20cbba7ace6cee4bcfc812155bd5a47387c92418
[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 on PF and VF.
66 - Multicast promiscuous mode on PF and VF.
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 - NIC HW offloads: encapsulation (vxlan, gre, mplsoudp, mplsogre), NAT, routing, TTL
82   increment/decrement, count, drop, mark. For details please see :ref:`Supported hardware offloads using rte_flow API`.
83 - Flow insertion rate of more then million flows per second, when using Direct Rules.
84 - Support for multiple rte_flow groups.
85
86 Limitations
87 -----------
88
89 - For secondary process:
90
91   - Forked secondary process not supported.
92   - External memory unregistered in EAL memseg list cannot be used for DMA
93     unless such memory has been registered by ``mlx5_mr_update_ext_mp()`` in
94     primary process and remapped to the same virtual address in secondary
95     process. If the external memory is registered by primary process but has
96     different virtual address in secondary process, unexpected error may happen.
97
98 - Flow pattern without any specific vlan will match for vlan packets as well:
99
100   When VLAN spec is not specified in the pattern, the matching rule will be created with VLAN as a wild card.
101   Meaning, the flow rule::
102
103         flow create 0 ingress pattern eth / vlan vid is 3 / ipv4 / end ...
104
105   Will only match vlan packets with vid=3. and the flow rules::
106
107         flow create 0 ingress pattern eth / ipv4 / end ...
108
109   Or::
110
111         flow create 0 ingress pattern eth / vlan / ipv4 / end ...
112
113   Will match any ipv4 packet (VLAN included).
114
115 - A multi segment packet must have less than 6 segments in case the Tx burst function
116   is set to multi-packet send or Enhanced multi-packet send. Otherwise it must have
117   less than 50 segments.
118
119 - Flows with a VXLAN Network Identifier equal (or ends to be equal)
120   to 0 are not supported.
121
122 - VXLAN TSO and checksum offloads are not supported on VM.
123
124 - L3 VXLAN and VXLAN-GPE tunnels cannot be supported together with MPLSoGRE and MPLSoUDP.
125
126 - VF: flow rules created on VF devices can only match traffic targeted at the
127   configured MAC addresses (see ``rte_eth_dev_mac_addr_add()``).
128
129 .. note::
130
131    MAC addresses not already present in the bridge table of the associated
132    kernel network device will be added and cleaned up by the PMD when closing
133    the device. In case of ungraceful program termination, some entries may
134    remain present and should be removed manually by other means.
135
136 - When Multi-Packet Rx queue is configured (``mprq_en``), a Rx packet can be
137   externally attached to a user-provided mbuf with having EXT_ATTACHED_MBUF in
138   ol_flags. As the mempool for the external buffer is managed by PMD, all the
139   Rx mbufs must be freed before the device is closed. Otherwise, the mempool of
140   the external buffers will be freed by PMD and the application which still
141   holds the external buffers may be corrupted.
142
143 - If Multi-Packet Rx queue is configured (``mprq_en``) and Rx CQE compression is
144   enabled (``rxq_cqe_comp_en``) at the same time, RSS hash result is not fully
145   supported. Some Rx packets may not have PKT_RX_RSS_HASH.
146
147 - IPv6 Multicast messages are not supported on VM, while promiscuous mode
148   and allmulticast mode are both set to off.
149   To receive IPv6 Multicast messages on VM, explicitly set the relevant
150   MAC address using rte_eth_dev_mac_addr_add() API.
151
152 - E-Switch decapsulation Flow:
153
154   - can be applied to PF port only.
155   - must specify VF port action (packet redirection from PF to VF).
156   - optionally may specify tunnel inner source and destination MAC addresses.
157
158 - E-Switch  encapsulation Flow:
159
160   - can be applied to VF ports only.
161   - must specify PF port action (packet redirection from VF to PF).
162
163 - ICMP/ICMP6 code/type matching cannot be supported togeter with IP-in-IP tunnel.
164
165 Statistics
166 ----------
167
168 MLX5 supports various of methods to report statistics:
169
170 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.
171
172 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.
173
174 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.
175
176 Configuration
177 -------------
178
179 Compilation options
180 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
181
182 These options can be modified in the ``.config`` file.
183
184 - ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_PMD`` (default **n**)
185
186   Toggle compilation of librte_pmd_mlx5 itself.
187
188 - ``CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_DLOPEN`` (default **n**)
189
190   Build PMD with additional code to make it loadable without hard
191   dependencies on **libibverbs** nor **libmlx5**, which may not be installed
192   on the target system.
193
194   In this mode, their presence is still required for it to run properly,
195   however their absence won't prevent a DPDK application from starting (with
196   ``CONFIG_RTE_BUILD_SHARED_LIB`` disabled) and they won't show up as
197   missing with ``ldd(1)``.
198
199   It works by moving these dependencies to a purpose-built rdma-core "glue"
200   plug-in which must either be installed in a directory whose name is based
201   on ``CONFIG_RTE_EAL_PMD_PATH`` suffixed with ``-glue`` if set, or in a
202   standard location for the dynamic linker (e.g. ``/lib``) if left to the
203   default empty string (``""``).
204
205   This option has no performance impact.
206
207 - ``CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_STATIC`` (default **n**)
208
209   Embed static flavor of the dependencies **libibverbs** and **libmlx5**
210   in the PMD shared library or the executable static binary.
211
212 - ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_DEBUG`` (default **n**)
213
214   Toggle debugging code and stricter compilation flags. Enabling this option
215   adds additional run-time checks and debugging messages at the cost of
216   lower performance.
217
218 .. note::
219
220    For BlueField, target should be set to ``arm64-bluefield-linux-gcc``. This
221    will enable ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_PMD`` and set ``RTE_CACHE_LINE_SIZE`` to
222    64. Default armv8a configuration of make build and meson build set it to 128
223    then brings performance degradation.
224
225 Environment variables
226 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
227
228 - ``MLX5_GLUE_PATH``
229
230   A list of directories in which to search for the rdma-core "glue" plug-in,
231   separated by colons or semi-colons.
232
233   Only matters when compiled with ``CONFIG_RTE_IBVERBS_LINK_DLOPEN``
234   enabled and most useful when ``CONFIG_RTE_EAL_PMD_PATH`` is also set,
235   since ``LD_LIBRARY_PATH`` has no effect in this case.
236
237 - ``MLX5_SHUT_UP_BF``
238
239   Configures HW Tx doorbell register as IO-mapped.
240
241   By default, the HW Tx doorbell is configured as a write-combining register.
242   The register would be flushed to HW usually when the write-combining buffer
243   becomes full, but it depends on CPU design.
244
245   Except for vectorized Tx burst routines, a write memory barrier is enforced
246   after updating the register so that the update can be immediately visible to
247   HW.
248
249   When vectorized Tx burst is called, the barrier is set only if the burst size
250   is not aligned to MLX5_VPMD_TX_MAX_BURST. However, setting this environmental
251   variable will bring better latency even though the maximum throughput can
252   slightly decline.
253
254 Run-time configuration
255 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
256
257 - librte_pmd_mlx5 brings kernel network interfaces up during initialization
258   because it is affected by their state. Forcing them down prevents packets
259   reception.
260
261 - **ethtool** operations on related kernel interfaces also affect the PMD.
262
263 - ``rxq_cqe_comp_en`` parameter [int]
264
265   A nonzero value enables the compression of CQE on RX side. This feature
266   allows to save PCI bandwidth and improve performance. Enabled by default.
267
268   Supported on:
269
270   - x86_64 with ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField.
271   - POWER9 and ARMv8 with ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField.
272
273 - ``rxq_cqe_pad_en`` parameter [int]
274
275   A nonzero value enables 128B padding of CQE on RX side. The size of CQE
276   is aligned with the size of a cacheline of the core. If cacheline size is
277   128B, the CQE size is configured to be 128B even though the device writes
278   only 64B data on the cacheline. This is to avoid unnecessary cache
279   invalidation by device's two consecutive writes on to one cacheline.
280   However in some architecture, it is more beneficial to update entire
281   cacheline with padding the rest 64B rather than striding because
282   read-modify-write could drop performance a lot. On the other hand,
283   writing extra data will consume more PCIe bandwidth and could also drop
284   the maximum throughput. It is recommended to empirically set this
285   parameter. Disabled by default.
286
287   Supported on:
288
289   - CPU having 128B cacheline with ConnectX-5 and BlueField.
290
291 - ``rxq_pkt_pad_en`` parameter [int]
292
293   A nonzero value enables padding Rx packet to the size of cacheline on PCI
294   transaction. This feature would waste PCI bandwidth but could improve
295   performance by avoiding partial cacheline write which may cause costly
296   read-modify-copy in memory transaction on some architectures. Disabled by
297   default.
298
299   Supported on:
300
301   - x86_64 with ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField.
302   - POWER8 and ARMv8 with ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField.
303
304 - ``mprq_en`` parameter [int]
305
306   A nonzero value enables configuring Multi-Packet Rx queues. Rx queue is
307   configured as Multi-Packet RQ if the total number of Rx queues is
308   ``rxqs_min_mprq`` or more and Rx scatter isn't configured. Disabled by
309   default.
310
311   Multi-Packet Rx Queue (MPRQ a.k.a Striding RQ) can further save PCIe bandwidth
312   by posting a single large buffer for multiple packets. Instead of posting a
313   buffers per a packet, one large buffer is posted in order to receive multiple
314   packets on the buffer. A MPRQ buffer consists of multiple fixed-size strides
315   and each stride receives one packet. MPRQ can improve throughput for
316   small-packet traffic.
317
318   When MPRQ is enabled, max_rx_pkt_len can be larger than the size of
319   user-provided mbuf even if DEV_RX_OFFLOAD_SCATTER isn't enabled. PMD will
320   configure large stride size enough to accommodate max_rx_pkt_len as long as
321   device allows. Note that this can waste system memory compared to enabling Rx
322   scatter and multi-segment packet.
323
324 - ``mprq_log_stride_num`` parameter [int]
325
326   Log 2 of the number of strides for Multi-Packet Rx queue. Configuring more
327   strides can reduce PCIe traffic further. If configured value is not in the
328   range of device capability, the default value will be set with a warning
329   message. The default value is 4 which is 16 strides per a buffer, valid only
330   if ``mprq_en`` is set.
331
332   The size of Rx queue should be bigger than the number of strides.
333
334 - ``mprq_max_memcpy_len`` parameter [int]
335
336   The maximum length of packet to memcpy in case of Multi-Packet Rx queue. Rx
337   packet is mem-copied to a user-provided mbuf if the size of Rx packet is less
338   than or equal to this parameter. Otherwise, PMD will attach the Rx packet to
339   the mbuf by external buffer attachment - ``rte_pktmbuf_attach_extbuf()``.
340   A mempool for external buffers will be allocated and managed by PMD. If Rx
341   packet is externally attached, ol_flags field of the mbuf will have
342   EXT_ATTACHED_MBUF and this flag must be preserved. ``RTE_MBUF_HAS_EXTBUF()``
343   checks the flag. The default value is 128, valid only if ``mprq_en`` is set.
344
345 - ``rxqs_min_mprq`` parameter [int]
346
347   Configure Rx queues as Multi-Packet RQ if the total number of Rx queues is
348   greater or equal to this value. The default value is 12, valid only if
349   ``mprq_en`` is set.
350
351 - ``txq_inline`` parameter [int]
352
353   Amount of data to be inlined during TX operations. Improves latency.
354   Can improve PPS performance when PCI back pressure is detected and may be
355   useful for scenarios involving heavy traffic on many queues.
356
357   Because additional software logic is necessary to handle this mode, this
358   option should be used with care, as it can lower performance when back
359   pressure is not expected.
360
361 - ``txqs_min_inline`` parameter [int]
362
363   Enable inline send only when the number of TX queues is greater or equal
364   to this value.
365
366   This option should be used in combination with ``txq_inline`` above.
367
368   On ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField without
369   Enhanced MPW:
370
371         - Disabled by default.
372         - In case ``txq_inline`` is set recommendation is 4.
373
374   On ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField with Enhanced MPW:
375
376         - Set to 8 by default.
377
378 - ``txqs_max_vec`` parameter [int]
379
380   Enable vectorized Tx only when the number of TX queues is less than or
381   equal to this value. Effective only when ``tx_vec_en`` is enabled.
382
383   On ConnectX-5:
384
385         - Set to 8 by default on ARMv8.
386         - Set to 4 by default otherwise.
387
388   On BlueField
389
390         - Set to 16 by default.
391
392 - ``txq_mpw_en`` parameter [int]
393
394   A nonzero value enables multi-packet send (MPS) for ConnectX-4 Lx and
395   enhanced multi-packet send (Enhanced MPS) for ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField.
396   MPS allows the TX burst function to pack up multiple packets in a
397   single descriptor session in order to save PCI bandwidth and improve
398   performance at the cost of a slightly higher CPU usage. When
399   ``txq_inline`` is set along with ``txq_mpw_en``, TX burst function tries
400   to copy entire packet data on to TX descriptor instead of including
401   pointer of packet only if there is enough room remained in the
402   descriptor. ``txq_inline`` sets per-descriptor space for either pointers
403   or inlined packets. In addition, Enhanced MPS supports hybrid mode -
404   mixing inlined packets and pointers in the same descriptor.
405
406   This option cannot be used with certain offloads such as ``DEV_TX_OFFLOAD_TCP_TSO,
407   DEV_TX_OFFLOAD_VXLAN_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_GRE_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_VLAN_INSERT``.
408   When those offloads are requested the MPS send function will not be used.
409
410   It is currently only supported on the ConnectX-4 Lx, ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField
411   families of adapters.
412   On ConnectX-4 Lx the MPW is considered un-secure hence disabled by default.
413   Users which enable the MPW should be aware that application which provides incorrect
414   mbuf descriptors in the Tx burst can lead to serious errors in the host including, on some cases,
415   NIC to get stuck.
416   On ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField the MPW is secure and enabled by default.
417
418 - ``txq_mpw_hdr_dseg_en`` parameter [int]
419
420   A nonzero value enables including two pointers in the first block of TX
421   descriptor. This can be used to lessen CPU load for memory copy.
422
423   Effective only when Enhanced MPS is supported. Disabled by default.
424
425 - ``txq_max_inline_len`` parameter [int]
426
427   Maximum size of packet to be inlined. This limits the size of packet to
428   be inlined. If the size of a packet is larger than configured value, the
429   packet isn't inlined even though there's enough space remained in the
430   descriptor. Instead, the packet is included with pointer.
431
432   Effective only when Enhanced MPS is supported. The default value is 256.
433
434 - ``tx_vec_en`` parameter [int]
435
436   A nonzero value enables Tx vector on ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField NICs if the number of
437   global Tx queues on the port is less than ``txqs_max_vec``.
438
439   This option cannot be used with certain offloads such as ``DEV_TX_OFFLOAD_TCP_TSO,
440   DEV_TX_OFFLOAD_VXLAN_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_GRE_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_VLAN_INSERT``.
441   When those offloads are requested the MPS send function will not be used.
442
443   Enabled by default on ConnectX-5, ConnectX-6 and BlueField.
444
445 - ``rx_vec_en`` parameter [int]
446
447   A nonzero value enables Rx vector if the port is not configured in
448   multi-segment otherwise this parameter is ignored.
449
450   Enabled by default.
451
452 - ``vf_nl_en`` parameter [int]
453
454   A nonzero value enables Netlink requests from the VF to add/remove MAC
455   addresses or/and enable/disable promiscuous/all multicast on the Netdevice.
456   Otherwise the relevant configuration must be run with Linux iproute2 tools.
457   This is a prerequisite to receive this kind of traffic.
458
459   Enabled by default, valid only on VF devices ignored otherwise.
460
461 - ``l3_vxlan_en`` parameter [int]
462
463   A nonzero value allows L3 VXLAN and VXLAN-GPE flow creation. To enable
464   L3 VXLAN or VXLAN-GPE, users has to configure firmware and enable this
465   parameter. This is a prerequisite to receive this kind of traffic.
466
467   Disabled by default.
468
469 - ``dv_flow_en`` parameter [int]
470
471   A nonzero value enables the DV flow steering assuming it is supported
472   by the driver.
473
474   Disabled by default.
475
476 - ``dv_esw_en`` parameter [int]
477
478   A nonzero value enables E-Switch using Direct Rules.
479
480   Enabled by default if supported.
481
482 - ``mr_ext_memseg_en`` parameter [int]
483
484   A nonzero value enables extending memseg when registering DMA memory. If
485   enabled, the number of entries in MR (Memory Region) lookup table on datapath
486   is minimized and it benefits performance. On the other hand, it worsens memory
487   utilization because registered memory is pinned by kernel driver. Even if a
488   page in the extended chunk is freed, that doesn't become reusable until the
489   entire memory is freed.
490
491   Enabled by default.
492
493 - ``representor`` parameter [list]
494
495   This parameter can be used to instantiate DPDK Ethernet devices from
496   existing port (or VF) representors configured on the device.
497
498   It is a standard parameter whose format is described in
499   :ref:`ethernet_device_standard_device_arguments`.
500
501   For instance, to probe port representors 0 through 2::
502
503     representor=[0-2]
504
505 - ``max_dump_files_num`` parameter [int]
506
507   The maximum number of files per PMD entity that may be created for debug information.
508   The files will be created in /var/log directory or in current directory.
509
510   set to 128 by default.
511
512 Firmware configuration
513 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
514
515 - L3 VXLAN and VXLAN-GPE destination UDP port
516
517    .. code-block:: console
518
519      mlxconfig -d <mst device> set IP_OVER_VXLAN_EN=1
520      mlxconfig -d <mst device> set IP_OVER_VXLAN_PORT=<udp dport>
521
522   Verify configurations are set:
523
524    .. code-block:: console
525
526      mlxconfig -d <mst device> query | grep IP_OVER_VXLAN
527      IP_OVER_VXLAN_EN                    True(1)
528      IP_OVER_VXLAN_PORT                  <udp dport>
529
530 - enable ICMP/ICMP6's code/type field matching
531
532    .. code-block:: console
533
534      mlxconfig -d <mst device> set FLEX_PARSER_PROFILE_ENABLE=2
535
536   Verify configurations are set:
537
538    .. code-block:: console
539
540      mlxconfig -d <mst device> query | grep FLEX_PARSER_PROFILE_ENABLE
541      FLEX_PARSER_PROFILE_ENABLE         2
542
543 Prerequisites
544 -------------
545
546 This driver relies on external libraries and kernel drivers for resources
547 allocations and initialization. The following dependencies are not part of
548 DPDK and must be installed separately:
549
550 - **libibverbs**
551
552   User space Verbs framework used by librte_pmd_mlx5. This library provides
553   a generic interface between the kernel and low-level user space drivers
554   such as libmlx5.
555
556   It allows slow and privileged operations (context initialization, hardware
557   resources allocations) to be managed by the kernel and fast operations to
558   never leave user space.
559
560 - **libmlx5**
561
562   Low-level user space driver library for Mellanox
563   ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/BlueField devices, it is automatically loaded
564   by libibverbs.
565
566   This library basically implements send/receive calls to the hardware
567   queues.
568
569 - **Kernel modules**
570
571   They provide the kernel-side Verbs API and low level device drivers that
572   manage actual hardware initialization and resources sharing with user
573   space processes.
574
575   Unlike most other PMDs, these modules must remain loaded and bound to
576   their devices:
577
578   - mlx5_core: hardware driver managing Mellanox
579     ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/BlueField devices and related Ethernet kernel
580     network devices.
581   - mlx5_ib: InifiniBand device driver.
582   - ib_uverbs: user space driver for Verbs (entry point for libibverbs).
583
584 - **Firmware update**
585
586   Mellanox OFED/EN releases include firmware updates for
587   ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/BlueField adapters.
588
589   Because each release provides new features, these updates must be applied to
590   match the kernel modules and libraries they come with.
591
592 .. note::
593
594    Both libraries are BSD and GPL licensed. Linux kernel modules are GPL
595    licensed.
596
597 Installation
598 ~~~~~~~~~~~~
599
600 Either RDMA Core library with a recent enough Linux kernel release
601 (recommended) or Mellanox OFED/EN, which provides compatibility with older
602 releases.
603
604 RDMA Core with Linux Kernel
605 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
606
607 - Minimal kernel version : v4.14 or the most recent 4.14-rc (see `Linux installation documentation`_)
608 - Minimal rdma-core version: v15+ commit 0c5f5765213a ("Merge pull request #227 from yishaih/tm")
609   (see `RDMA Core installation documentation`_)
610 - When building for i686 use:
611
612   - rdma-core version 18.0 or above built with 32bit support.
613   - Kernel version 4.14.41 or above.
614
615 - Starting with rdma-core v21, static libraries can be built::
616
617     cd build
618     CFLAGS=-fPIC cmake -DIN_PLACE=1 -DENABLE_STATIC=1 -GNinja ..
619     ninja
620
621 .. _`Linux installation documentation`: https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux-stable.git/plain/Documentation/admin-guide/README.rst
622 .. _`RDMA Core installation documentation`: https://raw.githubusercontent.com/linux-rdma/rdma-core/master/README.md
623
624 If rdma-core libraries are built but not installed, DPDK makefile can link them,
625 thanks to these environment variables:
626
627    - ``EXTRA_CFLAGS=-I/path/to/rdma-core/build/include``
628    - ``EXTRA_LDFLAGS=-L/path/to/rdma-core/build/lib``
629    - ``PKG_CONFIG_PATH=/path/to/rdma-core/build/lib/pkgconfig``
630
631 Mellanox OFED/EN
632 ^^^^^^^^^^^^^^^^
633
634 - Mellanox OFED version: ** 4.5, 4.6** /
635   Mellanox EN version: **4.5, 4.6**
636 - firmware version:
637
638   - ConnectX-4: **12.21.1000** and above.
639   - ConnectX-4 Lx: **14.21.1000** and above.
640   - ConnectX-5: **16.21.1000** and above.
641   - ConnectX-5 Ex: **16.21.1000** and above.
642   - ConnectX-6: **20.99.5374** and above.
643   - BlueField: **18.25.1010** and above.
644
645 While these libraries and kernel modules are available on OpenFabrics
646 Alliance's `website <https://www.openfabrics.org/>`__ and provided by package
647 managers on most distributions, this PMD requires Ethernet extensions that
648 may not be supported at the moment (this is a work in progress).
649
650 `Mellanox OFED
651 <http://www.mellanox.com/page/products_dyn?product_family=26&mtag=linux>`__ and
652 `Mellanox EN
653 <http://www.mellanox.com/page/products_dyn?product_family=27&mtag=linux>`__
654 include the necessary support and should be used in the meantime. For DPDK,
655 only libibverbs, libmlx5, mlnx-ofed-kernel packages and firmware updates are
656 required from that distribution.
657
658 .. note::
659
660    Several versions of Mellanox OFED/EN are available. Installing the version
661    this DPDK release was developed and tested against is strongly
662    recommended. Please check the `prerequisites`_.
663
664 Supported NICs
665 --------------
666
667 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 10G MCX4111A-XCAT (1x10G)
668 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 10G MCX4121A-XCAT (2x10G)
669 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 25G MCX4111A-ACAT (1x25G)
670 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 25G MCX4121A-ACAT (2x25G)
671 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX4131A-BCAT (1x40G)
672 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX413A-BCAT (1x40G)
673 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX415A-BCAT (1x40G)
674 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX4131A-GCAT (1x50G)
675 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX413A-GCAT (1x50G)
676 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX414A-BCAT (2x50G)
677 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX415A-GCAT (2x50G)
678 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX416A-BCAT (2x50G)
679 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX416A-GCAT (2x50G)
680 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX415A-CCAT (1x100G)
681 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 100G MCX416A-CCAT (2x100G)
682 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 Lx 10G MCX4121A-XCAT (2x10G)
683 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 Lx 25G MCX4121A-ACAT (2x25G)
684 * Mellanox(R) ConnectX(R)-5 100G MCX556A-ECAT (2x100G)
685 * Mellanox(R) ConnectX(R)-5 Ex EN 100G MCX516A-CDAT (2x100G)
686
687 Quick Start Guide on OFED/EN
688 ----------------------------
689
690 1. Download latest Mellanox OFED/EN. For more info check the  `prerequisites`_.
691
692
693 2. Install the required libraries and kernel modules either by installing
694    only the required set, or by installing the entire Mellanox OFED/EN:
695
696    .. code-block:: console
697
698         ./mlnxofedinstall --upstream-libs --dpdk
699
700 3. Verify the firmware is the correct one:
701
702    .. code-block:: console
703
704         ibv_devinfo
705
706 4. Verify all ports links are set to Ethernet:
707
708    .. code-block:: console
709
710         mlxconfig -d <mst device> query | grep LINK_TYPE
711         LINK_TYPE_P1                        ETH(2)
712         LINK_TYPE_P2                        ETH(2)
713
714    Link types may have to be configured to Ethernet:
715
716    .. code-block:: console
717
718         mlxconfig -d <mst device> set LINK_TYPE_P1/2=1/2/3
719
720         * LINK_TYPE_P1=<1|2|3> , 1=Infiniband 2=Ethernet 3=VPI(auto-sense)
721
722    For hypervisors verify SR-IOV is enabled on the NIC:
723
724    .. code-block:: console
725
726         mlxconfig -d <mst device> query | grep SRIOV_EN
727         SRIOV_EN                            True(1)
728
729    If needed, set enable the set the relevant fields:
730
731    .. code-block:: console
732
733         mlxconfig -d <mst device> set SRIOV_EN=1 NUM_OF_VFS=16
734         mlxfwreset -d <mst device> reset
735
736 5. Restart the driver:
737
738    .. code-block:: console
739
740         /etc/init.d/openibd restart
741
742    or:
743
744    .. code-block:: console
745
746         service openibd restart
747
748    If link type was changed, firmware must be reset as well:
749
750    .. code-block:: console
751
752         mlxfwreset -d <mst device> reset
753
754    For hypervisors, after reset write the sysfs number of virtual functions
755    needed for the PF.
756
757    To dynamically instantiate a given number of virtual functions (VFs):
758
759    .. code-block:: console
760
761         echo [num_vfs] > /sys/class/infiniband/mlx5_0/device/sriov_numvfs
762
763 6. Compile DPDK and you are ready to go. See instructions on
764    :ref:`Development Kit Build System <Development_Kit_Build_System>`
765
766 Enable switchdev mode
767 ---------------------
768
769 Switchdev mode is a mode in E-Switch, that binds between representor and VF.
770 Representor is a port in DPDK that is connected to a VF in such a way
771 that assuming there are no offload flows, each packet that is sent from the VF
772 will be received by the corresponding representor. While each packet that is
773 sent to a representor will be received by the VF.
774 This is very useful in case of SRIOV mode, where the first packet that is sent
775 by the VF will be received by the DPDK application which will decide if this
776 flow should be offloaded to the E-Switch. After offloading the flow packet
777 that the VF that are matching the flow will not be received any more by
778 the DPDK application.
779
780 1. Enable SRIOV mode:
781
782   .. code-block:: console
783
784         mlxconfig -d <mst device> set SRIOV_EN=true
785
786 2. Configure the max number of VFs:
787
788   .. code-block:: console
789
790         mlxconfig -d <mst device> set NUM_OF_VFS=<num of vfs>
791
792 3. Reset the FW:
793
794   .. code-block:: console
795
796         mlxfwreset -d <mst device> reset
797
798 3. Configure the actual number of VFs:
799
800   .. code-block:: console
801
802         echo <num of vfs > /sys/class/net/<net device>/device/sriov_numvfs
803
804 4. Unbind the device (can be rebind after the switchdev mode):
805
806   .. code-block:: console
807
808         echo -n "<device pci address" > /sys/bus/pci/drivers/mlx5_core/unbind
809
810 5. Enbale switchdev mode:
811
812   .. code-block:: console
813
814         echo switchdev > /sys/class/net/<net device>/compat/devlink/mode
815
816 Performance tuning
817 ------------------
818
819 1. Configure aggressive CQE Zipping for maximum performance:
820
821   .. code-block:: console
822
823         mlxconfig -d <mst device> s CQE_COMPRESSION=1
824
825   To set it back to the default CQE Zipping mode use:
826
827   .. code-block:: console
828
829         mlxconfig -d <mst device> s CQE_COMPRESSION=0
830
831 2. In case of virtualization:
832
833    - Make sure that hypervisor kernel is 3.16 or newer.
834    - Configure boot with ``iommu=pt``.
835    - Use 1G huge pages.
836    - Make sure to allocate a VM on huge pages.
837    - Make sure to set CPU pinning.
838
839 3. Use the CPU near local NUMA node to which the PCIe adapter is connected,
840    for better performance. For VMs, verify that the right CPU
841    and NUMA node are pinned according to the above. Run:
842
843    .. code-block:: console
844
845         lstopo-no-graphics
846
847    to identify the NUMA node to which the PCIe adapter is connected.
848
849 4. If more than one adapter is used, and root complex capabilities allow
850    to put both adapters on the same NUMA node without PCI bandwidth degradation,
851    it is recommended to locate both adapters on the same NUMA node.
852    This in order to forward packets from one to the other without
853    NUMA performance penalty.
854
855 5. Disable pause frames:
856
857    .. code-block:: console
858
859         ethtool -A <netdev> rx off tx off
860
861 6. Verify IO non-posted prefetch is disabled by default. This can be checked
862    via the BIOS configuration. Please contact you server provider for more
863    information about the settings.
864
865 .. note::
866
867         On some machines, depends on the machine integrator, it is beneficial
868         to set the PCI max read request parameter to 1K. This can be
869         done in the following way:
870
871         To query the read request size use:
872
873         .. code-block:: console
874
875                 setpci -s <NIC PCI address> 68.w
876
877         If the output is different than 3XXX, set it by:
878
879         .. code-block:: console
880
881                 setpci -s <NIC PCI address> 68.w=3XXX
882
883         The XXX can be different on different systems. Make sure to configure
884         according to the setpci output.
885
886 7. To minimize overhead of searching Memory Regions:
887
888    - '--socket-mem' is recommended to pin memory by predictable amount.
889    - Configure per-lcore cache when creating Mempools for packet buffer.
890    - Refrain from dynamically allocating/freeing memory in run-time.
891
892 Supported hardware offloads using rte_flow API
893 ----------------------------------------------
894
895 .. _Supported hardware offloads using rte_flow API:
896
897 .. table:: Supported hardware offloads using rte_flow API
898
899    +-----------------------+-----------------+-----------------+
900    | Offload               | E-Switch        | NIC             |
901    |                       |                 |                 |
902    +=======================+=================+=================+
903    | Count                 | | DPDK 19.05    | | DPDK 19.02    |
904    |                       | | OFED 4.6      | | OFED 4.6      |
905    |                       | | RDMA-CORE V24 | | RDMA-CORE V23 |
906    |                       | | ConnectX-5    | | ConnectX-5    |
907    +-----------------------+-----------------+-----------------+
908    | Drop / Queue / RSS    | | DPDK 19.05    | | DPDK 18.11    |
909    |                       | | OFED 4.6      | | OFED 4.5      |
910    |                       | | RDMA-CORE V24 | | RDMA-CORE V23 |
911    |                       | | ConnectX-5    | | ConnectX-4    |
912    +-----------------------+-----------------+-----------------+
913    | Encapsulation         | | DPDK 19.05    | | DPDK 19.02    |
914    | (VXLAN / NVGRE / RAW) | | OFED 4.6.2    | | OFED 4.6      |
915    |                       | | RDMA-CORE V24 | | RDMA-CORE V23 |
916    |                       | | ConnectX-5    | | ConnectX-5    |
917    +-----------------------+-----------------+-----------------+
918    | Header rewrite        | | DPDK 19.05    | | DPDK 19.02    |
919    | (set_ipv4_src /       | | OFED 4.6.2    | | OFED 4.6.2    |
920    | set_ipv4_dst /        | | RDMA-CORE V24 | | RDMA-CORE V23 |
921    | set_ipv6_src /        | | ConnectX-5    | | ConnectX-5    |
922    | set_ipv6_dst /        |                 |                 |
923    | set_tp_src /          |                 |                 |
924    | set_tp_dst /          |                 |                 |
925    | dec_ttl /             |                 |                 |
926    | set_ttl /             |                 |                 |
927    | set_mac_src /         |                 |                 |
928    | set_mac_dst)          |                 |                 |
929    +-----------------------+-----------------+-----------------+
930    | Jump                  | | DPDK 19.05    | | DPDK 19.02    |
931    |                       | | OFED 4.6.2    | | OFED 4.6.2    |
932    |                       | | RDMA-CORE V24 | | N/A           |
933    |                       | | ConnectX-5    | | ConnectX-5    |
934    +-----------------------+-----------------+-----------------+
935    | Mark / Flag           | | DPDK 19.05    | | DPDK 18.11    |
936    |                       | | OFED 4.6      | | OFED 4.5      |
937    |                       | | RDMA-CORE V24 | | RDMA-CORE V23 |
938    |                       | | ConnectX-5    | | ConnectX-4    |
939    +-----------------------+-----------------+-----------------+
940    | Port ID               | | DPDK 19.05    |     | N/A       |
941    |                       | | OFED 4.6      |     | N/A       |
942    |                       | | RDMA-CORE V24 |     | N/A       |
943    |                       | | ConnectX-5    |     | N/A       |
944    +-----------------------+-----------------+-----------------+
945
946 * Minimum version for each component and nic.
947
948 Notes for testpmd
949 -----------------
950
951 Compared to librte_pmd_mlx4 that implements a single RSS configuration per
952 port, librte_pmd_mlx5 supports per-protocol RSS configuration.
953
954 Since ``testpmd`` defaults to IP RSS mode and there is currently no
955 command-line parameter to enable additional protocols (UDP and TCP as well
956 as IP), the following commands must be entered from its CLI to get the same
957 behavior as librte_pmd_mlx4:
958
959 .. code-block:: console
960
961    > port stop all
962    > port config all rss all
963    > port start all
964
965 Usage example
966 -------------
967
968 This section demonstrates how to launch **testpmd** with Mellanox
969 ConnectX-4/ConnectX-5/ConnectX-6/BlueField devices managed by librte_pmd_mlx5.
970
971 #. Load the kernel modules:
972
973    .. code-block:: console
974
975       modprobe -a ib_uverbs mlx5_core mlx5_ib
976
977    Alternatively if MLNX_OFED/MLNX_EN is fully installed, the following script
978    can be run:
979
980    .. code-block:: console
981
982       /etc/init.d/openibd restart
983
984    .. note::
985
986       User space I/O kernel modules (uio and igb_uio) are not used and do
987       not have to be loaded.
988
989 #. Make sure Ethernet interfaces are in working order and linked to kernel
990    verbs. Related sysfs entries should be present:
991
992    .. code-block:: console
993
994       ls -d /sys/class/net/*/device/infiniband_verbs/uverbs* | cut -d / -f 5
995
996    Example output:
997
998    .. code-block:: console
999
1000       eth30
1001       eth31
1002       eth32
1003       eth33
1004
1005 #. Optionally, retrieve their PCI bus addresses for whitelisting:
1006
1007    .. code-block:: console
1008
1009       {
1010           for intf in eth2 eth3 eth4 eth5;
1011           do
1012               (cd "/sys/class/net/${intf}/device/" && pwd -P);
1013           done;
1014       } |
1015       sed -n 's,.*/\(.*\),-w \1,p'
1016
1017    Example output:
1018
1019    .. code-block:: console
1020
1021       -w 0000:05:00.1
1022       -w 0000:06:00.0
1023       -w 0000:06:00.1
1024       -w 0000:05:00.0
1025
1026 #. Request huge pages:
1027
1028    .. code-block:: console
1029
1030       echo 1024 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages/nr_hugepages
1031
1032 #. Start testpmd with basic parameters:
1033
1034    .. code-block:: console
1035
1036       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
1037
1038    Example output:
1039
1040    .. code-block:: console
1041
1042       [...]
1043       EAL: PCI device 0000:05:00.0 on NUMA socket 0
1044       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
1045       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_0" (VF: false)
1046       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
1047       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fe
1048       EAL: PCI device 0000:05:00.1 on NUMA socket 0
1049       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
1050       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_1" (VF: false)
1051       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
1052       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:ff
1053       EAL: PCI device 0000:06:00.0 on NUMA socket 0
1054       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
1055       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_2" (VF: false)
1056       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
1057       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fa
1058       EAL: PCI device 0000:06:00.1 on NUMA socket 0
1059       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
1060       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_3" (VF: false)
1061       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
1062       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fb
1063       Interactive-mode selected
1064       Configuring Port 0 (socket 0)
1065       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cba80: TX queues number update: 0 -> 2
1066       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cba80: RX queues number update: 0 -> 2
1067       Port 0: E4:1D:2D:E7:0C:FE
1068       Configuring Port 1 (socket 0)
1069       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ccac8: TX queues number update: 0 -> 2
1070       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ccac8: RX queues number update: 0 -> 2
1071       Port 1: E4:1D:2D:E7:0C:FF
1072       Configuring Port 2 (socket 0)
1073       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cdb10: TX queues number update: 0 -> 2
1074       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cdb10: RX queues number update: 0 -> 2
1075       Port 2: E4:1D:2D:E7:0C:FA
1076       Configuring Port 3 (socket 0)
1077       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ceb58: TX queues number update: 0 -> 2
1078       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ceb58: RX queues number update: 0 -> 2
1079       Port 3: E4:1D:2D:E7:0C:FB
1080       Checking link statuses...
1081       Port 0 Link Up - speed 40000 Mbps - full-duplex
1082       Port 1 Link Up - speed 40000 Mbps - full-duplex
1083       Port 2 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
1084       Port 3 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
1085       Done
1086       testpmd>