详解基于KVM的SRIOV直通配置及性能测试

服务器 2024/12/23 佚名

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SRIOV介绍、VF直通配置，以及包转发率性能测试

1. SRIOV介绍
2. 环境说明
3. 开启SRIOV
4. 生成VF
5. VF直通
6. 开启irqbalance
7. VM迁移
8. 带宽限速
9. 安全
10. 其他使用限制
11. 性能测试
12. windows虚拟机使用VF
13. 运维命令
14. 宿主屏蔽VF驱动
附. 包转发率测试方法
附. 参考文档

1. SRIOV介绍

"color: #ff0000">2. 环境说明

机型：Dell PowerEdge R620
网卡：Intel X520（82599ES）
宿主OS：CentOS 7
VM OS：CentOS 7

3. 开启SRIOV

在BIOS里开启SRIOV，如图所示

注：即使BIOS里开启全局SRIOV，网卡也依然可以当作普通网卡使用

需要在BIOS里开启VT-d

grub配置iommu

iommu=pt intel_iommu=on

4. 生成VF

# 启动网卡
ip link set p1p1 up

# 查看pf的pci编号
lshw -c network -businfo

# 查看网卡支持的vf数量
cat /sys/bus/pci/devices/0000:41:00.0/sriov_totalvfs

# 生成vf，建议加入开机启动
echo 63 > /sys/bus/pci/devices/0000:41:00.0/sriov_numvfs

注意：若没有屏蔽宿主的VF驱动，则在生成vf后还必须等待一会时间才能在宿主上看到所有命名完成的网卡（否则会看到一堆ethX网卡），vf数量越多需要等待时间越长，63个vf，差不多需要10秒

5. VF直通

如果qemu是通过libvirt管理的，有3种配置方法：

"htmlcode">

<interface type='hostdev' managed='yes'>
 <mac address='52:54:00:ad:ef:8d'/>
 <source>
 <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x41' slot='0x10' function='0x0'/>
 </source>
 <vlan>
 <tag id='4010'/>
 </vlan>
</interface>

上面<source>中address的地址，可以根据“lshw -c network -businfo”来配置，比如

pci@0000:41:10.0 p1p1_0

"htmlcode">

<hostdev mode='subsystem' type='pci' managed='yes'>
 <source>
 <address domain='0x0000' bus='0x41' slot='0x10' function='0x0'/>
 </source>
</hostdev>

上面<source>中address的地址，也是根据“lshw -c network -businfo”来配置

"htmlcode">

<network>
 <name>sriov-int</name>
 <forward mode='hostdev' managed='yes'>
 <pf dev='p1p1'/>
 </forward>
</network>

加入到libvirt net-pool、激活、并设置开机启动

virsh net-define sriov-int.xml
virsh net-start sriov-int
virsh net-autostart sriov-int

虽然配置了net-autostart，但并不管用，因为物理机启动时候，经常会在启动生成vf（假设在rc.local里生成vf）之前就启动libvirt，而这个net-pool（sriov-int）本应该在vf生成后才能启动，因此建议在rc.local里增加如下内容来确保启动

ip link set p1p2 up
echo 63 > /sys/bus/pci/devices/0000:41:00.0/sriov_numvfs
virsh net-start sriov-int

然后，在vm的xml里增加

<interface type='network'>
 <mac address='52:54:00:ad:ef:8d'/>
 <source network='sriov-int'/>
 <vlan>
 <tag id='4010'/>
 </vlan>
</interface>

3种方法如何选择

"color: #ff0000">6. 开启irqbalance

x520是2队列，x710是4队列，需要在vm里启动中断平衡服务（irqbalance），否则只会有一个cpu来处理数据包。

另外，这与宿主上vf的query_rss无关。

7. VM迁移

直通网卡属于PCI设备，而libvirt和qemu却不支持带有非USB的PCI设备的vm做迁移，包括冷迁移和热迁移。因此热迁移无法实现。

冷迁移，有2种方案:

"color: #ff0000">8. 带宽限速

只能限制出站带宽，无法限制入站带宽

ip link set p1p1 vf 0 max_tx_rate 100

表示出站带宽限速100Mbps，不同网卡有差别:

"color: #ff0000">9. 安全

仅支持源mac过滤和网卡mac防篡改，不支持其他安全防护（防arp欺骗就无法实现）

源mac过滤

ip link set p1p1 vf 0 spoofchk on

表示vm里发出的包，如果源mac不是指定mac，那么数据包不允许通过。注意：vm关机后vf的spoofchk不会复位

网卡mac防篡改

"htmlcode">

ip link set p1p1 vf 0 mac aa:bb:cc:dd:ee:ff

建议:

"color: #ff0000">10. 其他使用限制

"color: #ff0000">11. 性能测试

测试方法：

"text-align: center">

测试结论：

使用SR-IOV+VF直通方式可以明显提升包转发率，1对1的测试结果看到kernel态发包可以达到3.5Mpps，收包可以达到1.9Mpps

"color: #ff0000">12. windows虚拟机使用VF

到网卡官网下载对应驱动并安装，经测试，win2012默认就有82599（x520）驱动，但版本旧

13. 运维命令

# 查看网卡支持的vf数量
cat /sys/bus/pci/devices/0000:41:00.0/sriov_totalvfs

# 宿主屏蔽VF驱动后查看vf和pf的对应
https://github.com/intel/SDN-NFV-Hands-on-Samples/blob/master/SR-IOV_Network_Virtual_Functions_in_KVM/listvfs_by_pf.sh
载下来后执行./listvfs_by_pf.sh即可

# 宿主屏蔽VF后查看哪些VF正在被使用
yum install dpdk-tools
dpdk-devbind --status

# 查看网卡对应哪个socket
lstopo-no-graphics

# lspci查看网卡信息
lspci -Dvmm|grep -B 1 -A 4 Ethernet

# 宿主上查看具体VF流量（仅支持x520，x710查不到）
ethtool -S p1p1 | grep VF

14. 宿主屏蔽VF驱动

echo "blacklist ixgbevf"  /etc/modprobe.d/blacklist.conf

表示当物理机启动时候，默认不加载ixgbevf驱动，但是如果手动modprobe ixgbevf，则也会加载驱动。

如果当前已经加载了ixgbevf，想卸载，则需要如下步骤

echo 0 > /sys/bus/pci/devices/0000:41:00.0/sriov_numvfs
rmmod ixgbevf
echo 63 > /sys/bus/pci/devices/0000:41:00.0/sriov_numvfs

附. 包转发率测试方法

modprobe pktgen：发包通过pktgen来发，收包通过sar -n DEV来看，发的是udp包

#!/bin/bash

NIC="eth1"
DST_IP="192.168.1.2"
DST_MAC="52:54:00:43:99:65"

modprobe pktgen

pg() {
 echo inject > $PGDEV
 cat $PGDEV
}

pgset() {
 local result
 echo $1 > $PGDEV

 result=`cat $PGDEV | fgrep "Result: OK:"`
 if [ "$result" = "" ]; then
   cat $PGDEV | fgrep Result:
 fi
}
# Config Start Here -----------------------------------------------------------

# thread config
# Each CPU has own thread. Two CPU exammple. We add ens7, eth2 respectivly.

PGDEV=/proc/net/pktgen/kpktgend_0
echo "Removing all devices"
pgset "rem_device_all"
echo "Adding ${NIC}"
pgset "add_device ${NIC}"

# device config
# delay 0 means maximum speed.

CLONE_SKB="clone_skb 1000000"
# NIC adds 4 bytes CRC
PKT_SIZE="pkt_size 64"

# COUNT 0 means forever
COUNT="count 0"
DELAY="delay 0"

PGDEV=/proc/net/pktgen/${NIC}
echo "Configuring $PGDEV"
pgset "$COUNT"
pgset "$CLONE_SKB"
pgset "$PKT_SIZE"
pgset "$DELAY"
pgset "dst ${DST_IP}"
pgset "dst_mac ${DST_MAC}"

# Time to run
PGDEV=/proc/net/pktgen/pgctrl

echo "Running... ctrl^C to stop"
pgset "start"
echo "Done"

# Result can be vieved in /proc/net/pktgen/eth[3,4]

"htmlcode">

# 固定ip固定mac
set 0 dst ip 192.168.10.240
set 0 src ip 192.168.10.245/24
set 0 dst mac c8:1f:66:d7:58:ba
set 0 src mac a0:36:9f:ec:4a:28

# 可变source ip可变source mac
stop 0
range 0 src ip 192.168.0.1 192.168.0.1 192.168.200.200 0.0.0.1
range 0 dst ip 10.1.1.241 10.1.1.241 10.1.1.241 0.0.0.0
range 0 dst mac c8:1f:66:d7:58:ba c8:1f:66:d7:58:ba c8:1f:66:d7:58:ba 00:00:00:00:00:00
range 0 src mac a0:36:9f:ec:4a:28 a0:36:9f:ec:4a:28 a0:36:9f:ec:ff:ff 00:00:00:00:01:01
range 0 src port 100 100 65530 1
range 0 dst port 100 100 65530 1
range 0 size 64 64 64 0
enable 0 range
enable 0 latency
start 0

# 按50%的速率发包
set 0 rate 50

附. 参考文档

openstack关于sriov的限制
https://docs.openstack.org/mitaka/networking-guide/config-sriov.html

迁移
https://wenku.baidu.com/view/d949db67998fcc22bcd10dfd.html
https://www.chenyudong.com/archives/live-migrate-with-pci-pass-through-fail-with-libvirt-and-qemu.html

sriov配置
https://access.redhat.com/documentation/en-us/red_hat_enterprise_linux/6/html/virtualization_host_configuration_and_guest_installation_guide/sect-virtualization_host_configuration_and_guest_installation_guide-sr_iov-how_sr_iov_libvirt_works

线速
http://netoptimizer.blogspot.tw/2014/05/the-calculations-10gbits-wirespeed.html

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。

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