dpif-netlink: add GENEVE creation support
[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, libnuma
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 9. Ingress Policing Example
271
272    Assuming you have a vhost-user port receiving traffic consisting of
273    packets of size 64 bytes, the following command would limit the reception
274    rate of the port to ~1,000,000 packets per second:
275
276    `ovs-vsctl set interface vhost-user0 ingress_policing_rate=368000
277     ingress_policing_burst=1000`
278
279    To examine the ingress policer configuration of the port:
280
281    `ovs-vsctl list interface vhost-user0`
282
283    To clear the ingress policer configuration from the port use the following:
284
285    `ovs-vsctl set interface vhost-user0 ingress_policing_rate=0`
286
287    For more details regarding ingress-policer see the vswitch.xml.
288
289 Performance Tuning:
290 -------------------
291
292 1. PMD affinitization
293
294    A poll mode driver (pmd) thread handles the I/O of all DPDK
295    interfaces assigned to it. A pmd thread will busy loop through
296    the assigned port/rxq's polling for packets, switch the packets
297    and send to a tx port if required. Typically, it is found that
298    a pmd thread is CPU bound, meaning that the greater the CPU
299    occupancy the pmd thread can get, the better the performance. To
300    that end, it is good practice to ensure that a pmd thread has as
301    many cycles on a core available to it as possible. This can be
302    achieved by affinitizing the pmd thread with a core that has no
303    other workload. See section 7 below for a description of how to
304    isolate cores for this purpose also.
305
306    The following command can be used to specify the affinity of the
307    pmd thread(s).
308
309    `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=<hex string>`
310
311    By setting a bit in the mask, a pmd thread is created and pinned
312    to the corresponding CPU core. e.g. to run a pmd thread on core 1
313
314    `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=2`
315
316    For more information, please refer to the Open_vSwitch TABLE section in
317
318    `man ovs-vswitchd.conf.db`
319
320    Note, that a pmd thread on a NUMA node is only created if there is
321    at least one DPDK interface from that NUMA node added to OVS.
322
323 2. Multiple poll mode driver threads
324
325    With pmd multi-threading support, OVS creates one pmd thread
326    for each NUMA node by default. However, it can be seen that in cases
327    where there are multiple ports/rxq's producing traffic, performance
328    can be improved by creating multiple pmd threads running on separate
329    cores. These pmd threads can then share the workload by each being
330    responsible for different ports/rxq's. Assignment of ports/rxq's to
331    pmd threads is done automatically.
332
333    The following command can be used to specify the affinity of the
334    pmd threads.
335
336    `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=<hex string>`
337
338    A set bit in the mask means a pmd thread is created and pinned
339    to the corresponding CPU core. e.g. to run pmd threads on core 1 and 2
340
341    `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=6`
342
343    For more information, please refer to the Open_vSwitch TABLE section in
344
345    `man ovs-vswitchd.conf.db`
346
347    For example, when using dpdk and dpdkvhostuser ports in a bi-directional
348    VM loopback as shown below, spreading the workload over 2 or 4 pmd
349    threads shows significant improvements as there will be more total CPU
350    occupancy available.
351
352    NIC port0 <-> OVS <-> VM <-> OVS <-> NIC port 1
353
354    The following command can be used to confirm that the port/rxq assignment
355    to pmd threads is as required:
356
357    `ovs-appctl dpif-netdev/pmd-rxq-show`
358
359    This can also be checked with:
360
361    ```
362    top -H
363    taskset -p <pid_of_pmd>
364    ```
365
366    To understand where most of the pmd thread time is spent and whether the
367    caches are being utilized, these commands can be used:
368
369    ```
370    # Clear previous stats
371    ovs-appctl dpif-netdev/pmd-stats-clear
372
373    # Check current stats
374    ovs-appctl dpif-netdev/pmd-stats-show
375    ```
376
377 3. DPDK port Rx Queues
378
379    `ovs-vsctl set Interface <DPDK interface> options:n_rxq=<integer>`
380
381    The command above sets the number of rx queues for DPDK interface.
382    The rx queues are assigned to pmd threads on the same NUMA node in a
383    round-robin fashion.  For more information, please refer to the
384    Open_vSwitch TABLE section in
385
386    `man ovs-vswitchd.conf.db`
387
388 4. Exact Match Cache
389
390    Each pmd thread contains one EMC. After initial flow setup in the
391    datapath, the EMC contains a single table and provides the lowest level
392    (fastest) switching for DPDK ports. If there is a miss in the EMC then
393    the next level where switching will occur is the datapath classifier.
394    Missing in the EMC and looking up in the datapath classifier incurs a
395    significant performance penalty. If lookup misses occur in the EMC
396    because it is too small to handle the number of flows, its size can
397    be increased. The EMC size can be modified by editing the define
398    EM_FLOW_HASH_SHIFT in lib/dpif-netdev.c.
399
400    As mentioned above an EMC is per pmd thread. So an alternative way of
401    increasing the aggregate amount of possible flow entries in EMC and
402    avoiding datapath classifier lookups is to have multiple pmd threads
403    running. This can be done as described in section 2.
404
405 5. Compiler options
406
407    The default compiler optimization level is '-O2'. Changing this to
408    more aggressive compiler optimizations such as '-O3' or
409    '-Ofast -march=native' with gcc can produce performance gains.
410
411 6. Simultaneous Multithreading (SMT)
412
413    With SMT enabled, one physical core appears as two logical cores
414    which can improve performance.
415
416    SMT can be utilized to add additional pmd threads without consuming
417    additional physical cores. Additional pmd threads may be added in the
418    same manner as described in section 2. If trying to minimize the use
419    of physical cores for pmd threads, care must be taken to set the
420    correct bits in the pmd-cpu-mask to ensure that the pmd threads are
421    pinned to SMT siblings.
422
423    For example, when using 2x 10 core processors in a dual socket system
424    with HT enabled, /proc/cpuinfo will report 40 logical cores. To use
425    two logical cores which share the same physical core for pmd threads,
426    the following command can be used to identify a pair of logical cores.
427
428    `cat /sys/devices/system/cpu/cpuN/topology/thread_siblings_list`
429
430    where N is the logical core number. In this example, it would show that
431    cores 1 and 21 share the same physical core. The pmd-cpu-mask to enable
432    two pmd threads running on these two logical cores (one physical core)
433    is.
434
435    `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=100002`
436
437    Note that SMT is enabled by the Hyper-Threading section in the
438    BIOS, and as such will apply to the whole system. So the impact of
439    enabling/disabling it for the whole system should be considered
440    e.g. If workloads on the system can scale across multiple cores,
441    SMT may very beneficial. However, if they do not and perform best
442    on a single physical core, SMT may not be beneficial.
443
444 7. The isolcpus kernel boot parameter
445
446    isolcpus can be used on the kernel bootline to isolate cores from the
447    kernel scheduler and hence dedicate them to OVS or other packet
448    forwarding related workloads. For example a Linux kernel boot-line
449    could be:
450
451    ```
452    GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet hugepagesz=1G hugepages=4
453    default_hugepagesz=1G 'intel_iommu=off' isolcpus=1-19"
454    ```
455
456 8. NUMA/Cluster On Die
457
458    Ideally inter NUMA datapaths should be avoided where possible as packets
459    will go across QPI and there may be a slight performance penalty when
460    compared with intra NUMA datapaths. On Intel Xeon Processor E5 v3,
461    Cluster On Die is introduced on models that have 10 cores or more.
462    This makes it possible to logically split a socket into two NUMA regions
463    and again it is preferred where possible to keep critical datapaths
464    within the one cluster.
465
466    It is good practice to ensure that threads that are in the datapath are
467    pinned to cores in the same NUMA area. e.g. pmd threads and QEMU vCPUs
468    responsible for forwarding. If DPDK is built with
469    CONFIG_RTE_LIBRTE_VHOST_NUMA=y, vHost User ports automatically
470    detect the NUMA socket of the QEMU vCPUs and will be serviced by a PMD
471    from the same node provided a core on this node is enabled in the
472    pmd-cpu-mask.
473
474 9. Rx Mergeable buffers
475
476    Rx Mergeable buffers is a virtio feature that allows chaining of multiple
477    virtio descriptors to handle large packet sizes. As such, large packets
478    are handled by reserving and chaining multiple free descriptors
479    together. Mergeable buffer support is negotiated between the virtio
480    driver and virtio device and is supported by the DPDK vhost library.
481    This behavior is typically supported and enabled by default, however
482    in the case where the user knows that rx mergeable buffers are not needed
483    i.e. jumbo frames are not needed, it can be forced off by adding
484    mrg_rxbuf=off to the QEMU command line options. By not reserving multiple
485    chains of descriptors it will make more individual virtio descriptors
486    available for rx to the guest using dpdkvhost ports and this can improve
487    performance.
488
489 10. Packet processing in the guest
490
491    It is good practice whether simply forwarding packets from one
492    interface to another or more complex packet processing in the guest,
493    to ensure that the thread performing this work has as much CPU
494    occupancy as possible. For example when the DPDK sample application
495    `testpmd` is used to forward packets in the guest, multiple QEMU vCPU
496    threads can be created. Taskset can then be used to affinitize the
497    vCPU thread responsible for forwarding to a dedicated core not used
498    for other general processing on the host system.
499
500 11. DPDK virtio pmd in the guest
501
502    dpdkvhostcuse or dpdkvhostuser ports can be used to accelerate the path
503    to the guest using the DPDK vhost library. This library is compatible with
504    virtio-net drivers in the guest but significantly better performance can
505    be observed when using the DPDK virtio pmd driver in the guest. The DPDK
506    `testpmd` application can be used in the guest as an example application
507    that forwards packet from one DPDK vhost port to another. An example of
508    running `testpmd` in the guest can be seen here.
509
510    ```
511    ./testpmd -c 0x3 -n 4 --socket-mem 512 -- --burst=64 -i --txqflags=0xf00
512    --disable-hw-vlan --forward-mode=io --auto-start
513    ```
514
515    See below information on dpdkvhostcuse and dpdkvhostuser ports.
516    See [DPDK Docs] for more information on `testpmd`.
517
518 DPDK Rings :
519 ------------
520
521 Following the steps above to create a bridge, you can now add dpdk rings
522 as a port to the vswitch.  OVS will expect the DPDK ring device name to
523 start with dpdkr and end with a portid.
524
525 `ovs-vsctl add-port br0 dpdkr0 -- set Interface dpdkr0 type=dpdkr`
526
527 DPDK rings client test application
528
529 Included in the test directory is a sample DPDK application for testing
530 the rings.  This is from the base dpdk directory and modified to work
531 with the ring naming used within ovs.
532
533 location tests/ovs_client
534
535 To run the client :
536
537 ```
538 cd /usr/src/ovs/tests/
539 ovsclient -c 1 -n 4 --proc-type=secondary -- -n "port id you gave dpdkr"
540 ```
541
542 In the case of the dpdkr example above the "port id you gave dpdkr" is 0.
543
544 It is essential to have --proc-type=secondary
545
546 The application simply receives an mbuf on the receive queue of the
547 ethernet ring and then places that same mbuf on the transmit ring of
548 the ethernet ring.  It is a trivial loopback application.
549
550 DPDK rings in VM (IVSHMEM shared memory communications)
551 -------------------------------------------------------
552
553 In addition to executing the client in the host, you can execute it within
554 a guest VM. To do so you will need a patched qemu.  You can download the
555 patch and getting started guide at :
556
557 https://01.org/packet-processing/downloads
558
559 A general rule of thumb for better performance is that the client
560 application should not be assigned the same dpdk core mask "-c" as
561 the vswitchd.
562
563 DPDK vhost:
564 -----------
565
566 DPDK 16.04 supports two types of vhost:
567
568 1. vhost-user
569 2. vhost-cuse
570
571 Whatever type of vhost is enabled in the DPDK build specified, is the type
572 that will be enabled in OVS. By default, vhost-user is enabled in DPDK.
573 Therefore, unless vhost-cuse has been enabled in DPDK, vhost-user ports
574 will be enabled in OVS.
575 Please note that support for vhost-cuse is intended to be deprecated in OVS
576 in a future release.
577
578 DPDK vhost-user:
579 ----------------
580
581 The following sections describe the use of vhost-user 'dpdkvhostuser' ports
582 with OVS.
583
584 DPDK vhost-user Prerequisites:
585 -------------------------
586
587 1. DPDK 16.04 with vhost support enabled as documented in the "Building and
588    Installing section"
589
590 2. QEMU version v2.1.0+
591
592    QEMU v2.1.0 will suffice, but it is recommended to use v2.2.0 if providing
593    your VM with memory greater than 1GB due to potential issues with memory
594    mapping larger areas.
595
596 Adding DPDK vhost-user ports to the Switch:
597 --------------------------------------
598
599 Following the steps above to create a bridge, you can now add DPDK vhost-user
600 as a port to the vswitch. Unlike DPDK ring ports, DPDK vhost-user ports can
601 have arbitrary names, except that forward and backward slashes are prohibited
602 in the names.
603
604   -  For vhost-user, the name of the port type is `dpdkvhostuser`
605
606      ```
607      ovs-vsctl add-port br0 vhost-user-1 -- set Interface vhost-user-1
608      type=dpdkvhostuser
609      ```
610
611      This action creates a socket located at
612      `/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-1`, which you must provide
613      to your VM on the QEMU command line. More instructions on this can be
614      found in the next section "DPDK vhost-user VM configuration"
615   - If you wish for the vhost-user sockets to be created in a sub-directory of
616     `/usr/local/var/run/openvswitch`, you may specify this directory in the
617     ovsdb like so:
618
619       `./utilities/ovs-vsctl --no-wait \
620         set Open_vSwitch . other_config:vhost-sock-dir=subdir`
621
622 DPDK vhost-user VM configuration:
623 ---------------------------------
624 Follow the steps below to attach vhost-user port(s) to a VM.
625
626 1. Configure sockets.
627    Pass the following parameters to QEMU to attach a vhost-user device:
628
629    ```
630    -chardev socket,id=char1,path=/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-1
631    -netdev type=vhost-user,id=mynet1,chardev=char1,vhostforce
632    -device virtio-net-pci,mac=00:00:00:00:00:01,netdev=mynet1
633    ```
634
635    ...where vhost-user-1 is the name of the vhost-user port added
636    to the switch.
637    Repeat the above parameters for multiple devices, changing the
638    chardev path and id as necessary. Note that a separate and different
639    chardev path needs to be specified for each vhost-user device. For
640    example you have a second vhost-user port named 'vhost-user-2', you
641    append your QEMU command line with an additional set of parameters:
642
643    ```
644    -chardev socket,id=char2,path=/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-2
645    -netdev type=vhost-user,id=mynet2,chardev=char2,vhostforce
646    -device virtio-net-pci,mac=00:00:00:00:00:02,netdev=mynet2
647    ```
648
649 2. Configure huge pages.
650    QEMU must allocate the VM's memory on hugetlbfs. vhost-user ports access
651    a virtio-net device's virtual rings and packet buffers mapping the VM's
652    physical memory on hugetlbfs. To enable vhost-user ports to map the VM's
653    memory into their process address space, pass the following paramters
654    to QEMU:
655
656    ```
657    -object memory-backend-file,id=mem,size=4096M,mem-path=/dev/hugepages,
658    share=on
659    -numa node,memdev=mem -mem-prealloc
660    ```
661
662 3. Optional: Enable multiqueue support
663    The vhost-user interface must be configured in Open vSwitch with the
664    desired amount of queues with:
665
666    ```
667    ovs-vsctl set Interface vhost-user-2 options:n_rxq=<requested queues>
668    ```
669
670    QEMU needs to be configured as well.
671    The $q below should match the queues requested in OVS (if $q is more,
672    packets will not be received).
673    The $v is the number of vectors, which is '$q x 2 + 2'.
674
675    ```
676    -chardev socket,id=char2,path=/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-2
677    -netdev type=vhost-user,id=mynet2,chardev=char2,vhostforce,queues=$q
678    -device virtio-net-pci,mac=00:00:00:00:00:02,netdev=mynet2,mq=on,vectors=$v
679    ```
680
681    If one wishes to use multiple queues for an interface in the guest, the
682    driver in the guest operating system must be configured to do so. It is
683    recommended that the number of queues configured be equal to '$q'.
684
685    For example, this can be done for the Linux kernel virtio-net driver with:
686
687    ```
688    ethtool -L <DEV> combined <$q>
689    ```
690
691    A note on the command above:
692
693    `-L`: Changes the numbers of channels of the specified network device
694
695    `combined`: Changes the number of multi-purpose channels.
696
697 DPDK vhost-cuse:
698 ----------------
699
700 The following sections describe the use of vhost-cuse 'dpdkvhostcuse' ports
701 with OVS.
702
703 DPDK vhost-cuse Prerequisites:
704 -------------------------
705
706 1. DPDK 16.04 with vhost support enabled as documented in the "Building and
707    Installing section"
708    As an additional step, you must enable vhost-cuse in DPDK by setting the
709    following additional flag in `config/common_base`:
710
711    `CONFIG_RTE_LIBRTE_VHOST_USER=n`
712
713    Following this, rebuild DPDK as per the instructions in the "Building and
714    Installing" section. Finally, rebuild OVS as per step 3 in the "Building
715    and Installing" section - OVS will detect that DPDK has vhost-cuse libraries
716    compiled and in turn will enable support for it in the switch and disable
717    vhost-user support.
718
719 2. Insert the Cuse module:
720
721      `modprobe cuse`
722
723 3. Build and insert the `eventfd_link` module:
724
725      ```
726      cd $DPDK_DIR/lib/librte_vhost/eventfd_link/
727      make
728      insmod $DPDK_DIR/lib/librte_vhost/eventfd_link.ko
729      ```
730
731 4. QEMU version v2.1.0+
732
733    vhost-cuse will work with QEMU v2.1.0 and above, however it is recommended to
734    use v2.2.0 if providing your VM with memory greater than 1GB due to potential
735    issues with memory mapping larger areas.
736    Note: QEMU v1.6.2 will also work, with slightly different command line parameters,
737    which are specified later in this document.
738
739 Adding DPDK vhost-cuse ports to the Switch:
740 --------------------------------------
741
742 Following the steps above to create a bridge, you can now add DPDK vhost-cuse
743 as a port to the vswitch. Unlike DPDK ring ports, DPDK vhost-cuse ports can have
744 arbitrary names.
745
746   -  For vhost-cuse, the name of the port type is `dpdkvhostcuse`
747
748      ```
749      ovs-vsctl add-port br0 vhost-cuse-1 -- set Interface vhost-cuse-1
750      type=dpdkvhostcuse
751      ```
752
753      When attaching vhost-cuse ports to QEMU, the name provided during the
754      add-port operation must match the ifname parameter on the QEMU command
755      line. More instructions on this can be found in the next section.
756
757 DPDK vhost-cuse VM configuration:
758 ---------------------------------
759
760    vhost-cuse ports use a Linux* character device to communicate with QEMU.
761    By default it is set to `/dev/vhost-net`. It is possible to reuse this
762    standard device for DPDK vhost, which makes setup a little simpler but it
763    is better practice to specify an alternative character device in order to
764    avoid any conflicts if kernel vhost is to be used in parallel.
765
766 1. This step is only needed if using an alternative character device.
767
768    The new character device filename must be specified in the ovsdb:
769
770         `./utilities/ovs-vsctl --no-wait set Open_vSwitch . \
771                           other_config:cuse-dev-name=my-vhost-net`
772
773    In the example above, the character device to be used will be
774    `/dev/my-vhost-net`.
775
776 2. This step is only needed if reusing the standard character device. It will
777    conflict with the kernel vhost character device so the user must first
778    remove it.
779
780        `rm -rf /dev/vhost-net`
781
782 3a. Configure virtio-net adaptors:
783    The following parameters must be passed to the QEMU binary:
784
785      ```
786      -netdev tap,id=<id>,script=no,downscript=no,ifname=<name>,vhost=on
787      -device virtio-net-pci,netdev=net1,mac=<mac>
788      ```
789
790      Repeat the above parameters for multiple devices.
791
792      The DPDK vhost library will negiotiate its own features, so they
793      need not be passed in as command line params. Note that as offloads are
794      disabled this is the equivalent of setting:
795
796      `csum=off,gso=off,guest_tso4=off,guest_tso6=off,guest_ecn=off`
797
798 3b. If using an alternative character device. It must be also explicitly
799     passed to QEMU using the `vhostfd` argument:
800
801      ```
802      -netdev tap,id=<id>,script=no,downscript=no,ifname=<name>,vhost=on,
803      vhostfd=<open_fd>
804      -device virtio-net-pci,netdev=net1,mac=<mac>
805      ```
806
807      The open file descriptor must be passed to QEMU running as a child
808      process. This could be done with a simple python script.
809
810        ```
811        #!/usr/bin/python
812        fd = os.open("/dev/usvhost", os.O_RDWR)
813        subprocess.call("qemu-system-x86_64 .... -netdev tap,id=vhostnet0,\
814                         vhost=on,vhostfd=" + fd +"...", shell=True)
815
816    Alternatively the `qemu-wrap.py` script can be used to automate the
817    requirements specified above and can be used in conjunction with libvirt if
818    desired. See the "DPDK vhost VM configuration with QEMU wrapper" section
819    below.
820
821 4. Configure huge pages:
822    QEMU must allocate the VM's memory on hugetlbfs. Vhost ports access a
823    virtio-net device's virtual rings and packet buffers mapping the VM's
824    physical memory on hugetlbfs. To enable vhost-ports to map the VM's
825    memory into their process address space, pass the following parameters
826    to QEMU:
827
828      `-object memory-backend-file,id=mem,size=4096M,mem-path=/dev/hugepages,
829       share=on -numa node,memdev=mem -mem-prealloc`
830
831    Note: For use with an earlier QEMU version such as v1.6.2, use the
832    following to configure hugepages instead:
833
834      `-mem-path /dev/hugepages -mem-prealloc`
835
836 DPDK vhost-cuse VM configuration with QEMU wrapper:
837 ---------------------------------------------------
838 The QEMU wrapper script automatically detects and calls QEMU with the
839 necessary parameters. It performs the following actions:
840
841   * Automatically detects the location of the hugetlbfs and inserts this
842     into the command line parameters.
843   * Automatically open file descriptors for each virtio-net device and
844     inserts this into the command line parameters.
845   * Calls QEMU passing both the command line parameters passed to the
846     script itself and those it has auto-detected.
847
848 Before use, you **must** edit the configuration parameters section of the
849 script to point to the correct emulator location and set additional
850 settings. Of these settings, `emul_path` and `us_vhost_path` **must** be
851 set. All other settings are optional.
852
853 To use directly from the command line simply pass the wrapper some of the
854 QEMU parameters: it will configure the rest. For example:
855
856 ```
857 qemu-wrap.py -cpu host -boot c -hda <disk image> -m 4096 -smp 4
858   --enable-kvm -nographic -vnc none -net none -netdev tap,id=net1,
859   script=no,downscript=no,ifname=if1,vhost=on -device virtio-net-pci,
860   netdev=net1,mac=00:00:00:00:00:01
861 ```
862
863 DPDK vhost-cuse VM configuration with libvirt:
864 ----------------------------------------------
865
866 If you are using libvirt, you must enable libvirt to access the character
867 device by adding it to controllers cgroup for libvirtd using the following
868 steps.
869
870      1. In `/etc/libvirt/qemu.conf` add/edit the following lines:
871
872         ```
873         1) clear_emulator_capabilities = 0
874         2) user = "root"
875         3) group = "root"
876         4) cgroup_device_acl = [
877                "/dev/null", "/dev/full", "/dev/zero",
878                "/dev/random", "/dev/urandom",
879                "/dev/ptmx", "/dev/kvm", "/dev/kqemu",
880                "/dev/rtc", "/dev/hpet", "/dev/net/tun",
881                "/dev/<my-vhost-device>",
882                "/dev/hugepages"]
883         ```
884
885         <my-vhost-device> refers to "vhost-net" if using the `/dev/vhost-net`
886         device. If you have specificed a different name in the database
887         using the "other_config:cuse-dev-name" parameter, please specify that
888         filename instead.
889
890      2. Disable SELinux or set to permissive mode
891
892      3. Restart the libvirtd process
893         For example, on Fedora:
894
895           `systemctl restart libvirtd.service`
896
897 After successfully editing the configuration, you may launch your
898 vhost-enabled VM. The XML describing the VM can be configured like so
899 within the <qemu:commandline> section:
900
901      1. Set up shared hugepages:
902
903      ```
904      <qemu:arg value='-object'/>
905      <qemu:arg value='memory-backend-file,id=mem,size=4096M,mem-path=/dev/hugepages,share=on'/>
906      <qemu:arg value='-numa'/>
907      <qemu:arg value='node,memdev=mem'/>
908      <qemu:arg value='-mem-prealloc'/>
909      ```
910
911      2. Set up your tap devices:
912
913      ```
914      <qemu:arg value='-netdev'/>
915      <qemu:arg value='type=tap,id=net1,script=no,downscript=no,ifname=vhost0,vhost=on'/>
916      <qemu:arg value='-device'/>
917      <qemu:arg value='virtio-net-pci,netdev=net1,mac=00:00:00:00:00:01'/>
918      ```
919
920      Repeat for as many devices as are desired, modifying the id, ifname
921      and mac as necessary.
922
923      Again, if you are using an alternative character device (other than
924      `/dev/vhost-net`), please specify the file descriptor like so:
925
926      `<qemu:arg value='type=tap,id=net3,script=no,downscript=no,ifname=vhost0,vhost=on,vhostfd=<open_fd>'/>`
927
928      Where <open_fd> refers to the open file descriptor of the character device.
929      Instructions of how to retrieve the file descriptor can be found in the
930      "DPDK vhost VM configuration" section.
931      Alternatively, the process is automated with the qemu-wrap.py script,
932      detailed in the next section.
933
934 Now you may launch your VM using virt-manager, or like so:
935
936     `virsh create my_vhost_vm.xml`
937
938 DPDK vhost-cuse VM configuration with libvirt and QEMU wrapper:
939 ----------------------------------------------------------
940
941 To use the qemu-wrapper script in conjuntion with libvirt, follow the
942 steps in the previous section before proceeding with the following steps:
943
944   1. Place `qemu-wrap.py` in libvirtd's binary search PATH ($PATH)
945      Ideally in the same directory that the QEMU binary is located.
946
947   2. Ensure that the script has the same owner/group and file permissions
948      as the QEMU binary.
949
950   3. Update the VM xml file using "virsh edit VM.xml"
951
952        1. Set the VM to use the launch script.
953           Set the emulator path contained in the `<emulator><emulator/>` tags.
954           For example, replace:
955
956             `<emulator>/usr/bin/qemu-kvm<emulator/>`
957
958             with:
959
960             `<emulator>/usr/bin/qemu-wrap.py<emulator/>`
961
962   4. Edit the Configuration Parameters section of the script to point to
963   the correct emulator location and set any additional options. If you are
964   using a alternative character device name, please set "us_vhost_path" to the
965   location of that device. The script will automatically detect and insert
966   the correct "vhostfd" value in the QEMU command line arguments.
967
968   5. Use virt-manager to launch the VM
969
970 Running ovs-vswitchd with DPDK backend inside a VM
971 --------------------------------------------------
972
973 Please note that additional configuration is required if you want to run
974 ovs-vswitchd with DPDK backend inside a QEMU virtual machine. Ovs-vswitchd
975 creates separate DPDK TX queues for each CPU core available. This operation
976 fails inside QEMU virtual machine because, by default, VirtIO NIC provided
977 to the guest is configured to support only single TX queue and single RX
978 queue. To change this behavior, you need to turn on 'mq' (multiqueue)
979 property of all virtio-net-pci devices emulated by QEMU and used by DPDK.
980 You may do it manually (by changing QEMU command line) or, if you use Libvirt,
981 by adding the following string:
982
983 `<driver name='vhost' queues='N'/>`
984
985 to <interface> sections of all network devices used by DPDK. Parameter 'N'
986 determines how many queues can be used by the guest.
987
988 Restrictions:
989 -------------
990
991   - Work with 1500 MTU, needs few changes in DPDK lib to fix this issue.
992   - Currently DPDK port does not make use any offload functionality.
993   - DPDK-vHost support works with 1G huge pages.
994
995   ivshmem:
996   - If you run Open vSwitch with smaller page sizes (e.g. 2MB), you may be
997     unable to share any rings or mempools with a virtual machine.
998     This is because the current implementation of ivshmem works by sharing
999     a single 1GB huge page from the host operating system to any guest
1000     operating system through the Qemu ivshmem device. When using smaller
1001     page sizes, multiple pages may be required to hold the ring descriptors
1002     and buffer pools. The Qemu ivshmem device does not allow you to share
1003     multiple file descriptors to the guest operating system. However, if you
1004     want to share dpdkr rings with other processes on the host, you can do
1005     this with smaller page sizes.
1006
1007   Platform and Network Interface:
1008   - By default with DPDK 16.04, a maximum of 64 TX queues can be used with an
1009     Intel XL710 Network Interface on a platform with more than 64 logical
1010     cores. If a user attempts to add an XL710 interface as a DPDK port type to
1011     a system as described above, an error will be reported that initialization
1012     failed for the 65th queue. OVS will then roll back to the previous
1013     successful queue initialization and use that value as the total number of
1014     TX queues available with queue locking. If a user wishes to use more than
1015     64 queues and avoid locking, then the
1016     `CONFIG_RTE_LIBRTE_I40E_QUEUE_NUM_PER_PF` config parameter in DPDK must be
1017     increased to the desired number of queues. Both DPDK and OVS must be
1018     recompiled for this change to take effect.
1019
1020 Bug Reporting:
1021 --------------
1022
1023 Please report problems to bugs@openvswitch.org.
1024
1025 [INSTALL.userspace.md]:INSTALL.userspace.md
1026 [INSTALL.md]:INSTALL.md
1027 [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
1028 [DPDK Docs]: http://dpdk.org/doc