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