12.2. NVIDIA DPF Operator について


NVIDIA DOCA Platform Framework (DPF) Operator は、OVN-Kubernetes のデータプレーン処理を NVIDIA BlueField-3 Data Processing Unit (DPU) へオフロードすることで、OpenShift Container Platform 上でのハードウェアアクセラレーションによるネットワーク処理を可能にします。

DPF デプロイメントは、x86 サーバー上で動作する管理クラスターと、BlueField-3 DPU 上で動作するホステッド DPU クラスターからなるデュアルクラスタートポロジーを作成します。

12.2.1. DPF アーキテクチャーの概要

OpenShift Container Platform 5.0 上の NVIDIA DOCA Platform Framework (DPF) v26.4.1 デプロイメントは、OVN-Kubernetes のデータプレーン操作を NVIDIA BlueField-3 DPU にオフロードします。

Host Trusted デプロイメントでは、DPF は BlueField DPU をホストアクセラレーターとして使用し、ホスト自体も信頼ドメインの一部として含まれます。管理者は、標準の OpenShift Container Platform API とカスタムリソース定義 (CRD) を使用することで、ワークロードと DPU アクセラレーション対応インフラストラクチャーの両方をオーケストレーションできます。

OVN-Kubernetes などの重要な OpenShift Container Platform ネットワーク機能を DPU にオフロードすることで、このアーキテクチャーはホスト CPU リソースをテナントアプリケーション用に解放します。DPF は自動化されたライフサイクル管理機能も提供しており、管理者は OpenShift Container Platform から直接 DPU のフリートをプロビジョニング、設定、更新できます。

注記

現在のリリースでは、サポート対象の DPU サービスは、OVN-Kubernetes を組み合わせた Host-Based Networking (HBN) および DOCA Telemetry Service (DTS) です。

NVIDIA DPF Operator は、Red Hat DPU Operator とは異なるものです。Red Hat DPU Operator は、サポート対象である NVIDIA 以外の DPU デバイスを管理します。NVIDIA BlueField-3 デプロイメントは、DPF Operator および関連コンポーネントを使用します。

12.2.1.1. トポロジー

DPF デプロイメントは、ハードウェアアクセラレーションによるネットワーク接続を実現するために連携して動作する 2 つの異なるクラスタープレーン構成された専用のネットワークインフラストラクチャーを作成します。

OpenShift Container Platform 管理クラスター

管理クラスターは、サーバーのメインの x86 CPU コア上で動作します。AI ワークロードやエンタープライズアプリケーションなど、実際のビジネスロジックをホストします。

管理クラスターは、プライマリー管理インターフェイスとして機能し、DPU 群およびユーザーワークロードの両方をプロビジョニングして管理するホストクラスターです。Host Trusted デプロイメントでは、このクラスター内のワーカーノードは、BlueField DPU を収容する物理サーバーです。

管理クラスターは、以下の機能を担います。

  • x86 ホストプロセッサー上でユーザーワークロードを実行します。
  • DPUSet、DPUDeployment、DPUService などの Kubernetes CRD を使用して、インフラストラクチャーの必要な状態を定義するための単一のインターフェイスを提供します。
  • DPU の検出、BlueField Bootstream (BFB) イメージのフラッシュ、およびホストと DPU 間のネットワーク設定を推進します。
  • DPU クラスターへのサービスとネットワークフローのデプロイメントを調整します。
OpenShift Container Platform DPU ホステッドクラスター

DPU ホステッドクラスターは、NVIDIA BlueField DPU 群を管理するための専用のセカンダリー Kubernetes コントロールプレーンです。DPU は、物理的にアタッチされているベアメタルホストとは別に、このホステッドクラスターのワーカーノードとして機能します。

DPU ホステッドクラスターは以下のコンポーネントを実行します。

  • OVN-Kubernetes を DPU モードで実行して、フローの負荷を軽減します。
  • DOCA サービスには、BGP ルーティング用の Host-Based Networking (HBN)、監視用の DOCA Telemetry Service (DTS)、時刻同期用の Firefly などがあります。
  • DPU ハードウェアリソースを管理するための NVIDIA IPAM、Multus、SR-IOV Device Plugin などのシステムコンポーネント。

12.2.1.2. トポロジーの例

以下の図は、リファレンスラボ環境における物理的な接続設定を示しています。これは、コアコンポーネントとその相互作用を実証するためのベースライン例として機能します。

DPF ラボのトポロジー図

12.2.1.3. アーキテクチャーの特性

ホスト管理による DPU ライフサイクル
Host Trusted デプロイメントでは、DPU はホストから管理されます。このモデルにより、クラウド事業者は BlueField 向けサービスを標準の OpenShift Container Platform コントロールプレーンから直接管理できるようになります。DPF は DPU の検出とプロビジョニングを自動化します。DPF Operator はワーカーノードの検出、DPU オブジェクトの作成、DOCA Management Service (DMS) のデプロイによる BFB ファームウェアのインストール、ホストと DPU 間のネットワークの設定を行います。このアプローチでは、標準的な Kubernetes API とワークフローを使用することで、手動による低レベルなデバイス設定作業を削減します。
インフラストラクチャーサービスのオフロード
Host Trusted モードでは、ネットワーク、ストレージ、セキュリティーなどのインフラストラクチャーサービスは、ホスト CPU から DPU にオフロードされます。これにより、ホストの CPU のリソースがアプリケーションに対して解放されます。このフレームワークは、データセンターのトラフィックを BlueField DPU 上の専用ポート経由でルーティングします。
Kubernetes ネイティブのオーケストレーション
DPF は Kubernetes コントロールプレーンを DPU まで拡張し、管理者が使い慣れた Kubernetes のコンストラクトを使用して、NVIDIA DOCA サービスやサードパーティー製アプリケーションを BlueField DPU 上へ直接デプロイおよびオーケストレーションできるようにします。このアーキテクチャーは、進行中の運用を停止させることなく、サービスの自動ローリングアップデート、スケーリング、およびロールバックをサポートします。
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