doc/guides/sample_app_ug/tep_termination.rst

   1
   2 ..  BSD LICENSE
   3     Copyright(c) 2010-2015 Intel Corporation. All rights reserved.
   4     All rights reserved.
   5
   6     Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7     modification, are permitted provided that the following conditions
   8     are met:
   9
  10     * Redistributions of source code must retain the above copyright
  11     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  12     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13     notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  14     the documentation and/or other materials provided with the
  15     distribution.
  16     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
  17     contributors may be used to endorse or promote products derived
  18     from this software without specific prior written permission.
  19
  20     THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  21     "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  22     LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  23     A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
  24     OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  25     SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  26     LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  27     DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  28     THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  29     (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  30     OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  31
  32
  33 TEP termination Sample Application
  34 ==================================
  35
  36 The TEP (Tunnel End point) termination sample application simulates a VXLAN
  37 Tunnel Endpoint (VTEP) termination in DPDK, which is used to demonstrate
  38 the offload and filtering capabilities of Intel® XL710 10/40 Gigabit Ethernet
  39 Controller for VXLAN packet.
  40 This sample uses the basic virtio devices management mechanism from vhost example,
  41 and also uses the us-vHost interface and tunnel filtering mechanism to direct
  42 a specified traffic to a specific VM.
  43 In addition, this sample is also designed to show how tunneling protocols can be handled.
  44
  45 Background
  46 ----------
  47
  48 With virtualization, overlay networks allow a network structure to be built
  49 or imposed across physical nodes which is abstracted away from the actual
  50 underlining physical network connections.
  51 This allows network isolation, QOS, etc to be provided on a per client basis.
  52
  53 .. _figure_overlay_networking:
  54
  55 .. figure:: img/overlay_networking.*
  56
  57    Overlay Networking.
  58
  59 In a typical setup, the network overlay tunnel is terminated at the Virtual/Tunnel End Point (VEP/TEP).
  60 The TEP is normally located at the physical host level ideally in the software switch.
  61 Due to processing constraints and the inevitable bottleneck that the switch
  62 becomes the ability to offload overlay support features becomes an important requirement.
  63 Intel® XL710 10/40 G Ethernet network card provides hardware filtering
  64 and offload capabilities to support overlay networks implementations such as MAC in UDP and MAC in GRE.
  65
  66 Sample Code Overview
  67 --------------------
  68
  69 The DPDK TEP termination sample code demonstrates the offload and filtering
  70 capabilities of Intel® XL710 10/40 Gigabit Ethernet Controller for VXLAN packet.
  71
  72 The sample code is based on vhost library.
  73 The vhost library is developed for user space Ethernet switch to easily integrate with vhost functionality.
  74
  75 The sample will support the followings:
  76
  77 *   Tunneling packet recognition.
  78
  79 *   The port of UDP tunneling is configurable
  80
  81 *   Directing incoming traffic to the correct queue based on the tunnel filter type.
  82     The supported filter type are listed below.
  83
  84     * Inner MAC and VLAN and tenant ID
  85
  86     * Inner MAC and tenant ID, and Outer MAC
  87
  88     * Inner MAC and tenant ID
  89
  90     The tenant ID will be assigned from a static internal table based on the us-vhost device ID.
  91     Each device will receive a unique device ID.
  92     The inner MAC will be learned by the first packet transmitted from a device.
  93
  94 *   Decapsulation of RX VXLAN traffic. This is a software only operation.
  95
  96 *   Encapsulation of TX VXLAN traffic. This is a software only operation.
  97
  98 *   Inner IP and inner L4 checksum offload.
  99
 100 *   TSO offload support for tunneling packet.
 101
 102 The following figure shows the framework of the TEP termination sample application based on vhost-cuse.
 103
 104 .. _figure_tep_termination_arch:
 105
 106 .. figure:: img/tep_termination_arch.*
 107
 108    TEP termination Framework Overview
 109
 110 Supported Distributions
 111 -----------------------
 112
 113 The example in this section have been validated with the following distributions:
 114
 115 *   Fedora* 18
 116
 117 *   Fedora* 19
 118
 119 *   Fedora* 20
 120
 121 Prerequisites
 122 -------------
 123
 124 Refer to :ref:`vhost_app_prerequisites`.
 125
 126 Compiling the Sample Code
 127 -------------------------
 128 #.  Compile vhost lib:
 129
 130     To enable vhost, turn on vhost library in the configure file config/common_linuxapp.
 131
 132     .. code-block:: console
 133
 134         CONFIG_RTE_LIBRTE_VHOST=n
 135
 136     vhost user is turned on by default in the configure file config/common_linuxapp.
 137     To enable vhost cuse, disable vhost user.
 138
 139     .. code-block:: console
 140
 141         CONFIG_RTE_LIBRTE_VHOST_USER=y
 142
 143      After vhost is enabled and the implementation is selected, build the vhost library.
 144
 145 #.  Go to the examples directory:
 146
 147     .. code-block:: console
 148
 149         export RTE_SDK=/path/to/rte_sdk
 150         cd ${RTE_SDK}/examples/tep_termination
 151
 152 #.  Set the target (a default target is used if not specified). For example:
 153
 154     .. code-block:: console
 155
 156         export RTE_TARGET=x86_64-native-linuxapp-gcc
 157
 158     See the DPDK Getting Started Guide for possible RTE_TARGET values.
 159
 160 #.  Build the application:
 161
 162     .. code-block:: console
 163
 164         cd ${RTE_SDK}
 165         make config ${RTE_TARGET}
 166         make install ${RTE_TARGET}
 167         cd ${RTE_SDK}/examples/tep_termination
 168         make
 169
 170 #.  Go to the eventfd_link directory(vhost cuse required):
 171
 172     .. code-block:: console
 173
 174         cd ${RTE_SDK}/lib/librte_vhost/eventfd_link
 175
 176 #.  Build the eventfd_link kernel module(vhost cuse required):
 177
 178     .. code-block:: console
 179
 180         make
 181
 182 Running the Sample Code
 183 -----------------------
 184
 185 #.  Install the cuse kernel module(vhost cuse required):
 186
 187     .. code-block:: console
 188
 189         modprobe cuse
 190
 191 #.  Go to the eventfd_link directory(vhost cuse required):
 192
 193     .. code-block:: console
 194
 195         export RTE_SDK=/path/to/rte_sdk
 196         cd ${RTE_SDK}/lib/librte_vhost/eventfd_link
 197
 198 #.  Install the eventfd_link module(vhost cuse required):
 199
 200     .. code-block:: console
 201
 202         insmod ./eventfd_link.ko
 203
 204 #.  Go to the examples directory:
 205
 206     .. code-block:: console
 207
 208         export RTE_SDK=/path/to/rte_sdk
 209         cd ${RTE_SDK}/examples/tep_termination
 210
 211 #.  Run the tep_termination sample code:
 212
 213     .. code-block:: console
 214
 215         user@target:~$ ./build/app/tep_termination -c f -n 4 --huge-dir /mnt/huge --
 216                         -p 0x1 --dev-basename tep-termination --nb-devices 4
 217                         --udp-port 4789 --filter-type 1
 218
 219 .. note::
 220
 221     Please note the huge-dir parameter instructs the DPDK to allocate its memory from the 2 MB page hugetlbfs.
 222
 223 Parameters
 224 ~~~~~~~~~~
 225
 226 **The same parameters with the vhost sample.**
 227
 228 Refer to :ref:`vhost_app_parameters` for the meanings of 'Basename',
 229 'Stats', 'RX Retry', 'RX Retry Number' and 'RX Retry Delay Time'.
 230
 231 **Number of Devices.**
 232
 233 The nb-devices option specifies the number of virtIO device.
 234 The default value is 2.
 235
 236 .. code-block:: console
 237
 238     user@target:~$ ./build/app/tep_termination -c f -n 4 --huge-dir /mnt/huge --
 239                     --nb-devices 2
 240
 241 **Tunneling UDP port.**
 242
 243 The udp-port option is used to specify the destination UDP number for UDP tunneling packet.
 244 The default value is 4789.
 245
 246 .. code-block:: console
 247
 248     user@target:~$ ./build/app/tep_termination -c f -n 4 --huge-dir /mnt/huge --
 249                     --nb-devices 2 --udp-port 4789
 250
 251 **Filter Type.**
 252
 253 The filter-type option is used to specify which filter type is used to
 254 filter UDP tunneling packet to a specified queue.
 255 The default value is 1, which means the filter type of inner MAC and tenant ID is used.
 256
 257 .. code-block:: console
 258
 259     user@target:~$ ./build/app/tep_termination -c f -n 4 --huge-dir /mnt/huge --
 260                 --nb-devices 2 --udp-port 4789 --filter-type 1
 261
 262 **TX Checksum.**
 263
 264 The tx-checksum option is used to enable or disable the inner header checksum offload.
 265 The default value is 0, which means the checksum offload is disabled.
 266
 267 .. code-block:: console
 268
 269     user@target:~$ ./build/app/tep_termination -c f -n 4 --huge-dir /mnt/huge --
 270                 --nb-devices 2 --tx-checksum
 271
 272 **TCP segment size.**
 273
 274 The tso-segsz option specifies the TCP segment size for TSO offload for tunneling packet.
 275 The default value is 0, which means TSO offload is disabled.
 276
 277 .. code-block:: console
 278
 279     user@target:~$ ./build/app/tep_termination -c f -n 4 --huge-dir /mnt/huge --
 280                 --tx-checksum --tso-segsz 800
 281
 282 **Decapsulation option.**
 283
 284 The decap option is used to enable or disable decapsulation operation for received VXLAN packet.
 285 The default value is 1.
 286
 287 .. code-block:: console
 288
 289     user@target:~$ ./build/app/tep_termination -c f -n 4 --huge-dir /mnt/huge --
 290                 --nb-devices 4 --udp-port 4789 --decap 1
 291
 292 **Encapsulation option.**
 293
 294 The encap option is used to enable or disable encapsulation operation for transmitted packet.
 295 The default value is 1.
 296
 297 .. code-block:: console
 298
 299     user@target:~$ ./build/app/tep_termination -c f -n 4 --huge-dir /mnt/huge --
 300                 --nb-devices 4 --udp-port 4789 --encap 1
 301
 302
 303 Running the Virtual Machine (QEMU)
 304 ----------------------------------
 305
 306 Refer to :ref:`vhost_app_running`.
 307
 308 Running DPDK in the Virtual Machine
 309 -----------------------------------
 310
 311 Refer to :ref:`vhost_app_running_dpdk`.
 312
 313 Passing Traffic to the Virtual Machine Device
 314 ---------------------------------------------
 315
 316 For a virtio-net device to receive traffic, the traffic's Layer 2 header must include
 317 both the virtio-net device's MAC address.
 318 The DPDK sample code behaves in a similar manner to a learning switch in that
 319 it learns the MAC address of the virtio-net devices from the first transmitted packet.
 320 On learning the MAC address,
 321 the DPDK vhost sample code prints a message with the MAC address and tenant ID virtio-net device.
 322 For example:
 323
 324 .. code-block:: console
 325
 326     DATA: (0) MAC_ADDRESS cc:bb:bb:bb:bb:bb and VNI 1000 registered
 327
 328 The above message indicates that device 0 has been registered with MAC address cc:bb:bb:bb:bb:bb and VNI 1000.
 329 Any packets received on the NIC with these values are placed on the devices receive queue.