436898acd916ae34c03725743b14e452050d3bb1
[deb_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** and **Mellanox Bluefield** families of 10/25/40/50/100 Gb/s
11 adapters as well as their virtual functions (VF) in SR-IOV context.
12
13 Information and documentation about these adapters can be found on the
14 `Mellanox website <http://www.mellanox.com>`__. Help is also provided by the
15 `Mellanox community <http://community.mellanox.com/welcome>`__.
16
17 There is also a `section dedicated to this poll mode driver
18 <http://www.mellanox.com/page/products_dyn?product_family=209&mtag=pmd_for_dpdk>`__.
19
20 .. note::
21
22    Due to external dependencies, this driver is disabled by default. It must
23    be enabled manually by setting ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_PMD=y`` and
24    recompiling DPDK.
25
26 Implementation details
27 ----------------------
28
29 Besides its dependency on libibverbs (that implies libmlx5 and associated
30 kernel support), librte_pmd_mlx5 relies heavily on system calls for control
31 operations such as querying/updating the MTU and flow control parameters.
32
33 For security reasons and robustness, this driver only deals with virtual
34 memory addresses. The way resources allocations are handled by the kernel
35 combined with hardware specifications that allow it to handle virtual memory
36 addresses directly ensure that DPDK applications cannot access random
37 physical memory (or memory that does not belong to the current process).
38
39 This capability allows the PMD to coexist with kernel network interfaces
40 which remain functional, although they stop receiving unicast packets as
41 long as they share the same MAC address.
42 This means legacy linux control tools (for example: ethtool, ifconfig and
43 more) can operate on the same network interfaces that owned by the DPDK
44 application.
45
46 Enabling librte_pmd_mlx5 causes DPDK applications to be linked against
47 libibverbs.
48
49 Features
50 --------
51
52 - Multi arch support: x86_64, POWER8, ARMv8, i686.
53 - Multiple TX and RX queues.
54 - Support for scattered TX and RX frames.
55 - IPv4, IPv6, TCPv4, TCPv6, UDPv4 and UDPv6 RSS on any number of queues.
56 - Several RSS hash keys, one for each flow type.
57 - Default RSS operation with no hash key specification.
58 - Configurable RETA table.
59 - Support for multiple MAC addresses.
60 - VLAN filtering.
61 - RX VLAN stripping.
62 - TX VLAN insertion.
63 - RX CRC stripping configuration.
64 - Promiscuous mode.
65 - Multicast promiscuous mode.
66 - Hardware checksum offloads.
67 - Flow director (RTE_FDIR_MODE_PERFECT, RTE_FDIR_MODE_PERFECT_MAC_VLAN and
68   RTE_ETH_FDIR_REJECT).
69 - Flow API.
70 - Multiple process.
71 - KVM and VMware ESX SR-IOV modes are supported.
72 - RSS hash result is supported.
73 - Hardware TSO for generic IP or UDP tunnel, including VXLAN and GRE.
74 - Hardware checksum Tx offload for generic IP or UDP tunnel, including VXLAN and GRE.
75 - RX interrupts.
76 - Statistics query including Basic, Extended and per queue.
77 - Rx HW timestamp.
78 - Tunnel types: VXLAN, L3 VXLAN, VXLAN-GPE, GRE, MPLSoGRE, MPLSoUDP.
79 - Tunnel HW offloads: packet type, inner/outer RSS, IP and UDP checksum verification.
80
81 Limitations
82 -----------
83
84 - For secondary process:
85
86   - Forked secondary process not supported.
87   - All mempools must be initialized before rte_eth_dev_start().
88
89 - Flow pattern without any specific vlan will match for vlan packets as well:
90
91   When VLAN spec is not specified in the pattern, the matching rule will be created with VLAN as a wild card.
92   Meaning, the flow rule::
93
94         flow create 0 ingress pattern eth / vlan vid is 3 / ipv4 / end ...
95
96   Will only match vlan packets with vid=3. and the flow rules::
97
98         flow create 0 ingress pattern eth / ipv4 / end ...
99
100   Or::
101
102         flow create 0 ingress pattern eth / vlan / ipv4 / end ...
103
104   Will match any ipv4 packet (VLAN included).
105
106 - A multi segment packet must have less than 6 segments in case the Tx burst function
107   is set to multi-packet send or Enhanced multi-packet send. Otherwise it must have
108   less than 50 segments.
109
110 - Count action for RTE flow is **only supported in Mellanox OFED**.
111
112 - Flows with a VXLAN Network Identifier equal (or ends to be equal)
113   to 0 are not supported.
114
115 - VXLAN TSO and checksum offloads are not supported on VM.
116
117 - L3 VXLAN and VXLAN-GPE tunnels cannot be supported together with MPLSoGRE and MPLSoUDP.
118
119 - VF: flow rules created on VF devices can only match traffic targeted at the
120   configured MAC addresses (see ``rte_eth_dev_mac_addr_add()``).
121
122 .. note::
123
124    MAC addresses not already present in the bridge table of the associated
125    kernel network device will be added and cleaned up by the PMD when closing
126    the device. In case of ungraceful program termination, some entries may
127    remain present and should be removed manually by other means.
128
129 - When Multi-Packet Rx queue is configured (``mprq_en``), a Rx packet can be
130   externally attached to a user-provided mbuf with having EXT_ATTACHED_MBUF in
131   ol_flags. As the mempool for the external buffer is managed by PMD, all the
132   Rx mbufs must be freed before the device is closed. Otherwise, the mempool of
133   the external buffers will be freed by PMD and the application which still
134   holds the external buffers may be corrupted.
135
136 - If Multi-Packet Rx queue is configured (``mprq_en``) and Rx CQE compression is
137   enabled (``rxq_cqe_comp_en``) at the same time, RSS hash result is not fully
138   supported. Some Rx packets may not have PKT_RX_RSS_HASH.
139
140 - IPv6 Multicast messages are not supported on VM, while promiscuous mode
141   and allmulticast mode are both set to off.
142   To receive IPv6 Multicast messages on VM, explicitly set the relevant
143   MAC address using rte_eth_dev_mac_addr_add() API.
144
145 - E-Switch VXLAN tunnel is not supported together with outer VLAN.
146
147 - E-Switch Flows with VNI pattern must include the VXLAN decapsulation action.
148
149 - E-Switch VXLAN decapsulation Flow:
150
151   - can be appiled to PF port only.
152   - must specify VF port action (packet redirection from PF to VF).
153   - must specify tunnel outer UDP local (destination) port, wildcards not allowed.
154   - must specify tunnel outer VNI, wildcards not allowed.
155   - must specify tunnel outer local (destination)  IPv4 or IPv6 address, wildcards not allowed.
156   - optionally may specify tunnel outer remote (source) IPv4 or IPv6, wildcards or group IPs allowed.
157   - optionally may specify tunnel inner source and destination MAC addresses.
158
159 - E-Switch VXLAN encapsulation Flow:
160
161   - can be applied to VF ports only.
162   - must specify PF port action (packet redirection from VF to PF).
163   - must specify the VXLAN item with tunnel outer parameters.
164   - must specify the tunnel outer VNI in the VXLAN item.
165   - must specify the tunnel outer remote (destination) UDP port in the VXLAN item.
166   - must specify the tunnel outer local (source) IPv4 or IPv6 in the , this address will locally (with scope link) assigned to the outer network interace, wildcards not allowed.
167   - must specify the tunnel outer remote (destination) IPv4 or IPv6 in the VXLAN item, group IPs allowed.
168   - must specify the tunnel outer destination MAC address in the VXLAN item, this address will be used to create neigh rule.
169
170 Statistics
171 ----------
172
173 MLX5 supports various of methods to report statistics:
174
175 Port statistics can be queried using ``rte_eth_stats_get()``. The port statistics are through SW only and counts the number of packets received or sent successfully by the PMD.
176
177 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.
178
179 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.
180
181 Configuration
182 -------------
183
184 Compilation options
185 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
186
187 These options can be modified in the ``.config`` file.
188
189 - ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_PMD`` (default **n**)
190
191   Toggle compilation of librte_pmd_mlx5 itself.
192
193 - ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_DLOPEN_DEPS`` (default **n**)
194
195   Build PMD with additional code to make it loadable without hard
196   dependencies on **libibverbs** nor **libmlx5**, which may not be installed
197   on the target system.
198
199   In this mode, their presence is still required for it to run properly,
200   however their absence won't prevent a DPDK application from starting (with
201   ``CONFIG_RTE_BUILD_SHARED_LIB`` disabled) and they won't show up as
202   missing with ``ldd(1)``.
203
204   It works by moving these dependencies to a purpose-built rdma-core "glue"
205   plug-in which must either be installed in a directory whose name is based
206   on ``CONFIG_RTE_EAL_PMD_PATH`` suffixed with ``-glue`` if set, or in a
207   standard location for the dynamic linker (e.g. ``/lib``) if left to the
208   default empty string (``""``).
209
210   This option has no performance impact.
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 Environment variables
219 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
220
221 - ``MLX5_GLUE_PATH``
222
223   A list of directories in which to search for the rdma-core "glue" plug-in,
224   separated by colons or semi-colons.
225
226   Only matters when compiled with ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_DLOPEN_DEPS``
227   enabled and most useful when ``CONFIG_RTE_EAL_PMD_PATH`` is also set,
228   since ``LD_LIBRARY_PATH`` has no effect in this case.
229
230 - ``MLX5_SHUT_UP_BF``
231
232   Configures HW Tx doorbell register as IO-mapped.
233
234   By default, the HW Tx doorbell is configured as a write-combining register.
235   The register would be flushed to HW usually when the write-combining buffer
236   becomes full, but it depends on CPU design.
237
238   Except for vectorized Tx burst routines, a write memory barrier is enforced
239   after updating the register so that the update can be immediately visible to
240   HW.
241
242   When vectorized Tx burst is called, the barrier is set only if the burst size
243   is not aligned to MLX5_VPMD_TX_MAX_BURST. However, setting this environmental
244   variable will bring better latency even though the maximum throughput can
245   slightly decline.
246
247 Run-time configuration
248 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
249
250 - librte_pmd_mlx5 brings kernel network interfaces up during initialization
251   because it is affected by their state. Forcing them down prevents packets
252   reception.
253
254 - **ethtool** operations on related kernel interfaces also affect the PMD.
255
256 - ``rxq_cqe_comp_en`` parameter [int]
257
258   A nonzero value enables the compression of CQE on RX side. This feature
259   allows to save PCI bandwidth and improve performance. Enabled by default.
260
261   Supported on:
262
263   - x86_64 with ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5 and Bluefield.
264   - POWER8 and ARMv8 with ConnectX-4 LX, ConnectX-5 and Bluefield.
265
266 - ``rxq_cqe_pad_en`` parameter [int]
267
268   A nonzero value enables 128B padding of CQE on RX side. The size of CQE
269   is aligned with the size of a cacheline of the core. If cacheline size is
270   128B, the CQE size is configured to be 128B even though the device writes
271   only 64B data on the cacheline. This is to avoid unnecessary cache
272   invalidation by device's two consecutive writes on to one cacheline.
273   However in some architecture, it is more beneficial to update entire
274   cacheline with padding the rest 64B rather than striding because
275   read-modify-write could drop performance a lot. On the other hand,
276   writing extra data will consume more PCIe bandwidth and could also drop
277   the maximum throughput. It is recommended to empirically set this
278   parameter. Disabled by default.
279
280   Supported on:
281
282   - CPU having 128B cacheline with ConnectX-5 and Bluefield.
283
284 - ``rxq_pkt_pad_en`` parameter [int]
285
286   A nonzero value enables padding Rx packet to the size of cacheline on PCI
287   transaction. This feature would waste PCI bandwidth but could improve
288   performance by avoiding partial cacheline write which may cause costly
289   read-modify-copy in memory transaction on some architectures. Disabled by
290   default.
291
292   Supported on:
293
294   - x86_64 with ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
295   - POWER8 and ARMv8 with ConnectX-4 LX, ConnectX-5, ConnectX-6 and Bluefield.
296
297 - ``mprq_en`` parameter [int]
298
299   A nonzero value enables configuring Multi-Packet Rx queues. Rx queue is
300   configured as Multi-Packet RQ if the total number of Rx queues is
301   ``rxqs_min_mprq`` or more and Rx scatter isn't configured. Disabled by
302   default.
303
304   Multi-Packet Rx Queue (MPRQ a.k.a Striding RQ) can further save PCIe bandwidth
305   by posting a single large buffer for multiple packets. Instead of posting a
306   buffers per a packet, one large buffer is posted in order to receive multiple
307   packets on the buffer. A MPRQ buffer consists of multiple fixed-size strides
308   and each stride receives one packet. MPRQ can improve throughput for
309   small-packet tarffic.
310
311   When MPRQ is enabled, max_rx_pkt_len can be larger than the size of
312   user-provided mbuf even if DEV_RX_OFFLOAD_SCATTER isn't enabled. PMD will
313   configure large stride size enough to accommodate max_rx_pkt_len as long as
314   device allows. Note that this can waste system memory compared to enabling Rx
315   scatter and multi-segment packet.
316
317 - ``mprq_log_stride_num`` parameter [int]
318
319   Log 2 of the number of strides for Multi-Packet Rx queue. Configuring more
320   strides can reduce PCIe tarffic further. If configured value is not in the
321   range of device capability, the default value will be set with a warning
322   message. The default value is 4 which is 16 strides per a buffer, valid only
323   if ``mprq_en`` is set.
324
325   The size of Rx queue should be bigger than the number of strides.
326
327 - ``mprq_max_memcpy_len`` parameter [int]
328
329   The maximum length of packet to memcpy in case of Multi-Packet Rx queue. Rx
330   packet is mem-copied to a user-provided mbuf if the size of Rx packet is less
331   than or equal to this parameter. Otherwise, PMD will attach the Rx packet to
332   the mbuf by external buffer attachment - ``rte_pktmbuf_attach_extbuf()``.
333   A mempool for external buffers will be allocated and managed by PMD. If Rx
334   packet is externally attached, ol_flags field of the mbuf will have
335   EXT_ATTACHED_MBUF and this flag must be preserved. ``RTE_MBUF_HAS_EXTBUF()``
336   checks the flag. The default value is 128, valid only if ``mprq_en`` is set.
337
338 - ``rxqs_min_mprq`` parameter [int]
339
340   Configure Rx queues as Multi-Packet RQ if the total number of Rx queues is
341   greater or equal to this value. The default value is 12, valid only if
342   ``mprq_en`` is set.
343
344 - ``txq_inline`` parameter [int]
345
346   Amount of data to be inlined during TX operations. Improves latency.
347   Can improve PPS performance when PCI back pressure is detected and may be
348   useful for scenarios involving heavy traffic on many queues.
349
350   Because additional software logic is necessary to handle this mode, this
351   option should be used with care, as it can lower performance when back
352   pressure is not expected.
353
354 - ``txqs_min_inline`` parameter [int]
355
356   Enable inline send only when the number of TX queues is greater or equal
357   to this value.
358
359   This option should be used in combination with ``txq_inline`` above.
360
361   On ConnectX-4, ConnectX-4 LX, ConnectX-5 and Bluefield without
362   Enhanced MPW:
363
364         - Disabled by default.
365         - In case ``txq_inline`` is set recommendation is 4.
366
367   On ConnectX-5 and Bluefield with Enhanced MPW:
368
369         - Set to 8 by default.
370
371 - ``txqs_max_vec`` parameter [int]
372
373   Enable vectorized Tx only when the number of TX queues is less than or
374   equal to this value. Effective only when ``tx_vec_en`` is enabled.
375
376   On ConnectX-5:
377
378         - Set to 8 by default on ARMv8.
379         - Set to 4 by default otherwise.
380
381   On Bluefield
382
383         - Set to 16 by default.
384
385 - ``txq_mpw_en`` parameter [int]
386
387   A nonzero value enables multi-packet send (MPS) for ConnectX-4 Lx and
388   enhanced multi-packet send (Enhanced MPS) for ConnectX-5 and Bluefield.
389   MPS allows the TX burst function to pack up multiple packets in a
390   single descriptor session in order to save PCI bandwidth and improve
391   performance at the cost of a slightly higher CPU usage. When
392   ``txq_inline`` is set along with ``txq_mpw_en``, TX burst function tries
393   to copy entire packet data on to TX descriptor instead of including
394   pointer of packet only if there is enough room remained in the
395   descriptor. ``txq_inline`` sets per-descriptor space for either pointers
396   or inlined packets. In addition, Enhanced MPS supports hybrid mode -
397   mixing inlined packets and pointers in the same descriptor.
398
399   This option cannot be used with certain offloads such as ``DEV_TX_OFFLOAD_TCP_TSO,
400   DEV_TX_OFFLOAD_VXLAN_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_GRE_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_VLAN_INSERT``.
401   When those offloads are requested the MPS send function will not be used.
402
403   It is currently only supported on the ConnectX-4 Lx, ConnectX-5 and Bluefield
404   families of adapters.
405   On ConnectX-4 Lx the MPW is considered un-secure hence disabled by default.
406   Users which enable the MPW should be aware that application which provides incorrect
407   mbuf descriptors in the Tx burst can lead to serious errors in the host including, on some cases,
408   NIC to get stuck.
409   On ConnectX-5 and Bluefield the MPW is secure and enabled by default.
410
411 - ``txq_mpw_hdr_dseg_en`` parameter [int]
412
413   A nonzero value enables including two pointers in the first block of TX
414   descriptor. This can be used to lessen CPU load for memory copy.
415
416   Effective only when Enhanced MPS is supported. Disabled by default.
417
418 - ``txq_max_inline_len`` parameter [int]
419
420   Maximum size of packet to be inlined. This limits the size of packet to
421   be inlined. If the size of a packet is larger than configured value, the
422   packet isn't inlined even though there's enough space remained in the
423   descriptor. Instead, the packet is included with pointer.
424
425   Effective only when Enhanced MPS is supported. The default value is 256.
426
427 - ``tx_vec_en`` parameter [int]
428
429   A nonzero value enables Tx vector on ConnectX-5 and Bluefield NICs if the number of
430   global Tx queues on the port is less than ``txqs_max_vec``.
431
432   This option cannot be used with certain offloads such as ``DEV_TX_OFFLOAD_TCP_TSO,
433   DEV_TX_OFFLOAD_VXLAN_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_GRE_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_VLAN_INSERT``.
434   When those offloads are requested the MPS send function will not be used.
435
436   Enabled by default on ConnectX-5 and Bluefield.
437
438 - ``rx_vec_en`` parameter [int]
439
440   A nonzero value enables Rx vector if the port is not configured in
441   multi-segment otherwise this parameter is ignored.
442
443   Enabled by default.
444
445 - ``vf_nl_en`` parameter [int]
446
447   A nonzero value enables Netlink requests from the VF to add/remove MAC
448   addresses or/and enable/disable promiscuous/all multicast on the Netdevice.
449   Otherwise the relevant configuration must be run with Linux iproute2 tools.
450   This is a prerequisite to receive this kind of traffic.
451
452   Enabled by default, valid only on VF devices ignored otherwise.
453
454 - ``l3_vxlan_en`` parameter [int]
455
456   A nonzero value allows L3 VXLAN and VXLAN-GPE flow creation. To enable
457   L3 VXLAN or VXLAN-GPE, users has to configure firmware and enable this
458   parameter. This is a prerequisite to receive this kind of traffic.
459
460   Disabled by default.
461
462 - ``dv_flow_en`` parameter [int]
463
464   A nonzero value enables the DV flow steering assuming it is supported
465   by the driver.
466   The DV flow steering is not supported on switchdev mode.
467
468   Disabled by default.
469
470 - ``representor`` parameter [list]
471
472   This parameter can be used to instantiate DPDK Ethernet devices from
473   existing port (or VF) representors configured on the device.
474
475   It is a standard parameter whose format is described in
476   :ref:`ethernet_device_standard_device_arguments`.
477
478   For instance, to probe port representors 0 through 2::
479
480     representor=[0-2]
481
482 Firmware configuration
483 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
484
485 - L3 VXLAN and VXLAN-GPE destination UDP port
486
487    .. code-block:: console
488
489      mlxconfig -d <mst device> set IP_OVER_VXLAN_EN=1
490      mlxconfig -d <mst device> set IP_OVER_VXLAN_PORT=<udp dport>
491
492   Verify configurations are set:
493
494    .. code-block:: console
495
496      mlxconfig -d <mst device> query | grep IP_OVER_VXLAN
497      IP_OVER_VXLAN_EN                    True(1)
498      IP_OVER_VXLAN_PORT                  <udp dport>
499
500 Prerequisites
501 -------------
502
503 This driver relies on external libraries and kernel drivers for resources
504 allocations and initialization. The following dependencies are not part of
505 DPDK and must be installed separately:
506
507 - **libibverbs**
508
509   User space Verbs framework used by librte_pmd_mlx5. This library provides
510   a generic interface between the kernel and low-level user space drivers
511   such as libmlx5.
512
513   It allows slow and privileged operations (context initialization, hardware
514   resources allocations) to be managed by the kernel and fast operations to
515   never leave user space.
516
517 - **libmlx5**
518
519   Low-level user space driver library for Mellanox
520   ConnectX-4/ConnectX-5/Bluefield devices, it is automatically loaded
521   by libibverbs.
522
523   This library basically implements send/receive calls to the hardware
524   queues.
525
526 - **libmnl**
527
528   Minimalistic Netlink library mainly relied on to manage E-Switch flow
529   rules (i.e. those with the "transfer" attribute and typically involving
530   port representors).
531
532 - **Kernel modules**
533
534   They provide the kernel-side Verbs API and low level device drivers that
535   manage actual hardware initialization and resources sharing with user
536   space processes.
537
538   Unlike most other PMDs, these modules must remain loaded and bound to
539   their devices:
540
541   - mlx5_core: hardware driver managing Mellanox
542     ConnectX-4/ConnectX-5/Bluefield devices and related Ethernet kernel
543     network devices.
544   - mlx5_ib: InifiniBand device driver.
545   - ib_uverbs: user space driver for Verbs (entry point for libibverbs).
546
547 - **Firmware update**
548
549   Mellanox OFED releases include firmware updates for
550   ConnectX-4/ConnectX-5/Bluefield adapters.
551
552   Because each release provides new features, these updates must be applied to
553   match the kernel modules and libraries they come with.
554
555 .. note::
556
557    Both libraries are BSD and GPL licensed. Linux kernel modules are GPL
558    licensed.
559
560 Installation
561 ~~~~~~~~~~~~
562
563 Either RDMA Core library with a recent enough Linux kernel release
564 (recommended) or Mellanox OFED, which provides compatibility with older
565 releases.
566
567 RMDA Core with Linux Kernel
568 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
569
570 - Minimal kernel version : v4.14 or the most recent 4.14-rc (see `Linux installation documentation`_)
571 - Minimal rdma-core version: v15+ commit 0c5f5765213a ("Merge pull request #227 from yishaih/tm")
572   (see `RDMA Core installation documentation`_)
573 - When building for i686 use:
574
575   - rdma-core version 18.0 or above built with 32bit support.
576   - Kernel version 4.14.41 or above.
577
578 .. _`Linux installation documentation`: https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux-stable.git/plain/Documentation/admin-guide/README.rst
579 .. _`RDMA Core installation documentation`: https://raw.githubusercontent.com/linux-rdma/rdma-core/master/README.md
580
581 Mellanox OFED
582 ^^^^^^^^^^^^^
583
584 - Mellanox OFED version: **4.4, 4.5**.
585 - firmware version:
586
587   - ConnectX-4: **12.21.1000** and above.
588   - ConnectX-4 Lx: **14.21.1000** and above.
589   - ConnectX-5: **16.21.1000** and above.
590   - ConnectX-5 Ex: **16.21.1000** and above.
591   - Bluefield: **18.99.3950** and above.
592
593 While these libraries and kernel modules are available on OpenFabrics
594 Alliance's `website <https://www.openfabrics.org/>`__ and provided by package
595 managers on most distributions, this PMD requires Ethernet extensions that
596 may not be supported at the moment (this is a work in progress).
597
598 `Mellanox OFED
599 <http://www.mellanox.com/page/products_dyn?product_family=26&mtag=linux>`__
600 includes the necessary support and should be used in the meantime. For DPDK,
601 only libibverbs, libmlx5, mlnx-ofed-kernel packages and firmware updates are
602 required from that distribution.
603
604 .. note::
605
606    Several versions of Mellanox OFED are available. Installing the version
607    this DPDK release was developed and tested against is strongly
608    recommended. Please check the `prerequisites`_.
609
610 Libmnl
611 ^^^^^^
612
613 Minimal version for libmnl is **1.0.3**.
614
615 As a dependency of the **iproute2** suite, this library is often installed
616 by default. It is otherwise readily available through standard system
617 packages.
618
619 Its development headers must be installed in order to compile this PMD.
620 These packages are usually named **libmnl-dev** or **libmnl-devel**
621 depending on the Linux distribution.
622
623 Supported NICs
624 --------------
625
626 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 10G MCX4111A-XCAT (1x10G)
627 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 10G MCX4121A-XCAT (2x10G)
628 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 25G MCX4111A-ACAT (1x25G)
629 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 25G MCX4121A-ACAT (2x25G)
630 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX4131A-BCAT (1x40G)
631 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX413A-BCAT (1x40G)
632 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX415A-BCAT (1x40G)
633 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX4131A-GCAT (1x50G)
634 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX413A-GCAT (1x50G)
635 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX414A-BCAT (2x50G)
636 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX415A-GCAT (2x50G)
637 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX416A-BCAT (2x50G)
638 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX416A-GCAT (2x50G)
639 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX415A-CCAT (1x100G)
640 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 100G MCX416A-CCAT (2x100G)
641 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 Lx 10G MCX4121A-XCAT (2x10G)
642 * Mellanox(R) ConnectX(R)-4 Lx 25G MCX4121A-ACAT (2x25G)
643 * Mellanox(R) ConnectX(R)-5 100G MCX556A-ECAT (2x100G)
644 * Mellanox(R) ConnectX(R)-5 Ex EN 100G MCX516A-CDAT (2x100G)
645
646 Quick Start Guide on OFED
647 -------------------------
648
649 1. Download latest Mellanox OFED. For more info check the  `prerequisites`_.
650
651
652 2. Install the required libraries and kernel modules either by installing
653    only the required set, or by installing the entire Mellanox OFED:
654
655    .. code-block:: console
656
657         ./mlnxofedinstall --upstream-libs --dpdk
658
659 3. Verify the firmware is the correct one:
660
661    .. code-block:: console
662
663         ibv_devinfo
664
665 4. Verify all ports links are set to Ethernet:
666
667    .. code-block:: console
668
669         mlxconfig -d <mst device> query | grep LINK_TYPE
670         LINK_TYPE_P1                        ETH(2)
671         LINK_TYPE_P2                        ETH(2)
672
673    Link types may have to be configured to Ethernet:
674
675    .. code-block:: console
676
677         mlxconfig -d <mst device> set LINK_TYPE_P1/2=1/2/3
678
679         * LINK_TYPE_P1=<1|2|3> , 1=Infiniband 2=Ethernet 3=VPI(auto-sense)
680
681    For hypervisors verify SR-IOV is enabled on the NIC:
682
683    .. code-block:: console
684
685         mlxconfig -d <mst device> query | grep SRIOV_EN
686         SRIOV_EN                            True(1)
687
688    If needed, set enable the set the relevant fields:
689
690    .. code-block:: console
691
692         mlxconfig -d <mst device> set SRIOV_EN=1 NUM_OF_VFS=16
693         mlxfwreset -d <mst device> reset
694
695 5. Restart the driver:
696
697    .. code-block:: console
698
699         /etc/init.d/openibd restart
700
701    or:
702
703    .. code-block:: console
704
705         service openibd restart
706
707    If link type was changed, firmware must be reset as well:
708
709    .. code-block:: console
710
711         mlxfwreset -d <mst device> reset
712
713    For hypervisors, after reset write the sysfs number of virtual functions
714    needed for the PF.
715
716    To dynamically instantiate a given number of virtual functions (VFs):
717
718    .. code-block:: console
719
720         echo [num_vfs] > /sys/class/infiniband/mlx5_0/device/sriov_numvfs
721
722 6. Compile DPDK and you are ready to go. See instructions on
723    :ref:`Development Kit Build System <Development_Kit_Build_System>`
724
725 Performance tuning
726 ------------------
727
728 1. Configure aggressive CQE Zipping for maximum performance:
729
730   .. code-block:: console
731
732         mlxconfig -d <mst device> s CQE_COMPRESSION=1
733
734   To set it back to the default CQE Zipping mode use:
735
736   .. code-block:: console
737
738         mlxconfig -d <mst device> s CQE_COMPRESSION=0
739
740 2. In case of virtualization:
741
742    - Make sure that hypervisor kernel is 3.16 or newer.
743    - Configure boot with ``iommu=pt``.
744    - Use 1G huge pages.
745    - Make sure to allocate a VM on huge pages.
746    - Make sure to set CPU pinning.
747
748 3. Use the CPU near local NUMA node to which the PCIe adapter is connected,
749    for better performance. For VMs, verify that the right CPU
750    and NUMA node are pinned according to the above. Run:
751
752    .. code-block:: console
753
754         lstopo-no-graphics
755
756    to identify the NUMA node to which the PCIe adapter is connected.
757
758 4. If more than one adapter is used, and root complex capabilities allow
759    to put both adapters on the same NUMA node without PCI bandwidth degradation,
760    it is recommended to locate both adapters on the same NUMA node.
761    This in order to forward packets from one to the other without
762    NUMA performance penalty.
763
764 5. Disable pause frames:
765
766    .. code-block:: console
767
768         ethtool -A <netdev> rx off tx off
769
770 6. Verify IO non-posted prefetch is disabled by default. This can be checked
771    via the BIOS configuration. Please contact you server provider for more
772    information about the settings.
773
774 .. note::
775
776         On some machines, depends on the machine integrator, it is beneficial
777         to set the PCI max read request parameter to 1K. This can be
778         done in the following way:
779
780         To query the read request size use:
781
782         .. code-block:: console
783
784                 setpci -s <NIC PCI address> 68.w
785
786         If the output is different than 3XXX, set it by:
787
788         .. code-block:: console
789
790                 setpci -s <NIC PCI address> 68.w=3XXX
791
792         The XXX can be different on different systems. Make sure to configure
793         according to the setpci output.
794
795 7. To minimize overhead of searching Memory Regions:
796
797    - '--socket-mem' is recommended to pin memory by predictable amount.
798    - Configure per-lcore cache when creating Mempools for packet buffer.
799    - Refrain from dynamically allocating/freeing memory in run-time.
800
801 Notes for testpmd
802 -----------------
803
804 Compared to librte_pmd_mlx4 that implements a single RSS configuration per
805 port, librte_pmd_mlx5 supports per-protocol RSS configuration.
806
807 Since ``testpmd`` defaults to IP RSS mode and there is currently no
808 command-line parameter to enable additional protocols (UDP and TCP as well
809 as IP), the following commands must be entered from its CLI to get the same
810 behavior as librte_pmd_mlx4:
811
812 .. code-block:: console
813
814    > port stop all
815    > port config all rss all
816    > port start all
817
818 Usage example
819 -------------
820
821 This section demonstrates how to launch **testpmd** with Mellanox
822 ConnectX-4/ConnectX-5/Bluefield devices managed by librte_pmd_mlx5.
823
824 #. Load the kernel modules:
825
826    .. code-block:: console
827
828       modprobe -a ib_uverbs mlx5_core mlx5_ib
829
830    Alternatively if MLNX_OFED is fully installed, the following script can
831    be run:
832
833    .. code-block:: console
834
835       /etc/init.d/openibd restart
836
837    .. note::
838
839       User space I/O kernel modules (uio and igb_uio) are not used and do
840       not have to be loaded.
841
842 #. Make sure Ethernet interfaces are in working order and linked to kernel
843    verbs. Related sysfs entries should be present:
844
845    .. code-block:: console
846
847       ls -d /sys/class/net/*/device/infiniband_verbs/uverbs* | cut -d / -f 5
848
849    Example output:
850
851    .. code-block:: console
852
853       eth30
854       eth31
855       eth32
856       eth33
857
858 #. Optionally, retrieve their PCI bus addresses for whitelisting:
859
860    .. code-block:: console
861
862       {
863           for intf in eth2 eth3 eth4 eth5;
864           do
865               (cd "/sys/class/net/${intf}/device/" && pwd -P);
866           done;
867       } |
868       sed -n 's,.*/\(.*\),-w \1,p'
869
870    Example output:
871
872    .. code-block:: console
873
874       -w 0000:05:00.1
875       -w 0000:06:00.0
876       -w 0000:06:00.1
877       -w 0000:05:00.0
878
879 #. Request huge pages:
880
881    .. code-block:: console
882
883       echo 1024 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages/nr_hugepages
884
885 #. Start testpmd with basic parameters:
886
887    .. code-block:: console
888
889       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
890
891    Example output:
892
893    .. code-block:: console
894
895       [...]
896       EAL: PCI device 0000:05:00.0 on NUMA socket 0
897       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
898       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_0" (VF: false)
899       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
900       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fe
901       EAL: PCI device 0000:05:00.1 on NUMA socket 0
902       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
903       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_1" (VF: false)
904       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
905       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:ff
906       EAL: PCI device 0000:06:00.0 on NUMA socket 0
907       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
908       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_2" (VF: false)
909       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
910       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fa
911       EAL: PCI device 0000:06:00.1 on NUMA socket 0
912       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
913       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_3" (VF: false)
914       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
915       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fb
916       Interactive-mode selected
917       Configuring Port 0 (socket 0)
918       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cba80: TX queues number update: 0 -> 2
919       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cba80: RX queues number update: 0 -> 2
920       Port 0: E4:1D:2D:E7:0C:FE
921       Configuring Port 1 (socket 0)
922       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ccac8: TX queues number update: 0 -> 2
923       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ccac8: RX queues number update: 0 -> 2
924       Port 1: E4:1D:2D:E7:0C:FF
925       Configuring Port 2 (socket 0)
926       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cdb10: TX queues number update: 0 -> 2
927       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cdb10: RX queues number update: 0 -> 2
928       Port 2: E4:1D:2D:E7:0C:FA
929       Configuring Port 3 (socket 0)
930       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ceb58: TX queues number update: 0 -> 2
931       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ceb58: RX queues number update: 0 -> 2
932       Port 3: E4:1D:2D:E7:0C:FB
933       Checking link statuses...
934       Port 0 Link Up - speed 40000 Mbps - full-duplex
935       Port 1 Link Up - speed 40000 Mbps - full-duplex
936       Port 2 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
937       Port 3 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
938       Done
939       testpmd>