New upstream version 18.02
[deb_dpdk.git] / doc / guides / nics / mlx5.rst
index 063c4a5..0e6e525 100644 (file)
@@ -1,5 +1,6 @@
 ..  BSD LICENSE
     Copyright 2015 6WIND S.A.
+    Copyright 2015 Mellanox
 
     Redistribution and use in source and binary forms, with or without
     modification, are permitted provided that the following conditions
 MLX5 poll mode driver
 =====================
 
-The MLX5 poll mode driver library (**librte_pmd_mlx5**) provides support for
-**Mellanox ConnectX-4** and **Mellanox ConnectX-4 Lx** families of
-10/25/40/50/100 Gb/s adapters as well as their virtual functions (VF) in
-SR-IOV context.
+The MLX5 poll mode driver library (**librte_pmd_mlx5**) provides support
+for **Mellanox ConnectX-4**, **Mellanox ConnectX-4 Lx** and **Mellanox
+ConnectX-5** families of 10/25/40/50/100 Gb/s adapters as well as their
+virtual functions (VF) in SR-IOV context.
 
 Information and documentation about these adapters can be found on the
 `Mellanox website <http://www.mellanox.com>`__. Help is also provided by the
@@ -64,6 +65,9 @@ physical memory (or memory that does not belong to the current process).
 This capability allows the PMD to coexist with kernel network interfaces
 which remain functional, although they stop receiving unicast packets as
 long as they share the same MAC address.
+This means legacy linux control tools (for example: ethtool, ifconfig and
+more) can operate on the same network interfaces that owned by the DPDK
+application.
 
 Enabling librte_pmd_mlx5 causes DPDK applications to be linked against
 libibverbs.
@@ -71,6 +75,7 @@ libibverbs.
 Features
 --------
 
+- Multi arch support: x86_64, POWER8, ARMv8.
 - Multiple TX and RX queues.
 - Support for scattered TX and RX frames.
 - IPv4, IPv6, TCPv4, TCPv6, UDPv4 and UDPv6 RSS on any number of queues.
@@ -84,17 +89,63 @@ Features
 - Promiscuous mode.
 - Multicast promiscuous mode.
 - Hardware checksum offloads.
-- Flow director (RTE_FDIR_MODE_PERFECT and RTE_FDIR_MODE_PERFECT_MAC_VLAN).
-- Secondary process TX is supported.
+- Flow director (RTE_FDIR_MODE_PERFECT, RTE_FDIR_MODE_PERFECT_MAC_VLAN and
+  RTE_ETH_FDIR_REJECT).
+- Flow API.
+- Multiple process.
 - KVM and VMware ESX SR-IOV modes are supported.
+- RSS hash result is supported.
+- Hardware TSO.
+- Hardware checksum TX offload for VXLAN and GRE.
+- RX interrupts.
+- Statistics query including Basic, Extended and per queue.
+- Rx HW timestamp.
 
 Limitations
 -----------
 
 - Inner RSS for VXLAN frames is not supported yet.
-- Port statistics through software counters only.
-- Hardware checksum offloads for VXLAN inner header are not supported yet.
-- Secondary process RX is not supported.
+- Hardware checksum RX offloads for VXLAN inner header are not supported yet.
+- For secondary process:
+
+  - Forked secondary process not supported.
+  - All mempools must be initialized before rte_eth_dev_start().
+
+- Flow pattern without any specific vlan will match for vlan packets as well:
+
+  When VLAN spec is not specified in the pattern, the matching rule will be created with VLAN as a wild card.
+  Meaning, the flow rule::
+
+        flow create 0 ingress pattern eth / vlan vid is 3 / ipv4 / end ...
+
+  Will only match vlan packets with vid=3. and the flow rules::
+
+        flow create 0 ingress pattern eth / ipv4 / end ...
+
+  Or::
+
+        flow create 0 ingress pattern eth / vlan / ipv4 / end ...
+
+  Will match any ipv4 packet (VLAN included).
+
+- A multi segment packet must have less than 6 segments in case the Tx burst function
+  is set to multi-packet send or Enhanced multi-packet send. Otherwise it must have
+  less than 50 segments.
+- Count action for RTE flow is **only supported in Mellanox OFED**.
+- Flows with a VXLAN Network Identifier equal (or ends to be equal)
+  to 0 are not supported.
+- VXLAN TSO and checksum offloads are not supported on VM.
+
+Statistics
+----------
+
+MLX5 supports various of methods to report statistics:
+
+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.
+
+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.
+
+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.
 
 Configuration
 -------------
@@ -108,6 +159,24 @@ These options can be modified in the ``.config`` file.
 
   Toggle compilation of librte_pmd_mlx5 itself.
 
+- ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_DLOPEN_DEPS`` (default **n**)
+
+  Build PMD with additional code to make it loadable without hard
+  dependencies on **libibverbs** nor **libmlx5**, which may not be installed
+  on the target system.
+
+  In this mode, their presence is still required for it to run properly,
+  however their absence won't prevent a DPDK application from starting (with
+  ``CONFIG_RTE_BUILD_SHARED_LIB`` disabled) and they won't show up as
+  missing with ``ldd(1)``.
+
+  It works by moving these dependencies to a purpose-built rdma-core "glue"
+  plug-in, which must either be installed in ``CONFIG_RTE_EAL_PMD_PATH`` if
+  set, or in a standard location for the dynamic linker (e.g. ``/lib``) if
+  left to the default empty string (``""``).
+
+  This option has no performance impact.
+
 - ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_DEBUG`` (default **n**)
 
   Toggle debugging code and stricter compilation flags. Enabling this option
@@ -125,6 +194,15 @@ These options can be modified in the ``.config`` file.
 Environment variables
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
+- ``MLX5_GLUE_PATH``
+
+  A list of directories in which to search for the rdma-core "glue" plug-in,
+  separated by colons or semi-colons.
+
+  Only matters when compiled with ``CONFIG_RTE_LIBRTE_MLX5_DLOPEN_DEPS``
+  enabled and most useful when ``CONFIG_RTE_EAL_PMD_PATH`` is also set,
+  since ``LD_LIBRARY_PATH`` has no effect in this case.
+
 - ``MLX5_PMD_ENABLE_PADDING``
 
   Enables HW packet padding in PCI bus transactions.
@@ -139,6 +217,23 @@ Environment variables
   This is disabled by default since this can also decrease performance for
   unaligned packet sizes.
 
+- ``MLX5_SHUT_UP_BF``
+
+  Configures HW Tx doorbell register as IO-mapped.
+
+  By default, the HW Tx doorbell is configured as a write-combining register.
+  The register would be flushed to HW usually when the write-combining buffer
+  becomes full, but it depends on CPU design.
+
+  Except for vectorized Tx burst routines, a write memory barrier is enforced
+  after updating the register so that the update can be immediately visible to
+  HW.
+
+  When vectorized Tx burst is called, the barrier is set only if the burst size
+  is not aligned to MLX5_VPMD_TX_MAX_BURST. However, setting this environmental
+  variable will bring better latency even though the maximum throughput can
+  slightly decline.
+
 Run-time configuration
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
@@ -151,8 +246,12 @@ Run-time configuration
 - ``rxq_cqe_comp_en`` parameter [int]
 
   A nonzero value enables the compression of CQE on RX side. This feature
-  allows to save PCI bandwidth and improve performance at the cost of a
-  slightly higher CPU usage.  Enabled by default.
+  allows to save PCI bandwidth and improve performance. Enabled by default.
+
+  Supported on:
+
+  - x86_64 with ConnectX-4, ConnectX-4 LX and ConnectX-5.
+  - POWER8 and ARMv8 with ConnectX-4 LX and ConnectX-5.
 
 - ``txq_inline`` parameter [int]
 
@@ -160,8 +259,8 @@ Run-time configuration
   Can improve PPS performance when PCI back pressure is detected and may be
   useful for scenarios involving heavy traffic on many queues.
 
-  It is not enabled by default (set to 0) since the additional software
-  logic necessary to handle this mode can lower performance when back
+  Because additional software logic is necessary to handle this mode, this
+  option should be used with care, as it can lower performance when back
   pressure is not expected.
 
 - ``txqs_min_inline`` parameter [int]
@@ -171,14 +270,68 @@ Run-time configuration
 
   This option should be used in combination with ``txq_inline`` above.
 
+  On ConnectX-4, ConnectX-4 LX and ConnectX-5 without Enhanced MPW:
+
+        - Disabled by default.
+        - In case ``txq_inline`` is set recommendation is 4.
+
+  On ConnectX-5 with Enhanced MPW:
+
+        - Set to 8 by default.
+
 - ``txq_mpw_en`` parameter [int]
 
-  A nonzero value enables multi-packet send. This feature allows the TX
-  burst function to pack up to five packets in two descriptors in order to
-  save PCI bandwidth and improve performance at the cost of a slightly
-  higher CPU usage.
+  A nonzero value enables multi-packet send (MPS) for ConnectX-4 Lx and
+  enhanced multi-packet send (Enhanced MPS) for ConnectX-5. MPS allows the
+  TX burst function to pack up multiple packets in a single descriptor
+  session in order to save PCI bandwidth and improve performance at the
+  cost of a slightly higher CPU usage. When ``txq_inline`` is set along
+  with ``txq_mpw_en``, TX burst function tries to copy entire packet data
+  on to TX descriptor instead of including pointer of packet only if there
+  is enough room remained in the descriptor. ``txq_inline`` sets
+  per-descriptor space for either pointers or inlined packets. In addition,
+  Enhanced MPS supports hybrid mode - mixing inlined packets and pointers
+  in the same descriptor.
+
+  This option cannot be used with certain offloads such as ``DEV_TX_OFFLOAD_TCP_TSO,
+  DEV_TX_OFFLOAD_VXLAN_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_GRE_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_VLAN_INSERT``.
+  When those offloads are requested the MPS send function will not be used.
+
+  It is currently only supported on the ConnectX-4 Lx and ConnectX-5
+  families of adapters. Enabled by default.
+
+- ``txq_mpw_hdr_dseg_en`` parameter [int]
+
+  A nonzero value enables including two pointers in the first block of TX
+  descriptor. This can be used to lessen CPU load for memory copy.
+
+  Effective only when Enhanced MPS is supported. Disabled by default.
+
+- ``txq_max_inline_len`` parameter [int]
+
+  Maximum size of packet to be inlined. This limits the size of packet to
+  be inlined. If the size of a packet is larger than configured value, the
+  packet isn't inlined even though there's enough space remained in the
+  descriptor. Instead, the packet is included with pointer.
+
+  Effective only when Enhanced MPS is supported. The default value is 256.
+
+- ``tx_vec_en`` parameter [int]
+
+  A nonzero value enables Tx vector on ConnectX-5 only NIC if the number of
+  global Tx queues on the port is lesser than MLX5_VPMD_MIN_TXQS.
+
+  This option cannot be used with certain offloads such as ``DEV_TX_OFFLOAD_TCP_TSO,
+  DEV_TX_OFFLOAD_VXLAN_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_GRE_TNL_TSO, DEV_TX_OFFLOAD_VLAN_INSERT``.
+  When those offloads are requested the MPS send function will not be used.
+
+  Enabled by default on ConnectX-5.
+
+- ``rx_vec_en`` parameter [int]
+
+  A nonzero value enables Rx vector if the port is not configured in
+  multi-segment otherwise this parameter is ignored.
 
-  It is currently only supported on the ConnectX-4 Lx family of adapters.
   Enabled by default.
 
 Prerequisites
@@ -200,13 +353,13 @@ DPDK and must be installed separately:
 
 - **libmlx5**
 
-  Low-level user space driver library for Mellanox ConnectX-4 devices,
-  it is automatically loaded by libibverbs.
+  Low-level user space driver library for Mellanox ConnectX-4/ConnectX-5
+  devices, it is automatically loaded by libibverbs.
 
   This library basically implements send/receive calls to the hardware
   queues.
 
-- **Kernel modules** (mlnx-ofed-kernel)
+- **Kernel modules**
 
   They provide the kernel-side Verbs API and low level device drivers that
   manage actual hardware initialization and resources sharing with user
@@ -215,14 +368,15 @@ DPDK and must be installed separately:
   Unlike most other PMDs, these modules must remain loaded and bound to
   their devices:
 
-  - mlx5_core: hardware driver managing Mellanox ConnectX-4 devices and
-    related Ethernet kernel network devices.
+  - mlx5_core: hardware driver managing Mellanox ConnectX-4/ConnectX-5
+    devices and related Ethernet kernel network devices.
   - mlx5_ib: InifiniBand device driver.
   - ib_uverbs: user space driver for Verbs (entry point for libibverbs).
 
 - **Firmware update**
 
-  Mellanox OFED releases include firmware updates for ConnectX-4 adapters.
+  Mellanox OFED releases include firmware updates for ConnectX-4/ConnectX-5
+  adapters.
 
   Because each release provides new features, these updates must be applied to
   match the kernel modules and libraries they come with.
@@ -232,17 +386,33 @@ DPDK and must be installed separately:
    Both libraries are BSD and GPL licensed. Linux kernel modules are GPL
    licensed.
 
-Currently supported by DPDK:
+Installation
+~~~~~~~~~~~~
 
-- Mellanox OFED **3.3-1.0.0.0**.
+Either RDMA Core library with a recent enough Linux kernel release
+(recommended) or Mellanox OFED, which provides compatibility with older
+releases.
 
-- Minimum firmware version:
+RMDA Core with Linux Kernel
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 
-  - ConnectX-4: **12.16.1006**
-  - ConnectX-4 Lx: **14.16.1006**
+- Minimal kernel version : v4.14 or the most recent 4.14-rc (see `Linux installation documentation`_)
+- Minimal rdma-core version: v15+ commit 0c5f5765213a ("Merge pull request #227 from yishaih/tm")
+  (see `RDMA Core installation documentation`_)
 
-Getting Mellanox OFED
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+.. _`Linux installation documentation`: https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux-stable.git/plain/Documentation/admin-guide/README.rst
+.. _`RDMA Core installation documentation`: https://raw.githubusercontent.com/linux-rdma/rdma-core/master/README.md
+
+Mellanox OFED
+^^^^^^^^^^^^^
+
+- Mellanox OFED version: **4.2, 4.3**.
+- firmware version:
+
+  - ConnectX-4: **12.21.1000** and above.
+  - ConnectX-4 Lx: **14.21.1000** and above.
+  - ConnectX-5: **16.21.1000** and above.
+  - ConnectX-5 Ex: **16.21.1000** and above.
 
 While these libraries and kernel modules are available on OpenFabrics
 Alliance's `website <https://www.openfabrics.org/>`__ and provided by package
@@ -261,6 +431,178 @@ required from that distribution.
    this DPDK release was developed and tested against is strongly
    recommended. Please check the `prerequisites`_.
 
+Supported NICs
+--------------
+
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-4 10G MCX4111A-XCAT (1x10G)
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-4 10G MCX4121A-XCAT (2x10G)
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-4 25G MCX4111A-ACAT (1x25G)
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-4 25G MCX4121A-ACAT (2x25G)
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX4131A-BCAT (1x40G)
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX413A-BCAT (1x40G)
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-4 40G MCX415A-BCAT (1x40G)
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX4131A-GCAT (1x50G)
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX413A-GCAT (1x50G)
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX414A-BCAT (2x50G)
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX415A-GCAT (2x50G)
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX416A-BCAT (2x50G)
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX416A-GCAT (2x50G)
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-4 50G MCX415A-CCAT (1x100G)
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-4 100G MCX416A-CCAT (2x100G)
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-4 Lx 10G MCX4121A-XCAT (2x10G)
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-4 Lx 25G MCX4121A-ACAT (2x25G)
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-5 100G MCX556A-ECAT (2x100G)
+* Mellanox(R) ConnectX(R)-5 Ex EN 100G MCX516A-CDAT (2x100G)
+
+Quick Start Guide on OFED
+-------------------------
+
+1. Download latest Mellanox OFED. For more info check the  `prerequisites`_.
+
+
+2. Install the required libraries and kernel modules either by installing
+   only the required set, or by installing the entire Mellanox OFED:
+
+   .. code-block:: console
+
+        ./mlnxofedinstall --upstream-libs --dpdk
+
+3. Verify the firmware is the correct one:
+
+   .. code-block:: console
+
+        ibv_devinfo
+
+4. Verify all ports links are set to Ethernet:
+
+   .. code-block:: console
+
+        mlxconfig -d <mst device> query | grep LINK_TYPE
+        LINK_TYPE_P1                        ETH(2)
+        LINK_TYPE_P2                        ETH(2)
+
+   Link types may have to be configured to Ethernet:
+
+   .. code-block:: console
+
+        mlxconfig -d <mst device> set LINK_TYPE_P1/2=1/2/3
+
+        * LINK_TYPE_P1=<1|2|3> , 1=Infiniband 2=Ethernet 3=VPI(auto-sense)
+
+   For hypervisors verify SR-IOV is enabled on the NIC:
+
+   .. code-block:: console
+
+        mlxconfig -d <mst device> query | grep SRIOV_EN
+        SRIOV_EN                            True(1)
+
+   If needed, set enable the set the relevant fields:
+
+   .. code-block:: console
+
+        mlxconfig -d <mst device> set SRIOV_EN=1 NUM_OF_VFS=16
+        mlxfwreset -d <mst device> reset
+
+5. Restart the driver:
+
+   .. code-block:: console
+
+        /etc/init.d/openibd restart
+
+   or:
+
+   .. code-block:: console
+
+        service openibd restart
+
+   If link type was changed, firmware must be reset as well:
+
+   .. code-block:: console
+
+        mlxfwreset -d <mst device> reset
+
+   For hypervisors, after reset write the sysfs number of virtual functions
+   needed for the PF.
+
+   To dynamically instantiate a given number of virtual functions (VFs):
+
+   .. code-block:: console
+
+        echo [num_vfs] > /sys/class/infiniband/mlx5_0/device/sriov_numvfs
+
+6. Compile DPDK and you are ready to go. See instructions on
+   :ref:`Development Kit Build System <Development_Kit_Build_System>`
+
+Performance tuning
+------------------
+
+1. Configure aggressive CQE Zipping for maximum performance:
+
+  .. code-block:: console
+
+        mlxconfig -d <mst device> s CQE_COMPRESSION=1
+
+  To set it back to the default CQE Zipping mode use:
+
+  .. code-block:: console
+
+        mlxconfig -d <mst device> s CQE_COMPRESSION=0
+
+2. In case of virtualization:
+
+   - Make sure that hypervisor kernel is 3.16 or newer.
+   - Configure boot with ``iommu=pt``.
+   - Use 1G huge pages.
+   - Make sure to allocate a VM on huge pages.
+   - Make sure to set CPU pinning.
+
+3. Use the CPU near local NUMA node to which the PCIe adapter is connected,
+   for better performance. For VMs, verify that the right CPU
+   and NUMA node are pinned according to the above. Run:
+
+   .. code-block:: console
+
+        lstopo-no-graphics
+
+   to identify the NUMA node to which the PCIe adapter is connected.
+
+4. If more than one adapter is used, and root complex capabilities allow
+   to put both adapters on the same NUMA node without PCI bandwidth degradation,
+   it is recommended to locate both adapters on the same NUMA node.
+   This in order to forward packets from one to the other without
+   NUMA performance penalty.
+
+5. Disable pause frames:
+
+   .. code-block:: console
+
+        ethtool -A <netdev> rx off tx off
+
+6. Verify IO non-posted prefetch is disabled by default. This can be checked
+   via the BIOS configuration. Please contact you server provider for more
+   information about the settings.
+
+.. note::
+
+        On some machines, depends on the machine integrator, it is beneficial
+        to set the PCI max read request parameter to 1K. This can be
+        done in the following way:
+
+        To query the read request size use:
+
+        .. code-block:: console
+
+                setpci -s <NIC PCI address> 68.w
+
+        If the output is different than 3XXX, set it by:
+
+        .. code-block:: console
+
+                setpci -s <NIC PCI address> 68.w=3XXX
+
+        The XXX can be different on different systems. Make sure to configure
+        according to the setpci output.
+
 Notes for testpmd
 -----------------
 
@@ -281,8 +623,8 @@ behavior as librte_pmd_mlx4:
 Usage example
 -------------
 
-This section demonstrates how to launch **testpmd** with Mellanox ConnectX-4
-devices managed by librte_pmd_mlx5.
+This section demonstrates how to launch **testpmd** with Mellanox
+ConnectX-4/ConnectX-5 devices managed by librte_pmd_mlx5.
 
 #. Load the kernel modules:
 
@@ -349,7 +691,7 @@ devices managed by librte_pmd_mlx5.
 
    .. code-block:: console
 
-      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
+      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
 
    Example output: