netdev: do not allow devices to be opened with conflicting types
[cascardo/ovs.git] / INSTALL.DPDK-ADVANCED.md
1 OVS DPDK ADVANCED INSTALL GUIDE
2 =================================
3
4 ## Contents
5
6 1. [Overview](#overview)
7 2. [Building Shared Library](#build)
8 3. [System configuration](#sysconf)
9 4. [Performance Tuning](#perftune)
10 5. [OVS Testcases](#ovstc)
11 6. [Vhost Walkthrough](#vhost)
12 7. [QOS](#qos)
13 8. [Rate Limiting](#rl)
14 9. [Vsperf](#vsperf)
15
16 ## <a name="overview"></a> 1. Overview
17
18 The Advanced Install Guide explains how to improve OVS performance using
19 DPDK datapath. This guide also provides information on tuning, system configuration,
20 troubleshooting, static code analysis and testcases.
21
22 ## <a name="build"></a> 2. Building Shared Library
23
24 DPDK can be built as static or shared library and shall be linked by applications
25 using DPDK datapath. The section lists steps to build shared library and dynamically
26 link DPDK against OVS.
27
28 Note: Minor performance loss is seen with OVS when using shared DPDK library as
29 compared to static library.
30
31 Check section [INSTALL DPDK], [INSTALL OVS] of INSTALL.DPDK on download instructions
32 for DPDK and OVS.
33
34   * Configure the DPDK library
35
36   Set `CONFIG_RTE_BUILD_SHARED_LIB=y` in `config/common_base`
37   to generate shared DPDK library
38
39
40   * Build and install DPDK
41
42     For Default install (without IVSHMEM), set `export DPDK_TARGET=x86_64-native-linuxapp-gcc`
43     For IVSHMEM case, set `export DPDK_TARGET=x86_64-ivshmem-linuxapp-gcc`
44
45     ```
46     export DPDK_DIR=/usr/src/dpdk-16.04
47     export DPDK_BUILD=$DPDK_DIR/$DPDK_TARGET
48     make install T=$DPDK_TARGET DESTDIR=install
49     ```
50
51   * Build, Install and Setup OVS.
52
53   Export the DPDK shared library location and setup OVS as listed in
54   section 3.3 of INSTALL.DPDK.
55
56   `export LD_LIBRARY_PATH=$DPDK_DIR/x86_64-native-linuxapp-gcc/lib`
57
58 ## <a name="sysconf"></a> 3. System Configuration
59
60 To achieve optimal OVS performance, the system can be configured and that includes
61 BIOS tweaks, Grub cmdline additions, better understanding of NUMA nodes and
62 apt selection of PCIe slots for NIC placement.
63
64 ### 3.1 Recommended BIOS settings
65
66   ```
67   | Settings                  | values    | comments
68   |---------------------------|-----------|-----------
69   | C3 power state            | Disabled  | -
70   | C6 power state            | Disabled  | -
71   | MLC Streamer              | Enabled   | -
72   | MLC Spacial prefetcher    | Enabled   | -
73   | DCU Data prefetcher       | Enabled   | -
74   | DCA                       | Enabled   | -
75   | CPU power and performance | Performance -
76   | Memory RAS and perf       |           | -
77     config-> NUMA optimized   | Enabled   | -
78   ```
79
80 ### 3.2 PCIe Slot Selection
81
82 The fastpath performance also depends on factors like the NIC placement,
83 Channel speeds between PCIe slot and CPU, proximity of PCIe slot to the CPU
84 cores running DPDK application. Listed below are the steps to identify
85 right PCIe slot.
86
87 - Retrieve host details using cmd `dmidecode -t baseboard | grep "Product Name"`
88 - Download the technical specification for Product listed eg: S2600WT2.
89 - Check the Product Architecture Overview on the Riser slot placement,
90   CPU sharing info and also PCIe channel speeds.
91
92   example: On S2600WT, CPU1 and CPU2 share Riser Slot 1 with Channel speed between
93   CPU1 and Riser Slot1 at 32GB/s, CPU2 and Riser Slot1 at 16GB/s. Running DPDK app
94   on CPU1 cores and NIC inserted in to Riser card Slots will optimize OVS performance
95   in this case.
96
97 - Check the Riser Card #1 - Root Port mapping information, on the available slots
98   and individual bus speeds. In S2600WT slot 1, slot 2 has high bus speeds and are
99   potential slots for NIC placement.
100
101 ### 3.3 Advanced Hugepage setup
102
103   Allocate and mount 1G Huge pages:
104
105   - For persistent allocation of huge pages, add the following options to the kernel bootline
106
107       Add `default_hugepagesz=1GB hugepagesz=1G hugepages=N`
108
109       For platforms supporting multiple huge page sizes, Add options
110
111       `default_hugepagesz=<size> hugepagesz=<size> hugepages=N`
112       where 'N' = Number of huge pages requested, 'size' = huge page size,
113       optional suffix [kKmMgG]
114
115   - For run-time allocation of huge pages
116
117       `echo N > /sys/devices/system/node/nodeX/hugepages/hugepages-1048576kB/nr_hugepages`
118       where 'N' = Number of huge pages requested, 'X' = NUMA Node
119
120       Note: For run-time allocation of 1G huge pages, Contiguous Memory Allocator(CONFIG_CMA)
121       has to be supported by kernel, check your Linux distro.
122
123   - Mount huge pages
124
125       `mount -t hugetlbfs -o pagesize=1G none /dev/hugepages`
126
127       Note: Mount hugepages if not already mounted by default.
128
129 ### 3.4 Enable Hyperthreading
130
131   Requires BIOS changes
132
133   With HT/SMT enabled, A Physical core appears as two logical cores.
134   SMT can be utilized to spawn worker threads on logical cores of the same
135   physical core there by saving additional cores.
136
137   With DPDK, When pinning pmd threads to logical cores, care must be taken
138   to set the correct bits in the pmd-cpu-mask to ensure that the pmd threads are
139   pinned to SMT siblings.
140
141   Example System configuration:
142   Dual socket Machine, 2x 10 core processors, HT enabled, 40 logical cores
143
144   To use two logical cores which share the same physical core for pmd threads,
145   the following command can be used to identify a pair of logical cores.
146
147   `cat /sys/devices/system/cpu/cpuN/topology/thread_siblings_list`, where N is the
148   logical core number.
149
150   In this example, it would show that cores 1 and 21 share the same physical core.
151   The pmd-cpu-mask to enable two pmd threads running on these two logical cores
152   (one physical core) is.
153
154   `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=100002`
155
156 ### 3.5 Isolate cores
157
158   'isolcpus' option can be used to isolate cores from the linux scheduler.
159   The isolated cores can then be used to dedicatedly run HPC applications/threads.
160   This helps in better application performance due to zero context switching and
161   minimal cache thrashing. To run platform logic on core 0 and isolate cores
162   between 1 and 19 from scheduler, Add  `isolcpus=1-19` to GRUB cmdline.
163
164   Note: It has been verified that core isolation has minimal advantage due to
165   mature Linux scheduler in some circumstances.
166
167 ### 3.6 NUMA/Cluster on Die
168
169   Ideally inter NUMA datapaths should be avoided where possible as packets
170   will go across QPI and there may be a slight performance penalty when
171   compared with intra NUMA datapaths. On Intel Xeon Processor E5 v3,
172   Cluster On Die is introduced on models that have 10 cores or more.
173   This makes it possible to logically split a socket into two NUMA regions
174   and again it is preferred where possible to keep critical datapaths
175   within the one cluster.
176
177   It is good practice to ensure that threads that are in the datapath are
178   pinned to cores in the same NUMA area. e.g. pmd threads and QEMU vCPUs
179   responsible for forwarding. If DPDK is built with
180   CONFIG_RTE_LIBRTE_VHOST_NUMA=y, vHost User ports automatically
181   detect the NUMA socket of the QEMU vCPUs and will be serviced by a PMD
182   from the same node provided a core on this node is enabled in the
183   pmd-cpu-mask.
184
185 ### 3.7 Compiler Optimizations
186
187   The default compiler optimization level is '-O2'. Changing this to
188   more aggressive compiler optimization such as '-O3 -march=native'
189   with gcc(verified on 5.3.1) can produce performance gains though not
190   siginificant. '-march=native' will produce optimized code on local machine
191   and should be used when SW compilation is done on Testbed.
192
193 ## <a name="perftune"></a> 4. Performance Tuning
194
195 ### 4.1 Affinity
196
197 For superior performance, DPDK pmd threads and Qemu vCPU threads
198 needs to be affinitized accordingly.
199
200   * PMD thread Affinity
201
202     A poll mode driver (pmd) thread handles the I/O of all DPDK
203     interfaces assigned to it. A pmd thread shall poll the ports
204     for incoming packets, switch the packets and send to tx port.
205     pmd thread is CPU bound, and needs to be affinitized to isolated
206     cores for optimum performance.
207
208     By setting a bit in the mask, a pmd thread is created and pinned
209     to the corresponding CPU core. e.g. to run a pmd thread on core 2
210
211     `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=4`
212
213     Note: pmd thread on a NUMA node is only created if there is
214     at least one DPDK interface from that NUMA node added to OVS.
215
216   * Qemu vCPU thread Affinity
217
218     A VM performing simple packet forwarding or running complex packet
219     pipelines has to ensure that the vCPU threads performing the work has
220     as much CPU occupancy as possible.
221
222     Example: On a multicore VM, multiple QEMU vCPU threads shall be spawned.
223     when the DPDK 'testpmd' application that does packet forwarding
224     is invoked, 'taskset' cmd should be used to affinitize the vCPU threads
225     to the dedicated isolated cores on the host system.
226
227 ### 4.2 Multiple poll mode driver threads
228
229   With pmd multi-threading support, OVS creates one pmd thread
230   for each NUMA node by default. However, it can be seen that in cases
231   where there are multiple ports/rxq's producing traffic, performance
232   can be improved by creating multiple pmd threads running on separate
233   cores. These pmd threads can then share the workload by each being
234   responsible for different ports/rxq's. Assignment of ports/rxq's to
235   pmd threads is done automatically.
236
237   A set bit in the mask means a pmd thread is created and pinned
238   to the corresponding CPU core. e.g. to run pmd threads on core 1 and 2
239
240   `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=6`
241
242   For example, when using dpdk and dpdkvhostuser ports in a bi-directional
243   VM loopback as shown below, spreading the workload over 2 or 4 pmd
244   threads shows significant improvements as there will be more total CPU
245   occupancy available.
246
247   NIC port0 <-> OVS <-> VM <-> OVS <-> NIC port 1
248
249 ### 4.3 DPDK physical port Rx Queues
250
251   `ovs-vsctl set Interface <DPDK interface> options:n_rxq=<integer>`
252
253   The command above sets the number of rx queues for DPDK physical interface.
254   The rx queues are assigned to pmd threads on the same NUMA node in a
255   round-robin fashion.
256
257 ### 4.4 Exact Match Cache
258
259   Each pmd thread contains one EMC. After initial flow setup in the
260   datapath, the EMC contains a single table and provides the lowest level
261   (fastest) switching for DPDK ports. If there is a miss in the EMC then
262   the next level where switching will occur is the datapath classifier.
263   Missing in the EMC and looking up in the datapath classifier incurs a
264   significant performance penalty. If lookup misses occur in the EMC
265   because it is too small to handle the number of flows, its size can
266   be increased. The EMC size can be modified by editing the define
267   EM_FLOW_HASH_SHIFT in lib/dpif-netdev.c.
268
269   As mentioned above an EMC is per pmd thread. So an alternative way of
270   increasing the aggregate amount of possible flow entries in EMC and
271   avoiding datapath classifier lookups is to have multiple pmd threads
272   running. This can be done as described in section 4.2.
273
274 ### 4.5 Rx Mergeable buffers
275
276   Rx Mergeable buffers is a virtio feature that allows chaining of multiple
277   virtio descriptors to handle large packet sizes. As such, large packets
278   are handled by reserving and chaining multiple free descriptors
279   together. Mergeable buffer support is negotiated between the virtio
280   driver and virtio device and is supported by the DPDK vhost library.
281   This behavior is typically supported and enabled by default, however
282   in the case where the user knows that rx mergeable buffers are not needed
283   i.e. jumbo frames are not needed, it can be forced off by adding
284   mrg_rxbuf=off to the QEMU command line options. By not reserving multiple
285   chains of descriptors it will make more individual virtio descriptors
286   available for rx to the guest using dpdkvhost ports and this can improve
287   performance.
288
289 ## <a name="ovstc"></a> 5. OVS Testcases
290 ### 5.1 PHY-VM-PHY [VHOST LOOPBACK]
291
292 The section 5.2 in INSTALL.DPDK guide lists steps for PVP loopback testcase
293 and packet forwarding using DPDK testpmd application in the Guest VM.
294 For users wanting to do packet forwarding using kernel stack below are the steps.
295
296   ```
297   ifconfig eth1 1.1.1.2/24
298   ifconfig eth2 1.1.2.2/24
299   systemctl stop firewalld.service
300   systemctl stop iptables.service
301   sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
302   sysctl -w net.ipv4.conf.all.rp_filter=0
303   sysctl -w net.ipv4.conf.eth1.rp_filter=0
304   sysctl -w net.ipv4.conf.eth2.rp_filter=0
305   route add -net 1.1.2.0/24 eth2
306   route add -net 1.1.1.0/24 eth1
307   arp -s 1.1.2.99 DE:AD:BE:EF:CA:FE
308   arp -s 1.1.1.99 DE:AD:BE:EF:CA:EE
309   ```
310
311 ### 5.2 PHY-VM-PHY [IVSHMEM]
312
313   The steps (1-5) in 3.3 section of INSTALL.DPDK guide will create & initialize DB,
314   start vswitchd and add dpdk devices to bridge br0.
315
316   1. Add DPDK ring port to the bridge
317
318        ```
319        ovs-vsctl add-port br0 dpdkr0 -- set Interface dpdkr0 type=dpdkr
320        ```
321
322   2. Build modified Qemu (Qemu-2.2.1 + ivshmem-qemu-2.2.1.patch)
323
324        ```
325        cd /usr/src/
326        wget http://wiki.qemu.org/download/qemu-2.2.1.tar.bz2
327        tar -jxvf qemu-2.2.1.tar.bz2
328        cd /usr/src/qemu-2.2.1
329        wget https://raw.githubusercontent.com/netgroup-polito/un-orchestrator/master/orchestrator/compute_controller/plugins/kvm-libvirt/patches/ivshmem-qemu-2.2.1.patch
330        patch -p1 < ivshmem-qemu-2.2.1.patch
331        ./configure --target-list=x86_64-softmmu --enable-debug --extra-cflags='-g'
332        make -j 4
333        ```
334
335   3. Generate Qemu commandline
336
337        ```
338        mkdir -p /usr/src/cmdline_generator
339        cd /usr/src/cmdline_generator
340        wget https://raw.githubusercontent.com/netgroup-polito/un-orchestrator/master/orchestrator/compute_controller/plugins/kvm-libvirt/cmdline_generator/cmdline_generator.c
341        wget https://raw.githubusercontent.com/netgroup-polito/un-orchestrator/master/orchestrator/compute_controller/plugins/kvm-libvirt/cmdline_generator/Makefile
342        export RTE_SDK=/usr/src/dpdk-16.04
343        export RTE_TARGET=x86_64-ivshmem-linuxapp-gcc
344        make
345        ./build/cmdline_generator -m -p dpdkr0 XXX
346        cmdline=`cat OVSMEMPOOL`
347        ```
348
349   4. start Guest VM
350
351        ```
352        export VM_NAME=ivshmem-vm
353        export QCOW2_IMAGE=/root/CentOS7_x86_64.qcow2
354        export QEMU_BIN=/usr/src/qemu-2.2.1/x86_64-softmmu/qemu-system-x86_64
355
356        taskset 0x20 $QEMU_BIN -cpu host -smp 2,cores=2 -hda $QCOW2_IMAGE -m 4096 --enable-kvm -name $VM_NAME -nographic -vnc :2 -pidfile /tmp/vm1.pid $cmdline
357        ```
358
359   5. Running sample "dpdk ring" app in VM
360
361        ```
362        echo 1024 > /proc/sys/vm/nr_hugepages
363        mount -t hugetlbfs nodev /dev/hugepages (if not already mounted)
364
365        # Build the DPDK ring application in the VM
366        export RTE_SDK=/root/dpdk-16.04
367        export RTE_TARGET=x86_64-ivshmem-linuxapp-gcc
368        make
369
370        # Run dpdkring application
371        ./build/dpdkr -c 1 -n 4 -- -n 0
372        where "-n 0" refers to ring '0' i.e dpdkr0
373        ```
374
375 ## <a name="vhost"></a> 6. Vhost Walkthrough
376
377 DPDK 16.04 supports two types of vhost:
378
379 1. vhost-user - enabled default
380
381 2. vhost-cuse - Legacy, disabled by default
382
383 ### 6.1 vhost-user
384
385   - Prerequisites:
386
387     QEMU version >= 2.2
388
389   - Adding vhost-user ports to Switch
390
391     Unlike DPDK ring ports, DPDK vhost-user ports can have arbitrary names,
392     except that forward and backward slashes are prohibited in the names.
393
394     For vhost-user, the name of the port type is `dpdkvhostuser`
395
396     ```
397     ovs-vsctl add-port br0 vhost-user-1 -- set Interface vhost-user-1
398     type=dpdkvhostuser
399     ```
400
401     This action creates a socket located at
402     `/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-1`, which you must provide
403     to your VM on the QEMU command line. More instructions on this can be
404     found in the next section "Adding vhost-user ports to VM"
405
406     Note: If you wish for the vhost-user sockets to be created in a
407     sub-directory of `/usr/local/var/run/openvswitch`, you may specify
408     this directory in the ovsdb like so:
409
410     `./utilities/ovs-vsctl --no-wait \
411       set Open_vSwitch . other_config:vhost-sock-dir=subdir`
412
413   - Adding vhost-user ports to VM
414
415     1. Configure sockets
416
417        Pass the following parameters to QEMU to attach a vhost-user device:
418
419        ```
420        -chardev socket,id=char1,path=/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-1
421        -netdev type=vhost-user,id=mynet1,chardev=char1,vhostforce
422        -device virtio-net-pci,mac=00:00:00:00:00:01,netdev=mynet1
423        ```
424
425        where vhost-user-1 is the name of the vhost-user port added
426        to the switch.
427        Repeat the above parameters for multiple devices, changing the
428        chardev path and id as necessary. Note that a separate and different
429        chardev path needs to be specified for each vhost-user device. For
430        example you have a second vhost-user port named 'vhost-user-2', you
431        append your QEMU command line with an additional set of parameters:
432
433        ```
434        -chardev socket,id=char2,path=/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-2
435        -netdev type=vhost-user,id=mynet2,chardev=char2,vhostforce
436        -device virtio-net-pci,mac=00:00:00:00:00:02,netdev=mynet2
437        ```
438
439     2. Configure huge pages.
440
441        QEMU must allocate the VM's memory on hugetlbfs. vhost-user ports access
442        a virtio-net device's virtual rings and packet buffers mapping the VM's
443        physical memory on hugetlbfs. To enable vhost-user ports to map the VM's
444        memory into their process address space, pass the following parameters
445        to QEMU:
446
447        ```
448        -object memory-backend-file,id=mem,size=4096M,mem-path=/dev/hugepages,
449        share=on -numa node,memdev=mem -mem-prealloc
450        ```
451
452     3. Enable multiqueue support(OPTIONAL)
453
454        QEMU needs to be configured to use multiqueue.
455        The $q below is the number of queues.
456        The $v is the number of vectors, which is '$q x 2 + 2'.
457
458        ```
459        -chardev socket,id=char2,path=/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-2
460        -netdev type=vhost-user,id=mynet2,chardev=char2,vhostforce,queues=$q
461        -device virtio-net-pci,mac=00:00:00:00:00:02,netdev=mynet2,mq=on,vectors=$v
462        ```
463
464        The vhost-user interface will be automatically reconfigured with required
465        number of rx and tx queues after connection of virtio device.
466        Manual configuration of `n_rxq` is not supported because OVS will work
467        properly only if `n_rxq` will match number of queues configured in QEMU.
468
469        A least 2 PMDs should be configured for the vswitch when using multiqueue.
470        Using a single PMD will cause traffic to be enqueued to the same vhost
471        queue rather than being distributed among different vhost queues for a
472        vhost-user interface.
473
474        If traffic destined for a VM configured with multiqueue arrives to the
475        vswitch via a physical DPDK port, then the number of rxqs should also be
476        set to at least 2 for that physical DPDK port. This is required to increase
477        the probability that a different PMD will handle the multiqueue
478        transmission to the guest using a different vhost queue.
479
480        If one wishes to use multiple queues for an interface in the guest, the
481        driver in the guest operating system must be configured to do so. It is
482        recommended that the number of queues configured be equal to '$q'.
483
484        For example, this can be done for the Linux kernel virtio-net driver with:
485
486        ```
487        ethtool -L <DEV> combined <$q>
488        ```
489        where `-L`: Changes the numbers of channels of the specified network device
490        and `combined`: Changes the number of multi-purpose channels.
491
492   - VM Configuration with libvirt
493
494     * change the user/group, access control policty and restart libvirtd.
495
496       - In `/etc/libvirt/qemu.conf` add/edit the following lines
497
498         ```
499         user = "root"
500         group = "root"
501         ```
502
503       - Disable SELinux or set to permissive mode
504
505         `setenforce 0`
506
507       - Restart the libvirtd process, For example, on Fedora
508
509         `systemctl restart libvirtd.service`
510
511     * Instantiate the VM
512
513       - Copy the xml configuration from [Guest VM using libvirt] in to workspace.
514
515       - Start the VM.
516
517          `virsh create demovm.xml`
518
519       - Connect to the guest console
520
521          `virsh console demovm`
522
523     * VM configuration
524
525       The demovm xml configuration is aimed at achieving out of box performance
526       on VM.
527
528       - The vcpus are pinned to the cores of the CPU socket 0 using vcpupin.
529
530       - Configure NUMA cell and memory shared using memAccess='shared'.
531
532       - Disable mrg_rxbuf='off'.
533
534       Note: For information on libvirt and further tuning refer [libvirt].
535
536 ### 6.2 vhost-cuse
537
538   - Prerequisites:
539
540     QEMU version >= 2.2
541
542   - Enable vhost-cuse support
543
544     1. Enable vhost cuse support in DPDK
545
546        Set `CONFIG_RTE_LIBRTE_VHOST_USER=n` in config/common_linuxapp and follow the
547        steps in 2.2 section of INSTALL.DPDK guide to build DPDK with cuse support.
548        OVS will detect that DPDK has vhost-cuse libraries compiled and in turn will enable
549        support for it in the switch and disable vhost-user support.
550
551     2. Insert the Cuse module
552
553        `modprobe cuse`
554
555     3. Build and insert the `eventfd_link` module
556
557        ```
558        cd $DPDK_DIR/lib/librte_vhost/eventfd_link/
559        make
560        insmod $DPDK_DIR/lib/librte_vhost/eventfd_link.ko
561        ```
562
563   - Adding vhost-cuse ports to Switch
564
565     Unlike DPDK ring ports, DPDK vhost-cuse ports can have arbitrary names.
566     For vhost-cuse, the name of the port type is `dpdkvhostcuse`
567
568     ```
569     ovs-vsctl add-port br0 vhost-cuse-1 -- set Interface vhost-cuse-1
570     type=dpdkvhostcuse
571     ```
572
573     When attaching vhost-cuse ports to QEMU, the name provided during the
574     add-port operation must match the ifname parameter on the QEMU cmd line.
575
576   - Adding vhost-cuse ports to VM
577
578     vhost-cuse ports use a Linux* character device to communicate with QEMU.
579     By default it is set to `/dev/vhost-net`. It is possible to reuse this
580     standard device for DPDK vhost, which makes setup a little simpler but it
581     is better practice to specify an alternative character device in order to
582     avoid any conflicts if kernel vhost is to be used in parallel.
583
584     1. This step is only needed if using an alternative character device.
585
586        ```
587        ./utilities/ovs-vsctl --no-wait set Open_vSwitch . \
588             other_config:cuse-dev-name=my-vhost-net
589        ```
590
591        In the example above, the character device to be used will be
592        `/dev/my-vhost-net`.
593
594     2. In case of reusing kernel vhost character device, there would be conflict
595        user should remove it.
596
597        `rm -rf /dev/vhost-net`
598
599     3. Configure virtio-net adapters
600
601        The following parameters must be passed to the QEMU binary, repeat
602        the below parameters for multiple devices.
603
604        ```
605        -netdev tap,id=<id>,script=no,downscript=no,ifname=<name>,vhost=on
606        -device virtio-net-pci,netdev=net1,mac=<mac>
607        ```
608
609        The DPDK vhost library will negotiate its own features, so they
610        need not be passed in as command line params. Note that as offloads
611        are disabled this is the equivalent of setting
612
613        `csum=off,gso=off,guest_tso4=off,guest_tso6=off,guest_ecn=off`
614
615        When using an alternative character device, it must be explicitly
616        passed to QEMU using the `vhostfd` argument
617
618        ```
619        -netdev tap,id=<id>,script=no,downscript=no,ifname=<name>,vhost=on,
620        vhostfd=<open_fd> -device virtio-net-pci,netdev=net1,mac=<mac>
621        ```
622
623        The open file descriptor must be passed to QEMU running as a child
624        process. This could be done with a simple python script.
625
626        ```
627        #!/usr/bin/python
628        fd = os.open("/dev/usvhost", os.O_RDWR)
629        subprocess.call("qemu-system-x86_64 .... -netdev tap,id=vhostnet0,\
630                        vhost=on,vhostfd=" + fd +"...", shell=True)
631        ```
632
633     4. Configure huge pages
634
635        QEMU must allocate the VM's memory on hugetlbfs. Vhost ports access a
636        virtio-net device's virtual rings and packet buffers mapping the VM's
637        physical memory on hugetlbfs. To enable vhost-ports to map the VM's
638        memory into their process address space, pass the following parameters
639        to QEMU
640
641        `-object memory-backend-file,id=mem,size=4096M,mem-path=/dev/hugepages,
642        share=on -numa node,memdev=mem -mem-prealloc`
643
644   - VM Configuration with QEMU wrapper
645
646     The QEMU wrapper script automatically detects and calls QEMU with the
647     necessary parameters. It performs the following actions:
648
649     * Automatically detects the location of the hugetlbfs and inserts this
650     into the command line parameters.
651     * Automatically open file descriptors for each virtio-net device and
652     inserts this into the command line parameters.
653     * Calls QEMU passing both the command line parameters passed to the
654     script itself and those it has auto-detected.
655
656     Before use, you **must** edit the configuration parameters section of the
657     script to point to the correct emulator location and set additional
658     settings. Of these settings, `emul_path` and `us_vhost_path` **must** be
659     set. All other settings are optional.
660
661     To use directly from the command line simply pass the wrapper some of the
662     QEMU parameters: it will configure the rest. For example:
663
664     ```
665     qemu-wrap.py -cpu host -boot c -hda <disk image> -m 4096 -smp 4
666     --enable-kvm -nographic -vnc none -net none -netdev tap,id=net1,
667     script=no,downscript=no,ifname=if1,vhost=on -device virtio-net-pci,
668     netdev=net1,mac=00:00:00:00:00:01
669     ```
670
671   - VM Configuration with libvirt
672
673     If you are using libvirt, you must enable libvirt to access the character
674     device by adding it to controllers cgroup for libvirtd using the following
675     steps.
676
677     1. In `/etc/libvirt/qemu.conf` add/edit the following lines:
678
679        ```
680        clear_emulator_capabilities = 0
681        user = "root"
682        group = "root"
683        cgroup_device_acl = [
684              "/dev/null", "/dev/full", "/dev/zero",
685              "/dev/random", "/dev/urandom",
686              "/dev/ptmx", "/dev/kvm", "/dev/kqemu",
687              "/dev/rtc", "/dev/hpet", "/dev/net/tun",
688              "/dev/<my-vhost-device>",
689              "/dev/hugepages"]
690        ```
691
692        <my-vhost-device> refers to "vhost-net" if using the `/dev/vhost-net`
693        device. If you have specificed a different name in the database
694        using the "other_config:cuse-dev-name" parameter, please specify that
695        filename instead.
696
697     2. Disable SELinux or set to permissive mode
698
699     3. Restart the libvirtd process
700        For example, on Fedora:
701
702        `systemctl restart libvirtd.service`
703
704     After successfully editing the configuration, you may launch your
705     vhost-enabled VM. The XML describing the VM can be configured like so
706     within the <qemu:commandline> section:
707
708     1. Set up shared hugepages:
709
710        ```
711        <qemu:arg value='-object'/>
712        <qemu:arg value='memory-backend-file,id=mem,size=4096M,mem-path=/dev/hugepages,share=on'/>
713        <qemu:arg value='-numa'/>
714        <qemu:arg value='node,memdev=mem'/>
715        <qemu:arg value='-mem-prealloc'/>
716        ```
717
718     2. Set up your tap devices:
719
720        ```
721        <qemu:arg value='-netdev'/>
722        <qemu:arg value='type=tap,id=net1,script=no,downscript=no,ifname=vhost0,vhost=on'/>
723        <qemu:arg value='-device'/>
724        <qemu:arg value='virtio-net-pci,netdev=net1,mac=00:00:00:00:00:01'/>
725        ```
726
727     Repeat for as many devices as are desired, modifying the id, ifname
728     and mac as necessary.
729
730     Again, if you are using an alternative character device (other than
731     `/dev/vhost-net`), please specify the file descriptor like so:
732
733     `<qemu:arg value='type=tap,id=net3,script=no,downscript=no,ifname=vhost0,vhost=on,vhostfd=<open_fd>'/>`
734
735     Where <open_fd> refers to the open file descriptor of the character device.
736     Instructions of how to retrieve the file descriptor can be found in the
737     "DPDK vhost VM configuration" section.
738     Alternatively, the process is automated with the qemu-wrap.py script,
739     detailed in the next section.
740
741     Now you may launch your VM using virt-manager, or like so:
742
743    `virsh create my_vhost_vm.xml`
744
745   - VM Configuration with libvirt & QEMU wrapper
746
747     To use the qemu-wrapper script in conjuntion with libvirt, follow the
748     steps in the previous section before proceeding with the following steps:
749
750     1. Place `qemu-wrap.py` in libvirtd binary search PATH ($PATH)
751        Ideally in the same directory that the QEMU binary is located.
752
753     2. Ensure that the script has the same owner/group and file permissions
754        as the QEMU binary.
755
756     3. Update the VM xml file using "virsh edit VM.xml"
757
758        Set the VM to use the launch script.
759        Set the emulator path contained in the `<emulator><emulator/>` tags.
760        For example, replace `<emulator>/usr/bin/qemu-kvm<emulator/>` with
761           `<emulator>/usr/bin/qemu-wrap.py<emulator/>`
762
763     4. Edit the Configuration Parameters section of the script to point to
764        the correct emulator location and set any additional options. If you are
765        using a alternative character device name, please set "us_vhost_path" to the
766        location of that device. The script will automatically detect and insert
767        the correct "vhostfd" value in the QEMU command line arguments.
768
769     5. Use virt-manager to launch the VM
770
771 ### 6.3 DPDK backend inside VM
772
773   Please note that additional configuration is required if you want to run
774   ovs-vswitchd with DPDK backend inside a QEMU virtual machine. Ovs-vswitchd
775   creates separate DPDK TX queues for each CPU core available. This operation
776   fails inside QEMU virtual machine because, by default, VirtIO NIC provided
777   to the guest is configured to support only single TX queue and single RX
778   queue. To change this behavior, you need to turn on 'mq' (multiqueue)
779   property of all virtio-net-pci devices emulated by QEMU and used by DPDK.
780   You may do it manually (by changing QEMU command line) or, if you use
781   Libvirt, by adding the following string:
782
783   `<driver name='vhost' queues='N'/>`
784
785   to <interface> sections of all network devices used by DPDK. Parameter 'N'
786   determines how many queues can be used by the guest.This may not work with
787   old versions of QEMU found in some distros and need Qemu version >= 2.2.
788
789 ## <a name="qos"></a> 7. QOS
790
791 Here is an example on QOS usage.
792 Assuming you have a vhost-user port transmitting traffic consisting of
793 packets of size 64 bytes, the following command would limit the egress
794 transmission rate of the port to ~1,000,000 packets per second
795
796 `ovs-vsctl set port vhost-user0 qos=@newqos -- --id=@newqos create qos
797 type=egress-policer other-config:cir=46000000 other-config:cbs=2048`
798
799 To examine the QoS configuration of the port:
800
801 `ovs-appctl -t ovs-vswitchd qos/show vhost-user0`
802
803 To clear the QoS configuration from the port and ovsdb use the following:
804
805 `ovs-vsctl destroy QoS vhost-user0 -- clear Port vhost-user0 qos`
806
807 For more details regarding egress-policer parameters please refer to the
808 vswitch.xml.
809
810 ## <a name="rl"></a> 8. Rate Limiting
811
812 Here is an example on Ingress Policing usage.
813 Assuming you have a vhost-user port receiving traffic consisting of
814 packets of size 64 bytes, the following command would limit the reception
815 rate of the port to ~1,000,000 packets per second:
816
817 `ovs-vsctl set interface vhost-user0 ingress_policing_rate=368000
818  ingress_policing_burst=1000`
819
820 To examine the ingress policer configuration of the port:
821
822 `ovs-vsctl list interface vhost-user0`
823
824 To clear the ingress policer configuration from the port use the following:
825
826 `ovs-vsctl set interface vhost-user0 ingress_policing_rate=0`
827
828 For more details regarding ingress-policer see the vswitch.xml.
829
830 ## <a name="vsperf"></a> 9. Vsperf
831
832 Vsperf project goal is to develop vSwitch test framework that can be used to
833 validate the suitability of different vSwitch implementations in a Telco deployment
834 environment. More information can be found in below link.
835
836 https://wiki.opnfv.org/display/vsperf/VSperf+Home
837
838
839 Bug Reporting:
840 --------------
841
842 Please report problems to bugs@openvswitch.org.
843
844
845 [INSTALL.userspace.md]:INSTALL.userspace.md
846 [INSTALL.md]:INSTALL.md
847 [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
848 [DPDK Docs]: http://dpdk.org/doc
849 [libvirt]: http://libvirt.org/formatdomain.html
850 [Guest VM using libvirt]: INSTALL.DPDK.md#ovstc
851 [INSTALL DPDK]: INSTALL.DPDK.md#build
852 [INSTALL OVS]: INSTALL.DPDK.md#build