doc/guides/linux_gsg/linux_drivers.rst

   1 ..  SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   2     Copyright(c) 2010-2015 Intel Corporation.
   3     Copyright 2017 Mellanox Technologies, Ltd
   4     All rights reserved.
   5
   6 .. _linux_gsg_linux_drivers:
   7
   8 Linux Drivers
   9 =============
  10
  11 Different PMDs may require different kernel drivers in order to work properly.
  12 Depends on the PMD being used, a corresponding kernel driver should be load
  13 and bind to the network ports.
  14
  15 UIO
  16 ---
  17
  18 A small kernel module to set up the device, map device memory to user-space and register interrupts.
  19 In many cases, the standard ``uio_pci_generic`` module included in the Linux kernel
  20 can provide the uio capability. This module can be loaded using the command:
  21
  22 .. code-block:: console
  23
  24     sudo modprobe uio_pci_generic
  25
  26 .. note::
  27
  28     ``uio_pci_generic`` module doesn't support the creation of virtual functions.
  29
  30 As an alternative to the ``uio_pci_generic``, the DPDK also includes the igb_uio
  31 module which can be found in the kmod subdirectory referred to above. It can
  32 be loaded as shown below:
  33
  34 .. code-block:: console
  35
  36     sudo modprobe uio
  37     sudo insmod kmod/igb_uio.ko
  38
  39 .. note::
  40
  41    ``igb_uio`` module is disabled by default starting from ``DPDK v20.02``.
  42    To build it, the config option ``CONFIG_RTE_EAL_IGB_UIO`` should be enabled.
  43    It is planned to move ``igb_uio`` module to a different git repository.
  44
  45 .. note::
  46
  47     For some devices which lack support for legacy interrupts, e.g. virtual function
  48     (VF) devices, the ``igb_uio`` module may be needed in place of ``uio_pci_generic``.
  49
  50 .. note::
  51
  52    If UEFI secure boot is enabled, the Linux kernel may disallow the use of
  53    UIO on the system. Therefore, devices for use by DPDK should be bound to the
  54    ``vfio-pci`` kernel module rather than ``igb_uio`` or ``uio_pci_generic``.
  55    For more details see :ref:`linux_gsg_binding_kernel` below.
  56
  57 .. note::
  58
  59    If the devices used for DPDK are bound to the ``uio_pci_generic`` kernel module,
  60    please make sure that the IOMMU is disabled or passthrough. One can add
  61    ``intel_iommu=off`` or ``amd_iommu=off`` or ``intel_iommu=on iommu=pt``in GRUB
  62    command line on x86_64 systems, or add ``iommu.passthrough=1`` on arm64 system.
  63
  64 Since DPDK release 1.7 onward provides VFIO support, use of UIO is optional
  65 for platforms that support using VFIO.
  66
  67 VFIO
  68 ----
  69
  70 A more robust and secure driver in compare to the ``UIO``, relying on IOMMU protection.
  71 To make use of VFIO, the ``vfio-pci`` module must be loaded:
  72
  73 .. code-block:: console
  74
  75     sudo modprobe vfio-pci
  76
  77 Note that in order to use VFIO, your kernel must support it.
  78 VFIO kernel modules have been included in the Linux kernel since version 3.6.0 and are usually present by default,
  79 however please consult your distributions documentation to make sure that is the case.
  80
  81 Also, to use VFIO, both kernel and BIOS must support and be configured to use IO virtualization (such as Intel® VT-d).
  82
  83 .. note::
  84
  85     ``vfio-pci`` module doesn't support the creation of virtual functions.
  86
  87 For proper operation of VFIO when running DPDK applications as a non-privileged user, correct permissions should also be set up.
  88 This can be done by using the DPDK setup script (called dpdk-setup.sh and located in the usertools directory).
  89
  90 .. note::
  91
  92     VFIO can be used without IOMMU. While this is just as unsafe as using UIO, it does make it possible for the user to keep the degree of device access and programming that VFIO has, in situations where IOMMU is not available.
  93
  94 .. _bifurcated_driver:
  95
  96 Bifurcated Driver
  97 -----------------
  98
  99 PMDs which use the bifurcated driver co-exists with the device kernel driver.
 100 On such model the NIC is controlled by the kernel, while the data
 101 path is performed by the PMD directly on top of the device.
 102
 103 Such model has the following benefits:
 104
 105  - It is secure and robust, as the memory management and isolation
 106    is done by the kernel.
 107  - It enables the user to use legacy linux tools such as ``ethtool`` or
 108    ``ifconfig`` while running DPDK application on the same network ports.
 109  - It enables the DPDK application to filter only part of the traffic,
 110    while the rest will be directed and handled by the kernel driver.
 111    The flow bifurcation is performed by the NIC hardware.
 112    As an example, using :ref:`flow_isolated_mode` allows to choose
 113    strictly what is received in DPDK.
 114
 115 More about the bifurcated driver can be found in
 116 `Mellanox Bifurcated DPDK PMD
 117 <https://www.dpdk.org/wp-content/uploads/sites/35/2016/10/Day02-Session04-RonyEfraim-Userspace2016.pdf>`__.
 118
 119 .. _linux_gsg_binding_kernel:
 120
 121 Binding and Unbinding Network Ports to/from the Kernel Modules
 122 --------------------------------------------------------------
 123
 124 .. note::
 125
 126     PMDs Which use the bifurcated driver should not be unbind from their kernel drivers. this section is for PMDs which use the UIO or VFIO drivers.
 127
 128 As of release 1.4, DPDK applications no longer automatically unbind all supported network ports from the kernel driver in use.
 129 Instead, in case the PMD being used use the UIO or VFIO drivers, all ports that are to be used by an DPDK application must be bound to the
 130 ``uio_pci_generic``, ``igb_uio`` or ``vfio-pci`` module before the application is run.
 131 For such PMDs, any network ports under Linux* control will be ignored and cannot be used by the application.
 132
 133 To bind ports to the ``uio_pci_generic``, ``igb_uio`` or ``vfio-pci`` module for DPDK use,
 134 and then subsequently return ports to Linux* control,
 135 a utility script called dpdk-devbind.py is provided in the usertools subdirectory.
 136 This utility can be used to provide a view of the current state of the network ports on the system,
 137 and to bind and unbind those ports from the different kernel modules, including the uio and vfio modules.
 138 The following are some examples of how the script can be used.
 139 A full description of the script and its parameters can be obtained by calling the script with the ``--help`` or ``--usage`` options.
 140 Note that the uio or vfio kernel modules to be used, should be loaded into the kernel before
 141 running the ``dpdk-devbind.py`` script.
 142
 143 .. warning::
 144
 145     Due to the way VFIO works, there are certain limitations to which devices can be used with VFIO.
 146     Mainly it comes down to how IOMMU groups work.
 147     Any Virtual Function device can be used with VFIO on its own, but physical devices will require either all ports bound to VFIO,
 148     or some of them bound to VFIO while others not being bound to anything at all.
 149
 150     If your device is behind a PCI-to-PCI bridge, the bridge will then be part of the IOMMU group in which your device is in.
 151     Therefore, the bridge driver should also be unbound from the bridge PCI device for VFIO to work with devices behind the bridge.
 152
 153 .. warning::
 154
 155     While any user can run the dpdk-devbind.py script to view the status of the network ports,
 156     binding or unbinding network ports requires root privileges.
 157
 158 To see the status of all network ports on the system:
 159
 160 .. code-block:: console
 161
 162     ./usertools/dpdk-devbind.py --status
 163
 164     Network devices using DPDK-compatible driver
 165     ============================================
 166     0000:82:00.0 '82599EB 10-GbE NIC' drv=uio_pci_generic unused=ixgbe
 167     0000:82:00.1 '82599EB 10-GbE NIC' drv=uio_pci_generic unused=ixgbe
 168
 169     Network devices using kernel driver
 170     ===================================
 171     0000:04:00.0 'I350 1-GbE NIC' if=em0  drv=igb unused=uio_pci_generic *Active*
 172     0000:04:00.1 'I350 1-GbE NIC' if=eth1 drv=igb unused=uio_pci_generic
 173     0000:04:00.2 'I350 1-GbE NIC' if=eth2 drv=igb unused=uio_pci_generic
 174     0000:04:00.3 'I350 1-GbE NIC' if=eth3 drv=igb unused=uio_pci_generic
 175
 176     Other network devices
 177     =====================
 178     <none>
 179
 180 To bind device ``eth1``,``04:00.1``, to the ``uio_pci_generic`` driver:
 181
 182 .. code-block:: console
 183
 184     ./usertools/dpdk-devbind.py --bind=uio_pci_generic 04:00.1
 185
 186 or, alternatively,
 187
 188 .. code-block:: console
 189
 190     ./usertools/dpdk-devbind.py --bind=uio_pci_generic eth1
 191
 192 To restore device ``82:00.0`` to its original kernel binding:
 193
 194 .. code-block:: console
 195
 196     ./usertools/dpdk-devbind.py --bind=ixgbe 82:00.0