Imported Upstream version 16.07-rc1
[deb_dpdk.git] / doc / guides / freebsd_gsg / build_dpdk.rst
1 ..  BSD LICENSE
2     Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
3     All rights reserved.
4
5     Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6     modification, are permitted provided that the following conditions
7     are met:
8
9     * Redistributions of source code must retain the above copyright
10     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12     notice, this list of conditions and the following disclaimer in
13     the documentation and/or other materials provided with the
14     distribution.
15     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
16     contributors may be used to endorse or promote products derived
17     from this software without specific prior written permission.
18
19     THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
20     "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
21     LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
22     A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
23     OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
24     SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
25     LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
26     DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
27     THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
28     (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
29     OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
30
31 .. _building_from_source:
32
33 Compiling the DPDK Target from Source
34 =====================================
35
36 System Requirements
37 -------------------
38
39 The DPDK and its applications require the GNU make system (gmake)
40 to build on FreeBSD. Optionally, gcc may also be used in place of clang
41 to build the DPDK, in which case it too must be installed prior to
42 compiling the DPDK. The installation of these tools is covered in this
43 section.
44
45 Compiling the DPDK requires the FreeBSD kernel sources, which should be
46 included during the installation of FreeBSD on the development platform.
47 The DPDK also requires the use of FreeBSD ports to compile and function.
48
49 To use the FreeBSD ports system, it is required to update and extract the FreeBSD
50 ports tree by issuing the following commands:
51
52 .. code-block:: console
53
54     portsnap fetch
55     portsnap extract
56
57 If the environment requires proxies for external communication, these can be set
58 using:
59
60 .. code-block:: console
61
62     setenv http_proxy <my_proxy_host>:<port>
63     setenv ftp_proxy <my_proxy_host>:<port>
64
65 The FreeBSD ports below need to be installed prior to building the DPDK.
66 In general these can be installed using the following set of commands::
67
68    cd /usr/ports/<port_location>
69
70    make config-recursive
71
72    make install
73
74    make clean
75
76 Each port location can be found using::
77
78    whereis <port_name>
79
80 The ports required and their locations are as follows:
81
82 * dialog4ports: ``/usr/ports/ports-mgmt/dialog4ports``
83
84 * GNU make(gmake): ``/usr/ports/devel/gmake``
85
86 * coreutils: ``/usr/ports/sysutils/coreutils``
87
88 For compiling and using the DPDK with gcc, the compiler must be installed
89 from the ports collection:
90
91 * gcc: version 4.8 is recommended ``/usr/ports/lang/gcc48``.
92   Ensure that ``CPU_OPTS`` is selected (default is OFF).
93
94 When running the make config-recursive command, a dialog may be presented to the
95 user. For the installation of the DPDK, the default options were used.
96
97 .. note::
98
99     To avoid multiple dialogs being presented to the user during make install,
100     it is advisable before running the make install command to re-run the
101     make config-recursive command until no more dialogs are seen.
102
103
104 Install the DPDK and Browse Sources
105 -----------------------------------
106
107 First, uncompress the archive and move to the DPDK source directory:
108
109 .. code-block:: console
110
111     unzip DPDK-<version>.zip
112     cd DPDK-<version>
113
114     ls
115     app/ config/ examples/ lib/ LICENSE.GPL LICENSE.LGPL Makefile
116     mk/ scripts/ tools/
117
118 The DPDK is composed of several directories:
119
120 *   lib: Source code of DPDK libraries
121
122 *   app: Source code of DPDK applications (automatic tests)
123
124 *   examples: Source code of DPDK applications
125
126 *   config, tools, scripts, mk: Framework-related makefiles, scripts and configuration
127
128 Installation of the DPDK Target Environments
129 --------------------------------------------
130
131 The format of a DPDK target is::
132
133    ARCH-MACHINE-EXECENV-TOOLCHAIN
134
135 Where:
136
137 * ``ARCH`` is: ``x86_64``
138
139 * ``MACHINE`` is: ``native``
140
141 * ``EXECENV`` is: ``bsdapp``
142
143 * ``TOOLCHAIN`` is: ``gcc`` | ``clang``
144
145 The configuration files for the DPDK targets can be found in the DPDK/config
146 directory in the form of::
147
148     defconfig_ARCH-MACHINE-EXECENV-TOOLCHAIN
149
150 .. note::
151
152    Configuration files are provided with the ``RTE_MACHINE`` optimization level set.
153    Within the configuration files, the ``RTE_MACHINE`` configuration value is set
154    to native, which means that the compiled software is tuned for the platform
155    on which it is built.  For more information on this setting, and its
156    possible values, see the *DPDK Programmers Guide*.
157
158 To make the target, use ``gmake install T=<target>``.
159
160 For example to compile for FreeBSD use:
161
162 .. code-block:: console
163
164     gmake install T=x86_64-native-bsdapp-clang
165
166 .. note::
167
168    If the compiler binary to be used does not correspond to that given in the
169    TOOLCHAIN part of the target, the compiler command may need to be explicitly
170    specified. For example, if compiling for gcc, where the gcc binary is called
171    gcc4.8, the command would need to be ``gmake install T=<target> CC=gcc4.8``.
172
173 Browsing the Installed DPDK Environment Target
174 ----------------------------------------------
175
176 Once a target is created, it contains all the libraries and header files for the
177 DPDK environment that are required to build customer applications.
178 In addition, the test and testpmd applications are built under the build/app
179 directory, which may be used for testing.  A kmod directory is also present that
180 contains the kernel modules to install:
181
182 .. code-block:: console
183
184     ls x86_64-native-bsdapp-gcc
185
186     app build hostapp include kmod lib Makefile
187
188
189 .. _loading_contigmem:
190
191 Loading the DPDK contigmem Module
192 ---------------------------------
193
194 To run a DPDK application, physically contiguous memory is required.
195 In the absence of non-transparent superpages, the included sources for the
196 contigmem kernel module provides the ability to present contiguous blocks of
197 memory for the DPDK to use. The contigmem module must be loaded into the
198 running kernel before any DPDK is run.  The module is found in the kmod
199 sub-directory of the DPDK target directory.
200
201 The amount of physically contiguous memory along with the number of physically
202 contiguous blocks to be reserved by the module can be set at runtime prior to
203 module loading using:
204
205 .. code-block:: console
206
207     kenv hw.contigmem.num_buffers=n
208     kenv hw.contigmem.buffer_size=m
209
210 The kernel environment variables can also be specified during boot by placing the
211 following in ``/boot/loader.conf``::
212
213     hw.contigmem.num_buffers=n hw.contigmem.buffer_size=m
214
215 The variables can be inspected using the following command:
216
217 .. code-block:: console
218
219     sysctl -a hw.contigmem
220
221 Where n is the number of blocks and m is the size in bytes of each area of
222 contiguous memory.  A default of two buffers of size 1073741824 bytes (1 Gigabyte)
223 each is set during module load if they are not specified in the environment.
224
225 The module can then be loaded using kldload (assuming that the current directory
226 is the DPDK target directory):
227
228 .. code-block:: console
229
230     kldload ./kmod/contigmem.ko
231
232 It is advisable to include the loading of the contigmem module during the boot
233 process to avoid issues with potential memory fragmentation during later system
234 up time.  This can be achieved by copying the module to the ``/boot/kernel/``
235 directory and placing the following into ``/boot/loader.conf``::
236
237     contigmem_load="YES"
238
239 .. note::
240
241     The contigmem_load directive should be placed after any definitions of
242     ``hw.contigmem.num_buffers`` and ``hw.contigmem.buffer_size`` if the default values
243     are not to be used.
244
245 An error such as:
246
247 .. code-block:: console
248
249     kldload: can't load ./x86_64-native-bsdapp-gcc/kmod/contigmem.ko:
250              Exec format error
251
252 is generally attributed to not having enough contiguous memory
253 available and can be verified via dmesg or ``/var/log/messages``:
254
255 .. code-block:: console
256
257     kernel: contigmalloc failed for buffer <n>
258
259 To avoid this error, reduce the number of buffers or the buffer size.
260
261 .. _loading_nic_uio:
262
263 Loading the DPDK nic_uio Module
264 -------------------------------
265
266 After loading the contigmem module, the ``nic_uio`` module must also be loaded into the
267 running kernel prior to running any DPDK application.  This module must
268 be loaded using the kldload command as shown below (assuming that the current
269 directory is the DPDK target directory).
270
271 .. code-block:: console
272
273     kldload ./kmod/nic_uio.ko
274
275 .. note::
276
277     If the ports to be used are currently bound to a existing kernel driver
278     then the ``hw.nic_uio.bdfs sysctl`` value will need to be set before loading the
279     module. Setting this value is described in the next section below.
280
281 Currently loaded modules can be seen by using the ``kldstat`` command and a module
282 can be removed from the running kernel by using ``kldunload <module_name>``.
283
284 To load the module during boot, copy the ``nic_uio`` module to ``/boot/kernel``
285 and place the following into ``/boot/loader.conf``::
286
287     nic_uio_load="YES"
288
289 .. note::
290
291     ``nic_uio_load="YES"`` must appear after the contigmem_load directive, if it exists.
292
293 By default, the ``nic_uio`` module will take ownership of network ports if they are
294 recognized DPDK devices and are not owned by another module. However, since
295 the FreeBSD kernel includes support, either built-in, or via a separate driver
296 module, for most network card devices, it is likely that the ports to be used are
297 already bound to a driver other than ``nic_uio``. The following sub-section describe
298 how to query and modify the device ownership of the ports to be used by
299 DPDK applications.
300
301 .. _binding_network_ports:
302
303 Binding Network Ports to the nic_uio Module
304 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
305
306 Device ownership can be viewed using the pciconf -l command. The example below shows
307 four IntelĀ® 82599 network ports under ``if_ixgbe`` module ownership.
308
309 .. code-block:: console
310
311     pciconf -l
312     ix0@pci0:1:0:0: class=0x020000 card=0x00038086 chip=0x10fb8086 rev=0x01 hdr=0x00
313     ix1@pci0:1:0:1: class=0x020000 card=0x00038086 chip=0x10fb8086 rev=0x01 hdr=0x00
314     ix2@pci0:2:0:0: class=0x020000 card=0x00038086 chip=0x10fb8086 rev=0x01 hdr=0x00
315     ix3@pci0:2:0:1: class=0x020000 card=0x00038086 chip=0x10fb8086 rev=0x01 hdr=0x00
316
317 The first column constitutes three components:
318
319 #. Device name: ``ixN``
320
321 #. Unit name: ``pci0``
322
323 #. Selector (Bus:Device:Function): ``1:0:0``
324
325 Where no driver is associated with a device, the device name will be ``none``.
326
327 By default, the FreeBSD kernel will include built-in drivers for the most common
328 devices; a kernel rebuild would normally be required to either remove the drivers
329 or configure them as loadable modules.
330
331 To avoid building a custom kernel, the ``nic_uio`` module can detach a network port
332 from its current device driver. This is achieved by setting the ``hw.nic_uio.bdfs``
333 kernel environment variable prior to loading ``nic_uio``, as follows::
334
335     hw.nic_uio.bdfs="b:d:f,b:d:f,..."
336
337 Where a comma separated list of selectors is set, the list must not contain any
338 whitespace.
339
340 For example to re-bind ``ix2@pci0:2:0:0`` and ``ix3@pci0:2:0:1`` to the ``nic_uio`` module
341 upon loading, use the following command::
342
343     kenv hw.nic_uio.bdfs="2:0:0,2:0:1"
344
345 The variable can also be specified during boot by placing the following into
346 ``/boot/loader.conf``, before the previously-described ``nic_uio_load`` line - as
347 shown::
348
349     hw.nic_uio.bdfs="2:0:0,2:0:1"
350     nic_uio_load="YES"
351
352 Binding Network Ports Back to their Original Kernel Driver
353 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
354
355 If the original driver for a network port has been compiled into the kernel,
356 it is necessary to reboot FreeBSD to restore the original device binding. Before
357 doing so, update or remove the ``hw.nic_uio.bdfs`` in ``/boot/loader.conf``.
358
359 If rebinding to a driver that is a loadable module, the network port binding can
360 be reset without rebooting. To do so, unload both the target kernel module and the
361 ``nic_uio`` module, modify or clear the ``hw.nic_uio.bdfs`` kernel environment (kenv)
362 value, and reload the two drivers - first the original kernel driver, and then
363 the ``nic_uio driver``. Note: the latter does not need to be reloaded unless there are
364 ports that are still to be bound to it.
365
366 Example commands to perform these steps are shown below:
367
368 .. code-block:: console
369
370     kldunload nic_uio
371     kldunload <original_driver>
372
373     # To clear the value completely:
374     kenv -u hw.nic_uio.bdfs
375
376     # To update the list of ports to bind:
377     kenv hw.nic_uio.bdfs="b:d:f,b:d:f,..."
378
379     kldload <original_driver>
380
381     kldload nic_uio  # optional