第8章 ハードウェアネットワーク
8.1. Single Root I/O Virtualization (SR-IOV) ハードウェアネットワークについて
Single Root I/O Virtualization (SR-IOV) 仕様は、単一デバイスを複数の Pod で共有できる PCI デバイス割り当てタイプの標準です。
SR-IOV を使用すると、準拠したネットワークデバイス (ホストノードで物理機能 (PF) として認識される) を複数の仮想機能 (VF) にセグメント化することができます。VF は他のネットワークデバイスと同様に使用されます。デバイスの SR-IOV デバイスドライバーは、VF がコンテナーで公開される方法を判別します。
-
netdeviceドライバー: コンテナーのnetns内の通常のカーネルネットワークデバイス -
vfio-pciドライバー: コンテナーにマウントされるキャラクターデバイス
高帯域幅または低レイテンシーを必要とするアプリケーション用に、OpenShift Container Platform クラスターの追加のネットワークと共に SR-IOV ネットワークデバイスを使用できます。
8.1.1. SR-IOV ネットワークデバイスを管理するコンポーネント
SR-IOV ネットワーク Operator は SR-IOV スタックのコンポーネントを作成し、管理します。以下の機能を実行します。
- SR-IOV ネットワークデバイスの検出および管理のオーケストレーション
- SR-IOV Container Network Interface (CNI) の NetworkAttachmentDefinition カスタムリソースの生成
- SR-IOV ネットワークデバイスプラグインの設定の作成および更新
- ノード固有の SriovNetworkNodeState カスタムリソースの作成
-
各 SriovNetworkNodeState カスタムリソースの
spec.interfacesフィールドの更新
Operator は以下のコンポーネントをプロビジョニングします。
- SR-IOV ネットワーク設定デーモン
- SR-IOV Operator の起動時にワーカーノードにデプロイされる DaemonSet。デーモンは、クラスターで SR-IOV ネットワークデバイスを検出し、初期化します。
- SR-IOV Operator Webhook
- Operator カスタムリソースを検証し、未設定フィールドに適切なデフォルト値を設定する動的受付コントローラー Webhook。
- SR-IOV Network Resources Injector
- SR-IOV VF などのカスタムネットワークリソースの要求および制限のある Kubernetes Pod 仕様のパッチを適用するための機能を提供する動的受付コントローラー Webhook。
- SR-IOV ネットワークデバイスプラグイン
- SR-IOV ネットワーク仮想機能 (VF) リソースの検出、公開、割り当てを実行するデバイスプラグイン。デバイスプラグインは、とりわけ物理デバイスでの制限されたリソースの使用を有効にするために Kubernetes で使用されます。デバイスプラグインは Kubernetes スケジューラーにリソースの可用性を認識させるため、スケジューラーはリソースが十分にあるノードで Pod をスケジュールできます。
- SR-IOV CNI プラグイン
- SR-IOV デバイスプラグインから割り当てられる VF インターフェースを直接 Pod に割り当てる CNI プラグイン。
SR-IOV Network Resources Injector および SR-IOV Network Operator Webhook は、デフォルトで有効にされ、default の SriovOperatorConfig CR を編集して無効にできます。
8.1.1.1. サポートされるデバイス
以下の Network Interface Card (NIC) モデルは、OpenShift Container Platform でサポートされています。
-
Intel XXV710-DA2 25G カード (ベンダー ID
0x8086およびデバイス ID0x158b) -
Mellanox MT27710 Family [ConnectX-4 Lx] 25G カード (ベンダー ID
0x15b3およびデバイス ID0x1015) -
Mellanox MT27800 Family [ConnectX-5] 100G カード (ベンダー ID
0x15b3およびデバイス ID0x1017)
8.1.1.2. Pod での 仮想機能 (VF) の使用例
SR-IOV VF が割り当てられている Pod で、Remote Direct Memory Access (RDMA) または Data Plane Development Kit (DPDK) アプリケーションを実行できます。
以下の例では、RDMA モードで仮想機能 (VF) を使用する Pod を示しています。
RDMA モードを使用する Pod 仕様
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: rdma-app
annotations:
k8s.v1.cni.cncf.io/networks: sriov-rdma-mlnx
spec:
containers:
- name: testpmd
image: <RDMA_image>
imagePullPolicy: IfNotPresent
securityContext:
capabilities:
add: ["IPC_LOCK"]
command: ["sleep", "infinity"]
以下の例は、DPDK モードの VF のある Pod を示しています。
DPDK モードを使用する Pod 仕様
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: dpdk-app
annotations:
k8s.v1.cni.cncf.io/networks: sriov-dpdk-net
spec:
containers:
- name: testpmd
image: <DPDK_image>
securityContext:
capabilities:
add: ["IPC_LOCK"]
volumeMounts:
- mountPath: /dev/hugepages
name: hugepage
resources:
limits:
memory: "1Gi"
cpu: "2"
hugepages-1Gi: "4Gi"
requests:
memory: "1Gi"
cpu: "2"
hugepages-1Gi: "4Gi"
command: ["sleep", "infinity"]
volumes:
- name: hugepage
emptyDir:
medium: HugePages
オプションのライブラリーは、コンテナーで実行されるアプリケーションによる Pod 関連のネットワーク情報を収集を支援するために利用できます。このライブラリーは 'app-netutil' と呼ばれます。app-netutil GitHub リポジトリー でライブラリーのソースコードを参照してください。
このライブラリーは、DPDK モードの SR-IOV VF のコンテナーへの統合を容易にすることを目的としています。ライブラリーは、GO API と C API、および両方の言語の使用例を提供します。
また、サンプルの Docker イメージ 'dpdk-app-centos' も用意されています。このイメージは、Pod 仕様の l2fwd、l3wd または testpmd の環境変数に基づいて、以下の DPDK サンプルアプリケーションのいずれかを実行できます。この Docker イメージは、「app-netutil」をコンテナーイメージ自体に統合するサンプルを提供します。ライブラリーも、必要なデータを収集し、データを既存の DPDK ワークロードに渡す init-container に統合できます。
