netdev-dpdk.c: Add ingress-policing functionality.
[cascardo/ovs.git] / INSTALL.DPDK.md
1 Using Open vSwitch with DPDK
2 ============================
3
4 Open vSwitch can use Intel(R) DPDK lib to operate entirely in
5 userspace. This file explains how to install and use Open vSwitch in
6 such a mode.
7
8 The DPDK support of Open vSwitch is considered experimental.
9 It has not been thoroughly tested.
10
11 This version of Open vSwitch should be built manually with `configure`
12 and `make`.
13
14 OVS needs a system with 1GB hugepages support.
15
16 Building and Installing:
17 ------------------------
18
19 Required: DPDK 16.04
20 Optional (if building with vhost-cuse): `fuse`, `fuse-devel` (`libfuse-dev`
21 on Debian/Ubuntu)
22
23 1. Configure build & install DPDK:
24   1. Set `$DPDK_DIR`
25
26      ```
27      export DPDK_DIR=/usr/src/dpdk-16.04
28      cd $DPDK_DIR
29      ```
30
31   2. Then run `make install` to build and install the library.
32      For default install without IVSHMEM:
33
34      `make install T=x86_64-native-linuxapp-gcc DESTDIR=install`
35
36      To include IVSHMEM (shared memory):
37
38      `make install T=x86_64-ivshmem-linuxapp-gcc DESTDIR=install`
39
40      For further details refer to http://dpdk.org/
41
42 2. Configure & build the Linux kernel:
43
44    Refer to intel-dpdk-getting-started-guide.pdf for understanding
45    DPDK kernel requirement.
46
47 3. Configure & build OVS:
48
49    * Non IVSHMEM:
50
51      `export DPDK_BUILD=$DPDK_DIR/x86_64-native-linuxapp-gcc/`
52
53    * IVSHMEM:
54
55      `export DPDK_BUILD=$DPDK_DIR/x86_64-ivshmem-linuxapp-gcc/`
56
57    ```
58    cd $(OVS_DIR)/
59    ./boot.sh
60    ./configure --with-dpdk=$DPDK_BUILD [CFLAGS="-g -O2 -Wno-cast-align"]
61    make
62    ```
63
64    Note: 'clang' users may specify the '-Wno-cast-align' flag to suppress DPDK cast-align warnings.
65
66 To have better performance one can enable aggressive compiler optimizations and
67 use the special instructions(popcnt, crc32) that may not be available on all
68 machines. Instead of typing `make`, type:
69
70 `make CFLAGS='-O3 -march=native'`
71
72 Refer to [INSTALL.userspace.md] for general requirements of building userspace OVS.
73
74 Using the DPDK with ovs-vswitchd:
75 ---------------------------------
76
77 1. Setup system boot
78    Add the following options to the kernel bootline:
79    
80    `default_hugepagesz=1GB hugepagesz=1G hugepages=1`
81
82 2. Setup DPDK devices:
83
84    DPDK devices can be setup using either the VFIO (for DPDK 1.7+) or UIO
85    modules. UIO requires inserting an out of tree driver igb_uio.ko that is
86    available in DPDK. Setup for both methods are described below.
87
88    * UIO:
89      1. insert uio.ko: `modprobe uio`
90      2. insert igb_uio.ko: `insmod $DPDK_BUILD/kmod/igb_uio.ko`
91      3. Bind network device to igb_uio:
92          `$DPDK_DIR/tools/dpdk_nic_bind.py --bind=igb_uio eth1`
93
94    * VFIO:
95
96      VFIO needs to be supported in the kernel and the BIOS. More information
97      can be found in the [DPDK Linux GSG].
98
99      1. Insert vfio-pci.ko: `modprobe vfio-pci`
100      2. Set correct permissions on vfio device: `sudo /usr/bin/chmod a+x /dev/vfio`
101         and: `sudo /usr/bin/chmod 0666 /dev/vfio/*`
102      3. Bind network device to vfio-pci:
103         `$DPDK_DIR/tools/dpdk_nic_bind.py --bind=vfio-pci eth1`
104
105 3. Mount the hugetable filesystem
106
107    `mount -t hugetlbfs -o pagesize=1G none /dev/hugepages`
108
109    Ref to http://www.dpdk.org/doc/quick-start for verifying DPDK setup.
110
111 4. Follow the instructions in [INSTALL.md] to install only the
112    userspace daemons and utilities (via 'make install').
113    1. First time only db creation (or clearing):
114
115       ```
116       mkdir -p /usr/local/etc/openvswitch
117       mkdir -p /usr/local/var/run/openvswitch
118       rm /usr/local/etc/openvswitch/conf.db
119       ovsdb-tool create /usr/local/etc/openvswitch/conf.db  \
120              /usr/local/share/openvswitch/vswitch.ovsschema
121       ```
122
123    2. Start ovsdb-server
124
125       ```
126       ovsdb-server --remote=punix:/usr/local/var/run/openvswitch/db.sock \
127           --remote=db:Open_vSwitch,Open_vSwitch,manager_options \
128           --private-key=db:Open_vSwitch,SSL,private_key \
129           --certificate=Open_vSwitch,SSL,certificate \
130           --bootstrap-ca-cert=db:Open_vSwitch,SSL,ca_cert --pidfile --detach
131       ```
132
133     3. First time after db creation, initialize:
134
135        ```
136        ovs-vsctl --no-wait init
137        ```
138
139 5. Start vswitchd:
140
141    DPDK configuration arguments can be passed to vswitchd via Open_vSwitch
142    other_config column. The recognized configuration options are listed.
143    Defaults will be provided for all values not explicitly set.
144
145    * dpdk-init
146    Specifies whether OVS should initialize and support DPDK ports. This is
147    a boolean, and defaults to false.
148
149    * dpdk-lcore-mask
150    Specifies the CPU cores on which dpdk lcore threads should be spawned.
151    The DPDK lcore threads are used for DPDK library tasks, such as
152    library internal message processing, logging, etc. Value should be in
153    the form of a hex string (so '0x123') similar to the 'taskset' mask
154    input.
155    If not specified, the value will be determined by choosing the lowest
156    CPU core from initial cpu affinity list. Otherwise, the value will be
157    passed directly to the DPDK library.
158    For performance reasons, it is best to set this to a single core on
159    the system, rather than allow lcore threads to float.
160
161    * dpdk-alloc-mem
162    This sets the total memory to preallocate from hugepages regardless of
163    processor socket. It is recommended to use dpdk-socket-mem instead.
164
165    * dpdk-socket-mem
166    Comma separated list of memory to pre-allocate from hugepages on specific
167    sockets.
168
169    * dpdk-hugepage-dir
170    Directory where hugetlbfs is mounted
171
172    * dpdk-extra
173    Extra arguments to provide to DPDK EAL, as previously specified on the
174    command line. Do not pass '--no-huge' to the system in this way. Support
175    for running the system without hugepages is nonexistent.
176
177    * cuse-dev-name
178    Option to set the vhost_cuse character device name.
179
180    * vhost-sock-dir
181    Option to set the path to the vhost_user unix socket files.
182
183    NOTE: Changing any of these options requires restarting the ovs-vswitchd
184    application.
185
186    Open vSwitch can be started as normal. DPDK will be initialized as long
187    as the dpdk-init option has been set to 'true'.
188
189
190    ```
191    export DB_SOCK=/usr/local/var/run/openvswitch/db.sock
192    ovs-vsctl --no-wait set Open_vSwitch . other_config:dpdk-init=true
193    ovs-vswitchd unix:$DB_SOCK --pidfile --detach
194    ```
195
196    If allocated more than one GB hugepage (as for IVSHMEM), set amount and
197    use NUMA node 0 memory:
198
199    ```
200    ovs-vsctl --no-wait set Open_vSwitch . other_config:dpdk-socket-mem="1024,0"
201    ovs-vswitchd unix:$DB_SOCK --pidfile --detach
202    ```
203
204 6. Add bridge & ports
205
206    To use ovs-vswitchd with DPDK, create a bridge with datapath_type
207    "netdev" in the configuration database.  For example:
208
209    `ovs-vsctl add-br br0 -- set bridge br0 datapath_type=netdev`
210
211    Now you can add dpdk devices. OVS expects DPDK device names to start with
212    "dpdk" and end with a portid. vswitchd should print (in the log file) the
213    number of dpdk devices found.
214
215    ```
216    ovs-vsctl add-port br0 dpdk0 -- set Interface dpdk0 type=dpdk
217    ovs-vsctl add-port br0 dpdk1 -- set Interface dpdk1 type=dpdk
218    ```
219
220    Once first DPDK port is added to vswitchd, it creates a Polling thread and
221    polls dpdk device in continuous loop. Therefore CPU utilization
222    for that thread is always 100%.
223
224    Note: creating bonds of DPDK interfaces is slightly different to creating
225    bonds of system interfaces.  For DPDK, the interface type must be explicitly
226    set, for example:
227
228    ```
229    ovs-vsctl add-bond br0 dpdkbond dpdk0 dpdk1 -- set Interface dpdk0 type=dpdk -- set Interface dpdk1 type=dpdk
230    ```
231
232 7. Add test flows
233
234    Test flow script across NICs (assuming ovs in /usr/src/ovs):
235    Execute script:
236
237    ```
238    #! /bin/sh
239    # Move to command directory
240    cd /usr/src/ovs/utilities/
241
242    # Clear current flows
243    ./ovs-ofctl del-flows br0
244
245    # Add flows between port 1 (dpdk0) to port 2 (dpdk1)
246    ./ovs-ofctl add-flow br0 in_port=1,action=output:2
247    ./ovs-ofctl add-flow br0 in_port=2,action=output:1
248    ```
249
250 8. QoS usage example
251
252    Assuming you have a vhost-user port transmitting traffic consisting of
253    packets of size 64 bytes, the following command would limit the egress
254    transmission rate of the port to ~1,000,000 packets per second:
255
256    `ovs-vsctl set port vhost-user0 qos=@newqos -- --id=@newqos create qos
257    type=egress-policer other-config:cir=46000000 other-config:cbs=2048`
258
259    To examine the QoS configuration of the port:
260
261    `ovs-appctl -t ovs-vswitchd qos/show vhost-user0`
262
263    To clear the QoS configuration from the port and ovsdb use the following:
264
265    `ovs-vsctl destroy QoS vhost-user0 -- clear Port vhost-user0 qos`
266
267    For more details regarding egress-policer parameters please refer to the
268    vswitch.xml.
269
270 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         'GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet hugepagesz=1G hugepages=4 default_hugepagesz=1G 'intel_iommu=off' isolcpus=1-19"'
452
453   8. NUMA/Cluster On Die
454
455         Ideally inter NUMA datapaths should be avoided where possible as packets
456         will go across QPI and there may be a slight performance penalty when
457         compared with intra NUMA datapaths. On Intel Xeon Processor E5 v3,
458         Cluster On Die is introduced on models that have 10 cores or more.
459         This makes it possible to logically split a socket into two NUMA regions
460         and again it is preferred where possible to keep critical datapaths
461         within the one cluster.
462
463         It is good practice to ensure that threads that are in the datapath are
464         pinned to cores in the same NUMA area. e.g. pmd threads and QEMU vCPUs
465         responsible for forwarding.
466
467   9. Rx Mergeable buffers
468
469         Rx Mergeable buffers is a virtio feature that allows chaining of multiple
470         virtio descriptors to handle large packet sizes. As such, large packets
471         are handled by reserving and chaining multiple free descriptors
472         together. Mergeable buffer support is negotiated between the virtio
473         driver and virtio device and is supported by the DPDK vhost library.
474         This behavior is typically supported and enabled by default, however
475         in the case where the user knows that rx mergeable buffers are not needed
476         i.e. jumbo frames are not needed, it can be forced off by adding
477         mrg_rxbuf=off to the QEMU command line options. By not reserving multiple
478         chains of descriptors it will make more individual virtio descriptors
479         available for rx to the guest using dpdkvhost ports and this can improve
480         performance.
481
482   10. Packet processing in the guest
483
484         It is good practice whether simply forwarding packets from one
485         interface to another or more complex packet processing in the guest,
486         to ensure that the thread performing this work has as much CPU
487         occupancy as possible. For example when the DPDK sample application
488         `testpmd` is used to forward packets in the guest, multiple QEMU vCPU
489         threads can be created. Taskset can then be used to affinitize the
490         vCPU thread responsible for forwarding to a dedicated core not used
491         for other general processing on the host system.
492
493   11. DPDK virtio pmd in the guest
494
495         dpdkvhostcuse or dpdkvhostuser ports can be used to accelerate the path
496         to the guest using the DPDK vhost library. This library is compatible with
497         virtio-net drivers in the guest but significantly better performance can
498         be observed when using the DPDK virtio pmd driver in the guest. The DPDK
499         `testpmd` application can be used in the guest as an example application
500         that forwards packet from one DPDK vhost port to another. An example of
501         running `testpmd` in the guest can be seen here.
502
503         `./testpmd -c 0x3 -n 4 --socket-mem 512 -- --burst=64 -i --txqflags=0xf00 --disable-hw-vlan --forward-mode=io --auto-start`
504
505         See below information on dpdkvhostcuse and dpdkvhostuser ports.
506         See [DPDK Docs] for more information on `testpmd`.
507
508
509
510 DPDK Rings :
511 ------------
512
513 Following the steps above to create a bridge, you can now add dpdk rings
514 as a port to the vswitch.  OVS will expect the DPDK ring device name to
515 start with dpdkr and end with a portid.
516
517 `ovs-vsctl add-port br0 dpdkr0 -- set Interface dpdkr0 type=dpdkr`
518
519 DPDK rings client test application
520
521 Included in the test directory is a sample DPDK application for testing
522 the rings.  This is from the base dpdk directory and modified to work
523 with the ring naming used within ovs.
524
525 location tests/ovs_client
526
527 To run the client :
528
529 ```
530 cd /usr/src/ovs/tests/
531 ovsclient -c 1 -n 4 --proc-type=secondary -- -n "port id you gave dpdkr"
532 ```
533
534 In the case of the dpdkr example above the "port id you gave dpdkr" is 0.
535
536 It is essential to have --proc-type=secondary
537
538 The application simply receives an mbuf on the receive queue of the
539 ethernet ring and then places that same mbuf on the transmit ring of
540 the ethernet ring.  It is a trivial loopback application.
541
542 DPDK rings in VM (IVSHMEM shared memory communications)
543 -------------------------------------------------------
544
545 In addition to executing the client in the host, you can execute it within
546 a guest VM. To do so you will need a patched qemu.  You can download the
547 patch and getting started guide at :
548
549 https://01.org/packet-processing/downloads
550
551 A general rule of thumb for better performance is that the client
552 application should not be assigned the same dpdk core mask "-c" as
553 the vswitchd.
554
555 DPDK vhost:
556 -----------
557
558 DPDK 16.04 supports two types of vhost:
559
560 1. vhost-user
561 2. vhost-cuse
562
563 Whatever type of vhost is enabled in the DPDK build specified, is the type
564 that will be enabled in OVS. By default, vhost-user is enabled in DPDK.
565 Therefore, unless vhost-cuse has been enabled in DPDK, vhost-user ports
566 will be enabled in OVS.
567 Please note that support for vhost-cuse is intended to be deprecated in OVS
568 in a future release.
569
570 DPDK vhost-user:
571 ----------------
572
573 The following sections describe the use of vhost-user 'dpdkvhostuser' ports
574 with OVS.
575
576 DPDK vhost-user Prerequisites:
577 -------------------------
578
579 1. DPDK 16.04 with vhost support enabled as documented in the "Building and
580    Installing section"
581
582 2. QEMU version v2.1.0+
583
584    QEMU v2.1.0 will suffice, but it is recommended to use v2.2.0 if providing
585    your VM with memory greater than 1GB due to potential issues with memory
586    mapping larger areas.
587
588 Adding DPDK vhost-user ports to the Switch:
589 --------------------------------------
590
591 Following the steps above to create a bridge, you can now add DPDK vhost-user
592 as a port to the vswitch. Unlike DPDK ring ports, DPDK vhost-user ports can
593 have arbitrary names, except that forward and backward slashes are prohibited
594 in the names.
595
596   -  For vhost-user, the name of the port type is `dpdkvhostuser`
597
598      ```
599      ovs-vsctl add-port br0 vhost-user-1 -- set Interface vhost-user-1
600      type=dpdkvhostuser
601      ```
602
603      This action creates a socket located at
604      `/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-1`, which you must provide
605      to your VM on the QEMU command line. More instructions on this can be
606      found in the next section "DPDK vhost-user VM configuration"
607   - If you wish for the vhost-user sockets to be created in a sub-directory of
608     `/usr/local/var/run/openvswitch`, you may specify this directory in the
609     ovsdb like so:
610
611       `./utilities/ovs-vsctl --no-wait \
612         set Open_vSwitch . other_config:vhost-sock-dir=subdir`
613
614 DPDK vhost-user VM configuration:
615 ---------------------------------
616 Follow the steps below to attach vhost-user port(s) to a VM.
617
618 1. Configure sockets.
619    Pass the following parameters to QEMU to attach a vhost-user device:
620
621    ```
622    -chardev socket,id=char1,path=/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-1
623    -netdev type=vhost-user,id=mynet1,chardev=char1,vhostforce
624    -device virtio-net-pci,mac=00:00:00:00:00:01,netdev=mynet1
625    ```
626
627    ...where vhost-user-1 is the name of the vhost-user port added
628    to the switch.
629    Repeat the above parameters for multiple devices, changing the
630    chardev path and id as necessary. Note that a separate and different
631    chardev path needs to be specified for each vhost-user device. For
632    example you have a second vhost-user port named 'vhost-user-2', you
633    append your QEMU command line with an additional set of parameters:
634
635    ```
636    -chardev socket,id=char2,path=/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-2
637    -netdev type=vhost-user,id=mynet2,chardev=char2,vhostforce
638    -device virtio-net-pci,mac=00:00:00:00:00:02,netdev=mynet2
639    ```
640
641 2. Configure huge pages.
642    QEMU must allocate the VM's memory on hugetlbfs. vhost-user ports access
643    a virtio-net device's virtual rings and packet buffers mapping the VM's
644    physical memory on hugetlbfs. To enable vhost-user ports to map the VM's
645    memory into their process address space, pass the following paramters
646    to QEMU:
647
648    ```
649    -object memory-backend-file,id=mem,size=4096M,mem-path=/dev/hugepages,
650    share=on
651    -numa node,memdev=mem -mem-prealloc
652    ```
653
654 3. Optional: Enable multiqueue support
655    The vhost-user interface must be configured in Open vSwitch with the
656    desired amount of queues with:
657
658    ```
659    ovs-vsctl set Interface vhost-user-2 options:n_rxq=<requested queues>
660    ```
661
662    QEMU needs to be configured as well.
663    The $q below should match the queues requested in OVS (if $q is more,
664    packets will not be received).
665    The $v is the number of vectors, which is '$q x 2 + 2'.
666
667    ```
668    -chardev socket,id=char2,path=/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-2
669    -netdev type=vhost-user,id=mynet2,chardev=char2,vhostforce,queues=$q
670    -device virtio-net-pci,mac=00:00:00:00:00:02,netdev=mynet2,mq=on,vectors=$v
671    ```
672
673    If one wishes to use multiple queues for an interface in the guest, the
674    driver in the guest operating system must be configured to do so. It is
675    recommended that the number of queues configured be equal to '$q'.
676
677    For example, this can be done for the Linux kernel virtio-net driver with:
678
679    ```
680    ethtool -L <DEV> combined <$q>
681    ```
682
683    A note on the command above:
684
685    `-L`: Changes the numbers of channels of the specified network device
686
687    `combined`: Changes the number of multi-purpose channels.
688
689 DPDK vhost-cuse:
690 ----------------
691
692 The following sections describe the use of vhost-cuse 'dpdkvhostcuse' ports
693 with OVS.
694
695 DPDK vhost-cuse Prerequisites:
696 -------------------------
697
698 1. DPDK 16.04 with vhost support enabled as documented in the "Building and
699    Installing section"
700    As an additional step, you must enable vhost-cuse in DPDK by setting the
701    following additional flag in `config/common_base`:
702
703    `CONFIG_RTE_LIBRTE_VHOST_USER=n`
704
705    Following this, rebuild DPDK as per the instructions in the "Building and
706    Installing" section. Finally, rebuild OVS as per step 3 in the "Building
707    and Installing" section - OVS will detect that DPDK has vhost-cuse libraries
708    compiled and in turn will enable support for it in the switch and disable
709    vhost-user support.
710
711 2. Insert the Cuse module:
712
713      `modprobe cuse`
714
715 3. Build and insert the `eventfd_link` module:
716
717      ```
718      cd $DPDK_DIR/lib/librte_vhost/eventfd_link/
719      make
720      insmod $DPDK_DIR/lib/librte_vhost/eventfd_link.ko
721      ```
722
723 4. QEMU version v2.1.0+
724
725    vhost-cuse will work with QEMU v2.1.0 and above, however it is recommended to
726    use v2.2.0 if providing your VM with memory greater than 1GB due to potential
727    issues with memory mapping larger areas.
728    Note: QEMU v1.6.2 will also work, with slightly different command line parameters,
729    which are specified later in this document.
730
731 Adding DPDK vhost-cuse ports to the Switch:
732 --------------------------------------
733
734 Following the steps above to create a bridge, you can now add DPDK vhost-cuse
735 as a port to the vswitch. Unlike DPDK ring ports, DPDK vhost-cuse ports can have
736 arbitrary names.
737
738   -  For vhost-cuse, the name of the port type is `dpdkvhostcuse`
739
740      ```
741      ovs-vsctl add-port br0 vhost-cuse-1 -- set Interface vhost-cuse-1
742      type=dpdkvhostcuse
743      ```
744
745      When attaching vhost-cuse ports to QEMU, the name provided during the
746      add-port operation must match the ifname parameter on the QEMU command
747      line. More instructions on this can be found in the next section.
748
749 DPDK vhost-cuse VM configuration:
750 ---------------------------------
751
752    vhost-cuse ports use a Linux* character device to communicate with QEMU.
753    By default it is set to `/dev/vhost-net`. It is possible to reuse this
754    standard device for DPDK vhost, which makes setup a little simpler but it
755    is better practice to specify an alternative character device in order to
756    avoid any conflicts if kernel vhost is to be used in parallel.
757
758 1. This step is only needed if using an alternative character device.
759
760    The new character device filename must be specified in the ovsdb:
761
762         `./utilities/ovs-vsctl --no-wait set Open_vSwitch . \
763                           other_config:cuse-dev-name=my-vhost-net`
764
765    In the example above, the character device to be used will be
766    `/dev/my-vhost-net`.
767
768 2. This step is only needed if reusing the standard character device. It will
769    conflict with the kernel vhost character device so the user must first
770    remove it.
771
772        `rm -rf /dev/vhost-net`
773
774 3a. Configure virtio-net adaptors:
775    The following parameters must be passed to the QEMU binary:
776
777      ```
778      -netdev tap,id=<id>,script=no,downscript=no,ifname=<name>,vhost=on
779      -device virtio-net-pci,netdev=net1,mac=<mac>
780      ```
781
782      Repeat the above parameters for multiple devices.
783
784      The DPDK vhost library will negiotiate its own features, so they
785      need not be passed in as command line params. Note that as offloads are
786      disabled this is the equivalent of setting:
787
788      `csum=off,gso=off,guest_tso4=off,guest_tso6=off,guest_ecn=off`
789
790 3b. If using an alternative character device. It must be also explicitly
791     passed to QEMU using the `vhostfd` argument:
792
793      ```
794      -netdev tap,id=<id>,script=no,downscript=no,ifname=<name>,vhost=on,
795      vhostfd=<open_fd>
796      -device virtio-net-pci,netdev=net1,mac=<mac>
797      ```
798
799      The open file descriptor must be passed to QEMU running as a child
800      process. This could be done with a simple python script.
801
802        ```
803        #!/usr/bin/python
804        fd = os.open("/dev/usvhost", os.O_RDWR)
805        subprocess.call("qemu-system-x86_64 .... -netdev tap,id=vhostnet0,\
806                         vhost=on,vhostfd=" + fd +"...", shell=True)
807
808    Alternatively the `qemu-wrap.py` script can be used to automate the
809    requirements specified above and can be used in conjunction with libvirt if
810    desired. See the "DPDK vhost VM configuration with QEMU wrapper" section
811    below.
812
813 4. Configure huge pages:
814    QEMU must allocate the VM's memory on hugetlbfs. Vhost ports access a
815    virtio-net device's virtual rings and packet buffers mapping the VM's
816    physical memory on hugetlbfs. To enable vhost-ports to map the VM's
817    memory into their process address space, pass the following parameters
818    to QEMU:
819
820      `-object memory-backend-file,id=mem,size=4096M,mem-path=/dev/hugepages,
821       share=on -numa node,memdev=mem -mem-prealloc`
822
823    Note: For use with an earlier QEMU version such as v1.6.2, use the
824    following to configure hugepages instead:
825
826      `-mem-path /dev/hugepages -mem-prealloc`
827
828 DPDK vhost-cuse VM configuration with QEMU wrapper:
829 ---------------------------------------------------
830 The QEMU wrapper script automatically detects and calls QEMU with the
831 necessary parameters. It performs the following actions:
832
833   * Automatically detects the location of the hugetlbfs and inserts this
834     into the command line parameters.
835   * Automatically open file descriptors for each virtio-net device and
836     inserts this into the command line parameters.
837   * Calls QEMU passing both the command line parameters passed to the
838     script itself and those it has auto-detected.
839
840 Before use, you **must** edit the configuration parameters section of the
841 script to point to the correct emulator location and set additional
842 settings. Of these settings, `emul_path` and `us_vhost_path` **must** be
843 set. All other settings are optional.
844
845 To use directly from the command line simply pass the wrapper some of the
846 QEMU parameters: it will configure the rest. For example:
847
848 ```
849 qemu-wrap.py -cpu host -boot c -hda <disk image> -m 4096 -smp 4
850   --enable-kvm -nographic -vnc none -net none -netdev tap,id=net1,
851   script=no,downscript=no,ifname=if1,vhost=on -device virtio-net-pci,
852   netdev=net1,mac=00:00:00:00:00:01
853 ```
854
855 DPDK vhost-cuse VM configuration with libvirt:
856 ----------------------------------------------
857
858 If you are using libvirt, you must enable libvirt to access the character
859 device by adding it to controllers cgroup for libvirtd using the following
860 steps.
861
862      1. In `/etc/libvirt/qemu.conf` add/edit the following lines:
863
864         ```
865         1) clear_emulator_capabilities = 0
866         2) user = "root"
867         3) group = "root"
868         4) cgroup_device_acl = [
869                "/dev/null", "/dev/full", "/dev/zero",
870                "/dev/random", "/dev/urandom",
871                "/dev/ptmx", "/dev/kvm", "/dev/kqemu",
872                "/dev/rtc", "/dev/hpet", "/dev/net/tun",
873                "/dev/<my-vhost-device>",
874                "/dev/hugepages"]
875         ```
876
877         <my-vhost-device> refers to "vhost-net" if using the `/dev/vhost-net`
878         device. If you have specificed a different name in the database
879         using the "other_config:cuse-dev-name" parameter, please specify that
880         filename instead.
881
882      2. Disable SELinux or set to permissive mode
883
884      3. Restart the libvirtd process
885         For example, on Fedora:
886
887           `systemctl restart libvirtd.service`
888
889 After successfully editing the configuration, you may launch your
890 vhost-enabled VM. The XML describing the VM can be configured like so
891 within the <qemu:commandline> section:
892
893      1. Set up shared hugepages:
894
895      ```
896      <qemu:arg value='-object'/>
897      <qemu:arg value='memory-backend-file,id=mem,size=4096M,mem-path=/dev/hugepages,share=on'/>
898      <qemu:arg value='-numa'/>
899      <qemu:arg value='node,memdev=mem'/>
900      <qemu:arg value='-mem-prealloc'/>
901      ```
902
903      2. Set up your tap devices:
904
905      ```
906      <qemu:arg value='-netdev'/>
907      <qemu:arg value='type=tap,id=net1,script=no,downscript=no,ifname=vhost0,vhost=on'/>
908      <qemu:arg value='-device'/>
909      <qemu:arg value='virtio-net-pci,netdev=net1,mac=00:00:00:00:00:01'/>
910      ```
911
912      Repeat for as many devices as are desired, modifying the id, ifname
913      and mac as necessary.
914
915      Again, if you are using an alternative character device (other than
916      `/dev/vhost-net`), please specify the file descriptor like so:
917
918      `<qemu:arg value='type=tap,id=net3,script=no,downscript=no,ifname=vhost0,vhost=on,vhostfd=<open_fd>'/>`
919
920      Where <open_fd> refers to the open file descriptor of the character device.
921      Instructions of how to retrieve the file descriptor can be found in the
922      "DPDK vhost VM configuration" section.
923      Alternatively, the process is automated with the qemu-wrap.py script,
924      detailed in the next section.
925
926 Now you may launch your VM using virt-manager, or like so:
927
928     `virsh create my_vhost_vm.xml`
929
930 DPDK vhost-cuse VM configuration with libvirt and QEMU wrapper:
931 ----------------------------------------------------------
932
933 To use the qemu-wrapper script in conjuntion with libvirt, follow the
934 steps in the previous section before proceeding with the following steps:
935
936   1. Place `qemu-wrap.py` in libvirtd's binary search PATH ($PATH)
937      Ideally in the same directory that the QEMU binary is located.
938
939   2. Ensure that the script has the same owner/group and file permissions
940      as the QEMU binary.
941
942   3. Update the VM xml file using "virsh edit VM.xml"
943
944        1. Set the VM to use the launch script.
945           Set the emulator path contained in the `<emulator><emulator/>` tags.
946           For example, replace:
947
948             `<emulator>/usr/bin/qemu-kvm<emulator/>`
949
950             with:
951
952             `<emulator>/usr/bin/qemu-wrap.py<emulator/>`
953
954   4. Edit the Configuration Parameters section of the script to point to
955   the correct emulator location and set any additional options. If you are
956   using a alternative character device name, please set "us_vhost_path" to the
957   location of that device. The script will automatically detect and insert
958   the correct "vhostfd" value in the QEMU command line arguments.
959
960   5. Use virt-manager to launch the VM
961
962 Running ovs-vswitchd with DPDK backend inside a VM
963 --------------------------------------------------
964
965 Please note that additional configuration is required if you want to run
966 ovs-vswitchd with DPDK backend inside a QEMU virtual machine. Ovs-vswitchd
967 creates separate DPDK TX queues for each CPU core available. This operation
968 fails inside QEMU virtual machine because, by default, VirtIO NIC provided
969 to the guest is configured to support only single TX queue and single RX
970 queue. To change this behavior, you need to turn on 'mq' (multiqueue)
971 property of all virtio-net-pci devices emulated by QEMU and used by DPDK.
972 You may do it manually (by changing QEMU command line) or, if you use Libvirt,
973 by adding the following string:
974
975 `<driver name='vhost' queues='N'/>`
976
977 to <interface> sections of all network devices used by DPDK. Parameter 'N'
978 determines how many queues can be used by the guest.
979
980 Restrictions:
981 -------------
982
983   - Work with 1500 MTU, needs few changes in DPDK lib to fix this issue.
984   - Currently DPDK port does not make use any offload functionality.
985   - DPDK-vHost support works with 1G huge pages.
986
987   ivshmem:
988   - If you run Open vSwitch with smaller page sizes (e.g. 2MB), you may be
989     unable to share any rings or mempools with a virtual machine.
990     This is because the current implementation of ivshmem works by sharing
991     a single 1GB huge page from the host operating system to any guest
992     operating system through the Qemu ivshmem device. When using smaller
993     page sizes, multiple pages may be required to hold the ring descriptors
994     and buffer pools. The Qemu ivshmem device does not allow you to share
995     multiple file descriptors to the guest operating system. However, if you
996     want to share dpdkr rings with other processes on the host, you can do
997     this with smaller page sizes.
998
999   Platform and Network Interface:
1000   - By default with DPDK 16.04, a maximum of 64 TX queues can be used with an
1001     Intel XL710 Network Interface on a platform with more than 64 logical
1002     cores. If a user attempts to add an XL710 interface as a DPDK port type to
1003     a system as described above, an error will be reported that initialization
1004     failed for the 65th queue. OVS will then roll back to the previous
1005     successful queue initialization and use that value as the total number of
1006     TX queues available with queue locking. If a user wishes to use more than
1007     64 queues and avoid locking, then the
1008     `CONFIG_RTE_LIBRTE_I40E_QUEUE_NUM_PER_PF` config parameter in DPDK must be
1009     increased to the desired number of queues. Both DPDK and OVS must be
1010     recompiled for this change to take effect.
1011
1012 Bug Reporting:
1013 --------------
1014
1015 Please report problems to bugs@openvswitch.org.
1016
1017 [INSTALL.userspace.md]:INSTALL.userspace.md
1018 [INSTALL.md]:INSTALL.md
1019 [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
1020 [DPDK Docs]: http://dpdk.org/doc