doc: fix spelling reported by aspell in guides
[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   - External memory unregistered in EAL memseg list cannot be used for DMA
89     unless such memory has been registered by ``mlx5_mr_update_ext_mp()`` in
90     primary process and remapped to the same virtual address in secondary
91     process. If the external memory is registered by primary process but has
92     different virtual address in secondary process, unexpected error may happen.
93
94 - Flow pattern without any specific vlan will match for vlan packets as well:
95
96   When VLAN spec is not specified in the pattern, the matching rule will be created with VLAN as a wild card.
97   Meaning, the flow rule::
98
99         flow create 0 ingress pattern eth / vlan vid is 3 / ipv4 / end ...
100
101   Will only match vlan packets with vid=3. and the flow rules::
102
103         flow create 0 ingress pattern eth / ipv4 / end ...
104
105   Or::
106
107         flow create 0 ingress pattern eth / vlan / ipv4 / end ...
108
109   Will match any ipv4 packet (VLAN included).
110
111 - A multi segment packet must have less than 6 segments in case the Tx burst function
112   is set to multi-packet send or Enhanced multi-packet send. Otherwise it must have
113   less than 50 segments.
114
115 - Count action for RTE flow is **only supported in Mellanox OFED**.
116
117 - Flows with a VXLAN Network Identifier equal (or ends to be equal)
118   to 0 are not supported.
119
120 - VXLAN TSO and checksum offloads are not supported on VM.
121
122 - L3 VXLAN and VXLAN-GPE tunnels cannot be supported together with MPLSoGRE and MPLSoUDP.
123
124 - VF: flow rules created on VF devices can only match traffic targeted at the
125   configured MAC addresses (see ``rte_eth_dev_mac_addr_add()``).
126
127 .. note::
128
129    MAC addresses not already present in the bridge table of the associated
130    kernel network device will be added and cleaned up by the PMD when closing
131    the device. In case of ungraceful program termination, some entries may
132    remain present and should be removed manually by other means.
133
134 - When Multi-Packet Rx queue is configured (``mprq_en``), a Rx packet can be
135   externally attached to a user-provided mbuf with having EXT_ATTACHED_MBUF in
136   ol_flags. As the mempool for the external buffer is managed by PMD, all the
137   Rx mbufs must be freed before the device is closed. Otherwise, the mempool of
138   the external buffers will be freed by PMD and the application which still
139   holds the external buffers may be corrupted.
140
141 - If Multi-Packet Rx queue is configured (``mprq_en``) and Rx CQE compression is
142   enabled (``rxq_cqe_comp_en``) at the same time, RSS hash result is not fully
143   supported. Some Rx packets may not have PKT_RX_RSS_HASH.
144
145 - IPv6 Multicast messages are not supported on VM, while promiscuous mode
146   and allmulticast mode are both set to off.
147   To receive IPv6 Multicast messages on VM, explicitly set the relevant
148   MAC address using rte_eth_dev_mac_addr_add() API.
149
150 - E-Switch VXLAN tunnel is not supported together with outer VLAN.
151
152 - E-Switch Flows with VNI pattern must include the VXLAN decapsulation action.
153
154 - E-Switch VXLAN decapsulation Flow:
155
156   - can be applied to PF port only.
157   - must specify VF port action (packet redirection from PF to VF).
158   - must specify tunnel outer UDP local (destination) port, wildcards not allowed.
159   - must specify tunnel outer VNI, wildcards not allowed.
160   - must specify tunnel outer local (destination)  IPv4 or IPv6 address, wildcards not allowed.
161   - optionally may specify tunnel outer remote (source) IPv4 or IPv6, wildcards or group IPs allowed.
162   - optionally may specify tunnel inner source and destination MAC addresses.
163
164 - E-Switch VXLAN encapsulation Flow:
165
166   - can be applied to VF ports only.
167   - must specify PF port action (packet redirection from VF to PF).
168   - must specify the VXLAN item with tunnel outer parameters.
169   - must specify the tunnel outer VNI in the VXLAN item.
170   - must specify the tunnel outer remote (destination) UDP port in the VXLAN item.
171   - must specify the tunnel outer local (source) IPv4 or IPv6 in the , this address will locally (with scope link) assigned to the outer network interface, wildcards not allowed.
172   - must specify the tunnel outer remote (destination) IPv4 or IPv6 in the VXLAN item, group IPs allowed.
173   - must specify the tunnel outer destination MAC address in the VXLAN item, this address will be used to create neigh rule.
174
175 Statistics
176 ----------
177
178 MLX5 supports various of methods to report statistics:
179
180 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.
181
182 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.
183
184 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.
185
186 Configuration
187 -------------
188
189 Compilation options
190 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
191
192 These options can be modified in the ``.config`` file.
193
194 - ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_PMD`` (default **n**)
195
196   Toggle compilation of librte_pmd_mlx5 itself.
197
198 - ``CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_DLOPEN`` (default **n**)
199
200   Build PMD with additional code to make it loadable without hard
201   dependencies on **libibverbs** nor **libmlx5**, which may not be installed
202   on the target system.
203
204   In this mode, their presence is still required for it to run properly,
205   however their absence won't prevent a DPDK application from starting (with
206   ``CONFIG_RTE_BUILD_SHARED_LIB`` disabled) and they won't show up as
207   missing with ``ldd(1)``.
208
209   It works by moving these dependencies to a purpose-built rdma-core "glue"
210   plug-in which must either be installed in a directory whose name is based
211   on ``CONFIG_RTE_EAL_PMD_PATH`` suffixed with ``-glue`` if set, or in a
212   standard location for the dynamic linker (e.g. ``/lib``) if left to the
213   default empty string (``""``).
214
215   This option has no performance impact.
216
217 - ``CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_STATIC`` (default **n**)
218
219   Embed static flavor of the dependencies **libibverbs** and **libmlx5**
220   in the PMD shared library or the executable static binary.
221
222 - ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_DEBUG`` (default **n**)
223
224   Toggle debugging code and stricter compilation flags. Enabling this option
225   adds additional run-time checks and debugging messages at the cost of
226   lower performance.
227
228 .. note::
229
230    For Bluefield, target should be set to ``arm64-bluefield-linux-gcc``. This
231    will enable ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_PMD`` and set ``RTE_CACHE_LINE_SIZE`` to
232    64. Default armv8a configuration of make build and meson build set it to 128
233    then brings performance degradation.
234
235 Environment variables
236 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
237
238 - ``MLX5_GLUE_PATH``
239
240   A list of directories in which to search for the rdma-core "glue" plug-in,
241   separated by colons or semi-colons.
242
243   Only matters when compiled with ``CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_DLOPEN``
244   enabled and most useful when ``CONFIG_RTE_EAL_PMD_PATH`` is also set,
245   since ``LD_LIBRARY_PATH`` has no effect in this case.
246
247 - ``MLX5_SHUT_UP_BF``
248
249   Configures HW Tx doorbell register as IO-mapped.
250
251   By default, the HW Tx doorbell is configured as a write-combining register.
252   The register would be flushed to HW usually when the write-combining buffer
253   becomes full, but it depends on CPU design.
254
255   Except for vectorized Tx burst routines, a write memory barrier is enforced
256   after updating the register so that the update can be immediately visible to
257   HW.
258
259   When vectorized Tx burst is called, the barrier is set only if the burst size
260   is not aligned to MLX5_VPMD_TX_MAX_BURST. However, setting this environmental
261   variable will bring better latency even though the maximum throughput can
262   slightly decline.
263
264 Run-time configuration
265 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
266
267 - librte_pmd_mlx5 brings kernel network interfaces up during initialization
268   because it is affected by their state. Forcing them down prevents packets
269   reception.
270
271 - **ethtool** operations on related kernel interfaces also affect the PMD.
272
273 - ``rxq_cqe_comp_en`` parameter [int]
274
275   A nonzero value enables the compression of CQE on RX side. This feature
276   allows to save PCI bandwidth and improve performance. Enabled by default.
277
278   Supported on:
279
280   - x86_64 with ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
281   - POWER8 and ARMv8 with ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
282
283 - ``rxq_cqe_pad_en`` parameter [int]
284
285   A nonzero value enables 128B padding of CQE on RX side. The size of CQE
286   is aligned with the size of a cacheline of the core. If cacheline size is
287   128B, the CQE size is configured to be 128B even though the device writes
288   only 64B data on the cacheline. This is to avoid unnecessary cache
289   invalidation by device's two consecutive writes on to one cacheline.
290   However in some architecture, it is more beneficial to update entire
291   cacheline with padding the rest 64B rather than striding because
292   read-modify-write could drop performance a lot. On the other hand,
293   writing extra data will consume more PCIe bandwidth and could also drop
294   the maximum throughput. It is recommended to empirically set this
295   parameter. Disabled by default.
296
297   Supported on:
298
299   - CPU having 128B cacheline with ConnectX-5 and Bluefield.
300
301 - ``rxq_pkt_pad_en`` parameter [int]
302
303   A nonzero value enables padding Rx packet to the size of cacheline on PCI
304   transaction. This feature would waste PCI bandwidth but could improve
305   performance by avoiding partial cacheline write which may cause costly
306   read-modify-copy in memory transaction on some architectures. Disabled by
307   default.
308
309   Supported on:
310
311   - x86_64 with ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
312   - POWER8 and ARMv8 with ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
313
314 - ``mprq_en`` parameter [int]
315
316   A nonzero value enables configuring Multi-Packet Rx queues. Rx queue is
317   configured as Multi-Packet RQ if the total number of Rx queues is
318   ``rxqs_min_mprq`` or more and Rx scatter isn't configured. Disabled by
319   default.
320
321   Multi-Packet Rx Queue (MPRQ a.k.a Striding RQ) can further save PCIe bandwidth
322   by posting a single large buffer for multiple packets. Instead of posting a
323   buffers per a packet, one large buffer is posted in order to receive multiple
324   packets on the buffer. A MPRQ buffer consists of multiple fixed-size strides
325   and each stride receives one packet. MPRQ can improve throughput for
326   small-packet traffic.
327
328   When MPRQ is enabled, max_rx_pkt_len can be larger than the size of
329   user-provided mbuf even if DEV_RX_OFFLOAD_SCATTER isn't enabled. PMD will
330   configure large stride size enough to accommodate max_rx_pkt_len as long as
331   device allows. Note that this can waste system memory compared to enabling Rx
332   scatter and multi-segment packet.
333
334 - ``mprq_log_stride_num`` parameter [int]
335
336   Log 2 of the number of strides for Multi-Packet Rx queue. Configuring more
337   strides can reduce PCIe traffic further. If configured value is not in the
338   range of device capability, the default value will be set with a warning
339   message. The default value is 4 which is 16 strides per a buffer, valid only
340   if ``mprq_en`` is set.
341
342   The size of Rx queue should be bigger than the number of strides.
343
344 - ``mprq_max_memcpy_len`` parameter [int]
345
346   The maximum length of packet to memcpy in case of Multi-Packet Rx queue. Rx
347   packet is mem-copied to a user-provided mbuf if the size of Rx packet is less
348   than or equal to this parameter. Otherwise, PMD will attach the Rx packet to
349   the mbuf by external buffer attachment - ``rte_pktmbuf_attach_extbuf()``.
350   A mempool for external buffers will be allocated and managed by PMD. If Rx
351   packet is externally attached, ol_flags field of the mbuf will have
352   EXT_ATTACHED_MBUF and this flag must be preserved. ``RTE_MBUF_HAS_EXTBUF()``
353   checks the flag. The default value is 128, valid only if ``mprq_en`` is set.
354
355 - ``rxqs_min_mprq`` parameter [int]
356
357   Configure Rx queues as Multi-Packet RQ if the total number of Rx queues is
358   greater or equal to this value. The default value is 12, valid only if
359   ``mprq_en`` is set.
360
361 - ``txq_inline`` parameter [int]
362
363   Amount of data to be inlined during TX operations. Improves latency.
364   Can improve PPS performance when PCI back pressure is detected and may be
365   useful for scenarios involving heavy traffic on many queues.
366
367   Because additional software logic is necessary to handle this mode, this
368   option should be used with care, as it can lower performance when back
369   pressure is not expected.
370
371 - ``txqs_min_inline`` parameter [int]
372
373   Enable inline send only when the number of TX queues is greater or equal
374   to this value.
375
376   This option should be used in combination with ``txq_inline`` above.
377
378   On ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield without
379   Enhanced MPW:
380
381         - Disabled by default.
382         - In case ``txq_inline`` is set recommendation is 4.
383
384   On ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield with Enhanced MPW:
385
386         - Set to 8 by default.
387
388 - ``txqs_max_vec`` parameter [int]
389
390   Enable vectorized Tx only when the number of TX queues is less than or
391   equal to this value. Effective only when ``tx_vec_en`` is enabled.
392
393   On ConnectX-5:
394
395         - Set to 8 by default on ARMv8.
396         - Set to 4 by default otherwise.
397
398   On Bluefield
399
400         - Set to 16 by default.
401
402 - ``txq_mpw_en`` parameter [int]
403
404   A nonzero value enables multi-packet send (MPS) for ConnectX-4 Lx and
405   enhanced multi-packet send (Enhanced MPS) for ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
406   MPS allows the TX burst function to pack up multiple packets in a
407   single descriptor session in order to save PCI bandwidth and improve
408   performance at the cost of a slightly higher CPU usage. When
409   ``txq_inline`` is set along with ``txq_mpw_en``, TX burst function tries
410   to copy entire packet data on to TX descriptor instead of including
411   pointer of packet only if there is enough room remained in the
412   descriptor. ``txq_inline`` sets per-descriptor space for either pointers
413   or inlined packets. In addition, Enhanced MPS supports hybrid mode -
414   mixing inlined packets and pointers in the same descriptor.
415
416   This option cannot be used with certain offloads such as ``DEV_TX_OFFLOAD_TCP_TSO,
417   DEV_TX_OFFLOAD_VXLAN_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_GRE_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_VLAN_INSERT``.
418   When those offloads are requested the MPS send function will not be used.
419
420   It is currently only supported on the ConnectX-4 Lx, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield
421   families of adapters.
422   On ConnectX-4 Lx the MPW is considered un-secure hence disabled by default.
423   Users which enable the MPW should be aware that application which provides incorrect
424   mbuf descriptors in the Tx burst can lead to serious errors in the host including, on some cases,
425   NIC to get stuck.
426   On ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield the MPW is secure and enabled by default.
427
428 - ``txq_mpw_hdr_dseg_en`` parameter [int]
429
430   A nonzero value enables including two pointers in the first block of TX
431   descriptor. This can be used to lessen CPU load for memory copy.
432
433   Effective only when Enhanced MPS is supported. Disabled by default.
434
435 - ``txq_max_inline_len`` parameter [int]
436
437   Maximum size of packet to be inlined. This limits the size of packet to
438   be inlined. If the size of a packet is larger than configured value, the
439   packet isn't inlined even though there's enough space remained in the
440   descriptor. Instead, the packet is included with pointer.
441
442   Effective only when Enhanced MPS is supported. The default value is 256.
443
444 - ``tx_vec_en`` parameter [int]
445
446   A nonzero value enables Tx vector on ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield NICs if the number of
447   global Tx queues on the port is less than ``txqs_max_vec``.
448
449   This option cannot be used with certain offloads such as ``DEV_TX_OFFLOAD_TCP_TSO,
450   DEV_TX_OFFLOAD_VXLAN_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_GRE_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_VLAN_INSERT``.
451   When those offloads are requested the MPS send function will not be used.
452
453   Enabled by default on ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
454
455 - ``rx_vec_en`` parameter [int]
456
457   A nonzero value enables Rx vector if the port is not configured in
458   multi-segment otherwise this parameter is ignored.
459
460   Enabled by default.
461
462 - ``vf_nl_en`` parameter [int]
463
464   A nonzero value enables Netlink requests from the VF to add/remove MAC
465   addresses or/and enable/disable promiscuous/all multicast on the Netdevice.
466   Otherwise the relevant configuration must be run with Linux iproute2 tools.
467   This is a prerequisite to receive this kind of traffic.
468
469   Enabled by default, valid only on VF devices ignored otherwise.
470
471 - ``l3_vxlan_en`` parameter [int]
472
473   A nonzero value allows L3 VXLAN and VXLAN-GPE flow creation. To enable
474   L3 VXLAN or VXLAN-GPE, users has to configure firmware and enable this
475   parameter. This is a prerequisite to receive this kind of traffic.
476
477   Disabled by default.
478
479 - ``dv_flow_en`` parameter [int]
480
481   A nonzero value enables the DV flow steering assuming it is supported
482   by the driver.
483   The DV flow steering is not supported on switchdev mode.
484
485   Disabled by default.
486
487 - ``mr_ext_memseg_en`` parameter [int]
488
489   A nonzero value enables extending memseg when registering DMA memory. If
490   enabled, the number of entries in MR (Memory Region) lookup table on datapath
491   is minimized and it benefits performance. On the other hand, it worsens memory
492   utilization because registered memory is pinned by kernel driver. Even if a
493   page in the extended chunk is freed, that doesn't become reusable until the
494   entire memory is freed.
495
496   Enabled by default.
497
498 - ``representor`` parameter [list]
499
500   This parameter can be used to instantiate DPDK Ethernet devices from
501   existing port (or VF) representors configured on the device.
502
503   It is a standard parameter whose format is described in
504   :ref:`ethernet_device_standard_device_arguments`.
505
506   For instance, to probe port representors 0 through 2::
507
508     representor=[0-2]
509
510 Firmware configuration
511 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
512
513 - L3 VXLAN and VXLAN-GPE destination UDP port
514
515    .. code-block:: console
516
517      mlxconfig -d <mst device> set IP_OVER_VXLAN_EN=1
518      mlxconfig -d <mst device> set IP_OVER_VXLAN_PORT=<udp dport>
519
520   Verify configurations are set:
521
522    .. code-block:: console
523
524      mlxconfig -d <mst device> query | grep IP_OVER_VXLAN
525      IP_OVER_VXLAN_EN                    True(1)
526      IP_OVER_VXLAN_PORT                  <udp dport>
527
528 Prerequisites
529 -------------
530
531 This driver relies on external libraries and kernel drivers for resources
532 allocations and initialization. The following dependencies are not part of
533 DPDK and must be installed separately:
534
535 - **libibverbs**
536
537   User space Verbs framework used by librte_pmd_mlx5. This library provides
538   a generic interface between the kernel and low-level user space drivers
539   such as libmlx5.
540
541   It allows slow and privileged operations (context initialization, hardware
542   resources allocations) to be managed by the kernel and fast operations to
543   never leave user space.
544
545 - **libmlx5**
546
547   Low-level user space driver library for Mellanox
548   ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/Bluefield devices, it is automatically loaded
549   by libibverbs.
550
551   This library basically implements send/receive calls to the hardware
552   queues.
553
554 - **libmnl**
555
556   Minimalistic Netlink library mainly relied on to manage E-Switch flow
557   rules (i.e. those with the "transfer" attribute and typically involving
558   port representors).
559
560 - **Kernel modules**
561
562   They provide the kernel-side Verbs API and low level device drivers that
563   manage actual hardware initialization and resources sharing with user
564   space processes.
565
566   Unlike most other PMDs, these modules must remain loaded and bound to
567   their devices:
568
569   - mlx5_core: hardware driver managing Mellanox
570     ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/Bluefield devices and related Ethernet kernel
571     network devices.
572   - mlx5_ib: InifiniBand device driver.
573   - ib_uverbs: user space driver for Verbs (entry point for libibverbs).
574
575 - **Firmware update**
576
577   Mellanox OFED/EN releases include firmware updates for
578   ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/Bluefield adapters.
579
580   Because each release provides new features, these updates must be applied to
581   match the kernel modules and libraries they come with.
582
583 .. note::
584
585    Both libraries are BSD and GPL licensed. Linux kernel modules are GPL
586    licensed.
587
588 Installation
589 ~~~~~~~~~~~~
590
591 Either RDMA Core library with a recent enough Linux kernel release
592 (recommended) or Mellanox OFED/EN, which provides compatibility with older
593 releases.
594
595 RMDA Core with Linux Kernel
596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
597
598 - Minimal kernel version : v4.14 or the most recent 4.14-rc (see `Linux installation documentation`_)
599 - Minimal rdma-core version: v15+ commit 0c5f5765213a ("Merge pull request #227 from yishaih/tm")
600   (see `RDMA Core installation documentation`_)
601 - When building for i686 use:
602
603   - rdma-core version 18.0 or above built with 32bit support.
604   - Kernel version 4.14.41 or above.
605
606 - Starting with rdma-core v21, static libraries can be built::
607
608     cd build
609     CFLAGS=-fPIC cmake -DIN_PLACE=1 -DENABLE_STATIC=1 -GNinja ..
610     ninja
611
612 .. _`Linux installation documentation`: https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux-stable.git/plain/Documentation/admin-guide/README.rst
613 .. _`RDMA Core installation documentation`: https://raw.githubusercontent.com/linux-rdma/rdma-core/master/README.md
614
615 If rdma-core libraries are built but not installed, DPDK makefile can link them,
616 thanks to these environment variables:
617
618    - ``EXTRA_CFLAGS=-I/path/to/rdma-core/build/include``
619    - ``EXTRA_LDFLAGS=-L/path/to/rdma-core/build/lib``
620    - ``PKG_CONFIG_PATH=/path/to/rdma-core/build/lib/pkgconfig``
621
622 Mellanox OFED/EN
623 ^^^^^^^^^^^^^^^^
624
625 - Mellanox OFED version: **4.4, 4.5** / Mellanox EN version: **4.5**
626 - firmware version:
627
628   - ConnectX-4: **12.21.1000** and above.
629   - ConnectX-4 Lx: **14.21.1000** and above.
630   - ConnectX-5: **16.21.1000** and above.
631   - ConnectX-5 Ex: **16.21.1000** and above.
632   - ConnectX-6: **20.99.5374** and above.
633   - Bluefield: **18.99.3950** and above.
634
635 While these libraries and kernel modules are available on OpenFabrics
636 Alliance's `website <https://www.openfabrics.org/>`__ and provided by package
637 managers on most distributions, this PMD requires Ethernet extensions that
638 may not be supported at the moment (this is a work in progress).
639
640 `Mellanox OFED
641 <http://www.mellanox.com/page/products_dyn?product_family=26&mtag=linux>`__ and
642 `Mellanox EN
643 <http://www.mellanox.com/page/products_dyn?product_family=27&mtag=linux>`__
644 include the necessary support and should be used in the meantime. For DPDK,
645 only libibverbs, libmlx5, mlnx-ofed-kernel packages and firmware updates are
646 required from that distribution.
647
648 .. note::
649
650    Several versions of Mellanox OFED/EN are available. Installing the version
651    this DPDK release was developed and tested against is strongly
652    recommended. Please check the `prerequisites`_.
653
654 Libmnl
655 ^^^^^^
656
657 Minimal version for libmnl is **1.0.3**.
658
659 As a dependency of the **iproute2** suite, this library is often installed
660 by default. It is otherwise readily available through standard system
661 packages.
662
663 Its development headers must be installed in order to compile this PMD.
664 These packages are usually named **libmnl-dev** or **libmnl-devel**
665 depending on the Linux distribution.
666
667 Supported NICs
668 --------------
669
670 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 10G MCX4111A-XCAT (1x10G)
671 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 10G MCX4121A-XCAT (2x10G)
672 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 25G MCX4111A-ACAT (1x25G)
673 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 25G MCX4121A-ACAT (2x25G)
674 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX4131A-BCAT (1x40G)
675 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX413A-BCAT (1x40G)
676 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX415A-BCAT (1x40G)
677 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX4131A-GCAT (1x50G)
678 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX413A-GCAT (1x50G)
679 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX414A-BCAT (2x50G)
680 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX415A-GCAT (2x50G)
681 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX416A-BCAT (2x50G)
682 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX416A-GCAT (2x50G)
683 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX415A-CCAT (1x100G)
684 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 100G MCX416A-CCAT (2x100G)
685 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 Lx 10G MCX4121A-XCAT (2x10G)
686 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 Lx 25G MCX4121A-ACAT (2x25G)
687 * Mellanox(R) ConnectX(R)-5 100G MCX556A-ECAT (2x100G)
688 * Mellanox(R) ConnectX(R)-5 Ex EN 100G MCX516A-CDAT (2x100G)
689
690 Quick Start Guide on OFED/EN
691 ----------------------------
692
693 1. Download latest Mellanox OFED/EN. For more info check the  `prerequisites`_.
694
695
696 2. Install the required libraries and kernel modules either by installing
697    only the required set, or by installing the entire Mellanox OFED/EN:
698
699    .. code-block:: console
700
701         ./mlnxofedinstall --upstream-libs --dpdk
702
703 3. Verify the firmware is the correct one:
704
705    .. code-block:: console
706
707         ibv_devinfo
708
709 4. Verify all ports links are set to Ethernet:
710
711    .. code-block:: console
712
713         mlxconfig -d <mst device> query | grep LINK_TYPE
714         LINK_TYPE_P1                        ETH(2)
715         LINK_TYPE_P2                        ETH(2)
716
717    Link types may have to be configured to Ethernet:
718
719    .. code-block:: console
720
721         mlxconfig -d <mst device> set LINK_TYPE_P1/2=1/2/3
722
723         * LINK_TYPE_P1=<1|2|3> , 1=Infiniband 2=Ethernet 3=VPI(auto-sense)
724
725    For hypervisors verify SR-IOV is enabled on the NIC:
726
727    .. code-block:: console
728
729         mlxconfig -d <mst device> query | grep SRIOV_EN
730         SRIOV_EN                            True(1)
731
732    If needed, set enable the set the relevant fields:
733
734    .. code-block:: console
735
736         mlxconfig -d <mst device> set SRIOV_EN=1 NUM_OF_VFS=16
737         mlxfwreset -d <mst device> reset
738
739 5. Restart the driver:
740
741    .. code-block:: console
742
743         /etc/init.d/openibd restart
744
745    or:
746
747    .. code-block:: console
748
749         service openibd restart
750
751    If link type was changed, firmware must be reset as well:
752
753    .. code-block:: console
754
755         mlxfwreset -d <mst device> reset
756
757    For hypervisors, after reset write the sysfs number of virtual functions
758    needed for the PF.
759
760    To dynamically instantiate a given number of virtual functions (VFs):
761
762    .. code-block:: console
763
764         echo [num_vfs] > /sys/class/infiniband/mlx5_0/device/sriov_numvfs
765
766 6. Compile DPDK and you are ready to go. See instructions on
767    :ref:`Development Kit Build System <Development_Kit_Build_System>`
768
769 Performance tuning
770 ------------------
771
772 1. Configure aggressive CQE Zipping for maximum performance:
773
774   .. code-block:: console
775
776         mlxconfig -d <mst device> s CQE_COMPRESSION=1
777
778   To set it back to the default CQE Zipping mode use:
779
780   .. code-block:: console
781
782         mlxconfig -d <mst device> s CQE_COMPRESSION=0
783
784 2. In case of virtualization:
785
786    - Make sure that hypervisor kernel is 3.16 or newer.
787    - Configure boot with ``iommu=pt``.
788    - Use 1G huge pages.
789    - Make sure to allocate a VM on huge pages.
790    - Make sure to set CPU pinning.
791
792 3. Use the CPU near local NUMA node to which the PCIe adapter is connected,
793    for better performance. For VMs, verify that the right CPU
794    and NUMA node are pinned according to the above. Run:
795
796    .. code-block:: console
797
798         lstopo-no-graphics
799
800    to identify the NUMA node to which the PCIe adapter is connected.
801
802 4. If more than one adapter is used, and root complex capabilities allow
803    to put both adapters on the same NUMA node without PCI bandwidth degradation,
804    it is recommended to locate both adapters on the same NUMA node.
805    This in order to forward packets from one to the other without
806    NUMA performance penalty.
807
808 5. Disable pause frames:
809
810    .. code-block:: console
811
812         ethtool -A <netdev> rx off tx off
813
814 6. Verify IO non-posted prefetch is disabled by default. This can be checked
815    via the BIOS configuration. Please contact you server provider for more
816    information about the settings.
817
818 .. note::
819
820         On some machines, depends on the machine integrator, it is beneficial
821         to set the PCI max read request parameter to 1K. This can be
822         done in the following way:
823
824         To query the read request size use:
825
826         .. code-block:: console
827
828                 setpci -s <NIC PCI address> 68.w
829
830         If the output is different than 3XXX, set it by:
831
832         .. code-block:: console
833
834                 setpci -s <NIC PCI address> 68.w=3XXX
835
836         The XXX can be different on different systems. Make sure to configure
837         according to the setpci output.
838
839 7. To minimize overhead of searching Memory Regions:
840
841    - '--socket-mem' is recommended to pin memory by predictable amount.
842    - Configure per-lcore cache when creating Mempools for packet buffer.
843    - Refrain from dynamically allocating/freeing memory in run-time.
844
845 Notes for testpmd
846 -----------------
847
848 Compared to librte_pmd_mlx4 that implements a single RSS configuration per
849 port, librte_pmd_mlx5 supports per-protocol RSS configuration.
850
851 Since ``testpmd`` defaults to IP RSS mode and there is currently no
852 command-line parameter to enable additional protocols (UDP and TCP as well
853 as IP), the following commands must be entered from its CLI to get the same
854 behavior as librte_pmd_mlx4:
855
856 .. code-block:: console
857
858    > port stop all
859    > port config all rss all
860    > port start all
861
862 Usage example
863 -------------
864
865 This section demonstrates how to launch **testpmd** with Mellanox
866 ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/Bluefield devices managed by librte_pmd_mlx5.
867
868 #. Load the kernel modules:
869
870    .. code-block:: console
871
872       modprobe -a ib_uverbs mlx5_core mlx5_ib
873
874    Alternatively if MLNX_OFED/MLNX_EN is fully installed, the following script
875    can be run:
876
877    .. code-block:: console
878
879       /etc/init.d/openibd restart
880
881    .. note::
882
883       User space I/O kernel modules (uio and igb_uio) are not used and do
884       not have to be loaded.
885
886 #. Make sure Ethernet interfaces are in working order and linked to kernel
887    verbs. Related sysfs entries should be present:
888
889    .. code-block:: console
890
891       ls -d /sys/class/net/*/device/infiniband_verbs/uverbs* | cut -d / -f 5
892
893    Example output:
894
895    .. code-block:: console
896
897       eth30
898       eth31
899       eth32
900       eth33
901
902 #. Optionally, retrieve their PCI bus addresses for whitelisting:
903
904    .. code-block:: console
905
906       {
907           for intf in eth2 eth3 eth4 eth5;
908           do
909               (cd "/sys/class/net/${intf}/device/" && pwd -P);
910           done;
911       } |
912       sed -n 's,.*/\(.*\),-w \1,p'
913
914    Example output:
915
916    .. code-block:: console
917
918       -w 0000:05:00.1
919       -w 0000:06:00.0
920       -w 0000:06:00.1
921       -w 0000:05:00.0
922
923 #. Request huge pages:
924
925    .. code-block:: console
926
927       echo 1024 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages/nr_hugepages
928
929 #. Start testpmd with basic parameters:
930
931    .. code-block:: console
932
933       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
934
935    Example output:
936
937    .. code-block:: console
938
939       [...]
940       EAL: PCI device 0000:05:00.0 on NUMA socket 0
941       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
942       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_0" (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:fe
945       EAL: PCI device 0000:05:00.1 on NUMA socket 0
946       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
947       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_1" (VF: false)
948       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
949       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:ff
950       EAL: PCI device 0000:06:00.0 on NUMA socket 0
951       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
952       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_2" (VF: false)
953       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
954       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fa
955       EAL: PCI device 0000:06:00.1 on NUMA socket 0
956       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
957       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_3" (VF: false)
958       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
959       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fb
960       Interactive-mode selected
961       Configuring Port 0 (socket 0)
962       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cba80: TX queues number update: 0 -> 2
963       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cba80: RX queues number update: 0 -> 2
964       Port 0: E4:1D:2D:E7:0C:FE
965       Configuring Port 1 (socket 0)
966       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ccac8: TX queues number update: 0 -> 2
967       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ccac8: RX queues number update: 0 -> 2
968       Port 1: E4:1D:2D:E7:0C:FF
969       Configuring Port 2 (socket 0)
970       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cdb10: TX queues number update: 0 -> 2
971       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cdb10: RX queues number update: 0 -> 2
972       Port 2: E4:1D:2D:E7:0C:FA
973       Configuring Port 3 (socket 0)
974       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ceb58: TX queues number update: 0 -> 2
975       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ceb58: RX queues number update: 0 -> 2
976       Port 3: E4:1D:2D:E7:0C:FB
977       Checking link statuses...
978       Port 0 Link Up - speed 40000 Mbps - full-duplex
979       Port 1 Link Up - speed 40000 Mbps - full-duplex
980       Port 2 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
981       Port 3 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
982       Done
983       testpmd>