dpif-netdev: Destroy 'port_mutex' in dp_netdev_free().
[cascardo/ovs.git] / INSTALL.DPDK.md
1 Using Open vSwitch with DPDK
2 ============================
3
4 Open vSwitch can use Intel(R) DPDK lib to operate entirely in
5 userspace. This file explains how to install and use Open vSwitch in
6 such a mode.
7
8 The DPDK support of Open vSwitch is considered experimental.
9 It has not been thoroughly tested.
10
11 This version of Open vSwitch should be built manually with `configure`
12 and `make`.
13
14 OVS needs a system with 1GB hugepages support.
15
16 Building and Installing:
17 ------------------------
18
19 Required: DPDK 16.04
20 Optional (if building with vhost-cuse): `fuse`, `fuse-devel` (`libfuse-dev`
21 on Debian/Ubuntu)
22
23 1. Configure build & install DPDK:
24   1. Set `$DPDK_DIR`
25
26      ```
27      export DPDK_DIR=/usr/src/dpdk-16.04
28      cd $DPDK_DIR
29      ```
30
31   2. Then run `make install` to build and install the library.
32      For default install without IVSHMEM:
33
34      `make install T=x86_64-native-linuxapp-gcc DESTDIR=install`
35
36      To include IVSHMEM (shared memory):
37
38      `make install T=x86_64-ivshmem-linuxapp-gcc DESTDIR=install`
39
40      For further details refer to http://dpdk.org/
41
42 2. Configure & build the Linux kernel:
43
44    Refer to intel-dpdk-getting-started-guide.pdf for understanding
45    DPDK kernel requirement.
46
47 3. Configure & build OVS:
48
49    * Non IVSHMEM:
50
51      `export DPDK_BUILD=$DPDK_DIR/x86_64-native-linuxapp-gcc/`
52
53    * IVSHMEM:
54
55      `export DPDK_BUILD=$DPDK_DIR/x86_64-ivshmem-linuxapp-gcc/`
56
57    ```
58    cd $(OVS_DIR)/
59    ./boot.sh
60    ./configure --with-dpdk=$DPDK_BUILD [CFLAGS="-g -O2 -Wno-cast-align"]
61    make
62    ```
63
64    Note: 'clang' users may specify the '-Wno-cast-align' flag to suppress DPDK cast-align warnings.
65
66 To have better performance one can enable aggressive compiler optimizations and
67 use the special instructions(popcnt, crc32) that may not be available on all
68 machines. Instead of typing `make`, type:
69
70 `make CFLAGS='-O3 -march=native'`
71
72 Refer to [INSTALL.userspace.md] for general requirements of building userspace OVS.
73
74 Using the DPDK with ovs-vswitchd:
75 ---------------------------------
76
77 1. Setup system boot
78    Add the following options to the kernel bootline:
79    
80    `default_hugepagesz=1GB hugepagesz=1G hugepages=1`
81
82 2. Setup DPDK devices:
83
84    DPDK devices can be setup using either the VFIO (for DPDK 1.7+) or UIO
85    modules. UIO requires inserting an out of tree driver igb_uio.ko that is
86    available in DPDK. Setup for both methods are described below.
87
88    * UIO:
89      1. insert uio.ko: `modprobe uio`
90      2. insert igb_uio.ko: `insmod $DPDK_BUILD/kmod/igb_uio.ko`
91      3. Bind network device to igb_uio:
92          `$DPDK_DIR/tools/dpdk_nic_bind.py --bind=igb_uio eth1`
93
94    * VFIO:
95
96      VFIO needs to be supported in the kernel and the BIOS. More information
97      can be found in the [DPDK Linux GSG].
98
99      1. Insert vfio-pci.ko: `modprobe vfio-pci`
100      2. Set correct permissions on vfio device: `sudo /usr/bin/chmod a+x /dev/vfio`
101         and: `sudo /usr/bin/chmod 0666 /dev/vfio/*`
102      3. Bind network device to vfio-pci:
103         `$DPDK_DIR/tools/dpdk_nic_bind.py --bind=vfio-pci eth1`
104
105 3. Mount the hugetable filesystem
106
107    `mount -t hugetlbfs -o pagesize=1G none /dev/hugepages`
108
109    Ref to http://www.dpdk.org/doc/quick-start for verifying DPDK setup.
110
111 4. Follow the instructions in [INSTALL.md] to install only the
112    userspace daemons and utilities (via 'make install').
113    1. First time only db creation (or clearing):
114
115       ```
116       mkdir -p /usr/local/etc/openvswitch
117       mkdir -p /usr/local/var/run/openvswitch
118       rm /usr/local/etc/openvswitch/conf.db
119       ovsdb-tool create /usr/local/etc/openvswitch/conf.db  \
120              /usr/local/share/openvswitch/vswitch.ovsschema
121       ```
122
123    2. Start ovsdb-server
124
125       ```
126       ovsdb-server --remote=punix:/usr/local/var/run/openvswitch/db.sock \
127           --remote=db:Open_vSwitch,Open_vSwitch,manager_options \
128           --private-key=db:Open_vSwitch,SSL,private_key \
129           --certificate=Open_vSwitch,SSL,certificate \
130           --bootstrap-ca-cert=db:Open_vSwitch,SSL,ca_cert --pidfile --detach
131       ```
132
133     3. First time after db creation, initialize:
134
135        ```
136        ovs-vsctl --no-wait init
137        ```
138
139 5. Start vswitchd:
140
141    DPDK configuration arguments can be passed to vswitchd via Open_vSwitch
142    other_config column. The recognized configuration options are listed.
143    Defaults will be provided for all values not explicitly set.
144
145    * dpdk-init
146    Specifies whether OVS should initialize and support DPDK ports. This is
147    a boolean, and defaults to false.
148
149    * dpdk-lcore-mask
150    Specifies the CPU cores on which dpdk lcore threads should be spawned.
151    The DPDK lcore threads are used for DPDK library tasks, such as
152    library internal message processing, logging, etc. Value should be in
153    the form of a hex string (so '0x123') similar to the 'taskset' mask
154    input.
155    If not specified, the value will be determined by choosing the lowest
156    CPU core from initial cpu affinity list. Otherwise, the value will be
157    passed directly to the DPDK library.
158    For performance reasons, it is best to set this to a single core on
159    the system, rather than allow lcore threads to float.
160
161    * dpdk-alloc-mem
162    This sets the total memory to preallocate from hugepages regardless of
163    processor socket. It is recommended to use dpdk-socket-mem instead.
164
165    * dpdk-socket-mem
166    Comma separated list of memory to pre-allocate from hugepages on specific
167    sockets.
168
169    * dpdk-hugepage-dir
170    Directory where hugetlbfs is mounted
171
172    * dpdk-extra
173    Extra arguments to provide to DPDK EAL, as previously specified on the
174    command line. Do not pass '--no-huge' to the system in this way. Support
175    for running the system without hugepages is nonexistent.
176
177    * cuse-dev-name
178    Option to set the vhost_cuse character device name.
179
180    * vhost-sock-dir
181    Option to set the path to the vhost_user unix socket files.
182
183    NOTE: Changing any of these options requires restarting the ovs-vswitchd
184    application.
185
186    Open vSwitch can be started as normal. DPDK will be initialized as long
187    as the dpdk-init option has been set to 'true'.
188
189
190    ```
191    export DB_SOCK=/usr/local/var/run/openvswitch/db.sock
192    ovs-vsctl --no-wait set Open_vSwitch . other_config:dpdk-init=true
193    ovs-vswitchd unix:$DB_SOCK --pidfile --detach
194    ```
195
196    If allocated more than one GB hugepage (as for IVSHMEM), set amount and
197    use NUMA node 0 memory:
198
199    ```
200    ovs-vsctl --no-wait set Open_vSwitch . other_config:dpdk-socket-mem="1024,0"
201    ovs-vswitchd unix:$DB_SOCK --pidfile --detach
202    ```
203
204 6. Add bridge & ports
205
206    To use ovs-vswitchd with DPDK, create a bridge with datapath_type
207    "netdev" in the configuration database.  For example:
208
209    `ovs-vsctl add-br br0 -- set bridge br0 datapath_type=netdev`
210
211    Now you can add dpdk devices. OVS expects DPDK device names to start with
212    "dpdk" and end with a portid. vswitchd should print (in the log file) the
213    number of dpdk devices found.
214
215    ```
216    ovs-vsctl add-port br0 dpdk0 -- set Interface dpdk0 type=dpdk
217    ovs-vsctl add-port br0 dpdk1 -- set Interface dpdk1 type=dpdk
218    ```
219
220    Once first DPDK port is added to vswitchd, it creates a Polling thread and
221    polls dpdk device in continuous loop. Therefore CPU utilization
222    for that thread is always 100%.
223
224    Note: creating bonds of DPDK interfaces is slightly different to creating
225    bonds of system interfaces.  For DPDK, the interface type must be explicitly
226    set, for example:
227
228    ```
229    ovs-vsctl add-bond br0 dpdkbond dpdk0 dpdk1 -- set Interface dpdk0 type=dpdk -- set Interface dpdk1 type=dpdk
230    ```
231
232 7. Add test flows
233
234    Test flow script across NICs (assuming ovs in /usr/src/ovs):
235    Execute script:
236
237    ```
238    #! /bin/sh
239    # Move to command directory
240    cd /usr/src/ovs/utilities/
241
242    # Clear current flows
243    ./ovs-ofctl del-flows br0
244
245    # Add flows between port 1 (dpdk0) to port 2 (dpdk1)
246    ./ovs-ofctl add-flow br0 in_port=1,action=output:2
247    ./ovs-ofctl add-flow br0 in_port=2,action=output:1
248    ```
249
250 8. QoS usage example
251
252    Assuming you have a vhost-user port transmitting traffic consisting of
253    packets of size 64 bytes, the following command would limit the egress
254    transmission rate of the port to ~1,000,000 packets per second:
255
256    `ovs-vsctl set port vhost-user0 qos=@newqos -- --id=@newqos create qos
257    type=egress-policer other-config:cir=46000000 other-config:cbs=2048`
258
259    To examine the QoS configuration of the port:
260
261    `ovs-appctl -t ovs-vswitchd qos/show vhost-user0`
262
263    To clear the QoS configuration from the port and ovsdb use the following:
264
265    `ovs-vsctl destroy QoS vhost-user0 -- clear Port vhost-user0 qos`
266
267    For more details regarding egress-policer parameters please refer to the
268    vswitch.xml.
269
270 Performance Tuning:
271 -------------------
272
273   1. PMD affinitization
274
275         A poll mode driver (pmd) thread handles the I/O of all DPDK
276         interfaces assigned to it. A pmd thread will busy loop through
277         the assigned port/rxq's polling for packets, switch the packets
278         and send to a tx port if required. Typically, it is found that
279         a pmd thread is CPU bound, meaning that the greater the CPU
280         occupancy the pmd thread can get, the better the performance. To
281         that end, it is good practice to ensure that a pmd thread has as
282         many cycles on a core available to it as possible. This can be
283         achieved by affinitizing the pmd thread with a core that has no
284         other workload. See section 7 below for a description of how to
285         isolate cores for this purpose also.
286
287         The following command can be used to specify the affinity of the
288         pmd thread(s).
289
290         `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=<hex string>`
291
292         By setting a bit in the mask, a pmd thread is created and pinned
293         to the corresponding CPU core. e.g. to run a pmd thread on core 1
294
295         `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=2`
296
297         For more information, please refer to the Open_vSwitch TABLE section in
298
299         `man ovs-vswitchd.conf.db`
300
301         Note, that a pmd thread on a NUMA node is only created if there is
302         at least one DPDK interface from that NUMA node added to OVS.
303
304   2. Multiple poll mode driver threads
305
306         With pmd multi-threading support, OVS creates one pmd thread
307         for each NUMA node by default. However, it can be seen that in cases
308         where there are multiple ports/rxq's producing traffic, performance
309         can be improved by creating multiple pmd threads running on separate
310         cores. These pmd threads can then share the workload by each being
311         responsible for different ports/rxq's. Assignment of ports/rxq's to
312         pmd threads is done automatically.
313
314         The following command can be used to specify the affinity of the
315         pmd threads.
316
317         `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=<hex string>`
318
319         A set bit in the mask means a pmd thread is created and pinned
320         to the corresponding CPU core. e.g. to run pmd threads on core 1 and 2
321
322         `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=6`
323
324         For more information, please refer to the Open_vSwitch TABLE section in
325
326         `man ovs-vswitchd.conf.db`
327
328         For example, when using dpdk and dpdkvhostuser ports in a bi-directional
329         VM loopback as shown below, spreading the workload over 2 or 4 pmd
330         threads shows significant improvements as there will be more total CPU
331         occupancy available.
332
333         NIC port0 <-> OVS <-> VM <-> OVS <-> NIC port 1
334
335         The following command can be used to confirm that the port/rxq assignment
336         to pmd threads is as required:
337
338         `ovs-appctl dpif-netdev/pmd-rxq-show`
339
340         This can also be checked with:
341
342         ```
343         top -H
344         taskset -p <pid_of_pmd>
345         ```
346
347         To understand where most of the pmd thread time is spent and whether the
348         caches are being utilized, these commands can be used:
349
350         ```
351         # Clear previous stats
352         ovs-appctl dpif-netdev/pmd-stats-clear
353
354         # Check current stats
355         ovs-appctl dpif-netdev/pmd-stats-show
356         ```
357
358   3. DPDK port Rx Queues
359
360         `ovs-vsctl set Interface <DPDK interface> options:n_rxq=<integer>`
361
362         The command above sets the number of rx queues for DPDK interface.
363         The rx queues are assigned to pmd threads on the same NUMA node in a
364         round-robin fashion.  For more information, please refer to the
365         Open_vSwitch TABLE section in
366
367         `man ovs-vswitchd.conf.db`
368
369   4. Exact Match Cache
370
371         Each pmd thread contains one EMC. After initial flow setup in the
372         datapath, the EMC contains a single table and provides the lowest level
373         (fastest) switching for DPDK ports. If there is a miss in the EMC then
374         the next level where switching will occur is the datapath classifier.
375         Missing in the EMC and looking up in the datapath classifier incurs a
376         significant performance penalty. If lookup misses occur in the EMC
377         because it is too small to handle the number of flows, its size can
378         be increased. The EMC size can be modified by editing the define
379         EM_FLOW_HASH_SHIFT in lib/dpif-netdev.c.
380
381         As mentioned above an EMC is per pmd thread. So an alternative way of
382         increasing the aggregate amount of possible flow entries in EMC and
383         avoiding datapath classifier lookups is to have multiple pmd threads
384         running. This can be done as described in section 2.
385
386   5. Compiler options
387
388         The default compiler optimization level is '-O2'. Changing this to
389         more aggressive compiler optimizations such as '-O3' or
390         '-Ofast -march=native' with gcc can produce performance gains.
391
392   6. Simultaneous Multithreading (SMT)
393
394         With SMT enabled, one physical core appears as two logical cores
395         which can improve performance.
396
397         SMT can be utilized to add additional pmd threads without consuming
398         additional physical cores. Additional pmd threads may be added in the
399         same manner as described in section 2. If trying to minimize the use
400         of physical cores for pmd threads, care must be taken to set the
401         correct bits in the pmd-cpu-mask to ensure that the pmd threads are
402         pinned to SMT siblings.
403
404         For example, when using 2x 10 core processors in a dual socket system
405         with HT enabled, /proc/cpuinfo will report 40 logical cores. To use
406         two logical cores which share the same physical core for pmd threads,
407         the following command can be used to identify a pair of logical cores.
408
409         `cat /sys/devices/system/cpu/cpuN/topology/thread_siblings_list`
410
411         where N is the logical core number. In this example, it would show that
412         cores 1 and 21 share the same physical core. The pmd-cpu-mask to enable
413         two pmd threads running on these two logical cores (one physical core)
414         is.
415
416         `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=100002`
417
418         Note that SMT is enabled by the Hyper-Threading section in the
419         BIOS, and as such will apply to the whole system. So the impact of
420         enabling/disabling it for the whole system should be considered
421         e.g. If workloads on the system can scale across multiple cores,
422         SMT may very beneficial. However, if they do not and perform best
423         on a single physical core, SMT may not be beneficial.
424
425   7. The isolcpus kernel boot parameter
426
427         isolcpus can be used on the kernel bootline to isolate cores from the
428         kernel scheduler and hence dedicate them to OVS or other packet
429         forwarding related workloads. For example a Linux kernel boot-line
430         could be:
431
432         'GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet hugepagesz=1G hugepages=4 default_hugepagesz=1G 'intel_iommu=off' isolcpus=1-19"'
433
434   8. NUMA/Cluster On Die
435
436         Ideally inter NUMA datapaths should be avoided where possible as packets
437         will go across QPI and there may be a slight performance penalty when
438         compared with intra NUMA datapaths. On Intel Xeon Processor E5 v3,
439         Cluster On Die is introduced on models that have 10 cores or more.
440         This makes it possible to logically split a socket into two NUMA regions
441         and again it is preferred where possible to keep critical datapaths
442         within the one cluster.
443
444         It is good practice to ensure that threads that are in the datapath are
445         pinned to cores in the same NUMA area. e.g. pmd threads and QEMU vCPUs
446         responsible for forwarding.
447
448   9. Rx Mergeable buffers
449
450         Rx Mergeable buffers is a virtio feature that allows chaining of multiple
451         virtio descriptors to handle large packet sizes. As such, large packets
452         are handled by reserving and chaining multiple free descriptors
453         together. Mergeable buffer support is negotiated between the virtio
454         driver and virtio device and is supported by the DPDK vhost library.
455         This behavior is typically supported and enabled by default, however
456         in the case where the user knows that rx mergeable buffers are not needed
457         i.e. jumbo frames are not needed, it can be forced off by adding
458         mrg_rxbuf=off to the QEMU command line options. By not reserving multiple
459         chains of descriptors it will make more individual virtio descriptors
460         available for rx to the guest using dpdkvhost ports and this can improve
461         performance.
462
463   10. Packet processing in the guest
464
465         It is good practice whether simply forwarding packets from one
466         interface to another or more complex packet processing in the guest,
467         to ensure that the thread performing this work has as much CPU
468         occupancy as possible. For example when the DPDK sample application
469         `testpmd` is used to forward packets in the guest, multiple QEMU vCPU
470         threads can be created. Taskset can then be used to affinitize the
471         vCPU thread responsible for forwarding to a dedicated core not used
472         for other general processing on the host system.
473
474   11. DPDK virtio pmd in the guest
475
476         dpdkvhostcuse or dpdkvhostuser ports can be used to accelerate the path
477         to the guest using the DPDK vhost library. This library is compatible with
478         virtio-net drivers in the guest but significantly better performance can
479         be observed when using the DPDK virtio pmd driver in the guest. The DPDK
480         `testpmd` application can be used in the guest as an example application
481         that forwards packet from one DPDK vhost port to another. An example of
482         running `testpmd` in the guest can be seen here.
483
484         `./testpmd -c 0x3 -n 4 --socket-mem 512 -- --burst=64 -i --txqflags=0xf00 --disable-hw-vlan --forward-mode=io --auto-start`
485
486         See below information on dpdkvhostcuse and dpdkvhostuser ports.
487         See [DPDK Docs] for more information on `testpmd`.
488
489
490
491 DPDK Rings :
492 ------------
493
494 Following the steps above to create a bridge, you can now add dpdk rings
495 as a port to the vswitch.  OVS will expect the DPDK ring device name to
496 start with dpdkr and end with a portid.
497
498 `ovs-vsctl add-port br0 dpdkr0 -- set Interface dpdkr0 type=dpdkr`
499
500 DPDK rings client test application
501
502 Included in the test directory is a sample DPDK application for testing
503 the rings.  This is from the base dpdk directory and modified to work
504 with the ring naming used within ovs.
505
506 location tests/ovs_client
507
508 To run the client :
509
510 ```
511 cd /usr/src/ovs/tests/
512 ovsclient -c 1 -n 4 --proc-type=secondary -- -n "port id you gave dpdkr"
513 ```
514
515 In the case of the dpdkr example above the "port id you gave dpdkr" is 0.
516
517 It is essential to have --proc-type=secondary
518
519 The application simply receives an mbuf on the receive queue of the
520 ethernet ring and then places that same mbuf on the transmit ring of
521 the ethernet ring.  It is a trivial loopback application.
522
523 DPDK rings in VM (IVSHMEM shared memory communications)
524 -------------------------------------------------------
525
526 In addition to executing the client in the host, you can execute it within
527 a guest VM. To do so you will need a patched qemu.  You can download the
528 patch and getting started guide at :
529
530 https://01.org/packet-processing/downloads
531
532 A general rule of thumb for better performance is that the client
533 application should not be assigned the same dpdk core mask "-c" as
534 the vswitchd.
535
536 DPDK vhost:
537 -----------
538
539 DPDK 16.04 supports two types of vhost:
540
541 1. vhost-user
542 2. vhost-cuse
543
544 Whatever type of vhost is enabled in the DPDK build specified, is the type
545 that will be enabled in OVS. By default, vhost-user is enabled in DPDK.
546 Therefore, unless vhost-cuse has been enabled in DPDK, vhost-user ports
547 will be enabled in OVS.
548 Please note that support for vhost-cuse is intended to be deprecated in OVS
549 in a future release.
550
551 DPDK vhost-user:
552 ----------------
553
554 The following sections describe the use of vhost-user 'dpdkvhostuser' ports
555 with OVS.
556
557 DPDK vhost-user Prerequisites:
558 -------------------------
559
560 1. DPDK 16.04 with vhost support enabled as documented in the "Building and
561    Installing section"
562
563 2. QEMU version v2.1.0+
564
565    QEMU v2.1.0 will suffice, but it is recommended to use v2.2.0 if providing
566    your VM with memory greater than 1GB due to potential issues with memory
567    mapping larger areas.
568
569 Adding DPDK vhost-user ports to the Switch:
570 --------------------------------------
571
572 Following the steps above to create a bridge, you can now add DPDK vhost-user
573 as a port to the vswitch. Unlike DPDK ring ports, DPDK vhost-user ports can
574 have arbitrary names, except that forward and backward slashes are prohibited
575 in the names.
576
577   -  For vhost-user, the name of the port type is `dpdkvhostuser`
578
579      ```
580      ovs-vsctl add-port br0 vhost-user-1 -- set Interface vhost-user-1
581      type=dpdkvhostuser
582      ```
583
584      This action creates a socket located at
585      `/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-1`, which you must provide
586      to your VM on the QEMU command line. More instructions on this can be
587      found in the next section "DPDK vhost-user VM configuration"
588   - If you wish for the vhost-user sockets to be created in a sub-directory of
589     `/usr/local/var/run/openvswitch`, you may specify this directory in the
590     ovsdb like so:
591
592       `./utilities/ovs-vsctl --no-wait \
593         set Open_vSwitch . other_config:vhost-sock-dir=subdir`
594
595 DPDK vhost-user VM configuration:
596 ---------------------------------
597 Follow the steps below to attach vhost-user port(s) to a VM.
598
599 1. Configure sockets.
600    Pass the following parameters to QEMU to attach a vhost-user device:
601
602    ```
603    -chardev socket,id=char1,path=/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-1
604    -netdev type=vhost-user,id=mynet1,chardev=char1,vhostforce
605    -device virtio-net-pci,mac=00:00:00:00:00:01,netdev=mynet1
606    ```
607
608    ...where vhost-user-1 is the name of the vhost-user port added
609    to the switch.
610    Repeat the above parameters for multiple devices, changing the
611    chardev path and id as necessary. Note that a separate and different
612    chardev path needs to be specified for each vhost-user device. For
613    example you have a second vhost-user port named 'vhost-user-2', you
614    append your QEMU command line with an additional set of parameters:
615
616    ```
617    -chardev socket,id=char2,path=/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-2
618    -netdev type=vhost-user,id=mynet2,chardev=char2,vhostforce
619    -device virtio-net-pci,mac=00:00:00:00:00:02,netdev=mynet2
620    ```
621
622 2. Configure huge pages.
623    QEMU must allocate the VM's memory on hugetlbfs. vhost-user ports access
624    a virtio-net device's virtual rings and packet buffers mapping the VM's
625    physical memory on hugetlbfs. To enable vhost-user ports to map the VM's
626    memory into their process address space, pass the following paramters
627    to QEMU:
628
629    ```
630    -object memory-backend-file,id=mem,size=4096M,mem-path=/dev/hugepages,
631    share=on
632    -numa node,memdev=mem -mem-prealloc
633    ```
634
635 3. Optional: Enable multiqueue support
636    The vhost-user interface must be configured in Open vSwitch with the
637    desired amount of queues with:
638
639    ```
640    ovs-vsctl set Interface vhost-user-2 options:n_rxq=<requested queues>
641    ```
642
643    QEMU needs to be configured as well.
644    The $q below should match the queues requested in OVS (if $q is more,
645    packets will not be received).
646    The $v is the number of vectors, which is '$q x 2 + 2'.
647
648    ```
649    -chardev socket,id=char2,path=/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-2
650    -netdev type=vhost-user,id=mynet2,chardev=char2,vhostforce,queues=$q
651    -device virtio-net-pci,mac=00:00:00:00:00:02,netdev=mynet2,mq=on,vectors=$v
652    ```
653
654    If one wishes to use multiple queues for an interface in the guest, the
655    driver in the guest operating system must be configured to do so. It is
656    recommended that the number of queues configured be equal to '$q'.
657
658    For example, this can be done for the Linux kernel virtio-net driver with:
659
660    ```
661    ethtool -L <DEV> combined <$q>
662    ```
663
664    A note on the command above:
665
666    `-L`: Changes the numbers of channels of the specified network device
667
668    `combined`: Changes the number of multi-purpose channels.
669
670 DPDK vhost-cuse:
671 ----------------
672
673 The following sections describe the use of vhost-cuse 'dpdkvhostcuse' ports
674 with OVS.
675
676 DPDK vhost-cuse Prerequisites:
677 -------------------------
678
679 1. DPDK 16.04 with vhost support enabled as documented in the "Building and
680    Installing section"
681    As an additional step, you must enable vhost-cuse in DPDK by setting the
682    following additional flag in `config/common_base`:
683
684    `CONFIG_RTE_LIBRTE_VHOST_USER=n`
685
686    Following this, rebuild DPDK as per the instructions in the "Building and
687    Installing" section. Finally, rebuild OVS as per step 3 in the "Building
688    and Installing" section - OVS will detect that DPDK has vhost-cuse libraries
689    compiled and in turn will enable support for it in the switch and disable
690    vhost-user support.
691
692 2. Insert the Cuse module:
693
694      `modprobe cuse`
695
696 3. Build and insert the `eventfd_link` module:
697
698      ```
699      cd $DPDK_DIR/lib/librte_vhost/eventfd_link/
700      make
701      insmod $DPDK_DIR/lib/librte_vhost/eventfd_link.ko
702      ```
703
704 4. QEMU version v2.1.0+
705
706    vhost-cuse will work with QEMU v2.1.0 and above, however it is recommended to
707    use v2.2.0 if providing your VM with memory greater than 1GB due to potential
708    issues with memory mapping larger areas.
709    Note: QEMU v1.6.2 will also work, with slightly different command line parameters,
710    which are specified later in this document.
711
712 Adding DPDK vhost-cuse ports to the Switch:
713 --------------------------------------
714
715 Following the steps above to create a bridge, you can now add DPDK vhost-cuse
716 as a port to the vswitch. Unlike DPDK ring ports, DPDK vhost-cuse ports can have
717 arbitrary names.
718
719   -  For vhost-cuse, the name of the port type is `dpdkvhostcuse`
720
721      ```
722      ovs-vsctl add-port br0 vhost-cuse-1 -- set Interface vhost-cuse-1
723      type=dpdkvhostcuse
724      ```
725
726      When attaching vhost-cuse ports to QEMU, the name provided during the
727      add-port operation must match the ifname parameter on the QEMU command
728      line. More instructions on this can be found in the next section.
729
730 DPDK vhost-cuse VM configuration:
731 ---------------------------------
732
733    vhost-cuse ports use a Linux* character device to communicate with QEMU.
734    By default it is set to `/dev/vhost-net`. It is possible to reuse this
735    standard device for DPDK vhost, which makes setup a little simpler but it
736    is better practice to specify an alternative character device in order to
737    avoid any conflicts if kernel vhost is to be used in parallel.
738
739 1. This step is only needed if using an alternative character device.
740
741    The new character device filename must be specified in the ovsdb:
742
743         `./utilities/ovs-vsctl --no-wait set Open_vSwitch . \
744                           other_config:cuse-dev-name=my-vhost-net`
745
746    In the example above, the character device to be used will be
747    `/dev/my-vhost-net`.
748
749 2. This step is only needed if reusing the standard character device. It will
750    conflict with the kernel vhost character device so the user must first
751    remove it.
752
753        `rm -rf /dev/vhost-net`
754
755 3a. Configure virtio-net adaptors:
756    The following parameters must be passed to the QEMU binary:
757
758      ```
759      -netdev tap,id=<id>,script=no,downscript=no,ifname=<name>,vhost=on
760      -device virtio-net-pci,netdev=net1,mac=<mac>
761      ```
762
763      Repeat the above parameters for multiple devices.
764
765      The DPDK vhost library will negiotiate its own features, so they
766      need not be passed in as command line params. Note that as offloads are
767      disabled this is the equivalent of setting:
768
769      `csum=off,gso=off,guest_tso4=off,guest_tso6=off,guest_ecn=off`
770
771 3b. If using an alternative character device. It must be also explicitly
772     passed to QEMU using the `vhostfd` argument:
773
774      ```
775      -netdev tap,id=<id>,script=no,downscript=no,ifname=<name>,vhost=on,
776      vhostfd=<open_fd>
777      -device virtio-net-pci,netdev=net1,mac=<mac>
778      ```
779
780      The open file descriptor must be passed to QEMU running as a child
781      process. This could be done with a simple python script.
782
783        ```
784        #!/usr/bin/python
785        fd = os.open("/dev/usvhost", os.O_RDWR)
786        subprocess.call("qemu-system-x86_64 .... -netdev tap,id=vhostnet0,\
787                         vhost=on,vhostfd=" + fd +"...", shell=True)
788
789    Alternatively the `qemu-wrap.py` script can be used to automate the
790    requirements specified above and can be used in conjunction with libvirt if
791    desired. See the "DPDK vhost VM configuration with QEMU wrapper" section
792    below.
793
794 4. Configure huge pages:
795    QEMU must allocate the VM's memory on hugetlbfs. Vhost ports access a
796    virtio-net device's virtual rings and packet buffers mapping the VM's
797    physical memory on hugetlbfs. To enable vhost-ports to map the VM's
798    memory into their process address space, pass the following parameters
799    to QEMU:
800
801      `-object memory-backend-file,id=mem,size=4096M,mem-path=/dev/hugepages,
802       share=on -numa node,memdev=mem -mem-prealloc`
803
804    Note: For use with an earlier QEMU version such as v1.6.2, use the
805    following to configure hugepages instead:
806
807      `-mem-path /dev/hugepages -mem-prealloc`
808
809 DPDK vhost-cuse VM configuration with QEMU wrapper:
810 ---------------------------------------------------
811 The QEMU wrapper script automatically detects and calls QEMU with the
812 necessary parameters. It performs the following actions:
813
814   * Automatically detects the location of the hugetlbfs and inserts this
815     into the command line parameters.
816   * Automatically open file descriptors for each virtio-net device and
817     inserts this into the command line parameters.
818   * Calls QEMU passing both the command line parameters passed to the
819     script itself and those it has auto-detected.
820
821 Before use, you **must** edit the configuration parameters section of the
822 script to point to the correct emulator location and set additional
823 settings. Of these settings, `emul_path` and `us_vhost_path` **must** be
824 set. All other settings are optional.
825
826 To use directly from the command line simply pass the wrapper some of the
827 QEMU parameters: it will configure the rest. For example:
828
829 ```
830 qemu-wrap.py -cpu host -boot c -hda <disk image> -m 4096 -smp 4
831   --enable-kvm -nographic -vnc none -net none -netdev tap,id=net1,
832   script=no,downscript=no,ifname=if1,vhost=on -device virtio-net-pci,
833   netdev=net1,mac=00:00:00:00:00:01
834 ```
835
836 DPDK vhost-cuse VM configuration with libvirt:
837 ----------------------------------------------
838
839 If you are using libvirt, you must enable libvirt to access the character
840 device by adding it to controllers cgroup for libvirtd using the following
841 steps.
842
843      1. In `/etc/libvirt/qemu.conf` add/edit the following lines:
844
845         ```
846         1) clear_emulator_capabilities = 0
847         2) user = "root"
848         3) group = "root"
849         4) cgroup_device_acl = [
850                "/dev/null", "/dev/full", "/dev/zero",
851                "/dev/random", "/dev/urandom",
852                "/dev/ptmx", "/dev/kvm", "/dev/kqemu",
853                "/dev/rtc", "/dev/hpet", "/dev/net/tun",
854                "/dev/<my-vhost-device>",
855                "/dev/hugepages"]
856         ```
857
858         <my-vhost-device> refers to "vhost-net" if using the `/dev/vhost-net`
859         device. If you have specificed a different name in the database
860         using the "other_config:cuse-dev-name" parameter, please specify that
861         filename instead.
862
863      2. Disable SELinux or set to permissive mode
864
865      3. Restart the libvirtd process
866         For example, on Fedora:
867
868           `systemctl restart libvirtd.service`
869
870 After successfully editing the configuration, you may launch your
871 vhost-enabled VM. The XML describing the VM can be configured like so
872 within the <qemu:commandline> section:
873
874      1. Set up shared hugepages:
875
876      ```
877      <qemu:arg value='-object'/>
878      <qemu:arg value='memory-backend-file,id=mem,size=4096M,mem-path=/dev/hugepages,share=on'/>
879      <qemu:arg value='-numa'/>
880      <qemu:arg value='node,memdev=mem'/>
881      <qemu:arg value='-mem-prealloc'/>
882      ```
883
884      2. Set up your tap devices:
885
886      ```
887      <qemu:arg value='-netdev'/>
888      <qemu:arg value='type=tap,id=net1,script=no,downscript=no,ifname=vhost0,vhost=on'/>
889      <qemu:arg value='-device'/>
890      <qemu:arg value='virtio-net-pci,netdev=net1,mac=00:00:00:00:00:01'/>
891      ```
892
893      Repeat for as many devices as are desired, modifying the id, ifname
894      and mac as necessary.
895
896      Again, if you are using an alternative character device (other than
897      `/dev/vhost-net`), please specify the file descriptor like so:
898
899      `<qemu:arg value='type=tap,id=net3,script=no,downscript=no,ifname=vhost0,vhost=on,vhostfd=<open_fd>'/>`
900
901      Where <open_fd> refers to the open file descriptor of the character device.
902      Instructions of how to retrieve the file descriptor can be found in the
903      "DPDK vhost VM configuration" section.
904      Alternatively, the process is automated with the qemu-wrap.py script,
905      detailed in the next section.
906
907 Now you may launch your VM using virt-manager, or like so:
908
909     `virsh create my_vhost_vm.xml`
910
911 DPDK vhost-cuse VM configuration with libvirt and QEMU wrapper:
912 ----------------------------------------------------------
913
914 To use the qemu-wrapper script in conjuntion with libvirt, follow the
915 steps in the previous section before proceeding with the following steps:
916
917   1. Place `qemu-wrap.py` in libvirtd's binary search PATH ($PATH)
918      Ideally in the same directory that the QEMU binary is located.
919
920   2. Ensure that the script has the same owner/group and file permissions
921      as the QEMU binary.
922
923   3. Update the VM xml file using "virsh edit VM.xml"
924
925        1. Set the VM to use the launch script.
926           Set the emulator path contained in the `<emulator><emulator/>` tags.
927           For example, replace:
928
929             `<emulator>/usr/bin/qemu-kvm<emulator/>`
930
931             with:
932
933             `<emulator>/usr/bin/qemu-wrap.py<emulator/>`
934
935   4. Edit the Configuration Parameters section of the script to point to
936   the correct emulator location and set any additional options. If you are
937   using a alternative character device name, please set "us_vhost_path" to the
938   location of that device. The script will automatically detect and insert
939   the correct "vhostfd" value in the QEMU command line arguments.
940
941   5. Use virt-manager to launch the VM
942
943 Running ovs-vswitchd with DPDK backend inside a VM
944 --------------------------------------------------
945
946 Please note that additional configuration is required if you want to run
947 ovs-vswitchd with DPDK backend inside a QEMU virtual machine. Ovs-vswitchd
948 creates separate DPDK TX queues for each CPU core available. This operation
949 fails inside QEMU virtual machine because, by default, VirtIO NIC provided
950 to the guest is configured to support only single TX queue and single RX
951 queue. To change this behavior, you need to turn on 'mq' (multiqueue)
952 property of all virtio-net-pci devices emulated by QEMU and used by DPDK.
953 You may do it manually (by changing QEMU command line) or, if you use Libvirt,
954 by adding the following string:
955
956 `<driver name='vhost' queues='N'/>`
957
958 to <interface> sections of all network devices used by DPDK. Parameter 'N'
959 determines how many queues can be used by the guest.
960
961 Restrictions:
962 -------------
963
964   - Work with 1500 MTU, needs few changes in DPDK lib to fix this issue.
965   - Currently DPDK port does not make use any offload functionality.
966   - DPDK-vHost support works with 1G huge pages.
967
968   ivshmem:
969   - If you run Open vSwitch with smaller page sizes (e.g. 2MB), you may be
970     unable to share any rings or mempools with a virtual machine.
971     This is because the current implementation of ivshmem works by sharing
972     a single 1GB huge page from the host operating system to any guest
973     operating system through the Qemu ivshmem device. When using smaller
974     page sizes, multiple pages may be required to hold the ring descriptors
975     and buffer pools. The Qemu ivshmem device does not allow you to share
976     multiple file descriptors to the guest operating system. However, if you
977     want to share dpdkr rings with other processes on the host, you can do
978     this with smaller page sizes.
979
980   Platform and Network Interface:
981   - By default with DPDK 16.04, a maximum of 64 TX queues can be used with an
982     Intel XL710 Network Interface on a platform with more than 64 logical
983     cores. If a user attempts to add an XL710 interface as a DPDK port type to
984     a system as described above, an error will be reported that initialization
985     failed for the 65th queue. OVS will then roll back to the previous
986     successful queue initialization and use that value as the total number of
987     TX queues available with queue locking. If a user wishes to use more than
988     64 queues and avoid locking, then the
989     `CONFIG_RTE_LIBRTE_I40E_QUEUE_NUM_PER_PF` config parameter in DPDK must be
990     increased to the desired number of queues. Both DPDK and OVS must be
991     recompiled for this change to take effect.
992
993 Bug Reporting:
994 --------------
995
996 Please report problems to bugs@openvswitch.org.
997
998 [INSTALL.userspace.md]:INSTALL.userspace.md
999 [INSTALL.md]:INSTALL.md
1000 [DPDK Linux GSG]: http://www.dpdk.org/doc/guides/linux_gsg/build_dpdk.html#binding-and-unbinding-network-ports-to-from-the-igb-uioor-vfio-modules
1001 [DPDK Docs]: http://dpdk.org/doc