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@s5uishida(Shigeru Ishida)in株式会社インテック

UPG-VPP v1.13.0をネイティブにビルドする方法

Posted at

UPG-VPPは、Travelpingが開発したVPP UPFであり、DPDKと連携して動作することができます。4G PGW-Uあるいは5G UPFとして、GTP-U U-Planeを比較的手軽に高速処理することができます。実際に、複数の通信事業者(Tier1以下)において、erGWと組み合わせてGGSN/PGWとして実稼働しているそうです。

本記事では、公開されているコンテナスタイルのビルド方法とは別に、OSネイティブにビルドする方法を説明します。

動作確認したVMの仕様は以下の通りです。

OS CPU (Min) Memory (Min) HDD (Min)
Ubuntu 22.04 2 8GB 20GB

動作確認済みバージョン一覧

このビルド手順は、UPG-VPPのvpp.spec、FPP-VPPのvpp.specとDockerfileを元に作成しています。以下のバージョンで簡単に動作確認をしました。

UPG-VPP FPP-VPP VPP iPerf3
v1.13.0 v22.10.13 branch:stable/2210
commit:07e0c05e698cf5ffd1e2d2de0296d1907519dc3d 		OK
v1.12.0 v22.10.12 branch:stable/2210
commit:07e0c05e698cf5ffd1e2d2de0296d1907519dc3d 		OK
v1.11.0 v22.10.11 branch:stable/2210
commit:07e0c05e698cf5ffd1e2d2de0296d1907519dc3d 		OK
v1.10.0 v22.10.10 branch:stable/2210
commit:07e0c05e698cf5ffd1e2d2de0296d1907519dc3d 		NG

ビルドに必要なパッケージをインストール

# apt install build-essential git meson ninja-build libhyperscan-dev

FPP-VPP v22.10.13のパッチを適用したVPP v22.10をビルド

# cd ~
# git clone https://github.com/travelping/fpp-vpp.git
# cd fpp-vpp
# git checkout refs/tags/v22.10.13

# cd ~
# git clone https://github.com/FDio/vpp.git
# cd vpp
# git checkout stable/2210
# git reset --hard 07e0c05e698cf5ffd1e2d2de0296d1907519dc3d
# git am ../fpp-vpp/vpp-patches/*.patch
# make install-dep
# make install-ext-deps
# make build-release
# cp -r build-root/install-vpp-native/vpp /usr/local/

次に、VPP用に追加された共有ライブラリの検索パスの情報を更新します。

# echo "/usr/local/vpp/lib/x86_64-linux-gnu" >> /etc/ld.so.conf.d/vpp.conf
# ldconfig

ビルドされたファイルを手動でコピーせずにパッケージとしてインストールする場合は、次のようにバイナリパッケージをビルドします。

# make pkg-deb
...
# cd build-root
# ls -l *.deb
-rw-r--r-- 1 root root   194014 May  4 23:52 libvppinfra_22.10.0-33~g13e629901_amd64.deb
-rw-r--r-- 1 root root   144410 May  4 23:52 libvppinfra-dev_22.10.0-33~g13e629901_amd64.deb
-rw-r--r-- 1 root root    26466 May  4 23:52 python3-vpp-api_22.10.0-33~g13e629901_amd64.deb
-rw-r--r-- 1 root root  5575156 May  4 23:52 vpp_22.10.0-33~g13e629901_amd64.deb
-rw-r--r-- 1 root root 82589604 May  4 23:52 vpp-dbg_22.10.0-33~g13e629901_amd64.deb
-rw-r--r-- 1 root root  1294366 May  4 23:52 vpp-dev_22.10.0-33~g13e629901_amd64.deb
-rw-r--r-- 1 root root  4736556 May  4 23:52 vpp-plugin-core_22.10.0-33~g13e629901_amd64.deb
-rw-r--r-- 1 root root   363268 May  4 23:52 vpp-plugin-devtools_22.10.0-33~g13e629901_amd64.deb
-rw-r--r-- 1 root root  4465408 May  4 23:52 vpp-plugin-dpdk_22.10.0-33~g13e629901_amd64.deb

デバッグ用のバイナリをビルド

デバッグモードでビルドする場合は以下のようにします。

...
# make build
# cp -r build-root/install-vpp_debug-native/vpp /usr/local/

ビルドされたファイルを手動でコピーせずにパッケージとしてインストールする場合は、次のようにバイナリパッケージをビルドします。

# make pkg-deb-debug

ビルドしたVPPパッケージをインストール

VPPをビルドしたホスト以外でVPPパッケージをインストールする場合は、まず次の依存パッケージをインストールします。

# apt install libnl-route-3-200

次に、VPPパッケージをインストールします。

# cd build-root
# dpkg -i *.deb

これにより、systemctlを使用してVPPサービスを操作できるようになります。

UPG-VPP v1.13.0をビルド

# cd ~
# git clone https://github.com/travelping/upg-vpp.git
# cd upg-vpp
# git checkout refs/tags/v1.13.0
# make version
# mkdir build
# cd build
# cmake -DVPP_HOME=/usr/local/vpp ..
# make
# cp upf_plugin.so /usr/local/vpp/lib/x86_64-linux-gnu/vpp_plugins

これにより、/usr/local/vppにUPG-VPPが構築されました。

注意点。
UPG-VPP v1.13.0はPDU Session containerをサポートしていません。そのため、一部のgNodeBではPDU Session containerにDL PDU SESSION INFORMATIONが含まれていないUPG-VPPからのGTPトラフィックを受け付けない場合があります。その場合は、こちらを参考にしてOAIのパッチを試す方法があります。また、こちらに、OAIのパッチを元に作成したUPG-VPP v1.13.0用の暫定パッチがあります。このパッチはQFI=1に固定されています。srsRAN_ProjectのgNodeBで動作を確認しました。

ビルドしたupf_plugin.soなどを手動でコピーせずにパッケージとしてインストールしたい場合は、次のようにバイナリパッケージをビルドします。

# make package
...
# ls -l *.deb
-rw-r--r-- 1 root root 2866388 May  4 23:57 upf-plugin_1.13.0_amd64.deb
-rw-r--r-- 1 root root   38746 May  4 23:57 upf-plugin-dev_1.13.0_amd64.deb

ビルドしたUPG-VPPパッケージをインストール

UPG-VPPをビルドしたホスト以外にUPG-VPPパッケージをインストールする場合は、まず次の依存パッケージをインストールします。

# apt install libhyperscan-dev

次に、UPG-VPPパッケージをインストールします。

# cd build
# dpkg -i *.deb

UPG-VPPの設定ファイルの変更

元のファイルについては、こちらを参照して下さい。

  • openair-upf/startup.conf
--- startup.conf.orig   2023-07-09 11:59:18.000000000 +0900
+++ startup.conf        2023-11-12 15:54:33.395276365 +0900
@@ -1,3 +1,5 @@
+heapsize 2G
+
 unix {
   nodaemon
   log /tmp/vpp.log
@@ -28,8 +30,8 @@
 }
 
 plugins {
-  path /usr/lib/x86_64-linux-gnu/vpp_plugins/
-  plugin ikev2_plugin.so {disable}
+  path /usr/local/vpp/lib/x86_64-linux-gnu/vpp_plugins/
+  plugin oddbuf_plugin.so {enable}
   plugin dpdk_plugin.so {enable}
   plugin upf_plugin.so {enable}
 }
  • openair-upf/init.conf
    変更はありません。

ビルドしたパッケージをインストールする場合の設定ファイルの変更

systemctlでVPPサービスを操作するときに使用する設定ファイルは、デフォルトでは以下のディレクトリにあります。元のファイルについてはこちらを参照して下さい。

  • /etc/vpp/startup.conf
--- startup.conf.orig   2023-07-09 11:59:18.000000000 +0900
+++ startup.conf        2024-02-24 12:22:32.506567556 +0900
@@ -1,3 +1,5 @@
+heapsize 2G
+
 unix {
   nodaemon
   log /tmp/vpp.log
@@ -5,7 +7,7 @@
   gid vpp
   interactive
   cli-listen /run/vpp/cli.sock
-  exec /root/openair-upf/init.conf
+  exec /etc/vpp/init.conf
 }
 
 api-trace {
@@ -28,8 +30,8 @@
 }
 
 plugins {
-  path /usr/lib/x86_64-linux-gnu/vpp_plugins/
-  plugin ikev2_plugin.so {disable}
+  path /usr/lib/x86_64-linux-gnu/vpp_plugins/:/usr/local/lib/vpp_plugins/
+  plugin oddbuf_plugin.so {enable}
   plugin dpdk_plugin.so {enable}
   plugin upf_plugin.so {enable}
 }
  • openair-upf/init.conf
    変更はありません。

DPDKでUPG-VPPを実行

前提として、N3、N4およびN6ネットワークのインターフェイスをDPDK互換ドライバーにバインドする手順については、こちらを参照して下さい。

まず、グループvppが存在しない場合は作成します。

# addgroup vpp

次に、DPDKを使用してUPG-VPPを実行します。

# /usr/local/vpp/bin/vpp -c /root/openair-upf/startup.conf
perfmon              [warn  ]: skipping source 'intel-uncore' - intel_uncore_init: no uncore units found
    _______    _        _   _____  ___ 
 __/ __/ _ \  (_)__    | | / / _ \/ _ \
 _/ _// // / / / _ \   | |/ / ___/ ___/
 /_/ /____(_)_/\___/   |___/_/  /_/    

vpp#

ビルドしたパッケージをインストールした場合のUPG-VPPを実行

# systemctl restart vpp
# systemctl status vpp
● vpp.service - vector packet processing engine
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/vpp.service; enabled; vendor preset: enabled)
     Active: active (running) since Sun 2024-05-05 00:54:16 JST; 1s ago
    Process: 2547 ExecStartPre=/sbin/modprobe uio_pci_generic (code=exited, status=0/SUCCESS)
   Main PID: 2548 (vpp)
      Tasks: 2 (limit: 9387)
     Memory: 1.3G
        CPU: 1.023s
     CGroup: /system.slice/vpp.service
             └─2548 /usr/bin/vpp -c /etc/vpp/startup.conf

May 05 00:54:16 upg-vpp-11 systemd[1]: Starting vector packet processing engine...
May 05 00:54:16 upg-vpp-11 systemd[1]: Started vector packet processing engine.
May 05 00:54:16 upg-vpp-11 vpp[2548]: perfmon              [warn  ]: skipping source 'intel-uncore' - intel_uncore_init: no uncore units found

4G、5Gコア連携の設定例

5Gの場合

4Gの場合

最後に

元々、UPG-VPPのビルド手順はコンテナスタイルのみ公開されていましたが、うまくDocker imageをビルドすることができませんでした。また、以前、わたし以外にもビルドができない指摘がIssuesに上がっていました。そこで、Issuesの指摘やDockerfile、specファイルを参考に、まずは、OSネイティブにビルドする手順を紐解くことから始め、動作確認することができましたので、備忘録として手順をまとめました。OSSのUPFの中では、DPDKと連携するUPG-VPPはとても高速なU-Planeを実現できるのではと思います。
他に高速なUPFの例としては、eUPF(eBPF/XDP UPF)をnativeモード(ドライバレベル) or offloadモード(NICレベル)で動作させる場合でしょうか(推測)。

最後に、元記事はGithubに書いたものです。

主な変更履歴

  • [2024.09.12] 初版。
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