第 11 章 DPU Operator

11.1.1. 使用 DPU Operator 编排 DPU
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您可以使用 Data Processing Unit (DPU) Operator 来管理从主机 CPU 中卸载网络、存储和安全工作负载的 DPU，以提高集群性能和效率。

DPU 是一个可编程的处理器类型，它代表了三个基础中的计算（computing），其它两个为 CPU 和 GPU。CPU 用于处理常规计算任务，GPU 可以加速特定的工作负载，但 DPU 的主要作业是卸载和加速以数据为中心的工作负载，如网络、存储和安全功能。

DPU 通常用于数据中心和云环境，它会从 CPU 卸载这些任务来提高性能、缩短延迟并增强安全性。DPU 也可用于通过使特殊工作负载部署更接近数据源，从而创建更高效且更灵活的基础架构。

DPU Operator 负责管理 DPU 设备和网络附加。DPU Operator 将 DPU 守护进程部署到通过 API 控制 DPU 守护进程在 DPU 上运行的 OpenShift Container Platform 计算节点上。DPU Operator 负责 ovn-kube 组件的生命周期管理，以及 DPU 上必要的主机网络初始化。

下表描述了当前支持的 DPU 设备。

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表 11.1. 支持的设备
Vendor	设备	固件	描述
Intel	IPU E2100	版本 2.0.0.11126 或更高版本	DPU 旨在从数据中心中的主机 CPU 中卸载网络、存储和安全任务，提高了效率和性能。有关部署完整的端到端解决方案的说明，请参阅红帽知识库解决方案使用 Intel E2100 IPU、DPU Operator 和 F5 NGINX 在 OpenShift 上加速机密 AI。
Senao	SX904	35.23.47.0008 或更高版本	SmartNIC 旨在从数据中心和边缘计算环境中的主机 CPU 中卸载计算和网络服务，从而提高工作负载的效率并有效地隔离工作负载。
Marvell	Marvell Octeon 10 CN106	SDK12.25.01 或更高版本	旨在卸载需要从数据中心和边缘计算环境中主机 CPU 的高速度数据处理的工作负载，提高了性能和能源效率

注意

不支持 NVIDIA BlueField-3。

11.1.2. 安装 DPU Operator
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您可以在主机和 DPU 集群上安装数据处理单元(DPU) Operator，以使用 CLI 或 Web 控制台管理设备生命周期和网络附加。

集群管理员可以使用 OpenShift Container Platform CLI 或 Web 控制台在主机集群中安装 DPU Operator，以及所有 DPU 集群。DPU Operator 管理所有支持的 DPU 的生命周期、DPU 设备和网络附加"。

注意

您需要在主机集群以及每个 DPU 集群中安装 DPU Operator。

11.1.2.1. 使用 CLI 安装 DPU Operator
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您可以使用 CLI 安装 DPU Operator。在主机集群中设置 DPU 设备管理时，您可以使用 DPU Operator 来简化安装过程。

作为集群管理员，您可以使用 CLI 安装 DPU Operator。

注意

CLI 必须在 DPU 集群上安装 DPU Operator。

先决条件

安装 OpenShift CLI（oc）。
具有 cluster-admin 特权的帐户。

流程

输入以下命令来创建 openshift-dpu-operator 命名空间：

cat << EOF| oc create -f -
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: openshift-dpu-operator
  annotations:
    workload.openshift.io/allowed: management
EOF

$ cat << EOF| oc create -f -
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: openshift-dpu-operator
  annotations:
    workload.openshift.io/allowed: management
EOF

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输入以下命令来创建 OperatorGroup 自定义资源 (CR)：

cat << EOF| oc create -f -
apiVersion: operators.coreos.com/v1
kind: OperatorGroup
metadata:
  name: dpu-operators
  namespace: openshift-dpu-operator
spec:
  targetNamespaces:
  - openshift-dpu-operator
EOF

$ cat << EOF| oc create -f -
apiVersion: operators.coreos.com/v1
kind: OperatorGroup
metadata:
  name: dpu-operators
  namespace: openshift-dpu-operator
spec:
  targetNamespaces:
  - openshift-dpu-operator
EOF

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输入以下命令为 DPU Operator 创建 Subscription CR：

cat << EOF| oc create -f -
apiVersion: operators.coreos.com/v1alpha1
kind: Subscription
metadata:
  name: openshift-dpu-operator-subscription
  namespace: openshift-dpu-operator
spec:
  channel: stable
  name: dpu-operator
  source: redhat-operators
  sourceNamespace: openshift-marketplace
EOF

$ cat << EOF| oc create -f -
apiVersion: operators.coreos.com/v1alpha1
kind: Subscription
metadata:
  name: openshift-dpu-operator-subscription
  namespace: openshift-dpu-operator
spec:
  channel: stable
  name: dpu-operator
  source: redhat-operators
  sourceNamespace: openshift-marketplace
EOF

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验证

要验证是否已安装 Operator，请输入以下命令，然后检查 Operator 的输出显示 Succeeded ：

oc get csv -n openshift-dpu-operator \
  -o custom-columns=Name:.metadata.name,Phase:.status.phase

$ oc get csv -n openshift-dpu-operator \
  -o custom-columns=Name:.metadata.name,Phase:.status.phase

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进入 openshift-dpu-operator 项目：
```
oc project openshift-dpu-operator
```
```
$ oc project openshift-dpu-operator
```
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输入以下命令验证 DPU Operator 是否正在运行：

oc get pods -n openshift-dpu-operator

$ oc get pods -n openshift-dpu-operator

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输出示例

NAME                                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE
dpu-operator-controller-manager-6b7bbb5db8-7lvkj   2/2     Running   0          2m9s

NAME                                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE
dpu-operator-controller-manager-6b7bbb5db8-7lvkj   2/2     Running   0          2m9s

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11.1.2.2. 使用 Web 控制台安装 DPU Operator
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您可以使用 Web 控制台安装 DPU Operator。在主机集群中设置 DPU 设备管理时，您可以使用 DPU Operator 来简化安装过程。

作为集群管理员，您可以使用 Web 控制台安装 DPU Operator。

先决条件

安装 OpenShift CLI（oc）。
具有 cluster-admin 特权的帐户。

流程

在 OpenShift Container Platform Web 控制台中，点 Ecosystem Software Catalog。
从可用的 Operator 列表中选择 DPU Operator，然后点 Install。
在 Install Operator 页中，在 Installed Namespace 下，默认预先选择 Operator recommended Namespace 选项。不需要操作。
1. 点 Install。

验证

进入到 Ecosystem Installed Operators 页。
确保 openshift-dpu-operator 项目列出了 DPU Operator，Status 为 InstallSucceeded。
注意
在安装过程中，Operator 可能会显示 Failed 状态。如果安装过程结束后有 InstallSucceeded 信息，您可以忽略这个 Failed 信息。

故障排除

检查 Operator Subscriptions 和 Install Plans 选项卡中的 Status 项中是否有任何错误。
进入到 Workloads Pods 页，在 openshift-dpu-operator 项目中检查 pod 的日志。
检查 YAML 文件的命名空间。如果缺少注解，您可以使用以下命令将注解 workload.openshift.io/allowed=management 添加到 Operator 命名空间中：
```
oc annotate ns/openshift-dpu-operator workload.openshift.io/allowed=management
```
```
$ oc annotate ns/openshift-dpu-operator workload.openshift.io/allowed=management
```
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注意
对于单节点 OpenShift 集群，命名空间需要注解 workload.openshift.io/allowed=management。

11.1.3. 配置 DPU Operator
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您可在安装后配置 DPU Operator，以便在双集群和单集群部署模式中启用管理 DPU 设备和网络附加。

您可以配置 DPU Operator 来管理集群中的 DPU 设备和网络附加。

要配置 DPU Operator，请按照以下步骤操作：

流程

根据您的部署模式创建 DpuOperatorConfig 自定义资源 (CR)：
- 双集群部署：您必须在主机 OpenShift Container Platform 集群上和每个红帽构建 MicroShift (MicroShift) DPU 集群上创建 DpuOperatorConfig CR。
- 单集群部署：此部署使用标准的 OpenShift Container Platform 集群。您只需要在此集群中创建 DpuOperatorConfig CR 一次。
  所有集群的 CR 的内容都相同。
使用以下 YAML 创建名为 dpu-operator-config.yaml 的文件：
```
apiVersion: config.openshift.io/v1
kind: DpuOperatorConfig
metadata:
 name: dpu-operator-config
spec:
 logLevel: 0
```
```
apiVersion: config.openshift.io/v1
kind: DpuOperatorConfig
metadata:
 name: dpu-operator-config
spec:
 logLevel: 0
```
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- metadata.name ：指定自定义资源的名称，它必须是 dpu-operator-config。
- spec.logLevel ：在 operator 容器日志中设置所需的日志详细程度。值 0 是默认设置。
运行以下命令来创建资源：
```
oc apply -f dpu-operator-config.yaml
```
```
$ oc apply -f dpu-operator-config.yaml
```
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标记具有附加的 DPU 或作为 DPU 运行的所有节点。您可以运行以下命令来应用此标签：
```
oc label node <node_name> dpu=true
```
```
$ oc label node <node_name> dpu=true
```
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其中：
node_name
引用节点的名称，如 worker-1。
注意
部署与 DPU 兼容的集群的方法有两种：
双集群部署：这由主机上运行的 OpenShift Container Platform 和 DPU 上运行的红帽 MicroShift (MicroShift) 组成。在这个模式中，红帽构建的 MicroShift (MicroShift) 实例还需要部署 DPU Operator，且您必须在节点上设置标签 dpu=true。
单集群部署：这仅包含在主机上运行的 OpenShift Container Platform，其中 DPUs 集成到主集群中。DPU 只需要为安装了 DPU 的主机节点以及 DPU 节点本身都需要标签 dpu=true。DPU Operator 会自动检测节点的角色，无论是作为 DPU 运行还是带有附加的 DPU 的主机。

11.1.4. 使用 DPU 在主机上运行工作负载
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您可以使用 DPU 在主机上部署工作负载，以卸载专用的基础架构任务，并在释放主机 CPU 资源的同时提高性能。

在 DPU 上运行工作负载，可以将特定的基础架构任务卸载，如网络、安全性和存储到专用处理单元。这提高了性能，在基础架构和应用程序工作负载之间强制实施更强大的安全边界，并释放主机 CPU 资源。

按照以下步骤，使用 DPU 在主机上部署工作负载。这是在主机的 x86 CPU 上运行应用程序的标准部署模型，但会使用 DPU 进行网络加速和卸载。

先决条件

已安装 OpenShift CLI (oc)。
具有 cluster-admin 权限的帐户。
已安装 DPU Operator。

流程

使用以下 YAML 创建用于在主机侧 worker 节点上运行的示例工作负载。将文件保存为 workload-host.yaml ：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
  namespace: default
  annotations:
    k8s.v1.cni.cncf.io/networks: default-sriov-net
spec:
  nodeSelector:
    kubernetes.io/hostname: worker-237
  containers:
  - name: appcntr1
    image: registry.access.redhat.com/ubi9/ubi:latest
    command: ['/bin/sh', '-c', 'sleep infinity']
    imagePullPolicy: Always
    securityContext:
      priviledged: true
      runAsNonRoot: false
      runAsUser: 0
      seccompProfile:
        type: RuntimeDefault
    resources:
      requests:
        openshift.io/dpu: '1'
      limits:
        openshift.io/dpu: '1'

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
  namespace: default
  annotations:
    k8s.v1.cni.cncf.io/networks: default-sriov-net
spec:
  nodeSelector:
    kubernetes.io/hostname: worker-237
  containers:
  - name: appcntr1
    image: registry.access.redhat.com/ubi9/ubi:latest
    command: ['/bin/sh', '-c', 'sleep infinity']
    imagePullPolicy: Always
    securityContext:
      priviledged: true
      runAsNonRoot: false
      runAsUser: 0
      seccompProfile:
        type: RuntimeDefault
    resources:
      requests:
        openshift.io/dpu: '1'
      limits:
        openshift.io/dpu: '1'

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spec.nodeSelector ：节点选择器使用 DPU 资源将 pod 调度到节点上。您可以将任何标准 Kubernetes 选择器用于此目的，如 kubernetes.io/hostname，将特定的节点作为目标，如示例 YAML 所示。

注意

对于灵活的调度，DPU Operator 会创建标签 dpu.config.openshift.io/dpuside: "dpu-host"。该标签可让默认调度程序将工作负载放在具有 DPU 的任何主机上。工作负载会自动加入 DPU 二级网络。当节点上的标签为 dpu.config.openshift.io/dpuside: "dpu" 时，这表示该节点是 DPU 本身。DPU Operator 会创建和管理 dpu.config.openshift.io/dpuside 标签。

运行以下命令来创建工作负载：
```
oc apply -f workload-host.yaml
```
```
$ oc apply -f workload-host.yaml
```
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11.1.5. 在 DPU 上运行工作负载
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您可以直接在 DPU 上部署网络工作负载，以提高性能、增强安全隔离并减少主机 CPU 用量。

DPU 卸载网络工作负载，如安全功能或虚拟设备，以提高性能、增强安全隔离和释放主机 CPU 资源。

按照以下步骤，将简单的 pod 直接部署到 DPU 中。

先决条件

安装 OpenShift CLI（oc）。
具有 cluster-admin 特权的帐户。
安装 DPU Operator。

流程

将以下 YAML 文件示例保存为 dpu-pod.yaml。这是 Kubernetes 默认调度程序直接调度到 DPU 节点的简单 pod 示例。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: "my-network-function"
  namespace: openshift-dpu-operator
  annotations:
    k8s.v1.cni.cncf.io/networks: dpunfcni-conf, dpunfcni-conf
spec:
  nodeSelector:
    dpu.config.openshift.io/dpuside: "dpu"
  containers:
    - name: "my-network-function"
      image: "quay.io/example-org/my-network-function:latest"
      resources:
        requests:
          openshift.io/dpu: "2"
        limits:
          openshift.io/dpu: "2"
      securityContext:
        privileged: true
        capabilities:
          drop:
            - ALL
          add:
            - NET_RAW
            - NET_ADMIN

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: "my-network-function"
  namespace: openshift-dpu-operator
  annotations:
    k8s.v1.cni.cncf.io/networks: dpunfcni-conf, dpunfcni-conf
spec:
  nodeSelector:
    dpu.config.openshift.io/dpuside: "dpu"
  containers:
    - name: "my-network-function"
      image: "quay.io/example-org/my-network-function:latest"
      resources:
        requests:
          openshift.io/dpu: "2"
        limits:
          openshift.io/dpu: "2"
      securityContext:
        privileged: true
        capabilities:
          drop:
            - ALL
          add:
            - NET_RAW
            - NET_ADMIN

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metadata.name.annotations.k8s.v1.cni.cncf.io/networks: 值 dpunfcni-conf 指定 NetworkAttachmentDefinition 资源值。DPU Operator 在安装过程中创建此资源来配置 DPU 网络。
spec.nodeSelector ： nodeSelector 是调度此工作负载的主要机制。DPU Operator 创建和维护标签：dpu.config.openshift.io/dpuside: "dpu"。此标签可确保 pod 直接调度到 DPU 的处理单元。
spec.containers.name ：容器的名称。
spec.containers.image ：要拉取和运行的容器镜像。

运行以下命令来创建 pod：
```
oc apply -f dpu-pod.yaml
```
```
$ oc apply -f dpu-pod.yaml
```
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运行以下命令验证 pod 状态：
```
oc get pods -n openshift-dpu-operator
```
```
$ oc get pods -n openshift-dpu-operator
```
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确保容器集的状态为 Running。

11.1.6. 监控 DPU 的状态
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您可以监控 DPU 基础架构状态，以检查集群中的 DPU 设备的当前状态和健康状况。

您可以监控 DPU 状态来查看 DPU 基础架构的当前状态。

oc get dpu 命令显示 DPU 基础架构的当前状态。按照以下步骤监控各种卡的状态。

先决条件

已安装 OpenShift CLI (oc)。
具有 cluster-admin 权限的帐户。
已安装 DPU Operator。

流程

运行以下命令检查节点的整体健康状况：

oc get nodes

$ oc get nodes

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示例输出提供了集群中所有节点的列表及其状态。在继续操作前，请确保所有节点都处于 Ready 状态。

NAME                           STATUS   ROLES    AGE    VERSION
ocpcluster-master-1            Ready    master   10d    v1.32.9
ocpcluster-master-2            Ready    master   10d    v1.32.9
ocpcluster-master-3            Ready    master   10d    v1.32.9
ocpcluster-dpu-ipu-219         Ready    worker   42h    v1.32.9
ocpcluster-dpu-marvell-41      Ready    worker   3d23h  v1.32.9
ocpcluster-dpu-ptl-243         Ready    worker   3d23h  v1.32.9
worker-host-ipu-219            Ready    worker   3d19h  v1.32.9
worker-host-marvell-41         Ready    worker   4d     v1.32.9
worker-host-ptl-243            Ready    worker   3d23h  v1.32.9

NAME                           STATUS   ROLES    AGE    VERSION
ocpcluster-master-1            Ready    master   10d    v1.32.9
ocpcluster-master-2            Ready    master   10d    v1.32.9
ocpcluster-master-3            Ready    master   10d    v1.32.9
ocpcluster-dpu-ipu-219         Ready    worker   42h    v1.32.9
ocpcluster-dpu-marvell-41      Ready    worker   3d23h  v1.32.9
ocpcluster-dpu-ptl-243         Ready    worker   3d23h  v1.32.9
worker-host-ipu-219            Ready    worker   3d19h  v1.32.9
worker-host-marvell-41         Ready    worker   4d     v1.32.9
worker-host-ptl-243            Ready    worker   3d23h  v1.32.9

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此输出显示三个 master 节点，以及由 worker-host 前缀标识的三个 worker 节点，如 worker-host-ipu-219。每个 worker 节点都包含由 ocpcluster-dpu 前缀标识的 DPU，例如 ocpcluster-dpu-ipu-219。

运行以下命令报告 DPU 的状态：

oc get dpu

$ oc get dpu

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示例输出提供了检测到的 DPU 列表。

NAME                                 DPU PRODUCT                    DPU SIDE        MODE NAME               STATUS
030001163eec00ff-host                Intel Netsec Accelerator       false           worker-host-ptl-243     True
d4-e5-c9-00-ec-3v-dpu                Intel Netsec Accelerator       true            worker-dpu-ptl-243      True
intel-ipu-0000-06-00.0-host          Intel IPU E2100                false           worker-host-ipu-219     False
intel-ipu-dpu                        Intel IPU E2100                true            worker-dpu-ipu-219      False
marvell-dpu-0000-87-00.0-host        Marvell DPU                    false           worker-host-marvell-41  True
marvell-dpu-ipu                      Marvell DPU                    true            worker-dpu-marvell-41   True

NAME                                 DPU PRODUCT                    DPU SIDE        MODE NAME               STATUS
030001163eec00ff-host                Intel Netsec Accelerator       false           worker-host-ptl-243     True
d4-e5-c9-00-ec-3v-dpu                Intel Netsec Accelerator       true            worker-dpu-ptl-243      True
intel-ipu-0000-06-00.0-host          Intel IPU E2100                false           worker-host-ipu-219     False
intel-ipu-dpu                        Intel IPU E2100                true            worker-dpu-ipu-219      False
marvell-dpu-0000-87-00.0-host        Marvell DPU                    false           worker-host-marvell-41  True
marvell-dpu-ipu                      Marvell DPU                    true            worker-dpu-marvell-41   True

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DPU PRODUCT ：显示 DPU 厂商或类型，例如 Intel 或 Marvell。
DPU SIDE: 代表在主机侧运行(false) 或在 DPU 侧 (true) 运行。每个物理 DPU 都表示两次。
MODE NAME ：DPU 所在的节点的名称。这是 false 条目的主机 worker 节点，以及 true 条目的 DPU 节点。
STATUS: 指示 DPU 在正常运行 (True) 或有问题 (False)。
注意
运行 oc get dpu -o yaml 以获取有关状态的更多详细信息。

11.1.7. 卸载 DPU Operator
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当您不再需要 DPU 设备管理时，您可以从集群中卸载 DPU Operator，确保首先删除所有工作负载。

要卸载 DPU Operator，您必须首先删除任何正在运行的 DPU 工作负载。按照以下步骤卸载 DPU Operator。

先决条件

可以使用具有 cluster-admin 权限的账户访问 OpenShift Container Platform 集群。
已安装 DPU Operator。

流程

运行以下命令删除创建的 DpuOperatorConfig CR
```
oc delete DpuOperatorConfig dpu-operator-config
```
```
$ oc delete DpuOperatorConfig dpu-operator-config
```
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运行以下命令，删除用于安装 DPU Operator 的订阅：

oc delete Subscription openshift-dpu-operator-subscription -n openshift-dpu-operator

$ oc delete Subscription openshift-dpu-operator-subscription -n openshift-dpu-operator

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运行以下命令删除创建的 OperatorGroup 资源：

oc delete OperatorGroup dpu-operators -n openshift-dpu-operator

$ oc delete OperatorGroup dpu-operators -n openshift-dpu-operator

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按如下方式卸载 DPU Operator：

运行以下命令检查已安装的 Operator：

oc get csv -n openshift-dpu-operator

$ oc get csv -n openshift-dpu-operator

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输出示例

NAME                                DISPLAY        VERSION               REPLACES   PHASE
dpu-operator.v4.20.0-202503130333   DPU Operator   4.20.0-202503130333              Failed

NAME                                DISPLAY        VERSION               REPLACES   PHASE
dpu-operator.v4.20.0-202503130333   DPU Operator   4.20.0-202503130333              Failed

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运行以下命令来删除 DPU Operator：

oc delete csv dpu-operator.v4.20.0-202503130333 -n openshift-dpu-operator

$ oc delete csv dpu-operator.v4.20.0-202503130333 -n openshift-dpu-operator

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运行以下命令，删除为 DPU Operator 创建的命名空间：
```
oc delete namespace openshift-dpu-operator
```
```
$ oc delete namespace openshift-dpu-operator
```
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验证

运行以下命令验证 DPU Operator 是否已卸载。一个成功命令的输出示例是 No resources found in openshift-dpu-operator namespace。
```
oc get csv -n openshift-dpu-operator
```
```
$ oc get csv -n openshift-dpu-operator
```
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11.1. DPU Operator
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11.1.1. 使用 DPU Operator 编排 DPU
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11.1.2. 安装 DPU Operator
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11.1.2.1. 使用 CLI 安装 DPU Operator
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11.1.2.2. 使用 Web 控制台安装 DPU Operator
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11.1.3. 配置 DPU Operator
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11.1.4. 使用 DPU 在主机上运行工作负载
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11.1.5. 在 DPU 上运行工作负载
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11.1.6. 监控 DPU 的状态
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11.1.7. 卸载 DPU Operator
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第 11 章 DPU Operator

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11.1.1. 使用 DPU Operator 编排 DPU复制链接链接已复制到粘贴板!

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