docs/report/testpmd_performance_tests/overview.rst

   1 Overview
   2 ========
   3
   4 Tested Physical Topologies
   5 --------------------------
   6
   7 CSIT Testpmd performance tests are executed on physical baremetal servers hosted
   8 by LF FD.io project. Testbed physical topology is shown in the figure below.
   9
  10 ::
  11
  12     +------------------------+           +------------------------+
  13     |                        |           |                        |
  14     |  +------------------+  |           |  +------------------+  |
  15     |  |                  |  |           |  |                  |  |
  16     |  |                  <----------------->                  |  |
  17     |  |       DUT1       |  |           |  |       DUT2       |  |
  18     |  +--^---------------+  |           |  +---------------^--+  |
  19     |     |                  |           |                  |     |
  20     |     |            SUT1  |           |  SUT2            |     |
  21     +------------------------+           +------------------^-----+
  22           |                                                 |
  23           |                                                 |
  24           |                  +-----------+                  |
  25           |                  |           |                  |
  26           +------------------>    TG     <------------------+
  27                              |           |
  28                              +-----------+
  29
  30 SUT1 and SUT2 are two System Under Test servers (currently Cisco UCS C240,
  31 each with two Intel XEON CPUs), TG is a Traffic Generator (TG, currently
  32 another Cisco UCS C240, with two Intel XEON CPUs). SUTs run Testpmd SW
  33 application in Linux user-mode as a Device Under Test (DUT). TG runs TRex SW
  34 application as a packet Traffic Generator. Physical connectivity between SUTs
  35 and to TG is provided using direct links (no L2 switches) connecting different
  36 NIC models that need to be tested for performance. Currently installed and
  37 tested NIC models include:
  38
  39 #. 2port10GE X520-DA2 Intel.
  40 #. 2port10GE X710 Intel.
  41 #. 2port10GE VIC1227 Cisco.
  42 #. 2port40GE VIC1385 Cisco.
  43 #. 2port40GE XL710 Intel.
  44
  45 Detailed LF FD.io test bed specification and topology is described in
  46 `wiki CSIT LF testbed <https://wiki.fd.io/view/CSIT/CSIT_LF_testbed>`_.
  47
  48 Performance Tests Coverage
  49 --------------------------
  50
  51 Performance tests are split into the two main categories:
  52
  53 - Throughput discovery - discovery of packet forwarding rate using binary search
  54   in accordance with RFC2544.
  55
  56   - NDR - discovery of Non Drop Rate packet throughput, at zero packet loss;
  57     followed by packet one-way latency measurements at 10%, 50% and 100% of
  58     discovered NDR throughput.
  59   - PDR - discovery of Partial Drop Rate, with specified non-zero packet loss
  60     currently set to 0.5%; followed by packet one-way latency measurements at
  61     100% of discovered PDR throughput.
  62
  63 - Throughput verification - verification of packet forwarding rate against
  64   previously discovered NDR throughput. These tests are currently done against
  65   0.9 of reference NDR, with reference rates updated periodically.
  66
  67 CSIT |release| includes following performance test suites, listed per NIC type:
  68
  69 - 2port10GE X520-DA2 Intel
  70
  71   - **L2IntLoop** - L2 Interface Loop forwarding any Ethernet frames between
  72     two Interfaces.
  73
  74 Execution of performance tests takes time, especially the throughput discovery
  75 tests. Due to limited HW testbed resources available within FD.io labs hosted
  76 by Linux Foundation, the number of tests for NICs other than X520 (a.k.a.
  77 Niantic) has been limited to few baseline tests. Over time we expect the HW
  78 testbed resources to grow, and will be adding complete set of performance
  79 tests for all models of hardware to be executed regularly and(or)
  80 continuously.
  81
  82 Methodology: Multi-Thread and Multi-Core
  83 ----------------------------------------
  84
  85 **HyperThreading** - CSIT |release| performance tests are executed with SUT
  86 servers' Intel XEON CPUs configured in HyperThreading Disabled mode (BIOS
  87 settings). This is the simplest configuration used to establish baseline
  88 single-thread single-core SW packet processing and forwarding performance.
  89 Subsequent releases of CSIT will add performance tests with Intel
  90 HyperThreading Enabled (requires BIOS settings change and hard reboot).
  91
  92 **Multi-core Test** - CSIT |release| multi-core tests are executed in the
  93 following Testpmd thread and core configurations:
  94
  95 #. 1t1c - 1 Testpmd pmd thread on 1 CPU physical core.
  96 #. 2t2c - 2 Testpmd pmd threads on 2 CPU physical cores.
  97 #. 4t4c - 4 Testpmd pmd threads on 4 CPU physical cores.
  98
  99 Note that in many tests running Testpmd reaches tested NIC I/O bandwidth
 100 or packets-per-second limit.
 101
 102 Methodology: Packet Throughput
 103 ------------------------------
 104
 105 Following values are measured and reported for packet throughput tests:
 106
 107 - NDR binary search per RFC2544:
 108
 109   - Packet rate: "RATE: <aggregate packet rate in packets-per-second> pps
 110     (2x <per direction packets-per-second>)"
 111   - Aggregate bandwidth: "BANDWIDTH: <aggregate bandwidth in Gigabits per
 112     second> Gbps (untagged)"
 113
 114 - PDR binary search per RFC2544:
 115
 116   - Packet rate: "RATE: <aggregate packet rate in packets-per-second> pps (2x
 117     <per direction packets-per-second>)"
 118   - Aggregate bandwidth: "BANDWIDTH: <aggregate bandwidth in Gigabits per
 119     second> Gbps (untagged)"
 120   - Packet loss tolerance: "LOSS_ACCEPTANCE <accepted percentage of packets
 121     lost at PDR rate>""
 122
 123 - NDR and PDR are measured for the following L2 frame sizes:
 124
 125   - IPv4: 64B, 1518B, 9000B.
 126
 127
 128 Methodology: Packet Latency
 129 ---------------------------
 130
 131 TRex Traffic Generator (TG) is used for measuring latency of Testpmd DUTs.
 132 Reported latency values are measured using following methodology:
 133
 134 - Latency tests are performed at 10%, 50% of discovered NDR rate (non drop rate)
 135   for each NDR throughput test and packet size (except IMIX).
 136 - TG sends dedicated latency streams, one per direction, each at the rate of
 137   10kpps at the prescribed packet size; these are sent in addition to the main
 138   load streams.
 139 - TG reports min/avg/max latency values per stream direction, hence two sets
 140   of latency values are reported per test case; future release of TRex is
 141   expected to report latency percentiles.
 142 - Reported latency values are aggregate across two SUTs due to three node
 143   topology used for all performance tests; for per SUT latency, reported value
 144   should be divided by two.
 145 - 1usec is the measurement accuracy advertised by TRex TG for the setup used in
 146   FD.io labs used by CSIT project.
 147 - TRex setup introduces an always-on error of about 2*2usec per latency flow -
 148   additonal Tx/Rx interface latency induced by TRex SW writing and reading
 149   packet timestamps on CPU cores without HW acceleration on NICs closer to the
 150   interface line.