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计算机网络

VPP与自定义插件的安装部署

VPP是一个高性能、可扩展、模块化的用户空间网络数据平面框架。它由FD.io项目开发和维护，用于实现灵活、低延迟、高吞吐的网络功能，本文介绍VPP及插件的安装部署方法。

软件源安装

https://s3-docs.fd.io/vpp/25.06/gettingstarted/installing/ubuntu.html

安装VPP

在Ubuntu中更新系统、安装必要工具，并添加FD.io项目的软件源（使用PackageCloud提供的脚本），以便后续安装VPP（Vector Packet Processing）或其他FD.io软件组件。

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sudo apt-get update
sudo apt-get dist-upgrade -y
sudo apt-get install curl

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curl -s https://packagecloud.io/install/repositories/fdio/release/script.deb.sh | sudo bash

通过运行以下命令安装必需的软件包：

  • vpp：主程序，VPP 核心；
  • vpp-plugin-core：核心插件，如接口、路由、NAT等；
  • vpp-plugin-dpdk：支持DPDK，用于高速数据转发。
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sudo apt-get install vpp vpp-plugin-core vpp-plugin-dpdk

通过运行以下命令安装可选的软件包：

  • python3-vpp-api：面向Python 3的VPP API；
  • vpp-dbg: 含有调试符号的VPP版本，用于调试；
  • vpp-dev：开发头文件和库，适合开发基于VPP的插件或程序。
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sudo apt-get install python3-vpp-api vpp-dbg vpp-dev

普通用户使用vppct（VPP的命令行工具）l需要使用root权限，即使用命令sudo vppctl。若普通用户希望直接使用命令 vppctl运行，可以将需要使用 VPP的用户添加到vpp用户组中（系统会在安装完VPP后，创建一个名为vpp的新用户组 ），随后刷新当前会话以应用用户组的变更：

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# Add the current user to the vpp group
sudo usermod -a -G vpp $USER
# Activate group change in current session
newgrp vpp
# Verify user is now in vpp group
groups $USER

测试VPP

vpp.service

当从软件源通过包安装的方式安装VPP后，会自动生成一个名为vpp.service的systemd服务文件，该文件用于定义VPP作为系统服务运行的方式，包括VPP的启动方式、依赖关系、失败重启策略，以及加载的驱动和配置文件位置等。在Ubuntu中可以使用以下命令查看：

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cat /usr/lib/systemd/system/vpp.service

默认vpp.service文件的结构与字段解析：

  1. Unit段：
    1. Description：对该服务的简要描述与介绍；
    2. After：表示该服务在这些服务启动之后再启动，确保网络系统准备就绪；
  2. Service段：
    1. Type：定义服务的启动类型，simple是systemd的默认类型，表示服务启动命令（ExecStart字段）不会派生子进程，主进程会直接在前台运行，systemd会一直跟踪这个前台进程；
    2. ExecStartPre：启动VPP前，加载uio_pci_generic内核模块，也可以选择igb_uio等（前置命令前的-表示即使命令失败，也不会中止启动流程）
    3. ExecStart：启动VPP的主命令，指定使用/etc/vpp/startup.conf作为配置文件；
    4. ExecStopPost：VPP服务停止后执行的清理命令，用于删除VPP在运行过程中创建的临时件，可以防止资源残留或下次启动时的冲突；
    5. Restart=on-failure：如果VPP进程崩溃或异常退出，systemd会自动重启VPP服务；
  3. Install段：
    1. WantedBy：multi-user.target表示该服务在系统运行到multi-user级别时（通常是正常的图形/命令行登录环境）自动启动。
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[Unit]
Description=vector packet processing engine
After=network.target

[Service]
Type=simple
ExecStartPre=-/sbin/modprobe uio_pci_generic
ExecStart=/usr/bin/vpp -c /etc/vpp/startup.conf
ExecStopPost=/bin/rm -f /dev/shm/db /dev/shm/global_vm /dev/shm/vpe-api
Restart=always
# Uncomment the following line to enable VPP coredumps on crash
# You still need to configure the rest of the system to collect them, see
# https://fdio-vpp.readthedocs.io/en/latest/troubleshooting/reportingissues/reportingissues.html#core-files
# for details
#LimitCORE=infinity

[Install]
WantedBy=multi-user.target

若修改了vpp.service服务文件，则需要重新加载systemd服务配置，并重新启动VPP服务。

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sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl status vpp

巨页

VPP在运行过程中需要使用Huge Pages来管理大块内存，在安装VPP后，它会自动修改系统的Huge Pages设置，默认会分配1024个2 MB的巨页，共计约2 GB内存空间，配置位于/etc/sysctl.d/80-vpp.conf，并在安装及重启时生效。

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cat /etc/sysctl.d/80-vpp.conf

默认80-vpp.conf文件的结构与字段解析：

  1. vm.nr_hugepages=1024：希望系统预留1024个2 MB的巨页；
  2. vm.max_map_count=3096：为了满足大页内存映射的需求，max_map_count 要足够大，不能限制VPP进行内存映射；
  3. vm.hugetlb_shm_group=0：设置允许使用巨页的用户组，0表示所有用户组都可以访问，如果要限制权限，可以将其设置为特定组的GID；
  4. kernel.shmmax=2147483648：设置共享内存最大值为2 GB，即2147483648字节，与HugePages配置一致，避免在分配共享内存时失败。
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# Number of 2MB hugepages desired
vm.nr_hugepages=1024

# Must be greater than or equal to (2 * vm.nr_hugepages).
vm.max_map_count=3096

# All groups allowed to access hugepages
vm.hugetlb_shm_group=0

# Shared Memory Max must be greater or equal to the total size of hugepages.
# For 2MB pages, TotalHugepageSize = vm.nr_hugepages * 2 * 1024 * 1024
# If the existing kernel.shmmax setting  (cat /proc/sys/kernel/shmmax)
# is greater than the calculated TotalHugepageSize then set this parameter
# to current shmmax value.
kernel.shmmax=2147483648

查看系统当前HugePages配置和使用状态，可以观察到巨页已被创建。

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cat /proc/meminfo | grep Huge

解绑网卡

假设随后VPP需要接管ens34网卡，则需将网卡ens34与Linux内核解绑，并通过lshw工具获知0000:02:02.0为ens34的PCI设备号。随后VPP在启动时会根据配置文件自动完成网卡的绑定。

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sudo ifconfig ens34 down
sudo lshw -class network -businfo

startup.conf

根据vpp.service服务文件中的ExecStart字段可知，启动VPP使用的配置文件startup.conf位于/etc/vpp目录。

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sudo vim /etc/vpp/startup.conf

需要在startup.conf中添加：绑定网卡ens34（填写PCI设备号）、网卡命名为vpp-eth0。

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dpdk {
        dev 0000:02:02.0 {
                name vpp-eth0
        }
}

重新启动VPP服务，以使配置生效。

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sudo systemctl restart vpp

vppctl

vppctl是VPP的命令行接口工具，可用于与正在运行的VPP实例交互、执行管理和配置命令。

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vppctl
vppctl > show interface
vppctl > set interface ip address vpp-eth0 192.168.76.10/24
vppctl > set interface state vpp-eth0 up
vppctl > show interface
vppctl > show interface address
vppctl > show hardware
vppctl > show ip fib
vppctl > ping 192.168.76.129
vppctl > show ip4 neighbors
vppctl > exit

其中的192.168.76.129是该机器通过vpp-eth0端口所连的另外一台机器的IP地址。

卸载VPP

通过运行以下命令可以卸载VPP相关的软件包：

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sudo apt-get remove --purge "vpp*"

通过运行以下命令删除由PackageCloud脚本创建的FD.io软件源列表文件：

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sudo rm /etc/apt/sources.list.d/fdio*.list

源码编译安装

https://s3-docs.fd.io/vpp/25.06/developer/build-run-debug/building.html

源码编译

在编译安装VPP之前，应先确保系统中未安装任何FD.io VPP或DPDK相关的包，可以通过运行以下命令进行检查，正常情况下应无任何输出。

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dpkg -l | grep vpp
dpkg -l | grep DPDK

通过以下链接，从FD.io官方仓库克隆VPP的源码到本地。

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export http_proxy=http://192.168.153.1:10810
export https_proxy=http://192.168.153.1:10810

sudo apt install git
cd ~
git clone https://gerrit.fd.io/r/vpp
cd vpp

使用make命令安装构建FD.io VPP 所需的依赖项，确保系统具备编译VPP源码所需的所有基础环境。

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sudo apt install make
make install-dep

在构建FD.io VPP时，可以选择编译调试版本或发布版本，两者用途和构建方式不同：

  1. 调试版本：执行make build命令会构建一个带有调试信息的VPP可执行文件，即在编译过程中保留了符号表和源代码映射信息，便于使用如GDB等调试工具进行故障排查或源码级修改。此构建的可执行文件位于build-root/build-vpp_debug-native/目录；
  2. 发布版本：执行make build-release命令会构建一个优化后的发布版本，该版本在编译时启用了编译器优化，并去除了所有调试信息，运行效率更高、占用资源更少，适用于生产部署环境。构建产物位于build-root/build-vpp-native/目录。
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# Build VPP (Debug)
make build
# Build VPP (Release)
make build-release

在完成VPP的编译之后，仍有部分外部依赖项尚未安装。这些依赖可以通过上一步的make build自动拉取，但只是被安装在 VPP 项目的本地目录中，并不会注册到操作系统全局环境中。为了避免重复下载并确保系统环境具备完整依赖，需要执行以下命令。

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make install-ext-deps

测试编译结果

此时编译将产生多个可执行文件，这些可执行文件可以无需安装、直接运行，根据构建的类型文件位于（调试版本）build-root/build-vpp_debug-native/目录或（发布版本）build-root/build-vpp-native/目录。

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cd ~
cd vpp/

# For Debug Building
make run
# For Release Building
make run-release

上述命令仅供演示，由于没有指定startup.conf配置文件，因此VPP使用最小化的默认启动配置文件。因此需要创建并指定配置文件，一种简单的方式是直接从编译目录将默认配置文件拷贝出来。

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# For Debug Building
cp build-root/build-vpp_debug-native/vpp/startup.conf ./
# For Release Building
cp build-root/build-vpp-native/vpp/startup.conf ./

随后需要将配置文件修改：

  1. 最小化的默认启动配置文件禁用了DPDK，需要在plugins段中将dpdk_plugin.so修改为enable；
  2. 添加需要绑定的网卡，并配置内核模块驱动的类型。
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vim startup.conf

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plugins {
  plugin dpdk_plugin.so { enable }
  plugin unittest_plugin.so { enable }
}

dpdk {
  dev 0000:02:02.0 {
    name vpp-eth0
  }
}

此时即可在指定配置文件的同时启动VPP。注意在启动VPP前，需要先解绑待挂载网卡。

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sudo ifconfig ens34 down
sudo lshw -class network -businfo

# For Debug Building
make run STARTUP_CONF=./startup.conf
# For Release Building
make run-release STARTUP_CONF=./startup.conf

构建Debian包

也可以选择构建生成VPP的deb安装包（此时构建的即为发布版本，构建文件位于build-root/build-vpp-native/目录），执行后将在build-root目录下生成一系列deb文件，可使用dpkg命令安装。

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make pkg-deb
sudo dpkg -i build-root/*.deb

随后的操作与”软件源安装“一致。

添加自定义插件

https://s3-docs.fd.io/vpp/25.06/developer/plugindoc/add_plugin.html

可以使用VPP提供的插件生成工具make-plugin.sh来快速创建插件模板。该脚本位于./extras/emacs目录中，本质上是一个简单的封装器，调用一系列Emacs Lisp脚本自动生成插件的基础代码结构。

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sudo apt install emacs

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cd src/plugins
emacs --script ../../extras/emacs/make-plugin.sh

可以观察到插件目录被创建，包含以下文件内容。

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cd myplugin
ls

添加或修改完插件代码后，需要返回顶层目录、重新编译整个VPP目录。

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cd ~
cd vpp

# Build VPP (Debug)
make rebuild
# Build VPP (Release)
make rebuild-release

编译完成之后即可运行使用，可查看插件是否被启用。

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# For Debug Building
make run STARTUP_CONF=./startup.conf
# For Release Building
make run-release STARTUP_CONF=./startup.conf

vpp > show plugins
DPDK
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