doc/guides/nics/mlx5.rst

   1 ..  BSD LICENSE
   2     Copyright 2015 6WIND S.A.
   3
   4     Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   5     modification, are permitted provided that the following conditions
   6     are met:
   7
   8     * Redistributions of source code must retain the above copyright
   9     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11     notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  12     the documentation and/or other materials provided with the
  13     distribution.
  14     * Neither the name of 6WIND S.A. nor the names of its
  15     contributors may be used to endorse or promote products derived
  16     from this software without specific prior written permission.
  17
  18     THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  19     "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  20     LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  21     A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
  22     OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  23     SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  24     LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  25     DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  26     THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  27     (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  28     OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  29
  30 MLX5 poll mode driver
  31 =====================
  32
  33 The MLX5 poll mode driver library (**librte_pmd_mlx5**) provides support for
  34 **Mellanox ConnectX-4** and **Mellanox ConnectX-4 Lx** families of
  35 10/25/40/50/100 Gb/s adapters as well as their virtual functions (VF) in
  36 SR-IOV context.
  37
  38 Information and documentation about these adapters can be found on the
  39 `Mellanox website <http://www.mellanox.com>`__. Help is also provided by the
  40 `Mellanox community <http://community.mellanox.com/welcome>`__.
  41
  42 There is also a `section dedicated to this poll mode driver
  43 <http://www.mellanox.com/page/products_dyn?product_family=209&mtag=pmd_for_dpdk>`__.
  44
  45 .. note::
  46
  47    Due to external dependencies, this driver is disabled by default. It must
  48    be enabled manually by setting ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_PMD=y`` and
  49    recompiling DPDK.
  50
  51 Implementation details
  52 ----------------------
  53
  54 Besides its dependency on libibverbs (that implies libmlx5 and associated
  55 kernel support), librte_pmd_mlx5 relies heavily on system calls for control
  56 operations such as querying/updating the MTU and flow control parameters.
  57
  58 For security reasons and robustness, this driver only deals with virtual
  59 memory addresses. The way resources allocations are handled by the kernel
  60 combined with hardware specifications that allow it to handle virtual memory
  61 addresses directly ensure that DPDK applications cannot access random
  62 physical memory (or memory that does not belong to the current process).
  63
  64 This capability allows the PMD to coexist with kernel network interfaces
  65 which remain functional, although they stop receiving unicast packets as
  66 long as they share the same MAC address.
  67
  68 Enabling librte_pmd_mlx5 causes DPDK applications to be linked against
  69 libibverbs.
  70
  71 Features
  72 --------
  73
  74 - Multiple TX and RX queues.
  75 - Support for scattered TX and RX frames.
  76 - IPv4, IPv6, TCPv4, TCPv6, UDPv4 and UDPv6 RSS on any number of queues.
  77 - Several RSS hash keys, one for each flow type.
  78 - Configurable RETA table.
  79 - Support for multiple MAC addresses.
  80 - VLAN filtering.
  81 - RX VLAN stripping.
  82 - TX VLAN insertion.
  83 - RX CRC stripping configuration.
  84 - Promiscuous mode.
  85 - Multicast promiscuous mode.
  86 - Hardware checksum offloads.
  87 - Flow director (RTE_FDIR_MODE_PERFECT and RTE_FDIR_MODE_PERFECT_MAC_VLAN).
  88 - Secondary process TX is supported.
  89 - KVM and VMware ESX SR-IOV modes are supported.
  90
  91 Limitations
  92 -----------
  93
  94 - Inner RSS for VXLAN frames is not supported yet.
  95 - Port statistics through software counters only.
  96 - Hardware checksum offloads for VXLAN inner header are not supported yet.
  97 - Secondary process RX is not supported.
  98
  99 Configuration
 100 -------------
 101
 102 Compilation options
 103 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 104
 105 These options can be modified in the ``.config`` file.
 106
 107 - ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_PMD`` (default **n**)
 108
 109   Toggle compilation of librte_pmd_mlx5 itself.
 110
 111 - ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_DEBUG`` (default **n**)
 112
 113   Toggle debugging code and stricter compilation flags. Enabling this option
 114   adds additional run-time checks and debugging messages at the cost of
 115   lower performance.
 116
 117 - ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_TX_MP_CACHE`` (default **8**)
 118
 119   Maximum number of cached memory pools (MPs) per TX queue. Each MP from
 120   which buffers are to be transmitted must be associated to memory regions
 121   (MRs). This is a slow operation that must be cached.
 122
 123   This value is always 1 for RX queues since they use a single MP.
 124
 125 Environment variables
 126 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 127
 128 - ``MLX5_PMD_ENABLE_PADDING``
 129
 130   Enables HW packet padding in PCI bus transactions.
 131
 132   When packet size is cache aligned and CRC stripping is enabled, 4 fewer
 133   bytes are written to the PCI bus. Enabling padding makes such packets
 134   aligned again.
 135
 136   In cases where PCI bandwidth is the bottleneck, padding can improve
 137   performance by 10%.
 138
 139   This is disabled by default since this can also decrease performance for
 140   unaligned packet sizes.
 141
 142 Run-time configuration
 143 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 144
 145 - librte_pmd_mlx5 brings kernel network interfaces up during initialization
 146   because it is affected by their state. Forcing them down prevents packets
 147   reception.
 148
 149 - **ethtool** operations on related kernel interfaces also affect the PMD.
 150
 151 - ``rxq_cqe_comp_en`` parameter [int]
 152
 153   A nonzero value enables the compression of CQE on RX side. This feature
 154   allows to save PCI bandwidth and improve performance at the cost of a
 155   slightly higher CPU usage.  Enabled by default.
 156
 157 - ``txq_inline`` parameter [int]
 158
 159   Amount of data to be inlined during TX operations. Improves latency.
 160   Can improve PPS performance when PCI back pressure is detected and may be
 161   useful for scenarios involving heavy traffic on many queues.
 162
 163   It is not enabled by default (set to 0) since the additional software
 164   logic necessary to handle this mode can lower performance when back
 165   pressure is not expected.
 166
 167 - ``txqs_min_inline`` parameter [int]
 168
 169   Enable inline send only when the number of TX queues is greater or equal
 170   to this value.
 171
 172   This option should be used in combination with ``txq_inline`` above.
 173
 174 - ``txq_mpw_en`` parameter [int]
 175
 176   A nonzero value enables multi-packet send. This feature allows the TX
 177   burst function to pack up to five packets in two descriptors in order to
 178   save PCI bandwidth and improve performance at the cost of a slightly
 179   higher CPU usage.
 180
 181   It is currently only supported on the ConnectX-4 Lx family of adapters.
 182   Enabled by default.
 183
 184 Prerequisites
 185 -------------
 186
 187 This driver relies on external libraries and kernel drivers for resources
 188 allocations and initialization. The following dependencies are not part of
 189 DPDK and must be installed separately:
 190
 191 - **libibverbs**
 192
 193   User space Verbs framework used by librte_pmd_mlx5. This library provides
 194   a generic interface between the kernel and low-level user space drivers
 195   such as libmlx5.
 196
 197   It allows slow and privileged operations (context initialization, hardware
 198   resources allocations) to be managed by the kernel and fast operations to
 199   never leave user space.
 200
 201 - **libmlx5**
 202
 203   Low-level user space driver library for Mellanox ConnectX-4 devices,
 204   it is automatically loaded by libibverbs.
 205
 206   This library basically implements send/receive calls to the hardware
 207   queues.
 208
 209 - **Kernel modules** (mlnx-ofed-kernel)
 210
 211   They provide the kernel-side Verbs API and low level device drivers that
 212   manage actual hardware initialization and resources sharing with user
 213   space processes.
 214
 215   Unlike most other PMDs, these modules must remain loaded and bound to
 216   their devices:
 217
 218   - mlx5_core: hardware driver managing Mellanox ConnectX-4 devices and
 219     related Ethernet kernel network devices.
 220   - mlx5_ib: InifiniBand device driver.
 221   - ib_uverbs: user space driver for Verbs (entry point for libibverbs).
 222
 223 - **Firmware update**
 224
 225   Mellanox OFED releases include firmware updates for ConnectX-4 adapters.
 226
 227   Because each release provides new features, these updates must be applied to
 228   match the kernel modules and libraries they come with.
 229
 230 .. note::
 231
 232    Both libraries are BSD and GPL licensed. Linux kernel modules are GPL
 233    licensed.
 234
 235 Currently supported by DPDK:
 236
 237 - Mellanox OFED **3.3-1.0.0.0**.
 238
 239 - Minimum firmware version:
 240
 241   - ConnectX-4: **12.16.1006**
 242   - ConnectX-4 Lx: **14.16.1006**
 243
 244 Getting Mellanox OFED
 245 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 246
 247 While these libraries and kernel modules are available on OpenFabrics
 248 Alliance's `website <https://www.openfabrics.org/>`__ and provided by package
 249 managers on most distributions, this PMD requires Ethernet extensions that
 250 may not be supported at the moment (this is a work in progress).
 251
 252 `Mellanox OFED
 253 <http://www.mellanox.com/page/products_dyn?product_family=26&mtag=linux>`__
 254 includes the necessary support and should be used in the meantime. For DPDK,
 255 only libibverbs, libmlx5, mlnx-ofed-kernel packages and firmware updates are
 256 required from that distribution.
 257
 258 .. note::
 259
 260    Several versions of Mellanox OFED are available. Installing the version
 261    this DPDK release was developed and tested against is strongly
 262    recommended. Please check the `prerequisites`_.
 263
 264 Notes for testpmd
 265 -----------------
 266
 267 Compared to librte_pmd_mlx4 that implements a single RSS configuration per
 268 port, librte_pmd_mlx5 supports per-protocol RSS configuration.
 269
 270 Since ``testpmd`` defaults to IP RSS mode and there is currently no
 271 command-line parameter to enable additional protocols (UDP and TCP as well
 272 as IP), the following commands must be entered from its CLI to get the same
 273 behavior as librte_pmd_mlx4:
 274
 275 .. code-block:: console
 276
 277    > port stop all
 278    > port config all rss all
 279    > port start all
 280
 281 Usage example
 282 -------------
 283
 284 This section demonstrates how to launch **testpmd** with Mellanox ConnectX-4
 285 devices managed by librte_pmd_mlx5.
 286
 287 #. Load the kernel modules:
 288
 289    .. code-block:: console
 290
 291       modprobe -a ib_uverbs mlx5_core mlx5_ib
 292
 293    Alternatively if MLNX_OFED is fully installed, the following script can
 294    be run:
 295
 296    .. code-block:: console
 297
 298       /etc/init.d/openibd restart
 299
 300    .. note::
 301
 302       User space I/O kernel modules (uio and igb_uio) are not used and do
 303       not have to be loaded.
 304
 305 #. Make sure Ethernet interfaces are in working order and linked to kernel
 306    verbs. Related sysfs entries should be present:
 307
 308    .. code-block:: console
 309
 310       ls -d /sys/class/net/*/device/infiniband_verbs/uverbs* | cut -d / -f 5
 311
 312    Example output:
 313
 314    .. code-block:: console
 315
 316       eth30
 317       eth31
 318       eth32
 319       eth33
 320
 321 #. Optionally, retrieve their PCI bus addresses for whitelisting:
 322
 323    .. code-block:: console
 324
 325       {
 326           for intf in eth2 eth3 eth4 eth5;
 327           do
 328               (cd "/sys/class/net/${intf}/device/" && pwd -P);
 329           done;
 330       } |
 331       sed -n 's,.*/\(.*\),-w \1,p'
 332
 333    Example output:
 334
 335    .. code-block:: console
 336
 337       -w 0000:05:00.1
 338       -w 0000:06:00.0
 339       -w 0000:06:00.1
 340       -w 0000:05:00.0
 341
 342 #. Request huge pages:
 343
 344    .. code-block:: console
 345
 346       echo 1024 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages/nr_hugepages
 347
 348 #. Start testpmd with basic parameters:
 349
 350    .. code-block:: console
 351
 352       testpmd -c 0xff00 -n 4 -w 05:00.0 -w 05:00.1 -w 06:00.0 -w 06:00.1 -- --rxq=2 --txq=2 -i
 353
 354    Example output:
 355
 356    .. code-block:: console
 357
 358       [...]
 359       EAL: PCI device 0000:05:00.0 on NUMA socket 0
 360       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
 361       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_0" (VF: false)
 362       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
 363       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fe
 364       EAL: PCI device 0000:05:00.1 on NUMA socket 0
 365       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
 366       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_1" (VF: false)
 367       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
 368       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:ff
 369       EAL: PCI device 0000:06:00.0 on NUMA socket 0
 370       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
 371       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_2" (VF: false)
 372       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
 373       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fa
 374       EAL: PCI device 0000:06:00.1 on NUMA socket 0
 375       EAL:   probe driver: 15b3:1013 librte_pmd_mlx5
 376       PMD: librte_pmd_mlx5: PCI information matches, using device "mlx5_3" (VF: false)
 377       PMD: librte_pmd_mlx5: 1 port(s) detected
 378       PMD: librte_pmd_mlx5: port 1 MAC address is e4:1d:2d:e7:0c:fb
 379       Interactive-mode selected
 380       Configuring Port 0 (socket 0)
 381       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cba80: TX queues number update: 0 -> 2
 382       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cba80: RX queues number update: 0 -> 2
 383       Port 0: E4:1D:2D:E7:0C:FE
 384       Configuring Port 1 (socket 0)
 385       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ccac8: TX queues number update: 0 -> 2
 386       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ccac8: RX queues number update: 0 -> 2
 387       Port 1: E4:1D:2D:E7:0C:FF
 388       Configuring Port 2 (socket 0)
 389       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cdb10: TX queues number update: 0 -> 2
 390       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8cdb10: RX queues number update: 0 -> 2
 391       Port 2: E4:1D:2D:E7:0C:FA
 392       Configuring Port 3 (socket 0)
 393       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ceb58: TX queues number update: 0 -> 2
 394       PMD: librte_pmd_mlx5: 0x8ceb58: RX queues number update: 0 -> 2
 395       Port 3: E4:1D:2D:E7:0C:FB
 396       Checking link statuses...
 397       Port 0 Link Up - speed 40000 Mbps - full-duplex
 398       Port 1 Link Up - speed 40000 Mbps - full-duplex
 399       Port 2 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
 400       Port 3 Link Up - speed 10000 Mbps - full-duplex
 401       Done
 402       testpmd>