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25.9. SR-IOV 対応ワークロードの QinQ サポートの設定

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QinQ は正式には 802.1Q-in-802.1Q と呼ばれ、IEEE 802.1ad で定義されたネットワーク技術です。IEEE 802.1ad は IEEE 802.1Q-1998 標準を拡張し、すでに 802.1Q でタグ付けされているパケットに追加の 802.1Q タグを導入することで VLAN 機能を強化します。この方法は、VLAN スタッキングまたはダブル VLAN とも呼ばれます。

25.9.1. 802.1Q-in-802.1Q サポートについて

従来の VLAN セットアップでは、フレームには通常、VLAN-100 などの単一の VLAN タグと、Quality of Service (QoS) ビットやプロトコル情報などのその他のメタデータが含まれます。QinQ は 2 番目の VLAN タグを導入します。ここで、サービスプロバイダーは外部タグを自社用に指定して柔軟性を提供し、内部タグは顧客の VLAN 専用のままになります。

QinQ は、二重の VLAN タグ付けを使用してネストされた VLAN の作成を容易にし、ネットワーク環境内でのトラフィックのより細かいセグメンテーションと分離を可能にします。このアプローチは、トラフィックの分離と隔離を確保しながら、共通のインフラストラクチャーを介して複数の顧客に VLAN ベースのサービスを提供する必要があるサービスプロバイダーネットワークで特に役立ちます。

次の図は、OpenShift Container Platform が SR-IOV と QinQ を使用して、コンテナー化されたワークロードの高度なネットワークセグメンテーションと分離を実現する方法を示しています。

この図は、SR-IOV をサポートするワーカーノードでダブル VLAN タグ付け (QinQ) がどのように機能するかを示しています。Pod namespace ext0 にある SR-IOV Virtual Function (VF) は、VLAN ID と VLAN プロトコルを使用して SR-IOVContainer Network Interface (CNI) によって設定されます。これは S-tag に対応します。Pod 内では、VLAN CNI がプライマリーインターフェイス ext0 を使用してサブインターフェイスを作成します。このサブインターフェイスは、C タグに対応する 802.1Q プロトコルを使用して内部 VLAN ID を追加します。

ここでは、QinQ がネットワーク内でより細かいトラフィックのセグメンテーションと分離を可能にする方法を示しています。右側にはイーサネットフレーム構造の詳細が示されており、VLAN タグ、EtherType、IP、TCP、およびペイロードセクションの両方が含まれていることが強調されています。QinQ は、トラフィックの分離と隔離を確保しながら、共有インフラストラクチャーを介して複数の顧客に VLAN ベースのサービスを提供することを容易にします。

QinQ (二重 VLAN タグ付け) を示す図

OpenShift Container Platform SR-IOV ソリューションは、SriovNetwork カスタムリソース (CR) での VLAN プロトコルの設定をすでにサポートしています。Virtual Function (VF) はこのプロトコルを使用して、外部タグとも呼ばれる VLAN タグを設定できます。その後、Pod は VLAN CNI プラグインを使用して内部タグを設定できます。

表25.15 サポートされているネットワークインターフェイスカード
NIC802.1ad/802.1Q802.1Q/802.1Q

Intel X710

いいえ

サポート対象

Intel E810

サポート対象

サポート対象

Mellanox

いいえ

サポート対象

25.9.2. SR-IOV 対応ワークロードの QinQ サポートの設定

前提条件

  • OpenShift CLI (oc) がインストールされている。
  • cluster-admin ロールを持つユーザーとしてクラスターにアクセスできる。
  • SR-IOV Network Operator がインストールされている。

手順

  1. 次の内容を使用して、sriovnetpolicy-810-sriov-node-network.yaml という名前のファイルを作成します。

    apiVersion: sriovnetwork.openshift.io/v1
    kind: SriovNetworkNodePolicy
    metadata:
      name: sriovnetpolicy-810
      namespace: openshift-sriov-network-operator
    spec:
      deviceType: netdevice
      nicSelector:
        pfNames:
          - ens5f0#0-9
      nodeSelector:
        node-role.kubernetes.io/worker-cnf: ""
      numVfs: 10
      priority: 99
      resourceName: resource810
  2. 以下のコマンドを実行して SriovNetworkNodePolicy オブジェクトを作成します。

    $ oc create -f sriovnetpolicy-810-sriov-node-network.yaml
  3. 別のターミナルウィンドウを開き、次のコマンドを実行して、openshift-sriov-network-operator namespace で指定されたノードの SR-IOV ネットワークノード状態の同期ステータスを監視します。

    $ watch -n 1 'oc get sriovnetworknodestates -n openshift-sriov-network-operator <node_name> -o jsonpath="{.status.syncStatus}"'

    同期ステータスが InProgress から Succeeded に変更されたことを示します。

  4. SriovNetwork オブジェクトを作成し、インフラストラクチャーに属する S-タグまたは Service Tag と呼ばれる外部 VLAN を設定します。

    重要

    スイッチのトランクインターフェイスで VLAN を設定する必要があります。さらに、QinQ タグ付けをサポートするために、一部のスイッチをさらに設定することを推奨します。

    1. 次の内容を使用して、nad-sriovnetwork-1ad-810.yaml という名前のファイルを作成します。

      apiVersion: sriovnetwork.openshift.io/v1
      kind: SriovNetwork
      metadata:
        name: sriovnetwork-1ad-810
        namespace: openshift-sriov-network-operator
      spec:
        ipam: '{}'
        vlan: 171 1
        vlanProto: "802.1ad" 2
        networkNamespace: default
        resourceName: resource810
      1
      S-タグ VLAN タグを 171 に設定します。
      2
      Virtual Function (VF) に割り当てる VLAN プロトコルを指定します。サポートされる値は 802.1ad802.1q です。デフォルト値は 802.1q です。
    2. 以下のコマンドを実行してオブジェクトを作成します。

      $ oc create -f nad-sriovnetwork-1ad-810.yaml
  5. 内部 VLAN を使用して NetworkAttachmentDefinition オブジェクトを作成します。内部 VLAN はネットワーク機能に属しているため、多くの場合、C-タグまたは Customer Tag と呼ばれます。

    1. 次の内容を使用して、nad-cvlan100.yaml という名前のファイルを作成します。

      apiVersion: k8s.cni.cncf.io/v1
      kind: NetworkAttachmentDefinition
      metadata:
        name: nad-cvlan100
        namespace: default
      spec:
        config: '{
          "name": "vlan-100",
          "cniVersion": "0.3.1",
          "type": "vlan",
          "linkInContainer": true,
          "master": "net1", 1
          "vlanId": 100,
          "ipam": {"type": "static"}
        }'
      1
      Pod 内の VF インターフェイスを指定します。Pod アノテーションに名前が設定されていないため、デフォルト名は net1 になります。
    2. 以下のコマンドを実行して、YAML ファイルを適用します。

      $ oc apply -f nad-cvlan100.yaml

検証

  • 次の手順に従って、ノード上で QinQ がアクティブであることを確認します。

    1. 次の内容を使用して、test-qinq-pod.yaml という名前のファイルを作成します。

      apiVersion: v1
      kind: Pod
      metadata:
        name: test-pod
        annotations:
          k8s.v1.cni.cncf.io/networks: sriovnetwork-1ad-810, nad-cvlan100
      spec:
        containers:
          - name: test-container
            image: quay.io/ocp-edge-qe/cnf-gotests-client:v4.10
            imagePullPolicy: Always
            securityContext:
              privileged: true
    2. 次のコマンドを実行してテスト Pod を作成します。

      $ oc create -f test-qinq-pod.yaml
    3. Pod が存在するターゲットノードでデバッグセッションに入り、次のコマンドを実行してネットワークインターフェイス ens5f0 に関する情報を表示します。

      $ oc debug node/my-cluster-node -- bash -c "ip link show ens5f0"

      出力例

      6: ens5f0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
      link/ether b4:96:91:a5:22:10 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
      vf 0 link/ether a2:81:ba:d0:6f:f3 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff, spoof checking on, link-state auto, trust off
      vf 1 link/ether 8a:bb:0a:36:f2:ed brd ff:ff:ff:ff:ff:ff, vlan 171, vlan protocol 802.1ad, spoof checking on, link-state auto, trust off
      vf 2 link/ether ca:0e:e1:5b:0c:d2 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff, spoof checking on, link-state auto, trust off
      vf 3 link/ether ee:6c:e2:f5:2c:70 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff, spoof checking on, link-state auto, trust off
      vf 4 link/ether 0a:d6:b7:66:5e:e8 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff, spoof checking on, link-state auto, trust off
      vf 5 link/ether da:d5:e7:14:4f:aa brd ff:ff:ff:ff:ff:ff, spoof checking on, link-state auto, trust off
      vf 6 link/ether d6:8e:85:75:12:5c brd ff:ff:ff:ff:ff:ff, spoof checking on, link-state auto, trust off
      vf 7 link/ether d6:eb:ce:9c:ea:78 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff, spoof checking on, link-state auto, trust off
      vf 8 link/ether 5e:c5:cc:05:93:3c brd ff:ff:ff:ff:ff:ff, spoof checking on, link-state auto, trust on
      vf 9 link/ether a6:5a:7c:1c:2a:16 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff, spoof checking on, link-state auto, trust off

      出力の vlan protocol 802.1ad ID は、インターフェイスがプロトコル 802.1ad (QinQ) による VLAN タグ付けをサポートしていることを示します。VLAN ID は 171 です。

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