ovsdb.at: Run Python tests for Python 2 and 3.
[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 OVS log can be checked to confirm that the port/rxq assignment to
276         pmd threads is as required. This can also be checked with the following
277         commands:
278
279         ```
280         top -H
281         taskset -p <pid_of_pmd>
282         ```
283
284         To understand where most of the pmd thread time is spent and whether the
285         caches are being utilized, these commands can be used:
286
287         ```
288         # Clear previous stats
289         ovs-appctl dpif-netdev/pmd-stats-clear
290
291         # Check current stats
292         ovs-appctl dpif-netdev/pmd-stats-show
293         ```
294
295   3. DPDK port Rx Queues
296
297         `ovs-vsctl set Interface <DPDK interface> options:n_rxq=<integer>`
298
299         The command above sets the number of rx queues for DPDK interface.
300         The rx queues are assigned to pmd threads on the same NUMA node in a
301         round-robin fashion.  For more information, please refer to the
302         Open_vSwitch TABLE section in
303
304         `man ovs-vswitchd.conf.db`
305
306   4. Exact Match Cache
307
308         Each pmd thread contains one EMC. After initial flow setup in the
309         datapath, the EMC contains a single table and provides the lowest level
310         (fastest) switching for DPDK ports. If there is a miss in the EMC then
311         the next level where switching will occur is the datapath classifier.
312         Missing in the EMC and looking up in the datapath classifier incurs a
313         significant performance penalty. If lookup misses occur in the EMC
314         because it is too small to handle the number of flows, its size can
315         be increased. The EMC size can be modified by editing the define
316         EM_FLOW_HASH_SHIFT in lib/dpif-netdev.c.
317
318         As mentioned above an EMC is per pmd thread. So an alternative way of
319         increasing the aggregate amount of possible flow entries in EMC and
320         avoiding datapath classifier lookups is to have multiple pmd threads
321         running. This can be done as described in section 2.
322
323   5. Compiler options
324
325         The default compiler optimization level is '-O2'. Changing this to
326         more aggressive compiler optimizations such as '-O3' or
327         '-Ofast -march=native' with gcc can produce performance gains.
328
329   6. Simultaneous Multithreading (SMT)
330
331         With SMT enabled, one physical core appears as two logical cores
332         which can improve performance.
333
334         SMT can be utilized to add additional pmd threads without consuming
335         additional physical cores. Additional pmd threads may be added in the
336         same manner as described in section 2. If trying to minimize the use
337         of physical cores for pmd threads, care must be taken to set the
338         correct bits in the pmd-cpu-mask to ensure that the pmd threads are
339         pinned to SMT siblings.
340
341         For example, when using 2x 10 core processors in a dual socket system
342         with HT enabled, /proc/cpuinfo will report 40 logical cores. To use
343         two logical cores which share the same physical core for pmd threads,
344         the following command can be used to identify a pair of logical cores.
345
346         `cat /sys/devices/system/cpu/cpuN/topology/thread_siblings_list`
347
348         where N is the logical core number. In this example, it would show that
349         cores 1 and 21 share the same physical core. The pmd-cpu-mask to enable
350         two pmd threads running on these two logical cores (one physical core)
351         is.
352
353         `ovs-vsctl set Open_vSwitch . other_config:pmd-cpu-mask=100002`
354
355         Note that SMT is enabled by the Hyper-Threading section in the
356         BIOS, and as such will apply to the whole system. So the impact of
357         enabling/disabling it for the whole system should be considered
358         e.g. If workloads on the system can scale across multiple cores,
359         SMT may very beneficial. However, if they do not and perform best
360         on a single physical core, SMT may not be beneficial.
361
362   7. The isolcpus kernel boot parameter
363
364         isolcpus can be used on the kernel bootline to isolate cores from the
365         kernel scheduler and hence dedicate them to OVS or other packet
366         forwarding related workloads. For example a Linux kernel boot-line
367         could be:
368
369         'GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet hugepagesz=1G hugepages=4 default_hugepagesz=1G 'intel_iommu=off' isolcpus=1-19"'
370
371   8. NUMA/Cluster On Die
372
373         Ideally inter NUMA datapaths should be avoided where possible as packets
374         will go across QPI and there may be a slight performance penalty when
375         compared with intra NUMA datapaths. On Intel Xeon Processor E5 v3,
376         Cluster On Die is introduced on models that have 10 cores or more.
377         This makes it possible to logically split a socket into two NUMA regions
378         and again it is preferred where possible to keep critical datapaths
379         within the one cluster.
380
381         It is good practice to ensure that threads that are in the datapath are
382         pinned to cores in the same NUMA area. e.g. pmd threads and QEMU vCPUs
383         responsible for forwarding.
384
385   9. Rx Mergeable buffers
386
387         Rx Mergeable buffers is a virtio feature that allows chaining of multiple
388         virtio descriptors to handle large packet sizes. As such, large packets
389         are handled by reserving and chaining multiple free descriptors
390         together. Mergeable buffer support is negotiated between the virtio
391         driver and virtio device and is supported by the DPDK vhost library.
392         This behavior is typically supported and enabled by default, however
393         in the case where the user knows that rx mergeable buffers are not needed
394         i.e. jumbo frames are not needed, it can be forced off by adding
395         mrg_rxbuf=off to the QEMU command line options. By not reserving multiple
396         chains of descriptors it will make more individual virtio descriptors
397         available for rx to the guest using dpdkvhost ports and this can improve
398         performance.
399
400   10. Packet processing in the guest
401
402         It is good practice whether simply forwarding packets from one
403         interface to another or more complex packet processing in the guest,
404         to ensure that the thread performing this work has as much CPU
405         occupancy as possible. For example when the DPDK sample application
406         `testpmd` is used to forward packets in the guest, multiple QEMU vCPU
407         threads can be created. Taskset can then be used to affinitize the
408         vCPU thread responsible for forwarding to a dedicated core not used
409         for other general processing on the host system.
410
411   11. DPDK virtio pmd in the guest
412
413         dpdkvhostcuse or dpdkvhostuser ports can be used to accelerate the path
414         to the guest using the DPDK vhost library. This library is compatible with
415         virtio-net drivers in the guest but significantly better performance can
416         be observed when using the DPDK virtio pmd driver in the guest. The DPDK
417         `testpmd` application can be used in the guest as an example application
418         that forwards packet from one DPDK vhost port to another. An example of
419         running `testpmd` in the guest can be seen here.
420
421         `./testpmd -c 0x3 -n 4 --socket-mem 512 -- --burst=64 -i --txqflags=0xf00 --disable-hw-vlan --forward-mode=io --auto-start`
422
423         See below information on dpdkvhostcuse and dpdkvhostuser ports.
424         See [DPDK Docs] for more information on `testpmd`.
425
426
427
428 DPDK Rings :
429 ------------
430
431 Following the steps above to create a bridge, you can now add dpdk rings
432 as a port to the vswitch.  OVS will expect the DPDK ring device name to
433 start with dpdkr and end with a portid.
434
435 `ovs-vsctl add-port br0 dpdkr0 -- set Interface dpdkr0 type=dpdkr`
436
437 DPDK rings client test application
438
439 Included in the test directory is a sample DPDK application for testing
440 the rings.  This is from the base dpdk directory and modified to work
441 with the ring naming used within ovs.
442
443 location tests/ovs_client
444
445 To run the client :
446
447 ```
448 cd /usr/src/ovs/tests/
449 ovsclient -c 1 -n 4 --proc-type=secondary -- -n "port id you gave dpdkr"
450 ```
451
452 In the case of the dpdkr example above the "port id you gave dpdkr" is 0.
453
454 It is essential to have --proc-type=secondary
455
456 The application simply receives an mbuf on the receive queue of the
457 ethernet ring and then places that same mbuf on the transmit ring of
458 the ethernet ring.  It is a trivial loopback application.
459
460 DPDK rings in VM (IVSHMEM shared memory communications)
461 -------------------------------------------------------
462
463 In addition to executing the client in the host, you can execute it within
464 a guest VM. To do so you will need a patched qemu.  You can download the
465 patch and getting started guide at :
466
467 https://01.org/packet-processing/downloads
468
469 A general rule of thumb for better performance is that the client
470 application should not be assigned the same dpdk core mask "-c" as
471 the vswitchd.
472
473 DPDK vhost:
474 -----------
475
476 DPDK 2.2 supports two types of vhost:
477
478 1. vhost-user
479 2. vhost-cuse
480
481 Whatever type of vhost is enabled in the DPDK build specified, is the type
482 that will be enabled in OVS. By default, vhost-user is enabled in DPDK.
483 Therefore, unless vhost-cuse has been enabled in DPDK, vhost-user ports
484 will be enabled in OVS.
485 Please note that support for vhost-cuse is intended to be deprecated in OVS
486 in a future release.
487
488 DPDK vhost-user:
489 ----------------
490
491 The following sections describe the use of vhost-user 'dpdkvhostuser' ports
492 with OVS.
493
494 DPDK vhost-user Prerequisites:
495 -------------------------
496
497 1. DPDK 2.2 with vhost support enabled as documented in the "Building and
498    Installing section"
499
500 2. QEMU version v2.1.0+
501
502    QEMU v2.1.0 will suffice, but it is recommended to use v2.2.0 if providing
503    your VM with memory greater than 1GB due to potential issues with memory
504    mapping larger areas.
505
506 Adding DPDK vhost-user ports to the Switch:
507 --------------------------------------
508
509 Following the steps above to create a bridge, you can now add DPDK vhost-user
510 as a port to the vswitch. Unlike DPDK ring ports, DPDK vhost-user ports can
511 have arbitrary names.
512
513   -  For vhost-user, the name of the port type is `dpdkvhostuser`
514
515      ```
516      ovs-vsctl add-port br0 vhost-user-1 -- set Interface vhost-user-1
517      type=dpdkvhostuser
518      ```
519
520      This action creates a socket located at
521      `/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-1`, which you must provide
522      to your VM on the QEMU command line. More instructions on this can be
523      found in the next section "DPDK vhost-user VM configuration"
524      Note: If you wish for the vhost-user sockets to be created in a
525      directory other than `/usr/local/var/run/openvswitch`, you may specify
526      another location on the ovs-vswitchd command line like so:
527
528       `./vswitchd/ovs-vswitchd --dpdk -vhost_sock_dir /my-dir -c 0x1 ...`
529
530 DPDK vhost-user VM configuration:
531 ---------------------------------
532 Follow the steps below to attach vhost-user port(s) to a VM.
533
534 1. Configure sockets.
535    Pass the following parameters to QEMU to attach a vhost-user device:
536
537    ```
538    -chardev socket,id=char1,path=/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-1
539    -netdev type=vhost-user,id=mynet1,chardev=char1,vhostforce
540    -device virtio-net-pci,mac=00:00:00:00:00:01,netdev=mynet1
541    ```
542
543    ...where vhost-user-1 is the name of the vhost-user port added
544    to the switch.
545    Repeat the above parameters for multiple devices, changing the
546    chardev path and id as necessary. Note that a separate and different
547    chardev path needs to be specified for each vhost-user device. For
548    example you have a second vhost-user port named 'vhost-user-2', you
549    append your QEMU command line with an additional set of parameters:
550
551    ```
552    -chardev socket,id=char2,path=/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-2
553    -netdev type=vhost-user,id=mynet2,chardev=char2,vhostforce
554    -device virtio-net-pci,mac=00:00:00:00:00:02,netdev=mynet2
555    ```
556
557 2. Configure huge pages.
558    QEMU must allocate the VM's memory on hugetlbfs. vhost-user ports access
559    a virtio-net device's virtual rings and packet buffers mapping the VM's
560    physical memory on hugetlbfs. To enable vhost-user ports to map the VM's
561    memory into their process address space, pass the following paramters
562    to QEMU:
563
564    ```
565    -object memory-backend-file,id=mem,size=4096M,mem-path=/dev/hugepages,
566    share=on
567    -numa node,memdev=mem -mem-prealloc
568    ```
569
570 3. Optional: Enable multiqueue support
571    The vhost-user interface must be configured in Open vSwitch with the
572    desired amount of queues with:
573
574    ```
575    ovs-vsctl set Interface vhost-user-2 options:n_rxq=<requested queues>
576    ```
577
578    QEMU needs to be configured as well.
579    The $q below should match the queues requested in OVS (if $q is more,
580    packets will not be received).
581    The $v is the number of vectors, which is '$q x 2 + 2'.
582
583    ```
584    -chardev socket,id=char2,path=/usr/local/var/run/openvswitch/vhost-user-2
585    -netdev type=vhost-user,id=mynet2,chardev=char2,vhostforce,queues=$q
586    -device virtio-net-pci,mac=00:00:00:00:00:02,netdev=mynet2,mq=on,vectors=$v
587    ```
588
589 DPDK vhost-cuse:
590 ----------------
591
592 The following sections describe the use of vhost-cuse 'dpdkvhostcuse' ports
593 with OVS.
594
595 DPDK vhost-cuse Prerequisites:
596 -------------------------
597
598 1. DPDK 2.2 with vhost support enabled as documented in the "Building and
599    Installing section"
600    As an additional step, you must enable vhost-cuse in DPDK by setting the
601    following additional flag in `config/common_linuxapp`:
602
603    `CONFIG_RTE_LIBRTE_VHOST_USER=n`
604
605    Following this, rebuild DPDK as per the instructions in the "Building and
606    Installing" section. Finally, rebuild OVS as per step 3 in the "Building
607    and Installing" section - OVS will detect that DPDK has vhost-cuse libraries
608    compiled and in turn will enable support for it in the switch and disable
609    vhost-user support.
610
611 2. Insert the Cuse module:
612
613      `modprobe cuse`
614
615 3. Build and insert the `eventfd_link` module:
616
617      ```
618      cd $DPDK_DIR/lib/librte_vhost/eventfd_link/
619      make
620      insmod $DPDK_DIR/lib/librte_vhost/eventfd_link.ko
621      ```
622
623 4. QEMU version v2.1.0+
624
625    vhost-cuse will work with QEMU v2.1.0 and above, however it is recommended to
626    use v2.2.0 if providing your VM with memory greater than 1GB due to potential
627    issues with memory mapping larger areas.
628    Note: QEMU v1.6.2 will also work, with slightly different command line parameters,
629    which are specified later in this document.
630
631 Adding DPDK vhost-cuse ports to the Switch:
632 --------------------------------------
633
634 Following the steps above to create a bridge, you can now add DPDK vhost-cuse
635 as a port to the vswitch. Unlike DPDK ring ports, DPDK vhost-cuse ports can have
636 arbitrary names.
637
638   -  For vhost-cuse, the name of the port type is `dpdkvhostcuse`
639
640      ```
641      ovs-vsctl add-port br0 vhost-cuse-1 -- set Interface vhost-cuse-1
642      type=dpdkvhostcuse
643      ```
644
645      When attaching vhost-cuse ports to QEMU, the name provided during the
646      add-port operation must match the ifname parameter on the QEMU command
647      line. More instructions on this can be found in the next section.
648
649 DPDK vhost-cuse VM configuration:
650 ---------------------------------
651
652    vhost-cuse ports use a Linux* character device to communicate with QEMU.
653    By default it is set to `/dev/vhost-net`. It is possible to reuse this
654    standard device for DPDK vhost, which makes setup a little simpler but it
655    is better practice to specify an alternative character device in order to
656    avoid any conflicts if kernel vhost is to be used in parallel.
657
658 1. This step is only needed if using an alternative character device.
659
660    The new character device filename must be specified on the vswitchd
661    commandline:
662
663         `./vswitchd/ovs-vswitchd --dpdk --cuse_dev_name my-vhost-net -c 0x1 ...`
664
665    Note that the `--cuse_dev_name` argument and associated string must be the first
666    arguments after `--dpdk` and come before the EAL arguments. In the example
667    above, the character device to be used will be `/dev/my-vhost-net`.
668
669 2. This step is only needed if reusing the standard character device. It will
670    conflict with the kernel vhost character device so the user must first
671    remove it.
672
673        `rm -rf /dev/vhost-net`
674
675 3a. Configure virtio-net adaptors:
676    The following parameters must be passed to the QEMU binary:
677
678      ```
679      -netdev tap,id=<id>,script=no,downscript=no,ifname=<name>,vhost=on
680      -device virtio-net-pci,netdev=net1,mac=<mac>
681      ```
682
683      Repeat the above parameters for multiple devices.
684
685      The DPDK vhost library will negiotiate its own features, so they
686      need not be passed in as command line params. Note that as offloads are
687      disabled this is the equivalent of setting:
688
689      `csum=off,gso=off,guest_tso4=off,guest_tso6=off,guest_ecn=off`
690
691 3b. If using an alternative character device. It must be also explicitly
692     passed to QEMU using the `vhostfd` argument:
693
694      ```
695      -netdev tap,id=<id>,script=no,downscript=no,ifname=<name>,vhost=on,
696      vhostfd=<open_fd>
697      -device virtio-net-pci,netdev=net1,mac=<mac>
698      ```
699
700      The open file descriptor must be passed to QEMU running as a child
701      process. This could be done with a simple python script.
702
703        ```
704        #!/usr/bin/python
705        fd = os.open("/dev/usvhost", os.O_RDWR)
706        subprocess.call("qemu-system-x86_64 .... -netdev tap,id=vhostnet0,\
707                         vhost=on,vhostfd=" + fd +"...", shell=True)
708
709    Alternatively the `qemu-wrap.py` script can be used to automate the
710    requirements specified above and can be used in conjunction with libvirt if
711    desired. See the "DPDK vhost VM configuration with QEMU wrapper" section
712    below.
713
714 4. Configure huge pages:
715    QEMU must allocate the VM's memory on hugetlbfs. Vhost ports access a
716    virtio-net device's virtual rings and packet buffers mapping the VM's
717    physical memory on hugetlbfs. To enable vhost-ports to map the VM's
718    memory into their process address space, pass the following parameters
719    to QEMU:
720
721      `-object memory-backend-file,id=mem,size=4096M,mem-path=/dev/hugepages,
722       share=on -numa node,memdev=mem -mem-prealloc`
723
724    Note: For use with an earlier QEMU version such as v1.6.2, use the
725    following to configure hugepages instead:
726
727      `-mem-path /dev/hugepages -mem-prealloc`
728
729 DPDK vhost-cuse VM configuration with QEMU wrapper:
730 ---------------------------------------------------
731 The QEMU wrapper script automatically detects and calls QEMU with the
732 necessary parameters. It performs the following actions:
733
734   * Automatically detects the location of the hugetlbfs and inserts this
735     into the command line parameters.
736   * Automatically open file descriptors for each virtio-net device and
737     inserts this into the command line parameters.
738   * Calls QEMU passing both the command line parameters passed to the
739     script itself and those it has auto-detected.
740
741 Before use, you **must** edit the configuration parameters section of the
742 script to point to the correct emulator location and set additional
743 settings. Of these settings, `emul_path` and `us_vhost_path` **must** be
744 set. All other settings are optional.
745
746 To use directly from the command line simply pass the wrapper some of the
747 QEMU parameters: it will configure the rest. For example:
748
749 ```
750 qemu-wrap.py -cpu host -boot c -hda <disk image> -m 4096 -smp 4
751   --enable-kvm -nographic -vnc none -net none -netdev tap,id=net1,
752   script=no,downscript=no,ifname=if1,vhost=on -device virtio-net-pci,
753   netdev=net1,mac=00:00:00:00:00:01
754 ```
755
756 DPDK vhost-cuse VM configuration with libvirt:
757 ----------------------------------------------
758
759 If you are using libvirt, you must enable libvirt to access the character
760 device by adding it to controllers cgroup for libvirtd using the following
761 steps.
762
763      1. In `/etc/libvirt/qemu.conf` add/edit the following lines:
764
765         ```
766         1) clear_emulator_capabilities = 0
767         2) user = "root"
768         3) group = "root"
769         4) cgroup_device_acl = [
770                "/dev/null", "/dev/full", "/dev/zero",
771                "/dev/random", "/dev/urandom",
772                "/dev/ptmx", "/dev/kvm", "/dev/kqemu",
773                "/dev/rtc", "/dev/hpet", "/dev/net/tun",
774                "/dev/<my-vhost-device>",
775                "/dev/hugepages"]
776         ```
777
778         <my-vhost-device> refers to "vhost-net" if using the `/dev/vhost-net`
779         device. If you have specificed a different name on the ovs-vswitchd
780         commandline using the "--cuse_dev_name" parameter, please specify that
781         filename instead.
782
783      2. Disable SELinux or set to permissive mode
784
785      3. Restart the libvirtd process
786         For example, on Fedora:
787
788           `systemctl restart libvirtd.service`
789
790 After successfully editing the configuration, you may launch your
791 vhost-enabled VM. The XML describing the VM can be configured like so
792 within the <qemu:commandline> section:
793
794      1. Set up shared hugepages:
795
796      ```
797      <qemu:arg value='-object'/>
798      <qemu:arg value='memory-backend-file,id=mem,size=4096M,mem-path=/dev/hugepages,share=on'/>
799      <qemu:arg value='-numa'/>
800      <qemu:arg value='node,memdev=mem'/>
801      <qemu:arg value='-mem-prealloc'/>
802      ```
803
804      2. Set up your tap devices:
805
806      ```
807      <qemu:arg value='-netdev'/>
808      <qemu:arg value='type=tap,id=net1,script=no,downscript=no,ifname=vhost0,vhost=on'/>
809      <qemu:arg value='-device'/>
810      <qemu:arg value='virtio-net-pci,netdev=net1,mac=00:00:00:00:00:01'/>
811      ```
812
813      Repeat for as many devices as are desired, modifying the id, ifname
814      and mac as necessary.
815
816      Again, if you are using an alternative character device (other than
817      `/dev/vhost-net`), please specify the file descriptor like so:
818
819      `<qemu:arg value='type=tap,id=net3,script=no,downscript=no,ifname=vhost0,vhost=on,vhostfd=<open_fd>'/>`
820
821      Where <open_fd> refers to the open file descriptor of the character device.
822      Instructions of how to retrieve the file descriptor can be found in the
823      "DPDK vhost VM configuration" section.
824      Alternatively, the process is automated with the qemu-wrap.py script,
825      detailed in the next section.
826
827 Now you may launch your VM using virt-manager, or like so:
828
829     `virsh create my_vhost_vm.xml`
830
831 DPDK vhost-cuse VM configuration with libvirt and QEMU wrapper:
832 ----------------------------------------------------------
833
834 To use the qemu-wrapper script in conjuntion with libvirt, follow the
835 steps in the previous section before proceeding with the following steps:
836
837   1. Place `qemu-wrap.py` in libvirtd's binary search PATH ($PATH)
838      Ideally in the same directory that the QEMU binary is located.
839
840   2. Ensure that the script has the same owner/group and file permissions
841      as the QEMU binary.
842
843   3. Update the VM xml file using "virsh edit VM.xml"
844
845        1. Set the VM to use the launch script.
846           Set the emulator path contained in the `<emulator><emulator/>` tags.
847           For example, replace:
848
849             `<emulator>/usr/bin/qemu-kvm<emulator/>`
850
851             with:
852
853             `<emulator>/usr/bin/qemu-wrap.py<emulator/>`
854
855   4. Edit the Configuration Parameters section of the script to point to
856   the correct emulator location and set any additional options. If you are
857   using a alternative character device name, please set "us_vhost_path" to the
858   location of that device. The script will automatically detect and insert
859   the correct "vhostfd" value in the QEMU command line arguments.
860
861   5. Use virt-manager to launch the VM
862
863 Running ovs-vswitchd with DPDK backend inside a VM
864 --------------------------------------------------
865
866 Please note that additional configuration is required if you want to run
867 ovs-vswitchd with DPDK backend inside a QEMU virtual machine. Ovs-vswitchd
868 creates separate DPDK TX queues for each CPU core available. This operation
869 fails inside QEMU virtual machine because, by default, VirtIO NIC provided
870 to the guest is configured to support only single TX queue and single RX
871 queue. To change this behavior, you need to turn on 'mq' (multiqueue)
872 property of all virtio-net-pci devices emulated by QEMU and used by DPDK.
873 You may do it manually (by changing QEMU command line) or, if you use Libvirt,
874 by adding the following string:
875
876 `<driver name='vhost' queues='N'/>`
877
878 to <interface> sections of all network devices used by DPDK. Parameter 'N'
879 determines how many queues can be used by the guest.
880
881 Restrictions:
882 -------------
883
884   - Work with 1500 MTU, needs few changes in DPDK lib to fix this issue.
885   - Currently DPDK port does not make use any offload functionality.
886   - DPDK-vHost support works with 1G huge pages.
887
888   ivshmem:
889   - If you run Open vSwitch with smaller page sizes (e.g. 2MB), you may be
890     unable to share any rings or mempools with a virtual machine.
891     This is because the current implementation of ivshmem works by sharing
892     a single 1GB huge page from the host operating system to any guest
893     operating system through the Qemu ivshmem device. When using smaller
894     page sizes, multiple pages may be required to hold the ring descriptors
895     and buffer pools. The Qemu ivshmem device does not allow you to share
896     multiple file descriptors to the guest operating system. However, if you
897     want to share dpdkr rings with other processes on the host, you can do
898     this with smaller page sizes.
899
900   Platform and Network Interface:
901   - By default with DPDK 2.2, a maximum of 64 TX queues can be used with an
902     Intel XL710 Network Interface on a platform with more than 64 logical
903     cores. If a user attempts to add an XL710 interface as a DPDK port type to
904     a system as described above, an error will be reported that initialization
905     failed for the 65th queue. OVS will then roll back to the previous
906     successful queue initialization and use that value as the total number of
907     TX queues available with queue locking. If a user wishes to use more than
908     64 queues and avoid locking, then the
909     `CONFIG_RTE_LIBRTE_I40E_QUEUE_NUM_PER_PF` config parameter in DPDK must be
910     increased to the desired number of queues. Both DPDK and OVS must be
911     recompiled for this change to take effect.
912
913   vHost and QEMU v2.4.0+:
914   - For versions of QEMU v2.4.0 and later, it is currently not possible to
915     unbind more than one dpdkvhostuser port from the guest kernel driver
916     without causing the ovs-vswitchd process to crash. If this is a requirement
917     for your use case, it is recommended either to use a version of QEMU
918     between v2.2.0 and v2.3.1 (inclusive), or alternatively, to apply the
919     following patch to DPDK and rebuild:
920     http://dpdk.org/dev/patchwork/patch/7736/
921     This problem will likely be resolved in Open vSwitch at a later date, when
922     the next release of DPDK (which includes the above patch) is available and
923     integrated into OVS.
924
925 Bug Reporting:
926 --------------
927
928 Please report problems to bugs@openvswitch.org.
929
930 [INSTALL.userspace.md]:INSTALL.userspace.md
931 [INSTALL.md]:INSTALL.md
932 [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
933 [DPDK Docs]: http://dpdk.org/doc