5cf1e762616a7dc4a5a546ef59427d91af1bc332
[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 by default. It must
24    be enabled manually by setting ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_PMD=y`` and
25    recompiling DPDK.
26
27 Implementation details
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 it 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 Enabling librte_pmd_mlx5 causes DPDK applications to be linked against
48 libibverbs.
49
50 Features
51 --------
52
53 - Multi arch support: x86_64, POWER8, ARMv8, i686.
54 - Multiple TX and RX queues.
55 - Support for scattered TX and RX frames.
56 - IPv4, IPv6, TCPv4, TCPv6, UDPv4 and UDPv6 RSS on any number of queues.
57 - Several RSS hash keys, one for each flow type.
58 - Default RSS operation with no hash key specification.
59 - Configurable RETA table.
60 - Support for multiple MAC addresses.
61 - VLAN filtering.
62 - RX VLAN stripping.
63 - TX VLAN insertion.
64 - RX CRC stripping configuration.
65 - Promiscuous mode on PF and VF.
66 - Multicast promiscuous mode on PF and VF.
67 - Hardware checksum offloads.
68 - Flow director (RTE_FDIR_MODE_PERFECT, RTE_FDIR_MODE_PERFECT_MAC_VLAN and
69   RTE_ETH_FDIR_REJECT).
70 - Flow API, including :ref:`flow_isolated_mode`.
71 - Multiple process.
72 - KVM and VMware ESX SR-IOV modes are supported.
73 - RSS hash result is supported.
74 - Hardware TSO for generic IP or UDP tunnel, including VXLAN and GRE.
75 - Hardware checksum Tx offload for generic IP or UDP tunnel, including VXLAN and GRE.
76 - RX interrupts.
77 - Statistics query including Basic, Extended and per queue.
78 - Rx HW timestamp.
79 - Tunnel types: VXLAN, L3 VXLAN, VXLAN-GPE, GRE, MPLSoGRE, MPLSoUDP, IP-in-IP.
80 - Tunnel HW offloads: packet type, inner/outer RSS, IP and UDP checksum verification.
81 - NIC HW offloads: encapsulation (vxlan, gre, mplsoudp, mplsogre), NAT, routing, TTL
82   increment/decrement, count, drop, mark. For details please see :ref:`Supported hardware offloads using rte_flow API`.
83 - Flow insertion rate of more then million flows per second, when using Direct Rules.
84 - Support for multiple rte_flow groups.
85
86 Limitations
87 -----------
88
89 - For secondary process:
90
91   - Forked secondary process not supported.
92   - External memory unregistered in EAL memseg list cannot be used for DMA
93     unless such memory has been registered by ``mlx5_mr_update_ext_mp()`` in
94     primary process and remapped to the same virtual address in secondary
95     process. If the external memory is registered by primary process but has
96     different virtual address in secondary process, unexpected error may happen.
97
98 - Flow pattern without any specific vlan will match for vlan packets as well:
99
100   When VLAN spec is not specified in the pattern, the matching rule will be created with VLAN as a wild card.
101   Meaning, the flow rule::
102
103         flow create 0 ingress pattern eth / vlan vid is 3 / ipv4 / end ...
104
105   Will only match vlan packets with vid=3. and the flow rules::
106
107         flow create 0 ingress pattern eth / ipv4 / end ...
108
109   Or::
110
111         flow create 0 ingress pattern eth / vlan / ipv4 / end ...
112
113   Will match any ipv4 packet (VLAN included).
114
115 - A multi segment packet must have less than 6 segments in case the Tx burst function
116   is set to multi-packet send or Enhanced multi-packet send. Otherwise it must have
117   less than 50 segments.
118
119 - Flows with a VXLAN Network Identifier equal (or ends to be equal)
120   to 0 are not supported.
121
122 - VXLAN TSO and checksum offloads are not supported on VM.
123
124 - L3 VXLAN and VXLAN-GPE tunnels cannot be supported together with MPLSoGRE and MPLSoUDP.
125
126 - VF: flow rules created on VF devices can only match traffic targeted at the
127   configured MAC addresses (see ``rte_eth_dev_mac_addr_add()``).
128
129 .. note::
130
131    MAC addresses not already present in the bridge table of the associated
132    kernel network device will be added and cleaned up by the PMD when closing
133    the device. In case of ungraceful program termination, some entries may
134    remain present and should be removed manually by other means.
135
136 - When Multi-Packet Rx queue is configured (``mprq_en``), a Rx packet can be
137   externally attached to a user-provided mbuf with having EXT_ATTACHED_MBUF in
138   ol_flags. As the mempool for the external buffer is managed by PMD, all the
139   Rx mbufs must be freed before the device is closed. Otherwise, the mempool of
140   the external buffers will be freed by PMD and the application which still
141   holds the external buffers may be corrupted.
142
143 - If Multi-Packet Rx queue is configured (``mprq_en``) and Rx CQE compression is
144   enabled (``rxq_cqe_comp_en``) at the same time, RSS hash result is not fully
145   supported. Some Rx packets may not have PKT_RX_RSS_HASH.
146
147 - IPv6 Multicast messages are not supported on VM, while promiscuous mode
148   and allmulticast mode are both set to off.
149   To receive IPv6 Multicast messages on VM, explicitly set the relevant
150   MAC address using rte_eth_dev_mac_addr_add() API.
151
152 - E-Switch decapsulation Flow:
153
154   - can be applied to PF port only.
155   - must specify VF port action (packet redirection from PF to VF).
156   - optionally may specify tunnel inner source and destination MAC addresses.
157
158 - E-Switch  encapsulation Flow:
159
160   - can be applied to VF ports only.
161   - must specify PF port action (packet redirection from VF to PF).
162
163 - ICMP/ICMP6 code/type matching cannot be supported togeter with IP-in-IP tunnel.
164
165 Statistics
166 ----------
167
168 MLX5 supports various of methods to report statistics:
169
170 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.
171
172 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.
173
174 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.
175
176 Configuration
177 -------------
178
179 Compilation options
180 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
181
182 These options can be modified in the ``.config`` file.
183
184 - ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_PMD`` (default **n**)
185
186   Toggle compilation of librte_pmd_mlx5 itself.
187
188 - ``CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_DLOPEN`` (default **n**)
189
190   Build PMD with additional code to make it loadable without hard
191   dependencies on **libibverbs** nor **libmlx5**, which may not be installed
192   on the target system.
193
194   In this mode, their presence is still required for it to run properly,
195   however their absence won't prevent a DPDK application from starting (with
196   ``CONFIG_RTE_BUILD_SHARED_LIB`` disabled) and they won't show up as
197   missing with ``ldd(1)``.
198
199   It works by moving these dependencies to a purpose-built rdma-core "glue"
200   plug-in which must either be installed in a directory whose name is based
201   on ``CONFIG_RTE_EAL_PMD_PATH`` suffixed with ``-glue`` if set, or in a
202   standard location for the dynamic linker (e.g. ``/lib``) if left to the
203   default empty string (``""``).
204
205   This option has no performance impact.
206
207 - ``CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_STATIC`` (default **n**)
208
209   Embed static flavor of the dependencies **libibverbs** and **libmlx5**
210   in the PMD shared library or the executable static binary.
211
212 - ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_DEBUG`` (default **n**)
213
214   Toggle debugging code and stricter compilation flags. Enabling this option
215   adds additional run-time checks and debugging messages at the cost of
216   lower performance.
217
218 .. note::
219
220    For BlueField, target should be set to ``arm64-bluefield-linux-gcc``. This
221    will enable ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_PMD`` and set ``RTE_CACHE_LINE_SIZE`` to
222    64. Default armv8a configuration of make build and meson build set it to 128
223    then brings performance degradation.
224
225 Environment variables
226 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
227
228 - ``MLX5_GLUE_PATH``
229
230   A list of directories in which to search for the rdma-core "glue" plug-in,
231   separated by colons or semi-colons.
232
233   Only matters when compiled with ``CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_DLOPEN``
234   enabled and most useful when ``CONFIG_RTE_EAL_PMD_PATH`` is also set,
235   since ``LD_LIBRARY_PATH`` has no effect in this case.
236
237 - ``MLX5_SHUT_UP_BF``
238
239   Configures HW Tx doorbell register as IO-mapped.
240
241   By default, the HW Tx doorbell is configured as a write-combining register.
242   The register would be flushed to HW usually when the write-combining buffer
243   becomes full, but it depends on CPU design.
244
245   Except for vectorized Tx burst routines, a write memory barrier is enforced
246   after updating the register so that the update can be immediately visible to
247   HW.
248
249   When vectorized Tx burst is called, the barrier is set only if the burst size
250   is not aligned to MLX5_VPMD_TX_MAX_BURST. However, setting this environmental
251   variable will bring better latency even though the maximum throughput can
252   slightly decline.
253
254 Run-time configuration
255 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
256
257 - librte_pmd_mlx5 brings kernel network interfaces up during initialization
258   because it is affected by their state. Forcing them down prevents packets
259   reception.
260
261 - **ethtool** operations on related kernel interfaces also affect the PMD.
262
263 - ``rxq_cqe_comp_en`` parameter [int]
264
265   A nonzero value enables the compression of CQE on RX side. This feature
266   allows to save PCI bandwidth and improve performance. Enabled by default.
267
268   Supported on:
269
270   - x86_64 with ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField.
271   - POWER9 and ARMv8 with ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField.
272
273 - ``rxq_cqe_pad_en`` parameter [int]
274
275   A nonzero value enables 128B padding of CQE on RX side. The size of CQE
276   is aligned with the size of a cacheline of the core. If cacheline size is
277   128B, the CQE size is configured to be 128B even though the device writes
278   only 64B data on the cacheline. This is to avoid unnecessary cache
279   invalidation by device's two consecutive writes on to one cacheline.
280   However in some architecture, it is more beneficial to update entire
281   cacheline with padding the rest 64B rather than striding because
282   read-modify-write could drop performance a lot. On the other hand,
283   writing extra data will consume more PCIe bandwidth and could also drop
284   the maximum throughput. It is recommended to empirically set this
285   parameter. Disabled by default.
286
287   Supported on:
288
289   - CPU having 128B cacheline with ConnectX-5 and BlueField.
290
291 - ``rxq_pkt_pad_en`` parameter [int]
292
293   A nonzero value enables padding Rx packet to the size of cacheline on PCI
294   transaction. This feature would waste PCI bandwidth but could improve
295   performance by avoiding partial cacheline write which may cause costly
296   read-modify-copy in memory transaction on some architectures. Disabled by
297   default.
298
299   Supported on:
300
301   - x86_64 with ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField.
302   - POWER8 and ARMv8 with ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField.
303
304 - ``mprq_en`` parameter [int]
305
306   A nonzero value enables configuring Multi-Packet Rx queues. Rx queue is
307   configured as Multi-Packet RQ if the total number of Rx queues is
308   ``rxqs_min_mprq`` or more and Rx scatter isn't configured. Disabled by
309   default.
310
311   Multi-Packet Rx Queue (MPRQ a.k.a Striding RQ) can further save PCIe bandwidth
312   by posting a single large buffer for multiple packets. Instead of posting a
313   buffers per a packet, one large buffer is posted in order to receive multiple
314   packets on the buffer. A MPRQ buffer consists of multiple fixed-size strides
315   and each stride receives one packet. MPRQ can improve throughput for
316   small-packet traffic.
317
318   When MPRQ is enabled, max_rx_pkt_len can be larger than the size of
319   user-provided mbuf even if DEV_RX_OFFLOAD_SCATTER isn't enabled. PMD will
320   configure large stride size enough to accommodate max_rx_pkt_len as long as
321   device allows. Note that this can waste system memory compared to enabling Rx
322   scatter and multi-segment packet.
323
324 - ``mprq_log_stride_num`` parameter [int]
325
326   Log 2 of the number of strides for Multi-Packet Rx queue. Configuring more
327   strides can reduce PCIe traffic further. If configured value is not in the
328   range of device capability, the default value will be set with a warning
329   message. The default value is 4 which is 16 strides per a buffer, valid only
330   if ``mprq_en`` is set.
331
332   The size of Rx queue should be bigger than the number of strides.
333
334 - ``mprq_max_memcpy_len`` parameter [int]
335
336   The maximum length of packet to memcpy in case of Multi-Packet Rx queue. Rx
337   packet is mem-copied to a user-provided mbuf if the size of Rx packet is less
338   than or equal to this parameter. Otherwise, PMD will attach the Rx packet to
339   the mbuf by external buffer attachment - ``rte_pktmbuf_attach_extbuf()``.
340   A mempool for external buffers will be allocated and managed by PMD. If Rx
341   packet is externally attached, ol_flags field of the mbuf will have
342   EXT_ATTACHED_MBUF and this flag must be preserved. ``RTE_MBUF_HAS_EXTBUF()``
343   checks the flag. The default value is 128, valid only if ``mprq_en`` is set.
344
345 - ``rxqs_min_mprq`` parameter [int]
346
347   Configure Rx queues as Multi-Packet RQ if the total number of Rx queues is
348   greater or equal to this value. The default value is 12, valid only if
349   ``mprq_en`` is set.
350
351 - ``txq_inline`` parameter [int]
352
353   Amount of data to be inlined during TX operations. This parameter is
354   deprecated and ignored, kept for compatibility issue.
355
356 - ``txqs_min_inline`` parameter [int]
357
358   Enable inline send only when the number of TX queues is greater or equal
359   to this value.
360
361   This option should be used in combination with ``txq_inline`` above.
362
363   On ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField without
364   Enhanced MPW:
365
366         - Disabled by default.
367         - In case ``txq_inline`` is set recommendation is 4.
368
369   On ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField with Enhanced MPW:
370
371         - Set to 8 by default.
372
373 - ``txqs_max_vec`` parameter [int]
374
375   Enable vectorized Tx only when the number of TX queues is less than or
376   equal to this value. This parameter is deprecated and ignored, kept
377   for compatibility issue to not prevent driver from probing.
378
379 - ``txq_mpw_en`` parameter [int]
380
381   A nonzero value enables multi-packet send (MPS) for ConnectX-4 Lx and
382   enhanced multi-packet send (Enhanced MPS) for ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField.
383   MPS allows the TX burst function to pack up multiple packets in a
384   single descriptor session in order to save PCI bandwidth and improve
385   performance at the cost of a slightly higher CPU usage. When
386   ``txq_inline`` is set along with ``txq_mpw_en``, TX burst function tries
387   to copy entire packet data on to TX descriptor instead of including
388   pointer of packet only if there is enough room remained in the
389   descriptor. ``txq_inline`` sets per-descriptor space for either pointers
390   or inlined packets. In addition, Enhanced MPS supports hybrid mode -
391   mixing inlined packets and pointers in the same descriptor.
392
393   This option cannot be used with certain offloads such as ``DEV_TX_OFFLOAD_TCP_TSO,
394   DEV_TX_OFFLOAD_VXLAN_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_GRE_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_VLAN_INSERT``.
395   When those offloads are requested the MPS send function will not be used.
396
397   It is currently only supported on the ConnectX-4 Lx, ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField
398   families of adapters.
399   On ConnectX-4 Lx the MPW is considered un-secure hence disabled by default.
400   Users which enable the MPW should be aware that application which provides incorrect
401   mbuf descriptors in the Tx burst can lead to serious errors in the host including, on some cases,
402   NIC to get stuck.
403   On ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField the MPW is secure and enabled by default.
404
405 - ``txq_mpw_hdr_dseg_en`` parameter [int]
406
407   A nonzero value enables including two pointers in the first block of TX
408   descriptor. The parameter is deprecated and ignored, kept for compatibility
409   issue.
410
411   Effective only when Enhanced MPS is supported. Disabled by default.
412
413 - ``txq_max_inline_len`` parameter [int]
414
415   Maximum size of packet to be inlined. This limits the size of packet to
416   be inlined. If the size of a packet is larger than configured value, the
417   packet isn't inlined even though there's enough space remained in the
418   descriptor. Instead, the packet is included with pointer. This parameter
419   is deprecated.
420
421 - ``tx_vec_en`` parameter [int]
422
423   A nonzero value enables Tx vector on ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField
424   NICs if the number of global Tx queues on the port is less than
425   ``txqs_max_vec``. The parameter is deprecated and ignored.
426
427   This option cannot be used with certain offloads such as ``DEV_TX_OFFLOAD_TCP_TSO,
428   DEV_TX_OFFLOAD_VXLAN_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_GRE_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_VLAN_INSERT``.
429   When those offloads are requested the MPS send function will not be used.
430
431   Enabled by default on ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField.
432
433 - ``rx_vec_en`` parameter [int]
434
435   A nonzero value enables Rx vector if the port is not configured in
436   multi-segment otherwise this parameter is ignored.
437
438   Enabled by default.
439
440 - ``vf_nl_en`` parameter [int]
441
442   A nonzero value enables Netlink requests from the VF to add/remove MAC
443   addresses or/and enable/disable promiscuous/all multicast on the Netdevice.
444   Otherwise the relevant configuration must be run with Linux iproute2 tools.
445   This is a prerequisite to receive this kind of traffic.
446
447   Enabled by default, valid only on VF devices ignored otherwise.
448
449 - ``l3_vxlan_en`` parameter [int]
450
451   A nonzero value allows L3 VXLAN and VXLAN-GPE flow creation. To enable
452   L3 VXLAN or VXLAN-GPE, users has to configure firmware and enable this
453   parameter. This is a prerequisite to receive this kind of traffic.
454
455   Disabled by default.
456
457 - ``dv_flow_en`` parameter [int]
458
459   A nonzero value enables the DV flow steering assuming it is supported
460   by the driver.
461
462   Disabled by default.
463
464 - ``dv_esw_en`` parameter [int]
465
466   A nonzero value enables E-Switch using Direct Rules.
467
468   Enabled by default if supported.
469
470 - ``mr_ext_memseg_en`` parameter [int]
471
472   A nonzero value enables extending memseg when registering DMA memory. If
473   enabled, the number of entries in MR (Memory Region) lookup table on datapath
474   is minimized and it benefits performance. On the other hand, it worsens memory
475   utilization because registered memory is pinned by kernel driver. Even if a
476   page in the extended chunk is freed, that doesn't become reusable until the
477   entire memory is freed.
478
479   Enabled by default.
480
481 - ``representor`` parameter [list]
482
483   This parameter can be used to instantiate DPDK Ethernet devices from
484   existing port (or VF) representors configured on the device.
485
486   It is a standard parameter whose format is described in
487   :ref:`ethernet_device_standard_device_arguments`.
488
489   For instance, to probe port representors 0 through 2::
490
491     representor=[0-2]
492
493 - ``max_dump_files_num`` parameter [int]
494
495   The maximum number of files per PMD entity that may be created for debug information.
496   The files will be created in /var/log directory or in current directory.
497
498   set to 128 by default.
499
500 Firmware configuration
501 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
502
503 - L3 VXLAN and VXLAN-GPE destination UDP port
504
505    .. code-block:: console
506
507      mlxconfig -d <mst device> set IP_OVER_VXLAN_EN=1
508      mlxconfig -d <mst device> set IP_OVER_VXLAN_PORT=<udp dport>
509
510   Verify configurations are set:
511
512    .. code-block:: console
513
514      mlxconfig -d <mst device> query | grep IP_OVER_VXLAN
515      IP_OVER_VXLAN_EN                    True(1)
516      IP_OVER_VXLAN_PORT                  <udp dport>
517
518 - enable ICMP/ICMP6's code/type field matching
519
520    .. code-block:: console
521
522      mlxconfig -d <mst device> set FLEX_PARSER_PROFILE_ENABLE=2
523
524   Verify configurations are set:
525
526    .. code-block:: console
527
528      mlxconfig -d <mst device> query | grep FLEX_PARSER_PROFILE_ENABLE
529      FLEX_PARSER_PROFILE_ENABLE         2
530
531 - IP-in-IP tunnel enable
532
533    .. code-block:: console
534
535      mlxconfig -d <mst device> set FLEX_PARSER_PROFILE_ENABLE=0
536
537   Verify configurations are set:
538
539    .. code-block:: console
540
541      mlxconfig -d <mst device> query | grep FLEX_PARSER_PROFILE_ENABLE
542      FLEX_PARSER_PROFILE_ENABLE          0
543
544 Prerequisites
545 -------------
546
547 This driver relies on external libraries and kernel drivers for resources
548 allocations and initialization. The following dependencies are not part of
549 DPDK and must be installed separately:
550
551 - **libibverbs**
552
553   User space Verbs framework used by librte_pmd_mlx5. This library provides
554   a generic interface between the kernel and low-level user space drivers
555   such as libmlx5.
556
557   It allows slow and privileged operations (context initialization, hardware
558   resources allocations) to be managed by the kernel and fast operations to
559   never leave user space.
560
561 - **libmlx5**
562
563   Low-level user space driver library for Mellanox
564   ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/BlueField devices, it is automatically loaded
565   by libibverbs.
566
567   This library basically implements send/receive calls to the hardware
568   queues.
569
570 - **Kernel modules**
571
572   They provide the kernel-side Verbs API and low level device drivers that
573   manage actual hardware initialization and resources sharing with user
574   space processes.
575
576   Unlike most other PMDs, these modules must remain loaded and bound to
577   their devices:
578
579   - mlx5_core: hardware driver managing Mellanox
580     ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/BlueField devices and related Ethernet kernel
581     network devices.
582   - mlx5_ib: InifiniBand device driver.
583   - ib_uverbs: user space driver for Verbs (entry point for libibverbs).
584
585 - **Firmware update**
586
587   Mellanox OFED/EN releases include firmware updates for
588   ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/BlueField adapters.
589
590   Because each release provides new features, these updates must be applied to
591   match the kernel modules and libraries they come with.
592
593 .. note::
594
595    Both libraries are BSD and GPL licensed. Linux kernel modules are GPL
596    licensed.
597
598 Installation
599 ~~~~~~~~~~~~
600
601 Either RDMA Core library with a recent enough Linux kernel release
602 (recommended) or Mellanox OFED/EN, which provides compatibility with older
603 releases.
604
605 RDMA Core with Linux Kernel
606 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
607
608 - Minimal kernel version : v4.14 or the most recent 4.14-rc (see `Linux installation documentation`_)
609 - Minimal rdma-core version: v15+ commit 0c5f5765213a ("Merge pull request #227 from yishaih/tm")
610   (see `RDMA Core installation documentation`_)
611 - When building for i686 use:
612
613   - rdma-core version 18.0 or above built with 32bit support.
614   - Kernel version 4.14.41 or above.
615
616 - Starting with rdma-core v21, static libraries can be built::
617
618     cd build
619     CFLAGS=-fPIC cmake -DIN_PLACE=1 -DENABLE_STATIC=1 -GNinja ..
620     ninja
621
622 .. _`Linux installation documentation`: https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux-stable.git/plain/Documentation/admin-guide/README.rst
623 .. _`RDMA Core installation documentation`: https://raw.githubusercontent.com/linux-rdma/rdma-core/master/README.md
624
625 If rdma-core libraries are built but not installed, DPDK makefile can link them,
626 thanks to these environment variables:
627
628    - ``EXTRA_CFLAGS=-I/path/to/rdma-core/build/include``
629    - ``EXTRA_LDFLAGS=-L/path/to/rdma-core/build/lib``
630    - ``PKG_CONFIG_PATH=/path/to/rdma-core/build/lib/pkgconfig``
631
632 Mellanox OFED/EN
633 ^^^^^^^^^^^^^^^^
634
635 - Mellanox OFED version: ** 4.5, 4.6** /
636   Mellanox EN version: **4.5, 4.6**
637 - firmware version:
638
639   - ConnectX-4: **12.21.1000** and above.
640   - ConnectX-4 Lx: **14.21.1000** and above.
641   - ConnectX-5: **16.21.1000** and above.
642   - ConnectX-5 Ex: **16.21.1000** and above.
643   - ConnectX-6: **20.99.5374** and above.
644   - BlueField: **18.25.1010** and above.
645
646 While these libraries and kernel modules are available on OpenFabrics
647 Alliance's `website <https://www.openfabrics.org/>`__ and provided by package
648 managers on most distributions, this PMD requires Ethernet extensions that
649 may not be supported at the moment (this is a work in progress).
650
651 `Mellanox OFED
652 <http://www.mellanox.com/page/products_dyn?product_family=26&mtag=linux>`__ and
653 `Mellanox EN
654 <http://www.mellanox.com/page/products_dyn?product_family=27&mtag=linux>`__
655 include the necessary support and should be used in the meantime. For DPDK,
656 only libibverbs, libmlx5, mlnx-ofed-kernel packages and firmware updates are
657 required from that distribution.
658
659 .. note::
660
661    Several versions of Mellanox OFED/EN are available. Installing the version
662    this DPDK release was developed and tested against is strongly
663    recommended. Please check the `prerequisites`_.
664
665 Supported NICs
666 --------------
667
668 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 10G MCX4111A-XCAT (1x10G)
669 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 10G MCX4121A-XCAT (2x10G)
670 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 25G MCX4111A-ACAT (1x25G)
671 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 25G MCX4121A-ACAT (2x25G)
672 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX4131A-BCAT (1x40G)
673 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX413A-BCAT (1x40G)
674 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX415A-BCAT (1x40G)
675 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX4131A-GCAT (1x50G)
676 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX413A-GCAT (1x50G)
677 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX414A-BCAT (2x50G)
678 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX415A-GCAT (2x50G)
679 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX416A-BCAT (2x50G)
680 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX416A-GCAT (2x50G)
681 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX415A-CCAT (1x100G)
682 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 100G MCX416A-CCAT (2x100G)
683 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 Lx 10G MCX4121A-XCAT (2x10G)
684 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 Lx 25G MCX4121A-ACAT (2x25G)
685 * Mellanox(R) ConnectX(R)-5 100G MCX556A-ECAT (2x100G)
686 * Mellanox(R) ConnectX(R)-5 Ex EN 100G MCX516A-CDAT (2x100G)
687
688 Quick Start Guide on OFED/EN
689 ----------------------------
690
691 1. Download latest Mellanox OFED/EN. For more info check the  `prerequisites`_.
692
693
694 2. Install the required libraries and kernel modules either by installing
695    only the required set, or by installing the entire Mellanox OFED/EN:
696
697    .. code-block:: console
698
699         ./mlnxofedinstall --upstream-libs --dpdk
700
701 3. Verify the firmware is the correct one:
702
703    .. code-block:: console
704
705         ibv_devinfo
706
707 4. Verify all ports links are set to Ethernet:
708
709    .. code-block:: console
710
711         mlxconfig -d <mst device> query | grep LINK_TYPE
712         LINK_TYPE_P1                        ETH(2)
713         LINK_TYPE_P2                        ETH(2)
714
715    Link types may have to be configured to Ethernet:
716
717    .. code-block:: console
718
719         mlxconfig -d <mst device> set LINK_TYPE_P1/2=1/2/3
720
721         * LINK_TYPE_P1=<1|2|3> , 1=Infiniband 2=Ethernet 3=VPI(auto-sense)
722
723    For hypervisors verify SR-IOV is enabled on the NIC:
724
725    .. code-block:: console
726
727         mlxconfig -d <mst device> query | grep SRIOV_EN
728         SRIOV_EN                            True(1)
729
730    If needed, set enable the set the relevant fields:
731
732    .. code-block:: console
733
734         mlxconfig -d <mst device> set SRIOV_EN=1 NUM_OF_VFS=16
735         mlxfwreset -d <mst device> reset
736
737 5. Restart the driver:
738
739    .. code-block:: console
740
741         /etc/init.d/openibd restart
742
743    or:
744
745    .. code-block:: console
746
747         service openibd restart
748
749    If link type was changed, firmware must be reset as well:
750
751    .. code-block:: console
752
753         mlxfwreset -d <mst device> reset
754
755    For hypervisors, after reset write the sysfs number of virtual functions
756    needed for the PF.
757
758    To dynamically instantiate a given number of virtual functions (VFs):
759
760    .. code-block:: console
761
762         echo [num_vfs] > /sys/class/infiniband/mlx5_0/device/sriov_numvfs
763
764 6. Compile DPDK and you are ready to go. See instructions on
765    :ref:`Development Kit Build System <Development_Kit_Build_System>`
766
767 Enable switchdev mode
768 ---------------------
769
770 Switchdev mode is a mode in E-Switch, that binds between representor and VF.
771 Representor is a port in DPDK that is connected to a VF in such a way
772 that assuming there are no offload flows, each packet that is sent from the VF
773 will be received by the corresponding representor. While each packet that is
774 sent to a representor will be received by the VF.
775 This is very useful in case of SRIOV mode, where the first packet that is sent
776 by the VF will be received by the DPDK application which will decide if this
777 flow should be offloaded to the E-Switch. After offloading the flow packet
778 that the VF that are matching the flow will not be received any more by
779 the DPDK application.
780
781 1. Enable SRIOV mode:
782
783   .. code-block:: console
784
785         mlxconfig -d <mst device> set SRIOV_EN=true
786
787 2. Configure the max number of VFs:
788
789   .. code-block:: console
790
791         mlxconfig -d <mst device> set NUM_OF_VFS=<num of vfs>
792
793 3. Reset the FW:
794
795   .. code-block:: console
796
797         mlxfwreset -d <mst device> reset
798
799 3. Configure the actual number of VFs:
800
801   .. code-block:: console
802
803         echo <num of vfs > /sys/class/net/<net device>/device/sriov_numvfs
804
805 4. Unbind the device (can be rebind after the switchdev mode):
806
807   .. code-block:: console
808
809         echo -n "<device pci address" > /sys/bus/pci/drivers/mlx5_core/unbind
810
811 5. Enbale switchdev mode:
812
813   .. code-block:: console
814
815         echo switchdev > /sys/class/net/<net device>/compat/devlink/mode
816
817 Performance tuning
818 ------------------
819
820 1. Configure aggressive CQE Zipping for maximum performance:
821
822   .. code-block:: console
823
824         mlxconfig -d <mst device> s CQE_COMPRESSION=1
825
826   To set it back to the default CQE Zipping mode use:
827
828   .. code-block:: console
829
830         mlxconfig -d <mst device> s CQE_COMPRESSION=0
831
832 2. In case of virtualization:
833
834    - Make sure that hypervisor kernel is 3.16 or newer.
835    - Configure boot with ``iommu=pt``.
836    - Use 1G huge pages.
837    - Make sure to allocate a VM on huge pages.
838    - Make sure to set CPU pinning.
839
840 3. Use the CPU near local NUMA node to which the PCIe adapter is connected,
841    for better performance. For VMs, verify that the right CPU
842    and NUMA node are pinned according to the above. Run:
843
844    .. code-block:: console
845
846         lstopo-no-graphics
847
848    to identify the NUMA node to which the PCIe adapter is connected.
849
850 4. If more than one adapter is used, and root complex capabilities allow
851    to put both adapters on the same NUMA node without PCI bandwidth degradation,
852    it is recommended to locate both adapters on the same NUMA node.
853    This in order to forward packets from one to the other without
854    NUMA performance penalty.
855
856 5. Disable pause frames:
857
858    .. code-block:: console
859
860         ethtool -A <netdev> rx off tx off
861
862 6. Verify IO non-posted prefetch is disabled by default. This can be checked
863    via the BIOS configuration. Please contact you server provider for more
864    information about the settings.
865
866 .. note::
867
868         On some machines, depends on the machine integrator, it is beneficial
869         to set the PCI max read request parameter to 1K. This can be
870         done in the following way:
871
872         To query the read request size use:
873
874         .. code-block:: console
875
876                 setpci -s <NIC PCI address> 68.w
877
878         If the output is different than 3XXX, set it by:
879
880         .. code-block:: console
881
882                 setpci -s <NIC PCI address> 68.w=3XXX
883
884         The XXX can be different on different systems. Make sure to configure
885         according to the setpci output.
886
887 7. To minimize overhead of searching Memory Regions:
888
889    - '--socket-mem' is recommended to pin memory by predictable amount.
890    - Configure per-lcore cache when creating Mempools for packet buffer.
891    - Refrain from dynamically allocating/freeing memory in run-time.
892
893 Supported hardware offloads using rte_flow API
894 ----------------------------------------------
895
896 .. _Supported hardware offloads using rte_flow API:
897
898 .. table:: Supported hardware offloads using rte_flow API
899
900    +-----------------------+-----------------+-----------------+
901    | Offload               | E-Switch        | NIC             |
902    |                       |                 |                 |
903    +=======================+=================+=================+
904    | Count                 | | DPDK 19.05    | | DPDK 19.02    |
905    |                       | | OFED 4.6      | | OFED 4.6      |
906    |                       | | RDMA-CORE V24 | | RDMA-CORE V23 |
907    |                       | | ConnectX-5    | | ConnectX-5    |
908    +-----------------------+-----------------+-----------------+
909    | Drop / Queue / RSS    | | DPDK 19.05    | | DPDK 18.11    |
910    |                       | | OFED 4.6      | | OFED 4.5      |
911    |                       | | RDMA-CORE V24 | | RDMA-CORE V23 |
912    |                       | | ConnectX-5    | | ConnectX-4    |
913    +-----------------------+-----------------+-----------------+
914    | Encapsulation         | | DPDK 19.05    | | DPDK 19.02    |
915    | (VXLAN / NVGRE / RAW) | | OFED 4.6.2    | | OFED 4.6      |
916    |                       | | RDMA-CORE V24 | | RDMA-CORE V23 |
917    |                       | | ConnectX-5    | | ConnectX-5    |
918    +-----------------------+-----------------+-----------------+
919    | Header rewrite        | | DPDK 19.05    | | DPDK 19.02    |
920    | (set_ipv4_src /       | | OFED 4.6.2    | | OFED 4.6.2    |
921    | set_ipv4_dst /        | | RDMA-CORE V24 | | RDMA-CORE V23 |
922    | set_ipv6_src /        | | ConnectX-5    | | ConnectX-5    |
923    | set_ipv6_dst /        |                 |                 |
924    | set_tp_src /          |                 |                 |
925    | set_tp_dst /          |                 |                 |
926    | dec_ttl /             |                 |                 |
927    | set_ttl /             |                 |                 |
928    | set_mac_src /         |                 |                 |
929    | set_mac_dst)          |                 |                 |
930    +-----------------------+-----------------+-----------------+
931    | Jump                  | | DPDK 19.05    | | DPDK 19.02    |
932    |                       | | OFED 4.6.2    | | OFED 4.6.2    |
933    |                       | | RDMA-CORE V24 | | N/A           |
934    |                       | | ConnectX-5    | | ConnectX-5    |
935    +-----------------------+-----------------+-----------------+
936    | Mark / Flag           | | DPDK 19.05    | | DPDK 18.11    |
937    |                       | | OFED 4.6      | | OFED 4.5      |
938    |                       | | RDMA-CORE V24 | | RDMA-CORE V23 |
939    |                       | | ConnectX-5    | | ConnectX-4    |
940    +-----------------------+-----------------+-----------------+
941    | Port ID               | | DPDK 19.05    |     | N/A       |
942    |                       | | OFED 4.6      |     | N/A       |
943    |                       | | RDMA-CORE V24 |     | N/A       |
944    |                       | | ConnectX-5    |     | N/A       |
945    +-----------------------+-----------------+-----------------+
946
947 * Minimum version for each component and nic.
948
949 Notes for testpmd
950 -----------------
951
952 Compared to librte_pmd_mlx4 that implements a single RSS configuration per
953 port, librte_pmd_mlx5 supports per-protocol RSS configuration.
954
955 Since ``testpmd`` defaults to IP RSS mode and there is currently no
956 command-line parameter to enable additional protocols (UDP and TCP as well
957 as IP), the following commands must be entered from its CLI to get the same
958 behavior as librte_pmd_mlx4:
959
960 .. code-block:: console
961
962    > port stop all
963    > port config all rss all
964    > port start all
965
966 Usage example
967 -------------
968
969 This section demonstrates how to launch **testpmd** with Mellanox
970 ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/BlueField devices managed by librte_pmd_mlx5.
971
972 #. Load the kernel modules:
973
974    .. code-block:: console
975
976       modprobe -a ib_uverbs mlx5_core mlx5_ib
977
978    Alternatively if MLNX_OFED/MLNX_EN is fully installed, the following script
979    can be run:
980
981    .. code-block:: console
982
983       /etc/init.d/openibd restart
984
985    .. note::
986
987       User space I/O kernel modules (uio and igb_uio) are not used and do
988       not have to be loaded.
989
990 #. Make sure Ethernet interfaces are in working order and linked to kernel
991    verbs. Related sysfs entries should be present:
992
993    .. code-block:: console
994
995       ls -d /sys/class/net/*/device/infiniband_verbs/uverbs* | cut -d / -f 5
996
997    Example output:
998
999    .. code-block:: console
1000
1001       eth30
1002       eth31
1003       eth32
1004       eth33
1005
1006 #. Optionally, retrieve their PCI bus addresses for whitelisting:
1007
1008    .. code-block:: console
1009
1010       {
1011           for intf in eth2 eth3 eth4 eth5;
1012           do
1013               (cd "/sys/class/net/${intf}/device/" && pwd -P);
1014           done;
1015       } |
1016       sed -n 's,.*/\(.*\),-w \1,p'
1017
1018    Example output:
1019
1020    .. code-block:: console
1021
1022       -w 0000:05:00.1
1023       -w 0000:06:00.0
1024       -w 0000:06:00.1
1025       -w 0000:05:00.0
1026
1027 #. Request huge pages:
1028
1029    .. code-block:: console
1030
1031       echo 1024 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages/nr_hugepages
1032
1033 #. Start testpmd with basic parameters:
1034
1035    .. code-block:: console
1036
1037       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
1038
1039    Example output:
1040
1041    .. code-block:: console
1042
1043       [...]
1044       EAL: PCI device 0000:05:00.0 on NUMA socket 0
1045       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
1046       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_0" (VF: false)
1047       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
1048       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fe
1049       EAL: PCI device 0000:05:00.1 on NUMA socket 0
1050       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
1051       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_1" (VF: false)
1052       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
1053       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:ff
1054       EAL: PCI device 0000:06:00.0 on NUMA socket 0
1055       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
1056       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_2" (VF: false)
1057       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
1058       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fa
1059       EAL: PCI device 0000:06:00.1 on NUMA socket 0
1060       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
1061       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_3" (VF: false)
1062       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
1063       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fb
1064       Interactive-mode selected
1065       Configuring Port 0 (socket 0)
1066       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cba80: TX queues number update: 0 -> 2
1067       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cba80: RX queues number update: 0 -> 2
1068       Port 0: E4:1D:2D:E7:0C:FE
1069       Configuring Port 1 (socket 0)
1070       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ccac8: TX queues number update: 0 -> 2
1071       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ccac8: RX queues number update: 0 -> 2
1072       Port 1: E4:1D:2D:E7:0C:FF
1073       Configuring Port 2 (socket 0)
1074       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cdb10: TX queues number update: 0 -> 2
1075       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cdb10: RX queues number update: 0 -> 2
1076       Port 2: E4:1D:2D:E7:0C:FA
1077       Configuring Port 3 (socket 0)
1078       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ceb58: TX queues number update: 0 -> 2
1079       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ceb58: RX queues number update: 0 -> 2
1080       Port 3: E4:1D:2D:E7:0C:FB
1081       Checking link statuses...
1082       Port 0 Link Up - speed 40000 Mbps - full-duplex
1083       Port 1 Link Up - speed 40000 Mbps - full-duplex
1084       Port 2 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
1085       Port 3 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
1086       Done
1087       testpmd>