Instância Distribuída do Quantum Virtualized Packet Core (QvPC-DI): monitoramento de desempenho de iftask e NPU (unidade de processador de rede)

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Atualizado:9 de junho de 2018

ID do documento:213397

Linguagem imparcial

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Introdução

Componentes Utilizados

Arquitetura Iftask

Monitorando o desempenho da tarefa if

Bulkstats

Introdução

Este documento descreve como monitorar o desempenho de iftask / NPU em QvPC-DI.

Componentes Utilizados

As informações neste documento são baseadas no QvPC-DI.

As informações neste documento foram criadas a partir de dispositivos em um ambiente de laboratório específico. Todos os dispositivos utilizados neste documento foram iniciados com uma configuração (padrão) inicial. Se a rede estiver ativa, certifique-se de que você entenda o impacto potencial de qualquer comando.

Arquitetura Iftask

iftask é um processo em QvPC-DI. Ativa a funcionalidade do Data Plane Development Kit (DPDK) na Placa Virtual de Função de Serviço (SF - Service Function Virtual Card) e na Placa Virtual de Função de Controle (CF - Control Function Virtual Card) para as portas de rede DI e as portas de serviço. O DPDK é uma maneira mais eficiente de lidar com entrada/saída em ambientes virtualizados.

Os drivers de dispositivo dos controladores de interface de rede (NICs) de alto desempenho são agora movidos para o espaço de usuário, o que evita switches de contexto caros (espaço de usuário/espaço de kernel).

Os drivers são executados no modo ininterrupto no espaço de usuário e os threads têm acesso direto às filas de HW/buffers de anel nesses drivers NIC.

A documentação sobre arquitetura está disponível em :

Introdução à Ultra Services Platform (USP) no Ultra Gateway Platform System Administration Guide.

Disponibilidade para diferentes versões.

A arquitetura de tarefa detalhada (para SF) é vista neste diagrama:

Durante a implantação, determinada quantidade de vCPUs (virtual central processing units, unidades de processamento central virtual) é alocada estaticamente para o processo iftask. Isso reduz a quantidade de núcleos para aplicativos do espaço do usuário (sessmgr etc.), mas melhora muito o desempenho de E/S.

Essa alocação é feita por meio do parâmetro abaixo no modelo param.cfg associado a cada SF/CF durante a disponibilização:

IFTASK_CORES (% de núcleos disponíveis a serem atribuídos a iftask)
(IFTASK_CRYPTO_CORES - não discutido aqui)
(IFTASK_MCDMA_CORES - não discutido aqui)

Em um SF, o processo iftask distribuirá internamente seus núcleos atribuídos em:
- vCPUs de PMD (Poll Mode Drivers, Drivers de Modo de Pesquisa) (realizando atividade tx/rx/vnpu)
- MCDMA vCPUs, fazendo a transferência de pacotes de iftask para sessmgr e vice-versa
Em um CF, não são necessários vCPUs MCDMA, pois os SFs não hospedam processos sessmgr.

O comando 'show cloud hardware iftask' fornece mais detalhes sobre isso em sua implantação do QVPC-DI:

[local]UGP# show cloud hardware iftask
Card 1:
  Total number of cores on VM:      8
  Number of cores for PMD only:     0
  Number of cores for VNPU only:    0
  Number of cores for PMD and VNPU: 2     <--  CF: 2 out of 8 cores are assigned to iftask PMD/VNPU
  Number of cores for MCDMA:        0     <--  CF: no cores allocated to MCDMA as there is no sessmgr process on CF
  Number of cores for Crypto:        0
  Hugepage size:           2048 kB
  Total hugepages:      3670016 kB
  NPUSHM hugepages:           0 kB
  CPU flags: avx sse sse2 ssse3 sse4_1 sse4_2
  Poll CPU's: 1 2
  KNI reschedule interval: 5 us
 ...
Card 3:
  Total number of cores on VM:      8
  Number of cores for PMD only:     0
  Number of cores for VNPU only:    0
  Number of cores for PMD and VNPU: 2     <-- SF: 2 out of 8 core are assigned to iftask PMD/VNPU
  Number of cores for MCDMA: 1            <-- SF: 1 out of 8 cores is assigned to iftak MCDMA
  Number of cores for Crypto: 0 
  Hugepage size: 2048 kB 
  Total hugepages: 4718592 kB 
  NPUSHM hugepages: 0 kB 
  CPU flags: avx sse sse2 ssse3 sse4_1 sse4_2 
  Poll CPU's: 1 2 3 
  KNI reschedule interval: 5 us

O comando 'show cloud configuration' fornecerá mais detalhes sobre os parâmetros usados:

[local]UGP# show cloud configuration
Card 1:
  Config Disk Params:
-------------------------
CARDSLOT=1
CPUID=0
CARDTYPE=0x40010100
DI_INTERFACE=BOND:TYPE:ixgbevf-1,TYPE:ixgbevf-2
DI_INTERFACE_VLANID=2111
VNFM_INTERFACE=MAC:fa:16:3e:23:aa:e9
VNFM_PROXY_ADDRS=172.16.180.3,172.16.180.5,172.16.180.6
MGMT_INTERFACE=MAC:fa:16:3e:87:23:9b
VNFM_IPV4_ENABLE=true
VNFM_IPV4_DHCP_ENABLE=true

  Local Params:
-------------------------
CARDSLOT=1
CARDTYPE=0x40010100
CPUID=0

...

Card 3:
  Config Disk Params:
-------------------------
CARDSLOT=3
CPUID=0
CARDTYPE=0x42030100
DI_INTERFACE=BOND:TYPE:ixgbevf-1,TYPE:ixgbevf-2
SERVICE1_INTERFACE=BOND:TYPE:ixgbevf-3,TYPE:ixgbevf-4
SERVICE2_INTERFACE=BOND:TYPE:ixgbevf-5,TYPE:ixgbevf-6
DI_INTERFACE_VLANID=2111
VNFM_INTERFACE=MAC:fa:16:3e:29:c6:b7
IFTASK_CORES=30
VNFM_IPV4_ENABLE=true
VNFM_IPV4_DHCP_ENABLE=true

  Local Params:
-------------------------
CARDSLOT=3
CARDTYPE=0x42010100
CPUID=0

Monitorando o desempenho da tarefa if

O processo iftask pode ser monitorado de várias maneiras.

Consolidar lista de comandos show:

show subscribers data-rate 
show npumgr dinet utilization pps 
show npumgr dinet utilization pps
show cloud monitor di-network summary
show cloud hardware iftask
show cloud configuration
show iftask stats summary
show port utilization table
show npu utilization table
show npumgr utilization information
show processes cpu

O comando #show cpu info verbose não fornecerá informações sobre os núcleos iftask. Eles sempre serão listados com 100% de utilização.

No exemplo abaixo, o núcleo 1,2,3 está associado a iftask e está listado em 100% de utilização, isso é esperado.

Card 3, CPU 0:
  Status                : Standby, Kernel Running, Tasks Running
  Load Average          : 3.12, 3.12, 3.13 (3.95 max)
  Total Memory          : 16384M
  Kernel Uptime         : 4D 21H 56M
  Last Reading:
    CPU Usage All       : 1.9% user, 0.3% sys, 0.0% io, 0.0% irq, 97.8% idle
        Core 0          : 5.8% user, 0.2% sys, 0.0% io, 0.0% irq, 94.0% idle
        Core 1          : Not Averaged (Poll CPU)
        Core 2          : Not Averaged (Poll CPU)
        Core 3          : Not Averaged (Poll CPU)
        Core 4          : 2.2% user, 0.2% sys, 0.0% io, 0.0% irq, 97.6% idle
        Core 5          : 0.8% user, 0.5% sys, 0.0% io, 0.0% irq, 98.7% idle
        Core 6          : 0.4% user, 0.5% sys, 0.0% io, 0.0% irq, 99.1% idle
        Core 7          : 0.1% user, 0.3% sys, 0.0% io, 0.0% irq, 99.6% idle
    Poll CPUs           : 3 (1, 2, 3)
        Core 1          : 100.0% user, 0.0% sys, 0.0% io, 0.0% irq, 0.0% idle
        Core 2          : 100.0% user, 0.0% sys, 0.0% io, 0.0% irq, 0.0% idle
        Core 3          : 100.0% user, 0.0% sys, 0.0% io, 0.0% irq, 0.0% idle
    Processes / Tasks   : 143 processes / 16 tasks
    Network mcdmaN      : 0.002 kpps rx, 0.001 mbps rx, 0.002 kpps tx, 0.001 mbps tx
    File Usage          : 1504 open files, 1627405 available
    Memory Usage        : 7687M 46.9% used
    Memory Details:
      Static            : 330M kernel, 144M image
      System            : 10M tmp, 0M buffers, 54M kcache, 79M cache
      Process/Task      : 6963M (120M small, 684M huge, 6158M other)
      Other             : 104M shared data
      Free              : 8696M free
      Usable            : 5810M usable (8696M free, 0M reclaimable, 2885M reserved by tasks)

O comando #show tabela de utilização da npu fornecerá um bom resumo da utilização de cada núcleo associado ao processo iftask (em cada placa).

Note: O importante aqui é identificar se alguns núcleos são consistentemente mais utilizados que outros núcleos.

[local]UGP# show npu utilization table
          -------iftask-------
   lcore     now   5min  15min
--------  ------ ------ ------
  01/0/1      0%     0%     0%
  01/0/2      0%     0%     0%
  02/0/1      0%     0%     0%
  02/0/2      2%     1%     0%
  03/0/1      0%     0%     0%
  03/0/2      0%     0%     0%
  03/0/3      0%     0%     0%
  04/0/1      0%     0%     0%
  04/0/2      0%     0%     0%
  04/0/3      0%     0%     0%
  05/0/1      0%     0%     0%
  05/0/2      0%     0%     0%
  05/0/3      0%     0%     0%

Comando #show npumgr usage information (comando oculto)

Esse comando fornece mais informações sobre cada núcleo de iftask e o que está consumindo CPU nesses núcleos.

Note: Os núcleos PMD estão tendo sua CPU consumida em PortRX, PortTX, KNI, Cipher.

Note: Os núcleos do MCDMA estão tendo sua CPU consumida pelo MCDMA.

Os núcleos PMD e MCDMA têm carga uniforme.

Se não for o caso, poderá ser necessário algum ajuste (alocando mais/menos núcleos de MDMA, por exemplo).

******** show npumgr utilization information 3/0/0 *******
    5-Sec Avg: lcore01| lcore02| lcore03| lcore04| lcore05| lcore06| lcore07| lcore08| lcore09| lcore10| lcore11| lcore12|
         Idle:     41%|     47%|     73%|     62%|     48%|     49%|     69%|     71%|     49%|     64%|     48%|     69%|
       PortRX:     32%|     36%|      0%|      0%|      0%|      0%|     31%|     29%|      0%|      0%|      0%|     31%|
       PortTX:     16%|     18%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|
        KniRX:      3%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|
      McdmaRX:      0%|      0%|     11%|     15%|     22%|     21%|      0%|      0%|     20%|     14%|     20%|      0%|
        Mcdma:      0%|      0%|      1%|      2%|      3%|      2%|      0%|      0%|      3%|      3%|      3%|      0%|
   McdmaFlush:      0%|      0%|     15%|     21%|     27%|     27%|      0%|      0%|     27%|     18%|     28%|      0%|
       Cipher:      7%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|
 rx kbits/sec:  173914|  257249|  248543|  224081|  319973|  299437|  450992|  380112|  391400|  325099|  355809|  399515|
rx frames/sec:   30557|   36549|   37465|   32560|   46914|   43938|   70711|   54818|   58482|   47462|   53477|   58793|
 tx kbits/sec:  169641|  251958|  253930|  228760|  326714|  305750|  440773|  372187|  399806|  331914|  363491|  391002|
tx frames/sec:   30551|   36524|   37465|   32560|   46914|   43938|   70681|   54785|   58483|   47462|   53477|   58749|

    5-Min Avg: lcore01| lcore02| lcore03| lcore04| lcore05| lcore06| lcore07| lcore08| lcore09| lcore10| lcore11| lcore12|
         Idle:     18%|     36%|     60%|     62%|     46%|     45%|     65%|     62%|     44%|     53%|     39%|     65%|
       PortRX:     29%|     45%|      0%|      0%|      0%|      0%|     35%|     38%|      0%|      0%|      0%|     35%|
       PortTX:     17%|     20%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|
        KniRX:      3%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|
          Kni:      1%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|
      McdmaRX:      0%|      0%|     17%|     17%|     23%|     24%|      0%|      0%|     24%|     19%|     26%|      0%|
        Mcdma:      0%|      0%|      2%|      2%|      3%|      3%|      0%|      0%|      4%|      3%|      4%|      0%|
   McdmaFlush:      0%|      0%|     21%|     20%|     28%|     28%|      0%|      0%|     28%|     24%|     30%|      0%|
       Cipher:     32%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|
 rx kbits/sec:  217296|  297699|  261605|  268546|  389380|  397101|  479195|  528945|  438931|  360583|  454262|  468575|
rx frames/sec:   39194|   42022|   40122|   40086|   58217|   59507|   80931|   76094|   67224|   54592|   68565|   67013|
 tx kbits/sec:  211773|  291616|  267373|  274308|  397747|  405655|  467493|  517944|  448590|  368412|  464116|  458868|
tx frames/sec:   39182|   41998|   40122|   40086|   58217|   59507|   80895|   76058|   67224|   54592|   68565|   66973|

   15-Min Avg: lcore01| lcore02| lcore03| lcore04| lcore05| lcore06| lcore07| lcore08| lcore09| lcore10| lcore11| lcore12|
         Idle:     22%|     37%|     60%|     61%|     45%|     46%|     64%|     64%|     44%|     49%|     41%|     66%|
       PortRX:     33%|     43%|      0%|      0%|      0%|      0%|     36%|     36%|      0%|      0%|      0%|     34%|
       PortTX:     18%|     20%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|
        KniRX:      4%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|
      McdmaRX:      0%|      0%|     16%|     16%|     24%|     24%|      0%|      0%|     24%|     22%|     25%|      0%|
        Mcdma:      0%|      0%|      2%|      2%|      3%|      3%|      0%|      0%|      4%|      4%|      4%|      0%|
   McdmaFlush:      0%|      0%|     21%|     20%|     28%|     28%|      0%|      0%|     28%|     26%|     30%|      0%|
       Cipher:     23%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|      0%|
 rx kbits/sec:  225682|  297062|  267631|  272770|  419821|  405286|  489633|  511100|  476834|  401810|  467134|  466549|
rx frames/sec:   39670|   42772|   40892|   40834|   62740|   61170|   83540|   76519|   72158|   60242|   70707|   67961|
 tx kbits/sec:  220089|  290875|  273510|  278639|  428840|  414080|  477557|  500037|  487201|  410421|  477298|  456711|
tx frames/sec:   39657|   42748|   40892|   40834|   62740|   61170|   83504|   76484|   72158|   60242|   70707|   67925|

@ tick 896633 (+ve-skew-cnt=123633, -ve-skew-cnt=0), failed samples 0

Comandos #show npumgr dinet usage pps, #show npumgr dinet usage bbps e #show tabela de utilização de porta

Eles fornecem informações sobre a carga nas portas DI e nas portas de serviços.

O desempenho real depende da alocação de NICs/CPUs e CPUs para iftask.

[local]UGP# show npumgr dinet utilization pps
                           ------ Average DINet Port Utilization (in kpps) ------
Port   Type                       Current           5min             15min
                                 Rx      Tx      Rx       Tx       Rx     Tx
----- ------------------------  ------- -------  ------- -------  ------- -------
 1/0  Virtual Ethernet          0       0        0       0        0       0
 2/0  Virtual Ethernet          0       0        0       0        0       0
 3/0  Virtual Ethernet          0       0        0       0        0       0
 4/0  Virtual Ethernet          0       0        0       0        0       0
 5/0  Virtual Ethernet          0       0        0       0        0       0

[local]UGP# show npumgr dinet utilization bps
                           ------ Average DINet Port Utilization (in mbps) ------
Port   Type                       Current           5min             15min
                                 Rx      Tx      Rx       Tx       Rx     Tx
----- ------------------------  ------- -------  ------- -------  ------- -------
 1/0  Virtual Ethernet          1       1        1       1        1       1
 2/0  Virtual Ethernet          1       0        1       0        1       0
 3/0  Virtual Ethernet          0       0        0       0        0       0
 4/0  Virtual Ethernet          0       0        0       0        0       0
 5/0  Virtual Ethernet          0       0        0       0        0       0

[local]UGP# show port utilization table
                                ------ Average Port Utilization (in mbps) ------
Port   Type                       Current           5min             15min
                                 Rx      Tx      Rx       Tx       Rx     Tx
----- ------------------------  ------- -------  ------- -------  ------- -------
 1/1  Virtual Ethernet          0       0        0       0        0       0
 2/1  Virtual Ethernet          0       0        0       0        0       0
 3/10 Virtual Ethernet          0       0        0       0        0       0
 3/11 Virtual Ethernet          0       0        0       0        0       0
 4/10 Virtual Ethernet          0       0        0       0        0       0
 4/11 Virtual Ethernet          0       0        0       0        0       0
 5/10 Virtual Ethernet          0       0        0       0        0       0
 5/11 Virtual Ethernet          0       0        0       0        0       0

Comando #show cloud monitor di-network summary

Esse comando monitora a integridade da rede DI. As placas estão enviando batimentos cardíacos entre si, e a perda é monitorada. Em um sistema saudável, nenhuma perda é relatada.

[local]UGP# show cloud monitor di-network summary
Card 3 Heartbeat Results:
ToCard   Health   5MinLoss   60MinLoss
   1      Good       0.00%      0.00%
   2      Good       0.00%      0.00%
   4      Good       0.00%      0.00%
   5      Good       0.00%      0.00%
Card 4 Heartbeat Results:
ToCard   Health   5MinLoss   60MinLoss
   1      Good       0.00%      0.00%
   2      Good       0.00%      0.00%
   3      Good       0.00%      0.00%
   5      Good       0.00%      0.00%
Card 5 Heartbeat Results:
ToCard   Health   5MinLoss   60MinLoss
   1      Good       0.00%      0.00%
   2      Good       0.00%      0.00%
   3      Good       0.00%      0.00%
   4      Good       0.00%      0.00%

Comando #show iftask stats summary

Com cargas de NPU mais altas, talvez seja possível que o tráfego esteja sendo descartado.

Para avaliar isso, o comando #show iftask stats summary pode ser usado.

Note: DESCARTES podem ser diferentes de zero.

Note: todos os outros contadores não devem ser incrementados.

[local]VPC# show iftask stats summary^M
Thursday January 18 16:01:29 IST 2018
 
-----------------------------------------------------------------------------------------------
Counter                               SF3         SF4         SF5         SF6         SF7         SF8         SF9         SF10         SF11         SF12         ___TOTAL___  
------------------------------------------------------------------------------------------------
svc_rx                       32491861127   16545600654   37041906441   37466889835   32762859630   34931554543   38861410897   16025531220   33566817747   32823851780  312518283874
svc_tx                       46024774071   14811663244   40316226774   39926898585   40803541378   48718868048   35252698559    1738016438    4249156512   40356388348  312198231957
di_rx                        42307187425   14637310721   40072487209   39584697117   41150445596   44534022642   31867253533    1731310419    4401095653   40711142205  300996952520
di_tx                        28420090751   16267050562   36423298668   36758561246   32731606974   30366650898   35201117980   16009902791   33536789041   32815316570  298530385481
__ALL_DROPS__                    1932492           252         17742        790473         11228        627018        844812         60402             0        460830       4745249
svc_tx_drops                           0             0             0             0             0             0             0             0             0             0             0
di_rx_drops                            0             1             0             0            49           113           579         30200             0          4888         35830
di_tx_drops                            0             0             0             0             0             0             0             0             0             0             0
sw_rss_enq_drops                       0             0             0             0             0             0             0             0             0             0             0
kni_thread_drops                       0             0             0             0             0             0             0             0             0             0             0
kni_drops                              0             1             0             0             0             0           124         30200             0             0         30325
mcdma_drops                            0             0             0           168            80        194535        758500             0             0         11628        964911
mux_deliver_hop_drops                  0             0             0             0             0             0             0             0             0          1019          1019
mux_deliver_drops                      0             0             0             0             0             0             0             0             0             0             0
mux_xmit_failure_drops                 0             3             0             0             0             0             7             2             0             0            12
mc_dma_thread_enq_drops                0             0             0             0            49           113           580             0             0          3457          4199
sw_tx_egress_enq_drops           1904329             0             0        787971          9004        429214         85022             0             0        429810       3645350
cpeth0_drops                           0             0             0             0             0             0             0             0             0             0             0
mcdma_summary_drops                28163           247         17742          2334          2046          3043             0             0             0         10028         63603
fragmentation_err                      0             0             0             0             0             0             0             0             0             0             0
reassembly_err                         0             0             0             0             0             0             0             0             0             0             0
reassembly_ring_enq_err                0             0             0             0             0             0             0             0             0             0             0
__DISCARDS__                    20331090       9051092      23736055      23882896      23807520      24231716      24116576       8944291      22309474      20135799      20135799

Bulkstats

O esquema Bulkstat é desenvolvido para desempenho QPVC-DI relacionado a iftask/dinet. Isso é útil para monitorar a dinet, as portas de serviço e a utilização da npu de uma perspectiva de desempenho/carga:

card schema iftask-dinet format EMS,IFTASKDINET,%date%,%time%,%dinet-rxpkts-curr%,%dinet-txpkts-curr%,%dinet-rxpkts-5minave%,%dinet-txpkts-5minave%,%dinet-rxpkts-15minave%,%dinet-txpkts-15minave%,%dinet-txdrops-curr%,%dinet-txdrops-5minave%,%dinet-txdrops-15minave%,%npuutil-now%
   file 2
port schema iftask-port format EMS,IFTASKPORT,%date%,%time%,%util-rxpkts-curr%,%util-txpkts-curr%,%util-rxpkts-5min%,%util-txpkts-5min%,%util-rxpkts-15min%,%util-txpkts-15min%,%util-txdrops-curr%,%util-txdrops-5min%,%util-txdrops-15min%
  file 3
card schema npu-util format EMS,NPUUTIL,%date%,%time%,%npuutil-now%,%npuutil-5minave%,%npuutil-15minave%,%npuutil-rxbytes-5secave%,%npuutil-txbytes-5secave%,%npuutil-rxbytes-5minave%,%npuutil-txbytes-5minave%,%npuutil-rxbytes-15minave%,%npuutil-txbytes-15minave%,%npuutil-rxpkts-5secave%,%npuutil-txpkts-5secave%,%npuutil-rxpkts-5minave%,%npuutil-txpkts-5minave%,%npuutil-rxpkts-15minave%,%npuutil-txpkts-15minave%

Colaborado por engenheiros da Cisco

Steven Loos

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Instância Distribuída do Quantum Virtualized Packet Core (QvPC-DI): monitoramento de desempenho de iftask e NPU (unidade de processador de rede)

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Introdução

Componentes Utilizados

Arquitetura Iftask

Monitorando o desempenho da tarefa if

Bulkstats

Colaborado por engenheiros da Cisco

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