操作场景

本文档介绍如何通过 DPDK 方法进行云服务器高吞吐网络性能测试。

操作步骤

编译安装 DPDK

1. 准备2台测试机器，请参见 自定义配置 Linux 云服务器 购买测试机器。本文测试机器使用 CentOS 8.2 操作系统。
2. 依次登录测试机器，并执行以下命令下载 DPDK 工具。如何登录云服务器，请参见 使用标准登录方式登录 Linux 实例（推荐）。

   yum install -y sysstat wget tar automake make gcc 

   wget http://git.dpdk.org/dpdk/snapshot/dpdk-17.11.tar.gz

   tar -xf dpdk-17.11.tar.gz 

   mv dpdk-17.11 dpdk

3. 修改 txonly 引擎，使每个 DPDK 发包 CPU 上的 UDP 流量的端口变动产生多条流。
   • 执行以下命令，修改 dpdk/app/test-pmd/txonly.c 文件。

     vim dpdk/app/test-pmd/txonly.c

     按 i 进入编辑模式，修改以下内容：
     1. 找到 #include "testpmd.h"，另起一行输入如下内容：

        RTE_DEFINE_PER_LCORE(struct udp_hdr, lcore_udp_hdr);

        修改完成后，如下图所示：
        
     2. 找到 ol_flags |= PKT_TX_MACSEC;，另起一行输入如下内容：

        /* dummy test udp port */
        static uint16_t test_port = 0;
        test_port++;
        memcpy(&RTE_PER_LCORE(lcore_udp_hdr), &pkt_udp_hdr, sizeof(pkt_udp_hdr));
        RTE_PER_LCORE(lcore_udp_hdr).src_port = rte_cpu_to_be_16(rte_lcore_id() * 199 + test_port % 16);
        RTE_PER_LCORE(lcore_udp_hdr).dst_port = rte_cpu_to_be_16(rte_lcore_id() * 1999 + test_port % 16);

        修改完成后，如下图所示：
        
     3. 找到 copy_buf_to_pkt(&pkt_udp_hdr, sizeof(pkt_udp_hdr), pkt,，将其替换为如下内容：

        copy_buf_to_pkt(&RTE_PER_LCORE(lcore_udp_hdr), sizeof(RTE_PER_LCORE(lcore_udp_hdr)), pkt,

        修改完成后，如下图所示：
        
        按 Esc 输入 :wq 保存修改并退出。
   • 执行以下命令，修改 dpdk/config/common_base 文件。

     vim dpdk/config/common_base

     按 i 进入编辑模式，找到 CONFIG_RTE_MAX_MEMSEG=256，将其修改为1024。修改完成后如下图所示：
     
     按 Esc 输入 :wq 保存修改并退出。

     说明：

     接受及发送端机器均需修改以上配置文件，您可使用以下命令，将修改完成的文件发送至对端，避免重复修改。

     scp -P 22 /root/dpdk/app/test-pmd/txonly.c root@<IP地址>:/root/dpdk/app/test-pmd/
     scp -P 22 /root/dpdk/config/common_base root@<IP地址>:/root/dpdk/config

4. 执行以下命令，将 dpdk/app/test-pmd/txonly.c 的 IP 地址修改为测试机器所用 IP。

   vim dpdk/app/test-pmd/txonly.c

   按 i 进入编辑模式，找到如下内容：

   #define IP_SRC_ADDR (198U << 24) | (18 << 16) | (0 << 8) | 1;
   #define IP_DST_ADDR (198U << 24) | (18 << 16) | (0 << 8) | 2;   

   将数字198、18、0、1替换为机器 IP，SRC_ADDR 为发送端 IP，DST_ADDR 为接收端 IP。
5. 对应机器操作系统，执行以下命令，安装 numa 库。
   • CentOS
   • Ubuntu

   yum install numactl-devel

   apt-get install libnuma-dev

6. 在 dpdk/ 目录下执行以下命令，关闭 KNI。

   sed -i  "s/\(^CONFIG_.*KNI.*\)=y/\1=n/g" ./config/*

7. 若您的操作系统内核版本较高（例如5.3），则请执行以下命令，屏蔽差异。

   sed -i "s/\(^WERROR_FLAGS += -Wundef -Wwrite-strings$\)/\1 -Wno-address-of-packed-member/g" ./mk/toolchain/gcc/rte.vars.mk

   sed -i "s/fall back/falls through -/g" ./lib/librte_eal/linuxapp/igb_uio/igb_uio.c

8. 执行以下命令，编译 DPDK。

   make defconfig

   make -j

配置大页内存

执行以下命令，配置大页内存。

echo 2048 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages

若出现报错信息，则说明大页内存不足，可调整命令配置。例如：

echo 4096 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages

装载内核模块及绑定接口

说明：

该步骤需使用 Python，请前往 Python 官网 下载并安装所需版本。本文以 Python 3.6.8 为例。

1. 切换登录方式为 使用 VNC 登录 Linux 实例。由于将网卡驱动绑定至 igb_uio 用户态驱动后，该网卡将无法通过 ssh 或 IP 访问，仅支持通过 VNC 或 console 方式访问。
2. 依次执行以下命令，装载 UIO 模块及绑定 virito 接口。

   ifconfig eth0 0

   ifconfig eth0 down

   modprobe uio

   insmod /root/dpdk/build/kmod/igb_uio.ko

   cd /root/dpdk/usertools/

   python3 dpdk-devbind.py --bind=igb_uio 00:05.0

   说明：

   命令中的 00.05.0 为示例地址，请执行以下命令，获取网卡实际地址。

   python3 dpdk-devbind.py -s

   完成测试后，可通过请执行以下命令，恢复网卡变更。

   cd /root/dpdk/usertools/

   python3 dpdk-devbind.py --bind=virtio-pci 00:05.0

   ifconfig eth0 up

测试带宽及吞吐量

说明：

• 测试命令通过 txpkts 参数控制发包大小，测试带宽使用1430B，测试 pps 使用64B。
• 此步骤的命令参数适用于 CentOS 8.2 操作系统。若使用其他系统镜像版本，则需结合实际场景调整参数后重新测试。例如，CentOS 7.4 内核版本为3.10，与 CentOS 8.2 的内核版本4.18存在性能差异，可将带宽测试命令中的 nb-cores 修改为2。关于命令参数的更多信息，请参见 estpmd-command-line-options。

1. 执行以下命令，发送端采用 TX only 模式启动 testpmd， 接收端启用 rxonly 模式。
   • 发送端：

     /root/dpdk/build/app/testpmd -- --txd=128 --rxd=128 --txq=16 --rxq=16 --nb-cores=1 --forward-mode=txonly --txpkts=1430 --stats-period=1

   • 接收端：

     /root/dpdk/build/app/testpmd -- --txd=128 --rxd=128 --txq=48 --rxq=48 --nb-cores=16 --forward-mode=rxonly --stats-period=1

2. 执行以下命令，测试 pps（UDP 64B 小包）。
   • 发送端：

     /root/dpdk/build/app/testpmd -- --txd=128 --rxd=128 --txq=16 --rxq=16 --nb-cores=3 --forward-mode=txonly --txpkts=64 --stats-period=1

   • 接收端：

     /root/dpdk/build/app/testpmd -- --txd=128 --rxd=128 --txq=48 --rxq=48 --nb-cores=16 --forward-mode=rxonly --stats-period=1

     得出如下图所示测试结果：
     

网络带宽计算

可根据接收端 PPS 和测试包长来计算当前网络的接收带宽，公式如下：
PPS × packet length × 8bit/B × 10^-9 = 带宽
结合测试得出数据，可得当前带宽为：
4692725pps × 1430B × 8bit/B × 10^-9 ≈ 53Gbps

说明：

• 报文长度1430B，包含14B以太网头、8B CRC 以及20B IP 头。
• 测试结果中 Rx-pps 为瞬时统计值，您可多次测试求其平均值，得到更准确的结果。