doc/guides/howto/pvp_reference_benchmark.rst

   1 ..  BSD LICENSE
   2     Copyright(c) 2016 Red Hat, Inc. All rights reserved.
   3     All rights reserved.
   4
   5     Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6     modification, are permitted provided that the following conditions
   7     are met:
   8
   9     * Redistributions of source code must retain the above copyright
  10     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  11     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12     notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  13     the documentation and/or other materials provided with the
  14     distribution.
  15     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
  16     contributors may be used to endorse or promote products derived
  17     from this software without specific prior written permission.
  18
  19     THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  20     "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  21     LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  22     A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
  23     OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  24     SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  25     LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  26     DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  27     THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  28     (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  29     OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  30
  31
  32 PVP reference benchmark setup using testpmd
  33 ===========================================
  34
  35 This guide lists the steps required to setup a PVP benchmark using testpmd as
  36 a simple forwarder between NICs and Vhost interfaces. The goal of this setup
  37 is to have a reference PVP benchmark without using external vSwitches (OVS,
  38 VPP, ...) to make it easier to obtain reproducible results and to facilitate
  39 continuous integration testing.
  40
  41 The guide covers two ways of launching the VM, either by directly calling the
  42 QEMU command line, or by relying on libvirt. It has been tested with DPDK
  43 v16.11 using RHEL7 for both host and guest.
  44
  45
  46 Setup overview
  47 --------------
  48
  49 .. _figure_pvp_2nics:
  50
  51 .. figure:: img/pvp_2nics.*
  52
  53    PVP setup using 2 NICs
  54
  55 In this diagram, each red arrow represents one logical core. This use-case
  56 requires 6 dedicated logical cores. A forwarding configuration with a single
  57 NIC is also possible, requiring 3 logical cores.
  58
  59
  60 Host setup
  61 ----------
  62
  63 In this setup, we isolate 6 cores (from CPU2 to CPU7) on the same NUMA
  64 node. Two cores are assigned to the VM vCPUs running testpmd and four are
  65 assigned to testpmd on the host.
  66
  67
  68 Host tuning
  69 ~~~~~~~~~~~
  70
  71 #. On BIOS, disable turbo-boost and hyper-threads.
  72
  73 #. Append these options to Kernel command line:
  74
  75    .. code-block:: console
  76
  77       intel_pstate=disable mce=ignore_ce default_hugepagesz=1G hugepagesz=1G hugepages=6 isolcpus=2-7 rcu_nocbs=2-7 nohz_full=2-7 iommu=pt intel_iommu=on
  78
  79 #. Disable hyper-threads at runtime if necessary or if BIOS is not accessible:
  80
  81    .. code-block:: console
  82
  83       cat /sys/devices/system/cpu/cpu*[0-9]/topology/thread_siblings_list \
  84           | sort | uniq \
  85           | awk -F, '{system("echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpu"$2"/online")}'
  86
  87 #. Disable NMIs:
  88
  89    .. code-block:: console
  90
  91       echo 0 > /proc/sys/kernel/nmi_watchdog
  92
  93 #. Exclude isolated CPUs from the writeback cpumask:
  94
  95    .. code-block:: console
  96
  97       echo ffffff03 > /sys/bus/workqueue/devices/writeback/cpumask
  98
  99 #. Isolate CPUs from IRQs:
 100
 101    .. code-block:: console
 102
 103       clear_mask=0xfc #Isolate CPU2 to CPU7 from IRQs
 104       for i in /proc/irq/*/smp_affinity
 105       do
 106         echo "obase=16;$(( 0x$(cat $i) & ~$clear_mask ))" | bc > $i
 107       done
 108
 109
 110 Qemu build
 111 ~~~~~~~~~~
 112
 113 Build Qemu:
 114
 115     .. code-block:: console
 116
 117        git clone git://git.qemu.org/qemu.git
 118        cd qemu
 119        mkdir bin
 120        cd bin
 121        ../configure --target-list=x86_64-softmmu
 122        make
 123
 124
 125 DPDK build
 126 ~~~~~~~~~~
 127
 128 Build DPDK:
 129
 130    .. code-block:: console
 131
 132       git clone git://dpdk.org/dpdk
 133       cd dpdk
 134       export RTE_SDK=$PWD
 135       make install T=x86_64-native-linuxapp-gcc DESTDIR=install
 136
 137
 138 Testpmd launch
 139 ~~~~~~~~~~~~~~
 140
 141 #. Assign NICs to DPDK:
 142
 143    .. code-block:: console
 144
 145       modprobe vfio-pci
 146       $RTE_SDK/install/sbin/dpdk-devbind -b vfio-pci 0000:11:00.0 0000:11:00.1
 147
 148    .. Note::
 149
 150       The Sandy Bridge family seems to have some IOMMU limitations giving poor
 151       performance results. To achieve good performance on these machines
 152       consider using UIO instead.
 153
 154 #. Launch the testpmd application:
 155
 156    .. code-block:: console
 157
 158       $RTE_SDK/install/bin/testpmd -l 0,2,3,4,5 --socket-mem=1024 -n 4 \
 159           --vdev 'net_vhost0,iface=/tmp/vhost-user1' \
 160           --vdev 'net_vhost1,iface=/tmp/vhost-user2' -- \
 161           --portmask=f --disable-hw-vlan -i --rxq=1 --txq=1 \
 162           --nb-cores=4 --forward-mode=io
 163
 164    With this command, isolated CPUs 2 to 5 will be used as lcores for PMD threads.
 165
 166 #. In testpmd interactive mode, set the portlist to obtain the correct port
 167    chaining:
 168
 169    .. code-block:: console
 170
 171       set portlist 0,2,1,3
 172       start
 173
 174
 175 VM launch
 176 ~~~~~~~~~
 177
 178 The VM may be launched either by calling QEMU directly, or by using libvirt.
 179
 180 Qemu way
 181 ^^^^^^^^
 182
 183 Launch QEMU with two Virtio-net devices paired to the vhost-user sockets
 184 created by testpmd. Below example uses default Virtio-net options, but options
 185 may be specified, for example to disable mergeable buffers or indirect
 186 descriptors.
 187
 188    .. code-block:: console
 189
 190       <QEMU path>/bin/x86_64-softmmu/qemu-system-x86_64 \
 191           -enable-kvm -cpu host -m 3072 -smp 3 \
 192           -chardev socket,id=char0,path=/tmp/vhost-user1 \
 193           -netdev type=vhost-user,id=mynet1,chardev=char0,vhostforce \
 194           -device virtio-net-pci,netdev=mynet1,mac=52:54:00:02:d9:01,addr=0x10 \
 195           -chardev socket,id=char1,path=/tmp/vhost-user2 \
 196           -netdev type=vhost-user,id=mynet2,chardev=char1,vhostforce \
 197           -device virtio-net-pci,netdev=mynet2,mac=52:54:00:02:d9:02,addr=0x11 \
 198           -object memory-backend-file,id=mem,size=3072M,mem-path=/dev/hugepages,share=on \
 199           -numa node,memdev=mem -mem-prealloc \
 200           -net user,hostfwd=tcp::1002$1-:22 -net nic \
 201           -qmp unix:/tmp/qmp.socket,server,nowait \
 202           -monitor stdio <vm_image>.qcow2
 203
 204 You can use this `qmp-vcpu-pin <https://patchwork.kernel.org/patch/9361617/>`_
 205 script to pin vCPUs.
 206
 207 It can be used as follows, for example to pin 3 vCPUs to CPUs 1, 6 and 7,
 208 where isolated CPUs 6 and 7 will be used as lcores for Virtio PMDs:
 209
 210    .. code-block:: console
 211
 212       export PYTHONPATH=$PYTHONPATH:<QEMU path>/scripts/qmp
 213       ./qmp-vcpu-pin -s /tmp/qmp.socket 1 6 7
 214
 215 Libvirt way
 216 ^^^^^^^^^^^
 217
 218 Some initial steps are required for libvirt to be able to connect to testpmd's
 219 sockets.
 220
 221 First, SELinux policy needs to be set to permissive, since testpmd is
 222 generally run as root (note, as reboot is required):
 223
 224    .. code-block:: console
 225
 226       cat /etc/selinux/config
 227
 228       # This file controls the state of SELinux on the system.
 229       # SELINUX= can take one of these three values:
 230       #     enforcing  - SELinux security policy is enforced.
 231       #     permissive - SELinux prints warnings instead of enforcing.
 232       #     disabled   - No SELinux policy is loaded.
 233       SELINUX=permissive
 234
 235       # SELINUXTYPE= can take one of three two values:
 236       #     targeted - Targeted processes are protected,
 237       #     minimum  - Modification of targeted policy.
 238       #                Only selected processes are protected.
 239       #     mls      - Multi Level Security protection.
 240       SELINUXTYPE=targeted
 241
 242
 243 Also, Qemu needs to be run as root, which has to be specified in
 244 ``/etc/libvirt/qemu.conf``:
 245
 246    .. code-block:: console
 247
 248       user = "root"
 249
 250 Once the domain created, the following snippet is an extract of he most
 251 important information (hugepages, vCPU pinning, Virtio PCI devices):
 252
 253    .. code-block:: xml
 254
 255       <domain type='kvm'>
 256         <memory unit='KiB'>3145728</memory>
 257         <currentMemory unit='KiB'>3145728</currentMemory>
 258         <memoryBacking>
 259           <hugepages>
 260             <page size='1048576' unit='KiB' nodeset='0'/>
 261           </hugepages>
 262           <locked/>
 263         </memoryBacking>
 264         <vcpu placement='static'>3</vcpu>
 265         <cputune>
 266           <vcpupin vcpu='0' cpuset='1'/>
 267           <vcpupin vcpu='1' cpuset='6'/>
 268           <vcpupin vcpu='2' cpuset='7'/>
 269           <emulatorpin cpuset='0'/>
 270         </cputune>
 271         <numatune>
 272           <memory mode='strict' nodeset='0'/>
 273         </numatune>
 274         <os>
 275           <type arch='x86_64' machine='pc-i440fx-rhel7.0.0'>hvm</type>
 276           <boot dev='hd'/>
 277         </os>
 278         <cpu mode='host-passthrough'>
 279           <topology sockets='1' cores='3' threads='1'/>
 280           <numa>
 281             <cell id='0' cpus='0-2' memory='3145728' unit='KiB' memAccess='shared'/>
 282           </numa>
 283         </cpu>
 284         <devices>
 285           <interface type='vhostuser'>
 286             <mac address='56:48:4f:53:54:01'/>
 287             <source type='unix' path='/tmp/vhost-user1' mode='client'/>
 288             <model type='virtio'/>
 289             <driver name='vhost' rx_queue_size='256' />
 290             <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x10' function='0x0'/>
 291           </interface>
 292           <interface type='vhostuser'>
 293             <mac address='56:48:4f:53:54:02'/>
 294             <source type='unix' path='/tmp/vhost-user2' mode='client'/>
 295             <model type='virtio'/>
 296             <driver name='vhost' rx_queue_size='256' />
 297             <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x11' function='0x0'/>
 298           </interface>
 299         </devices>
 300       </domain>
 301
 302
 303 Guest setup
 304 -----------
 305
 306
 307 Guest tuning
 308 ~~~~~~~~~~~~
 309
 310 #. Append these options to the Kernel command line:
 311
 312    .. code-block:: console
 313
 314       default_hugepagesz=1G hugepagesz=1G hugepages=1 intel_iommu=on iommu=pt isolcpus=1,2 rcu_nocbs=1,2 nohz_full=1,2
 315
 316 #. Disable NMIs:
 317
 318    .. code-block:: console
 319
 320       echo 0 > /proc/sys/kernel/nmi_watchdog
 321
 322 #. Exclude isolated CPU1 and CPU2 from the writeback cpumask:
 323
 324    .. code-block:: console
 325
 326       echo 1 > /sys/bus/workqueue/devices/writeback/cpumask
 327
 328 #. Isolate CPUs from IRQs:
 329
 330    .. code-block:: console
 331
 332       clear_mask=0x6 #Isolate CPU1 and CPU2 from IRQs
 333       for i in /proc/irq/*/smp_affinity
 334       do
 335         echo "obase=16;$(( 0x$(cat $i) & ~$clear_mask ))" | bc > $i
 336       done
 337
 338
 339 DPDK build
 340 ~~~~~~~~~~
 341
 342 Build DPDK:
 343
 344    .. code-block:: console
 345
 346       git clone git://dpdk.org/dpdk
 347       cd dpdk
 348       export RTE_SDK=$PWD
 349       make install T=x86_64-native-linuxapp-gcc DESTDIR=install
 350
 351
 352 Testpmd launch
 353 ~~~~~~~~~~~~~~
 354
 355 Probe vfio module without iommu:
 356
 357    .. code-block:: console
 358
 359       modprobe -r vfio_iommu_type1
 360       modprobe -r vfio
 361       modprobe  vfio enable_unsafe_noiommu_mode=1
 362       cat /sys/module/vfio/parameters/enable_unsafe_noiommu_mode
 363       modprobe vfio-pci
 364
 365 Bind the virtio-net devices to DPDK:
 366
 367    .. code-block:: console
 368
 369       $RTE_SDK/usertools/dpdk-devbind.py -b vfio-pci 0000:00:10.0 0000:00:11.0
 370
 371 Start testpmd:
 372
 373    .. code-block:: console
 374
 375       $RTE_SDK/install/bin/testpmd -l 0,1,2 --socket-mem 1024 -n 4 \
 376           --proc-type auto --file-prefix pg -- \
 377           --portmask=3 --forward-mode=macswap --port-topology=chained \
 378           --disable-hw-vlan --disable-rss -i --rxq=1 --txq=1 \
 379           --rxd=256 --txd=256 --nb-cores=2 --auto-start
 380
 381 Results template
 382 ----------------
 383
 384 Below template should be used when sharing results:
 385
 386    .. code-block:: none
 387
 388       Traffic Generator: <Test equipment (e.g. IXIA, Moongen, ...)>
 389       Acceptable Loss: <n>%
 390       Validation run time: <n>min
 391       Host DPDK version/commit: <version, SHA-1>
 392       Guest DPDK version/commit: <version, SHA-1>
 393       Patches applied: <link to patchwork>
 394       QEMU version/commit: <version>
 395       Virtio features: <features (e.g. mrg_rxbuf='off', leave empty if default)>
 396       CPU: <CPU model>, <CPU frequency>
 397       NIC: <NIC model>
 398       Result: <n> Mpps