scripts: move to buildtools
[dpdk.git] / doc / guides / freebsd_gsg / build_dpdk.rst
1 ..  BSD LICENSE
2     Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
3     All rights reserved.
4
5     Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6     modification, are permitted provided that the following conditions
7     are met:
8
9     * Redistributions of source code must retain the above copyright
10     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12     notice, this list of conditions and the following disclaimer in
13     the documentation and/or other materials provided with the
14     distribution.
15     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
16     contributors may be used to endorse or promote products derived
17     from this software without specific prior written permission.
18
19     THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
20     "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
21     LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
22     A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
23     OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
24     SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
25     LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
26     DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
27     THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
28     (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
29     OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
30
31 .. _building_from_source:
32
33 Compiling the DPDK Target from Source
34 =====================================
35
36 System Requirements
37 -------------------
38
39 The DPDK and its applications require the GNU make system (gmake)
40 to build on FreeBSD. Optionally, gcc may also be used in place of clang
41 to build the DPDK, in which case it too must be installed prior to
42 compiling the DPDK. The installation of these tools is covered in this
43 section.
44
45 Compiling the DPDK requires the FreeBSD kernel sources, which should be
46 included during the installation of FreeBSD on the development platform.
47 The DPDK also requires the use of FreeBSD ports to compile and function.
48
49 To use the FreeBSD ports system, it is required to update and extract the FreeBSD
50 ports tree by issuing the following commands:
51
52 .. code-block:: console
53
54     portsnap fetch
55     portsnap extract
56
57 If the environment requires proxies for external communication, these can be set
58 using:
59
60 .. code-block:: console
61
62     setenv http_proxy <my_proxy_host>:<port>
63     setenv ftp_proxy <my_proxy_host>:<port>
64
65 The FreeBSD ports below need to be installed prior to building the DPDK.
66 In general these can be installed using the following set of commands::
67
68    cd /usr/ports/<port_location>
69
70    make config-recursive
71
72    make install
73
74    make clean
75
76 Each port location can be found using::
77
78    whereis <port_name>
79
80 The ports required and their locations are as follows:
81
82 * dialog4ports: ``/usr/ports/ports-mgmt/dialog4ports``
83
84 * GNU make(gmake): ``/usr/ports/devel/gmake``
85
86 * coreutils: ``/usr/ports/sysutils/coreutils``
87
88 For compiling and using the DPDK with gcc, the compiler must be installed
89 from the ports collection:
90
91 * gcc: version 4.9 is recommended ``/usr/ports/lang/gcc49``.
92   Ensure that ``CPU_OPTS`` is selected (default is OFF).
93
94 When running the make config-recursive command, a dialog may be presented to the
95 user. For the installation of the DPDK, the default options were used.
96
97 .. note::
98
99     To avoid multiple dialogs being presented to the user during make install,
100     it is advisable before running the make install command to re-run the
101     make config-recursive command until no more dialogs are seen.
102
103
104 Install the DPDK and Browse Sources
105 -----------------------------------
106
107 First, uncompress the archive and move to the DPDK source directory:
108
109 .. code-block:: console
110
111     unzip DPDK-<version>.zip
112     cd DPDK-<version>
113
114 The DPDK is composed of several directories:
115
116 *   lib: Source code of DPDK libraries
117
118 *   app: Source code of DPDK applications (automatic tests)
119
120 *   examples: Source code of DPDK applications
121
122 *   config, buildtools, mk: Framework-related makefiles, scripts and configuration
123
124 Installation of the DPDK Target Environments
125 --------------------------------------------
126
127 The format of a DPDK target is::
128
129    ARCH-MACHINE-EXECENV-TOOLCHAIN
130
131 Where:
132
133 * ``ARCH`` is: ``x86_64``
134
135 * ``MACHINE`` is: ``native``
136
137 * ``EXECENV`` is: ``bsdapp``
138
139 * ``TOOLCHAIN`` is: ``gcc`` | ``clang``
140
141 The configuration files for the DPDK targets can be found in the DPDK/config
142 directory in the form of::
143
144     defconfig_ARCH-MACHINE-EXECENV-TOOLCHAIN
145
146 .. note::
147
148    Configuration files are provided with the ``RTE_MACHINE`` optimization level set.
149    Within the configuration files, the ``RTE_MACHINE`` configuration value is set
150    to native, which means that the compiled software is tuned for the platform
151    on which it is built.  For more information on this setting, and its
152    possible values, see the *DPDK Programmers Guide*.
153
154 To make the target, use ``gmake install T=<target>``.
155
156 For example to compile for FreeBSD use:
157
158 .. code-block:: console
159
160     gmake install T=x86_64-native-bsdapp-clang
161
162 .. note::
163
164    If the compiler binary to be used does not correspond to that given in the
165    TOOLCHAIN part of the target, the compiler command may need to be explicitly
166    specified. For example, if compiling for gcc, where the gcc binary is called
167    gcc4.9, the command would need to be ``gmake install T=<target> CC=gcc4.9``.
168
169 Browsing the Installed DPDK Environment Target
170 ----------------------------------------------
171
172 Once a target is created, it contains all the libraries and header files for the
173 DPDK environment that are required to build customer applications.
174 In addition, the test and testpmd applications are built under the build/app
175 directory, which may be used for testing.  A kmod directory is also present that
176 contains the kernel modules to install.
177
178 .. _loading_contigmem:
179
180 Loading the DPDK contigmem Module
181 ---------------------------------
182
183 To run a DPDK application, physically contiguous memory is required.
184 In the absence of non-transparent superpages, the included sources for the
185 contigmem kernel module provides the ability to present contiguous blocks of
186 memory for the DPDK to use. The contigmem module must be loaded into the
187 running kernel before any DPDK is run.  The module is found in the kmod
188 sub-directory of the DPDK target directory.
189
190 The amount of physically contiguous memory along with the number of physically
191 contiguous blocks to be reserved by the module can be set at runtime prior to
192 module loading using:
193
194 .. code-block:: console
195
196     kenv hw.contigmem.num_buffers=n
197     kenv hw.contigmem.buffer_size=m
198
199 The kernel environment variables can also be specified during boot by placing the
200 following in ``/boot/loader.conf``::
201
202     hw.contigmem.num_buffers=n hw.contigmem.buffer_size=m
203
204 The variables can be inspected using the following command:
205
206 .. code-block:: console
207
208     sysctl -a hw.contigmem
209
210 Where n is the number of blocks and m is the size in bytes of each area of
211 contiguous memory.  A default of two buffers of size 1073741824 bytes (1 Gigabyte)
212 each is set during module load if they are not specified in the environment.
213
214 The module can then be loaded using kldload (assuming that the current directory
215 is the DPDK target directory):
216
217 .. code-block:: console
218
219     kldload ./kmod/contigmem.ko
220
221 It is advisable to include the loading of the contigmem module during the boot
222 process to avoid issues with potential memory fragmentation during later system
223 up time.  This can be achieved by copying the module to the ``/boot/kernel/``
224 directory and placing the following into ``/boot/loader.conf``::
225
226     contigmem_load="YES"
227
228 .. note::
229
230     The contigmem_load directive should be placed after any definitions of
231     ``hw.contigmem.num_buffers`` and ``hw.contigmem.buffer_size`` if the default values
232     are not to be used.
233
234 An error such as:
235
236 .. code-block:: console
237
238     kldload: can't load ./x86_64-native-bsdapp-gcc/kmod/contigmem.ko:
239              Exec format error
240
241 is generally attributed to not having enough contiguous memory
242 available and can be verified via dmesg or ``/var/log/messages``:
243
244 .. code-block:: console
245
246     kernel: contigmalloc failed for buffer <n>
247
248 To avoid this error, reduce the number of buffers or the buffer size.
249
250 .. _loading_nic_uio:
251
252 Loading the DPDK nic_uio Module
253 -------------------------------
254
255 After loading the contigmem module, the ``nic_uio`` module must also be loaded into the
256 running kernel prior to running any DPDK application.  This module must
257 be loaded using the kldload command as shown below (assuming that the current
258 directory is the DPDK target directory).
259
260 .. code-block:: console
261
262     kldload ./kmod/nic_uio.ko
263
264 .. note::
265
266     If the ports to be used are currently bound to a existing kernel driver
267     then the ``hw.nic_uio.bdfs sysctl`` value will need to be set before loading the
268     module. Setting this value is described in the next section below.
269
270 Currently loaded modules can be seen by using the ``kldstat`` command and a module
271 can be removed from the running kernel by using ``kldunload <module_name>``.
272
273 To load the module during boot, copy the ``nic_uio`` module to ``/boot/kernel``
274 and place the following into ``/boot/loader.conf``::
275
276     nic_uio_load="YES"
277
278 .. note::
279
280     ``nic_uio_load="YES"`` must appear after the contigmem_load directive, if it exists.
281
282 By default, the ``nic_uio`` module will take ownership of network ports if they are
283 recognized DPDK devices and are not owned by another module. However, since
284 the FreeBSD kernel includes support, either built-in, or via a separate driver
285 module, for most network card devices, it is likely that the ports to be used are
286 already bound to a driver other than ``nic_uio``. The following sub-section describe
287 how to query and modify the device ownership of the ports to be used by
288 DPDK applications.
289
290 .. _binding_network_ports:
291
292 Binding Network Ports to the nic_uio Module
293 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
294
295 Device ownership can be viewed using the pciconf -l command. The example below shows
296 four IntelĀ® 82599 network ports under ``if_ixgbe`` module ownership.
297
298 .. code-block:: console
299
300     pciconf -l
301     ix0@pci0:1:0:0: class=0x020000 card=0x00038086 chip=0x10fb8086 rev=0x01 hdr=0x00
302     ix1@pci0:1:0:1: class=0x020000 card=0x00038086 chip=0x10fb8086 rev=0x01 hdr=0x00
303     ix2@pci0:2:0:0: class=0x020000 card=0x00038086 chip=0x10fb8086 rev=0x01 hdr=0x00
304     ix3@pci0:2:0:1: class=0x020000 card=0x00038086 chip=0x10fb8086 rev=0x01 hdr=0x00
305
306 The first column constitutes three components:
307
308 #. Device name: ``ixN``
309
310 #. Unit name: ``pci0``
311
312 #. Selector (Bus:Device:Function): ``1:0:0``
313
314 Where no driver is associated with a device, the device name will be ``none``.
315
316 By default, the FreeBSD kernel will include built-in drivers for the most common
317 devices; a kernel rebuild would normally be required to either remove the drivers
318 or configure them as loadable modules.
319
320 To avoid building a custom kernel, the ``nic_uio`` module can detach a network port
321 from its current device driver. This is achieved by setting the ``hw.nic_uio.bdfs``
322 kernel environment variable prior to loading ``nic_uio``, as follows::
323
324     hw.nic_uio.bdfs="b:d:f,b:d:f,..."
325
326 Where a comma separated list of selectors is set, the list must not contain any
327 whitespace.
328
329 For example to re-bind ``ix2@pci0:2:0:0`` and ``ix3@pci0:2:0:1`` to the ``nic_uio`` module
330 upon loading, use the following command::
331
332     kenv hw.nic_uio.bdfs="2:0:0,2:0:1"
333
334 The variable can also be specified during boot by placing the following into
335 ``/boot/loader.conf``, before the previously-described ``nic_uio_load`` line - as
336 shown::
337
338     hw.nic_uio.bdfs="2:0:0,2:0:1"
339     nic_uio_load="YES"
340
341 Binding Network Ports Back to their Original Kernel Driver
342 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
343
344 If the original driver for a network port has been compiled into the kernel,
345 it is necessary to reboot FreeBSD to restore the original device binding. Before
346 doing so, update or remove the ``hw.nic_uio.bdfs`` in ``/boot/loader.conf``.
347
348 If rebinding to a driver that is a loadable module, the network port binding can
349 be reset without rebooting. To do so, unload both the target kernel module and the
350 ``nic_uio`` module, modify or clear the ``hw.nic_uio.bdfs`` kernel environment (kenv)
351 value, and reload the two drivers - first the original kernel driver, and then
352 the ``nic_uio driver``. Note: the latter does not need to be reloaded unless there are
353 ports that are still to be bound to it.
354
355 Example commands to perform these steps are shown below:
356
357 .. code-block:: console
358
359     kldunload nic_uio
360     kldunload <original_driver>
361
362     # To clear the value completely:
363     kenv -u hw.nic_uio.bdfs
364
365     # To update the list of ports to bind:
366     kenv hw.nic_uio.bdfs="b:d:f,b:d:f,..."
367
368     kldload <original_driver>
369
370     kldload nic_uio  # optional