12.6. GPU デバイスの PCI パススルーの有効化

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PCI パススルーを使用して、グラフィックカード等の物理 PCI デバイスをインスタンスに接続することができます。デバイスに PCI パススルーを使用する場合、インスタンスはタスクを実行するためにデバイスへの排他的アクセスを確保し、ホストはデバイスを利用することができません。

前提条件

pciutils パッケージが PCI カードを持つ物理サーバーにインストールされている。
GPU デバイスのドライバーが、デバイスをパススルーするインスタンスにインストールされている必要があります。したがって、必要な GPU ドライバーがインストールされたカスタムのインスタンスイメージを作成している必要があります。GPU ドライバーがインストールされたカスタムのインスタンスイメージを作成する方法についての詳細は、Creating a custom GPU instance image を参照してください。

手順

各パススルーデバイス種別のベンダー ID および製品 ID を確認するには、PCI カードを持つ物理サーバーで以下のコマンドを入力します。
```
# lspci -nn | grep -i <gpu_name>
```
たとえば、NVIDIA GPU のベンダーおよび製品 ID を確認するには、以下のコマンドを入力します。
```
# lspci -nn | grep -i nvidia
3b:00.0 3D controller [0302]: NVIDIA Corporation TU104GL [Tesla T4] [10de:1eb8] (rev a1)
d8:00.0 3D controller [0302]: NVIDIA Corporation TU104GL [Tesla T4] [10de:1db4] (rev a1)
```
各 PCI デバイスに Single Root I/O Virtualization (SR-IOV) 機能があるかどうかを確認するには、PCI カードを持つ物理サーバーで以下のコマンドを入力します。
```
# lspci -v -s 3b:00.0
3b:00.0 3D controller: NVIDIA Corporation TU104GL [Tesla T4] (rev a1)
          ...
          Capabilities: [bcc] Single Root I/O Virtualization (SR-IOV)
          ...
```
PCI パススルー用にオーバークラウド上のコントローラーノードを設定するには、環境ファイル (例: pci_passthru_controller.yaml) を作成します。

pci_passthru_controller.yaml の NovaSchedulerDefaultFilters パラメーターに PciPassthroughFilter を追加します。

parameter_defaults:
  NovaSchedulerDefaultFilters: ['AvailabilityZoneFilter','ComputeFilter','ComputeCapabilitiesFilter','ImagePropertiesFilter','ServerGroupAntiAffinityFilter','ServerGroupAffinityFilter','PciPassthroughFilter','NUMATopologyFilter']

コントローラーノード上のデバイスの PCI エイリアスを指定するには、以下の設定を pci_passthru_controller.yaml に追加します。
- PCI デバイスに SR-IOV 機能がある場合:
```
ControllerExtraConfig:
  nova::pci::aliases:
    - name: "t4"
      product_id: "1eb8"
      vendor_id: "10de"
      device_type: "type-PF"
    - name: "v100"
      product_id: "1db4"
      vendor_id: "10de"
      device_type: "type-PF"
```
- PCI デバイスに SR-IOV 機能がない場合:
```
ControllerExtraConfig:
  nova::pci::aliases:
    - name: "t4"
      product_id: "1eb8"
      vendor_id: "10de"
    - name: "v100"
      product_id: "1db4"
      vendor_id: "10de"
```
  device_type フィールドの設定に関する詳細は、PCI passthrough device type field を参照してください。
  注記
  nova-api サービスが Controller 以外のロールで実行されている場合は、ControllerExtraConfig を <Role>ExtraConfig の形式でユーザーロールに置き換えます。
PCI パススルー用にオーバークラウド上のコンピュートノードを設定するには、環境ファイル (例: pci_passthru_compute.yaml) を作成します。
コンピュートノード上のデバイスで利用可能な PCI を指定するには、以下の設定を pci_passthru_compute.yaml に追加します。
```
parameter_defaults:
  NovaPCIPassthrough:
    - vendor_id: "10de"
      product_id: "1eb8"
```
インスタンスの移行およびサイズ変更の操作を行うために、コンピュートノードの PCI エイリアスのコピーを作成する必要があります。コンピュートノード上のデバイスの PCI エイリアスを指定するには、以下の設定を pci_passthru_compute.yaml に追加します。
- PCI デバイスに SR-IOV 機能がある場合:
```
ComputeExtraConfig:
  nova::pci::aliases:
    - name: "t4"
      product_id: "1eb8"
      vendor_id: "10de"
      device_type: "type-PF"
    - name: "v100"
      product_id: "1db4"
      vendor_id: "10de"
      device_type: "type-PF"
```
- PCI デバイスに SR-IOV 機能がない場合:
```
ComputeExtraConfig:
  nova::pci::aliases:
    - name: "t4"
      product_id: "1eb8"
      vendor_id: "10de"
    - name: "v100"
      product_id: "1db4"
      vendor_id: "10de"
```
  注記
  コンピュートノードのエイリアスは、コントローラーノードのエイリアスと同じでなければなりません。
PCI パススルーをサポートするためにコンピュートノードのサーバー BIOS で IOMMU を有効にするには、pci_passthru_compute.yaml に KernelArgs パラメーターを追加します。
```
parameter_defaults:
  ...
  ComputeParameters:
    KernelArgs: "intel_iommu=on iommu=pt"
```

その他の環境ファイルと共にこれらのカスタム環境ファイルをスタックに追加して、オーバークラウドをデプロイします。

(undercloud)$ openstack overcloud deploy --templates \
  -e [your environment files] \
  -e /home/stack/templates/pci_passthru_controller.yaml \
  -e /home/stack/templates/pci_passthru_compute.yaml

PCI デバイスを要求するためのフレーバーを設定します。以下の例では、それぞれベンダー ID および製品 ID が 10de および 13f2 の 2 つのデバイスをリクエストします。
```
# openstack flavor set m1.large \
 --property "pci_passthrough:alias"="t4:2"
```

検証

PCI パススルーデバイスを設定してインスタンスを作成します。
```
# openstack server create --flavor m1.large \
 --image <custom_gpu> --wait test-pci
```
<custom_gpu> を、必要な GPU ドライバーがインストールされたカスタムインスタンスイメージの名前に置き換えます。
クラウドユーザーとしてインスタンスにログインします。
インスタンスが GPU にアクセスできることを確認するには、インスタンスから以下のコマンドを入力します。
```
$ lspci -nn | grep <gpu_name>
```

NVIDIA System Management Interface のステータスを確認するには、インスタンスから以下のコマンドを入力します。

$ nvidia-smi

出力例:

-----------------------------------------------------------------------------
| NVIDIA-SMI 440.33.01    Driver Version: 440.33.01    CUDA Version: 10.2     |
|---------------------------------------------------------------------------+
| GPU  Name        Persistence-M| Bus-Id        Disp.A | Volatile Uncorr. ECC |
| Fan  Temp  Perf  Pwr:Usage/Cap|         Memory-Usage | GPU-Util  Compute M. |
|===========================================================================|
|   0  Tesla T4            Off  | 00000000:01:00.0 Off |                    0 |
| N/A   43C    P0    20W /  70W |      0MiB / 15109MiB |      0%      Default |
---------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------
| Processes:                                                       GPU Memory |
|  GPU       PID   Type   Process name                             Usage      |
|=============================================================================|
|  No running processes found                                                 |
-----------------------------------------------------------------------------

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