Makefile.am: Clean flake8-check too.
[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 2.2
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-2.2
28      cd $DPDK_DIR
29      ```
30
31   2. Update `config/common_linuxapp` so that DPDK generate single lib file.
32      (modification also required for IVSHMEM build)
33
34      `CONFIG_RTE_BUILD_COMBINE_LIBS=y`
35
36      Then run `make install` to build and install the library.
37      For default install without IVSHMEM:
38
39      `make install T=x86_64-native-linuxapp-gcc`
40
41      To include IVSHMEM (shared memory):
42
43      `make install T=x86_64-ivshmem-linuxapp-gcc`
44
45      For further details refer to http://dpdk.org/
46
47 2. Configure & build the Linux kernel:
48
49    Refer to intel-dpdk-getting-started-guide.pdf for understanding
50    DPDK kernel requirement.
51
52 3. Configure & build OVS:
53
54    * Non IVSHMEM:
55
56      `export DPDK_BUILD=$DPDK_DIR/x86_64-native-linuxapp-gcc/`
57
58    * IVSHMEM:
59
60      `export DPDK_BUILD=$DPDK_DIR/x86_64-ivshmem-linuxapp-gcc/`
61
62    ```
63    cd $(OVS_DIR)/
64    ./boot.sh
65    ./configure --with-dpdk=$DPDK_BUILD [CFLAGS="-g -O2 -Wno-cast-align"]
66    make
67    ```
68
69    Note: 'clang' users may specify the '-Wno-cast-align' flag to suppress DPDK cast-align warnings.
70
71 To have better performance one can enable aggressive compiler optimizations and
72 use the special instructions(popcnt, crc32) that may not be available on all
73 machines. Instead of typing `make`, type:
74
75 `make CFLAGS='-O3 -march=native'`
76
77 Refer to [INSTALL.userspace.md] for general requirements of building userspace OVS.
78
79 Using the DPDK with ovs-vswitchd:
80 ---------------------------------
81
82 1. Setup system boot
83    Add the following options to the kernel bootline:
84    
85    `default_hugepagesz=1GB hugepagesz=1G hugepages=1`
86
87 2. Setup DPDK devices:
88
89    DPDK devices can be setup using either the VFIO (for DPDK 1.7+) or UIO
90    modules. UIO requires inserting an out of tree driver igb_uio.ko that is
91    available in DPDK. Setup for both methods are described below.
92
93    * UIO:
94      1. insert uio.ko: `modprobe uio`
95      2. insert igb_uio.ko: `insmod $DPDK_BUILD/kmod/igb_uio.ko`
96      3. Bind network device to igb_uio:
97          `$DPDK_DIR/tools/dpdk_nic_bind.py --bind=igb_uio eth1`
98
99    * VFIO:
100
101      VFIO needs to be supported in the kernel and the BIOS. More information
102      can be found in the [DPDK Linux GSG].
103
104      1. Insert vfio-pci.ko: `modprobe vfio-pci`
105      2. Set correct permissions on vfio device: `sudo /usr/bin/chmod a+x /dev/vfio`
106         and: `sudo /usr/bin/chmod 0666 /dev/vfio/*`
107      3. Bind network device to vfio-pci:
108         `$DPDK_DIR/tools/dpdk_nic_bind.py --bind=vfio-pci eth1`
109
110 3. Mount the hugetable filesystem
111
112    `mount -t hugetlbfs -o pagesize=1G none /dev/hugepages`
113
114    Ref to http://www.dpdk.org/doc/quick-start for verifying DPDK setup.
115
116 4. Follow the instructions in [INSTALL.md] to install only the
117    userspace daemons and utilities (via 'make install').
118    1. First time only db creation (or clearing):
119
120       ```
121       mkdir -p /usr/local/etc/openvswitch
122       mkdir -p /usr/local/var/run/openvswitch
123       rm /usr/local/etc/openvswitch/conf.db
124       ovsdb-tool create /usr/local/etc/openvswitch/conf.db  \
125              /usr/local/share/openvswitch/vswitch.ovsschema
126       ```
127
128    2. Start ovsdb-server
129
130       ```
131       ovsdb-server --remote=punix:/usr/local/var/run/openvswitch/db.sock \
132           --remote=db:Open_vSwitch,Open_vSwitch,manager_options \
133           --private-key=db:Open_vSwitch,SSL,private_key \
134           --certificate=Open_vSwitch,SSL,certificate \
135           --bootstrap-ca-cert=db:Open_vSwitch,SSL,ca_cert --pidfile --detach
136       ```
137
138     3. First time after db creation, initialize:
139
140        ```
141        ovs-vsctl --no-wait init
142        ```
143
144 5. Start vswitchd:
145
146    DPDK configuration arguments can be passed to vswitchd via `--dpdk`
147    argument. This needs to be first argument passed to vswitchd process.
148    dpdk arg -c is ignored by ovs-dpdk, but it is a required parameter
149    for dpdk initialization.
150
151    ```
152    export DB_SOCK=/usr/local/var/run/openvswitch/db.sock
153    ovs-vswitchd --dpdk -c 0x1 -n 4 -- unix:$DB_SOCK --pidfile --detach
154    ```
155
156    If allocated more than one GB hugepage (as for IVSHMEM), set amount and
157    use NUMA node 0 memory:
158
159    ```
160    ovs-vswitchd --dpdk -c 0x1 -n 4 --socket-mem 1024,0 \
161    -- unix:$DB_SOCK --pidfile --detach
162    ```
163
164 6. Add bridge & ports
165
166    To use ovs-vswitchd with DPDK, create a bridge with datapath_type
167    "netdev" in the configuration database.  For example:
168
169    `ovs-vsctl add-br br0 -- set bridge br0 datapath_type=netdev`
170
171    Now you can add dpdk devices. OVS expects DPDK device names to start with
172    "dpdk" and end with a portid. vswitchd should print (in the log file) the
173    number of dpdk devices found.
174
175    ```
176    ovs-vsctl add-port br0 dpdk0 -- set Interface dpdk0 type=dpdk
177    ovs-vsctl add-port br0 dpdk1 -- set Interface dpdk1 type=dpdk
178    ```
179
180    Once first DPDK port is added to vswitchd, it creates a Polling thread and
181    polls dpdk device in continuous loop. Therefore CPU utilization
182    for that thread is always 100%.
183
184    Note: creating bonds of DPDK interfaces is slightly different to creating
185    bonds of system interfaces.  For DPDK, the interface type must be explicitly
186    set, for example:
187
188    ```
189    ovs-vsctl add-bond br0 dpdkbond dpdk0 dpdk1 -- set Interface dpdk0 type=dpdk -- set Interface dpdk1 type=dpdk
190    ```
191
192 7. Add test flows
193
194    Test flow script across NICs (assuming ovs in /usr/src/ovs):
195    Execute script:
196
197    ```
198    #! /bin/sh
199    # Move to command directory
200    cd /usr/src/ovs/utilities/
201
202    # Clear current flows
203    ./ovs-ofctl del-flows br0
204
205    # Add flows between port 1 (dpdk0) to port 2 (dpdk1)
206    ./ovs-ofctl add-flow br0 in_port=1,action=output:2
207    ./ovs-ofctl add-flow br0 in_port=2,action=output:1
208    ```
209
210 Performance Tuning:
211 -------------------
212
213   1. PMD affinitization
214
215         A poll mode driver (pmd) thread handles the I/O of all DPDK
216         interfaces assigned to it. A pmd thread will busy loop through
217         the assigned port/rxq's polling for packets, switch the packets
218         and send to a tx port if required. Typically, it is found that
219         a pmd thread is CPU bound, meaning that the greater the CPU
220         occupancy the pmd thread can get, the better the performance. To
221         that end, it is good practice to ensure that a pmd thread has as
222         many cycles on a core available to it as possible. This can be
223         achieved by affinitizing the pmd thread with a core that has no
224         other workload. See section 7 below for a description of how to
225         isolate cores for this purpose also.
226
227         The following command can be used to specify the affinity of the
228         pmd thread(s).
229
230         `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=<hex string>`
231
232         By setting a bit in the mask, a pmd thread is created and pinned
233         to the corresponding CPU core. e.g. to run a pmd thread on core 1
234
235         `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=2`
236
237         For more information, please refer to the Open_vSwitch TABLE section in
238
239         `man ovs-vswitchd.conf.db`
240
241         Note, that a pmd thread on a NUMA node is only created if there is
242         at least one DPDK interface from that NUMA node added to OVS.
243
244   2. Multiple poll mode driver threads
245
246         With pmd multi-threading support, OVS creates one pmd thread
247         for each NUMA node by default. However, it can be seen that in cases
248         where there are multiple ports/rxq's producing traffic, performance
249         can be improved by creating multiple pmd threads running on separate
250         cores. These pmd threads can then share the workload by each being
251         responsible for different ports/rxq's. Assignment of ports/rxq's to
252         pmd threads is done automatically.
253
254         The following command can be used to specify the affinity of the
255         pmd threads.
256
257         `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=<hex string>`
258
259         A set bit in the mask means a pmd thread is created and pinned
260         to the corresponding CPU core. e.g. to run pmd threads on core 1 and 2
261
262         `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=6`
263
264         For more information, please refer to the Open_vSwitch TABLE section in
265
266         `man ovs-vswitchd.conf.db`
267
268         For example, when using dpdk and dpdkvhostuser ports in a bi-directional
269         VM loopback as shown below, spreading the workload over 2 or 4 pmd
270         threads shows significant improvements as there will be more total CPU
271         occupancy available.
272
273         NIC port0 <-> OVS <-> VM <-> OVS <-> NIC port 1
274
275         The following command can be used to confirm that the port/rxq assignment
276         to pmd threads is as required:
277
278         `ovs-appctl dpif-netdev/pmd-rxq-show`
279
280         This can also be checked with:
281
282         ```
283         top -H
284         taskset -p <pid_of_pmd>
285         ```
286
287         To understand where most of the pmd thread time is spent and whether the
288         caches are being utilized, these commands can be used:
289
290         ```
291         # Clear previous stats
292         ovs-appctl dpif-netdev/pmd-stats-clear
293
294         # Check current stats
295         ovs-appctl dpif-netdev/pmd-stats-show
296         ```
297
298   3. DPDK port Rx Queues
299
300         `ovs-vsctl set Interface <DPDK interface> options:n_rxq=<integer>`
301
302         The command above sets the number of rx queues for DPDK interface.
303         The rx queues are assigned to pmd threads on the same NUMA node in a
304         round-robin fashion.  For more information, please refer to the
305         Open_vSwitch TABLE section in
306
307         `man ovs-vswitchd.conf.db`
308
309   4. Exact Match Cache
310
311         Each pmd thread contains one EMC. After initial flow setup in the
312         datapath, the EMC contains a single table and provides the lowest level
313         (fastest) switching for DPDK ports. If there is a miss in the EMC then
314         the next level where switching will occur is the datapath classifier.
315         Missing in the EMC and looking up in the datapath classifier incurs a
316         significant performance penalty. If lookup misses occur in the EMC
317         because it is too small to handle the number of flows, its size can
318         be increased. The EMC size can be modified by editing the define
319         EM_FLOW_HASH_SHIFT in lib/dpif-netdev.c.
320
321         As mentioned above an EMC is per pmd thread. So an alternative way of
322         increasing the aggregate amount of possible flow entries in EMC and
323         avoiding datapath classifier lookups is to have multiple pmd threads
324         running. This can be done as described in section 2.
325
326   5. Compiler options
327
328         The default compiler optimization level is '-O2'. Changing this to
329         more aggressive compiler optimizations such as '-O3' or
330         '-Ofast -march=native' with gcc can produce performance gains.
331
332   6. Simultaneous Multithreading (SMT)
333
334         With SMT enabled, one physical core appears as two logical cores
335         which can improve performance.
336
337         SMT can be utilized to add additional pmd threads without consuming
338         additional physical cores. Additional pmd threads may be added in the
339         same manner as described in section 2. If trying to minimize the use
340         of physical cores for pmd threads, care must be taken to set the
341         correct bits in the pmd-cpu-mask to ensure that the pmd threads are
342         pinned to SMT siblings.
343
344         For example, when using 2x 10 core processors in a dual socket system
345         with HT enabled, /proc/cpuinfo will report 40 logical cores. To use
346         two logical cores which share the same physical core for pmd threads,
347         the following command can be used to identify a pair of logical cores.
348
349         `cat /sys/devices/system/cpu/cpuN/topology/thread_siblings_list`
350
351         where N is the logical core number. In this example, it would show that
352         cores 1 and 21 share the same physical core. The pmd-cpu-mask to enable
353         two pmd threads running on these two logical cores (one physical core)
354         is.
355
356         `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=100002`
357
358         Note that SMT is enabled by the Hyper-Threading section in the
359         BIOS, and as such will apply to the whole system. So the impact of
360         enabling/disabling it for the whole system should be considered
361         e.g. If workloads on the system can scale across multiple cores,
362         SMT may very beneficial. However, if they do not and perform best
363         on a single physical core, SMT may not be beneficial.
364
365   7. The isolcpus kernel boot parameter
366
367         isolcpus can be used on the kernel bootline to isolate cores from the
368         kernel scheduler and hence dedicate them to OVS or other packet
369         forwarding related workloads. For example a Linux kernel boot-line
370         could be:
371
372         'GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet hugepagesz=1G hugepages=4 default_hugepagesz=1G 'intel_iommu=off' isolcpus=1-19"'
373
374   8. NUMA/Cluster On Die
375
376         Ideally inter NUMA datapaths should be avoided where possible as packets
377         will go across QPI and there may be a slight performance penalty when
378         compared with intra NUMA datapaths. On Intel Xeon Processor E5 v3,
379         Cluster On Die is introduced on models that have 10 cores or more.
380         This makes it possible to logically split a socket into two NUMA regions
381         and again it is preferred where possible to keep critical datapaths
382         within the one cluster.
383
384         It is good practice to ensure that threads that are in the datapath are
385         pinned to cores in the same NUMA area. e.g. pmd threads and QEMU vCPUs
386         responsible for forwarding.
387
388   9. Rx Mergeable buffers
389
390         Rx Mergeable buffers is a virtio feature that allows chaining of multiple
391         virtio descriptors to handle large packet sizes. As such, large packets
392         are handled by reserving and chaining multiple free descriptors
393         together. Mergeable buffer support is negotiated between the virtio
394         driver and virtio device and is supported by the DPDK vhost library.
395         This behavior is typically supported and enabled by default, however
396         in the case where the user knows that rx mergeable buffers are not needed
397         i.e. jumbo frames are not needed, it can be forced off by adding
398         mrg_rxbuf=off to the QEMU command line options. By not reserving multiple
399         chains of descriptors it will make more individual virtio descriptors
400         available for rx to the guest using dpdkvhost ports and this can improve
401         performance.
402
403   10. Packet processing in the guest
404
405         It is good practice whether simply forwarding packets from one
406         interface to another or more complex packet processing in the guest,
407         to ensure that the thread performing this work has as much CPU
408         occupancy as possible. For example when the DPDK sample application
409         `testpmd` is used to forward packets in the guest, multiple QEMU vCPU
410         threads can be created. Taskset can then be used to affinitize the
411         vCPU thread responsible for forwarding to a dedicated core not used
412         for other general processing on the host system.
413
414   11. DPDK virtio pmd in the guest
415
416         dpdkvhostcuse or dpdkvhostuser ports can be used to accelerate the path
417         to the guest using the DPDK vhost library. This library is compatible with
418         virtio-net drivers in the guest but significantly better performance can
419         be observed when using the DPDK virtio pmd driver in the guest. The DPDK
420         `testpmd` application can be used in the guest as an example application
421         that forwards packet from one DPDK vhost port to another. An example of
422         running `testpmd` in the guest can be seen here.
423
424         `./testpmd -c 0x3 -n 4 --socket-mem 512 -- --burst=64 -i --txqflags=0xf00 --disable-hw-vlan --forward-mode=io --auto-start`
425
426         See below information on dpdkvhostcuse and dpdkvhostuser ports.
427         See [DPDK Docs] for more information on `testpmd`.
428
429
430
431 DPDK Rings :
432 ------------
433
434 Following the steps above to create a bridge, you can now add dpdk rings
435 as a port to the vswitch.  OVS will expect the DPDK ring device name to
436 start with dpdkr and end with a portid.
437
438 `ovs-vsctl add-port br0 dpdkr0 -- set Interface dpdkr0 type=dpdkr`
439
440 DPDK rings client test application
441
442 Included in the test directory is a sample DPDK application for testing
443 the rings.  This is from the base dpdk directory and modified to work
444 with the ring naming used within ovs.
445
446 location tests/ovs_client
447
448 To run the client :
449
450 ```
451 cd /usr/src/ovs/tests/
452 ovsclient -c 1 -n 4 --proc-type=secondary -- -n "port id you gave dpdkr"
453 ```
454
455 In the case of the dpdkr example above the "port id you gave dpdkr" is 0.
456
457 It is essential to have --proc-type=secondary
458
459 The application simply receives an mbuf on the receive queue of the
460 ethernet ring and then places that same mbuf on the transmit ring of
461 the ethernet ring.  It is a trivial loopback application.
462
463 DPDK rings in VM (IVSHMEM shared memory communications)
464 -------------------------------------------------------
465
466 In addition to executing the client in the host, you can execute it within
467 a guest VM. To do so you will need a patched qemu.  You can download the
468 patch and getting started guide at :
469
470 https://01.org/packet-processing/downloads
471
472 A general rule of thumb for better performance is that the client
473 application should not be assigned the same dpdk core mask "-c" as
474 the vswitchd.
475
476 DPDK vhost:
477 -----------
478
479 DPDK 2.2 supports two types of vhost:
480
481 1. vhost-user
482 2. vhost-cuse
483
484 Whatever type of vhost is enabled in the DPDK build specified, is the type
485 that will be enabled in OVS. By default, vhost-user is enabled in DPDK.
486 Therefore, unless vhost-cuse has been enabled in DPDK, vhost-user ports
487 will be enabled in OVS.
488 Please note that support for vhost-cuse is intended to be deprecated in OVS
489 in a future release.
490
491 DPDK vhost-user:
492 ----------------
493
494 The following sections describe the use of vhost-user 'dpdkvhostuser' ports
495 with OVS.
496
497 DPDK vhost-user Prerequisites:
498 -------------------------
499
500 1. DPDK 2.2 with vhost support enabled as documented in the "Building and
501    Installing section"
502
503 2. QEMU version v2.1.0+
504
505    QEMU v2.1.0 will suffice, but it is recommended to use v2.2.0 if providing
506    your VM with memory greater than 1GB due to potential issues with memory
507    mapping larger areas.
508
509 Adding DPDK vhost-user ports to the Switch:
510 --------------------------------------
511
512 Following the steps above to create a bridge, you can now add DPDK vhost-user
513 as a port to the vswitch. Unlike DPDK ring ports, DPDK vhost-user ports can
514 have arbitrary names.
515
516   -  For vhost-user, the name of the port type is `dpdkvhostuser`
517
518      ```
519      ovs-vsctl add-port br0 vhost-user-1 -- set Interface vhost-user-1
520      type=dpdkvhostuser
521      ```
522
523      This action creates a socket located at
524      `/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-1`, which you must provide
525      to your VM on the QEMU command line. More instructions on this can be
526      found in the next section "DPDK vhost-user VM configuration"
527      Note: If you wish for the vhost-user sockets to be created in a
528      directory other than `/usr/local/var/run/openvswitch`, you may specify
529      another location on the ovs-vswitchd command line like so:
530
531       `./vswitchd/ovs-vswitchd --dpdk -vhost_sock_dir /my-dir -c 0x1 ...`
532
533 DPDK vhost-user VM configuration:
534 ---------------------------------
535 Follow the steps below to attach vhost-user port(s) to a VM.
536
537 1. Configure sockets.
538    Pass the following parameters to QEMU to attach a vhost-user device:
539
540    ```
541    -chardev socket,id=char1,path=/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-1
542    -netdev type=vhost-user,id=mynet1,chardev=char1,vhostforce
543    -device virtio-net-pci,mac=00:00:00:00:00:01,netdev=mynet1
544    ```
545
546    ...where vhost-user-1 is the name of the vhost-user port added
547    to the switch.
548    Repeat the above parameters for multiple devices, changing the
549    chardev path and id as necessary. Note that a separate and different
550    chardev path needs to be specified for each vhost-user device. For
551    example you have a second vhost-user port named 'vhost-user-2', you
552    append your QEMU command line with an additional set of parameters:
553
554    ```
555    -chardev socket,id=char2,path=/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-2
556    -netdev type=vhost-user,id=mynet2,chardev=char2,vhostforce
557    -device virtio-net-pci,mac=00:00:00:00:00:02,netdev=mynet2
558    ```
559
560 2. Configure huge pages.
561    QEMU must allocate the VM's memory on hugetlbfs. vhost-user ports access
562    a virtio-net device's virtual rings and packet buffers mapping the VM's
563    physical memory on hugetlbfs. To enable vhost-user ports to map the VM's
564    memory into their process address space, pass the following paramters
565    to QEMU:
566
567    ```
568    -object memory-backend-file,id=mem,size=4096M,mem-path=/dev/hugepages,
569    share=on
570    -numa node,memdev=mem -mem-prealloc
571    ```
572
573 3. Optional: Enable multiqueue support
574    The vhost-user interface must be configured in Open vSwitch with the
575    desired amount of queues with:
576
577    ```
578    ovs-vsctl set Interface vhost-user-2 options:n_rxq=<requested queues>
579    ```
580
581    QEMU needs to be configured as well.
582    The $q below should match the queues requested in OVS (if $q is more,
583    packets will not be received).
584    The $v is the number of vectors, which is '$q x 2 + 2'.
585
586    ```
587    -chardev socket,id=char2,path=/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-2
588    -netdev type=vhost-user,id=mynet2,chardev=char2,vhostforce,queues=$q
589    -device virtio-net-pci,mac=00:00:00:00:00:02,netdev=mynet2,mq=on,vectors=$v
590    ```
591
592 DPDK vhost-cuse:
593 ----------------
594
595 The following sections describe the use of vhost-cuse 'dpdkvhostcuse' ports
596 with OVS.
597
598 DPDK vhost-cuse Prerequisites:
599 -------------------------
600
601 1. DPDK 2.2 with vhost support enabled as documented in the "Building and
602    Installing section"
603    As an additional step, you must enable vhost-cuse in DPDK by setting the
604    following additional flag in `config/common_linuxapp`:
605
606    `CONFIG_RTE_LIBRTE_VHOST_USER=n`
607
608    Following this, rebuild DPDK as per the instructions in the "Building and
609    Installing" section. Finally, rebuild OVS as per step 3 in the "Building
610    and Installing" section - OVS will detect that DPDK has vhost-cuse libraries
611    compiled and in turn will enable support for it in the switch and disable
612    vhost-user support.
613
614 2. Insert the Cuse module:
615
616      `modprobe cuse`
617
618 3. Build and insert the `eventfd_link` module:
619
620      ```
621      cd $DPDK_DIR/lib/librte_vhost/eventfd_link/
622      make
623      insmod $DPDK_DIR/lib/librte_vhost/eventfd_link.ko
624      ```
625
626 4. QEMU version v2.1.0+
627
628    vhost-cuse will work with QEMU v2.1.0 and above, however it is recommended to
629    use v2.2.0 if providing your VM with memory greater than 1GB due to potential
630    issues with memory mapping larger areas.
631    Note: QEMU v1.6.2 will also work, with slightly different command line parameters,
632    which are specified later in this document.
633
634 Adding DPDK vhost-cuse ports to the Switch:
635 --------------------------------------
636
637 Following the steps above to create a bridge, you can now add DPDK vhost-cuse
638 as a port to the vswitch. Unlike DPDK ring ports, DPDK vhost-cuse ports can have
639 arbitrary names.
640
641   -  For vhost-cuse, the name of the port type is `dpdkvhostcuse`
642
643      ```
644      ovs-vsctl add-port br0 vhost-cuse-1 -- set Interface vhost-cuse-1
645      type=dpdkvhostcuse
646      ```
647
648      When attaching vhost-cuse ports to QEMU, the name provided during the
649      add-port operation must match the ifname parameter on the QEMU command
650      line. More instructions on this can be found in the next section.
651
652 DPDK vhost-cuse VM configuration:
653 ---------------------------------
654
655    vhost-cuse ports use a Linux* character device to communicate with QEMU.
656    By default it is set to `/dev/vhost-net`. It is possible to reuse this
657    standard device for DPDK vhost, which makes setup a little simpler but it
658    is better practice to specify an alternative character device in order to
659    avoid any conflicts if kernel vhost is to be used in parallel.
660
661 1. This step is only needed if using an alternative character device.
662
663    The new character device filename must be specified on the vswitchd
664    commandline:
665
666         `./vswitchd/ovs-vswitchd --dpdk --cuse_dev_name my-vhost-net -c 0x1 ...`
667
668    Note that the `--cuse_dev_name` argument and associated string must be the first
669    arguments after `--dpdk` and come before the EAL arguments. In the example
670    above, the character device to be used will be `/dev/my-vhost-net`.
671
672 2. This step is only needed if reusing the standard character device. It will
673    conflict with the kernel vhost character device so the user must first
674    remove it.
675
676        `rm -rf /dev/vhost-net`
677
678 3a. Configure virtio-net adaptors:
679    The following parameters must be passed to the QEMU binary:
680
681      ```
682      -netdev tap,id=<id>,script=no,downscript=no,ifname=<name>,vhost=on
683      -device virtio-net-pci,netdev=net1,mac=<mac>
684      ```
685
686      Repeat the above parameters for multiple devices.
687
688      The DPDK vhost library will negiotiate its own features, so they
689      need not be passed in as command line params. Note that as offloads are
690      disabled this is the equivalent of setting:
691
692      `csum=off,gso=off,guest_tso4=off,guest_tso6=off,guest_ecn=off`
693
694 3b. If using an alternative character device. It must be also explicitly
695     passed to QEMU using the `vhostfd` argument:
696
697      ```
698      -netdev tap,id=<id>,script=no,downscript=no,ifname=<name>,vhost=on,
699      vhostfd=<open_fd>
700      -device virtio-net-pci,netdev=net1,mac=<mac>
701      ```
702
703      The open file descriptor must be passed to QEMU running as a child
704      process. This could be done with a simple python script.
705
706        ```
707        #!/usr/bin/python
708        fd = os.open("/dev/usvhost", os.O_RDWR)
709        subprocess.call("qemu-system-x86_64 .... -netdev tap,id=vhostnet0,\
710                         vhost=on,vhostfd=" + fd +"...", shell=True)
711
712    Alternatively the `qemu-wrap.py` script can be used to automate the
713    requirements specified above and can be used in conjunction with libvirt if
714    desired. See the "DPDK vhost VM configuration with QEMU wrapper" section
715    below.
716
717 4. Configure huge pages:
718    QEMU must allocate the VM's memory on hugetlbfs. Vhost ports access a
719    virtio-net device's virtual rings and packet buffers mapping the VM's
720    physical memory on hugetlbfs. To enable vhost-ports to map the VM's
721    memory into their process address space, pass the following parameters
722    to QEMU:
723
724      `-object memory-backend-file,id=mem,size=4096M,mem-path=/dev/hugepages,
725       share=on -numa node,memdev=mem -mem-prealloc`
726
727    Note: For use with an earlier QEMU version such as v1.6.2, use the
728    following to configure hugepages instead:
729
730      `-mem-path /dev/hugepages -mem-prealloc`
731
732 DPDK vhost-cuse VM configuration with QEMU wrapper:
733 ---------------------------------------------------
734 The QEMU wrapper script automatically detects and calls QEMU with the
735 necessary parameters. It performs the following actions:
736
737   * Automatically detects the location of the hugetlbfs and inserts this
738     into the command line parameters.
739   * Automatically open file descriptors for each virtio-net device and
740     inserts this into the command line parameters.
741   * Calls QEMU passing both the command line parameters passed to the
742     script itself and those it has auto-detected.
743
744 Before use, you **must** edit the configuration parameters section of the
745 script to point to the correct emulator location and set additional
746 settings. Of these settings, `emul_path` and `us_vhost_path` **must** be
747 set. All other settings are optional.
748
749 To use directly from the command line simply pass the wrapper some of the
750 QEMU parameters: it will configure the rest. For example:
751
752 ```
753 qemu-wrap.py -cpu host -boot c -hda <disk image> -m 4096 -smp 4
754   --enable-kvm -nographic -vnc none -net none -netdev tap,id=net1,
755   script=no,downscript=no,ifname=if1,vhost=on -device virtio-net-pci,
756   netdev=net1,mac=00:00:00:00:00:01
757 ```
758
759 DPDK vhost-cuse VM configuration with libvirt:
760 ----------------------------------------------
761
762 If you are using libvirt, you must enable libvirt to access the character
763 device by adding it to controllers cgroup for libvirtd using the following
764 steps.
765
766      1. In `/etc/libvirt/qemu.conf` add/edit the following lines:
767
768         ```
769         1) clear_emulator_capabilities = 0
770         2) user = "root"
771         3) group = "root"
772         4) cgroup_device_acl = [
773                "/dev/null", "/dev/full", "/dev/zero",
774                "/dev/random", "/dev/urandom",
775                "/dev/ptmx", "/dev/kvm", "/dev/kqemu",
776                "/dev/rtc", "/dev/hpet", "/dev/net/tun",
777                "/dev/<my-vhost-device>",
778                "/dev/hugepages"]
779         ```
780
781         <my-vhost-device> refers to "vhost-net" if using the `/dev/vhost-net`
782         device. If you have specificed a different name on the ovs-vswitchd
783         commandline using the "--cuse_dev_name" parameter, please specify that
784         filename instead.
785
786      2. Disable SELinux or set to permissive mode
787
788      3. Restart the libvirtd process
789         For example, on Fedora:
790
791           `systemctl restart libvirtd.service`
792
793 After successfully editing the configuration, you may launch your
794 vhost-enabled VM. The XML describing the VM can be configured like so
795 within the <qemu:commandline> section:
796
797      1. Set up shared hugepages:
798
799      ```
800      <qemu:arg value='-object'/>
801      <qemu:arg value='memory-backend-file,id=mem,size=4096M,mem-path=/dev/hugepages,share=on'/>
802      <qemu:arg value='-numa'/>
803      <qemu:arg value='node,memdev=mem'/>
804      <qemu:arg value='-mem-prealloc'/>
805      ```
806
807      2. Set up your tap devices:
808
809      ```
810      <qemu:arg value='-netdev'/>
811      <qemu:arg value='type=tap,id=net1,script=no,downscript=no,ifname=vhost0,vhost=on'/>
812      <qemu:arg value='-device'/>
813      <qemu:arg value='virtio-net-pci,netdev=net1,mac=00:00:00:00:00:01'/>
814      ```
815
816      Repeat for as many devices as are desired, modifying the id, ifname
817      and mac as necessary.
818
819      Again, if you are using an alternative character device (other than
820      `/dev/vhost-net`), please specify the file descriptor like so:
821
822      `<qemu:arg value='type=tap,id=net3,script=no,downscript=no,ifname=vhost0,vhost=on,vhostfd=<open_fd>'/>`
823
824      Where <open_fd> refers to the open file descriptor of the character device.
825      Instructions of how to retrieve the file descriptor can be found in the
826      "DPDK vhost VM configuration" section.
827      Alternatively, the process is automated with the qemu-wrap.py script,
828      detailed in the next section.
829
830 Now you may launch your VM using virt-manager, or like so:
831
832     `virsh create my_vhost_vm.xml`
833
834 DPDK vhost-cuse VM configuration with libvirt and QEMU wrapper:
835 ----------------------------------------------------------
836
837 To use the qemu-wrapper script in conjuntion with libvirt, follow the
838 steps in the previous section before proceeding with the following steps:
839
840   1. Place `qemu-wrap.py` in libvirtd's binary search PATH ($PATH)
841      Ideally in the same directory that the QEMU binary is located.
842
843   2. Ensure that the script has the same owner/group and file permissions
844      as the QEMU binary.
845
846   3. Update the VM xml file using "virsh edit VM.xml"
847
848        1. Set the VM to use the launch script.
849           Set the emulator path contained in the `<emulator><emulator/>` tags.
850           For example, replace:
851
852             `<emulator>/usr/bin/qemu-kvm<emulator/>`
853
854             with:
855
856             `<emulator>/usr/bin/qemu-wrap.py<emulator/>`
857
858   4. Edit the Configuration Parameters section of the script to point to
859   the correct emulator location and set any additional options. If you are
860   using a alternative character device name, please set "us_vhost_path" to the
861   location of that device. The script will automatically detect and insert
862   the correct "vhostfd" value in the QEMU command line arguments.
863
864   5. Use virt-manager to launch the VM
865
866 Running ovs-vswitchd with DPDK backend inside a VM
867 --------------------------------------------------
868
869 Please note that additional configuration is required if you want to run
870 ovs-vswitchd with DPDK backend inside a QEMU virtual machine. Ovs-vswitchd
871 creates separate DPDK TX queues for each CPU core available. This operation
872 fails inside QEMU virtual machine because, by default, VirtIO NIC provided
873 to the guest is configured to support only single TX queue and single RX
874 queue. To change this behavior, you need to turn on 'mq' (multiqueue)
875 property of all virtio-net-pci devices emulated by QEMU and used by DPDK.
876 You may do it manually (by changing QEMU command line) or, if you use Libvirt,
877 by adding the following string:
878
879 `<driver name='vhost' queues='N'/>`
880
881 to <interface> sections of all network devices used by DPDK. Parameter 'N'
882 determines how many queues can be used by the guest.
883
884 Restrictions:
885 -------------
886
887   - Work with 1500 MTU, needs few changes in DPDK lib to fix this issue.
888   - Currently DPDK port does not make use any offload functionality.
889   - DPDK-vHost support works with 1G huge pages.
890
891   ivshmem:
892   - If you run Open vSwitch with smaller page sizes (e.g. 2MB), you may be
893     unable to share any rings or mempools with a virtual machine.
894     This is because the current implementation of ivshmem works by sharing
895     a single 1GB huge page from the host operating system to any guest
896     operating system through the Qemu ivshmem device. When using smaller
897     page sizes, multiple pages may be required to hold the ring descriptors
898     and buffer pools. The Qemu ivshmem device does not allow you to share
899     multiple file descriptors to the guest operating system. However, if you
900     want to share dpdkr rings with other processes on the host, you can do
901     this with smaller page sizes.
902
903   Platform and Network Interface:
904   - By default with DPDK 2.2, a maximum of 64 TX queues can be used with an
905     Intel XL710 Network Interface on a platform with more than 64 logical
906     cores. If a user attempts to add an XL710 interface as a DPDK port type to
907     a system as described above, an error will be reported that initialization
908     failed for the 65th queue. OVS will then roll back to the previous
909     successful queue initialization and use that value as the total number of
910     TX queues available with queue locking. If a user wishes to use more than
911     64 queues and avoid locking, then the
912     `CONFIG_RTE_LIBRTE_I40E_QUEUE_NUM_PER_PF` config parameter in DPDK must be
913     increased to the desired number of queues. Both DPDK and OVS must be
914     recompiled for this change to take effect.
915
916   vHost and QEMU v2.4.0+:
917   - For versions of QEMU v2.4.0 and later, it is currently not possible to
918     unbind more than one dpdkvhostuser port from the guest kernel driver
919     without causing the ovs-vswitchd process to crash. If this is a requirement
920     for your use case, it is recommended either to use a version of QEMU
921     between v2.2.0 and v2.3.1 (inclusive), or alternatively, to apply the
922     following patch to DPDK and rebuild:
923     http://dpdk.org/dev/patchwork/patch/7736/
924     This problem will likely be resolved in Open vSwitch at a later date, when
925     the next release of DPDK (which includes the above patch) is available and
926     integrated into OVS.
927
928 Bug Reporting:
929 --------------
930
931 Please report problems to bugs@openvswitch.org.
932
933 [INSTALL.userspace.md]:INSTALL.userspace.md
934 [INSTALL.md]:INSTALL.md
935 [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
936 [DPDK Docs]: http://dpdk.org/doc