net/iavf: enable Rx timestamp on flex descriptor
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1 ..  SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2     Copyright(c) 2010-2015 Intel Corporation.
3     Copyright 2017 Mellanox Technologies, Ltd
4     All rights reserved.
5
6 .. include:: <isonum.txt>
7
8 .. _linux_gsg_linux_drivers:
9
10 Linux Drivers
11 =============
12
13 Different PMDs may require different kernel drivers in order to work properly.
14 Depending on the PMD being used, a corresponding kernel driver should be loaded,
15 and network ports should be bound to that driver.
16
17 .. _linux_gsg_binding_kernel:
18
19 Binding and Unbinding Network Ports to/from the Kernel Modules
20 --------------------------------------------------------------
21
22 .. note::
23
24    PMDs which use the bifurcated driver should not be unbound from their kernel drivers.
25    This section is for PMDs which use the UIO or VFIO drivers.
26    See :ref:`bifurcated_driver` section for more details.
27
28 .. note::
29
30    It is recommended that ``vfio-pci`` be used as the kernel module for DPDK-bound ports in all cases.
31    If an IOMMU is unavailable, the ``vfio-pci`` can be used in :ref:`no-iommu<vfio_noiommu>` mode.
32    If, for some reason, vfio is unavailable, then UIO-based modules, ``igb_uio`` and ``uio_pci_generic`` may be used.
33    See section :ref:`uio` for details.
34
35 Most devices require that the hardware to be used by DPDK be unbound from the kernel driver it uses,
36 and instead be bound to the ``vfio-pci`` kernel module before the application is run.
37 For such PMDs, any network ports or other hardware under Linux* control will be ignored and cannot be used by the application.
38
39 To bind ports to the ``vfio-pci`` module
40 for DPDK use, or to return ports to Linux control,
41 a utility script called ``dpdk-devbind.py`` is provided in the ``usertools`` subdirectory.
42 This utility can be used to provide a view of the current state of the network ports on the system,
43 and to bind and unbind those ports from the different kernel modules,
44 including the VFIO and UIO modules.
45 The following are some examples of how the script can be used.
46 A full description of the script and its parameters can be obtained
47 by calling the script with the ``--help`` or ``--usage`` options.
48 Note that the UIO or VFIO kernel modules to be used,
49 should be loaded into the kernel before running the ``dpdk-devbind.py`` script.
50
51 .. note::
52
53    Due to the way VFIO works, there are certain limitations
54    to which devices can be used with VFIO.
55    Mainly it comes down to how IOMMU groups work.
56    Any Virtual Function device can usually be used with VFIO on its own,
57    but physical devices may require either all ports bound to VFIO,
58    or some of them bound to VFIO while others not being bound to anything at all.
59
60    If your device is behind a PCI-to-PCI bridge,
61    the bridge will then be part of the IOMMU group in which your device is in.
62    Therefore, the bridge driver should also be unbound from the bridge PCI device
63    for VFIO to work with devices behind the bridge.
64
65 .. note::
66
67    While any user can run the ``dpdk-devbind.py`` script
68    to view the status of the network ports,
69    binding or unbinding network ports requires root privileges.
70
71 To see the status of all network ports on the system:
72
73 .. code-block:: console
74
75     ./usertools/dpdk-devbind.py --status
76
77     Network devices using DPDK-compatible driver
78     ============================================
79     0000:82:00.0 '82599EB 10-GbE NIC' drv=vfio-pci unused=ixgbe
80     0000:82:00.1 '82599EB 10-GbE NIC' drv=vfio-pci unused=ixgbe
81
82     Network devices using kernel driver
83     ===================================
84     0000:04:00.0 'I350 1-GbE NIC' if=em0  drv=igb unused=vfio-pci *Active*
85     0000:04:00.1 'I350 1-GbE NIC' if=eth1 drv=igb unused=vfio-pci
86     0000:04:00.2 'I350 1-GbE NIC' if=eth2 drv=igb unused=vfio-pci
87     0000:04:00.3 'I350 1-GbE NIC' if=eth3 drv=igb unused=vfio-pci
88
89     Other network devices
90     =====================
91     <none>
92
93 To bind device ``eth1``,``04:00.1``, to the ``vfio-pci`` driver:
94
95 .. code-block:: console
96
97     ./usertools/dpdk-devbind.py --bind=vfio-pci 04:00.1
98
99 or, alternatively,
100
101 .. code-block:: console
102
103     ./usertools/dpdk-devbind.py --bind=vfio-pci eth1
104
105 When specifying device ids, wildcards can be used for the final part of the address.
106 To restore device ``82:00.0`` and ``82:00.1`` to their original kernel binding:
107
108 .. code-block:: console
109
110     ./usertools/dpdk-devbind.py --bind=ixgbe 82:00.*
111
112 VFIO
113 ----
114
115 VFIO is a robust and secure driver that relies on IOMMU protection.
116 To make use of VFIO, the ``vfio-pci`` module must be loaded:
117
118 .. code-block:: console
119
120     sudo modprobe vfio-pci
121
122 VFIO kernel is usually present by default in all distributions,
123 however please consult your distributions documentation to make sure that is the case.
124
125 To make use of full VFIO functionality,
126 both kernel and BIOS must support and be configured
127 to use IO virtualization (such as Intel\ |reg| VT-d).
128
129 .. note::
130
131    In most cases, specifying "iommu=on" as kernel parameter should be enough to
132    configure the Linux kernel to use IOMMU.
133
134 For proper operation of VFIO when running DPDK applications as a non-privileged user, correct permissions should also be set up.
135 For more information, please refer to :ref:`Running_Without_Root_Privileges`.
136
137
138 .. _vfio_noiommu:
139
140 VFIO no-IOMMU mode
141 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
142
143 If there is no IOMMU available on the system, VFIO can still be used,
144 but it has to be loaded with an additional module parameter:
145
146 .. code-block:: console
147
148    modprobe vfio enable_unsafe_noiommu_mode=1
149
150 Alternatively, one can also enable this option in an already loaded kernel module:
151
152 .. code-block:: console
153
154    echo 1 > /sys/module/vfio/parameters/enable_unsafe_noiommu_mode
155
156 After that, VFIO can be used with hardware devices as usual.
157
158 .. note::
159
160    It may be required to unload all VFIO related-modules before probing
161    the module again with ``enable_unsafe_noiommu_mode=1`` parameter.
162
163 .. warning::
164
165    Since no-IOMMU mode forgoes IOMMU protection, it is inherently unsafe.
166    That said, it does make it possible for the user
167    to keep the degree of device access and programming that VFIO has,
168    in situations where IOMMU is not available.
169
170 VFIO Memory Mapping Limits
171 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
172
173 For DMA mapping of either external memory or hugepages, VFIO interface is used.
174 VFIO does not support partial unmap of once mapped memory. Hence DPDK's memory is
175 mapped in hugepage granularity or system page granularity. Number of DMA
176 mappings is limited by kernel with user locked memory limit of a process (rlimit)
177 for system/hugepage memory. Another per-container overall limit applicable both
178 for external memory and system memory was added in kernel 5.1 defined by
179 VFIO module parameter ``dma_entry_limit`` with a default value of 64K.
180 When application is out of DMA entries, these limits need to be adjusted to
181 increase the allowed limit.
182
183 Creating Virtual Functions using vfio-pci
184 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
185
186 Since Linux version 5.7,
187 the ``vfio-pci`` module supports the creation of virtual functions.
188 After the PF is bound to ``vfio-pci`` module,
189 the user can create the VFs using the ``sysfs`` interface,
190 and these VFs will be bound to ``vfio-pci`` module automatically.
191
192 When the PF is bound to ``vfio-pci``,
193 by default it will have a randomly generated VF token.
194 For security reasons, this token is write only,
195 so the user cannot read it from the kernel directly.
196 To access the VFs, the user needs to create a new token,
197 and use it to initialize both VF and PF devices.
198 The tokens are in UUID format,
199 so any UUID generation tool can be used to create a new token.
200
201 This VF token can be passed to DPDK by using EAL parameter ``--vfio-vf-token``.
202 The token will be used for all PF and VF ports within the application.
203
204 #. Generate the VF token by uuid command
205
206    .. code-block:: console
207
208       14d63f20-8445-11ea-8900-1f9ce7d5650d
209
210 #. Load the ``vfio-pci`` module with ``enable_sriov`` parameter set
211
212    .. code-block:: console
213
214       sudo modprobe vfio-pci enable_sriov=1
215
216    Alternatively, pass the ``enable_sriov`` parameter through the ``sysfs`` if the module is already loaded or is built-in:
217
218    .. code-block:: console
219
220       echo 1 | sudo tee /sys/module/vfio_pci/parameters/enable_sriov
221
222 #. Bind the PCI devices to ``vfio-pci`` driver
223
224    .. code-block:: console
225
226       ./usertools/dpdk-devbind.py -b vfio-pci 0000:86:00.0
227
228 #. Create the desired number of VF devices
229
230    .. code-block:: console
231
232       echo 2 > /sys/bus/pci/devices/0000:86:00.0/sriov_numvfs
233
234 #. Start the DPDK application that will manage the PF device
235
236    .. code-block:: console
237
238       <build_dir>/app/dpdk-testpmd -l 22-25 -n 4 -a 86:00.0 \
239       --vfio-vf-token=14d63f20-8445-11ea-8900-1f9ce7d5650d --file-prefix=pf -- -i
240
241 #. Start the DPDK application that will manage the VF device
242
243    .. code-block:: console
244
245       <build_dir>/app/dpdk-testpmd -l 26-29 -n 4 -a 86:02.0 \
246       --vfio-vf-token=14d63f20-8445-11ea-8900-1f9ce7d5650d --file-prefix=vf0 -- -i
247
248 .. note::
249
250    Linux versions earlier than version 5.7 do not support the creation of
251    virtual functions within the VFIO framework.
252
253 Troubleshooting VFIO
254 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
255
256 In certain situations, using ``dpdk-devbind.py`` script
257 to bind a device to VFIO driver may fail.
258 The first place to check is the kernel messages:
259
260 .. code-block:: console
261
262    dmesg | tail
263    ...
264    [ 1297.875090] vfio-pci: probe of 0000:31:00.0 failed with error -22
265    ...
266
267 In most cases, the ``error -22`` indicates that the VFIO subsystem
268 could not be enabled because there is no IOMMU support.
269
270 To check whether the kernel has been booted with correct parameters,
271 one can check the kernel command-line:
272
273 .. code-block:: console
274
275    cat /proc/cmdline
276
277 Please refer to earlier sections on how to configure kernel parameters
278 correctly for your system.
279
280 If the kernel is configured correctly, one also has to make sure that
281 the BIOS configuration has virtualization features (such as Intel\ |reg| VT-d).
282 There is no standard way to check if the platform is configured correctly,
283 so please check with your platform documentation to see if it has such features,
284 and how to enable them.
285
286 In certain distributions, default kernel configuration is such that
287 the no-IOMMU mode is disabled altogether at compile time.
288 This can be checked in the boot configuration of your system:
289
290 .. code-block:: console
291
292    cat /boot/config-$(uname -r) | grep NOIOMMU
293    # CONFIG_VFIO_NOIOMMU is not set
294
295 If ``CONFIG_VFIO_NOIOMMU`` is not enabled in the kernel configuration,
296 VFIO driver will not support the no-IOMMU mode,
297 and other alternatives (such as UIO drivers) will have to be used.
298
299 .. _bifurcated_driver:
300
301 Bifurcated Driver
302 -----------------
303
304 PMDs which use the bifurcated driver co-exists with the device kernel driver.
305 On such model the NIC is controlled by the kernel, while the data
306 path is performed by the PMD directly on top of the device.
307
308 Such model has the following benefits:
309
310  - It is secure and robust, as the memory management and isolation
311    is done by the kernel.
312  - It enables the user to use legacy linux tools such as ``ethtool`` or
313    ``ifconfig`` while running DPDK application on the same network ports.
314  - It enables the DPDK application to filter only part of the traffic,
315    while the rest will be directed and handled by the kernel driver.
316    The flow bifurcation is performed by the NIC hardware.
317    As an example, using :ref:`flow_isolated_mode` allows to choose
318    strictly what is received in DPDK.
319
320 More about the bifurcated driver can be found in
321 `Mellanox Bifurcated DPDK PMD
322 <https://www.dpdk.org/wp-content/uploads/sites/35/2016/10/Day02-Session04-RonyEfraim-Userspace2016.pdf>`__.
323
324 .. _uio:
325
326 UIO
327 ---
328
329 .. warning::
330
331    Using UIO drivers is inherently unsafe due to this method lacking IOMMU protection,
332    and can only be done by root user.
333
334 In situations where using VFIO is not an option, there are alternative drivers one can use.
335 In many cases, the standard ``uio_pci_generic`` module included in the Linux kernel
336 can be used as a substitute for VFIO. This module can be loaded using the command:
337
338 .. code-block:: console
339
340    sudo modprobe uio_pci_generic
341
342 .. note::
343
344    ``uio_pci_generic`` module doesn't support the creation of virtual functions.
345
346 As an alternative to the ``uio_pci_generic``, there is the ``igb_uio`` module
347 which can be found in the repository `dpdk-kmods <http://git.dpdk.org/dpdk-kmods>`_.
348 It can be loaded as shown below:
349
350 .. code-block:: console
351
352    sudo modprobe uio
353    sudo insmod igb_uio.ko
354
355 .. note::
356
357     For some devices which lack support for legacy interrupts, e.g. virtual function
358     (VF) devices, the ``igb_uio`` module may be needed in place of ``uio_pci_generic``.
359
360 .. note::
361
362    If UEFI secure boot is enabled,
363    the Linux kernel may disallow the use of UIO on the system.
364    Therefore, devices for use by DPDK should be bound to the ``vfio-pci`` kernel module
365    rather than any UIO-based module.
366    For more details see :ref:`linux_gsg_binding_kernel` below.
367
368 .. note::
369
370    If the devices used for DPDK are bound to a UIO-based kernel module,
371    please make sure that the IOMMU is disabled or is in passthrough mode.
372    One can add ``intel_iommu=off`` or ``amd_iommu=off`` or ``intel_iommu=on iommu=pt``
373    in GRUB command line on x86_64 systems,
374    or add ``iommu.passthrough=1`` on aarch64 systems.