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   1 ..  SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   2     Copyright(c) 2016 Intel Corporation.
   3
   4 dpdk-test-crypto-perf Application
   5 =================================
   6
   7 The ``dpdk-test-crypto-perf`` tool is a Data Plane Development Kit (DPDK)
   8 utility that allows measuring performance parameters of PMDs available in the
   9 crypto tree. There are available two measurement types: throughput and latency.
  10 User can use multiply cores to run tests on but only
  11 one type of crypto PMD can be measured during single application
  12 execution. Cipher parameters, type of device, type of operation and
  13 chain mode have to be specified in the command line as application
  14 parameters. These parameters are checked using device capabilities
  15 structure.
  16
  17 Limitations
  18 -----------
  19 On hardware devices the cycle-count doesn't always represent the actual offload
  20 cost. The cycle-count only represents the offload cost when the hardware
  21 accelerator is not fully loaded, when loaded the cpu cycles freed up by the
  22 offload are still consumed by the test tool and included in the cycle-count.
  23 These cycles are consumed by retries and inefficient API calls enqueuing and
  24 dequeuing smaller bursts than specified by the cmdline parameter. This results
  25 in a larger cycle-count measurement and should not be interpreted as an offload
  26 cost measurement. Using "pmd-cyclecount" mode will give a better idea of
  27 actual costs of hardware acceleration.
  28
  29 On hardware devices the throughput measurement is not necessarily the maximum
  30 possible for the device, e.g. it may be necessary to use multiple cores to keep
  31 the hardware accelerator fully loaded and so measure maximum throughput.
  32
  33
  34 Linearization setting
  35 ---------------------
  36
  37 It is possible linearized input segmented packets just before crypto operation
  38 for devices which doesn't support scatter-gather, and allows to measure
  39 performance also for this use case.
  40
  41 To set on the linearization options add below definition to the
  42 ``cperf_ops.h`` file::
  43
  44    #define CPERF_LINEARIZATION_ENABLE
  45
  46
  47 Running the Application
  48 -----------------------
  49
  50 The tool application has a number of command line options:
  51
  52 .. code-block:: console
  53
  54    dpdk-test-crypto-perf [EAL Options] -- [Application Options]
  55
  56 EAL Options
  57 ~~~~~~~~~~~
  58
  59 The following are the EAL command-line options that can be used in conjunction
  60 with the ``dpdk-test-crypto-perf`` application.
  61 See the DPDK Getting Started Guides for more information on these options.
  62
  63 *   ``-c <COREMASK>`` or ``-l <CORELIST>``
  64
  65         Set the hexadecimal bitmask of the cores to run on. The corelist is a
  66         list cores to use.
  67
  68 *   ``-a <PCI>``
  69
  70         Add a PCI device in allow list.
  71
  72 *   ``--vdev <driver><id>``
  73
  74         Add a virtual device.
  75
  76 Application Options
  77 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  78
  79 The following are the application command-line options:
  80
  81 * ``--ptest type``
  82
  83         Set test type, where ``type`` is one of the following::
  84
  85            throughput
  86            latency
  87            verify
  88            pmd-cyclecount
  89
  90 * ``--silent``
  91
  92         Disable options dump.
  93
  94 * ``--pool-sz <n>``
  95
  96         Set the number of mbufs to be allocated in the mbuf pool.
  97
  98 * ``--total-ops <n>``
  99
 100         Set the number of total operations performed.
 101
 102 * ``--burst-sz <n>``
 103
 104         Set the number of packets per burst.
 105
 106         This can be set as:
 107           * Single value (i.e. ``--burst-sz 16``)
 108           * Range of values, using the following structure ``min:inc:max``,
 109             where ``min`` is minimum size, ``inc`` is the increment size and ``max``
 110             is the maximum size (i.e. ``--burst-sz 16:2:32``)
 111           * List of values, up to 32 values, separated in commas (i.e. ``--burst-sz 16,24,32``)
 112
 113 * ``--buffer-sz <n>``
 114
 115         Set the size of single packet (plaintext or ciphertext in it).
 116
 117         This can be set as:
 118           * Single value (i.e. ``--buffer-sz 16``)
 119           * Range of values, using the following structure ``min:inc:max``,
 120             where ``min`` is minimum size, ``inc`` is the increment size and ``max``
 121             is the maximum size (i.e. ``--buffer-sz 16:2:32``)
 122           * List of values, up to 32 values, separated in commas (i.e. ``--buffer-sz 32,64,128``)
 123
 124 * ``--imix <n>``
 125
 126         Set the distribution of packet sizes.
 127
 128         A list of weights must be passed, containing the same number of items than buffer-sz,
 129         so each item in this list will be the weight of the packet size on the same position
 130         in the buffer-sz parameter (a list have to be passed in that parameter).
 131
 132         Example:
 133
 134         To test a distribution of 20% packets of 64 bytes, 40% packets of 100 bytes and 40% packets
 135         of 256 bytes, the command line would be: ``--buffer-sz 64,100,256 --imix 20,40,40``.
 136         Note that the weights do not have to be percentages, so using ``--imix 1,2,2`` would result
 137         in the same distribution
 138
 139 * ``--segment-sz <n>``
 140
 141         Set the size of the segment to use, for Scatter Gather List testing.
 142         By default, it is set to the size of the maximum buffer size, including the digest size,
 143         so a single segment is created.
 144
 145 * ``--devtype <name>``
 146
 147         Set device type, where ``name`` is one of the following::
 148
 149            crypto_null
 150            crypto_aesni_mb
 151            crypto_aesni_gcm
 152            crypto_openssl
 153            crypto_qat
 154            crypto_snow3g
 155            crypto_kasumi
 156            crypto_zuc
 157            crypto_dpaa_sec
 158            crypto_dpaa2_sec
 159            crypto_armv8
 160            crypto_scheduler
 161            crypto_mvsam
 162
 163 * ``--optype <name>``
 164
 165         Set operation type, where ``name`` is one of the following::
 166
 167            cipher-only
 168            auth-only
 169            cipher-then-auth
 170            auth-then-cipher
 171            aead
 172            pdcp
 173            docsis
 174
 175         For GCM/CCM algorithms you should use aead flag.
 176
 177 * ``--sessionless``
 178
 179         Enable session-less crypto operations mode.
 180
 181 * ``--out-of-place``
 182
 183         Enable out-of-place crypto operations mode.
 184
 185 * ``--test-file <name>``
 186
 187         Set test vector file path. See the Test Vector File chapter.
 188
 189 * ``--test-name <name>``
 190
 191         Set specific test name section in the test vector file.
 192
 193 * ``--cipher-algo <name>``
 194
 195         Set cipher algorithm name, where ``name`` is one of the following::
 196
 197            3des-cbc
 198            3des-ecb
 199            3des-ctr
 200            aes-cbc
 201            aes-ctr
 202            aes-ecb
 203            aes-f8
 204            aes-xts
 205            arc4
 206            null
 207            kasumi-f8
 208            snow3g-uea2
 209            zuc-eea3
 210
 211 * ``--cipher-op <mode>``
 212
 213         Set cipher operation mode, where ``mode`` is one of the following::
 214
 215            encrypt
 216            decrypt
 217
 218 * ``--cipher-key-sz <n>``
 219
 220         Set the size of cipher key.
 221
 222 * ``--cipher-iv-sz <n>``
 223
 224         Set the size of cipher iv.
 225
 226 * ``--auth-algo <name>``
 227
 228         Set authentication algorithm name, where ``name`` is one
 229         of the following::
 230
 231            3des-cbc
 232            aes-cbc-mac
 233            aes-cmac
 234            aes-gmac
 235            aes-xcbc-mac
 236            md5
 237            md5-hmac
 238            sha1
 239            sha1-hmac
 240            sha2-224
 241            sha2-224-hmac
 242            sha2-256
 243            sha2-256-hmac
 244            sha2-384
 245            sha2-384-hmac
 246            sha2-512
 247            sha2-512-hmac
 248            kasumi-f9
 249            snow3g-uia2
 250            zuc-eia3
 251
 252 * ``--auth-op <mode>``
 253
 254         Set authentication operation mode, where ``mode`` is one of
 255         the following::
 256
 257            verify
 258            generate
 259
 260 * ``--auth-key-sz <n>``
 261
 262         Set the size of authentication key.
 263
 264 * ``--auth-iv-sz <n>``
 265
 266         Set the size of auth iv.
 267
 268 * ``--aead-algo <name>``
 269
 270         Set AEAD algorithm name, where ``name`` is one
 271         of the following::
 272
 273            aes-ccm
 274            aes-gcm
 275
 276 * ``--aead-op <mode>``
 277
 278         Set AEAD operation mode, where ``mode`` is one of
 279         the following::
 280
 281            encrypt
 282            decrypt
 283
 284 * ``--aead-key-sz <n>``
 285
 286         Set the size of AEAD key.
 287
 288 * ``--aead-iv-sz <n>``
 289
 290         Set the size of AEAD iv.
 291
 292 * ``--aead-aad-sz <n>``
 293
 294         Set the size of AEAD aad.
 295
 296 * ``--digest-sz <n>``
 297
 298         Set the size of digest.
 299
 300 * ``--desc-nb <n>``
 301
 302         Set number of descriptors for each crypto device.
 303
 304 * ``--pmd-cyclecount-delay-ms <n>``
 305
 306         Add a delay (in milliseconds) between enqueue and dequeue in
 307         pmd-cyclecount benchmarking mode (useful when benchmarking
 308         hardware acceleration).
 309
 310 * ``--csv-friendly``
 311
 312         Enable test result output CSV friendly rather than human friendly.
 313
 314 * ``--pdcp-sn-sz <n>``
 315
 316         Set PDCP sequence number size(n) in bits. Valid values of n will
 317         be 5/7/12/15/18.
 318
 319 * ``--pdcp-domain <control/user>``
 320
 321         Set PDCP domain to specify Control/user plane.
 322
 323 * ``--docsis-hdr-sz <n>``
 324
 325         Set DOCSIS header size(n) in bytes.
 326
 327 * ``--pdcp-ses-hfn-en``
 328
 329         Enable fixed session based HFN instead of per packet HFN.
 330
 331 Test Vector File
 332 ~~~~~~~~~~~~~~~~
 333
 334 The test vector file is a text file contain information about test vectors.
 335 The file is made of the sections. The first section doesn't have header.
 336 It contain global information used in each test variant vectors -
 337 typically information about plaintext, ciphertext, cipher key, auth key,
 338 initial vector. All other sections begin header.
 339 The sections contain particular information typically digest.
 340
 341 **Format of the file:**
 342
 343 Each line beginning with sign '#' contain comment and it is ignored by parser::
 344
 345    # <comment>
 346
 347 Header line is just name in square bracket::
 348
 349    [<section name>]
 350
 351 Data line contain information token then sign '=' and
 352 a string of bytes in C byte array format::
 353
 354    <token> = <C byte array>
 355
 356 **Tokens list:**
 357
 358 * ``plaintext``
 359
 360         Original plaintext to be encrypted.
 361
 362 * ``ciphertext``
 363
 364         Encrypted plaintext string.
 365
 366 * ``cipher_key``
 367
 368         Key used in cipher operation.
 369
 370 * ``auth_key``
 371
 372         Key used in auth operation.
 373
 374 * ``cipher_iv``
 375
 376         Cipher Initial Vector.
 377
 378 * ``auth_iv``
 379
 380         Auth Initial Vector.
 381
 382 * ``aad``
 383
 384         Additional data.
 385
 386 * ``digest``
 387
 388         Digest string.
 389
 390 Examples
 391 --------
 392
 393 Call application for performance throughput test of single Aesni MB PMD
 394 for cipher encryption aes-cbc and auth generation sha1-hmac,
 395 one million operations, burst size 32, packet size 64::
 396
 397    dpdk-test-crypto-perf -l 6-7 --vdev crypto_aesni_mb -a 0000:00:00.0 --
 398    --ptest throughput --devtype crypto_aesni_mb --optype cipher-then-auth
 399    --cipher-algo aes-cbc --cipher-op encrypt --cipher-key-sz 16 --auth-algo
 400    sha1-hmac --auth-op generate --auth-key-sz 64 --digest-sz 12
 401    --total-ops 10000000 --burst-sz 32 --buffer-sz 64
 402
 403 Call application for performance latency test of two Aesni MB PMD executed
 404 on two cores for cipher encryption aes-cbc, ten operations in silent mode::
 405
 406    dpdk-test-crypto-perf -l 4-7 --vdev crypto_aesni_mb1
 407    --vdev crypto_aesni_mb2 -a 0000:00:00.0 -- --devtype crypto_aesni_mb
 408    --cipher-algo aes-cbc --cipher-key-sz 16 --cipher-iv-sz 16
 409    --cipher-op encrypt --optype cipher-only --silent
 410    --ptest latency --total-ops 10
 411
 412 Call application for verification test of single open ssl PMD
 413 for cipher encryption aes-gcm and auth generation aes-gcm,ten operations
 414 in silent mode, test vector provide in file "test_aes_gcm.data"
 415 with packet verification::
 416
 417    dpdk-test-crypto-perf -l 4-7 --vdev crypto_openssl -a 0000:00:00.0 --
 418    --devtype crypto_openssl --aead-algo aes-gcm --aead-key-sz 16
 419    --aead-iv-sz 16 --aead-op encrypt --aead-aad-sz 16 --digest-sz 16
 420    --optype aead --silent --ptest verify --total-ops 10
 421    --test-file test_aes_gcm.data
 422
 423 Test vector file for cipher algorithm aes cbc 256 with authorization sha::
 424
 425    # Global Section
 426    plaintext =
 427    0xff, 0xca, 0xfb, 0xf1, 0x38, 0x20, 0x2f, 0x7b, 0x24, 0x98, 0x26, 0x7d, 0x1d, 0x9f, 0xb3, 0x93,
 428    0xd9, 0xef, 0xbd, 0xad, 0x4e, 0x40, 0xbd, 0x60, 0xe9, 0x48, 0x59, 0x90, 0x67, 0xd7, 0x2b, 0x7b,
 429    0x8a, 0xe0, 0x4d, 0xb0, 0x70, 0x38, 0xcc, 0x48, 0x61, 0x7d, 0xee, 0xd6, 0x35, 0x49, 0xae, 0xb4,
 430    0xaf, 0x6b, 0xdd, 0xe6, 0x21, 0xc0, 0x60, 0xce, 0x0a, 0xf4, 0x1c, 0x2e, 0x1c, 0x8d, 0xe8, 0x7b
 431    ciphertext =
 432    0x77, 0xF9, 0xF7, 0x7A, 0xA3, 0xCB, 0x68, 0x1A, 0x11, 0x70, 0xD8, 0x7A, 0xB6, 0xE2, 0x37, 0x7E,
 433    0xD1, 0x57, 0x1C, 0x8E, 0x85, 0xD8, 0x08, 0xBF, 0x57, 0x1F, 0x21, 0x6C, 0xAD, 0xAD, 0x47, 0x1E,
 434    0x0D, 0x6B, 0x79, 0x39, 0x15, 0x4E, 0x5B, 0x59, 0x2D, 0x76, 0x87, 0xA6, 0xD6, 0x47, 0x8F, 0x82,
 435    0xB8, 0x51, 0x91, 0x32, 0x60, 0xCB, 0x97, 0xDE, 0xBE, 0xF0, 0xAD, 0xFC, 0x23, 0x2E, 0x22, 0x02
 436    cipher_key =
 437    0xE4, 0x23, 0x33, 0x8A, 0x35, 0x64, 0x61, 0xE2, 0x49, 0x03, 0xDD, 0xC6, 0xB8, 0xCA, 0x55, 0x7A,
 438    0xd0, 0xe7, 0x4b, 0xfb, 0x5d, 0xe5, 0x0c, 0xe7, 0x6f, 0x21, 0xb5, 0x52, 0x2a, 0xbb, 0xc7, 0xf7
 439    auth_key =
 440    0xaf, 0x96, 0x42, 0xf1, 0x8c, 0x50, 0xdc, 0x67, 0x1a, 0x43, 0x47, 0x62, 0xc7, 0x04, 0xab, 0x05,
 441    0xf5, 0x0c, 0xe7, 0xa2, 0xa6, 0x23, 0xd5, 0x3d, 0x95, 0xd8, 0xcd, 0x86, 0x79, 0xf5, 0x01, 0x47,
 442    0x4f, 0xf9, 0x1d, 0x9d, 0x36, 0xf7, 0x68, 0x1a, 0x64, 0x44, 0x58, 0x5d, 0xe5, 0x81, 0x15, 0x2a,
 443    0x41, 0xe4, 0x0e, 0xaa, 0x1f, 0x04, 0x21, 0xff, 0x2c, 0xf3, 0x73, 0x2b, 0x48, 0x1e, 0xd2, 0xf7
 444    cipher_iv =
 445    0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08, 0x09, 0x0A, 0x0B, 0x0C, 0x0D, 0x0E, 0x0F
 446    # Section sha 1 hmac buff 32
 447    [sha1_hmac_buff_32]
 448    digest =
 449    0x36, 0xCA, 0x49, 0x6A, 0xE3, 0x54, 0xD8, 0x4F, 0x0B, 0x76, 0xD8, 0xAA, 0x78, 0xEB, 0x9D, 0x65,
 450    0x2C, 0xCA, 0x1F, 0x97
 451    # Section sha 256 hmac buff 32
 452    [sha256_hmac_buff_32]
 453    digest =
 454    0x1C, 0xB2, 0x3D, 0xD1, 0xF9, 0xC7, 0x6C, 0x49, 0x2E, 0xDA, 0x94, 0x8B, 0xF1, 0xCF, 0x96, 0x43,
 455    0x67, 0x50, 0x39, 0x76, 0xB5, 0xA1, 0xCE, 0xA1, 0xD7, 0x77, 0x10, 0x07, 0x43, 0x37, 0x05, 0xB4
 456
 457
 458 Graph Crypto Perf Results
 459 -------------------------
 460
 461 The ``dpdk-graph-crypto-perf.py`` tool is a simple script to automate
 462 running crypto performance tests, and graphing the results.
 463 It can be found in the ``app/test-crypto-perf/`` directory.
 464 The output graphs include various grouped barcharts for throughput
 465 tests, and histogram and boxplot graphs for latency tests.
 466 These are output to PDF files, with one PDF per test suite graph type.
 467
 468
 469 Dependencies
 470 ~~~~~~~~~~~~
 471
 472 The following python modules must be installed to run the script:
 473
 474 .. code-block:: console
 475
 476    pip3 install img2pdf plotly pandas psutil kaleido
 477
 478
 479 Test Configuration
 480 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 481
 482 The test cases run by the script are defined by a JSON config file.
 483 Some config files can be found in ``app/test-crypto-perf/configs/``,
 484 or the user may create a new one following the same format as the config files provided.
 485
 486 An example of this format is shown below for one test suite in the ``crypto-perf-aesni-mb.json`` file.
 487 This shows the required default config for the test suite, and one test case.
 488 The test case has additional app config that will be combined with
 489 the default config when running the test case.
 490
 491 .. code-block:: c
 492
 493    "throughput": {
 494        "default": {
 495            "eal": {
 496                "l": "1,2",
 497                "vdev": "crypto_aesni_mb"
 498            },
 499            "app": {
 500                "csv-friendly": true,
 501                "buffer-sz": "64,128,256,512,768,1024,1408,2048",
 502                "burst-sz": "1,4,8,16,32",
 503                "ptest": "throughput",
 504                "devtype": "crypto_aesni_mb"
 505            }
 506         },
 507        "AES-CBC-128 SHA1-HMAC auth-then-cipher decrypt": {
 508                "cipher-algo": "aes-cbc",
 509                "cipher-key-sz": "16",
 510                "auth-algo": "sha1-hmac",
 511                "optype": "auth-then-cipher",
 512                "cipher-op": "decrypt"
 513         }
 514    }
 515
 516 .. note::
 517    The specific test cases only allow modification of app parameters,
 518    and not EAL parameters.
 519    The default case is required for each test suite in the config file,
 520    to specify EAL parameters.
 521
 522 Currently, crypto_qat, crypto_aesni_mb, and crypto_aesni_gcm devices for
 523 both throughput and latency ptests are supported.
 524
 525
 526 Usage
 527 ~~~~~
 528
 529 .. code-block:: console
 530
 531    ./dpdk-graph-crypto-perf <config_file>
 532
 533 The ``config_file`` positional argument is required to run the script.
 534 This points to a valid JSON config file containing test suites.
 535
 536 .. code-block:: console
 537
 538    ./dpdk-graph-crypto-perf configs/crypto-perf-aesni-mb.json
 539
 540 The following are the application optional command-line options:
 541
 542 * ``-h, --help``
 543
 544   Display usage information and quit.
 545
 546 * ``-f <file_path>, --file-path <file_path>``
 547
 548   Provide path to ``dpdk-test-crypto-perf`` application.
 549   The script uses the installed app by default.
 550
 551   .. code-block:: console
 552
 553      ./dpdk-graph-crypto-perf <config_file> \
 554          -f <build_dir>/app/dpdk-test-crypto-perf
 555
 556 * ``-t <test_suite_list>, --test-suites <test_suite_list>``
 557
 558   Specify test suites to run. All test suites are run by default.
 559
 560   To run crypto-perf-qat latency test suite only:
 561
 562   .. code-block:: console
 563
 564      ./dpdk-graph-crypto-perf configs/crypto-perf-qat -t latency
 565
 566   To run both crypto-perf-aesni-mb throughput and latency test suites
 567
 568   .. code-block:: console
 569
 570      ./dpdk-graph-crypto-perf configs/crypto-perf-aesni-mb -t throughput latency
 571
 572 * ``-o <output_path>, --output-path <output_path>``
 573
 574   Specify directory to use for output files.
 575   The default is to use the script's directory.
 576
 577   .. code-block:: console
 578
 579      ./dpdk-graph-crypto-perf <config_file> -o <output_dir>
 580
 581 * ``-v, --verbose``
 582
 583   Enable verbose output. This displays ``dpdk-test-crypto-perf`` app output in real-time.
 584
 585   .. code-block:: console
 586
 587      ./dpdk-graph-crypto-perf <config_file> -v
 588
 589   .. warning::
 590      Latency performance tests have a large amount of output.
 591      It is not recommended to use the verbose option for latency tests.