mk: use linux and freebsd in config names
[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.
66 - Multicast promiscuous mode.
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.
80 - Tunnel HW offloads: packet type, inner/outer RSS, IP and UDP checksum verification.
81
82 Limitations
83 -----------
84
85 - For secondary process:
86
87   - Forked secondary process not supported.
88   - All mempools must be initialized before rte_eth_dev_start().
89
90 - Flow pattern without any specific vlan will match for vlan packets as well:
91
92   When VLAN spec is not specified in the pattern, the matching rule will be created with VLAN as a wild card.
93   Meaning, the flow rule::
94
95         flow create 0 ingress pattern eth / vlan vid is 3 / ipv4 / end ...
96
97   Will only match vlan packets with vid=3. and the flow rules::
98
99         flow create 0 ingress pattern eth / ipv4 / end ...
100
101   Or::
102
103         flow create 0 ingress pattern eth / vlan / ipv4 / end ...
104
105   Will match any ipv4 packet (VLAN included).
106
107 - A multi segment packet must have less than 6 segments in case the Tx burst function
108   is set to multi-packet send or Enhanced multi-packet send. Otherwise it must have
109   less than 50 segments.
110
111 - Count action for RTE flow is **only supported in Mellanox OFED**.
112
113 - Flows with a VXLAN Network Identifier equal (or ends to be equal)
114   to 0 are not supported.
115
116 - VXLAN TSO and checksum offloads are not supported on VM.
117
118 - L3 VXLAN and VXLAN-GPE tunnels cannot be supported together with MPLSoGRE and MPLSoUDP.
119
120 - VF: flow rules created on VF devices can only match traffic targeted at the
121   configured MAC addresses (see ``rte_eth_dev_mac_addr_add()``).
122
123 .. note::
124
125    MAC addresses not already present in the bridge table of the associated
126    kernel network device will be added and cleaned up by the PMD when closing
127    the device. In case of ungraceful program termination, some entries may
128    remain present and should be removed manually by other means.
129
130 - When Multi-Packet Rx queue is configured (``mprq_en``), a Rx packet can be
131   externally attached to a user-provided mbuf with having EXT_ATTACHED_MBUF in
132   ol_flags. As the mempool for the external buffer is managed by PMD, all the
133   Rx mbufs must be freed before the device is closed. Otherwise, the mempool of
134   the external buffers will be freed by PMD and the application which still
135   holds the external buffers may be corrupted.
136
137 - If Multi-Packet Rx queue is configured (``mprq_en``) and Rx CQE compression is
138   enabled (``rxq_cqe_comp_en``) at the same time, RSS hash result is not fully
139   supported. Some Rx packets may not have PKT_RX_RSS_HASH.
140
141 - IPv6 Multicast messages are not supported on VM, while promiscuous mode
142   and allmulticast mode are both set to off.
143   To receive IPv6 Multicast messages on VM, explicitly set the relevant
144   MAC address using rte_eth_dev_mac_addr_add() API.
145
146 - E-Switch VXLAN tunnel is not supported together with outer VLAN.
147
148 - E-Switch Flows with VNI pattern must include the VXLAN decapsulation action.
149
150 - E-Switch VXLAN decapsulation Flow:
151
152   - can be appiled to PF port only.
153   - must specify VF port action (packet redirection from PF to VF).
154   - must specify tunnel outer UDP local (destination) port, wildcards not allowed.
155   - must specify tunnel outer VNI, wildcards not allowed.
156   - must specify tunnel outer local (destination)  IPv4 or IPv6 address, wildcards not allowed.
157   - optionally may specify tunnel outer remote (source) IPv4 or IPv6, wildcards or group IPs allowed.
158   - optionally may specify tunnel inner source and destination MAC addresses.
159
160 - E-Switch VXLAN encapsulation Flow:
161
162   - can be applied to VF ports only.
163   - must specify PF port action (packet redirection from VF to PF).
164   - must specify the VXLAN item with tunnel outer parameters.
165   - must specify the tunnel outer VNI in the VXLAN item.
166   - must specify the tunnel outer remote (destination) UDP port in the VXLAN item.
167   - must specify the tunnel outer local (source) IPv4 or IPv6 in the , this address will locally (with scope link) assigned to the outer network interace, wildcards not allowed.
168   - must specify the tunnel outer remote (destination) IPv4 or IPv6 in the VXLAN item, group IPs allowed.
169   - must specify the tunnel outer destination MAC address in the VXLAN item, this address will be used to create neigh rule.
170
171 Statistics
172 ----------
173
174 MLX5 supports various of methods to report statistics:
175
176 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.
177
178 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.
179
180 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.
181
182 Configuration
183 -------------
184
185 Compilation options
186 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
187
188 These options can be modified in the ``.config`` file.
189
190 - ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_PMD`` (default **n**)
191
192   Toggle compilation of librte_pmd_mlx5 itself.
193
194 - ``CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_DLOPEN`` (default **n**)
195
196   Build PMD with additional code to make it loadable without hard
197   dependencies on **libibverbs** nor **libmlx5**, which may not be installed
198   on the target system.
199
200   In this mode, their presence is still required for it to run properly,
201   however their absence won't prevent a DPDK application from starting (with
202   ``CONFIG_RTE_BUILD_SHARED_LIB`` disabled) and they won't show up as
203   missing with ``ldd(1)``.
204
205   It works by moving these dependencies to a purpose-built rdma-core "glue"
206   plug-in which must either be installed in a directory whose name is based
207   on ``CONFIG_RTE_EAL_PMD_PATH`` suffixed with ``-glue`` if set, or in a
208   standard location for the dynamic linker (e.g. ``/lib``) if left to the
209   default empty string (``""``).
210
211   This option has no performance impact.
212
213 - ``CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_STATIC`` (default **n**)
214
215   Embed static flavour of the dependencies **libibverbs** and **libmlx5**
216   in the PMD shared library or the executable static binary.
217
218 - ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_DEBUG`` (default **n**)
219
220   Toggle debugging code and stricter compilation flags. Enabling this option
221   adds additional run-time checks and debugging messages at the cost of
222   lower performance.
223
224 .. note::
225
226    For Bluefield, target should be set to ``arm64-bluefield-linux-gcc``. This
227    will enable ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_PMD`` and set ``RTE_CACHE_LINE_SIZE`` to
228    64. Default armv8a configuration of make build and meson build set it to 128
229    then brings performance degradation.
230
231 Environment variables
232 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
233
234 - ``MLX5_GLUE_PATH``
235
236   A list of directories in which to search for the rdma-core "glue" plug-in,
237   separated by colons or semi-colons.
238
239   Only matters when compiled with ``CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_DLOPEN``
240   enabled and most useful when ``CONFIG_RTE_EAL_PMD_PATH`` is also set,
241   since ``LD_LIBRARY_PATH`` has no effect in this case.
242
243 - ``MLX5_SHUT_UP_BF``
244
245   Configures HW Tx doorbell register as IO-mapped.
246
247   By default, the HW Tx doorbell is configured as a write-combining register.
248   The register would be flushed to HW usually when the write-combining buffer
249   becomes full, but it depends on CPU design.
250
251   Except for vectorized Tx burst routines, a write memory barrier is enforced
252   after updating the register so that the update can be immediately visible to
253   HW.
254
255   When vectorized Tx burst is called, the barrier is set only if the burst size
256   is not aligned to MLX5_VPMD_TX_MAX_BURST. However, setting this environmental
257   variable will bring better latency even though the maximum throughput can
258   slightly decline.
259
260 Run-time configuration
261 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
262
263 - librte_pmd_mlx5 brings kernel network interfaces up during initialization
264   because it is affected by their state. Forcing them down prevents packets
265   reception.
266
267 - **ethtool** operations on related kernel interfaces also affect the PMD.
268
269 - ``rxq_cqe_comp_en`` parameter [int]
270
271   A nonzero value enables the compression of CQE on RX side. This feature
272   allows to save PCI bandwidth and improve performance. Enabled by default.
273
274   Supported on:
275
276   - x86_64 with ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
277   - POWER8 and ARMv8 with ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
278
279 - ``rxq_cqe_pad_en`` parameter [int]
280
281   A nonzero value enables 128B padding of CQE on RX side. The size of CQE
282   is aligned with the size of a cacheline of the core. If cacheline size is
283   128B, the CQE size is configured to be 128B even though the device writes
284   only 64B data on the cacheline. This is to avoid unnecessary cache
285   invalidation by device's two consecutive writes on to one cacheline.
286   However in some architecture, it is more beneficial to update entire
287   cacheline with padding the rest 64B rather than striding because
288   read-modify-write could drop performance a lot. On the other hand,
289   writing extra data will consume more PCIe bandwidth and could also drop
290   the maximum throughput. It is recommended to empirically set this
291   parameter. Disabled by default.
292
293   Supported on:
294
295   - CPU having 128B cacheline with ConnectX-5 and Bluefield.
296
297 - ``rxq_pkt_pad_en`` parameter [int]
298
299   A nonzero value enables padding Rx packet to the size of cacheline on PCI
300   transaction. This feature would waste PCI bandwidth but could improve
301   performance by avoiding partial cacheline write which may cause costly
302   read-modify-copy in memory transaction on some architectures. Disabled by
303   default.
304
305   Supported on:
306
307   - x86_64 with ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
308   - POWER8 and ARMv8 with ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
309
310 - ``mprq_en`` parameter [int]
311
312   A nonzero value enables configuring Multi-Packet Rx queues. Rx queue is
313   configured as Multi-Packet RQ if the total number of Rx queues is
314   ``rxqs_min_mprq`` or more and Rx scatter isn't configured. Disabled by
315   default.
316
317   Multi-Packet Rx Queue (MPRQ a.k.a Striding RQ) can further save PCIe bandwidth
318   by posting a single large buffer for multiple packets. Instead of posting a
319   buffers per a packet, one large buffer is posted in order to receive multiple
320   packets on the buffer. A MPRQ buffer consists of multiple fixed-size strides
321   and each stride receives one packet. MPRQ can improve throughput for
322   small-packet tarffic.
323
324   When MPRQ is enabled, max_rx_pkt_len can be larger than the size of
325   user-provided mbuf even if DEV_RX_OFFLOAD_SCATTER isn't enabled. PMD will
326   configure large stride size enough to accommodate max_rx_pkt_len as long as
327   device allows. Note that this can waste system memory compared to enabling Rx
328   scatter and multi-segment packet.
329
330 - ``mprq_log_stride_num`` parameter [int]
331
332   Log 2 of the number of strides for Multi-Packet Rx queue. Configuring more
333   strides can reduce PCIe tarffic further. If configured value is not in the
334   range of device capability, the default value will be set with a warning
335   message. The default value is 4 which is 16 strides per a buffer, valid only
336   if ``mprq_en`` is set.
337
338   The size of Rx queue should be bigger than the number of strides.
339
340 - ``mprq_max_memcpy_len`` parameter [int]
341
342   The maximum length of packet to memcpy in case of Multi-Packet Rx queue. Rx
343   packet is mem-copied to a user-provided mbuf if the size of Rx packet is less
344   than or equal to this parameter. Otherwise, PMD will attach the Rx packet to
345   the mbuf by external buffer attachment - ``rte_pktmbuf_attach_extbuf()``.
346   A mempool for external buffers will be allocated and managed by PMD. If Rx
347   packet is externally attached, ol_flags field of the mbuf will have
348   EXT_ATTACHED_MBUF and this flag must be preserved. ``RTE_MBUF_HAS_EXTBUF()``
349   checks the flag. The default value is 128, valid only if ``mprq_en`` is set.
350
351 - ``rxqs_min_mprq`` parameter [int]
352
353   Configure Rx queues as Multi-Packet RQ if the total number of Rx queues is
354   greater or equal to this value. The default value is 12, valid only if
355   ``mprq_en`` is set.
356
357 - ``txq_inline`` parameter [int]
358
359   Amount of data to be inlined during TX operations. Improves latency.
360   Can improve PPS performance when PCI back pressure is detected and may be
361   useful for scenarios involving heavy traffic on many queues.
362
363   Because additional software logic is necessary to handle this mode, this
364   option should be used with care, as it can lower performance when back
365   pressure is not expected.
366
367 - ``txqs_min_inline`` parameter [int]
368
369   Enable inline send only when the number of TX queues is greater or equal
370   to this value.
371
372   This option should be used in combination with ``txq_inline`` above.
373
374   On ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield without
375   Enhanced MPW:
376
377         - Disabled by default.
378         - In case ``txq_inline`` is set recommendation is 4.
379
380   On ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield with Enhanced MPW:
381
382         - Set to 8 by default.
383
384 - ``txqs_max_vec`` parameter [int]
385
386   Enable vectorized Tx only when the number of TX queues is less than or
387   equal to this value. Effective only when ``tx_vec_en`` is enabled.
388
389   On ConnectX-5:
390
391         - Set to 8 by default on ARMv8.
392         - Set to 4 by default otherwise.
393
394   On Bluefield
395
396         - Set to 16 by default.
397
398 - ``txq_mpw_en`` parameter [int]
399
400   A nonzero value enables multi-packet send (MPS) for ConnectX-4 Lx and
401   enhanced multi-packet send (Enhanced MPS) for ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
402   MPS allows the TX burst function to pack up multiple packets in a
403   single descriptor session in order to save PCI bandwidth and improve
404   performance at the cost of a slightly higher CPU usage. When
405   ``txq_inline`` is set along with ``txq_mpw_en``, TX burst function tries
406   to copy entire packet data on to TX descriptor instead of including
407   pointer of packet only if there is enough room remained in the
408   descriptor. ``txq_inline`` sets per-descriptor space for either pointers
409   or inlined packets. In addition, Enhanced MPS supports hybrid mode -
410   mixing inlined packets and pointers in the same descriptor.
411
412   This option cannot be used with certain offloads such as ``DEV_TX_OFFLOAD_TCP_TSO,
413   DEV_TX_OFFLOAD_VXLAN_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_GRE_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_VLAN_INSERT``.
414   When those offloads are requested the MPS send function will not be used.
415
416   It is currently only supported on the ConnectX-4 Lx, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield
417   families of adapters.
418   On ConnectX-4 Lx the MPW is considered un-secure hence disabled by default.
419   Users which enable the MPW should be aware that application which provides incorrect
420   mbuf descriptors in the Tx burst can lead to serious errors in the host including, on some cases,
421   NIC to get stuck.
422   On ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield the MPW is secure and enabled by default.
423
424 - ``txq_mpw_hdr_dseg_en`` parameter [int]
425
426   A nonzero value enables including two pointers in the first block of TX
427   descriptor. This can be used to lessen CPU load for memory copy.
428
429   Effective only when Enhanced MPS is supported. Disabled by default.
430
431 - ``txq_max_inline_len`` parameter [int]
432
433   Maximum size of packet to be inlined. This limits the size of packet to
434   be inlined. If the size of a packet is larger than configured value, the
435   packet isn't inlined even though there's enough space remained in the
436   descriptor. Instead, the packet is included with pointer.
437
438   Effective only when Enhanced MPS is supported. The default value is 256.
439
440 - ``tx_vec_en`` parameter [int]
441
442   A nonzero value enables Tx vector on ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield NICs if the number of
443   global Tx queues on the port is less than ``txqs_max_vec``.
444
445   This option cannot be used with certain offloads such as ``DEV_TX_OFFLOAD_TCP_TSO,
446   DEV_TX_OFFLOAD_VXLAN_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_GRE_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_VLAN_INSERT``.
447   When those offloads are requested the MPS send function will not be used.
448
449   Enabled by default on ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
450
451 - ``rx_vec_en`` parameter [int]
452
453   A nonzero value enables Rx vector if the port is not configured in
454   multi-segment otherwise this parameter is ignored.
455
456   Enabled by default.
457
458 - ``vf_nl_en`` parameter [int]
459
460   A nonzero value enables Netlink requests from the VF to add/remove MAC
461   addresses or/and enable/disable promiscuous/all multicast on the Netdevice.
462   Otherwise the relevant configuration must be run with Linux iproute2 tools.
463   This is a prerequisite to receive this kind of traffic.
464
465   Enabled by default, valid only on VF devices ignored otherwise.
466
467 - ``l3_vxlan_en`` parameter [int]
468
469   A nonzero value allows L3 VXLAN and VXLAN-GPE flow creation. To enable
470   L3 VXLAN or VXLAN-GPE, users has to configure firmware and enable this
471   parameter. This is a prerequisite to receive this kind of traffic.
472
473   Disabled by default.
474
475 - ``dv_flow_en`` parameter [int]
476
477   A nonzero value enables the DV flow steering assuming it is supported
478   by the driver.
479   The DV flow steering is not supported on switchdev mode.
480
481   Disabled by default.
482
483 - ``representor`` parameter [list]
484
485   This parameter can be used to instantiate DPDK Ethernet devices from
486   existing port (or VF) representors configured on the device.
487
488   It is a standard parameter whose format is described in
489   :ref:`ethernet_device_standard_device_arguments`.
490
491   For instance, to probe port representors 0 through 2::
492
493     representor=[0-2]
494
495 Firmware configuration
496 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
497
498 - L3 VXLAN and VXLAN-GPE destination UDP port
499
500    .. code-block:: console
501
502      mlxconfig -d <mst device> set IP_OVER_VXLAN_EN=1
503      mlxconfig -d <mst device> set IP_OVER_VXLAN_PORT=<udp dport>
504
505   Verify configurations are set:
506
507    .. code-block:: console
508
509      mlxconfig -d <mst device> query | grep IP_OVER_VXLAN
510      IP_OVER_VXLAN_EN                    True(1)
511      IP_OVER_VXLAN_PORT                  <udp dport>
512
513 Prerequisites
514 -------------
515
516 This driver relies on external libraries and kernel drivers for resources
517 allocations and initialization. The following dependencies are not part of
518 DPDK and must be installed separately:
519
520 - **libibverbs**
521
522   User space Verbs framework used by librte_pmd_mlx5. This library provides
523   a generic interface between the kernel and low-level user space drivers
524   such as libmlx5.
525
526   It allows slow and privileged operations (context initialization, hardware
527   resources allocations) to be managed by the kernel and fast operations to
528   never leave user space.
529
530 - **libmlx5**
531
532   Low-level user space driver library for Mellanox
533   ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/Bluefield devices, it is automatically loaded
534   by libibverbs.
535
536   This library basically implements send/receive calls to the hardware
537   queues.
538
539 - **libmnl**
540
541   Minimalistic Netlink library mainly relied on to manage E-Switch flow
542   rules (i.e. those with the "transfer" attribute and typically involving
543   port representors).
544
545 - **Kernel modules**
546
547   They provide the kernel-side Verbs API and low level device drivers that
548   manage actual hardware initialization and resources sharing with user
549   space processes.
550
551   Unlike most other PMDs, these modules must remain loaded and bound to
552   their devices:
553
554   - mlx5_core: hardware driver managing Mellanox
555     ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/Bluefield devices and related Ethernet kernel
556     network devices.
557   - mlx5_ib: InifiniBand device driver.
558   - ib_uverbs: user space driver for Verbs (entry point for libibverbs).
559
560 - **Firmware update**
561
562   Mellanox OFED/EN releases include firmware updates for
563   ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/Bluefield adapters.
564
565   Because each release provides new features, these updates must be applied to
566   match the kernel modules and libraries they come with.
567
568 .. note::
569
570    Both libraries are BSD and GPL licensed. Linux kernel modules are GPL
571    licensed.
572
573 Installation
574 ~~~~~~~~~~~~
575
576 Either RDMA Core library with a recent enough Linux kernel release
577 (recommended) or Mellanox OFED/EN, which provides compatibility with older
578 releases.
579
580 RMDA Core with Linux Kernel
581 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
582
583 - Minimal kernel version : v4.14 or the most recent 4.14-rc (see `Linux installation documentation`_)
584 - Minimal rdma-core version: v15+ commit 0c5f5765213a ("Merge pull request #227 from yishaih/tm")
585   (see `RDMA Core installation documentation`_)
586 - When building for i686 use:
587
588   - rdma-core version 18.0 or above built with 32bit support.
589   - Kernel version 4.14.41 or above.
590
591 - Starting with rdma-core v21, static libraries can be built::
592
593     cd build
594     CFLAGS=-fPIC cmake -DIN_PLACE=1 -DENABLE_STATIC=1 -GNinja ..
595     ninja
596
597 .. _`Linux installation documentation`: https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux-stable.git/plain/Documentation/admin-guide/README.rst
598 .. _`RDMA Core installation documentation`: https://raw.githubusercontent.com/linux-rdma/rdma-core/master/README.md
599
600 If rdma-core libraries are built but not installed, DPDK makefile can link them,
601 thanks to these environment variables:
602
603    - ``EXTRA_CFLAGS=-I/path/to/rdma-core/build/include``
604    - ``EXTRA_LDFLAGS=-L/path/to/rdma-core/build/lib``
605    - ``PKG_CONFIG_PATH=/path/to/rdma-core/build/lib/pkgconfig``
606
607 Mellanox OFED/EN
608 ^^^^^^^^^^^^^^^^
609
610 - Mellanox OFED version: **4.4, 4.5** / Mellanox EN version: **4.5**
611 - firmware version:
612
613   - ConnectX-4: **12.21.1000** and above.
614   - ConnectX-4 Lx: **14.21.1000** and above.
615   - ConnectX-5: **16.21.1000** and above.
616   - ConnectX-5 Ex: **16.21.1000** and above.
617   - ConnectX-6: **20.99.5374** and above.
618   - Bluefield: **18.99.3950** and above.
619
620 While these libraries and kernel modules are available on OpenFabrics
621 Alliance's `website <https://www.openfabrics.org/>`__ and provided by package
622 managers on most distributions, this PMD requires Ethernet extensions that
623 may not be supported at the moment (this is a work in progress).
624
625 `Mellanox OFED
626 <http://www.mellanox.com/page/products_dyn?product_family=26&mtag=linux>`__ and
627 `Mellanox EN
628 <http://www.mellanox.com/page/products_dyn?product_family=27&mtag=linux>`__
629 include the necessary support and should be used in the meantime. For DPDK,
630 only libibverbs, libmlx5, mlnx-ofed-kernel packages and firmware updates are
631 required from that distribution.
632
633 .. note::
634
635    Several versions of Mellanox OFED/EN are available. Installing the version
636    this DPDK release was developed and tested against is strongly
637    recommended. Please check the `prerequisites`_.
638
639 Libmnl
640 ^^^^^^
641
642 Minimal version for libmnl is **1.0.3**.
643
644 As a dependency of the **iproute2** suite, this library is often installed
645 by default. It is otherwise readily available through standard system
646 packages.
647
648 Its development headers must be installed in order to compile this PMD.
649 These packages are usually named **libmnl-dev** or **libmnl-devel**
650 depending on the Linux distribution.
651
652 Supported NICs
653 --------------
654
655 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 10G MCX4111A-XCAT (1x10G)
656 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 10G MCX4121A-XCAT (2x10G)
657 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 25G MCX4111A-ACAT (1x25G)
658 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 25G MCX4121A-ACAT (2x25G)
659 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX4131A-BCAT (1x40G)
660 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX413A-BCAT (1x40G)
661 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX415A-BCAT (1x40G)
662 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX4131A-GCAT (1x50G)
663 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX413A-GCAT (1x50G)
664 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX414A-BCAT (2x50G)
665 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX415A-GCAT (2x50G)
666 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX416A-BCAT (2x50G)
667 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX416A-GCAT (2x50G)
668 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX415A-CCAT (1x100G)
669 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 100G MCX416A-CCAT (2x100G)
670 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 Lx 10G MCX4121A-XCAT (2x10G)
671 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 Lx 25G MCX4121A-ACAT (2x25G)
672 * Mellanox(R) ConnectX(R)-5 100G MCX556A-ECAT (2x100G)
673 * Mellanox(R) ConnectX(R)-5 Ex EN 100G MCX516A-CDAT (2x100G)
674
675 Quick Start Guide on OFED/EN
676 ----------------------------
677
678 1. Download latest Mellanox OFED/EN. For more info check the  `prerequisites`_.
679
680
681 2. Install the required libraries and kernel modules either by installing
682    only the required set, or by installing the entire Mellanox OFED/EN:
683
684    .. code-block:: console
685
686         ./mlnxofedinstall --upstream-libs --dpdk
687
688 3. Verify the firmware is the correct one:
689
690    .. code-block:: console
691
692         ibv_devinfo
693
694 4. Verify all ports links are set to Ethernet:
695
696    .. code-block:: console
697
698         mlxconfig -d <mst device> query | grep LINK_TYPE
699         LINK_TYPE_P1                        ETH(2)
700         LINK_TYPE_P2                        ETH(2)
701
702    Link types may have to be configured to Ethernet:
703
704    .. code-block:: console
705
706         mlxconfig -d <mst device> set LINK_TYPE_P1/2=1/2/3
707
708         * LINK_TYPE_P1=<1|2|3> , 1=Infiniband 2=Ethernet 3=VPI(auto-sense)
709
710    For hypervisors verify SR-IOV is enabled on the NIC:
711
712    .. code-block:: console
713
714         mlxconfig -d <mst device> query | grep SRIOV_EN
715         SRIOV_EN                            True(1)
716
717    If needed, set enable the set the relevant fields:
718
719    .. code-block:: console
720
721         mlxconfig -d <mst device> set SRIOV_EN=1 NUM_OF_VFS=16
722         mlxfwreset -d <mst device> reset
723
724 5. Restart the driver:
725
726    .. code-block:: console
727
728         /etc/init.d/openibd restart
729
730    or:
731
732    .. code-block:: console
733
734         service openibd restart
735
736    If link type was changed, firmware must be reset as well:
737
738    .. code-block:: console
739
740         mlxfwreset -d <mst device> reset
741
742    For hypervisors, after reset write the sysfs number of virtual functions
743    needed for the PF.
744
745    To dynamically instantiate a given number of virtual functions (VFs):
746
747    .. code-block:: console
748
749         echo [num_vfs] > /sys/class/infiniband/mlx5_0/device/sriov_numvfs
750
751 6. Compile DPDK and you are ready to go. See instructions on
752    :ref:`Development Kit Build System <Development_Kit_Build_System>`
753
754 Performance tuning
755 ------------------
756
757 1. Configure aggressive CQE Zipping for maximum performance:
758
759   .. code-block:: console
760
761         mlxconfig -d <mst device> s CQE_COMPRESSION=1
762
763   To set it back to the default CQE Zipping mode use:
764
765   .. code-block:: console
766
767         mlxconfig -d <mst device> s CQE_COMPRESSION=0
768
769 2. In case of virtualization:
770
771    - Make sure that hypervisor kernel is 3.16 or newer.
772    - Configure boot with ``iommu=pt``.
773    - Use 1G huge pages.
774    - Make sure to allocate a VM on huge pages.
775    - Make sure to set CPU pinning.
776
777 3. Use the CPU near local NUMA node to which the PCIe adapter is connected,
778    for better performance. For VMs, verify that the right CPU
779    and NUMA node are pinned according to the above. Run:
780
781    .. code-block:: console
782
783         lstopo-no-graphics
784
785    to identify the NUMA node to which the PCIe adapter is connected.
786
787 4. If more than one adapter is used, and root complex capabilities allow
788    to put both adapters on the same NUMA node without PCI bandwidth degradation,
789    it is recommended to locate both adapters on the same NUMA node.
790    This in order to forward packets from one to the other without
791    NUMA performance penalty.
792
793 5. Disable pause frames:
794
795    .. code-block:: console
796
797         ethtool -A <netdev> rx off tx off
798
799 6. Verify IO non-posted prefetch is disabled by default. This can be checked
800    via the BIOS configuration. Please contact you server provider for more
801    information about the settings.
802
803 .. note::
804
805         On some machines, depends on the machine integrator, it is beneficial
806         to set the PCI max read request parameter to 1K. This can be
807         done in the following way:
808
809         To query the read request size use:
810
811         .. code-block:: console
812
813                 setpci -s <NIC PCI address> 68.w
814
815         If the output is different than 3XXX, set it by:
816
817         .. code-block:: console
818
819                 setpci -s <NIC PCI address> 68.w=3XXX
820
821         The XXX can be different on different systems. Make sure to configure
822         according to the setpci output.
823
824 7. To minimize overhead of searching Memory Regions:
825
826    - '--socket-mem' is recommended to pin memory by predictable amount.
827    - Configure per-lcore cache when creating Mempools for packet buffer.
828    - Refrain from dynamically allocating/freeing memory in run-time.
829
830 Notes for testpmd
831 -----------------
832
833 Compared to librte_pmd_mlx4 that implements a single RSS configuration per
834 port, librte_pmd_mlx5 supports per-protocol RSS configuration.
835
836 Since ``testpmd`` defaults to IP RSS mode and there is currently no
837 command-line parameter to enable additional protocols (UDP and TCP as well
838 as IP), the following commands must be entered from its CLI to get the same
839 behavior as librte_pmd_mlx4:
840
841 .. code-block:: console
842
843    > port stop all
844    > port config all rss all
845    > port start all
846
847 Usage example
848 -------------
849
850 This section demonstrates how to launch **testpmd** with Mellanox
851 ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/Bluefield devices managed by librte_pmd_mlx5.
852
853 #. Load the kernel modules:
854
855    .. code-block:: console
856
857       modprobe -a ib_uverbs mlx5_core mlx5_ib
858
859    Alternatively if MLNX_OFED/MLNX_EN is fully installed, the following script
860    can be run:
861
862    .. code-block:: console
863
864       /etc/init.d/openibd restart
865
866    .. note::
867
868       User space I/O kernel modules (uio and igb_uio) are not used and do
869       not have to be loaded.
870
871 #. Make sure Ethernet interfaces are in working order and linked to kernel
872    verbs. Related sysfs entries should be present:
873
874    .. code-block:: console
875
876       ls -d /sys/class/net/*/device/infiniband_verbs/uverbs* | cut -d / -f 5
877
878    Example output:
879
880    .. code-block:: console
881
882       eth30
883       eth31
884       eth32
885       eth33
886
887 #. Optionally, retrieve their PCI bus addresses for whitelisting:
888
889    .. code-block:: console
890
891       {
892           for intf in eth2 eth3 eth4 eth5;
893           do
894               (cd "/sys/class/net/${intf}/device/" && pwd -P);
895           done;
896       } |
897       sed -n 's,.*/\(.*\),-w \1,p'
898
899    Example output:
900
901    .. code-block:: console
902
903       -w 0000:05:00.1
904       -w 0000:06:00.0
905       -w 0000:06:00.1
906       -w 0000:05:00.0
907
908 #. Request huge pages:
909
910    .. code-block:: console
911
912       echo 1024 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages/nr_hugepages
913
914 #. Start testpmd with basic parameters:
915
916    .. code-block:: console
917
918       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
919
920    Example output:
921
922    .. code-block:: console
923
924       [...]
925       EAL: PCI device 0000:05:00.0 on NUMA socket 0
926       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
927       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_0" (VF: false)
928       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
929       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fe
930       EAL: PCI device 0000:05:00.1 on NUMA socket 0
931       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
932       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_1" (VF: false)
933       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
934       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:ff
935       EAL: PCI device 0000:06:00.0 on NUMA socket 0
936       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
937       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_2" (VF: false)
938       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
939       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fa
940       EAL: PCI device 0000:06:00.1 on NUMA socket 0
941       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
942       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_3" (VF: false)
943       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
944       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fb
945       Interactive-mode selected
946       Configuring Port 0 (socket 0)
947       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cba80: TX queues number update: 0 -> 2
948       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cba80: RX queues number update: 0 -> 2
949       Port 0: E4:1D:2D:E7:0C:FE
950       Configuring Port 1 (socket 0)
951       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ccac8: TX queues number update: 0 -> 2
952       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ccac8: RX queues number update: 0 -> 2
953       Port 1: E4:1D:2D:E7:0C:FF
954       Configuring Port 2 (socket 0)
955       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cdb10: TX queues number update: 0 -> 2
956       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cdb10: RX queues number update: 0 -> 2
957       Port 2: E4:1D:2D:E7:0C:FA
958       Configuring Port 3 (socket 0)
959       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ceb58: TX queues number update: 0 -> 2
960       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ceb58: RX queues number update: 0 -> 2
961       Port 3: E4:1D:2D:E7:0C:FB
962       Checking link statuses...
963       Port 0 Link Up - speed 40000 Mbps - full-duplex
964       Port 1 Link Up - speed 40000 Mbps - full-duplex
965       Port 2 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
966       Port 3 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
967       Done
968       testpmd>