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Linux 上的 Microsoft Azure 网络适配器 (MANA) 和 DPDK

项目
07/17/2024

Microsoft Azure 网络适配器 (MANA) 是适用于 Azure 虚拟机的新硬件，可实现更高的吞吐量和可靠性。若要使用 MANA，用户必须修改其 DPDK 初始化例程。与旧硬件相比，MANA 需要两项更改：

轮询模式驱动程序 (PMD) 的 MANA EAL 参数不同于以前的硬件。
在 DPDK 初始化开始之前，Linux 内核必须释放对 MANA 网络接口的控制。

示例代码中概述了 MANA DPDK 的设置过程。

介绍

旧版 Azure Linux VM 依赖于 mlx4 或 mlx5 驱动程序以及随附的硬件来实现加速网络。 Azure DPDK 用户可以通过将总线地址传递给 DPDK EAL 来选择要包含或排除的特定接口。 MANA DPDK 的设置过程略有不同，因为每个加速网络接口一个总线地址的假设不再成立。 MANA PMD 使用 MAC 地址（而不是使用 PCI 总线地址）来确定应绑定到哪个接口。

MANA DPDK EAL 参数

当不存在 --vdev 参数时，MANA PMD 会探测系统上的所有设备和端口；--vdev 参数不是必需的。在测试环境中，通常需要保留一个（主）接口，用于提供与 VM 的 SSH 连接。若要将 DPDK 与可用 VF 的子集一起使用，用户应在 --vdev 参数中传递 MANA 设备的总线地址和接口的 MAC 地址。有关更多详细信息，请参阅用于演示 MANA 上的 DPDK EAL 初始化的示例代码。

有关 DPDK 环境抽象层 (EAL) 的常规信息，请参阅：

MANA 的 DPDK 要求

要在 MANA 硬件上使用 DPDK，需要 Linux 内核 6.2 或更高版本，或者需要来自最新 Linux 内核的以太网和 InfiniBand 驱动程序的后端口。它还需要特定版本的 DPDK 和用户空间驱动程序。

MANA DPDK 需要以下驱动程序集：

Linux 内核以太网驱动程序（5.15 内核及更高版本）
Linux 内核 InfiniBand 驱动程序（6.2 内核及更高版本）
DPDK MANA 轮询模式驱动程序（DPDK 22.11 及更高版本）
libmana 用户空间驱动程序（rdma-core v44 及更高版本）

支持的市场映像

下面列出了包含使用 MANA 时适用于 DPDK 的向后移植补丁的映像，这不是一个详尽列表：

Red Hat Enterprise Linux 8.9
Red Hat Enterprise Linux 9.4
Canonical Ubuntu Server 20.04 (5.15.0-1045-azure)
Canonical Ubuntu Server 22.04 (5.15.0-1045-azure)

注意

MANA DPDK 不适用于 Windows；它仅适用于 Linux VM。

示例：查找 MANA

注意

本文假定系统上安装了包含 lspci 命令的 pciutils 包。

# check for pci devices with ID:
#   vendor: Microsoft Corporation (1414)
#   class:  Ethernet Controller (0200)
#   device: Microsoft Azure Network Adapter VF (00ba)
if [[ -n `lspci -d 1414:00ba:0200` ]]; then
    echo "MANA device is available."
else
    echo "MANA was not detected."
fi

示例：DPDK 安装 (Ubuntu 22.04)

注意

本文假定系统上安装了兼容的内核和 rdma-core。

DEBIAN_FRONTEND=noninteractive sudo apt-get install -q -y build-essential libudev-dev libnl-3-dev libnl-route-3-dev ninja-build libssl-dev libelf-dev python3-pip meson libnuma-dev

pip3 install pyelftools

# Try latest LTS DPDK, example uses DPDK tag v23.07-rc3
git clone https://github.com/DPDK/dpdk.git -b v23.07-rc3 --depth 1
pushd dpdk
meson build
cd build
ninja
sudo ninja install
popd

示例：Testpmd 设置和 netvsc 测试

请注意以下在使用 MANA 的情况下运行 DPDK 的示例代码。建议在 Azure 上使用直接到 vf 的“netvsc”配置，以实现 MANA 的最大性能。

注意

DPDK 要求启用 2MB 或 1GB 巨页。示例采用了附加了 2 个加速网络 NIC 的 Azure VM。

# Enable 2MB hugepages.
echo 1024 | tee /sys/devices/system/node/node*/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages

# Assuming use of eth1 for DPDK in this demo
PRIMARY="eth1"

# $ ip -br link show master eth1 
# > enP30832p0s0     UP             f0:0d:3a:ec:b4:0a <... # truncated
# grab interface name for device bound to primary
SECONDARY="`ip -br link show master $PRIMARY | awk '{ print $1 }'`"
# Get mac address for MANA interface (should match primary)
MANA_MAC="`ip -br link show master $PRIMARY | awk '{ print $3 }'`"


# $ ethtool -i enP30832p0s0 | grep bus-info
# > bus-info: 7870:00:00.0
# get MANA device bus info to pass to DPDK
BUS_INFO="`ethtool -i $SECONDARY | grep bus-info | awk '{ print $2 }'`"

# Set MANA interfaces DOWN before starting DPDK
ip link set $PRIMARY down
ip link set $SECONDARY down


## Move synthetic channel to user mode and allow it to be used by NETVSC PMD in DPDK
DEV_UUID=$(basename $(readlink /sys/class/net/$PRIMARY/device))
NET_UUID="f8615163-df3e-46c5-913f-f2d2f965ed0e"
modprobe uio_hv_generic
echo $NET_UUID > /sys/bus/vmbus/drivers/uio_hv_generic/new_id
echo $DEV_UUID > /sys/bus/vmbus/drivers/hv_netvsc/unbind
echo $DEV_UUID > /sys/bus/vmbus/drivers/uio_hv_generic/bind

# MANA single queue test
dpdk-testpmd -l 1-3 --vdev="$BUS_INFO,mac=$MANA_MAC" -- --forward-mode=txonly --auto-start --txd=128 --rxd=128 --stats 2

# MANA multiple queue test (example assumes > 9 cores)
dpdk-testpmd -l 1-6 --vdev="$BUS_INFO,mac=$MANA_MAC" -- --forward-mode=txonly --auto-start --nb-cores=4  --txd=128 --rxd=128 --txq=8 --rxq=8 --stats 2

故障排除

未能将接口设置为 down。

未能将 MANA 绑定设备设置为 DOWN 可能会导致数据包吞吐量较低或为零。未能释放设备可能会导致与传输队列相关的 EAL 错误消息。

mana_start_tx_queues(): Failed to create qp queue index 0
mana_dev_start(): failed to start tx queues -19

无法启用巨页。

尝试启用巨页并确保该信息在 meminfo 中可见。

EAL: No free 2048 kB hugepages reported on node 0
EAL: FATAL: Cannot get hugepage information.
EAL: Cannot get hugepage information.
EAL: Error - exiting with code: 1
Cause: Cannot init EAL: Permission denied

使用 `--vdev="net_vdev_netvsc0,iface=eth1"` 时吞吐量较低

为了在 Azure 上实现高性能，不建议对 net_failsafe 或 net_vdev_netvsc 轮询模式驱动程序进行故障转移配置。 DPDK 版本 20.11 或更高版本的 netvsc 配置可能会产生更好的结果。为了实现最佳性能，请确保 Linux 内核、rdma-core 和 DPDK 包满足列出的 DPDK 和 MANA 要求。

rdma-core 的版本不匹配

rdma-core 和 linux 内核的不匹配随时可能发生；当用户从源代码构建 rdma-core、DPDK 和 linux 内核的某种组合时，通常会出现这种情况。这种版本不匹配可能会导致 MANA 虚拟功能 (VF) 的探测失败。

EAL: Probe PCI driver: net_mana (1414:ba) device: 7870:00:00.0 (socket 0)
mana_arg_parse_callback(): key=mac value=00:0d:3a:76:3b:d0 index=0
mana_init_once(): MP INIT PRIMARY
mana_pci_probe_mac(): Probe device name mana_0 dev_name uverbs0 ibdev_path /sys/class/infiniband/mana_0
mana_probe_port(): device located port 2 address 00:0D:3A:76:3B:D0
mana_probe_port(): ibv_alloc_parent_domain failed port 2
mana_pci_probe_mac(): Probe on IB port 2 failed -12
EAL: Requested device 7870:00:00.0 cannot be used
EAL: Bus (pci) probe failed.
hn_vf_attach(): Couldn't find port for VF
hn_vf_add(): RNDIS reports VF but device not found, retrying

这可能是因为将包含向后移植补丁的内核用于了具有较新版本的 rdma-core 的 mana_ib。根本原因是内核 RDMA 驱动程序与用户空间 rdma-core 库之间的交互。

RDMA 的 Linux 内核 uapi 包含 RDMA 提供程序 ID 的列表，在内核的向后移植版本中，此 ID 值可能不同于 rdma-core 库中的版本。

{!注意} 示例代码片段来自 Ubuntu 5.150-1045 linux-azure 和 rdma-core v46.0

// Linux kernel header
// include/uapi/rdma/ib_user_ioctl_verbs.h
enum rdma_driver_id {
	RDMA_DRIVER_UNKNOWN,
	RDMA_DRIVER_MLX5,
	RDMA_DRIVER_MLX4,
	RDMA_DRIVER_CXGB3,
	RDMA_DRIVER_CXGB4,
	RDMA_DRIVER_MTHCA,
	RDMA_DRIVER_BNXT_RE,
	RDMA_DRIVER_OCRDMA,
	RDMA_DRIVER_NES,
	RDMA_DRIVER_I40IW,
	RDMA_DRIVER_IRDMA = RDMA_DRIVER_I40IW,
	RDMA_DRIVER_VMW_PVRDMA,
	RDMA_DRIVER_QEDR,
	RDMA_DRIVER_HNS,
	RDMA_DRIVER_USNIC,
	RDMA_DRIVER_RXE,
	RDMA_DRIVER_HFI1,
	RDMA_DRIVER_QIB,
	RDMA_DRIVER_EFA,
	RDMA_DRIVER_SIW,
	RDMA_DRIVER_MANA, //<- MANA added as last member of enum after backporting
};

// Example mismatched rdma-core ioctl verbs header
// on github: kernel-headers/rdma/ib_user_ioctl_verbs.h
// or in release tar.gz: include/rdma/ib_user_ioctl_verbs.h
enum rdma_driver_id {
	RDMA_DRIVER_UNKNOWN,
	RDMA_DRIVER_MLX5,
	RDMA_DRIVER_MLX4,
	RDMA_DRIVER_CXGB3,
	RDMA_DRIVER_CXGB4,
	RDMA_DRIVER_MTHCA,
	RDMA_DRIVER_BNXT_RE,
	RDMA_DRIVER_OCRDMA,
	RDMA_DRIVER_NES,
	RDMA_DRIVER_I40IW,
	RDMA_DRIVER_IRDMA = RDMA_DRIVER_I40IW,
	RDMA_DRIVER_VMW_PVRDMA,
	RDMA_DRIVER_QEDR,
	RDMA_DRIVER_HNS,
	RDMA_DRIVER_USNIC,
	RDMA_DRIVER_RXE,
	RDMA_DRIVER_HFI1,
	RDMA_DRIVER_QIB,
	RDMA_DRIVER_EFA,
	RDMA_DRIVER_SIW,
	RDMA_DRIVER_ERDMA,  // <- This upstream has two additional providers
	RDMA_DRIVER_MANA,   // <- So MANA's ID in the enum does not match
};

这种不匹配会导致 MANA 提供程序代码加载失败。请使用 gdb 来跟踪 dpdk-testpmd 的执行，以确认加载的是 ERDMA 提供程序而不是 MANA 提供程序。对于内核和 rdma-core，MANA driver_id 必须一致。当这些 ID 匹配时，MANA PMD 会正确加载。

通过

Linux 上的 Microsoft Azure 网络适配器 (MANA) 和 DPDK

介绍

MANA DPDK EAL 参数

MANA 的 DPDK 要求

支持的市场映像

示例：查找 MANA

示例：DPDK 安装 (Ubuntu 22.04)

示例：Testpmd 设置和 netvsc 测试

故障排除

未能将接口设置为 down。

无法启用巨页。

使用 `--vdev="net_vdev_netvsc0,iface=eth1"` 时吞吐量较低

rdma-core 的版本不匹配

反馈

其他资源

通过

Linux 上的 Microsoft Azure 网络适配器 (MANA) 和 DPDK

介绍

MANA DPDK EAL 参数

MANA 的 DPDK 要求

支持的市场映像

示例：查找 MANA

示例：DPDK 安装 (Ubuntu 22.04)

示例：Testpmd 设置和 netvsc 测试

故障排除

未能将接口设置为 down。

无法启用巨页。

使用 --vdev="net_vdev_netvsc0,iface=eth1" 时吞吐量较低

rdma-core 的版本不匹配

反馈

其他资源

使用 `--vdev="net_vdev_netvsc0,iface=eth1"` 时吞吐量较低