doc: show how to include code in guides
[dpdk.git] / doc / guides / eventdevs / dlb2.rst
index bbd6ac8..31de6bc 100644 (file)
@@ -1,10 +1,11 @@
 ..  SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
     Copyright(c) 2020 Intel Corporation.
 
-Driver for the Intel® Dynamic Load Balancer (DLB2)
-==================================================
+Driver for the Intel® Dynamic Load Balancer (DLB)
+=================================================
 
-The DPDK dlb poll mode driver supports the Intel® Dynamic Load Balancer.
+The DPDK DLB poll mode driver supports the Intel® Dynamic Load Balancer,
+hardware versions 2.0 and 2.5.
 
 Prerequisites
 -------------
@@ -15,34 +16,34 @@ the basic DPDK environment.
 Configuration
 -------------
 
-The DLB2 PF PMD is a user-space PMD that uses VFIO to gain direct
+The DLB PF PMD is a user-space PMD that uses VFIO to gain direct
 device access. To use this operation mode, the PCIe PF device must be bound
 to a DPDK-compatible VFIO driver, such as vfio-pci.
 
 Eventdev API Notes
 ------------------
 
-The DLB2 provides the functions of a DPDK event device; specifically, it
+The DLB PMD provides the functions of a DPDK event device; specifically, it
 supports atomic, ordered, and parallel scheduling events from queues to ports.
-However, the DLB2 hardware is not a perfect match to the eventdev API. Some DLB2
+However, the DLB hardware is not a perfect match to the eventdev API. Some DLB
 features are abstracted by the PMD such as directed ports.
 
-In general the dlb PMD is designed for ease-of-use and does not require a
+In general the DLB PMD is designed for ease-of-use and does not require a
 detailed understanding of the hardware, but these details are important when
 writing high-performance code. This section describes the places where the
-eventdev API and DLB2 misalign.
+eventdev API and DLB misalign.
 
 Scheduling Domain Configuration
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
-There are 32 scheduling domainis the DLB2.
+DLB supports 32 scheduling domains.
 When one is configured, it allocates load-balanced and
 directed queues, ports, credits, and other hardware resources. Some
 resource allocations are user-controlled -- the number of queues, for example
 -- and others, like credit pools (one directed and one load-balanced pool per
 scheduling domain), are not.
 
-The DLB2 is a closed system eventdev, and as such the ``nb_events_limit`` device
+The DLB is a closed system eventdev, and as such the ``nb_events_limit`` device
 setup argument and the per-port ``new_event_threshold`` argument apply as
 defined in the eventdev header file. The limit is applied to all enqueues,
 regardless of whether it will consume a directed or load-balanced credit.
@@ -67,7 +68,7 @@ If the ``RTE_EVENT_QUEUE_CFG_ALL_TYPES`` flag is not set, schedule_type
 dictates the queue's scheduling type.
 
 The ``nb_atomic_order_sequences`` queue configuration field sets the ordered
-queue's reorder buffer size.  DLB2 has 4 groups of ordered queues, where each
+queue's reorder buffer size.  DLB has 2 groups of ordered queues, where each
 group is configured to contain either 1 queue with 1024 reorder entries, 2
 queues with 512 reorder entries, and so on down to 32 queues with 32 entries.
 
@@ -75,57 +76,22 @@ When a load-balanced queue is created, the PMD will configure a new sequence
 number group on-demand if num_sequence_numbers does not match a pre-existing
 group with available reorder buffer entries. If all sequence number groups are
 in use, no new group will be created and queue configuration will fail. (Note
-that when the PMD is used with a virtual DLB2 device, it cannot change the
+that when the PMD is used with a virtual DLB device, it cannot change the
 sequence number configuration.)
 
-The queue's ``nb_atomic_flows`` parameter is ignored by the DLB2 PMD, because
-the DLB2 does not limit the number of flows a queue can track. In the DLB2, all
-load-balanced queues can use the full 16-bit flow ID range.
-
-Load-Balanced Queues
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-
-A load-balanced queue can support atomic and ordered scheduling, or atomic and
-unordered scheduling, but not atomic and unordered and ordered scheduling. A
-queue's scheduling types are controlled by the event queue configuration.
-
-If the user sets the ``RTE_EVENT_QUEUE_CFG_ALL_TYPES`` flag, the
-``nb_atomic_order_sequences`` determines the supported scheduling types.
-With non-zero ``nb_atomic_order_sequences``, the queue is configured for atomic
-and ordered scheduling. In this case, ``RTE_SCHED_TYPE_PARALLEL`` scheduling is
-supported by scheduling those events as ordered events.  Note that when the
-event is dequeued, its sched_type will be ``RTE_SCHED_TYPE_ORDERED``. Else if
-``nb_atomic_order_sequences`` is zero, the queue is configured for atomic and
-unordered scheduling. In this case, ``RTE_SCHED_TYPE_ORDERED`` is unsupported.
-
-If the ``RTE_EVENT_QUEUE_CFG_ALL_TYPES`` flag is not set, schedule_type
-dictates the queue's scheduling type.
-
-The ``nb_atomic_order_sequences`` queue configuration field sets the ordered
-queue's reorder buffer size.  DLB2 has 4 groups of ordered queues, where each
-group is configured to contain either 1 queue with 1024 reorder entries, 2
-queues with 512 reorder entries, and so on down to 32 queues with 32 entries.
-
-When a load-balanced queue is created, the PMD will configure a new sequence
-number group on-demand if num_sequence_numbers does not match a pre-existing
-group with available reorder buffer entries. If all sequence number groups are
-in use, no new group will be created and queue configuration will fail. (Note
-that when the PMD is used with a virtual DLB2 device, it cannot change the
-sequence number configuration.)
-
-The queue's ``nb_atomic_flows`` parameter is ignored by the DLB2 PMD, because
-the DLB2 does not limit the number of flows a queue can track. In the DLB2, all
+The queue's ``nb_atomic_flows`` parameter is ignored by the DLB PMD, because
+the DLB does not limit the number of flows a queue can track. In the DLB, all
 load-balanced queues can use the full 16-bit flow ID range.
 
 Load-balanced and Directed Ports
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
-DLB2 ports come in two flavors: load-balanced and directed. The eventdev API
+DLB ports come in two flavors: load-balanced and directed. The eventdev API
 does not have the same concept, but it has a similar one: ports and queues that
 are singly-linked (i.e. linked to a single queue or port, respectively).
 
 The ``rte_event_dev_info_get()`` function reports the number of available
-event ports and queues (among other things). For the DLB2 PMD, max_event_ports
+event ports and queues (among other things). For the DLB PMD, max_event_ports
 and max_event_queues report the number of available load-balanced ports and
 queues, and max_single_link_event_port_queue_pairs reports the number of
 available directed ports and queues.
@@ -151,24 +117,155 @@ only be linked to a single directed queue (and vice versa), and that link
 cannot change after the eventdev is started.
 
 The eventdev API does not have a directed scheduling type. To support directed
-traffic, the dlb PMD detects when an event is being sent to a directed queue
+traffic, the DLB PMD detects when an event is being sent to a directed queue
 and overrides its scheduling type. Note that the originally selected scheduling
 type (atomic, ordered, or parallel) is not preserved, and an event's sched_type
 will be set to ``RTE_SCHED_TYPE_ATOMIC`` when it is dequeued from a directed
 port.
 
+Finally, even though all 3 event types are supported on the same QID by
+converting unordered events to ordered, such use should be discouraged as much
+as possible, since mixing types on the same queue uses valuable reorder
+resources, and orders events which do not require ordering.
+
 Flow ID
 ~~~~~~~
 
 The flow ID field is preserved in the event when it is scheduled in the
-DLB2.
+DLB.
+
+Hardware Credits
+~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+DLB uses a hardware credit scheme to prevent software from overflowing hardware
+event storage, with each unit of storage represented by a credit. A port spends
+a credit to enqueue an event, and hardware refills the ports with credits as the
+events are scheduled to ports. Refills come from credit pools.
+
+For DLB v2.5, there is a single credit pool used for both load balanced and
+directed traffic.
+
+For DLB v2.0, each port is a member of both a load-balanced credit pool and a
+directed credit pool. The load-balanced credits are used to enqueue to
+load-balanced queues, and directed credits are used for directed queues.
+These pools' sizes are controlled by the nb_events_limit field in struct
+rte_event_dev_config. The load-balanced pool is sized to contain
+nb_events_limit credits, and the directed pool is sized to contain
+nb_events_limit/4 credits. The directed pool size can be overridden with the
+num_dir_credits vdev argument, like so:
+
+    .. code-block:: console
+
+       --vdev=dlb2_event,num_dir_credits=<value>
+
+This can be used if the default allocation is too low or too high for the
+specific application needs. The PMD also supports a vdev arg that limits the
+max_num_events reported by rte_event_dev_info_get():
+
+    .. code-block:: console
+
+       --vdev=dlb2_event,max_num_events=<value>
+
+By default, max_num_events is reported as the total available load-balanced
+credits. If multiple DLB-based applications are being used, it may be desirable
+to control how many load-balanced credits each application uses, particularly
+when application(s) are written to configure nb_events_limit equal to the
+reported max_num_events.
+
+Each port is a member of both credit pools. A port's credit allocation is
+defined by its low watermark, high watermark, and refill quanta. These three
+parameters are calculated by the DLB PMD like so:
+
+- The load-balanced high watermark is set to the port's enqueue_depth.
+  The directed high watermark is set to the minimum of the enqueue_depth and
+  the directed pool size divided by the total number of ports.
+- The refill quanta is set to half the high watermark.
+- The low watermark is set to the minimum of 16 and the refill quanta.
+
+When the eventdev is started, each port is pre-allocated a high watermark's
+worth of credits. For example, if an eventdev contains four ports with enqueue
+depths of 32 and a load-balanced credit pool size of 4096, each port will start
+with 32 load-balanced credits, and there will be 3968 credits available to
+replenish the ports. Thus, a single port is not capable of enqueueing up to the
+nb_events_limit (without any events being dequeued), since the other ports are
+retaining their initial credit allocation; in short, all ports must enqueue in
+order to reach the limit.
+
+If a port attempts to enqueue and has no credits available, the enqueue
+operation will fail and the application must retry the enqueue. Credits are
+replenished asynchronously by the DLB hardware.
+
+Software Credits
+~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+The DLB is a "closed system" event dev, and the DLB PMD layers a software
+credit scheme on top of the hardware credit scheme in order to comply with
+the per-port backpressure described in the eventdev API.
+
+The DLB's hardware scheme is local to a queue/pipeline stage: a port spends a
+credit when it enqueues to a queue, and credits are later replenished after the
+events are dequeued and released.
+
+In the software credit scheme, a credit is consumed when a new (.op =
+RTE_EVENT_OP_NEW) event is injected into the system, and the credit is
+replenished when the event is released from the system (either explicitly with
+RTE_EVENT_OP_RELEASE or implicitly in dequeue_burst()).
+
+In this model, an event is "in the system" from its first enqueue into eventdev
+until it is last dequeued. If the event goes through multiple event queues, it
+is still considered "in the system" while a worker thread is processing it.
+
+A port will fail to enqueue if the number of events in the system exceeds its
+``new_event_threshold`` (specified at port setup time). A port will also fail
+to enqueue if it lacks enough hardware credits to enqueue; load-balanced
+credits are used to enqueue to a load-balanced queue, and directed credits are
+used to enqueue to a directed queue.
+
+The out-of-credit situations are typically transient, and an eventdev
+application using the DLB ought to retry its enqueues if they fail.
+If enqueue fails, DLB PMD sets rte_errno as follows:
+
+- -ENOSPC: Credit exhaustion (either hardware or software)
+- -EINVAL: Invalid argument, such as port ID, queue ID, or sched_type.
+
+Depending on the pipeline the application has constructed, it's possible to
+enter a credit deadlock scenario wherein the worker thread lacks the credit
+to enqueue an event, and it must dequeue an event before it can recover the
+credit. If the worker thread retries its enqueue indefinitely, it will not
+make forward progress. Such deadlock is possible if the application has event
+"loops", in which an event in dequeued from queue A and later enqueued back to
+queue A.
+
+Due to this, workers should stop retrying after a time, release the events it
+is attempting to enqueue, and dequeue more events. It is important that the
+worker release the events and don't simply set them aside to retry the enqueue
+again later, because the port has limited history list size (by default, twice
+the port's dequeue_depth).
+
+Priority
+~~~~~~~~
+
+The DLB supports event priority and per-port queue service priority, as
+described in the eventdev header file. The DLB does not support 'global' event
+queue priority established at queue creation time.
+
+DLB supports 4 event and queue service priority levels. For both priority types,
+the PMD uses the upper three bits of the priority field to determine the DLB
+priority, discarding the 5 least significant bits. But least significant bit out
+of 3 priority bits is effectively ignored for binning into 4 priorities. The
+discarded 5 least significant event priority bits are not preserved when an event
+is enqueued.
+
+Note that event priority only works within the same event type.
+When atomic and ordered or unordered events are enqueued to same QID, priority
+across the types is always equal, and both types are served in a round robin manner.
 
 Reconfiguration
 ~~~~~~~~~~~~~~~
 
 The Eventdev API allows one to reconfigure a device, its ports, and its queues
 by first stopping the device, calling the configuration function(s), then
-restarting the device. The DLB2 does not support configuring an individual queue
+restarting the device. The DLB does not support configuring an individual queue
 or port without first reconfiguring the entire device, however, so there are
 certain reconfiguration sequences that are valid in the eventdev API but not
 supported by the PMD.
@@ -196,10 +293,31 @@ The PMD does not support the following configuration sequences:
 This sequence is not supported because the event device must be reconfigured
 before its ports or queues can be.
 
+Deferred Scheduling
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+The DLB PMD's default behavior for managing a CQ is to "pop" the CQ once per
+dequeued event before returning from rte_event_dequeue_burst(). This frees the
+corresponding entries in the CQ, which enables the DLB to schedule more events
+to it.
+
+To support applications seeking finer-grained scheduling control -- for example
+deferring scheduling to get the best possible priority scheduling and
+load-balancing -- the PMD supports a deferred scheduling mode. In this mode,
+the CQ entry is not popped until the *subsequent* rte_event_dequeue_burst()
+call. This mode only applies to load-balanced event ports with dequeue depth of
+1.
+
+To enable deferred scheduling, use the defer_sched vdev argument like so:
+
+    .. code-block:: console
+
+       --vdev=dlb2_event,defer_sched=on
+
 Atomic Inflights Allocation
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
-In the last stage prior to scheduling an atomic event to a CQ, DLB2 holds the
+In the last stage prior to scheduling an atomic event to a CQ, DLB holds the
 inflight event in a temporary buffer that is divided among load-balanced
 queues. If a queue's atomic buffer storage fills up, this can result in
 head-of-line-blocking. For example:
@@ -222,5 +340,51 @@ increase a vdev's per-queue atomic-inflight allocation to (for example) 64:
 
     .. code-block:: console
 
-       --vdev=dlb1_event,atm_inflights=64
+       --vdev=dlb2_event,atm_inflights=64
+
+QID Depth Threshold
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+DLB supports setting and tracking queue depth thresholds. Hardware uses
+the thresholds to track how full a queue is compared to its threshold.
+Four buckets are used
+
+- Less than or equal to 50% of queue depth threshold
+- Greater than 50%, but less than or equal to 75% of depth threshold
+- Greater than 75%, but less than or equal to 100% of depth threshold
+- Greater than 100% of depth thresholds
+
+Per queue threshold metrics are tracked in the DLB xstats, and are also
+returned in the impl_opaque field of each received event.
+
+The per qid threshold can be specified as part of the device args, and
+can be applied to all queue, a range of queues, or a single queue, as
+shown below.
+
+    .. code-block:: console
+
+       --vdev=dlb2_event,qid_depth_thresh=all:<threshold_value>
+       --vdev=dlb2_event,qid_depth_thresh=qidA-qidB:<threshold_value>
+       --vdev=dlb2_event,qid_depth_thresh=qid:<threshold_value>
+
+Class of service
+~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+DLB supports provisioning the DLB bandwidth into 4 classes of service.
+
+- Class 4 corresponds to 40% of the DLB hardware bandwidth
+- Class 3 corresponds to 30% of the DLB hardware bandwidth
+- Class 2 corresponds to 20% of the DLB hardware bandwidth
+- Class 1 corresponds to 10% of the DLB hardware bandwidth
+- Class 0 corresponds to don't care
+
+The classes are applied globally to the set of ports contained in this
+scheduling domain, which is more appropriate for the bifurcated
+PMD than for the PF PMD, since the PF PMD supports just 1 scheduling
+domain.
+
+Class of service can be specified in the devargs, as follows
+
+    .. code-block:: console
 
+       --vdev=dlb2_event,cos=<0..4>