data-plane Threads on 2 Cores.
  90
  91 - VNF and CNF
  92
  93   - Data-plane on single core
  94
  95     - (main:core) = (2:1) => 2mt1c - 2 Main Threads on 1 Core, 1 Thread
  96       per NF, core shared between two NFs.
  97     - (data:core) = (1:1) => 2dt1c - 2 Data-plane Threads on 1 Core per
  98       NF.
  99
 100   - Data-plane on single logical core (Two NFs per physical core)
 101
 102     - (main:core) = (2:1) => 2mt1c - 2 Main Threads on 1 Core, 1 Thread
 103       per NF, core shared between two NFs.
 104     - (data:core) = (2:1) => 2dt1c - 2 Data-plane Threads on 1 Core, 1
 105       Thread per NF, core shared between two NFs.
 106
 107 Maximum tested service densities are limited by a number of physical
 108 cores per NUMA. |csit-release| allocates cores within NUMA0. Support for
 109 multi NUMA tests is to be added in future release.