8.7. SR-IOV での DPDK の使用

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Data Plane Development Kit (DPDK) は、高速パケット処理用のライブラリーとドライバーのセットを提供するものです。

SR-IOV ネットワーク上で DPDK ワークロードを実行するようにクラスターと仮想マシンを設定できます。

8.7.1. DPDK ワークロード用のクラスター設定

ネットワークパフォーマンスを向上させるために、Data Plane Development Kit (DPDK) ワークロードを実行するように OpenShift Container Platform クラスターを設定できます。

前提条件

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

手順

コンピュートノードトポロジーのマッピングを実行し、DPDK アプリケーション用に分離する Non-Uniform Memory Access (NUMA) CPU と、オペレーティングシステム (OS) 用に予約する NUMA CPU を決定します。
コンピュートノードのサブセットにカスタムロール (例: worker-dpdk) のラベルを追加します。
```
$ oc label node <node_name> node-role.kubernetes.io/worker-dpdk=""
```

spec.machineConfigSelector オブジェクトに worker-dpdk ラベルを含む新しい MachineConfigPool マニフェストを作成します。

MachineConfigPool マニフェストの例

apiVersion: machineconfiguration.openshift.io/v1
kind: MachineConfigPool
metadata:
  name: worker-dpdk
  labels:
    machineconfiguration.openshift.io/role: worker-dpdk
spec:
  machineConfigSelector:
    matchExpressions:
      - key: machineconfiguration.openshift.io/role
        operator: In
        values:
          - worker
          - worker-dpdk
  nodeSelector:
    matchLabels:
      node-role.kubernetes.io/worker-dpdk: ""

前の手順で作成したラベル付きノードとマシン設定プールに適用する PerformanceProfile マニフェストを作成します。パフォーマンスプロファイルは、DPDK アプリケーション用に分離された CPU とハウスキーピング用に予約された CPU を指定します。
PerformanceProfile マニフェストの例
```
apiVersion: performance.openshift.io/v2
kind: PerformanceProfile
metadata:
  name: profile-1
spec:
  cpu:
    isolated: 4-39,44-79
    reserved: 0-3,40-43
  globallyDisableIrqLoadBalancing: true
  hugepages:
    defaultHugepagesSize: 1G
    pages:
    - count: 8
      node: 0
      size: 1G
  net:
    userLevelNetworking: true
  nodeSelector:
    node-role.kubernetes.io/worker-dpdk: ""
  numa:
    topologyPolicy: single-numa-node
```
注記
MachineConfigPool マニフェストと PerformanceProfile マニフェストを適用すると、コンピュートノードが自動的に再起動します。
PerformanceProfile オブジェクトの status.runtimeClass フィールドから、生成された RuntimeClass リソースの名前を取得します。
```
$ oc get performanceprofiles.performance.openshift.io profile-1 -o=jsonpath='{.status.runtimeClass}{"\n"}'
```
HyperConverged カスタムリソース (CR) を編集して、以前に取得した RuntimeClass 名を virt-launcher Pod のデフォルトのコンテナーランタイムクラスとして設定します。
```
$ oc patch hyperconverged kubevirt-hyperconverged -n openshift-cnv \
    --type='json' -p='[{"op": "add", "path": "/spec/defaultRuntimeClass", "value":"<runtimeclass-name>"}]'
```
注記
HyperConverged CR を編集すると、変更の適用後に作成されるすべての仮想マシンに影響するグローバル設定が変更されます。
DPDK 対応コンピュートノードが同時マルチスレッド (SMT) を使用している場合は、HyperConverged CR を編集して AlignCPUs イネーブラーを有効にします。
```
$ oc patch hyperconverged kubevirt-hyperconverged -n openshift-cnv \
    --type='json' -p='[{"op": "replace", "path": "/spec/featureGates/alignCPUs", "value": true}]'
```
注記
AlignCPUs を有効にすると、OpenShift Virtualization は、エミュレーターのスレッド分離を使用する場合に CPU 総数を偶数パリティーにするために、追加で最大 2 つの専用 CPU を要求できるようになります。

spec.deviceType フィールドを vfio-pci に設定して SriovNetworkNodePolicy オブジェクトを作成します。

SriovNetworkNodePolicy マニフェストの例

apiVersion: sriovnetwork.openshift.io/v1
kind: SriovNetworkNodePolicy
metadata:
  name: policy-1
  namespace: openshift-sriov-network-operator
spec:
  resourceName: intel_nics_dpdk
  deviceType: vfio-pci
  mtu: 9000
  numVfs: 4
  priority: 99
  nicSelector:
    vendor: "8086"
    deviceID: "1572"
    pfNames:
      - eno3
    rootDevices:
      - "0000:19:00.2"
  nodeSelector:
    feature.node.kubernetes.io/network-sriov.capable: "true"

関連情報

8.7.2. DPDK ワークロード用のプロジェクト設定

SR-IOV ハードウェアで DPDK ワークロードを実行するプロジェクトを設定できます。

前提条件

DPDK ワークロードを実行するようにクラスターが設定されている。

手順

DPDK アプリケーションの namespace を作成します。
```
$ oc create ns dpdk-checkup-ns
```
SriovNetworkNodePolicy オブジェクトを参照する SriovNetwork オブジェクトを作成します。SriovNetwork オブジェクトの作成時に、SR-IOV Network Operator は NetworkAttachmentDefinition オブジェクトを自動的に作成します。
SriovNetwork マニフェストの例
```
apiVersion: sriovnetwork.openshift.io/v1
kind: SriovNetwork
metadata:
  name: dpdk-sriovnetwork
  namespace: openshift-sriov-network-operator
spec:
  ipam: |
    {
      "type": "host-local",
      "subnet": "10.56.217.0/24",
      "rangeStart": "10.56.217.171",
      "rangeEnd": "10.56.217.181",
      "routes": [{
        "dst": "0.0.0.0/0"
      }],
      "gateway": "10.56.217.1"
    }
  networkNamespace: dpdk-checkup-ns 1
  resourceName: intel_nics_dpdk 2
  spoofChk: "off"
  trust: "on"
  vlan: 1019
```
1
NetworkAttachmentDefinition オブジェクトがデプロイされる namespace。
2
DPDK ワークロード用クラスターの設定時に作成された SriovNetworkNodePolicy オブジェクトの spec.resourceName 属性値。
オプション: 仮想マシンレイテンシーチェックアップを実行して、ネットワークが適切に設定されていることを確認します。
オプション: DPDK チェックアップを実行して、namespace が DPDK ワークロード用に準備できているか確認します。

関連情報

8.7.3. DPDK ワークロード用の仮想マシン設定

仮想マシン (VM) 上で Data Packet Development Kit (DPDK) ワークロードを実行すると、レイテンシーの短縮とスループットが向上し、ユーザー空間でのパケット処理を高速化できます。DPDK は、ハードウェアベースの I/O 共有に SR-IOV ネットワークを使用します。

前提条件

DPDK ワークロードを実行するようにクラスターが設定されている。
仮想マシンを実行するプロジェクトを作成し、設定している。

手順

VirtualMachine マニフェストを編集して、SR-IOV ネットワークインターフェイス、CPU トポロジー、CRI-O アノテーション、Huge Page に関する情報を格納します。
VirtualMachine マニフェストの例
```
apiVersion: kubevirt.io/v1
kind: VirtualMachine
metadata:
  name: rhel-dpdk-vm
spec:
  running: true
  template:
    metadata:
      annotations:
        cpu-load-balancing.crio.io: disable 1
        cpu-quota.crio.io: disable 2
        irq-load-balancing.crio.io: disable 3
    spec:
      domain:
        cpu:
          sockets: 1 4
          cores: 5 5
          threads: 2
          dedicatedCpuPlacement: true
          isolateEmulatorThread: true
        interfaces:
          - masquerade: {}
            name: default
          - model: virtio
            name: nic-east
            pciAddress: '0000:07:00.0'
            sriov: {}
          networkInterfaceMultiqueue: true
          rng: {}
      memory:
        hugepages:
          pageSize: 1Gi 6
          guest: 8Gi
      networks:
        - name: default
          pod: {}
        - multus:
            networkName: dpdk-net 7
          name: nic-east
# ...
```
1
このアノテーションは、コンテナーが使用する CPU に対するロードバランシングが無効であることを示します。
2
このアノテーションは、コンテナーが使用する CPU に対する CPU クォータが無効であることを示します。
3
このアノテーションは、コンテナーが使用する CPU に対する Interrupt Request (IRQ) のロードバランシングが無効であることを示します。
4
仮想マシン内のソケットの数。同じ Non-Uniform Memory Access (NUMA) ノードから CPU をスケジュールするには、このフィールドを 1 に設定する必要があります。
5
仮想マシン内のコアの数。値は 1 以上とします。この例では、仮想マシンは 5 個のハイパースレッドか 10 個の CPU でスケジュールされています。
6
Huge Page のサイズ。x86-64 アーキテクチャーの有効な値は 1Gi と 2Mi です。この例は、サイズが 1Gi の 8 個の Huge Page に対する要求です。
7
SR-IOV NetworkAttachmentDefinition オブジェクトの名前。
エディターを保存し、終了します。
VirtualMachine マニフェストを適用します。
```
$ oc apply -f <file_name>.yaml
```
ゲストオペレーティングシステムを設定します。次の例は、RHEL 8 OS の設定手順を示しています。
1. GRUB ブートローダーコマンドラインインターフェイスを使用して、Huge Page を設定します。次の例では、1G の Huge Page を 8 個指定しています。
```
$ grubby --update-kernel=ALL --args="default_hugepagesz=1GB hugepagesz=1G hugepages=8"
```
2. TuneD アプリケーションで cpu-partitioning プロファイルを使用して低レイテンシーチューニングを実現するには、次のコマンドを実行します。
```
$ dnf install -y tuned-profiles-cpu-partitioning
```
```
$ echo isolated_cores=2-9 > /etc/tuned/cpu-partitioning-variables.conf
```
  最初の 2 つの CPU (0 と 1) はハウスキーピングタスク用に確保され、残りは DPDK アプリケーション用に分離されます。
```
$ tuned-adm profile cpu-partitioning
```
3. driverctl デバイスドライバー制御ユーティリティーを使用して、SR-IOV NIC ドライバーをオーバーライドします。
```
$ dnf install -y driverctl
```
```
$ driverctl set-override 0000:07:00.0 vfio-pci
```
仮想マシンを再起動して変更を適用します。

8.7. SR-IOV での DPDK の使用

8.7.1. DPDK ワークロード用のクラスター設定

8.7.2. DPDK ワークロード用のプロジェクト設定

8.7.3. DPDK ワークロード用の仮想マシン設定

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