FD.io VPP事始め

FD.io VPP 事始め
Tetsuhiro Sato

FD.io
 FD.io
 Fast Data – Input/Output に関
連する複数のプロジェクトを運営する
Apache Foundation傘下のプロ
ジェクト
 VPPの他に、VPPの管理、VPPを用
いたユースケース、Testing等のプロ
ジェクトも管理
2
https://wiki.fd.io/view/VPP/Features

FD.io VPP
 VPP
 FD.ioの中核プロジェクト
 高性能かつ高機能な仮想スイッチ&ルータ
 DPDKを活用し、ユーザー空間のアプリケー
ションとして動作
3

Vector Packet Processing
 通常のコンピューティング処理にないパケット処理に
固有の難しさ（Instructionの観点から）
 10Gbps ラインレート=14.88Mfps = 67nsec per フレーム
 2GHz CPUコアのクロックサイクル= 0.5 nsec
 つまり、1フレームあたり134クロックサイクルの余地
 DRAM にアクセスしてしまうと、CPU サイクルがおよそ 60ns
ストールしてしまう
 Scalar Packet Processing
 パケット毎に処理
 割り込み
 コールスタックのトラバース（一連の機能を適用）
 ACL, NAT, QoS, VXLAN, etc
 Punt, drop, or rewrite/forward
 問題点
 I-cacheのスラッシング
 パケット毎に同様のI-cacheミスを繰り返す
 I-cacheを大きくしない限り、上記の問題は解決しない
 Vector Packet Processing
 各パケット処理を複数のパケットを同時に実施
 先頭のパケットがI-cacheをWarm up
 後続のパケットにはI-cacheにHit！
4
http://stackoverflow.com/questions/4087280/approximate-cost-to-access-various-
caches-and-main-memory

豊富な機能
5
！ とりあえず、いろんな機能をサポート
https://wiki.fd.io/view/VPP/Features

インストール
6
 インストールスクリプトで一撃にインストールできる
https://packagecloud.io/fdio/release/install
（Ubuntu 18.04.1 LTSの例）
$ curl -s https://packagecloud.io/install/repositories/fdio/release/script.deb.sh | sudo bash
$ sudo apt-get install vpp

コマンドライン接続
7
 vppctl コマンドでVPPのコマンドラインに接続できる
$ sudo vppctl
_______ _ _ _____ ___
__/ __/ _ (_)__ | | / / _ / _
_/ _// // / / / _ | |/ / ___/ ___/
/_/ /____(_)_/___/ |___/_/ /_/
vpp#
$ sudo vppctl show ver
vpp v19.04-release built by root on 2decab03d139 at Wed Apr 24 00:36:29 UTC 2019
 もしくは、ホストLinux Shell上で、vppctlに続けてVPPのコマンド実行できる

コマンドライン接続
8
unix {
...
cli-listen localhost:5002
...
}
 /etc/vpp/startup.confに以下のように書いておくと、telnet経由でVPPのコマンドラインに接続できる
$ telnet localhost 5002
Trying ::1...
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
_______ _ _ _____ ___
__/ __/ _ (_)__ | | / / _ / _
_/ _// // / / / _ | |/ / ___/ ___/
/_/ /____(_)_/___/ |___/_/ /_/
vpp#

接続方法
 外部に接続するVPPインターフェイスの種類
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接続方法ユースケース（たぶん）
DPDK PDM(w/ Intel NIC, VMXNET3) ホストマシンのインターフェイスの利用
Vhost-user VMとの接続
veth コンテナとの接続
tap コンテナとの接続
ホストマシンのLinuxサービス（DHCP等）を利用

DPDKの設定
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$ sudo lshw -class network -businfo
Bus info Device Class Description
===================================================
pci@0000:00:03.0 eth0 network 82540EM Gigabit Ethernet Controller
 DPDK対応NICのPCI IDを確認
$ sudo ifconfig eth1 down
$ sudo ifconfig eth2 down
$ sudo ip addr flush dev eth1
$ sudo ip addr flush dev eth2
 インターフェイスの設定をクリア

DPDK の設定（つづき）
dpdk {
socket-mem 1024
dev 0000:00:08.0
dev 0000:00:09.0
}
 /etc/vpp/startup.confにdpdkに関する設定を追加して、VPPを起動
 socket-memはパケットバッファ、hugepagesからアロケートされる
 socket-memは明示的に指定しないと、CPUソケット（NUMAノード）毎に512Mを確保
 VPP側では、GigabitEthernetX/Y/Zとして認識される
vpp# sh int
Name Idx State MTU (L3/IP4/IP6/MPLS) Counter Count
GigabitEthernet0/8/0 1 down 9000/0/0/0
GigabitEthernet0/9/0 2 down 9000/0/0/0
local0 0 down 0/0/0/0

Vhost-user接続の設定
vpp# create vhost-user socket /var/run/vpp/sock1.sock server
 VPP側でVhost-userインターフェイスを作成
vpp# show int
Name Idx State Counter Count
VirtualEthernet0/0/0 3 down
...
qemu-system-x86_64
-enable-kvm -m 8192 -smp cores=4,threads=0,sockets=1 -cpu host
-drive file="ubuntu-16.04-server-cloudimg-amd64-disk1.img",if=virtio,aio=threads
-drive file="seed.img",if=virtio,aio=threads
-nographic -object memory-backend-file,id=mem,size=8192M,mem-path=/dev/hugepages,share=on
-numa node,memdev=mem
-mem-prealloc
-chardev socket,id=char1,path=/var/run/vpp/sock1.sock
-netdev type=vhost-user,id=net1,chardev=char1,vhostforce
-device virtio-net-
pci,netdev=net1,mac=00:00:00:00:00:01,csum=off,gso=off,guest_tso4=off,guest_tso6=off,guest_ecn=off,mrg_rxbuf=off
 対応するVhost clientと接続するVMを起動
 VPP側では VirtualEthernet0/0/Xと認識される

vethの設定
$ sudo ip link add vpp1 type veth peer name veth1
 ホストでvpp1とveth1というvethペアを作成
vpp# create host-interface name vpp1
host-vpp1
 VPP側でvpp1に接続
 veth1をコンテナ等に接続
vpp# show int
host-vpp1 4 down
…
 VPP側ではhost-vpp1と認識される

tapの設定
vpp# tap connect taphost
tap-0
 taphostというtapインターフェイスを作成
vpp# show int
tap-0 5 down
...
 VPP側ではtap-Xと認識される
 ホスト側ではtaphostとして認識される
$ ip link
...
7: taphost: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state
UNKNOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
link/ether 4e:00:94:42:8d:35 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

L2設定例
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host-vpp1
vpp# set interface state host-vpp1 up
vpp# set interface l2 bridge host-vpp1 1
host-vpp2
vpp# set interface l2 bridge host-vpp2 1
 VPPにvethを認識させ、L2ポートとしてBridge
Domain 1に接続
L3ポートL2ポート
Bridge Domain 1
C1 C2
veth
pair
veth
pair
eth0 eth0
Network Namespace: default
Network Namespace:
ns1
Network Namespace:
ns2
10.0.0.1 10.0.0.2
host-vpp1 host-vpp2

L3設定例
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vpp# create loopback interface
loop0
vpp# set interface l2 bridge loop0 1 bvi
vpp# set interface state loop0 up
vpp# set interface ip address loop0 10.0.0.254/24
host-vpp3
vpp# set interface ip address host-vpp3 10.0.1.254/24
 Bridge Domain 1 に BVI インターフェイスを設定
 VPPにvethを認識させ、L3ポートとして設定
VPP Router
L3ポートL2ポート
Bridge Domain 1
C1 C2 C3
veth
pair
veth
pair
veth
pair
eth0 eth0 eth0
Network Namespace: default
Network Namespace:
ns1
Network Namespace:
ns2
Network Namespace:
ns3
10.0.0.254
10.0.1.254
10.0.0.1 10.0.0.2 10.0.1.1
host-vpp1 host-vpp2 host-vpp3
loop0(bvi)

落穂拾い
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unix {
...
startup-config /home/userid/setup.cfg
...
}
 起動時に（仮想スイッチ&ルータとしての）VPPの設定を読み込ませるに
は、/etc/vpp/startup.confのunix句で設定ファイルを指定

落穂拾い（cont.）
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vpp# show trace
------------------- Start of thread 0 vpp_main -------------------
Packet 1
00:13:25:316687: af-packet-input
af_packet: hw_if_index 1 next-index 1
tpacket2_hdr:
status 0x1 len 98 snaplen 98 mac 66 net 80
sec 0x5890503a nsec 0x22819a55 vlan 0
00:13:25:316712: ethernet-input
IP4: 06:28:d8:1d:3c:f2 -> 4a:74:64:4d:bd:0a
00:13:25:316721: l2-input
l2-input: sw_if_index 1 dst 4a:74:64:4d:bd:0a src 06:28:d8:1d:3c:f2
00:13:25:316725: l2-learn
l2-learn: sw_if_index 1 dst 4a:74:64:4d:bd:0a src 06:28:d8:1d:3c:f2 bd_index
1
00:13:25:316728: l2-fwd
l2-fwd: sw_if_index 1 dst 4a:74:64:4d:bd:0a src 06:28:d8:1d:3c:f2 bd_index
1
00:13:25:316730: l2-output
l2-output: sw_if_index 2 dst 4a:74:64:4d:bd:0a src 06:28:d8:1d:3c:f2
00:13:25:316733: host-vpp2-output
host-vpp2
IP4: 06:28:d8:1d:3c:f2 -> 4a:74:64:4d:bd:0a
ICMP: 10.0.0.1 -> 10.0.0.2
tos 0x00, ttl 64, length 84, checksum 0x476a
fragment id 0xdf3c, flags DONT_FRAGMENT
ICMP echo_request checksum 0xebee
 /etc/vpp/startup.confのapi-trace
をonに編集
api-trace {
on
}
vpp# trace add af-packet-input 10
 traceを有効化
vpp# clear trace
 trace結果をクリア
 trace結果の確認

おわり
ご清聴、ありがとうございました
m(_ _)m
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