net/mlx5: add control of excessive memory pinning by kernel
[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   - External memory unregistered in EAL memseg list cannot be used for DMA
90     unless such memory has been registered by ``mlx5_mr_update_ext_mp()`` in
91     primary process and remapped to the same virtual address in secondary
92     process. If the external memory is registered by primary process but has
93     different virtual address in secondary process, unexpected error may happen.
94
95 - Flow pattern without any specific vlan will match for vlan packets as well:
96
97   When VLAN spec is not specified in the pattern, the matching rule will be created with VLAN as a wild card.
98   Meaning, the flow rule::
99
100         flow create 0 ingress pattern eth / vlan vid is 3 / ipv4 / end ...
101
102   Will only match vlan packets with vid=3. and the flow rules::
103
104         flow create 0 ingress pattern eth / ipv4 / end ...
105
106   Or::
107
108         flow create 0 ingress pattern eth / vlan / ipv4 / end ...
109
110   Will match any ipv4 packet (VLAN included).
111
112 - A multi segment packet must have less than 6 segments in case the Tx burst function
113   is set to multi-packet send or Enhanced multi-packet send. Otherwise it must have
114   less than 50 segments.
115
116 - Count action for RTE flow is **only supported in Mellanox OFED**.
117
118 - Flows with a VXLAN Network Identifier equal (or ends to be equal)
119   to 0 are not supported.
120
121 - VXLAN TSO and checksum offloads are not supported on VM.
122
123 - L3 VXLAN and VXLAN-GPE tunnels cannot be supported together with MPLSoGRE and MPLSoUDP.
124
125 - VF: flow rules created on VF devices can only match traffic targeted at the
126   configured MAC addresses (see ``rte_eth_dev_mac_addr_add()``).
127
128 .. note::
129
130    MAC addresses not already present in the bridge table of the associated
131    kernel network device will be added and cleaned up by the PMD when closing
132    the device. In case of ungraceful program termination, some entries may
133    remain present and should be removed manually by other means.
134
135 - When Multi-Packet Rx queue is configured (``mprq_en``), a Rx packet can be
136   externally attached to a user-provided mbuf with having EXT_ATTACHED_MBUF in
137   ol_flags. As the mempool for the external buffer is managed by PMD, all the
138   Rx mbufs must be freed before the device is closed. Otherwise, the mempool of
139   the external buffers will be freed by PMD and the application which still
140   holds the external buffers may be corrupted.
141
142 - If Multi-Packet Rx queue is configured (``mprq_en``) and Rx CQE compression is
143   enabled (``rxq_cqe_comp_en``) at the same time, RSS hash result is not fully
144   supported. Some Rx packets may not have PKT_RX_RSS_HASH.
145
146 - IPv6 Multicast messages are not supported on VM, while promiscuous mode
147   and allmulticast mode are both set to off.
148   To receive IPv6 Multicast messages on VM, explicitly set the relevant
149   MAC address using rte_eth_dev_mac_addr_add() API.
150
151 - E-Switch VXLAN tunnel is not supported together with outer VLAN.
152
153 - E-Switch Flows with VNI pattern must include the VXLAN decapsulation action.
154
155 - E-Switch VXLAN decapsulation Flow:
156
157   - can be applied to PF port only.
158   - must specify VF port action (packet redirection from PF to VF).
159   - must specify tunnel outer UDP local (destination) port, wildcards not allowed.
160   - must specify tunnel outer VNI, wildcards not allowed.
161   - must specify tunnel outer local (destination)  IPv4 or IPv6 address, wildcards not allowed.
162   - optionally may specify tunnel outer remote (source) IPv4 or IPv6, wildcards or group IPs allowed.
163   - optionally may specify tunnel inner source and destination MAC addresses.
164
165 - E-Switch VXLAN encapsulation Flow:
166
167   - can be applied to VF ports only.
168   - must specify PF port action (packet redirection from VF to PF).
169   - must specify the VXLAN item with tunnel outer parameters.
170   - must specify the tunnel outer VNI in the VXLAN item.
171   - must specify the tunnel outer remote (destination) UDP port in the VXLAN item.
172   - 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.
173   - must specify the tunnel outer remote (destination) IPv4 or IPv6 in the VXLAN item, group IPs allowed.
174   - must specify the tunnel outer destination MAC address in the VXLAN item, this address will be used to create neigh rule.
175
176 Statistics
177 ----------
178
179 MLX5 supports various of methods to report statistics:
180
181 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.
182
183 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.
184
185 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.
186
187 Configuration
188 -------------
189
190 Compilation options
191 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
192
193 These options can be modified in the ``.config`` file.
194
195 - ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_PMD`` (default **n**)
196
197   Toggle compilation of librte_pmd_mlx5 itself.
198
199 - ``CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_DLOPEN`` (default **n**)
200
201   Build PMD with additional code to make it loadable without hard
202   dependencies on **libibverbs** nor **libmlx5**, which may not be installed
203   on the target system.
204
205   In this mode, their presence is still required for it to run properly,
206   however their absence won't prevent a DPDK application from starting (with
207   ``CONFIG_RTE_BUILD_SHARED_LIB`` disabled) and they won't show up as
208   missing with ``ldd(1)``.
209
210   It works by moving these dependencies to a purpose-built rdma-core "glue"
211   plug-in which must either be installed in a directory whose name is based
212   on ``CONFIG_RTE_EAL_PMD_PATH`` suffixed with ``-glue`` if set, or in a
213   standard location for the dynamic linker (e.g. ``/lib``) if left to the
214   default empty string (``""``).
215
216   This option has no performance impact.
217
218 - ``CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_STATIC`` (default **n**)
219
220   Embed static flavour of the dependencies **libibverbs** and **libmlx5**
221   in the PMD shared library or the executable static binary.
222
223 - ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_DEBUG`` (default **n**)
224
225   Toggle debugging code and stricter compilation flags. Enabling this option
226   adds additional run-time checks and debugging messages at the cost of
227   lower performance.
228
229 .. note::
230
231    For Bluefield, target should be set to ``arm64-bluefield-linux-gcc``. This
232    will enable ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_PMD`` and set ``RTE_CACHE_LINE_SIZE`` to
233    64. Default armv8a configuration of make build and meson build set it to 128
234    then brings performance degradation.
235
236 Environment variables
237 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
238
239 - ``MLX5_GLUE_PATH``
240
241   A list of directories in which to search for the rdma-core "glue" plug-in,
242   separated by colons or semi-colons.
243
244   Only matters when compiled with ``CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_DLOPEN``
245   enabled and most useful when ``CONFIG_RTE_EAL_PMD_PATH`` is also set,
246   since ``LD_LIBRARY_PATH`` has no effect in this case.
247
248 - ``MLX5_SHUT_UP_BF``
249
250   Configures HW Tx doorbell register as IO-mapped.
251
252   By default, the HW Tx doorbell is configured as a write-combining register.
253   The register would be flushed to HW usually when the write-combining buffer
254   becomes full, but it depends on CPU design.
255
256   Except for vectorized Tx burst routines, a write memory barrier is enforced
257   after updating the register so that the update can be immediately visible to
258   HW.
259
260   When vectorized Tx burst is called, the barrier is set only if the burst size
261   is not aligned to MLX5_VPMD_TX_MAX_BURST. However, setting this environmental
262   variable will bring better latency even though the maximum throughput can
263   slightly decline.
264
265 Run-time configuration
266 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
267
268 - librte_pmd_mlx5 brings kernel network interfaces up during initialization
269   because it is affected by their state. Forcing them down prevents packets
270   reception.
271
272 - **ethtool** operations on related kernel interfaces also affect the PMD.
273
274 - ``rxq_cqe_comp_en`` parameter [int]
275
276   A nonzero value enables the compression of CQE on RX side. This feature
277   allows to save PCI bandwidth and improve performance. Enabled by default.
278
279   Supported on:
280
281   - x86_64 with ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
282   - POWER8 and ARMv8 with ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
283
284 - ``rxq_cqe_pad_en`` parameter [int]
285
286   A nonzero value enables 128B padding of CQE on RX side. The size of CQE
287   is aligned with the size of a cacheline of the core. If cacheline size is
288   128B, the CQE size is configured to be 128B even though the device writes
289   only 64B data on the cacheline. This is to avoid unnecessary cache
290   invalidation by device's two consecutive writes on to one cacheline.
291   However in some architecture, it is more beneficial to update entire
292   cacheline with padding the rest 64B rather than striding because
293   read-modify-write could drop performance a lot. On the other hand,
294   writing extra data will consume more PCIe bandwidth and could also drop
295   the maximum throughput. It is recommended to empirically set this
296   parameter. Disabled by default.
297
298   Supported on:
299
300   - CPU having 128B cacheline with ConnectX-5 and Bluefield.
301
302 - ``rxq_pkt_pad_en`` parameter [int]
303
304   A nonzero value enables padding Rx packet to the size of cacheline on PCI
305   transaction. This feature would waste PCI bandwidth but could improve
306   performance by avoiding partial cacheline write which may cause costly
307   read-modify-copy in memory transaction on some architectures. Disabled by
308   default.
309
310   Supported on:
311
312   - x86_64 with ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
313   - POWER8 and ARMv8 with ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
314
315 - ``mprq_en`` parameter [int]
316
317   A nonzero value enables configuring Multi-Packet Rx queues. Rx queue is
318   configured as Multi-Packet RQ if the total number of Rx queues is
319   ``rxqs_min_mprq`` or more and Rx scatter isn't configured. Disabled by
320   default.
321
322   Multi-Packet Rx Queue (MPRQ a.k.a Striding RQ) can further save PCIe bandwidth
323   by posting a single large buffer for multiple packets. Instead of posting a
324   buffers per a packet, one large buffer is posted in order to receive multiple
325   packets on the buffer. A MPRQ buffer consists of multiple fixed-size strides
326   and each stride receives one packet. MPRQ can improve throughput for
327   small-packet traffic.
328
329   When MPRQ is enabled, max_rx_pkt_len can be larger than the size of
330   user-provided mbuf even if DEV_RX_OFFLOAD_SCATTER isn't enabled. PMD will
331   configure large stride size enough to accommodate max_rx_pkt_len as long as
332   device allows. Note that this can waste system memory compared to enabling Rx
333   scatter and multi-segment packet.
334
335 - ``mprq_log_stride_num`` parameter [int]
336
337   Log 2 of the number of strides for Multi-Packet Rx queue. Configuring more
338   strides can reduce PCIe traffic further. If configured value is not in the
339   range of device capability, the default value will be set with a warning
340   message. The default value is 4 which is 16 strides per a buffer, valid only
341   if ``mprq_en`` is set.
342
343   The size of Rx queue should be bigger than the number of strides.
344
345 - ``mprq_max_memcpy_len`` parameter [int]
346
347   The maximum length of packet to memcpy in case of Multi-Packet Rx queue. Rx
348   packet is mem-copied to a user-provided mbuf if the size of Rx packet is less
349   than or equal to this parameter. Otherwise, PMD will attach the Rx packet to
350   the mbuf by external buffer attachment - ``rte_pktmbuf_attach_extbuf()``.
351   A mempool for external buffers will be allocated and managed by PMD. If Rx
352   packet is externally attached, ol_flags field of the mbuf will have
353   EXT_ATTACHED_MBUF and this flag must be preserved. ``RTE_MBUF_HAS_EXTBUF()``
354   checks the flag. The default value is 128, valid only if ``mprq_en`` is set.
355
356 - ``rxqs_min_mprq`` parameter [int]
357
358   Configure Rx queues as Multi-Packet RQ if the total number of Rx queues is
359   greater or equal to this value. The default value is 12, valid only if
360   ``mprq_en`` is set.
361
362 - ``txq_inline`` parameter [int]
363
364   Amount of data to be inlined during TX operations. Improves latency.
365   Can improve PPS performance when PCI back pressure is detected and may be
366   useful for scenarios involving heavy traffic on many queues.
367
368   Because additional software logic is necessary to handle this mode, this
369   option should be used with care, as it can lower performance when back
370   pressure is not expected.
371
372 - ``txqs_min_inline`` parameter [int]
373
374   Enable inline send only when the number of TX queues is greater or equal
375   to this value.
376
377   This option should be used in combination with ``txq_inline`` above.
378
379   On ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield without
380   Enhanced MPW:
381
382         - Disabled by default.
383         - In case ``txq_inline`` is set recommendation is 4.
384
385   On ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield with Enhanced MPW:
386
387         - Set to 8 by default.
388
389 - ``txqs_max_vec`` parameter [int]
390
391   Enable vectorized Tx only when the number of TX queues is less than or
392   equal to this value. Effective only when ``tx_vec_en`` is enabled.
393
394   On ConnectX-5:
395
396         - Set to 8 by default on ARMv8.
397         - Set to 4 by default otherwise.
398
399   On Bluefield
400
401         - Set to 16 by default.
402
403 - ``txq_mpw_en`` parameter [int]
404
405   A nonzero value enables multi-packet send (MPS) for ConnectX-4 Lx and
406   enhanced multi-packet send (Enhanced MPS) for ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
407   MPS allows the TX burst function to pack up multiple packets in a
408   single descriptor session in order to save PCI bandwidth and improve
409   performance at the cost of a slightly higher CPU usage. When
410   ``txq_inline`` is set along with ``txq_mpw_en``, TX burst function tries
411   to copy entire packet data on to TX descriptor instead of including
412   pointer of packet only if there is enough room remained in the
413   descriptor. ``txq_inline`` sets per-descriptor space for either pointers
414   or inlined packets. In addition, Enhanced MPS supports hybrid mode -
415   mixing inlined packets and pointers in the same descriptor.
416
417   This option cannot be used with certain offloads such as ``DEV_TX_OFFLOAD_TCP_TSO,
418   DEV_TX_OFFLOAD_VXLAN_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_GRE_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_VLAN_INSERT``.
419   When those offloads are requested the MPS send function will not be used.
420
421   It is currently only supported on the ConnectX-4 Lx, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield
422   families of adapters.
423   On ConnectX-4 Lx the MPW is considered un-secure hence disabled by default.
424   Users which enable the MPW should be aware that application which provides incorrect
425   mbuf descriptors in the Tx burst can lead to serious errors in the host including, on some cases,
426   NIC to get stuck.
427   On ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield the MPW is secure and enabled by default.
428
429 - ``txq_mpw_hdr_dseg_en`` parameter [int]
430
431   A nonzero value enables including two pointers in the first block of TX
432   descriptor. This can be used to lessen CPU load for memory copy.
433
434   Effective only when Enhanced MPS is supported. Disabled by default.
435
436 - ``txq_max_inline_len`` parameter [int]
437
438   Maximum size of packet to be inlined. This limits the size of packet to
439   be inlined. If the size of a packet is larger than configured value, the
440   packet isn't inlined even though there's enough space remained in the
441   descriptor. Instead, the packet is included with pointer.
442
443   Effective only when Enhanced MPS is supported. The default value is 256.
444
445 - ``tx_vec_en`` parameter [int]
446
447   A nonzero value enables Tx vector on ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield NICs if the number of
448   global Tx queues on the port is less than ``txqs_max_vec``.
449
450   This option cannot be used with certain offloads such as ``DEV_TX_OFFLOAD_TCP_TSO,
451   DEV_TX_OFFLOAD_VXLAN_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_GRE_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_VLAN_INSERT``.
452   When those offloads are requested the MPS send function will not be used.
453
454   Enabled by default on ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
455
456 - ``rx_vec_en`` parameter [int]
457
458   A nonzero value enables Rx vector if the port is not configured in
459   multi-segment otherwise this parameter is ignored.
460
461   Enabled by default.
462
463 - ``vf_nl_en`` parameter [int]
464
465   A nonzero value enables Netlink requests from the VF to add/remove MAC
466   addresses or/and enable/disable promiscuous/all multicast on the Netdevice.
467   Otherwise the relevant configuration must be run with Linux iproute2 tools.
468   This is a prerequisite to receive this kind of traffic.
469
470   Enabled by default, valid only on VF devices ignored otherwise.
471
472 - ``l3_vxlan_en`` parameter [int]
473
474   A nonzero value allows L3 VXLAN and VXLAN-GPE flow creation. To enable
475   L3 VXLAN or VXLAN-GPE, users has to configure firmware and enable this
476   parameter. This is a prerequisite to receive this kind of traffic.
477
478   Disabled by default.
479
480 - ``dv_flow_en`` parameter [int]
481
482   A nonzero value enables the DV flow steering assuming it is supported
483   by the driver.
484   The DV flow steering is not supported on switchdev mode.
485
486   Disabled by default.
487
488 - ``mr_ext_memseg_en`` parameter [int]
489
490   A nonzero value enables extending memseg when registering DMA memory. If
491   enabled, the number of entries in MR (Memory Region) lookup table on datapath
492   is minimized and it benefits performance. On the other hand, it worsens memory
493   utilization because registered memory is pinned by kernel driver. Even if a
494   page in the extended chunk is freed, that doesn't become reusable until the
495   entire memory is freed.
496
497   Enabled by default.
498
499 - ``representor`` parameter [list]
500
501   This parameter can be used to instantiate DPDK Ethernet devices from
502   existing port (or VF) representors configured on the device.
503
504   It is a standard parameter whose format is described in
505   :ref:`ethernet_device_standard_device_arguments`.
506
507   For instance, to probe port representors 0 through 2::
508
509     representor=[0-2]
510
511 Firmware configuration
512 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
513
514 - L3 VXLAN and VXLAN-GPE destination UDP port
515
516    .. code-block:: console
517
518      mlxconfig -d <mst device> set IP_OVER_VXLAN_EN=1
519      mlxconfig -d <mst device> set IP_OVER_VXLAN_PORT=<udp dport>
520
521   Verify configurations are set:
522
523    .. code-block:: console
524
525      mlxconfig -d <mst device> query | grep IP_OVER_VXLAN
526      IP_OVER_VXLAN_EN                    True(1)
527      IP_OVER_VXLAN_PORT                  <udp dport>
528
529 Prerequisites
530 -------------
531
532 This driver relies on external libraries and kernel drivers for resources
533 allocations and initialization. The following dependencies are not part of
534 DPDK and must be installed separately:
535
536 - **libibverbs**
537
538   User space Verbs framework used by librte_pmd_mlx5. This library provides
539   a generic interface between the kernel and low-level user space drivers
540   such as libmlx5.
541
542   It allows slow and privileged operations (context initialization, hardware
543   resources allocations) to be managed by the kernel and fast operations to
544   never leave user space.
545
546 - **libmlx5**
547
548   Low-level user space driver library for Mellanox
549   ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/Bluefield devices, it is automatically loaded
550   by libibverbs.
551
552   This library basically implements send/receive calls to the hardware
553   queues.
554
555 - **libmnl**
556
557   Minimalistic Netlink library mainly relied on to manage E-Switch flow
558   rules (i.e. those with the "transfer" attribute and typically involving
559   port representors).
560
561 - **Kernel modules**
562
563   They provide the kernel-side Verbs API and low level device drivers that
564   manage actual hardware initialization and resources sharing with user
565   space processes.
566
567   Unlike most other PMDs, these modules must remain loaded and bound to
568   their devices:
569
570   - mlx5_core: hardware driver managing Mellanox
571     ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/Bluefield devices and related Ethernet kernel
572     network devices.
573   - mlx5_ib: InifiniBand device driver.
574   - ib_uverbs: user space driver for Verbs (entry point for libibverbs).
575
576 - **Firmware update**
577
578   Mellanox OFED/EN releases include firmware updates for
579   ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/Bluefield adapters.
580
581   Because each release provides new features, these updates must be applied to
582   match the kernel modules and libraries they come with.
583
584 .. note::
585
586    Both libraries are BSD and GPL licensed. Linux kernel modules are GPL
587    licensed.
588
589 Installation
590 ~~~~~~~~~~~~
591
592 Either RDMA Core library with a recent enough Linux kernel release
593 (recommended) or Mellanox OFED/EN, which provides compatibility with older
594 releases.
595
596 RMDA Core with Linux Kernel
597 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
598
599 - Minimal kernel version : v4.14 or the most recent 4.14-rc (see `Linux installation documentation`_)
600 - Minimal rdma-core version: v15+ commit 0c5f5765213a ("Merge pull request #227 from yishaih/tm")
601   (see `RDMA Core installation documentation`_)
602 - When building for i686 use:
603
604   - rdma-core version 18.0 or above built with 32bit support.
605   - Kernel version 4.14.41 or above.
606
607 - Starting with rdma-core v21, static libraries can be built::
608
609     cd build
610     CFLAGS=-fPIC cmake -DIN_PLACE=1 -DENABLE_STATIC=1 -GNinja ..
611     ninja
612
613 .. _`Linux installation documentation`: https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux-stable.git/plain/Documentation/admin-guide/README.rst
614 .. _`RDMA Core installation documentation`: https://raw.githubusercontent.com/linux-rdma/rdma-core/master/README.md
615
616 If rdma-core libraries are built but not installed, DPDK makefile can link them,
617 thanks to these environment variables:
618
619    - ``EXTRA_CFLAGS=-I/path/to/rdma-core/build/include``
620    - ``EXTRA_LDFLAGS=-L/path/to/rdma-core/build/lib``
621    - ``PKG_CONFIG_PATH=/path/to/rdma-core/build/lib/pkgconfig``
622
623 Mellanox OFED/EN
624 ^^^^^^^^^^^^^^^^
625
626 - Mellanox OFED version: **4.4, 4.5** / Mellanox EN version: **4.5**
627 - firmware version:
628
629   - ConnectX-4: **12.21.1000** and above.
630   - ConnectX-4 Lx: **14.21.1000** and above.
631   - ConnectX-5: **16.21.1000** and above.
632   - ConnectX-5 Ex: **16.21.1000** and above.
633   - ConnectX-6: **20.99.5374** and above.
634   - Bluefield: **18.99.3950** and above.
635
636 While these libraries and kernel modules are available on OpenFabrics
637 Alliance's `website <https://www.openfabrics.org/>`__ and provided by package
638 managers on most distributions, this PMD requires Ethernet extensions that
639 may not be supported at the moment (this is a work in progress).
640
641 `Mellanox OFED
642 <http://www.mellanox.com/page/products_dyn?product_family=26&mtag=linux>`__ and
643 `Mellanox EN
644 <http://www.mellanox.com/page/products_dyn?product_family=27&mtag=linux>`__
645 include the necessary support and should be used in the meantime. For DPDK,
646 only libibverbs, libmlx5, mlnx-ofed-kernel packages and firmware updates are
647 required from that distribution.
648
649 .. note::
650
651    Several versions of Mellanox OFED/EN are available. Installing the version
652    this DPDK release was developed and tested against is strongly
653    recommended. Please check the `prerequisites`_.
654
655 Libmnl
656 ^^^^^^
657
658 Minimal version for libmnl is **1.0.3**.
659
660 As a dependency of the **iproute2** suite, this library is often installed
661 by default. It is otherwise readily available through standard system
662 packages.
663
664 Its development headers must be installed in order to compile this PMD.
665 These packages are usually named **libmnl-dev** or **libmnl-devel**
666 depending on the Linux distribution.
667
668 Supported NICs
669 --------------
670
671 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 10G MCX4111A-XCAT (1x10G)
672 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 10G MCX4121A-XCAT (2x10G)
673 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 25G MCX4111A-ACAT (1x25G)
674 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 25G MCX4121A-ACAT (2x25G)
675 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX4131A-BCAT (1x40G)
676 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX413A-BCAT (1x40G)
677 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX415A-BCAT (1x40G)
678 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX4131A-GCAT (1x50G)
679 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX413A-GCAT (1x50G)
680 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX414A-BCAT (2x50G)
681 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX415A-GCAT (2x50G)
682 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX416A-BCAT (2x50G)
683 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX416A-GCAT (2x50G)
684 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX415A-CCAT (1x100G)
685 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 100G MCX416A-CCAT (2x100G)
686 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 Lx 10G MCX4121A-XCAT (2x10G)
687 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 Lx 25G MCX4121A-ACAT (2x25G)
688 * Mellanox(R) ConnectX(R)-5 100G MCX556A-ECAT (2x100G)
689 * Mellanox(R) ConnectX(R)-5 Ex EN 100G MCX516A-CDAT (2x100G)
690
691 Quick Start Guide on OFED/EN
692 ----------------------------
693
694 1. Download latest Mellanox OFED/EN. For more info check the  `prerequisites`_.
695
696
697 2. Install the required libraries and kernel modules either by installing
698    only the required set, or by installing the entire Mellanox OFED/EN:
699
700    .. code-block:: console
701
702         ./mlnxofedinstall --upstream-libs --dpdk
703
704 3. Verify the firmware is the correct one:
705
706    .. code-block:: console
707
708         ibv_devinfo
709
710 4. Verify all ports links are set to Ethernet:
711
712    .. code-block:: console
713
714         mlxconfig -d <mst device> query | grep LINK_TYPE
715         LINK_TYPE_P1                        ETH(2)
716         LINK_TYPE_P2                        ETH(2)
717
718    Link types may have to be configured to Ethernet:
719
720    .. code-block:: console
721
722         mlxconfig -d <mst device> set LINK_TYPE_P1/2=1/2/3
723
724         * LINK_TYPE_P1=<1|2|3> , 1=Infiniband 2=Ethernet 3=VPI(auto-sense)
725
726    For hypervisors verify SR-IOV is enabled on the NIC:
727
728    .. code-block:: console
729
730         mlxconfig -d <mst device> query | grep SRIOV_EN
731         SRIOV_EN                            True(1)
732
733    If needed, set enable the set the relevant fields:
734
735    .. code-block:: console
736
737         mlxconfig -d <mst device> set SRIOV_EN=1 NUM_OF_VFS=16
738         mlxfwreset -d <mst device> reset
739
740 5. Restart the driver:
741
742    .. code-block:: console
743
744         /etc/init.d/openibd restart
745
746    or:
747
748    .. code-block:: console
749
750         service openibd restart
751
752    If link type was changed, firmware must be reset as well:
753
754    .. code-block:: console
755
756         mlxfwreset -d <mst device> reset
757
758    For hypervisors, after reset write the sysfs number of virtual functions
759    needed for the PF.
760
761    To dynamically instantiate a given number of virtual functions (VFs):
762
763    .. code-block:: console
764
765         echo [num_vfs] > /sys/class/infiniband/mlx5_0/device/sriov_numvfs
766
767 6. Compile DPDK and you are ready to go. See instructions on
768    :ref:`Development Kit Build System <Development_Kit_Build_System>`
769
770 Performance tuning
771 ------------------
772
773 1. Configure aggressive CQE Zipping for maximum performance:
774
775   .. code-block:: console
776
777         mlxconfig -d <mst device> s CQE_COMPRESSION=1
778
779   To set it back to the default CQE Zipping mode use:
780
781   .. code-block:: console
782
783         mlxconfig -d <mst device> s CQE_COMPRESSION=0
784
785 2. In case of virtualization:
786
787    - Make sure that hypervisor kernel is 3.16 or newer.
788    - Configure boot with ``iommu=pt``.
789    - Use 1G huge pages.
790    - Make sure to allocate a VM on huge pages.
791    - Make sure to set CPU pinning.
792
793 3. Use the CPU near local NUMA node to which the PCIe adapter is connected,
794    for better performance. For VMs, verify that the right CPU
795    and NUMA node are pinned according to the above. Run:
796
797    .. code-block:: console
798
799         lstopo-no-graphics
800
801    to identify the NUMA node to which the PCIe adapter is connected.
802
803 4. If more than one adapter is used, and root complex capabilities allow
804    to put both adapters on the same NUMA node without PCI bandwidth degradation,
805    it is recommended to locate both adapters on the same NUMA node.
806    This in order to forward packets from one to the other without
807    NUMA performance penalty.
808
809 5. Disable pause frames:
810
811    .. code-block:: console
812
813         ethtool -A <netdev> rx off tx off
814
815 6. Verify IO non-posted prefetch is disabled by default. This can be checked
816    via the BIOS configuration. Please contact you server provider for more
817    information about the settings.
818
819 .. note::
820
821         On some machines, depends on the machine integrator, it is beneficial
822         to set the PCI max read request parameter to 1K. This can be
823         done in the following way:
824
825         To query the read request size use:
826
827         .. code-block:: console
828
829                 setpci -s <NIC PCI address> 68.w
830
831         If the output is different than 3XXX, set it by:
832
833         .. code-block:: console
834
835                 setpci -s <NIC PCI address> 68.w=3XXX
836
837         The XXX can be different on different systems. Make sure to configure
838         according to the setpci output.
839
840 7. To minimize overhead of searching Memory Regions:
841
842    - '--socket-mem' is recommended to pin memory by predictable amount.
843    - Configure per-lcore cache when creating Mempools for packet buffer.
844    - Refrain from dynamically allocating/freeing memory in run-time.
845
846 Notes for testpmd
847 -----------------
848
849 Compared to librte_pmd_mlx4 that implements a single RSS configuration per
850 port, librte_pmd_mlx5 supports per-protocol RSS configuration.
851
852 Since ``testpmd`` defaults to IP RSS mode and there is currently no
853 command-line parameter to enable additional protocols (UDP and TCP as well
854 as IP), the following commands must be entered from its CLI to get the same
855 behavior as librte_pmd_mlx4:
856
857 .. code-block:: console
858
859    > port stop all
860    > port config all rss all
861    > port start all
862
863 Usage example
864 -------------
865
866 This section demonstrates how to launch **testpmd** with Mellanox
867 ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/Bluefield devices managed by librte_pmd_mlx5.
868
869 #. Load the kernel modules:
870
871    .. code-block:: console
872
873       modprobe -a ib_uverbs mlx5_core mlx5_ib
874
875    Alternatively if MLNX_OFED/MLNX_EN is fully installed, the following script
876    can be run:
877
878    .. code-block:: console
879
880       /etc/init.d/openibd restart
881
882    .. note::
883
884       User space I/O kernel modules (uio and igb_uio) are not used and do
885       not have to be loaded.
886
887 #. Make sure Ethernet interfaces are in working order and linked to kernel
888    verbs. Related sysfs entries should be present:
889
890    .. code-block:: console
891
892       ls -d /sys/class/net/*/device/infiniband_verbs/uverbs* | cut -d / -f 5
893
894    Example output:
895
896    .. code-block:: console
897
898       eth30
899       eth31
900       eth32
901       eth33
902
903 #. Optionally, retrieve their PCI bus addresses for whitelisting:
904
905    .. code-block:: console
906
907       {
908           for intf in eth2 eth3 eth4 eth5;
909           do
910               (cd "/sys/class/net/${intf}/device/" && pwd -P);
911           done;
912       } |
913       sed -n 's,.*/\(.*\),-w \1,p'
914
915    Example output:
916
917    .. code-block:: console
918
919       -w 0000:05:00.1
920       -w 0000:06:00.0
921       -w 0000:06:00.1
922       -w 0000:05:00.0
923
924 #. Request huge pages:
925
926    .. code-block:: console
927
928       echo 1024 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages/nr_hugepages
929
930 #. Start testpmd with basic parameters:
931
932    .. code-block:: console
933
934       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
935
936    Example output:
937
938    .. code-block:: console
939
940       [...]
941       EAL: PCI device 0000:05:00.0 on NUMA socket 0
942       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
943       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_0" (VF: false)
944       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
945       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fe
946       EAL: PCI device 0000:05:00.1 on NUMA socket 0
947       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
948       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_1" (VF: false)
949       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
950       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:ff
951       EAL: PCI device 0000:06:00.0 on NUMA socket 0
952       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
953       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_2" (VF: false)
954       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
955       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fa
956       EAL: PCI device 0000:06:00.1 on NUMA socket 0
957       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
958       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_3" (VF: false)
959       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
960       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fb
961       Interactive-mode selected
962       Configuring Port 0 (socket 0)
963       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cba80: TX queues number update: 0 -> 2
964       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cba80: RX queues number update: 0 -> 2
965       Port 0: E4:1D:2D:E7:0C:FE
966       Configuring Port 1 (socket 0)
967       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ccac8: TX queues number update: 0 -> 2
968       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ccac8: RX queues number update: 0 -> 2
969       Port 1: E4:1D:2D:E7:0C:FF
970       Configuring Port 2 (socket 0)
971       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cdb10: TX queues number update: 0 -> 2
972       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cdb10: RX queues number update: 0 -> 2
973       Port 2: E4:1D:2D:E7:0C:FA
974       Configuring Port 3 (socket 0)
975       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ceb58: TX queues number update: 0 -> 2
976       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ceb58: RX queues number update: 0 -> 2
977       Port 3: E4:1D:2D:E7:0C:FB
978       Checking link statuses...
979       Port 0 Link Up - speed 40000 Mbps - full-duplex
980       Port 1 Link Up - speed 40000 Mbps - full-duplex
981       Port 2 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
982       Port 3 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
983       Done
984       testpmd>