fix(vlan): do not apply strip offload
[csit.git] / resources / libraries / python / PapiExecutor.py
index 75bdde0..ecee70c 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-# Copyright (c) 2018 Cisco and/or its affiliates.
+# Copyright (c) 2021 Cisco and/or its affiliates.
 # Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
 # you may not use this file except in compliance with the License.
 # You may obtain a copy of the License at:
 # See the License for the specific language governing permissions and
 # limitations under the License.
 
-"""Python API executor library."""
+"""Python API executor library.
+"""
 
-import binascii
+import copy
+import glob
 import json
+import shutil
+import struct  # vpp-papi can raise struct.error
+import subprocess
+import sys
+import tempfile
+import time
+from collections import UserDict
 
-from paramiko.ssh_exception import SSHException
+
+from pprint import pformat
 from robot.api import logger
 
-from resources.libraries.python.constants import Constants
-from resources.libraries.python.PapiErrors import PapiInitError, \
-    PapiJsonFileError, PapiCommandError, PapiCommandInputError
-# TODO: from resources.libraries.python.PapiHistory import PapiHistory
-from resources.libraries.python.ssh import SSH, SSHTimeout
+from resources.libraries.python.Constants import Constants
+from resources.libraries.python.LocalExecution import run
+from resources.libraries.python.FilteredLogger import FilteredLogger
+from resources.libraries.python.PapiHistory import PapiHistory
+from resources.libraries.python.ssh import (
+    SSH, SSHTimeout, exec_cmd_no_error, scp_node)
+from resources.libraries.python.topology import Topology, SocketType
+from resources.libraries.python.VppApiCrc import VppApiCrcChecker
 
-__all__ = ['PapiExecutor']
 
+__all__ = [
+    u"PapiExecutor",
+    u"PapiSocketExecutor",
+    u"Disconnector",
+]
 
-class PapiExecutor(object):
-    """Contains methods for executing Python API commands on DUTs."""
 
-    def __init__(self, node):
-        self._stdout = None
-        self._stderr = None
-        self._ret_code = None
+def dictize(obj):
+    """A helper method, to make namedtuple-like object accessible as dict.
+
+    If the object is namedtuple-like, its _asdict() form is returned,
+    but in the returned object __getitem__ method is wrapped
+    to dictize also any items returned.
+    If the object does not have _asdict, it will be returned without any change.
+    Integer keys still access the object as tuple.
+
+    A more useful version would be to keep obj mostly as a namedtuple,
+    just add getitem for string keys. Unfortunately, namedtuple inherits
+    from tuple, including its read-only __getitem__ attribute,
+    so we cannot monkey-patch it.
+
+    TODO: Create a proxy for named tuple to allow that.
+
+    :param obj: Arbitrary object to dictize.
+    :type obj: object
+    :returns: Dictized object.
+    :rtype: same as obj type or collections.OrderedDict
+    """
+    if not hasattr(obj, u"_asdict"):
+        return obj
+    overriden = UserDict(obj._asdict())
+    old_get = overriden.__getitem__
+    new_get = lambda self, key: dictize(old_get(self, key))
+    overriden.__getitem__ = new_get
+    return overriden
+
+
+class PapiSocketExecutor:
+    """Methods for executing VPP Python API commands on forwarded socket.
+
+    Previously, we used an implementation with single client instance
+    and connection being handled by a resource manager.
+    On "with" statement, the instance connected, and disconnected
+    on exit from the "with" block.
+    This was limiting (no nested with blocks) and mainly it was slow:
+    0.7 seconds per disconnect cycle on Skylake, more than 3 second on Taishan.
+
+    The currently used implementation caches the connected client instances,
+    providing speedup and making "with" blocks unnecessary.
+    But with many call sites, "with" blocks are still the main usage pattern.
+    Documentation still lists that as the intended pattern.
+
+    As a downside, clients need to be explicitly told to disconnect
+    before VPP restart.
+    There is some amount of retries and disconnects on disconnect
+    (so unresponsive VPPs do not breach test much more than needed),
+    but it is hard to verify all that works correctly.
+    Especially, if Robot crashes, files and ssh processes may leak.
+
+    Delay for accepting socket connection is 10s.
+    TODO: Decrease 10s to value that is long enough for creating connection
+    and short enough to not affect performance.
+
+    The current implementation downloads and parses .api.json files only once
+    and caches client instances for reuse.
+    Cleanup metadata is added as additional attributes
+    directly to client instances.
+
+    The current implementation seems to run into read error occasionally.
+    Not sure if the error is in Python code on Robot side, ssh forwarding,
+    or socket handling at VPP side. Anyway, reconnect after some sleep
+    seems to help, hoping repeated command execution does not lead to surprises.
+    The reconnection is logged at WARN level, so it is prominently shown
+    in log.html, so we can see how frequently it happens.
+
+    TODO: Support handling of retval!=0 without try/except in caller.
+
+    Note: Use only with "with" statement, e.g.:
+
+        cmd = 'show_version'
+        with PapiSocketExecutor(node) as papi_exec:
+            reply = papi_exec.add(cmd).get_reply(err_msg)
+
+    This class processes two classes of VPP PAPI methods:
+    1. Simple request / reply: method='request'.
+    2. Dump functions: method='dump'.
+
+    Note that access to VPP stats over socket is not supported yet.
+
+    The recommended ways of use are (examples):
+
+    1. Simple request / reply
+
+    a. One request with no arguments:
+
+        cmd = 'show_version'
+        with PapiSocketExecutor(node) as papi_exec:
+            reply = papi_exec.add(cmd).get_reply(err_msg)
+
+    b. Three requests with arguments, the second and the third ones are the same
+       but with different arguments.
+
+        with PapiSocketExecutor(node) as papi_exec:
+            replies = papi_exec.add(cmd1, **args1).add(cmd2, **args2).\
+                add(cmd2, **args3).get_replies(err_msg)
+
+    2. Dump functions
+
+        cmd = 'sw_interface_rx_placement_dump'
+        with PapiSocketExecutor(node) as papi_exec:
+            details = papi_exec.add(cmd, sw_if_index=ifc['vpp_sw_index']).\
+                get_details(err_msg)
+    """
+
+    # Class cache for reuse between instances.
+    api_root_dir = None
+    """We copy .api json files and PAPI code from DUT to robot machine.
+    This class variable holds temporary directory once created.
+    When python exits, the directory is deleted, so no downloaded file leaks.
+    The value will be set to TemporaryDirectory class instance (not string path)
+    to ensure deletion at exit."""
+    api_json_path = None
+    """String path to .api.json files, a directory somewhere in api_root_dir."""
+    api_package_path = None
+    """String path to PAPI code, a different directory under api_root_dir."""
+    crc_checker = None
+    """Accesses .api.json files at creation, caching speeds up accessing it."""
+    reusable_vpp_client_list = list()
+    """Each connection needs a separate client instance,
+    and each client instance creation needs to parse all .api files,
+    which takes time. If a client instance disconnects, it is put here,
+    so on next connect we can reuse intead of creating new."""
+    conn_cache = dict()
+    """Mapping from node key to connected client instance."""
+
+    def __init__(self, node, remote_vpp_socket=Constants.SOCKSVR_PATH):
+        """Store the given arguments, declare managed variables.
+
+        :param node: Node to connect to and forward unix domain socket from.
+        :param remote_vpp_socket: Path to remote socket to tunnel to.
+        :type node: dict
+        :type remote_vpp_socket: str
+        """
         self._node = node
-        self._json_data = None
-        self._api_reply = list()
-        self._api_data = None
+        self._remote_vpp_socket = remote_vpp_socket
+        # The list of PAPI commands to be executed on the node.
+        self._api_command_list = list()
 
-        self._ssh = SSH()
+    def ensure_api_dirs(self):
+        """Copy files from DUT to local temporary directory.
+
+        If the directory is still there, do not copy again.
+        If copying, also initialize CRC checker (this also performs
+        static checks), and remember PAPI package path.
+        Do not add that to PATH yet.
+        """
+        cls = self.__class__
+        if cls.api_package_path:
+            return
+        cls.api_root_dir = tempfile.TemporaryDirectory(dir=u"/tmp")
+        root_path = cls.api_root_dir.name
+        # Pack, copy and unpack Python part of VPP installation from _node.
+        # TODO: Use rsync or recursive version of ssh.scp_node instead?
+        node = self._node
+        exec_cmd_no_error(node, [u"rm", u"-rf", u"/tmp/papi.txz"])
+        # Papi python version depends on OS (and time).
+        # Python 2.7 or 3.4, site-packages or dist-packages.
+        installed_papi_glob = u"/usr/lib/python3*/*-packages/vpp_papi"
+        # We need to wrap this command in bash, in order to expand globs,
+        # and as ssh does join, the inner command has to be quoted.
+        inner_cmd = u" ".join([
+            u"tar", u"cJf", u"/tmp/papi.txz", u"--exclude=*.pyc",
+            installed_papi_glob, u"/usr/share/vpp/api"
+        ])
+        exec_cmd_no_error(node, [u"bash", u"-c", u"'" + inner_cmd + u"'"])
+        scp_node(node, root_path + u"/papi.txz", u"/tmp/papi.txz", get=True)
+        run([u"tar", u"xf", root_path + u"/papi.txz", u"-C", root_path])
+        cls.api_json_path = root_path + u"/usr/share/vpp/api"
+        # Perform initial checks before .api.json files are gone,
+        # by creating the checker instance.
+        cls.crc_checker = VppApiCrcChecker(cls.api_json_path)
+        # When present locally, we finally can find the installation path.
+        cls.api_package_path = glob.glob(root_path + installed_papi_glob)[0]
+        # Package path has to be one level above the vpp_papi directory.
+        cls.api_package_path = cls.api_package_path.rsplit(u"/", 1)[0]
+
+    def ensure_vpp_instance(self):
+        """Create or reuse a closed client instance, return it.
+
+        The instance is initialized for unix domain socket access,
+        it has initialized all the bindings, it is removed from the internal
+        list of disconnected instances, but it is not connected
+        (to a local socket) yet.
+
+        :returns: VPP client instance ready for connect.
+        :rtype: vpp_papi.VPPApiClient
+        """
+        self.ensure_api_dirs()
+        cls = self.__class__
+        if cls.reusable_vpp_client_list:
+            # Reuse in LIFO fashion.
+            *cls.reusable_vpp_client_list, ret = cls.reusable_vpp_client_list
+            return ret
+        # Creating an instance leads to dynamic imports from VPP PAPI code,
+        # so the package directory has to be present until the instance.
+        # But it is simpler to keep the package dir around.
         try:
-            self._ssh.connect(node)
-        except:
-            raise SSHException('Cannot open SSH connection to host {host} to '
-                               'execute PAPI command(s)'.
-                               format(host=self._node['host']))
+            sys.path.append(cls.api_package_path)
+            # TODO: Pylint says import-outside-toplevel and import-error.
+            # It is right, we should refactor the code and move initialization
+            # of package outside.
+            from vpp_papi.vpp_papi import VPPApiClient as vpp_class
+            vpp_class.apidir = cls.api_json_path
+            # We need to create instance before removing from sys.path.
+            vpp_instance = vpp_class(
+                use_socket=True, server_address=u"TBD", async_thread=False,
+                read_timeout=14, logger=FilteredLogger(logger, u"INFO")
+            )
+            # Cannot use loglevel parameter, robot.api.logger lacks support.
+            # TODO: Stop overriding read_timeout when VPP-1722 is fixed.
+        finally:
+            if sys.path[-1] == cls.api_package_path:
+                sys.path.pop()
+        return vpp_instance
+
+    @classmethod
+    def key_for_node_and_socket(cls, node, remote_socket):
+        """Return a hashable object to distinguish nodes.
+
+        The usual node object (of "dict" type) is not hashable,
+        and can contain mutable information (mostly virtual interfaces).
+        Use this method to get an object suitable for being a key in dict.
+
+        The fields to include are chosen by what ssh needs.
+
+        This class method is needed, for disconnect.
+
+        :param node: The node object to distinguish.
+        :param remote_socket: Path to remote socket.
+        :type node: dict
+        :type remote_socket: str
+        :return: Tuple of values distinguishing this node from similar ones.
+        :rtype: tuple of str
+        """
+        return (
+            node[u"host"],
+            node[u"port"],
+            remote_socket,
+            # TODO: Do we support sockets paths such as "~/vpp/api.socket"?
+            # If yes, add also:
+            # node[u"username"],
+        )
+
+    def key_for_self(self):
+        """Return a hashable object to distinguish nodes.
+
+        Just a wrapper around key_for_node_and_socket
+        which sets up proper arguments.
+
+        :return: Tuple of values distinguishing this node from similar ones.
+        :rtype: tuple of str
+        """
+        return self.__class__.key_for_node_and_socket(
+            self._node, self._remote_vpp_socket,
+        )
+
+    def set_connected_client(self, client):
+        """Add a connected client instance into cache.
+
+        This hides details of what the node key is.
+
+        If there already is a client for the computed key,
+        fail, as it is a sign of resource leakage.
+
+        :param client: VPP client instance in connected state.
+        :type client: vpp_papi.VPPApiClient
+        :raises RuntimeError: If related key already has a cached client.
+        """
+        key = self.key_for_self()
+        cache = self.__class__.conn_cache
+        if key in cache:
+            raise RuntimeError(f"Caching client with existing key: {key}")
+        cache[key] = client
+
+    def get_connected_client(self, check_connected=True):
+        """Return None or cached connected client.
+
+        If check_connected, RuntimeError is raised when the client is
+        not in cache. None is returned if client is not in cache
+        (and the check is disabled).
+
+        This hides details of what the node key is.
+
+        :param check_connected: Whether cache miss raises.
+        :type check_connected: bool
+        :returns: Connected client instance, or None if uncached and no check.
+        :rtype: Optional[vpp_papi.VPPApiClient]
+        :raises RuntimeError: If cache miss and check enabled.
+        """
+        key = self.key_for_self()
+        ret = self.__class__.conn_cache.get(key, None)
+
+        if ret is None:
+            if check_connected:
+                raise RuntimeError(f"Client not cached for key: {key}")
+        else:
+            # When reading logs, it is good to see which VPP is accessed.
+            logger.debug(f"Activated cached PAPI client for key: {key}")
+        return ret
 
     def __enter__(self):
+        """Create a tunnel, connect VPP instance.
+
+        If the connected client is in cache, return it.
+        Only if not, create a new (or reuse a disconnected) client instance.
+
+        Only at this point a local socket names are created
+        in a temporary directory, as CSIT can connect to multiple VPPs.
+
+        The following attributes are added to the client instance
+        to simplify caching and cleanup:
+        csit_temp_dir
+            - Temporary socket files are created here.
+        csit_control_socket
+            - This socket controls the local ssh process doing the forwarding.
+        csit_local_vpp_socket
+            - This is the forwarded socket to talk with remote VPP.
+
+        The attribute names do not start with underscore,
+        so pylint does not complain about accessing private attribute.
+        The attribute names start with csit_ to avoid naming conflicts
+        with "real" attributes from VPP Python code.
+
+        :returns: self
+        :rtype: PapiSocketExecutor
+        """
+        # Do we have the connected instance in the cache?
+        vpp_instance = self.get_connected_client(check_connected=False)
+        if vpp_instance is not None:
+            return self
+        # No luck, create and connect a new instance.
+        time_enter = time.time()
+        node = self._node
+        # Parsing takes longer than connecting, prepare instance before tunnel.
+        vpp_instance = self.ensure_vpp_instance()
+        # Store into cache as soon as possible.
+        # If connection fails, it is better to attempt disconnect anyway.
+        self.set_connected_client(vpp_instance)
+        # Set additional attributes.
+        vpp_instance.csit_temp_dir = tempfile.TemporaryDirectory(dir=u"/tmp")
+        temp_path = vpp_instance.csit_temp_dir.name
+        api_socket = temp_path + u"/vpp-api.sock"
+        vpp_instance.csit_local_vpp_socket = api_socket
+        ssh_socket = temp_path + u"/ssh.sock"
+        vpp_instance.csit_control_socket = ssh_socket
+        # Cleanup possibilities.
+        ret_code, _ = run([u"ls", ssh_socket], check=False)
+        if ret_code != 2:
+            # This branch never seems to be hit in CI,
+            # but may be useful when testing manually.
+            run(
+                [u"ssh", u"-S", ssh_socket, u"-O", u"exit", u"0.0.0.0"],
+                check=False, log=True
+            )
+            # TODO: Is any sleep necessary? How to prove if not?
+            run([u"sleep", u"0.1"])
+            run([u"rm", u"-vrf", ssh_socket])
+        # Even if ssh can perhaps reuse this file,
+        # we need to remove it for readiness detection to work correctly.
+        run([u"rm", u"-rvf", api_socket])
+        # We use sleep command. The ssh command will exit in 30 second,
+        # unless a local socket connection is established,
+        # in which case the ssh command will exit only when
+        # the ssh connection is closed again (via control socket).
+        # The log level is to suppress "Warning: Permanently added" messages.
+        ssh_cmd = [
+            u"ssh", u"-S", ssh_socket, u"-M", u"-L",
+            api_socket + u":" + self._remote_vpp_socket,
+            u"-p", str(node[u"port"]),
+            u"-o", u"LogLevel=ERROR",
+            u"-o", u"UserKnownHostsFile=/dev/null",
+            u"-o", u"StrictHostKeyChecking=no",
+            u"-o", u"ExitOnForwardFailure=yes",
+            node[u"username"] + u"@" + node[u"host"],
+            u"sleep", u"30"
+        ]
+        priv_key = node.get(u"priv_key")
+        if priv_key:
+            # This is tricky. We need a file to pass the value to ssh command.
+            # And we need ssh command, because paramiko does not support sockets
+            # (neither ssh_socket, nor _remote_vpp_socket).
+            key_file = tempfile.NamedTemporaryFile()
+            key_file.write(priv_key)
+            # Make sure the content is written, but do not close yet.
+            key_file.flush()
+            ssh_cmd[1:1] = [u"-i", key_file.name]
+        password = node.get(u"password")
+        if password:
+            # Prepend sshpass command to set password.
+            ssh_cmd[:0] = [u"sshpass", u"-p", password]
+        time_stop = time.time() + 10.0
+        # subprocess.Popen seems to be the best way to run commands
+        # on background. Other ways (shell=True with "&" and ssh with -f)
+        # seem to be too dependent on shell behavior.
+        # In particular, -f does NOT return values for run().
+        subprocess.Popen(ssh_cmd)
+        # Check socket presence on local side.
+        while time.time() < time_stop:
+            # It can take a moment for ssh to create the socket file.
+            ret_code, _ = run(
+                [u"ls", u"-l", api_socket], check=False
+            )
+            if not ret_code:
+                break
+            time.sleep(0.1)
+        else:
+            raise RuntimeError(u"Local side socket has not appeared.")
+        if priv_key:
+            # Socket up means the key has been read. Delete file by closing it.
+            key_file.close()
+        # Everything is ready, set the local socket address and connect.
+        vpp_instance.transport.server_address = api_socket
+        # It seems we can get read error even if every preceding check passed.
+        # Single retry seems to help.
+        for _ in range(2):
+            try:
+                vpp_instance.connect_sync(u"csit_socket")
+            except (IOError, struct.error) as err:
+                logger.warn(f"Got initial connect error {err!r}")
+                vpp_instance.disconnect()
+            else:
+                break
+        else:
+            raise RuntimeError(u"Failed to connect to VPP over a socket.")
+        logger.trace(
+            f"Establishing socket connection took {time.time()-time_enter}s"
+        )
         return self
 
     def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
-        pass
+        """No-op, the client instance remains in cache in connected state."""
 
-    @staticmethod
-    def _process_api_data(api_d):
-        """Process API data for smooth converting to JSON string.
+    @classmethod
+    def disconnect_by_key(cls, key):
+        """Disconnect a connected client instance, noop it not connected.
 
-        Apply binascii.hexlify() method for string values.
+        Also remove the local sockets by deleting the temporary directory.
+        Put disconnected client instances to the reuse list.
+        The added attributes are not cleaned up,
+        as their values will get overwritten on next connect.
 
-        :param api_d: List of APIs with their arguments.
-        :type api_d: list
-        :returns: List of APIs with arguments pre-processed for JSON.
-        :rtype: list
+        This method is useful for disconnect_all type of work.
+
+        :param key: Tuple identifying the node (and socket).
+        :type key: tuple of str
         """
+        client_instance = cls.conn_cache.get(key, None)
+        if client_instance is None:
+            return
+        logger.debug(f"Disconnecting by key: {key}")
+        client_instance.disconnect()
+        run([
+            u"ssh", u"-S", client_instance.csit_control_socket, u"-O",
+            u"exit", u"0.0.0.0"
+        ], check=False)
+        # Temp dir has autoclean, but deleting explicitly
+        # as an error can happen.
+        try:
+            client_instance.csit_temp_dir.cleanup()
+        except FileNotFoundError:
+            # There is a race condition with ssh removing its ssh.sock file.
+            # Single retry should be enough to ensure the complete removal.
+            shutil.rmtree(client_instance.csit_temp_dir.name)
+        # Finally, put disconnected clients to reuse list.
+        cls.reusable_vpp_client_list.append(client_instance)
+        # Invalidate cache last. Repeated errors are better than silent leaks.
+        del cls.conn_cache[key]
 
-        api_data_processed = list()
-        for api in api_d:
-            api_name = api['api_name']
-            api_args = api['api_args']
-            api_processed = dict(api_name=api_name)
-            api_args_processed = dict()
-            for a_k, a_v in api_args.iteritems():
-                value = binascii.hexlify(a_v) if isinstance(a_v, str) else a_v
-                api_args_processed[str(a_k)] = value
-            api_processed['api_args'] = api_args_processed
-            api_data_processed.append(api_processed)
-        return api_data_processed
+    @classmethod
+    def disconnect_by_node_and_socket(
+            cls, node, remote_socket=Constants.SOCKSVR_PATH
+        ):
+        """Disconnect a connected client instance, noop it not connected.
+
+        Also remove the local sockets by deleting the temporary directory.
+        Put disconnected client instances to the reuse list.
+        The added attributes are not cleaned up,
+        as their values will get overwritten on next connect.
+
+        Call this method just before killing/restarting remote VPP instance.
+        """
+        key = cls.key_for_node_and_socket(node, remote_socket)
+        return cls.disconnect_by_key(key)
+
+    @classmethod
+    def disconnect_all_sockets_by_node(cls, node):
+        """Disconnect all socket connected client instance.
+
+        Noop if not connected.
+
+        Also remove the local sockets by deleting the temporary directory.
+        Put disconnected client instances to the reuse list.
+        The added attributes are not cleaned up,
+        as their values will get overwritten on next connect.
+
+        Call this method just before killing/restarting remote VPP instance.
+        """
+        sockets = Topology.get_node_sockets(node, socket_type=SocketType.PAPI)
+        if sockets:
+            for socket in sockets.values():
+                # TODO: Remove sockets from topology.
+                PapiSocketExecutor.disconnect_by_node_and_socket(node, socket)
+        # Always attempt to disconnect the default socket.
+        return cls.disconnect_by_node_and_socket(node)
 
     @staticmethod
-    def _revert_api_reply(api_r):
-        """Process API reply / a part of API reply.
+    def disconnect_all_papi_connections():
+        """Disconnect all connected client instances, tear down the SSH tunnels.
+
+        Also remove the local sockets by deleting the temporary directory.
+        Put disconnected client instances to the reuse list.
+        The added attributes are not cleaned up,
+        as their values will get overwritten on next connect.
+
+        This should be a class method,
+        but we prefer to call static methods from Robot.
+
+        Call this method just before killing/restarting all VPP instances.
+        """
+        cls = PapiSocketExecutor
+        # Iterate over copy of entries so deletions do not mess with iterator.
+        keys_copy = list(cls.conn_cache.keys())
+        for key in keys_copy:
+            cls.disconnect_by_key(key)
+
+    def add(self, csit_papi_command, history=True, **kwargs):
+        """Add next command to internal command list; return self.
+
+        Unless disabled, new entry to papi history is also added at this point.
+        The argument name 'csit_papi_command' must be unique enough as it cannot
+        be repeated in kwargs.
+        The kwargs dict is deep-copied, so it is safe to use the original
+        with partial modifications for subsequent commands.
+
+        Any pending conflicts from .api.json processing are raised.
+        Then the command name is checked for known CRCs.
+        Unsupported commands raise an exception, as CSIT change
+        should not start using messages without making sure which CRCs
+        are supported.
+        Each CRC issue is raised only once, so subsequent tests
+        can raise other issues.
 
-        Apply binascii.unhexlify() method for unicode values.
+        :param csit_papi_command: VPP API command.
+        :param history: Enable/disable adding command to PAPI command history.
+        :param kwargs: Optional key-value arguments.
+        :type csit_papi_command: str
+        :type history: bool
+        :type kwargs: dict
+        :returns: self, so that method chaining is possible.
+        :rtype: PapiSocketExecutor
+        :raises RuntimeError: If unverified or conflicting CRC is encountered.
+        """
+        self.crc_checker.report_initial_conflicts()
+        if history:
+            PapiHistory.add_to_papi_history(
+                self._node, csit_papi_command, **kwargs
+            )
+        self.crc_checker.check_api_name(csit_papi_command)
+        self._api_command_list.append(
+            dict(
+                api_name=csit_papi_command,
+                api_args=copy.deepcopy(kwargs)
+            )
+        )
+        return self
+
+    def get_replies(self, err_msg="Failed to get replies."):
+        """Get replies from VPP Python API.
+
+        The replies are parsed into dict-like objects,
+        "retval" field is guaranteed to be zero on success.
+
+        :param err_msg: The message used if the PAPI command(s) execution fails.
+        :type err_msg: str
+        :returns: Responses, dict objects with fields due to API and "retval".
+        :rtype: list of dict
+        :raises RuntimeError: If retval is nonzero, parsing or ssh error.
+        """
+        return self._execute(err_msg=err_msg)
+
+    def get_reply(self, err_msg=u"Failed to get reply."):
+        """Get reply from VPP Python API.
 
-        :param api_r: API reply.
-        :type api_r: dict
-        :returns: Processed API reply / a part of API reply.
+        The reply is parsed into dict-like object,
+        "retval" field is guaranteed to be zero on success.
+
+        TODO: Discuss exception types to raise, unify with inner methods.
+
+        :param err_msg: The message used if the PAPI command(s) execution fails.
+        :type err_msg: str
+        :returns: Response, dict object with fields due to API and "retval".
         :rtype: dict
+        :raises AssertionError: If retval is nonzero, parsing or ssh error.
         """
+        replies = self.get_replies(err_msg=err_msg)
+        if len(replies) != 1:
+            raise RuntimeError(f"Expected single reply, got {replies!r}")
+        return replies[0]
+
+    def get_sw_if_index(self, err_msg=u"Failed to get reply."):
+        """Get sw_if_index from reply from VPP Python API.
 
-        reply_dict = dict()
-        reply_value = dict()
-        for reply_key, reply_v in api_r.iteritems():
-            for a_k, a_v in reply_v.iteritems():
-                # value = binascii.unhexlify(a_v) if isinstance(a_v, unicode) \
-                #     else a_v
-                # reply_value[a_k] = value
-                reply_value[a_k] = a_v
-            reply_dict[reply_key] = reply_value
-        return reply_dict
+        Frequently, the caller is only interested in sw_if_index field
+        of the reply, this wrapper makes such call sites shorter.
 
-    def _process_reply(self, api_reply):
-        """Process API reply.
+        TODO: Discuss exception types to raise, unify with inner methods.
 
-        :param api_reply: API reply.
-        :type api_reply: dict or list of dict
-        :returns: Processed API reply.
-        :rtype: list or dict
+        :param err_msg: The message used if the PAPI command(s) execution fails.
+        :type err_msg: str
+        :returns: Response, sw_if_index value of the reply.
+        :rtype: int
+        :raises AssertionError: If retval is nonzero, parsing or ssh error.
         """
+        reply = self.get_reply(err_msg=err_msg)
+        logger.trace(f"Getting index from {reply!r}")
+        return reply[u"sw_if_index"]
 
-        if isinstance(api_reply, list):
-            reverted_reply = list()
-            for a_r in api_reply:
-                reverted_reply.append(self._revert_api_reply(a_r))
-        else:
-            reverted_reply = self._revert_api_reply(api_reply)
-        return reverted_reply
+    def get_details(self, err_msg="Failed to get dump details."):
+        """Get dump details from VPP Python API.
 
-    def _process_json_data(self):
-        """Process received JSON data."""
+        The details are parsed into dict-like objects.
+        The number of details per single dump command can vary,
+        and all association between details and dumps is lost,
+        so if you care about the association (as opposed to
+        logging everything at once for debugging purposes),
+        it is recommended to call get_details for each dump (type) separately.
 
-        for data in self._json_data:
-            api_name = data['api_name']
-            api_reply = data['api_reply']
-            api_reply_processed = dict(
-                api_name=api_name, api_reply=self._process_reply(api_reply))
-            self._api_reply.append(api_reply_processed)
+        :param err_msg: The message used if the PAPI command(s) execution fails.
+        :type err_msg: str
+        :returns: Details, dict objects with fields due to API without "retval".
+        :rtype: list of dict
+        """
+        return self._execute(err_msg)
 
-    def execute_papi(self, api_data, timeout=120):
-        """Execute PAPI command(s) on remote node and store the result.
+    @staticmethod
+    def run_cli_cmd(
+            node, cli_cmd, log=True, remote_vpp_socket=Constants.SOCKSVR_PATH):
+        """Run a CLI command as cli_inband, return the "reply" field of reply.
 
-        :param api_data: List of APIs with their arguments.
-        :param timeout: Timeout in seconds.
-        :type api_data: list
-        :type timeout: int
-        :raises SSHTimeout: If PAPI command(s) execution is timed out.
-        :raises PapiInitError: If PAPI initialization failed.
-        :raises PapiJsonFileError: If no api.json file found.
-        :raises PapiCommandError: If PAPI command(s) execution failed.
-        :raises PapiCommandInputError: If invalid attribute name or invalid
-            value is used in API call.
-        :raises RuntimeError: If PAPI executor failed due to another reason.
+        Optionally, log the field value.
+
+        :param node: Node to run command on.
+        :param cli_cmd: The CLI command to be run on the node.
+        :param remote_vpp_socket: Path to remote socket to tunnel to.
+        :param log: If True, the response is logged.
+        :type node: dict
+        :type remote_vpp_socket: str
+        :type cli_cmd: str
+        :type log: bool
+        :returns: CLI output.
+        :rtype: str
+        """
+        cmd = u"cli_inband"
+        args = dict(
+            cmd=cli_cmd
+        )
+        err_msg = f"Failed to run 'cli_inband {cli_cmd}' PAPI command " \
+            f"on host {node[u'host']}"
+
+        with PapiSocketExecutor(node, remote_vpp_socket) as papi_exec:
+            reply = papi_exec.add(cmd, **args).get_reply(err_msg)["reply"]
+        if log:
+            logger.info(
+                f"{cli_cmd} ({node[u'host']} - {remote_vpp_socket}):\n"
+                f"{reply.strip()}"
+            )
+        return reply
+
+    @staticmethod
+    def run_cli_cmd_on_all_sockets(node, cli_cmd, log=True):
+        """Run a CLI command as cli_inband, on all sockets in topology file.
+
+        :param node: Node to run command on.
+        :param cli_cmd: The CLI command to be run on the node.
+        :param log: If True, the response is logged.
+        :type node: dict
+        :type cli_cmd: str
+        :type log: bool
         """
-        self._api_data = api_data
-        api_data_processed = self._process_api_data(api_data)
-        json_data = json.dumps(api_data_processed)
+        sockets = Topology.get_node_sockets(node, socket_type=SocketType.PAPI)
+        if sockets:
+            for socket in sockets.values():
+                PapiSocketExecutor.run_cli_cmd(
+                    node, cli_cmd, log=log, remote_vpp_socket=socket
+                )
+
+    @staticmethod
+    def dump_and_log(node, cmds):
+        """Dump and log requested information, return None.
+
+        :param node: DUT node.
+        :param cmds: Dump commands to be executed.
+        :type node: dict
+        :type cmds: list of str
+        """
+        with PapiSocketExecutor(node) as papi_exec:
+            for cmd in cmds:
+                dump = papi_exec.add(cmd).get_details()
+                logger.debug(f"{cmd}:\n{pformat(dump)}")
+
+    def _execute(self, err_msg=u"Undefined error message", exp_rv=0):
+        """Turn internal command list into data and execute; return replies.
+
+        This method also clears the internal command list.
+
+        IMPORTANT!
+        Do not use this method in L1 keywords. Use:
+        - get_replies()
+        - get_reply()
+        - get_sw_if_index()
+        - get_details()
+
+        :param err_msg: The message used if the PAPI command(s) execution fails.
+        :type err_msg: str
+        :returns: Papi responses parsed into a dict-like object,
+            with fields due to API (possibly including retval).
+        :rtype: list of dict
+        :raises RuntimeError: If the replies are not all correct.
+        """
+        vpp_instance = self.get_connected_client()
+        local_list = self._api_command_list
+        # Clear first as execution may fail.
+        self._api_command_list = list()
+        replies = list()
+        for command in local_list:
+            api_name = command[u"api_name"]
+            papi_fn = getattr(vpp_instance.api, api_name)
+            try:
+                try:
+                    reply = papi_fn(**command[u"api_args"])
+                except (IOError, struct.error) as err:
+                    # Occasionally an error happens, try reconnect.
+                    logger.warn(f"Reconnect after error: {err!r}")
+                    vpp_instance.disconnect()
+                    # Testing shows immediate reconnect fails.
+                    time.sleep(1)
+                    vpp_instance.connect_sync(u"csit_socket")
+                    logger.trace(u"Reconnected.")
+                    reply = papi_fn(**command[u"api_args"])
+            except (AttributeError, IOError, struct.error) as err:
+                raise AssertionError(err_msg) from err
+            # *_dump commands return list of objects, convert, ordinary reply.
+            if not isinstance(reply, list):
+                reply = [reply]
+            for item in reply:
+                message_name = item.__class__.__name__
+                self.crc_checker.check_api_name(message_name)
+                dict_item = dictize(item)
+                if u"retval" in dict_item.keys():
+                    # *_details messages do not contain retval.
+                    retval = dict_item[u"retval"]
+                    if retval != exp_rv:
+                        raise AssertionError(
+                            f"Retval {retval!r} does not match expected "
+                            f"retval {exp_rv!r} in message {message_name} "
+                            f"for command {command}."
+                        )
+                replies.append(dict_item)
+        return replies
+
+
+class Disconnector:
+    """Class for holding a single keyword."""
+
+    @staticmethod
+    def disconnect_all_papi_connections():
+        """Disconnect all connected client instances, tear down the SSH tunnels.
+
+        Also remove the local sockets by deleting the temporary directory.
+        Put disconnected client instances to the reuse list.
+        The added attributes are not cleaned up,
+        as their values will get overwritten on next connect.
+
+        Call this method just before killing/restarting all VPP instances.
+
+        This could be a class method of PapiSocketExecutor.
+        But Robot calls methods on instances, and it would be weird
+        to give node argument for constructor in import.
+        Also, as we have a class of the same name as the module,
+        the keywords defined on module level are not accessible.
+        """
+        cls = PapiSocketExecutor
+        # Iterate over copy of entries so deletions do not mess with iterator.
+        keys_copy = list(cls.conn_cache.keys())
+        for key in keys_copy:
+            cls.disconnect_by_key(key)
+
+
+class PapiExecutor:
+    """Contains methods for executing VPP Python API commands on DUTs.
+
+    TODO: Remove .add step, make get_stats accept paths directly.
+
+    This class processes only one type of VPP PAPI methods: vpp-stats.
+
+    The recommended ways of use are (examples):
+
+    path = ['^/if', '/err/ip4-input', '/sys/node/ip4-input']
+    with PapiExecutor(node) as papi_exec:
+        stats = papi_exec.add(api_name='vpp-stats', path=path).get_stats()
+
+    print('RX interface core 0, sw_if_index 0:\n{0}'.\
+        format(stats[0]['/if/rx'][0][0]))
 
-        cmd = "python {fw_dir}/{papi_provider} --json_data '{json}'".format(
-            fw_dir=Constants.REMOTE_FW_DIR,
-            papi_provider=Constants.RESOURCES_PAPI_PROVIDER,
-            json=json_data)
+    or
 
+    path_1 = ['^/if', ]
+    path_2 = ['^/if', '/err/ip4-input', '/sys/node/ip4-input']
+    with PapiExecutor(node) as papi_exec:
+        stats = papi_exec.add('vpp-stats', path=path_1).\
+            add('vpp-stats', path=path_2).get_stats()
+
+    print('RX interface core 0, sw_if_index 0:\n{0}'.\
+        format(stats[1]['/if/rx'][0][0]))
+
+    Note: In this case, when PapiExecutor method 'add' is used:
+    - its parameter 'csit_papi_command' is used only to keep information
+      that vpp-stats are requested. It is not further processed but it is
+      included in the PAPI history this way:
+      vpp-stats(path=['^/if', '/err/ip4-input', '/sys/node/ip4-input'])
+      Always use csit_papi_command="vpp-stats" if the VPP PAPI method
+      is "stats".
+    - the second parameter must be 'path' as it is used by PapiExecutor
+      method 'add'.
+    - even if the parameter contains multiple paths, there is only one
+      reply item (for each .add).
+    """
+
+    def __init__(self, node):
+        """Initialization.
+
+        :param node: Node to run command(s) on.
+        :type node: dict
+        """
+        # Node to run command(s) on.
+        self._node = node
+
+        # The list of PAPI commands to be executed on the node.
+        self._api_command_list = list()
+
+        self._ssh = SSH()
+
+    def __enter__(self):
         try:
-            ret_code, stdout, stderr = self._ssh.exec_command_sudo(
-                cmd=cmd, timeout=timeout)
-        except SSHTimeout:
-            logger.error('PAPI command(s) execution timeout on host {host}:'
-                         '\n{apis}'.format(host=self._node['host'],
-                                           apis=self._api_data))
-            raise
-        except (PapiInitError, PapiJsonFileError, PapiCommandError,
-                PapiCommandInputError):
-            logger.error('PAPI command(s) execution failed on host {host}'.
-                         format(host=self._node['host']))
-            raise
-        except:
-            raise RuntimeError('PAPI command(s) execution on host {host} '
-                               'failed: {apis}'.format(host=self._node['host'],
-                                                       apis=self._api_data))
+            self._ssh.connect(self._node)
+        except IOError:
+            raise RuntimeError(
+                f"Cannot open SSH connection to host {self._node[u'host']} "
+                f"to execute PAPI command(s)"
+            )
+        return self
+
+    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
+        self._ssh.disconnect(self._node)
 
-        self._ret_code = ret_code
-        self._stdout = stdout
-        self._stderr = stderr
+    def add(self, csit_papi_command=u"vpp-stats", history=True, **kwargs):
+        """Add next command to internal command list; return self.
 
-    def papi_should_have_failed(self):
-        """Read return code from last executed script and raise exception if the
-        PAPI command(s) didn't fail.
+        The argument name 'csit_papi_command' must be unique enough as it cannot
+        be repeated in kwargs.
+        The kwargs dict is deep-copied, so it is safe to use the original
+        with partial modifications for subsequent commands.
 
-        :raises RuntimeError: When no PAPI command executed.
-        :raises AssertionError: If PAPI command(s) execution passed.
+        :param csit_papi_command: VPP API command.
+        :param history: Enable/disable adding command to PAPI command history.
+        :param kwargs: Optional key-value arguments.
+        :type csit_papi_command: str
+        :type history: bool
+        :type kwargs: dict
+        :returns: self, so that method chaining is possible.
+        :rtype: PapiExecutor
+        """
+        if history:
+            PapiHistory.add_to_papi_history(
+                self._node, csit_papi_command, **kwargs
+            )
+        self._api_command_list.append(
+            dict(
+                api_name=csit_papi_command, api_args=copy.deepcopy(kwargs)
+            )
+        )
+        return self
+
+    def get_stats(
+            self, err_msg=u"Failed to get statistics.", timeout=120,
+            socket=Constants.SOCKSTAT_PATH):
+        """Get VPP Stats from VPP Python API.
+
+        :param err_msg: The message used if the PAPI command(s) execution fails.
+        :param timeout: Timeout in seconds.
+        :param socket: Path to Stats socket to tunnel to.
+        :type err_msg: str
+        :type timeout: int
+        :type socket: str
+        :returns: Requested VPP statistics.
+        :rtype: list of dict
         """
+        paths = [cmd[u"api_args"][u"path"] for cmd in self._api_command_list]
+        self._api_command_list = list()
 
-        if self._ret_code is None:
-            raise RuntimeError("First execute the PAPI command(s)!")
-        if self._ret_code == 0:
-            raise AssertionError(
-                "PAPI command(s) execution passed, but failure was expected: "
-                "{apis}".format(apis=self._api_data))
+        stdout = self._execute_papi(
+            paths, method=u"stats", err_msg=err_msg, timeout=timeout,
+            socket=socket
+        )
 
-    def papi_should_have_passed(self):
-        """Read return code from last executed script and raise exception if the
-        PAPI command(s) failed.
+        return json.loads(stdout)
 
-        :raises RuntimeError: When no PAPI command executed.
-        :raises AssertionError: If PAPI command(s) execution failed.
+    @staticmethod
+    def _process_api_data(api_d):
+        """Process API data for smooth converting to JSON string.
+
+        Apply binascii.hexlify() method for string values.
+
+        :param api_d: List of APIs with their arguments.
+        :type api_d: list
+        :returns: List of APIs with arguments pre-processed for JSON.
+        :rtype: list
         """
 
-        if self._ret_code is None:
-            raise RuntimeError("First execute the PAPI command(s)!")
-        if self._ret_code != 0:
-            raise AssertionError(
-                "PAPI command(s) execution failed, but success was expected: "
-                "{apis}".format(apis=self._api_data))
+        def process_value(val):
+            """Process value.
 
-    def get_papi_stdout(self):
-        """Returns value of stdout from last executed PAPI command(s)."""
+            :param val: Value to be processed.
+            :type val: object
+            :returns: Processed value.
+            :rtype: dict or str or int
+            """
+            if isinstance(val, dict):
+                for val_k, val_v in val.items():
+                    val[str(val_k)] = process_value(val_v)
+                retval = val
+            elif isinstance(val, list):
+                for idx, val_l in enumerate(val):
+                    val[idx] = process_value(val_l)
+                retval = val
+            else:
+                retval = val.encode().hex() if isinstance(val, str) else val
+            return retval
 
-        return self._stdout
+        api_data_processed = list()
+        for api in api_d:
+            api_args_processed = dict()
+            for a_k, a_v in api[u"api_args"].items():
+                api_args_processed[str(a_k)] = process_value(a_v)
+            api_data_processed.append(
+                dict(
+                    api_name=api[u"api_name"],
+                    api_args=api_args_processed
+                )
+            )
+        return api_data_processed
 
-    def get_papi_stderr(self):
-        """Returns value of stderr from last executed PAPI command(s)."""
+    def _execute_papi(
+            self, api_data, method=u"request", err_msg=u"", timeout=120,
+            socket=None):
+        """Execute PAPI command(s) on remote node and store the result.
 
-        return self._stderr
+        :param api_data: List of APIs with their arguments.
+        :param method: VPP Python API method. Supported methods are: 'request',
+            'dump' and 'stats'.
+        :param err_msg: The message used if the PAPI command(s) execution fails.
+        :param timeout: Timeout in seconds.
+        :type api_data: list
+        :type method: str
+        :type err_msg: str
+        :type timeout: int
+        :returns: Stdout from remote python utility, to be parsed by caller.
+        :rtype: str
+        :raises SSHTimeout: If PAPI command(s) execution has timed out.
+        :raises RuntimeError: If PAPI executor failed due to another reason.
+        :raises AssertionError: If PAPI command(s) execution has failed.
+        """
+        if not api_data:
+            raise RuntimeError(u"No API data provided.")
 
-    def get_papi_reply(self):
-        """Returns api reply from last executed PAPI command(s)."""
+        json_data = json.dumps(api_data) \
+            if method in (u"stats", u"stats_request") \
+            else json.dumps(self._process_api_data(api_data))
 
-        self._json_data = json.loads(self._stdout)
-        self._process_json_data()
+        sock = f" --socket {socket}" if socket else u""
+        cmd = f"{Constants.REMOTE_FW_DIR}/{Constants.RESOURCES_PAPI_PROVIDER}" \
+            f" --method {method} --data '{json_data}'{sock}"
+        try:
+            ret_code, stdout, _ = self._ssh.exec_command_sudo(
+                cmd=cmd, timeout=timeout, log_stdout_err=False
+            )
+        # TODO: Fail on non-empty stderr?
+        except SSHTimeout:
+            logger.error(
+                f"PAPI command(s) execution timeout on host "
+                f"{self._node[u'host']}:\n{api_data}"
+            )
+            raise
+        except Exception as exc:
+            raise RuntimeError(
+                f"PAPI command(s) execution on host {self._node[u'host']} "
+                f"failed: {api_data}"
+            ) from exc
+        if ret_code != 0:
+            raise AssertionError(err_msg)
 
-        return self._api_reply
+        return stdout