ethdev: make flow API thread safe
[dpdk.git] / doc / guides / rawdevs / ioat.rst
1 ..  SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2     Copyright(c) 2019 Intel Corporation.
3
4 .. include:: <isonum.txt>
5
6 IOAT Rawdev Driver
7 ===================
8
9 The ``ioat`` rawdev driver provides a poll-mode driver (PMD) for Intel\ |reg|
10 Data Streaming Accelerator `(Intel DSA)
11 <https://01.org/blogs/2019/introducing-intel-data-streaming-accelerator>`_ and for Intel\ |reg|
12 QuickData Technology, part of Intel\ |reg| I/O Acceleration Technology
13 `(Intel I/OAT)
14 <https://www.intel.com/content/www/us/en/wireless-network/accel-technology.html>`_.
15 This PMD, when used on supported hardware, allows data copies, for example,
16 cloning packet data, to be accelerated by that hardware rather than having to
17 be done by software, freeing up CPU cycles for other tasks.
18
19 Hardware Requirements
20 ----------------------
21
22 The ``dpdk-devbind.py`` script, included with DPDK,
23 can be used to show the presence of supported hardware.
24 Running ``dpdk-devbind.py --status-dev misc`` will show all the miscellaneous,
25 or rawdev-based devices on the system.
26 For Intel\ |reg| QuickData Technology devices, the hardware will be often listed as "Crystal Beach DMA",
27 or "CBDMA".
28 For Intel\ |reg| DSA devices, they are currently (at time of writing) appearing as devices with type "0b25",
29 due to the absence of pci-id database entries for them at this point.
30
31 Compilation
32 ------------
33
34 For builds using ``meson`` and ``ninja``, the driver will be built when the target platform is x86-based.
35 No additional compilation steps are necessary.
36
37 Device Setup
38 -------------
39
40 Depending on support provided by the PMD, HW devices can either use the kernel configured driver
41 or be bound to a user-space IO driver for use.
42 For example, Intel\ |reg| DSA devices can use the IDXD kernel driver or DPDK-supported drivers,
43 such as ``vfio-pci``.
44
45 Intel\ |reg| DSA devices using idxd kernel driver
46 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
47
48 To use a Intel\ |reg| DSA device bound to the IDXD kernel driver, the device must first be configured.
49 The `accel-config <https://github.com/intel/idxd-config>`_ utility library can be used for configuration.
50
51 .. note::
52         The device configuration can also be done by directly interacting with the sysfs nodes.
53         An example of how this may be done can be seen in the script ``dpdk_idxd_cfg.py``
54         included in the driver source directory.
55
56 There are some mandatory configuration steps before being able to use a device with an application.
57 The internal engines, which do the copies or other operations,
58 and the work-queues, which are used by applications to assign work to the device,
59 need to be assigned to groups, and the various other configuration options,
60 such as priority or queue depth, need to be set for each queue.
61
62 To assign an engine to a group::
63
64         $ accel-config config-engine dsa0/engine0.0 --group-id=0
65         $ accel-config config-engine dsa0/engine0.1 --group-id=1
66
67 To assign work queues to groups for passing descriptors to the engines a similar accel-config command can be used.
68 However, the work queues also need to be configured depending on the use-case.
69 Some configuration options include:
70
71 * mode (Dedicated/Shared): Indicates whether a WQ may accept jobs from multiple queues simultaneously.
72 * priority: WQ priority between 1 and 15. Larger value means higher priority.
73 * wq-size: the size of the WQ. Sum of all WQ sizes must be less that the total-size defined by the device.
74 * type: WQ type (kernel/mdev/user). Determines how the device is presented.
75 * name: identifier given to the WQ.
76
77 Example configuration for a work queue::
78
79         $ accel-config config-wq dsa0/wq0.0 --group-id=0 \
80            --mode=dedicated --priority=10 --wq-size=8 \
81            --type=user --name=app1
82
83 Once the devices have been configured, they need to be enabled::
84
85         $ accel-config enable-device dsa0
86         $ accel-config enable-wq dsa0/wq0.0
87
88 Check the device configuration::
89
90         $ accel-config list
91
92 Devices using VFIO/UIO drivers
93 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
94
95 The HW devices to be used will need to be bound to a user-space IO driver for use.
96 The ``dpdk-devbind.py`` script can be used to view the state of the devices
97 and to bind them to a suitable DPDK-supported driver, such as ``vfio-pci``.
98 For example::
99
100         $ dpdk-devbind.py -b vfio-pci 00:04.0 00:04.1
101
102 Device Probing and Initialization
103 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
104
105 For devices bound to a suitable DPDK-supported VFIO/UIO driver, the HW devices will
106 be found as part of the device scan done at application initialization time without
107 the need to pass parameters to the application.
108
109 If the device is bound to the IDXD kernel driver (and previously configured with sysfs),
110 then a specific work queue needs to be passed to the application via a vdev parameter.
111 This vdev parameter take the driver name and work queue name as parameters.
112 For example, to use work queue 0 on Intel\ |reg| DSA instance 0::
113
114         $ dpdk-test --no-pci --vdev=rawdev_idxd,wq=0.0
115
116 Once probed successfully, the device will appear as a ``rawdev``, that is a
117 "raw device type" inside DPDK, and can be accessed using APIs from the
118 ``rte_rawdev`` library.
119
120 Using IOAT Rawdev Devices
121 --------------------------
122
123 To use the devices from an application, the rawdev API can be used, along
124 with definitions taken from the device-specific header file
125 ``rte_ioat_rawdev.h``. This header is needed to get the definition of
126 structure parameters used by some of the rawdev APIs for IOAT rawdev
127 devices, as well as providing key functions for using the device for memory
128 copies.
129
130 Getting Device Information
131 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
132
133 Basic information about each rawdev device can be queried using the
134 ``rte_rawdev_info_get()`` API. For most applications, this API will be
135 needed to verify that the rawdev in question is of the expected type. For
136 example, the following code snippet can be used to identify an IOAT
137 rawdev device for use by an application:
138
139 .. code-block:: C
140
141         for (i = 0; i < count && !found; i++) {
142                 struct rte_rawdev_info info = { .dev_private = NULL };
143                 found = (rte_rawdev_info_get(i, &info, 0) == 0 &&
144                                 strcmp(info.driver_name,
145                                                 IOAT_PMD_RAWDEV_NAME_STR) == 0);
146         }
147
148 When calling the ``rte_rawdev_info_get()`` API for an IOAT rawdev device,
149 the ``dev_private`` field in the ``rte_rawdev_info`` struct should either
150 be NULL, or else be set to point to a structure of type
151 ``rte_ioat_rawdev_config``, in which case the size of the configured device
152 input ring will be returned in that structure.
153
154 Device Configuration
155 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
156
157 Configuring an IOAT rawdev device is done using the
158 ``rte_rawdev_configure()`` API, which takes the same structure parameters
159 as the, previously referenced, ``rte_rawdev_info_get()`` API. The main
160 difference is that, because the parameter is used as input rather than
161 output, the ``dev_private`` structure element cannot be NULL, and must
162 point to a valid ``rte_ioat_rawdev_config`` structure, containing the ring
163 size to be used by the device. The ring size must be a power of two,
164 between 64 and 4096.
165 If it is not needed, the tracking by the driver of user-provided completion
166 handles may be disabled by setting the ``hdls_disable`` flag in
167 the configuration structure also.
168
169 The following code shows how the device is configured in
170 ``test_ioat_rawdev.c``:
171
172 .. code-block:: C
173
174    #define IOAT_TEST_RINGSIZE 512
175         struct rte_ioat_rawdev_config p = { .ring_size = -1 };
176         struct rte_rawdev_info info = { .dev_private = &p };
177
178         /* ... */
179
180         p.ring_size = IOAT_TEST_RINGSIZE;
181         if (rte_rawdev_configure(dev_id, &info, sizeof(p)) != 0) {
182                 printf("Error with rte_rawdev_configure()\n");
183                 return -1;
184         }
185
186 Once configured, the device can then be made ready for use by calling the
187 ``rte_rawdev_start()`` API.
188
189 Performing Data Copies
190 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
191
192 To perform data copies using IOAT rawdev devices, the functions
193 ``rte_ioat_enqueue_copy()`` and ``rte_ioat_perform_ops()`` should be used.
194 Once copies have been completed, the completion will be reported back when
195 the application calls ``rte_ioat_completed_ops()``.
196
197 The ``rte_ioat_enqueue_copy()`` function enqueues a single copy to the
198 device ring for copying at a later point. The parameters to that function
199 include the IOVA addresses of both the source and destination buffers,
200 as well as two "handles" to be returned to the user when the copy is
201 completed. These handles can be arbitrary values, but two are provided so
202 that the library can track handles for both source and destination on
203 behalf of the user, e.g. virtual addresses for the buffers, or mbuf
204 pointers if packet data is being copied.
205
206 While the ``rte_ioat_enqueue_copy()`` function enqueues a copy operation on
207 the device ring, the copy will not actually be performed until after the
208 application calls the ``rte_ioat_perform_ops()`` function. This function
209 informs the device hardware of the elements enqueued on the ring, and the
210 device will begin to process them. It is expected that, for efficiency
211 reasons, a burst of operations will be enqueued to the device via multiple
212 enqueue calls between calls to the ``rte_ioat_perform_ops()`` function.
213
214 The following code from ``test_ioat_rawdev.c`` demonstrates how to enqueue
215 a burst of copies to the device and start the hardware processing of them:
216
217 .. code-block:: C
218
219         struct rte_mbuf *srcs[32], *dsts[32];
220         unsigned int j;
221
222         for (i = 0; i < RTE_DIM(srcs); i++) {
223                 char *src_data;
224
225                 srcs[i] = rte_pktmbuf_alloc(pool);
226                 dsts[i] = rte_pktmbuf_alloc(pool);
227                 srcs[i]->data_len = srcs[i]->pkt_len = length;
228                 dsts[i]->data_len = dsts[i]->pkt_len = length;
229                 src_data = rte_pktmbuf_mtod(srcs[i], char *);
230
231                 for (j = 0; j < length; j++)
232                         src_data[j] = rand() & 0xFF;
233
234                 if (rte_ioat_enqueue_copy(dev_id,
235                                 srcs[i]->buf_iova + srcs[i]->data_off,
236                                 dsts[i]->buf_iova + dsts[i]->data_off,
237                                 length,
238                                 (uintptr_t)srcs[i],
239                                 (uintptr_t)dsts[i]) != 1) {
240                         printf("Error with rte_ioat_enqueue_copy for buffer %u\n",
241                                         i);
242                         return -1;
243                 }
244         }
245         rte_ioat_perform_ops(dev_id);
246
247 To retrieve information about completed copies, the API
248 ``rte_ioat_completed_ops()`` should be used. This API will return to the
249 application a set of completion handles passed in when the relevant copies
250 were enqueued.
251
252 The following code from ``test_ioat_rawdev.c`` shows the test code
253 retrieving information about the completed copies and validating the data
254 is correct before freeing the data buffers using the returned handles:
255
256 .. code-block:: C
257
258         if (rte_ioat_completed_ops(dev_id, 64, (void *)completed_src,
259                         (void *)completed_dst) != RTE_DIM(srcs)) {
260                 printf("Error with rte_ioat_completed_ops\n");
261                 return -1;
262         }
263         for (i = 0; i < RTE_DIM(srcs); i++) {
264                 char *src_data, *dst_data;
265
266                 if (completed_src[i] != srcs[i]) {
267                         printf("Error with source pointer %u\n", i);
268                         return -1;
269                 }
270                 if (completed_dst[i] != dsts[i]) {
271                         printf("Error with dest pointer %u\n", i);
272                         return -1;
273                 }
274
275                 src_data = rte_pktmbuf_mtod(srcs[i], char *);
276                 dst_data = rte_pktmbuf_mtod(dsts[i], char *);
277                 for (j = 0; j < length; j++)
278                         if (src_data[j] != dst_data[j]) {
279                                 printf("Error with copy of packet %u, byte %u\n",
280                                                 i, j);
281                                 return -1;
282                         }
283                 rte_pktmbuf_free(srcs[i]);
284                 rte_pktmbuf_free(dsts[i]);
285         }
286
287
288 Filling an Area of Memory
289 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
290
291 The IOAT driver also has support for the ``fill`` operation, where an area
292 of memory is overwritten, or filled, with a short pattern of data.
293 Fill operations can be performed in much the same was as copy operations
294 described above, just using the ``rte_ioat_enqueue_fill()`` function rather
295 than the ``rte_ioat_enqueue_copy()`` function.
296
297
298 Querying Device Statistics
299 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
300
301 The statistics from the IOAT rawdev device can be got via the xstats
302 functions in the ``rte_rawdev`` library, i.e.
303 ``rte_rawdev_xstats_names_get()``, ``rte_rawdev_xstats_get()`` and
304 ``rte_rawdev_xstats_by_name_get``. The statistics returned for each device
305 instance are:
306
307 * ``failed_enqueues``
308 * ``successful_enqueues``
309 * ``copies_started``
310 * ``copies_completed``