3ad234b95266b90d05954b4d0c30b1c7fa62538b
[dpdk.git] / doc / guides / nics / mlx5.rst
1 ..  SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2     Copyright 2015 6WIND S.A.
3     Copyright 2015 Mellanox Technologies, Ltd
4
5 MLX5 poll mode driver
6 =====================
7
8 The MLX5 poll mode driver library (**librte_pmd_mlx5**) provides support
9 for **Mellanox ConnectX-4**, **Mellanox ConnectX-4 Lx** , **Mellanox
10 ConnectX-5**, **Mellanox ConnectX-6** and **Mellanox BlueField** families
11 of 10/25/40/50/100/200 Gb/s adapters as well as their virtual functions (VF)
12 in SR-IOV context.
13
14 Information and documentation about these adapters can be found on the
15 `Mellanox website <http://www.mellanox.com>`__. Help is also provided by the
16 `Mellanox community <http://community.mellanox.com/welcome>`__.
17
18 There is also a `section dedicated to this poll mode driver
19 <http://www.mellanox.com/page/products_dyn?product_family=209&mtag=pmd_for_dpdk>`__.
20
21 .. note::
22
23    Due to external dependencies, this driver is disabled in default configuration
24    of the "make" build. It can be enabled with ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_PMD=y``
25    or by using "meson" build system which will detect dependencies.
26
27 Design
28 ------
29
30 Besides its dependency on libibverbs (that implies libmlx5 and associated
31 kernel support), librte_pmd_mlx5 relies heavily on system calls for control
32 operations such as querying/updating the MTU and flow control parameters.
33
34 For security reasons and robustness, this driver only deals with virtual
35 memory addresses. The way resources allocations are handled by the kernel,
36 combined with hardware specifications that allow to handle virtual memory
37 addresses directly, ensure that DPDK applications cannot access random
38 physical memory (or memory that does not belong to the current process).
39
40 This capability allows the PMD to coexist with kernel network interfaces
41 which remain functional, although they stop receiving unicast packets as
42 long as they share the same MAC address.
43 This means legacy linux control tools (for example: ethtool, ifconfig and
44 more) can operate on the same network interfaces that owned by the DPDK
45 application.
46
47 The PMD can use libibverbs and libmlx5 to access the device firmware
48 or directly the hardware components.
49 There are different levels of objects and bypassing abilities
50 to get the best performances:
51
52 - Verbs is a complete high-level generic API
53 - Direct Verbs is a device-specific API
54 - DevX allows to access firmware objects
55 - Direct Rules manages flow steering at low-level hardware layer
56
57 Enabling librte_pmd_mlx5 causes DPDK applications to be linked against
58 libibverbs.
59
60 Features
61 --------
62
63 - Multi arch support: x86_64, POWER8, ARMv8, i686.
64 - Multiple TX and RX queues.
65 - Support for scattered TX and RX frames.
66 - IPv4, IPv6, TCPv4, TCPv6, UDPv4 and UDPv6 RSS on any number of queues.
67 - Several RSS hash keys, one for each flow type.
68 - Default RSS operation with no hash key specification.
69 - Configurable RETA table.
70 - Link flow control (pause frame).
71 - Support for multiple MAC addresses.
72 - VLAN filtering.
73 - RX VLAN stripping.
74 - TX VLAN insertion.
75 - RX CRC stripping configuration.
76 - Promiscuous mode on PF and VF.
77 - Multicast promiscuous mode on PF and VF.
78 - Hardware checksum offloads.
79 - Flow director (RTE_FDIR_MODE_PERFECT, RTE_FDIR_MODE_PERFECT_MAC_VLAN and
80   RTE_ETH_FDIR_REJECT).
81 - Flow API, including :ref:`flow_isolated_mode`.
82 - Multiple process.
83 - KVM and VMware ESX SR-IOV modes are supported.
84 - RSS hash result is supported.
85 - Hardware TSO for generic IP or UDP tunnel, including VXLAN and GRE.
86 - Hardware checksum Tx offload for generic IP or UDP tunnel, including VXLAN and GRE.
87 - RX interrupts.
88 - Statistics query including Basic, Extended and per queue.
89 - Rx HW timestamp.
90 - Tunnel types: VXLAN, L3 VXLAN, VXLAN-GPE, GRE, MPLSoGRE, MPLSoUDP, IP-in-IP.
91 - Tunnel HW offloads: packet type, inner/outer RSS, IP and UDP checksum verification.
92 - NIC HW offloads: encapsulation (vxlan, gre, mplsoudp, mplsogre), NAT, routing, TTL
93   increment/decrement, count, drop, mark. For details please see :ref:`mlx5_offloads_support`.
94 - Flow insertion rate of more then million flows per second, when using Direct Rules.
95 - Support for multiple rte_flow groups.
96 - Hardware LRO.
97
98 Limitations
99 -----------
100
101 - For secondary process:
102
103   - Forked secondary process not supported.
104   - External memory unregistered in EAL memseg list cannot be used for DMA
105     unless such memory has been registered by ``mlx5_mr_update_ext_mp()`` in
106     primary process and remapped to the same virtual address in secondary
107     process. If the external memory is registered by primary process but has
108     different virtual address in secondary process, unexpected error may happen.
109
110 - Flow pattern without any specific vlan will match for vlan packets as well:
111
112   When VLAN spec is not specified in the pattern, the matching rule will be created with VLAN as a wild card.
113   Meaning, the flow rule::
114
115         flow create 0 ingress pattern eth / vlan vid is 3 / ipv4 / end ...
116
117   Will only match vlan packets with vid=3. and the flow rules::
118
119         flow create 0 ingress pattern eth / ipv4 / end ...
120
121   Or::
122
123         flow create 0 ingress pattern eth / vlan / ipv4 / end ...
124
125   Will match any ipv4 packet (VLAN included).
126
127 - A multi segment packet must have less than 6 segments in case the Tx burst function
128   is set to multi-packet send or Enhanced multi-packet send. Otherwise it must have
129   less than 50 segments.
130
131 - Flows with a VXLAN Network Identifier equal (or ends to be equal)
132   to 0 are not supported.
133
134 - VXLAN TSO and checksum offloads are not supported on VM.
135
136 - L3 VXLAN and VXLAN-GPE tunnels cannot be supported together with MPLSoGRE and MPLSoUDP.
137
138 - VF: flow rules created on VF devices can only match traffic targeted at the
139   configured MAC addresses (see ``rte_eth_dev_mac_addr_add()``).
140
141 .. note::
142
143    MAC addresses not already present in the bridge table of the associated
144    kernel network device will be added and cleaned up by the PMD when closing
145    the device. In case of ungraceful program termination, some entries may
146    remain present and should be removed manually by other means.
147
148 - When Multi-Packet Rx queue is configured (``mprq_en``), a Rx packet can be
149   externally attached to a user-provided mbuf with having EXT_ATTACHED_MBUF in
150   ol_flags. As the mempool for the external buffer is managed by PMD, all the
151   Rx mbufs must be freed before the device is closed. Otherwise, the mempool of
152   the external buffers will be freed by PMD and the application which still
153   holds the external buffers may be corrupted.
154
155 - If Multi-Packet Rx queue is configured (``mprq_en``) and Rx CQE compression is
156   enabled (``rxq_cqe_comp_en``) at the same time, RSS hash result is not fully
157   supported. Some Rx packets may not have PKT_RX_RSS_HASH.
158
159 - IPv6 Multicast messages are not supported on VM, while promiscuous mode
160   and allmulticast mode are both set to off.
161   To receive IPv6 Multicast messages on VM, explicitly set the relevant
162   MAC address using rte_eth_dev_mac_addr_add() API.
163
164 - E-Switch decapsulation Flow:
165
166   - can be applied to PF port only.
167   - must specify VF port action (packet redirection from PF to VF).
168   - optionally may specify tunnel inner source and destination MAC addresses.
169
170 - E-Switch  encapsulation Flow:
171
172   - can be applied to VF ports only.
173   - must specify PF port action (packet redirection from VF to PF).
174
175 - ICMP/ICMP6 code/type matching cannot be supported togeter with IP-in-IP tunnel.
176
177 - LRO:
178
179   - KEEP_CRC offload cannot be supported with LRO.
180   - The first mbuf length, without head-room,  must be big enough to include the
181     TCP header (122B).
182
183 Statistics
184 ----------
185
186 MLX5 supports various methods to report statistics:
187
188 Port statistics can be queried using ``rte_eth_stats_get()``. The received and sent statistics are through SW only and counts the number of packets received or sent successfully by the PMD. The imissed counter is the amount of packets that could not be delivered to SW because a queue was full. Packets not received due to congestion in the bus or on the NIC can be queried via the rx_discards_phy xstats counter.
189
190 Extended statistics can be queried using ``rte_eth_xstats_get()``. The extended statistics expose a wider set of counters counted by the device. The extended port statistics counts the number of packets received or sent successfully by the port. As Mellanox NICs are using the :ref:`Bifurcated Linux Driver <linux_gsg_linux_drivers>` those counters counts also packet received or sent by the Linux kernel. The counters with ``_phy`` suffix counts the total events on the physical port, therefore not valid for VF.
191
192 Finally per-flow statistics can by queried using ``rte_flow_query`` when attaching a count action for specific flow. The flow counter counts the number of packets received successfully by the port and match the specific flow.
193
194 Configuration
195 -------------
196
197 Compilation options
198 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
199
200 These options can be modified in the ``.config`` file.
201
202 - ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_PMD`` (default **n**)
203
204   Toggle compilation of librte_pmd_mlx5 itself.
205
206 - ``CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_DLOPEN`` (default **n**)
207
208   Build PMD with additional code to make it loadable without hard
209   dependencies on **libibverbs** nor **libmlx5**, which may not be installed
210   on the target system.
211
212   In this mode, their presence is still required for it to run properly,
213   however their absence won't prevent a DPDK application from starting (with
214   ``CONFIG_RTE_BUILD_SHARED_LIB`` disabled) and they won't show up as
215   missing with ``ldd(1)``.
216
217   It works by moving these dependencies to a purpose-built rdma-core "glue"
218   plug-in which must either be installed in a directory whose name is based
219   on ``CONFIG_RTE_EAL_PMD_PATH`` suffixed with ``-glue`` if set, or in a
220   standard location for the dynamic linker (e.g. ``/lib``) if left to the
221   default empty string (``""``).
222
223   This option has no performance impact.
224
225 - ``CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_STATIC`` (default **n**)
226
227   Embed static flavor of the dependencies **libibverbs** and **libmlx5**
228   in the PMD shared library or the executable static binary.
229
230 - ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_DEBUG`` (default **n**)
231
232   Toggle debugging code and stricter compilation flags. Enabling this option
233   adds additional run-time checks and debugging messages at the cost of
234   lower performance.
235
236 .. note::
237
238    For BlueField, target should be set to ``arm64-bluefield-linux-gcc``. This
239    will enable ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_PMD`` and set ``RTE_CACHE_LINE_SIZE`` to
240    64. Default armv8a configuration of make build and meson build set it to 128
241    then brings performance degradation.
242
243 Environment variables
244 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
245
246 - ``MLX5_GLUE_PATH``
247
248   A list of directories in which to search for the rdma-core "glue" plug-in,
249   separated by colons or semi-colons.
250
251   Only matters when compiled with ``CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_DLOPEN``
252   enabled and most useful when ``CONFIG_RTE_EAL_PMD_PATH`` is also set,
253   since ``LD_LIBRARY_PATH`` has no effect in this case.
254
255 - ``MLX5_SHUT_UP_BF``
256
257   Configures HW Tx doorbell register as IO-mapped.
258
259   By default, the HW Tx doorbell is configured as a write-combining register.
260   The register would be flushed to HW usually when the write-combining buffer
261   becomes full, but it depends on CPU design.
262
263   Except for vectorized Tx burst routines, a write memory barrier is enforced
264   after updating the register so that the update can be immediately visible to
265   HW.
266
267   When vectorized Tx burst is called, the barrier is set only if the burst size
268   is not aligned to MLX5_VPMD_TX_MAX_BURST. However, setting this environmental
269   variable will bring better latency even though the maximum throughput can
270   slightly decline.
271
272 Run-time configuration
273 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
274
275 - librte_pmd_mlx5 brings kernel network interfaces up during initialization
276   because it is affected by their state. Forcing them down prevents packets
277   reception.
278
279 - **ethtool** operations on related kernel interfaces also affect the PMD.
280
281 - ``rxq_cqe_comp_en`` parameter [int]
282
283   A nonzero value enables the compression of CQE on RX side. This feature
284   allows to save PCI bandwidth and improve performance. Enabled by default.
285
286   Supported on:
287
288   - x86_64 with ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField.
289   - POWER9 and ARMv8 with ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField.
290
291 - ``rxq_cqe_pad_en`` parameter [int]
292
293   A nonzero value enables 128B padding of CQE on RX side. The size of CQE
294   is aligned with the size of a cacheline of the core. If cacheline size is
295   128B, the CQE size is configured to be 128B even though the device writes
296   only 64B data on the cacheline. This is to avoid unnecessary cache
297   invalidation by device's two consecutive writes on to one cacheline.
298   However in some architecture, it is more beneficial to update entire
299   cacheline with padding the rest 64B rather than striding because
300   read-modify-write could drop performance a lot. On the other hand,
301   writing extra data will consume more PCIe bandwidth and could also drop
302   the maximum throughput. It is recommended to empirically set this
303   parameter. Disabled by default.
304
305   Supported on:
306
307   - CPU having 128B cacheline with ConnectX-5 and BlueField.
308
309 - ``rxq_pkt_pad_en`` parameter [int]
310
311   A nonzero value enables padding Rx packet to the size of cacheline on PCI
312   transaction. This feature would waste PCI bandwidth but could improve
313   performance by avoiding partial cacheline write which may cause costly
314   read-modify-copy in memory transaction on some architectures. Disabled by
315   default.
316
317   Supported on:
318
319   - x86_64 with ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField.
320   - POWER8 and ARMv8 with ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField.
321
322 - ``mprq_en`` parameter [int]
323
324   A nonzero value enables configuring Multi-Packet Rx queues. Rx queue is
325   configured as Multi-Packet RQ if the total number of Rx queues is
326   ``rxqs_min_mprq`` or more and Rx scatter isn't configured. Disabled by
327   default.
328
329   Multi-Packet Rx Queue (MPRQ a.k.a Striding RQ) can further save PCIe bandwidth
330   by posting a single large buffer for multiple packets. Instead of posting a
331   buffers per a packet, one large buffer is posted in order to receive multiple
332   packets on the buffer. A MPRQ buffer consists of multiple fixed-size strides
333   and each stride receives one packet. MPRQ can improve throughput for
334   small-packet traffic.
335
336   When MPRQ is enabled, max_rx_pkt_len can be larger than the size of
337   user-provided mbuf even if DEV_RX_OFFLOAD_SCATTER isn't enabled. PMD will
338   configure large stride size enough to accommodate max_rx_pkt_len as long as
339   device allows. Note that this can waste system memory compared to enabling Rx
340   scatter and multi-segment packet.
341
342 - ``mprq_log_stride_num`` parameter [int]
343
344   Log 2 of the number of strides for Multi-Packet Rx queue. Configuring more
345   strides can reduce PCIe traffic further. If configured value is not in the
346   range of device capability, the default value will be set with a warning
347   message. The default value is 4 which is 16 strides per a buffer, valid only
348   if ``mprq_en`` is set.
349
350   The size of Rx queue should be bigger than the number of strides.
351
352 - ``mprq_max_memcpy_len`` parameter [int]
353
354   The maximum length of packet to memcpy in case of Multi-Packet Rx queue. Rx
355   packet is mem-copied to a user-provided mbuf if the size of Rx packet is less
356   than or equal to this parameter. Otherwise, PMD will attach the Rx packet to
357   the mbuf by external buffer attachment - ``rte_pktmbuf_attach_extbuf()``.
358   A mempool for external buffers will be allocated and managed by PMD. If Rx
359   packet is externally attached, ol_flags field of the mbuf will have
360   EXT_ATTACHED_MBUF and this flag must be preserved. ``RTE_MBUF_HAS_EXTBUF()``
361   checks the flag. The default value is 128, valid only if ``mprq_en`` is set.
362
363 - ``rxqs_min_mprq`` parameter [int]
364
365   Configure Rx queues as Multi-Packet RQ if the total number of Rx queues is
366   greater or equal to this value. The default value is 12, valid only if
367   ``mprq_en`` is set.
368
369 - ``txq_inline`` parameter [int]
370
371   Amount of data to be inlined during TX operations. This parameter is
372   deprecated and converted to the new parameter ``txq_inline_max`` providing
373   partial compatibility.
374
375 - ``txqs_min_inline`` parameter [int]
376
377   Enable inline data send only when the number of TX queues is greater or equal
378   to this value.
379
380   This option should be used in combination with ``txq_inline_max`` and
381   ``txq_inline_mpw`` below and does not affect ``txq_inline_min`` settings above.
382
383   If this option is not specified the default value 16 is used for BlueField
384   and 8 for other platforms
385
386   The data inlining consumes the CPU cycles, so this option is intended to
387   auto enable inline data if we have enough Tx queues, which means we have
388   enough CPU cores and PCI bandwidth is getting more critical and CPU
389   is not supposed to be bottleneck anymore.
390
391   The copying data into WQE improves latency and can improve PPS performance
392   when PCI back pressure is detected and may be useful for scenarios involving
393   heavy traffic on many queues.
394
395   Because additional software logic is necessary to handle this mode, this
396   option should be used with care, as it may lower performance when back
397   pressure is not expected.
398
399 - ``txq_inline_min`` parameter [int]
400
401   Minimal amount of data to be inlined into WQE during Tx operations. NICs
402   may require this minimal data amount to operate correctly. The exact value
403   may depend on NIC operation mode, requested offloads, etc.
404
405   If ``txq_inline_min`` key is present the specified value (may be aligned
406   by the driver in order not to exceed the limits and provide better descriptor
407   space utilization) will be used by the driver and it is guaranteed the
408   requested data bytes are inlined into the WQE beside other inline settings.
409   This keys also may update ``txq_inline_max`` value (default of specified
410   explicitly in devargs) to reserve the space for inline data.
411
412   If ``txq_inline_min`` key is not present, the value may be queried by the
413   driver from the NIC via DevX if this feature is available. If there is no DevX
414   enabled/supported the value 18 (supposing L2 header including VLAN) is set
415   for ConnectX-4, value 58 (supposing L2-L4 headers, required by configurations
416   over E-Switch) is set for ConnectX-4 Lx, and 0 is set by default for ConnectX-5
417   and newer NICs. If packet is shorter the ``txq_inline_min`` value, the entire
418   packet is inlined.
419
420   For the ConnectX-4 and ConnectX-4 Lx NICs driver does not allow to set
421   this value below 18 (minimal L2 header, including VLAN).
422
423   Please, note, this minimal data inlining disengages eMPW feature (Enhanced
424   Multi-Packet Write), because last one does not support partial packet inlining.
425   This is not very critical due to minimal data inlining is mostly required
426   by ConnectX-4 and ConnectX-4 Lx, these NICs do not support eMPW feature.
427
428 - ``txq_inline_max`` parameter [int]
429
430   Specifies the maximal packet length to be completely inlined into WQE
431   Ethernet Segment for ordinary SEND method. If packet is larger than specified
432   value, the packet data won't be copied by the driver at all, data buffer
433   is addressed with a pointer. If packet length is less or equal all packet
434   data will be copied into WQE. This may improve PCI bandwidth utilization for
435   short packets significantly but requires the extra CPU cycles.
436
437   The data inline feature is controlled by number of Tx queues, if number of Tx
438   queues is larger than ``txqs_min_inline`` key parameter, the inline feature
439   is engaged, if there are not enough Tx queues (which means not enough CPU cores
440   and CPU resources are scarce), data inline is not performed by the driver.
441   Assigning ``txqs_min_inline`` with zero always enables the data inline.
442
443   The default ``txq_inline_max`` value is 290. The specified value may be adjusted
444   by the driver in order not to exceed the limit (930 bytes) and to provide better
445   WQE space filling without gaps, the adjustment is reflected in the debug log.
446
447 - ``txq_inline_mpw`` parameter [int]
448
449   Specifies the maximal packet length to be completely inlined into WQE for
450   Enhanced MPW method. If packet is large the specified value, the packet data
451   won't be copied, and data buffer is addressed with pointer. If packet length
452   is less or equal, all packet data will be copied into WQE. This may improve PCI
453   bandwidth utilization for short packets significantly but requires the extra
454   CPU cycles.
455
456   The data inline feature is controlled by number of TX queues, if number of Tx
457   queues is larger than ``txqs_min_inline`` key parameter, the inline feature
458   is engaged, if there are not enough Tx queues (which means not enough CPU cores
459   and CPU resources are scarce), data inline is not performed by the driver.
460   Assigning ``txqs_min_inline`` with zero always enables the data inline.
461
462   The default ``txq_inline_mpw`` value is 268. The specified value may be adjusted
463   by the driver in order not to exceed the limit (930 bytes) and to provide better
464   WQE space filling without gaps, the adjustment is reflected in the debug log.
465   Due to multiple packets may be included to the same WQE with Enhanced Multi
466   Packet Write Method and overall WQE size is limited it is not recommended to
467   specify large values for the ``txq_inline_mpw``.
468
469 - ``txqs_max_vec`` parameter [int]
470
471   Enable vectorized Tx only when the number of TX queues is less than or
472   equal to this value. This parameter is deprecated and ignored, kept
473   for compatibility issue to not prevent driver from probing.
474
475 - ``txq_mpw_hdr_dseg_en`` parameter [int]
476
477   A nonzero value enables including two pointers in the first block of TX
478   descriptor. The parameter is deprecated and ignored, kept for compatibility
479   issue.
480
481 - ``txq_max_inline_len`` parameter [int]
482
483   Maximum size of packet to be inlined. This limits the size of packet to
484   be inlined. If the size of a packet is larger than configured value, the
485   packet isn't inlined even though there's enough space remained in the
486   descriptor. Instead, the packet is included with pointer. This parameter
487   is deprecated and converted directly to ``txq_inline_mpw`` providing full
488   compatibility. Valid only if eMPW feature is engaged.
489
490 - ``txq_mpw_en`` parameter [int]
491
492   A nonzero value enables Enhanced Multi-Packet Write (eMPW) for ConnectX-5,
493   ConnectX-6 and BlueField. eMPW allows the TX burst function to pack up multiple
494   packets in a single descriptor session in order to save PCI bandwidth and improve
495   performance at the cost of a slightly higher CPU usage. When ``txq_inline_mpw``
496   is set along with ``txq_mpw_en``, TX burst function copies entire packet
497   data on to TX descriptor instead of including pointer of packet.
498
499   The Enhanced Multi-Packet Write feature is enabled by default if NIC supports
500   it, can be disabled by explicit specifying 0 value for ``txq_mpw_en`` option.
501   Also, if minimal data inlining is requested by non-zero ``txq_inline_min``
502   option or reported by the NIC, the eMPW feature is disengaged.
503
504 - ``tx_vec_en`` parameter [int]
505
506   A nonzero value enables Tx vector on ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField
507   NICs if the number of global Tx queues on the port is less than
508   ``txqs_max_vec``. The parameter is deprecated and ignored.
509
510 - ``rx_vec_en`` parameter [int]
511
512   A nonzero value enables Rx vector if the port is not configured in
513   multi-segment otherwise this parameter is ignored.
514
515   Enabled by default.
516
517 - ``vf_nl_en`` parameter [int]
518
519   A nonzero value enables Netlink requests from the VF to add/remove MAC
520   addresses or/and enable/disable promiscuous/all multicast on the Netdevice.
521   Otherwise the relevant configuration must be run with Linux iproute2 tools.
522   This is a prerequisite to receive this kind of traffic.
523
524   Enabled by default, valid only on VF devices ignored otherwise.
525
526 - ``l3_vxlan_en`` parameter [int]
527
528   A nonzero value allows L3 VXLAN and VXLAN-GPE flow creation. To enable
529   L3 VXLAN or VXLAN-GPE, users has to configure firmware and enable this
530   parameter. This is a prerequisite to receive this kind of traffic.
531
532   Disabled by default.
533
534 - ``dv_flow_en`` parameter [int]
535
536   A nonzero value enables the DV flow steering assuming it is supported
537   by the driver.
538
539   Disabled by default.
540
541 - ``dv_esw_en`` parameter [int]
542
543   A nonzero value enables E-Switch using Direct Rules.
544
545   Enabled by default if supported.
546
547 - ``mr_ext_memseg_en`` parameter [int]
548
549   A nonzero value enables extending memseg when registering DMA memory. If
550   enabled, the number of entries in MR (Memory Region) lookup table on datapath
551   is minimized and it benefits performance. On the other hand, it worsens memory
552   utilization because registered memory is pinned by kernel driver. Even if a
553   page in the extended chunk is freed, that doesn't become reusable until the
554   entire memory is freed.
555
556   Enabled by default.
557
558 - ``representor`` parameter [list]
559
560   This parameter can be used to instantiate DPDK Ethernet devices from
561   existing port (or VF) representors configured on the device.
562
563   It is a standard parameter whose format is described in
564   :ref:`ethernet_device_standard_device_arguments`.
565
566   For instance, to probe port representors 0 through 2::
567
568     representor=[0-2]
569
570 - ``max_dump_files_num`` parameter [int]
571
572   The maximum number of files per PMD entity that may be created for debug information.
573   The files will be created in /var/log directory or in current directory.
574
575   set to 128 by default.
576
577 - ``lro_timeout_usec`` parameter [int]
578
579   The maximum allowed duration of an LRO session, in micro-seconds.
580   PMD will set the nearest value supported by HW, which is not bigger than
581   the input ``lro_timeout_usec`` value.
582   If this parameter is not specified, by default PMD will set
583   the smallest value supported by HW.
584
585 Firmware configuration
586 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
587
588 Firmware features can be configured as key/value pairs.
589
590 The command to set a value is::
591
592   mlxconfig -d <device> set <key>=<value>
593
594 The command to query a value is::
595
596   mlxconfig -d <device> query | grep <key>
597
598 The device name for the command ``mlxconfig`` can be either the PCI address,
599 or the mst device name found with::
600
601   mst status
602
603 Below are some firmware configurations listed.
604
605 - link type::
606
607     LINK_TYPE_P1
608     LINK_TYPE_P2
609     value: 1=Infiniband 2=Ethernet 3=VPI(auto-sense)
610
611 - enable SR-IOV::
612
613     SRIOV_EN=1
614
615 - maximum number of SR-IOV virtual functions::
616
617     NUM_OF_VFS=<max>
618
619 - aggressive CQE zipping::
620
621     CQE_COMPRESSION=1
622
623 - L3 VXLAN and VXLAN-GPE destination UDP port::
624
625     IP_OVER_VXLAN_EN=1
626     IP_OVER_VXLAN_PORT=<udp dport>
627
628 - enable IP-in-IP tunnel flow matching::
629
630     FLEX_PARSER_PROFILE_ENABLE=0
631
632 - enable ICMP/ICMP6 code/type fields matching::
633
634     FLEX_PARSER_PROFILE_ENABLE=2
635
636 Prerequisites
637 -------------
638
639 This driver relies on external libraries and kernel drivers for resources
640 allocations and initialization. The following dependencies are not part of
641 DPDK and must be installed separately:
642
643 - **libibverbs**
644
645   User space Verbs framework used by librte_pmd_mlx5. This library provides
646   a generic interface between the kernel and low-level user space drivers
647   such as libmlx5.
648
649   It allows slow and privileged operations (context initialization, hardware
650   resources allocations) to be managed by the kernel and fast operations to
651   never leave user space.
652
653 - **libmlx5**
654
655   Low-level user space driver library for Mellanox
656   ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/BlueField devices, it is automatically loaded
657   by libibverbs.
658
659   This library basically implements send/receive calls to the hardware
660   queues.
661
662 - **Kernel modules**
663
664   They provide the kernel-side Verbs API and low level device drivers that
665   manage actual hardware initialization and resources sharing with user
666   space processes.
667
668   Unlike most other PMDs, these modules must remain loaded and bound to
669   their devices:
670
671   - mlx5_core: hardware driver managing Mellanox
672     ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/BlueField devices and related Ethernet kernel
673     network devices.
674   - mlx5_ib: InifiniBand device driver.
675   - ib_uverbs: user space driver for Verbs (entry point for libibverbs).
676
677 - **Firmware update**
678
679   Mellanox OFED/EN releases include firmware updates for
680   ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/BlueField adapters.
681
682   Because each release provides new features, these updates must be applied to
683   match the kernel modules and libraries they come with.
684
685 .. note::
686
687    Both libraries are BSD and GPL licensed. Linux kernel modules are GPL
688    licensed.
689
690 Installation
691 ~~~~~~~~~~~~
692
693 Either RDMA Core library with a recent enough Linux kernel release
694 (recommended) or Mellanox OFED/EN, which provides compatibility with older
695 releases.
696
697 RDMA Core with Linux Kernel
698 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
699
700 - Minimal kernel version : v4.14 or the most recent 4.14-rc (see `Linux installation documentation`_)
701 - Minimal rdma-core version: v15+ commit 0c5f5765213a ("Merge pull request #227 from yishaih/tm")
702   (see `RDMA Core installation documentation`_)
703 - When building for i686 use:
704
705   - rdma-core version 18.0 or above built with 32bit support.
706   - Kernel version 4.14.41 or above.
707
708 - Starting with rdma-core v21, static libraries can be built::
709
710     cd build
711     CFLAGS=-fPIC cmake -DIN_PLACE=1 -DENABLE_STATIC=1 -GNinja ..
712     ninja
713
714 .. _`Linux installation documentation`: https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux-stable.git/plain/Documentation/admin-guide/README.rst
715 .. _`RDMA Core installation documentation`: https://raw.githubusercontent.com/linux-rdma/rdma-core/master/README.md
716
717 If rdma-core libraries are built but not installed, DPDK makefile can link them,
718 thanks to these environment variables:
719
720    - ``EXTRA_CFLAGS=-I/path/to/rdma-core/build/include``
721    - ``EXTRA_LDFLAGS=-L/path/to/rdma-core/build/lib``
722    - ``PKG_CONFIG_PATH=/path/to/rdma-core/build/lib/pkgconfig``
723
724 Mellanox OFED/EN
725 ^^^^^^^^^^^^^^^^
726
727 - Mellanox OFED version: ** 4.5, 4.6** /
728   Mellanox EN version: **4.5, 4.6**
729 - firmware version:
730
731   - ConnectX-4: **12.21.1000** and above.
732   - ConnectX-4 Lx: **14.21.1000** and above.
733   - ConnectX-5: **16.21.1000** and above.
734   - ConnectX-5 Ex: **16.21.1000** and above.
735   - ConnectX-6: **20.99.5374** and above.
736   - BlueField: **18.25.1010** and above.
737
738 While these libraries and kernel modules are available on OpenFabrics
739 Alliance's `website <https://www.openfabrics.org/>`__ and provided by package
740 managers on most distributions, this PMD requires Ethernet extensions that
741 may not be supported at the moment (this is a work in progress).
742
743 `Mellanox OFED
744 <http://www.mellanox.com/page/products_dyn?product_family=26&mtag=linux>`__ and
745 `Mellanox EN
746 <http://www.mellanox.com/page/products_dyn?product_family=27&mtag=linux>`__
747 include the necessary support and should be used in the meantime. For DPDK,
748 only libibverbs, libmlx5, mlnx-ofed-kernel packages and firmware updates are
749 required from that distribution.
750
751 .. note::
752
753    Several versions of Mellanox OFED/EN are available. Installing the version
754    this DPDK release was developed and tested against is strongly
755    recommended. Please check the `prerequisites`_.
756
757 Supported NICs
758 --------------
759
760 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 10G MCX4111A-XCAT (1x10G)
761 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 10G MCX4121A-XCAT (2x10G)
762 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 25G MCX4111A-ACAT (1x25G)
763 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 25G MCX4121A-ACAT (2x25G)
764 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX4131A-BCAT (1x40G)
765 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX413A-BCAT (1x40G)
766 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX415A-BCAT (1x40G)
767 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX4131A-GCAT (1x50G)
768 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX413A-GCAT (1x50G)
769 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX414A-BCAT (2x50G)
770 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX415A-GCAT (2x50G)
771 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX416A-BCAT (2x50G)
772 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX416A-GCAT (2x50G)
773 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX415A-CCAT (1x100G)
774 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 100G MCX416A-CCAT (2x100G)
775 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 Lx 10G MCX4121A-XCAT (2x10G)
776 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 Lx 25G MCX4121A-ACAT (2x25G)
777 * Mellanox(R) ConnectX(R)-5 100G MCX556A-ECAT (2x100G)
778 * Mellanox(R) ConnectX(R)-5 Ex EN 100G MCX516A-CDAT (2x100G)
779
780 Quick Start Guide on OFED/EN
781 ----------------------------
782
783 1. Download latest Mellanox OFED/EN. For more info check the  `prerequisites`_.
784
785
786 2. Install the required libraries and kernel modules either by installing
787    only the required set, or by installing the entire Mellanox OFED/EN::
788
789         ./mlnxofedinstall --upstream-libs --dpdk
790
791 3. Verify the firmware is the correct one::
792
793         ibv_devinfo
794
795 4. Verify all ports links are set to Ethernet::
796
797         mlxconfig -d <mst device> query | grep LINK_TYPE
798         LINK_TYPE_P1                        ETH(2)
799         LINK_TYPE_P2                        ETH(2)
800
801    Link types may have to be configured to Ethernet::
802
803         mlxconfig -d <mst device> set LINK_TYPE_P1/2=1/2/3
804
805         * LINK_TYPE_P1=<1|2|3> , 1=Infiniband 2=Ethernet 3=VPI(auto-sense)
806
807    For hypervisors, verify SR-IOV is enabled on the NIC::
808
809         mlxconfig -d <mst device> query | grep SRIOV_EN
810         SRIOV_EN                            True(1)
811
812    If needed, configure SR-IOV::
813
814         mlxconfig -d <mst device> set SRIOV_EN=1 NUM_OF_VFS=16
815         mlxfwreset -d <mst device> reset
816
817 5. Restart the driver::
818
819         /etc/init.d/openibd restart
820
821    or::
822
823         service openibd restart
824
825    If link type was changed, firmware must be reset as well::
826
827         mlxfwreset -d <mst device> reset
828
829    For hypervisors, after reset write the sysfs number of virtual functions
830    needed for the PF.
831
832    To dynamically instantiate a given number of virtual functions (VFs)::
833
834         echo [num_vfs] > /sys/class/infiniband/mlx5_0/device/sriov_numvfs
835
836 6. Compile DPDK and you are ready to go. See instructions on
837    :ref:`Development Kit Build System <Development_Kit_Build_System>`
838
839 Enable switchdev mode
840 ---------------------
841
842 Switchdev mode is a mode in E-Switch, that binds between representor and VF.
843 Representor is a port in DPDK that is connected to a VF in such a way
844 that assuming there are no offload flows, each packet that is sent from the VF
845 will be received by the corresponding representor. While each packet that is
846 sent to a representor will be received by the VF.
847 This is very useful in case of SRIOV mode, where the first packet that is sent
848 by the VF will be received by the DPDK application which will decide if this
849 flow should be offloaded to the E-Switch. After offloading the flow packet
850 that the VF that are matching the flow will not be received any more by
851 the DPDK application.
852
853 1. Enable SRIOV mode::
854
855         mlxconfig -d <mst device> set SRIOV_EN=true
856
857 2. Configure the max number of VFs::
858
859         mlxconfig -d <mst device> set NUM_OF_VFS=<num of vfs>
860
861 3. Reset the FW::
862
863         mlxfwreset -d <mst device> reset
864
865 3. Configure the actual number of VFs::
866
867         echo <num of vfs > /sys/class/net/<net device>/device/sriov_numvfs
868
869 4. Unbind the device (can be rebind after the switchdev mode)::
870
871         echo -n "<device pci address" > /sys/bus/pci/drivers/mlx5_core/unbind
872
873 5. Enbale switchdev mode::
874
875         echo switchdev > /sys/class/net/<net device>/compat/devlink/mode
876
877 Performance tuning
878 ------------------
879
880 1. Configure aggressive CQE Zipping for maximum performance::
881
882         mlxconfig -d <mst device> s CQE_COMPRESSION=1
883
884   To set it back to the default CQE Zipping mode use::
885
886         mlxconfig -d <mst device> s CQE_COMPRESSION=0
887
888 2. In case of virtualization:
889
890    - Make sure that hypervisor kernel is 3.16 or newer.
891    - Configure boot with ``iommu=pt``.
892    - Use 1G huge pages.
893    - Make sure to allocate a VM on huge pages.
894    - Make sure to set CPU pinning.
895
896 3. Use the CPU near local NUMA node to which the PCIe adapter is connected,
897    for better performance. For VMs, verify that the right CPU
898    and NUMA node are pinned according to the above. Run::
899
900         lstopo-no-graphics
901
902    to identify the NUMA node to which the PCIe adapter is connected.
903
904 4. If more than one adapter is used, and root complex capabilities allow
905    to put both adapters on the same NUMA node without PCI bandwidth degradation,
906    it is recommended to locate both adapters on the same NUMA node.
907    This in order to forward packets from one to the other without
908    NUMA performance penalty.
909
910 5. Disable pause frames::
911
912         ethtool -A <netdev> rx off tx off
913
914 6. Verify IO non-posted prefetch is disabled by default. This can be checked
915    via the BIOS configuration. Please contact you server provider for more
916    information about the settings.
917
918 .. note::
919
920         On some machines, depends on the machine integrator, it is beneficial
921         to set the PCI max read request parameter to 1K. This can be
922         done in the following way:
923
924         To query the read request size use::
925
926                 setpci -s <NIC PCI address> 68.w
927
928         If the output is different than 3XXX, set it by::
929
930                 setpci -s <NIC PCI address> 68.w=3XXX
931
932         The XXX can be different on different systems. Make sure to configure
933         according to the setpci output.
934
935 7. To minimize overhead of searching Memory Regions:
936
937    - '--socket-mem' is recommended to pin memory by predictable amount.
938    - Configure per-lcore cache when creating Mempools for packet buffer.
939    - Refrain from dynamically allocating/freeing memory in run-time.
940
941 .. _mlx5_offloads_support:
942
943 Supported hardware offloads using rte_flow API
944 ----------------------------------------------
945
946 .. table:: Supported hardware offloads using rte_flow API
947
948    +-----------------------+-----------------+-----------------+
949    | Offload               | with E-Switch   | with vNIC       |
950    +=======================+=================+=================+
951    | Count                 | | DPDK 19.05    | | DPDK 19.02    |
952    |                       | | OFED 4.6      | | OFED 4.6      |
953    |                       | | rdma-core 24  | | rdma-core 23  |
954    |                       | | ConnectX-5    | | ConnectX-5    |
955    +-----------------------+-----------------+-----------------+
956    | Drop / Queue / RSS    | | DPDK 19.05    | | DPDK 18.11    |
957    |                       | | OFED 4.6      | | OFED 4.5      |
958    |                       | | rdma-core 24  | | rdma-core 23  |
959    |                       | | ConnectX-5    | | ConnectX-4    |
960    +-----------------------+-----------------+-----------------+
961    | Encapsulation         | | DPDK 19.05    | | DPDK 19.02    |
962    | (VXLAN / NVGRE / RAW) | | OFED 4.6-2    | | OFED 4.6      |
963    |                       | | rdma-core 24  | | rdma-core 23  |
964    |                       | | ConnectX-5    | | ConnectX-5    |
965    +-----------------------+-----------------+-----------------+
966    | | Header rewrite      | | DPDK 19.05    | | DPDK 19.02    |
967    | | (set_ipv4_src /     | | OFED 4.6-2    | | OFED 4.6-2    |
968    | | set_ipv4_dst /      | | rdma-core 24  | | rdma-core 23  |
969    | | set_ipv6_src /      | | ConnectX-5    | | ConnectX-5    |
970    | | set_ipv6_dst /      |                 |                 |
971    | | set_tp_src /        |                 |                 |
972    | | set_tp_dst /        |                 |                 |
973    | | dec_ttl /           |                 |                 |
974    | | set_ttl /           |                 |                 |
975    | | set_mac_src /       |                 |                 |
976    | | set_mac_dst)        |                 |                 |
977    +-----------------------+-----------------+-----------------+
978    | Jump                  | | DPDK 19.05    | | DPDK 19.02    |
979    |                       | | OFED 4.6-2    | | OFED 4.6-2    |
980    |                       | | rdma-core 24  | | N/A           |
981    |                       | | ConnectX-5    | | ConnectX-5    |
982    +-----------------------+-----------------+-----------------+
983    | Mark / Flag           | | DPDK 19.05    | | DPDK 18.11    |
984    |                       | | OFED 4.6      | | OFED 4.5      |
985    |                       | | rdma-core 24  | | rdma-core 23  |
986    |                       | | ConnectX-5    | | ConnectX-4    |
987    +-----------------------+-----------------+-----------------+
988    | Port ID               | | DPDK 19.05    |     | N/A       |
989    |                       | | OFED 4.6      |     | N/A       |
990    |                       | | rdma-core 24  |     | N/A       |
991    |                       | | ConnectX-5    |     | N/A       |
992    +-----------------------+-----------------+-----------------+
993
994 Notes for testpmd
995 -----------------
996
997 Compared to librte_pmd_mlx4 that implements a single RSS configuration per
998 port, librte_pmd_mlx5 supports per-protocol RSS configuration.
999
1000 Since ``testpmd`` defaults to IP RSS mode and there is currently no
1001 command-line parameter to enable additional protocols (UDP and TCP as well
1002 as IP), the following commands must be entered from its CLI to get the same
1003 behavior as librte_pmd_mlx4::
1004
1005    > port stop all
1006    > port config all rss all
1007    > port start all
1008
1009 Usage example
1010 -------------
1011
1012 This section demonstrates how to launch **testpmd** with Mellanox
1013 ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/BlueField devices managed by librte_pmd_mlx5.
1014
1015 #. Load the kernel modules::
1016
1017       modprobe -a ib_uverbs mlx5_core mlx5_ib
1018
1019    Alternatively if MLNX_OFED/MLNX_EN is fully installed, the following script
1020    can be run::
1021
1022       /etc/init.d/openibd restart
1023
1024    .. note::
1025
1026       User space I/O kernel modules (uio and igb_uio) are not used and do
1027       not have to be loaded.
1028
1029 #. Make sure Ethernet interfaces are in working order and linked to kernel
1030    verbs. Related sysfs entries should be present::
1031
1032       ls -d /sys/class/net/*/device/infiniband_verbs/uverbs* | cut -d / -f 5
1033
1034    Example output::
1035
1036       eth30
1037       eth31
1038       eth32
1039       eth33
1040
1041 #. Optionally, retrieve their PCI bus addresses for whitelisting::
1042
1043       {
1044           for intf in eth2 eth3 eth4 eth5;
1045           do
1046               (cd "/sys/class/net/${intf}/device/" && pwd -P);
1047           done;
1048       } |
1049       sed -n 's,.*/\(.*\),-w \1,p'
1050
1051    Example output::
1052
1053       -w 0000:05:00.1
1054       -w 0000:06:00.0
1055       -w 0000:06:00.1
1056       -w 0000:05:00.0
1057
1058 #. Request huge pages::
1059
1060       echo 1024 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages/nr_hugepages
1061
1062 #. Start testpmd with basic parameters::
1063
1064       testpmd -l 8-15 -n 4 -w 05:00.0 -w 05:00.1 -w 06:00.0 -w 06:00.1 -- --rxq=2 --txq=2 -i
1065
1066    Example output::
1067
1068       [...]
1069       EAL: PCI device 0000:05:00.0 on NUMA socket 0
1070       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
1071       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_0" (VF: false)
1072       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
1073       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fe
1074       EAL: PCI device 0000:05:00.1 on NUMA socket 0
1075       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
1076       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_1" (VF: false)
1077       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
1078       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:ff
1079       EAL: PCI device 0000:06:00.0 on NUMA socket 0
1080       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
1081       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_2" (VF: false)
1082       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
1083       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fa
1084       EAL: PCI device 0000:06:00.1 on NUMA socket 0
1085       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
1086       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_3" (VF: false)
1087       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
1088       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fb
1089       Interactive-mode selected
1090       Configuring Port 0 (socket 0)
1091       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cba80: TX queues number update: 0 -> 2
1092       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cba80: RX queues number update: 0 -> 2
1093       Port 0: E4:1D:2D:E7:0C:FE
1094       Configuring Port 1 (socket 0)
1095       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ccac8: TX queues number update: 0 -> 2
1096       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ccac8: RX queues number update: 0 -> 2
1097       Port 1: E4:1D:2D:E7:0C:FF
1098       Configuring Port 2 (socket 0)
1099       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cdb10: TX queues number update: 0 -> 2
1100       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cdb10: RX queues number update: 0 -> 2
1101       Port 2: E4:1D:2D:E7:0C:FA
1102       Configuring Port 3 (socket 0)
1103       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ceb58: TX queues number update: 0 -> 2
1104       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ceb58: RX queues number update: 0 -> 2
1105       Port 3: E4:1D:2D:E7:0C:FB
1106       Checking link statuses...
1107       Port 0 Link Up - speed 40000 Mbps - full-duplex
1108       Port 1 Link Up - speed 40000 Mbps - full-duplex
1109       Port 2 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
1110       Port 3 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
1111       Done
1112       testpmd>