doc: move kernel drivers to a new chapter
[dpdk.git] / doc / guides / linux_gsg / nic_perf_intel_platform.rst
1 How to get best performance with NICs on Intel platforms
2 ========================================================
3
4 This document is a step-by-step guide for getting high performance from DPDK applications on Intel platforms.
5
6
7 Hardware and Memory Requirements
8 --------------------------------
9
10 For best performance use an Intel Xeon class server system such as Ivy Bridge, Haswell or newer.
11
12 Ensure that each memory channel has at least one memory DIMM inserted, and that the memory size for each is at least 4GB.
13 **Note**: this has one of the most direct effects on performance.
14
15 You can check the memory configuration using ``dmidecode`` as follows::
16
17       dmidecode -t memory | grep Locator
18
19       Locator: DIMM_A1
20       Bank Locator: NODE 1
21       Locator: DIMM_A2
22       Bank Locator: NODE 1
23       Locator: DIMM_B1
24       Bank Locator: NODE 1
25       Locator: DIMM_B2
26       Bank Locator: NODE 1
27       ...
28       Locator: DIMM_G1
29       Bank Locator: NODE 2
30       Locator: DIMM_G2
31       Bank Locator: NODE 2
32       Locator: DIMM_H1
33       Bank Locator: NODE 2
34       Locator: DIMM_H2
35       Bank Locator: NODE 2
36
37 The sample output above shows a total of 8 channels, from ``A`` to ``H``, where each channel has 2 DIMMs.
38
39 You can also use ``dmidecode`` to determine the memory frequency::
40
41       dmidecode -t memory | grep Speed
42
43       Speed: 2133 MHz
44       Configured Clock Speed: 2134 MHz
45       Speed: Unknown
46       Configured Clock Speed: Unknown
47       Speed: 2133 MHz
48       Configured Clock Speed: 2134 MHz
49       Speed: Unknown
50       ...
51       Speed: 2133 MHz
52       Configured Clock Speed: 2134 MHz
53       Speed: Unknown
54       Configured Clock Speed: Unknown
55       Speed: 2133 MHz
56       Configured Clock Speed: 2134 MHz
57       Speed: Unknown
58       Configured Clock Speed: Unknown
59
60 The output shows a speed of 2133 MHz (DDR4) and Unknown (not existing).
61 This aligns with the previous output which showed that each channel has one memory bar.
62
63
64 Network Interface Card Requirements
65 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
66
67 Use a `DPDK supported <http://dpdk.org/doc/nics>`_ high end NIC such as the Intel XL710 40GbE.
68
69 Make sure each NIC has been flashed the latest version of NVM/firmware.
70
71 Use PCIe Gen3 slots, such as Gen3 ``x8`` or Gen3 ``x16`` because PCIe Gen2 slots don't provide enough bandwidth
72 for 2 x 10GbE and above.
73 You can use ``lspci`` to check the speed of a PCI slot using something like the following::
74
75       lspci -s 03:00.1 -vv | grep LnkSta
76
77       LnkSta: Speed 8GT/s, Width x8, TrErr- Train- SlotClk+ DLActive- ...
78       LnkSta2: Current De-emphasis Level: -6dB, EqualizationComplete+ ...
79
80 When inserting NICs into PCI slots always check the caption, such as CPU0 or CPU1 to indicate which socket it is connected to.
81
82 Care should be take with NUMA.
83 If you are using 2 or more ports from different NICs, it is best to ensure that these NICs are on the same CPU socket.
84 An example of how to determine this is shown further below.
85
86
87 BIOS Settings
88 ~~~~~~~~~~~~~
89
90 The following are some recommendations on BIOS settings. Different platforms will have different BIOS naming
91 so the following is mainly for reference:
92
93 #. Before starting consider resetting all BIOS settings to their default.
94
95 #. Disable all power saving options such as: Power performance tuning, CPU P-State, CPU C3 Report and CPU C6 Report.
96
97 #. Select **Performance** as the CPU Power and Performance policy.
98
99 #. Disable Turbo Boost to ensure the performance scaling increases with the number of cores.
100
101 #. Set memory frequency to the highest available number, NOT auto.
102
103 #. Disable all virtualization options when you test the physical function of the NIC, and turn on ``VT-d`` if you wants to use VFIO.
104
105
106 Linux boot command line
107 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
108
109 The following are some recommendations on GRUB boot settings:
110
111 #. Use the default grub file as a starting point.
112
113 #. Reserve 1G huge pages via grub configurations. For example to reserve 8 huge pages of 1G size::
114
115       default_hugepagesz=1G hugepagesz=1G hugepages=8
116
117 #. Isolate CPU cores which will be used for DPDK. For example::
118
119       isolcpus=2,3,4,5,6,7,8
120
121 #. If it wants to use VFIO, use the following additional grub parameters::
122
123       iommu=pt intel_iommu=on
124
125
126 Configurations before running DPDK
127 ----------------------------------
128
129 1. Build the DPDK target and reserve huge pages.
130    See the earlier section on :ref:`linux_gsg_hugepages` for more details.
131
132    The following shell commands may help with building and configuration:
133
134    .. code-block:: console
135
136       # Build DPDK target.
137       cd dpdk_folder
138       make install T=x86_64-native-linuxapp-gcc -j
139
140       # Get the hugepage size.
141       awk '/Hugepagesize/ {print $2}' /proc/meminfo
142
143       # Get the total huge page numbers.
144       awk '/HugePages_Total/ {print $2} ' /proc/meminfo
145
146       # Unmount the hugepages.
147       umount `awk '/hugetlbfs/ {print $2}' /proc/mounts`
148
149       # Create the hugepage mount folder.
150       mkdir -p /mnt/huge
151
152       # Mount to the specific folder.
153       mount -t hugetlbfs nodev /mnt/huge
154
155 2. Check the CPU layout using using the DPDK ``cpu_layout`` utility:
156
157    .. code-block:: console
158
159       cd dpdk_folder
160
161       usertools/cpu_layout.py
162
163    Or run ``lscpu`` to check the the cores on each socket.
164
165 3. Check your NIC id and related socket id:
166
167    .. code-block:: console
168
169       # List all the NICs with PCI address and device IDs.
170       lspci -nn | grep Eth
171
172    For example suppose your output was as follows::
173
174       82:00.0 Ethernet [0200]: Intel XL710 for 40GbE QSFP+ [8086:1583]
175       82:00.1 Ethernet [0200]: Intel XL710 for 40GbE QSFP+ [8086:1583]
176       85:00.0 Ethernet [0200]: Intel XL710 for 40GbE QSFP+ [8086:1583]
177       85:00.1 Ethernet [0200]: Intel XL710 for 40GbE QSFP+ [8086:1583]
178
179    Check the PCI device related numa node id:
180
181    .. code-block:: console
182
183       cat /sys/bus/pci/devices/0000\:xx\:00.x/numa_node
184
185    Usually ``0x:00.x`` is on socket 0 and ``8x:00.x`` is on socket 1.
186    **Note**: To get the best performance, ensure that the core and NICs are in the same socket.
187    In the example above ``85:00.0`` is on socket 1 and should be used by cores on socket 1 for the best performance.
188
189 4. Check which kernel drivers needs to be loaded and whether there is a need to unbind the network ports from their kernel drivers.
190 More details about DPDK setup and Linux kernel requirements see :ref:`linux_gsg_compiling_dpdk` and :ref:`linux_gsg_linux_drivers`.
191
192 Example of getting best performance for an Intel NIC
193 ----------------------------------------------------
194
195 The following is an example of running the DPDK ``l3fwd`` sample application to get high performance with an
196 Intel server platform and Intel XL710 NICs.
197 For specific 40G NIC configuration please refer to the i40e NIC guide.
198
199 The example scenario is to get best performance with two Intel XL710 40GbE ports.
200 See :numref:`figure_intel_perf_test_setup` for the performance test setup.
201
202 .. _figure_intel_perf_test_setup:
203
204 .. figure:: img/intel_perf_test_setup.*
205
206    Performance Test Setup
207
208
209 1. Add two Intel XL710 NICs to the platform, and use one port per card to get best performance.
210    The reason for using two NICs is to overcome a PCIe Gen3's limitation since it cannot provide 80G bandwidth
211    for two 40G ports, but two different PCIe Gen3 x8 slot can.
212    Refer to the sample NICs output above, then we can select ``82:00.0`` and ``85:00.0`` as test ports::
213
214       82:00.0 Ethernet [0200]: Intel XL710 for 40GbE QSFP+ [8086:1583]
215       85:00.0 Ethernet [0200]: Intel XL710 for 40GbE QSFP+ [8086:1583]
216
217 2. Connect the ports to the traffic generator. For high speed testing, it's best to use a hardware traffic generator.
218
219 3. Check the PCI devices numa node (socket id) and get the cores number on the exact socket id.
220    In this case, ``82:00.0`` and ``85:00.0`` are both in socket 1, and the cores on socket 1 in the referenced platform
221    are 18-35 and 54-71.
222    Note: Don't use 2 logical cores on the same core (e.g core18 has 2 logical cores, core18 and core54), instead, use 2 logical
223    cores from different cores (e.g core18 and core19).
224
225 4. Bind these two ports to igb_uio.
226
227 5. As to XL710 40G port, we need at least two queue pairs to achieve best performance, then two queues per port
228    will be required, and each queue pair will need a dedicated CPU core for receiving/transmitting packets.
229
230 6. The DPDK sample application ``l3fwd`` will be used for performance testing, with using two ports for bi-directional forwarding.
231    Compile the ``l3fwd sample`` with the default lpm mode.
232
233 7. The command line of running l3fwd would be something like the followings::
234
235       ./l3fwd -l 18-21 -n 4 -w 82:00.0 -w 85:00.0 \
236               -- -p 0x3 --config '(0,0,18),(0,1,19),(1,0,20),(1,1,21)'
237
238    This means that the application uses core 18 for port 0, queue pair 0 forwarding, core 19 for port 0, queue pair 1 forwarding,
239    core 20 for port 1, queue pair 0 forwarding, and core 21 for port 1, queue pair 1 forwarding.
240
241
242 8. Configure the traffic at a traffic generator.
243
244    * Start creating a stream on packet generator.
245
246    * Set the Ethernet II type to 0x0800.