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[dpdk.git] / doc / guides / linux_gsg / linux_drivers.rst
1 ..  SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2     Copyright(c) 2010-2015 Intel Corporation.
3     Copyright 2017 Mellanox Technologies, Ltd
4     All rights reserved.
5
6 .. _linux_gsg_linux_drivers:
7
8 Linux Drivers
9 =============
10
11 Different PMDs may require different kernel drivers in order to work properly.
12 Depends on the PMD being used, a corresponding kernel driver should be load
13 and bind to the network ports.
14
15 UIO
16 ---
17
18 A small kernel module to set up the device, map device memory to user-space and register interrupts.
19 In many cases, the standard ``uio_pci_generic`` module included in the Linux kernel
20 can provide the uio capability. This module can be loaded using the command:
21
22 .. code-block:: console
23
24     sudo modprobe uio_pci_generic
25
26 .. note::
27
28     ``uio_pci_generic`` module doesn't support the creation of virtual functions.
29
30 As an alternative to the ``uio_pci_generic``, the DPDK also includes the igb_uio
31 module which can be found in the kernel/linux subdirectory referred to above. It can
32 be loaded as shown below:
33
34 .. code-block:: console
35
36     sudo modprobe uio
37     sudo insmod <build_dir>/kernel/linux/igb_uio/igb_uio.ko
38
39 .. note::
40
41    Building DPDK Linux kernel modules is disabled by default starting from DPDK 20.02.
42    To enable them again, the config option "enable_kmods" needs to be set
43    in the meson build configuration.
44    See :ref:`adjusting_build_options` for details on how to set/clear build options.
45    It is planned to move ``igb_uio`` module to a different git repository.
46
47 .. note::
48
49     For some devices which lack support for legacy interrupts, e.g. virtual function
50     (VF) devices, the ``igb_uio`` module may be needed in place of ``uio_pci_generic``.
51
52 .. note::
53
54    If UEFI secure boot is enabled, the Linux kernel may disallow the use of
55    UIO on the system. Therefore, devices for use by DPDK should be bound to the
56    ``vfio-pci`` kernel module rather than ``igb_uio`` or ``uio_pci_generic``.
57    For more details see :ref:`linux_gsg_binding_kernel` below.
58
59 .. note::
60
61    If the devices used for DPDK are bound to the ``uio_pci_generic`` kernel module,
62    please make sure that the IOMMU is disabled or passthrough. One can add
63    ``intel_iommu=off`` or ``amd_iommu=off`` or ``intel_iommu=on iommu=pt`` in GRUB
64    command line on x86_64 systems, or add ``iommu.passthrough=1`` on aarch64 system.
65
66 Since DPDK release 1.7 onward provides VFIO support, use of UIO is optional
67 for platforms that support using VFIO.
68
69 VFIO
70 ----
71
72 A more robust and secure driver in compare to the ``UIO``, relying on IOMMU protection.
73 To make use of VFIO, the ``vfio-pci`` module must be loaded:
74
75 .. code-block:: console
76
77     sudo modprobe vfio-pci
78
79 Note that in order to use VFIO, your kernel must support it.
80 VFIO kernel modules have been included in the Linux kernel since version 3.6.0 and are usually present by default,
81 however please consult your distributions documentation to make sure that is the case.
82
83 The ``vfio-pci`` module since Linux version 5.7 supports the creation of virtual
84 functions. After the PF is bound to vfio-pci module, the user can create the VFs
85 by sysfs interface, and these VFs are bound to vfio-pci module automatically.
86
87 When the PF is bound to vfio-pci, it has initial VF token generated by random. For
88 security reason, this token is write only, the user can't read it from the kernel
89 directly. To access the VF, the user needs to start the PF with token parameter to
90 setup a VF token in UUID format, then the VF can be accessed with this new token.
91
92 Since the ``vfio-pci`` module uses the VF token as internal data to provide the
93 collaboration between SR-IOV PF and VFs, so DPDK can use the same VF token for all
94 PF devices which bound to one application. This VF token can be specified by the EAL
95 parameter ``--vfio-vf-token``.
96
97 .. code-block:: console
98
99     1. Generate the VF token by uuid command
100         14d63f20-8445-11ea-8900-1f9ce7d5650d
101
102     2. sudo modprobe vfio-pci enable_sriov=1
103
104     2. ./usertools/dpdk-devbind.py -b vfio-pci 0000:86:00.0
105
106     3. echo 2 > /sys/bus/pci/devices/0000:86:00.0/sriov_numvfs
107
108     4. Start the PF:
109         <build_dir>/app/dpdk-testpmd -l 22-25 -n 4 -w 86:00.0 \
110          --vfio-vf-token=14d63f20-8445-11ea-8900-1f9ce7d5650d --file-prefix=pf -- -i
111
112     5. Start the VF:
113         <build_dir>/app/dpdk-testpmd -l 26-29 -n 4 -w 86:02.0 \
114          --vfio-vf-token=14d63f20-8445-11ea-8900-1f9ce7d5650d --file-prefix=vf0 -- -i
115
116 Also, to use VFIO, both kernel and BIOS must support and be configured to use IO virtualization (such as IntelĀ® VT-d).
117
118 .. note::
119
120     ``vfio-pci`` module doesn't support the creation of virtual functions before Linux version 5.7.
121
122 For proper operation of VFIO when running DPDK applications as a non-privileged user, correct permissions should also be set up.
123 This can be done by using the DPDK setup script (called dpdk-setup.sh and located in the usertools directory).
124
125 .. note::
126
127     VFIO can be used without IOMMU. While this is just as unsafe as using UIO, it does make it possible for the user to keep the degree of device access and programming that VFIO has, in situations where IOMMU is not available.
128
129 .. _bifurcated_driver:
130
131 Bifurcated Driver
132 -----------------
133
134 PMDs which use the bifurcated driver co-exists with the device kernel driver.
135 On such model the NIC is controlled by the kernel, while the data
136 path is performed by the PMD directly on top of the device.
137
138 Such model has the following benefits:
139
140  - It is secure and robust, as the memory management and isolation
141    is done by the kernel.
142  - It enables the user to use legacy linux tools such as ``ethtool`` or
143    ``ifconfig`` while running DPDK application on the same network ports.
144  - It enables the DPDK application to filter only part of the traffic,
145    while the rest will be directed and handled by the kernel driver.
146    The flow bifurcation is performed by the NIC hardware.
147    As an example, using :ref:`flow_isolated_mode` allows to choose
148    strictly what is received in DPDK.
149
150 More about the bifurcated driver can be found in
151 `Mellanox Bifurcated DPDK PMD
152 <https://www.dpdk.org/wp-content/uploads/sites/35/2016/10/Day02-Session04-RonyEfraim-Userspace2016.pdf>`__.
153
154 .. _linux_gsg_binding_kernel:
155
156 Binding and Unbinding Network Ports to/from the Kernel Modules
157 --------------------------------------------------------------
158
159 .. note::
160
161     PMDs Which use the bifurcated driver should not be unbind from their kernel drivers. this section is for PMDs which use the UIO or VFIO drivers.
162
163 As of release 1.4, DPDK applications no longer automatically unbind all supported network ports from the kernel driver in use.
164 Instead, in case the PMD being used use the UIO or VFIO drivers, all ports that are to be used by an DPDK application must be bound to the
165 ``uio_pci_generic``, ``igb_uio`` or ``vfio-pci`` module before the application is run.
166 For such PMDs, any network ports under Linux* control will be ignored and cannot be used by the application.
167
168 To bind ports to the ``uio_pci_generic``, ``igb_uio`` or ``vfio-pci`` module for DPDK use,
169 and then subsequently return ports to Linux* control,
170 a utility script called dpdk-devbind.py is provided in the usertools subdirectory.
171 This utility can be used to provide a view of the current state of the network ports on the system,
172 and to bind and unbind those ports from the different kernel modules, including the uio and vfio modules.
173 The following are some examples of how the script can be used.
174 A full description of the script and its parameters can be obtained by calling the script with the ``--help`` or ``--usage`` options.
175 Note that the uio or vfio kernel modules to be used, should be loaded into the kernel before
176 running the ``dpdk-devbind.py`` script.
177
178 .. warning::
179
180     Due to the way VFIO works, there are certain limitations to which devices can be used with VFIO.
181     Mainly it comes down to how IOMMU groups work.
182     Any Virtual Function device can be used with VFIO on its own, but physical devices will require either all ports bound to VFIO,
183     or some of them bound to VFIO while others not being bound to anything at all.
184
185     If your device is behind a PCI-to-PCI bridge, the bridge will then be part of the IOMMU group in which your device is in.
186     Therefore, the bridge driver should also be unbound from the bridge PCI device for VFIO to work with devices behind the bridge.
187
188 .. warning::
189
190     While any user can run the dpdk-devbind.py script to view the status of the network ports,
191     binding or unbinding network ports requires root privileges.
192
193 To see the status of all network ports on the system:
194
195 .. code-block:: console
196
197     ./usertools/dpdk-devbind.py --status
198
199     Network devices using DPDK-compatible driver
200     ============================================
201     0000:82:00.0 '82599EB 10-GbE NIC' drv=uio_pci_generic unused=ixgbe
202     0000:82:00.1 '82599EB 10-GbE NIC' drv=uio_pci_generic unused=ixgbe
203
204     Network devices using kernel driver
205     ===================================
206     0000:04:00.0 'I350 1-GbE NIC' if=em0  drv=igb unused=uio_pci_generic *Active*
207     0000:04:00.1 'I350 1-GbE NIC' if=eth1 drv=igb unused=uio_pci_generic
208     0000:04:00.2 'I350 1-GbE NIC' if=eth2 drv=igb unused=uio_pci_generic
209     0000:04:00.3 'I350 1-GbE NIC' if=eth3 drv=igb unused=uio_pci_generic
210
211     Other network devices
212     =====================
213     <none>
214
215 To bind device ``eth1``,``04:00.1``, to the ``uio_pci_generic`` driver:
216
217 .. code-block:: console
218
219     ./usertools/dpdk-devbind.py --bind=uio_pci_generic 04:00.1
220
221 or, alternatively,
222
223 .. code-block:: console
224
225     ./usertools/dpdk-devbind.py --bind=uio_pci_generic eth1
226
227 To restore device ``82:00.0`` to its original kernel binding:
228
229 .. code-block:: console
230
231     ./usertools/dpdk-devbind.py --bind=ixgbe 82:00.0