New upstream version 18.11
[deb_dpdk.git] / doc / guides / cryptodevs / qat.rst
index a3fce7b..9fb9f01 100644 (file)
@@ -1,46 +1,33 @@
-..  BSD LICENSE
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-    * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
-    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
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-    (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
-    OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
+..  SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
+    Copyright(c) 2015-2016 Intel Corporation.
 
 Intel(R) QuickAssist (QAT) Crypto Poll Mode Driver
 ==================================================
 
-The QAT PMD provides poll mode crypto driver support for the following
+QAT documentation consists of three parts:
+
+* Details of the symmetric crypto service below.
+* Details of the `compression service <http://doc.dpdk.org/guides/compressdevs/qat_comp.html>`_
+  in the compressdev drivers section.
+* Details of building the common QAT infrastructure and the PMDs to support the
+  above services. See :ref:`building_qat` below.
+
+
+Symmetric Crypto Service on QAT
+-------------------------------
+
+The QAT crypto PMD provides poll mode crypto driver support for the following
 hardware accelerator devices:
 
 * ``Intel QuickAssist Technology DH895xCC``
 * ``Intel QuickAssist Technology C62x``
 * ``Intel QuickAssist Technology C3xxx``
 * ``Intel QuickAssist Technology D15xx``
+* ``Intel QuickAssist Technology C4xxx``
 
 
 Features
---------
+~~~~~~~~
 
 The QAT PMD has support for:
 
@@ -76,13 +63,16 @@ Hash algorithms:
 * ``RTE_CRYPTO_AUTH_KASUMI_F9``
 * ``RTE_CRYPTO_AUTH_AES_GMAC``
 * ``RTE_CRYPTO_AUTH_ZUC_EIA3``
+* ``RTE_CRYPTO_AUTH_AES_CMAC``
 
 Supported AEAD algorithms:
+
 * ``RTE_CRYPTO_AEAD_AES_GCM``
+* ``RTE_CRYPTO_AEAD_AES_CCM``
 
 
 Limitations
------------
+~~~~~~~~~~~
 
 * Only supports the session-oriented API implementation (session-less APIs are not supported).
 * SNOW 3G (UEA2), KASUMI (F8) and ZUC (EEA3) supported only if cipher length and offset fields are byte-multiple.
@@ -90,44 +80,201 @@ Limitations
 * No BSD support as BSD QAT kernel driver not available.
 * ZUC EEA3/EIA3 is not supported by dh895xcc devices
 * Maximum additional authenticated data (AAD) for GCM is 240 bytes long.
+* Queue pairs are not thread-safe (that is, within a single queue pair, RX and TX from different lcores is not supported).
+
+
+Extra notes on KASUMI F9
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+When using KASUMI F9 authentication algorithm, the input buffer must be
+constructed according to the
+`3GPP KASUMI specification <http://cryptome.org/3gpp/35201-900.pdf>`_
+(section 4.4, page 13). The input buffer has to have COUNT (4 bytes),
+FRESH (4 bytes), MESSAGE and DIRECTION (1 bit) concatenated. After the DIRECTION
+bit, a single '1' bit is appended, followed by between 0 and 7 '0' bits, so that
+the total length of the buffer is multiple of 8 bits. Note that the actual
+message can be any length, specified in bits.
+
+Once this buffer is passed this way, when creating the crypto operation,
+length of data to authenticate "op.sym.auth.data.length" must be the length
+of all the items described above, including the padding at the end.
+Also, offset of data to authenticate "op.sym.auth.data.offset"
+must be such that points at the start of the COUNT bytes.
+
+
+
+.. _building_qat:
+
+Building PMDs on QAT
+--------------------
+
+A QAT device can host multiple acceleration services:
+
+* symmetric cryptography
+* data compression
+
+These services are provided to DPDK applications via PMDs which register to
+implement the corresponding cryptodev and compressdev APIs. The PMDs use
+common QAT driver code which manages the QAT PCI device. They also depend on a
+QAT kernel driver being installed on the platform, see :ref:`qat_kernel` below.
+
 
+Configuring and Building the DPDK QAT PMDs
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
-Installation
-------------
 
-To enable QAT in DPDK, follow the instructions for modifying the compile-time
-configuration file as described `here <http://dpdk.org/doc/guides/linux_gsg/build_dpdk.html>`_.
+Further information on configuring, building and installing DPDK is described
+`here <http://doc.dpdk.org/guides/linux_gsg/build_dpdk.html>`_.
 
-Quick instructions are as follows:
+
+Quick instructions for QAT cryptodev PMD are as follows:
 
 .. code-block:: console
 
        cd to the top-level DPDK directory
-       make config T=x86_64-native-linuxapp-gcc
-       sed -i 's,\(CONFIG_RTE_LIBRTE_PMD_QAT\)=n,\1=y,' build/.config
+       make defconfig
+       sed -i 's,\(CONFIG_RTE_LIBRTE_PMD_QAT_SYM\)=n,\1=y,' build/.config
        make
 
-To use the DPDK QAT PMD an SRIOV-enabled QAT kernel driver is required. The VF
-devices exposed by this driver will be used by the QAT PMD. The devices and
-available kernel drivers and device ids are :
+Quick instructions for QAT compressdev PMD are as follows:
+
+.. code-block:: console
+
+       cd to the top-level DPDK directory
+       make defconfig
+       make
+
+
+Build Configuration
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+These are the build configuration options affecting QAT, and their default values:
+
+.. code-block:: console
+
+       CONFIG_RTE_LIBRTE_PMD_QAT=y
+       CONFIG_RTE_LIBRTE_PMD_QAT_SYM=n
+       CONFIG_RTE_PMD_QAT_MAX_PCI_DEVICES=48
+       CONFIG_RTE_PMD_QAT_COMP_SGL_MAX_SEGMENTS=16
+       CONFIG_RTE_PMD_QAT_COMP_IM_BUFFER_SIZE=65536
+
+CONFIG_RTE_LIBRTE_PMD_QAT must be enabled for any QAT PMD to be built.
+
+The QAT cryptodev PMD has an external dependency on libcrypto, so is not
+built by default. CONFIG_RTE_LIBRTE_PMD_QAT_SYM should be enabled to build it.
+
+The QAT compressdev PMD has no external dependencies, so needs no configuration
+options and is built by default.
+
+The number of VFs per PF varies - see table below. If multiple QAT packages are
+installed on a platform then CONFIG_RTE_PMD_QAT_MAX_PCI_DEVICES should be
+adjusted to the number of VFs which the QAT common code will need to handle.
+Note, there are separate config items for max cryptodevs CONFIG_RTE_CRYPTO_MAX_DEVS
+and max compressdevs CONFIG_RTE_COMPRESS_MAX_DEVS, if necessary these should be
+adjusted to handle the total of QAT and other devices which the process will use.
+
+QAT allocates internal structures to handle SGLs. For the compression service
+CONFIG_RTE_PMD_QAT_COMP_SGL_MAX_SEGMENTS can be changed if more segments are needed.
+An extra (max_inflight_ops x 16) bytes per queue_pair will be used for every increment.
+
+QAT compression PMD needs intermediate buffers to support Deflate compression
+with Dynamic Huffman encoding. CONFIG_RTE_PMD_QAT_COMP_IM_BUFFER_SIZE
+specifies the size of a single buffer, the PMD will allocate a multiple of these,
+plus some extra space for associated meta-data. For GEN2 devices, 20 buffers plus
+1472 bytes are allocated.
+
+.. Note::
+
+       If the compressed output of a Deflate operation using Dynamic Huffman
+        Encoding is too big to fit in an intermediate buffer, then the
+        operation will return RTE_COMP_OP_STATUS_ERROR and an error will be
+        displayed. Options for the application in this case
+        are to split the input data into smaller chunks and resubmit
+        in multiple operations or to configure QAT with
+        larger intermediate buffers.
+
+
+Device and driver naming
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+* The qat cryptodev driver name is "crypto_qat".
+  The "rte_cryptodev_devices_get()" returns the devices exposed by this driver.
+
+* Each qat crypto device has a unique name, in format
+  "<pci bdf>_<service>", e.g. "0000:41:01.0_qat_sym".
+  This name can be passed to "rte_cryptodev_get_dev_id()" to get the device_id.
+
+.. Note::
+
+       The qat crypto driver name is passed to the dpdk-test-crypto-perf tool in the "-devtype" parameter.
+
+       The qat crypto device name is in the format of the slave parameter passed to the crypto scheduler.
+
+* The qat compressdev driver name is "compress_qat".
+  The rte_compressdev_devices_get() returns the devices exposed by this driver.
+
+* Each qat compression device has a unique name, in format
+  <pci bdf>_<service>, e.g. "0000:41:01.0_qat_comp".
+  This name can be passed to rte_compressdev_get_dev_id() to get the device_id.
+
+.. _qat_kernel:
+
+Dependency on the QAT kernel driver
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+To use QAT an SRIOV-enabled QAT kernel driver is required. The VF
+devices created and initialised by this driver will be used by the QAT PMDs.
+
+Instructions for installation are below, but first an explanation of the
+relationships between the PF/VF devices and the PMDs visible to
+DPDK applications.
+
+Each QuickAssist PF device exposes a number of VF devices. Each VF device can
+enable one cryptodev PMD and/or one compressdev PMD.
+These QAT PMDs share the same underlying device and pci-mgmt code, but are
+enumerated independently on their respective APIs and appear as independent
+devices to applications.
+
+.. Note::
+
+   Each VF can only be used by one DPDK process. It is not possible to share
+   the same VF across multiple processes, even if these processes are using
+   different acceleration services.
+
+   Conversely one DPDK process can use one or more QAT VFs and can expose both
+   cryptodev and compressdev instances on each of those VFs.
+
+
+Available kernel drivers
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+Kernel drivers for each device are listed in the following table. Scroll right
+to check that the driver and device supports the service you require.
+
 
 .. _table_qat_pmds_drivers:
 
 .. table:: QAT device generations, devices and drivers
 
-   +-----+----------+--------+---------------+------------+--------+------+--------+--------+
-   | Gen | Device   | Driver | Kernel Module | Pci Driver | PF Did | #PFs | Vf Did | VFs/PF |
-   +=====+==========+========+===============+============+========+======+========+========+
-   | 1   | DH895xCC | 01.org | icp_qa_al     | n/a        | 435    | 1    | 443    | 32     |
-   +-----+----------+--------+---------------+------------+--------+------+--------+--------+
-   | 1   | DH895xCC | 4.4+   | qat_dh895xcc  | dh895xcc   | 435    | 1    | 443    | 32     |
-   +-----+----------+--------+---------------+------------+--------+------+--------+--------+
-   | 2   | C62x     | 4.5+   | qat_c62x      | c6xx       | 37c8   | 3    | 37c9   | 16     |
-   +-----+----------+--------+---------------+------------+--------+------+--------+--------+
-   | 2   | C3xxx    | 4.5+   | qat_c3xxx     | c3xxx      | 19e2   | 1    | 19e3   | 16     |
-   +-----+----------+--------+---------------+------------+--------+------+--------+--------+
-   | 2   | D15xx    | p      | qat_d15xx     | d15xx      | 6f54   | 1    | 6f55   | 16     |
-   +-----+----------+--------+---------------+------------+--------+------+--------+--------+
+   +-----+----------+---------------+---------------+------------+--------+------+--------+--------+-----------+-------------+
+   | Gen | Device   | Driver/ver    | Kernel Module | Pci Driver | PF Did | #PFs | VF Did | VFs/PF | cryptodev | compressdev |
+   +=====+==========+===============+===============+============+========+======+========+========+===========+=============+
+   | 1   | DH895xCC | linux/4.4+    | qat_dh895xcc  | dh895xcc   | 435    | 1    | 443    | 32     | Yes       | No          |
+   +-----+----------+---------------+---------------+------------+--------+------+--------+--------+-----------+-------------+
+   | "   | "        | 01.org/4.2.0+ | "             | "          | "      | "    | "      | "      | Yes       | No          |
+   +-----+----------+---------------+---------------+------------+--------+------+--------+--------+-----------+-------------+
+   | 2   | C62x     | linux/4.5+    | qat_c62x      | c6xx       | 37c8   | 3    | 37c9   | 16     | Yes       | No          |
+   +-----+----------+---------------+---------------+------------+--------+------+--------+--------+-----------+-------------+
+   | "   | "        | 01.org/4.2.0+ | "             | "          | "      | "    | "      | "      | Yes       | Yes         |
+   +-----+----------+---------------+---------------+------------+--------+------+--------+--------+-----------+-------------+
+   | 2   | C3xxx    | linux/4.5+    | qat_c3xxx     | c3xxx      | 19e2   | 1    | 19e3   | 16     | Yes       | No          |
+   +-----+----------+---------------+---------------+------------+--------+------+--------+--------+-----------+-------------+
+   | "   | "        | 01.org/4.2.0+ | "             | "          | "      | "    | "      | "      | Yes       | Yes         |
+   +-----+----------+---------------+---------------+------------+--------+------+--------+--------+-----------+-------------+
+   | 2   | D15xx    | p             | qat_d15xx     | d15xx      | 6f54   | 1    | 6f55   | 16     | Yes       | No          |
+   +-----+----------+---------------+---------------+------------+--------+------+--------+--------+-----------+-------------+
+   | 3   | C4xxx    | p             | qat_c4xxx     | c4xxx      | 18a0   | 1    | 18a1   | 128    | Yes       | No          |
+   +-----+----------+---------------+---------------+------------+--------+------+--------+--------+-----------+-------------+
 
 
 The ``Driver`` column indicates either the Linux kernel version in which
@@ -141,7 +288,7 @@ If you are running on a kernel which includes a driver for your device, see
 
 
 Installation using kernel.org driver
-------------------------------------
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
 The examples below are based on the C62x device, if you have a different device
 use the corresponding values in the above table.
@@ -165,7 +312,7 @@ Next, you need to expose the Virtual Functions (VFs) using the sysfs file system
 First find the BDFs (Bus-Device-Function) of the physical functions (PFs) of
 your device, e.g.::
 
-    lspci -d : 37c8
+    lspci -d:37c8
 
 You should see output similar to::
 
@@ -212,7 +359,7 @@ To complete the installation follow the instructions in
 
 
 Installation using 01.org QAT driver
-------------------------------------
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
 Download the latest QuickAssist Technology Driver from `01.org
 <https://01.org/packet-processing/intel%C2%AE-quickassist-technology-drivers-and-patches>`_.
@@ -220,9 +367,9 @@ Consult the *Getting Started Guide* at the same URL for further information.
 
 The steps below assume you are:
 
-* Building on a platform with one ``DH895xCC`` device.
-* Using package ``qatmux.l.2.3.0-34.tgz``.
-* On Fedora21 kernel ``3.17.4-301.fc21.x86_64``.
+* Building on a platform with one ``C62x`` device.
+* Using package ``qat1.7.l.4.2.0-000xx.tar.gz``.
+* On Fedora26 kernel ``4.11.11-300.fc26.x86_64``.
 
 In the BIOS ensure that SRIOV is enabled and VT-d is disabled.
 
@@ -230,21 +377,30 @@ Uninstall any existing QAT driver, for example by running:
 
 * ``./installer.sh uninstall`` in the directory where originally installed.
 
-* or ``rmmod qat_dh895xcc; rmmod intel_qat``.
 
 Build and install the SRIOV-enabled QAT driver::
 
     mkdir /QAT
     cd /QAT
 
-    # Copy qatmux.l.2.3.0-34.tgz to this location
-    tar zxof qatmux.l.2.3.0-34.tgz
+    # Copy the package to this location and unpack
+    tar zxof qat1.7.l.4.2.0-000xx.tar.gz
 
-    export ICP_WITHOUT_IOMMU=1
-    ./installer.sh install QAT1.6 host
+    ./configure --enable-icp-sriov=host
+    make install
+
+You can use ``cat /sys/kernel/debug/qat<your device type and bdf>/version/fw`` to confirm the driver is correctly installed and is using firmware version 4.2.0.
+You can use ``lspci -d:37c9`` to confirm the presence of the 16 VF devices available per ``C62x`` PF.
+
+Confirm the driver is correctly installed and is using firmware version 4.2.0::
+
+    cat /sys/kernel/debug/qat<your device type and bdf>/version/fw
+
+
+Confirm the presence of 48 VF devices - 16 per PF::
+
+    lspci -d:37c9
 
-You can use ``cat /proc/icp_dh895xcc_dev0/version`` to confirm the driver is correctly installed.
-You can use ``lspci -d:443`` to confirm the  of the 32 VF devices available per ``DH895xCC`` device.
 
 To complete the installation - follow instructions in `Binding the available VFs to the DPDK UIO driver`_.
 
@@ -285,6 +441,7 @@ To complete the installation - follow instructions in `Binding the available VFs
 
       sudo yum install zlib-devel
       sudo yum install openssl-devel
+      sudo yum install libudev-devel
 
 .. Note::
 
@@ -296,12 +453,12 @@ To complete the installation - follow instructions in `Binding the available VFs
 
 
 Binding the available VFs to the DPDK UIO driver
-------------------------------------------------
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
 Unbind the VFs from the stock driver so they can be bound to the uio driver.
 
 For an Intel(R) QuickAssist Technology DH895xCC device
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 
 The unbind command below assumes ``BDFs`` of ``03:01.00-03:04.07``, if your
 VFs are different adjust the unbind command below::
@@ -314,7 +471,7 @@ VFs are different adjust the unbind command below::
     done
 
 For an Intel(R) QuickAssist Technology C62x device
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 
 The unbind command below assumes ``BDFs`` of ``1a:01.00-1a:02.07``,
 ``3d:01.00-3d:02.07`` and ``3f:01.00-3f:02.07``, if your VFs are different
@@ -334,7 +491,7 @@ adjust the unbind command below::
     done
 
 For Intel(R) QuickAssist Technology C3xxx or D15xx device
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 
 The unbind command below assumes ``BDFs`` of ``01:01.00-01:02.07``, if your
 VFs are different adjust the unbind command below::
@@ -347,7 +504,7 @@ VFs are different adjust the unbind command below::
     done
 
 Bind to the DPDK uio driver
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 
 Install the DPDK igb_uio driver, bind the VF PCI Device id to it and use lspci
 to confirm the VF devices are now in use by igb_uio kernel driver,
@@ -366,20 +523,49 @@ Another way to bind the VFs to the DPDK UIO driver is by using the
     cd to the top-level DPDK directory
     ./usertools/dpdk-devbind.py -b igb_uio 0000:03:01.1
 
+Testing
+~~~~~~~
 
-Extra notes on KASUMI F9
-------------------------
+QAT crypto PMD can be tested by running the test application::
 
-When using KASUMI F9 authentication algorithm, the input buffer must be
-constructed according to the 3GPP KASUMI specifications (section 4.4, page 13):
-`<http://cryptome.org/3gpp/35201-900.pdf>`_.
-Input buffer has to have COUNT (4 bytes), FRESH (4 bytes), MESSAGE and DIRECTION (1 bit)
-concatenated. After the DIRECTION bit, a single '1' bit is appended, followed by
-between 0 and 7 '0' bits, so that the total length of the buffer is multiple of 8 bits.
-Note that the actual message can be any length, specified in bits.
+    make defconfig
+    make test-build -j
+    cd ./build/app
+    ./test -l1 -n1 -w <your qat bdf>
+    RTE>>cryptodev_qat_autotest
 
-Once this buffer is passed this way, when creating the crypto operation,
-length of data to authenticate (op.sym.auth.data.length) must be the length
-of all the items described above, including the padding at the end.
-Also, offset of data to authenticate (op.sym.auth.data.offset)
-must be such that points at the start of the COUNT bytes.
+QAT compression PMD can be tested by running the test application::
+
+    make defconfig
+    sed -i 's,\(CONFIG_RTE_COMPRESSDEV_TEST\)=n,\1=y,' build/.config
+    make test-build -j
+    cd ./build/app
+    ./test -l1 -n1 -w <your qat bdf>
+    RTE>>compressdev_autotest
+
+
+Debugging
+~~~~~~~~~
+
+There are 2 sets of trace available via the dynamic logging feature:
+
+* pmd.qat_dp exposes trace on the data-path.
+* pmd.qat_general exposes all other trace.
+
+pmd.qat exposes both sets of traces.
+They can be enabled using the log-level option (where 8=maximum log level) on
+the process cmdline, e.g. using any of the following::
+
+    --log-level="pmd.qat_general,8"
+    --log-level="pmd.qat_dp,8"
+    --log-level="pmd.qat,8"
+
+.. Note::
+
+    The global RTE_LOG_DP_LEVEL overrides data-path trace so must be set to
+    RTE_LOG_DEBUG to see all the trace. This variable is in config/rte_config.h
+    for meson build and config/common_base for gnu make.
+    Also the dynamic global log level overrides both sets of trace, so e.g. no
+    QAT trace would display in this case::
+
+       --log-level="7" --log-level="pmd.qat_general,8"