DPDK によるネットワークパケット処理を高速化する

このドキュメントでは、仮想マシン（VM）インスタンスでデータプレーン開発キット（DPDK）を有効にして、ネットワークパケット処理を高速化する方法について説明します。

DPDK は、高速パケット処理、低レイテンシ、一貫性のあるパフォーマンスを必要とするパフォーマンス重視のアプリケーションに対応したフレームワークです。DPDK は、カーネルネットワークをバイパスし、ユーザー空間で直接実行するデータプレーンライブラリとネットワークインターフェースコントローラ（NIC）のセットを提供します。たとえば、VM で DPDK を有効にすると、次のものを実行する際に便利です。

ネットワーク機能の仮想化（NFV）のデプロイ
ソフトウェア定義ネットワーキング（SDN）アプリケーション
動画ストリーミングや Voice over IP アプリケーション

VM では、次のいずれかの仮想 NIC（vNIC）タイプを使用して DPDK を実行できます。

推奨: gVNIC

virtIO の後継となる次世代の vNIC として、Compute Engine に特化して設計された、高パフォーマンス、安全、スケーラブルな仮想ネットワークインターフェース。
VirtIO-Net

ブロックストレージやネットワークアダプタなどの物理ハードウェアに VM が効率的にアクセスできるようにするオープンソースのイーサネットドライバ。

DPDK を物理ハードウェアではなく仮想環境で実行する場合の問題のひとつとして、仮想環境では高パフォーマンスのアプリケーションに対して SR-IOV と I/O メモリ管理ユニット（IOMMU）がサポートされていないことが挙げられます。この制限を回避するには、次のいずれかのドライバを使用して、ホスト仮想アドレスではなくゲスト物理アドレスで DPDK を実行する必要があります。

ユーザー空間 I/O（UIO）
IOMMU-less 仮想関数 I/O（VFIO）

準備

まだ設定していない場合は、認証を設定します。認証とは、Google Cloud サービスと API にアクセスするために ID を確認するプロセスです。ローカル開発環境からコードまたはサンプルを実行するには、次のように Compute Engine に対する認証を行います。

Select the tab for how you plan to use the samples on this page:
Console

When you use the Google Cloud console to access Google Cloud services and APIs, you don't need to set up authentication.
gcloud
1. Install the Google Cloud CLI, then initialize it by running the following command:
  gcloud init
  Note: If you installed the gcloud CLI previously, make sure you have the latest version by running gcloud components update.
2. Set a default region and zone.

要件

DPDK を実行する VM を作成する際は、次のことを確認してください。

アプリケーションの実行時にネットワーク接続が失われる状況を回避するには、次の 2 つの Virtual Private Cloud ネットワークを使用します。
- コントロールプレーン用の VPC ネットワーク
- データプレーン用の VPC ネットワーク
2 つの VPC ネットワークの両方で、次の項目を指定する必要があります。
- 一意の IP アドレス範囲を持つサブネット
- サブネットと同じリージョン
- 同じタイプの VNIC（gVNIC または VirtIO-Net）
VM の作成時は、次の点に留意します。
- 2 つの VPC ネットワークのサブネットと同じリージョンを指定する必要があります。
- DPDK で使用する vNIC タイプを指定する必要があります。
- gVNIC または VirtIO-Net に対してサポートされているマシンシリーズを指定する必要があります。

制限事項

VM で DPDK を実行する際は、次の制限があります。

VM で使用されている 2 つの VPC ネットワークに対しては、シングルスタックサブネットのみを使用できます。
2 つの VPC ネットワークの vNIC タイプとして gVNIC を使用する場合は、次の点を確認してください。
- DPDK バージョン 22.11 以降を使用する必要があります。
- サポートされているディスクイメージのみを使用できます。
ネットワークパフォーマンスを高めるために、VM の作成時に VM ごとの Tier_1 ネットワーキングパフォーマンスを有効にするには、次の項目を指定する必要があります。
- vNIC タイプとしての gVNIC
- 30 以上の vCPU を備えたサポートされているマシンタイプ

DPDK を実行するように VM を構成する

このセクションでは、DPDK を実行する VM を作成する方法について説明します。

VPC ネットワークを作成する

Google Cloud コンソール、Google Cloud CLI、Compute Engine API のいずれかを使用して、データプレーンとコントロールプレーンの 2 つの VPC ネットワークを作成します。これらのネットワークは、後で VM を作成するときに指定できます。

コンソール

データプレーン用の VPC ネットワークを作成します。
1. Google Cloud コンソールで、[VPC ネットワーク] に移動します。
  
  [VPC ネットワーク] に移動
  
  [VPC ネットワーク] ページが開きます。
2. [ VPC ネットワークを作成] をクリックします。
  
  [VPC ネットワークの作成] ページが開きます。
3. [名前] フィールドに、ネットワークの名前を入力します。
4. [新しいサブネット] セクションで、次の操作を行います。
  1. [名前] フィールドに、サブネットの名前を入力します。
  2. [リージョン] メニューで、サブネットのリージョンを選択します。
  3. [IPv4（シングルスタック）]（デフォルト）を選択します。
  4. [IPv4 範囲] に、CIDR 表記の有効な IPv4 範囲のアドレスを入力します。
  5. [完了] をクリックします。
5. [作成] をクリックします。
  
  [VPC ネットワーク] ページが開きます。VPC ネットワークの作成が完了するまでに 1 分ほどかかることがあります。
VM への SSH 接続を許可するファイアウォールルールを設定して、コントロールプレーン用の VPC ネットワークを作成します。
1. もう一度 [ VPC ネットワークを作成] をクリックします。
  
  [VPC ネットワークの作成] ページが開きます。
2. [名前] フィールドに、ネットワークの名前を入力します。
3. [新しいサブネット] セクションで、次の操作を行います。
  1. [名前] フィールドに、サブネットの名前を入力します。
  2. [リージョン] メニューで、データプレーンネットワークのサブネットに指定したものと同じリージョンを選択します。
  3. [IPv4（シングルスタック）]（デフォルト）を選択します。
  4. [IPv4 範囲] に、CIDR 表記の有効な IPv4 範囲のアドレスを入力します。
    
    重要: データプレーンネットワークのサブネットで指定した範囲とは異なる IPv4 範囲を指定します。それ以外の場合、ネットワークの作成は失敗します。
  5. [完了] をクリックします。
4. [IPv4 ファイアウォールルール] タブで、[NETWORK_NAME-allow-ssh] チェックボックスをオンにします。
  
  NETWORK_NAME は、前の手順で指定したネットワーク名です。
5. [作成] をクリックします。
  
  [VPC ネットワーク] ページが開きます。VPC ネットワークの作成が完了するまでに 1 分ほどかかることがあります。

gcloud

データプレーン用の VPC ネットワークを作成する手順は次のとおりです。
1. --subnet-mode フラグを custom に設定して gcloud compute networks create コマンドを使用し、手動で作成したサブネットで VPC ネットワークを作成します。
```
gcloud compute networks create DATA_PLANE_NETWORK_NAME \
    --bgp-routing-mode=regional \
    --mtu=MTU \
    --subnet-mode=custom
```
  次のように置き換えます。
  - DATA_PLANE_NETWORK_NAME: データプレーンの VPC ネットワークの名前。
  - MTU: ネットワークの最大パケットサイズである最大伝送単位（MTU）。値は 1300～8896 の範囲で指定する必要があります。デフォルト値は 1460 です。MTU を 1460 より大きい値に設定する前に、最大伝送単位を確認してください。
2. gcloud compute networks subnets create コマンドを使用して、作成した VPC データプレーンネットワークのサブネットを作成します。
```
gcloud compute networks subnets create DATA_PLANE_SUBNET_NAME \
    --network=DATA_PLANE_NETWORK_NAME \
    --range=DATA_PRIMARY_RANGE \
    --region=REGION
```
  次のように置き換えます。
  - DATA_PLANE_SUBNET_NAME: データプレーンネットワークのサブネットの名前。
  - DATA_PLANE_NETWORK_NAME: 前の手順で指定したデータプレーンネットワークの名前。
  - DATA_PRIMARY_RANGE: CIDR 表記のサブネットの有効な IPv4 範囲。
  - REGION: サブネットを作成するリージョン。
VM への SSH 接続を許可するファイアウォールルールを持つコントロールプレーン用の VPC ネットワークを作成するには、次の操作を行います。
1. --subnet-mode フラグを custom に設定して gcloud compute networks create コマンドを使用し、手動で作成したサブネットで VPC ネットワークを作成します。
```
gcloud compute networks create CONTROL_PLANE_NETWORK_NAME \
    --bgp-routing-mode=regional \
    --mtu=MTU \
    --subnet-mode=custom
```
  次のように置き換えます。
  - CONTROL_PLANE_NETWORK_NAME: コントロールプレーンの VPC ネットワークの名前。
  - MTU: ネットワークの最大パケットサイズである MTU。値は 1300～8896 の範囲で指定する必要があります。デフォルト値は 1460 です。MTU を 1460 より大きい値に設定する前に、最大伝送単位を確認してください。
2. gcloud compute networks subnets create コマンドを使用して、作成した VPC コントロールプレーンネットワークのサブネットを作成します。
```
gcloud compute networks subnets create CONTROL_PLANE_SUBNET_NAME \
    --network=CONTROL_PLANE_NETWORK_NAME \
    --range=CONTROL_PRIMARY_RANGE \
    --region=REGION
```
  次のように置き換えます。
  - CONTROL_PLANE_SUBNET_NAME: コントロールプレーンネットワークのサブネットの名前。
  - CONTROL_PLANE_NETWORK_NAME: 前の手順で指定したコントロールプレーンネットワークの名前。
  - CONTROL_PRIMARY_RANGE: CIDR 表記のサブネットの有効な IPv4 範囲。
    
    重要: データプレーンネットワークのサブネットで指定したものとは異なる IPv4 範囲を指定します。それ以外の場合、サブネットの作成に失敗します。
  - REGION: サブネットを作成するリージョン。データプレーンネットワークのサブネットで指定したリージョンと一致している必要があります。
3. --allow フラグを tcp:22 に設定して gcloud compute firewall-rules create コマンドを使用し、コントロールプレーンネットワークへの SSH 接続を許可する VPC ファイアウォールルールを作成します。
```
gcloud compute firewall-rules create FIREWALL_RULE_NAME \
    --action=allow \
    --network=CONTROL_PLANE_NETWORK_NAME \
    --rules=tcp:22
```
  次のように置き換えます。
  - FIREWALL_RULE_NAME: ファイアウォールルールの名前。
  - CONTROL_PLANE_NETWORK_NAME: 前の手順で作成したコントロールプレーンネットワークの名前。

API

データプレーン用の VPC ネットワークを作成する手順は次のとおりです。
1. autoCreateSubnetworks フィールドを false に設定して networks.insert メソッドに対し POST リクエストを発行し、手動で作成したサブネットを持つ VPC ネットワークを作成します。
```
POST https://compute.googleapis.com/compute/v1/projects/PROJECT_ID/global/networks

{
  "autoCreateSubnetworks": false,
  "name": "DATA_PLANE_NETWORK_NAME",
  "mtu": MTU
}
```
  次のように置き換えます。
  - PROJECT_ID: 現在のプロジェクトのプロジェクト ID。
  - DATA_PLANE_NETWORK_NAME: データプレーンのネットワークの名前。
  - MTU: ネットワークの最大パケットサイズである最大伝送単位（MTU）。値は 1300～8896 の範囲で指定する必要があります。デフォルト値は 1460 です。MTU を 1460 より大きい値に設定する前に、最大伝送単位を確認してください。
2. subnetworks.insert メソッドに対して POST リクエストを発行し、VPC データプレーンネットワークのサブネットを作成します。
```
POST https://compute.googleapis.com/compute/v1/projects/PROJECT_ID/regions/REGION/subnetworks

{
  "ipCidrRange": "DATA_PRIMARY_RANGE",
  "name": "DATA_PLANE_SUBNET_NAME",
  "network": "projects/PROJECT_ID/global/networks/DATA_PLANE_NETWORK_NAME"
}
```
  次のように置き換えます。
  - PROJECT_ID: データプレーンネットワークが配置されているプロジェクトのプロジェクト ID。
  - REGION: サブネットを作成するリージョン。
  - DATA_PRIMARY_RANGE: 新しいサブネットのプライマリ IPv4 範囲（CIDR 表記）。
  - DATA_PLANE_SUBNET_NAME: 前の手順で作成したデータプレーンネットワークのサブネットの名前。
  - DATA_PLANE_NETWORK_NAME: 前の手順で作成したデータプレーンネットワークの名前。
VM への SSH 接続を許可するファイアウォールルールを持つコントロールプレーン用の VPC ネットワークを作成するには、次の操作を行います。
1. autoCreateSubnetworks フィールドを false に設定して networks.insert メソッドに対し POST リクエストを発行し、手動で作成したサブネットを持つ VPC ネットワークを作成します。
```
POST https://compute.googleapis.com/compute/v1/projects/PROJECT_ID/global/networks

{
  "autoCreateSubnetworks": false,
  "name": "CONTROL_PLANE_NETWORK_NAME",
  "mtu": MTU
}
```
  次のように置き換えます。
  - PROJECT_ID: 現在のプロジェクトのプロジェクト ID。
  - CONTROL_PLANE_NETWORK_NAME: コントロールプレーンのネットワークの名前。
  - MTU: ネットワークの最大パケットサイズである MTU。値は 1300～8896 の範囲で指定する必要があります。デフォルト値は 1460 です。MTU を 1460 より大きい値に設定する前に、最大伝送単位を確認してください。
2. subnetworks.insert メソッドに対して POST リクエストを発行し、VPC データ管理ネットワークのサブネットを作成します。
```
POST https://compute.googleapis.com/compute/v1/projects/PROJECT_ID/regions/REGION/subnetworks

{
  "ipCidrRange": "CONTROL_PRIMARY_RANGE",
  "name": "CONTROL_PLANE_SUBNET_NAME",
  "network": "projects/PROJECT_ID/global/networks/CONTROL_PLANE_NETWORK_NAME"
}
```
  次のように置き換えます。
  - PROJECT_ID: コントロールプレーンネットワークが配置されているプロジェクトのプロジェクト ID。
  - REGION: サブネットを作成するリージョン。
  - CONTROL_PRIMARY_RANGE: 新しいサブネットのプライマリ IPv4 範囲（CIDR 表記）。
    
    重要: データプレーンネットワークのサブネットで指定したものとは異なる IPv4 範囲を指定します。それ以外の場合、サブネットの作成に失敗します。
  - CONTROL_PLANE_SUBNET_NAME: 前の手順で作成したコントロールプレーンネットワークのサブネットの名前。
  - CONTROL_PLANE_NETWORK_NAME: 前の手順で作成したコントロールプレーンネットワークの名前。
3. firewalls.insert メソッドに対して POST リクエストを発行し、コントロールプレーンネットワークへの SSH 接続を許可する VPC ファイアウォールルールを作成します。リクエストでは、IPProtocol フィールドを tcp に設定し、ports フィールドを 22 に設定します。
```
POST https://compute.googleapis.com/compute/v1/projects/PROJECT_ID/global/firewalls

{
  "allowed": [
    {
      "IPProtocol": "tcp",
      "ports": [ "22" ]
    }
  ],
  "network": "projects/PROJECT_ID/global/networks/CONTROL_PLANE_NETWORK_NAME"
}
```
  次のように置き換えます。
  - PROJECT_ID: コントロールプレーンネットワークが配置されているプロジェクトのプロジェクト ID。
  - CONTROL_PLANE_NETWORK_NAME: 前の手順で作成したコントロールプレーンネットワークの名前。

VPC ネットワーク作成時のその他の構成オプションについては、VPC ネットワークを作成して管理するをご覧ください。

DPDK に VPC ネットワークを使用する VM を作成する

Google Cloud コンソール、gcloud CLI、Compute Engine API を使用して、以前に作成した 2 つの VPC ネットワークで gVNIC または virtIO-Net を有効にする VM を作成します。

推奨: パッケージマネージャーが UIO と IOMMU-less VFIO ドライバをサポートしているため、オペレーティングシステムイメージとして Ubuntu LTS または Ubuntu Pro を指定してください。これらのオペレーティングシステムのいずれも指定しない場合は、パケット処理を高速化するために Debian 11 以降を指定することをおすすめします。

コンソール

次の手順を実施して、前の手順で作成した 2 つの VPC ネットワークサブネットを使用する VM を作成します。

Google Cloud コンソールで、[VM インスタンス] に移動します。

[VM インスタンス] に移動

[VM インスタンス] ページが開きます。
[ インスタンスを作成] をクリックします。

[インスタンスの作成] ページが開きます。
[名前] フィールドに、VM の名前を入力します。
[リージョン] メニューで、前の手順でネットワークを作成したリージョンと同じリージョンを選択します。

重要: コントロールプレーンとデータプレーンのネットワークが存在するリージョンとは異なるリージョンで VM を作成しようとすると、エラーが発生します。
[ゾーン] メニューで、VM のゾーンを選択します。
[マシンの構成] セクションで、次の操作を行います。
1. 次のオプションのいずれかを選択します。
  - 一般的なワークロードの場合は、[汎用] タブを選択します（デフォルト）。
  - 高いパフォーマンスが要求されるワークロードの場合は、[コンピューティング最適化] タブを選択します。
  - メモリ対 vCPU 比が高いワークロードの場合は、[メモリ最適化] タブを選択します。
  - 画像処理装置（GPU）を使用するワークロードの場合は、[GPU] タブを選択します。
2. （省略可）前の手順で GPU を指定し、VM にアタッチする GPU を変更する場合は、次のいずれかまたは両方を行います。
  1. [GPU のタイプ] メニューで、GPU のタイプを選択します。
  2. [GPU の数] メニューで、GPU の数を選択します。
3. [シリーズ] メニューで、マシンシリーズを選択します。
  
  重要: gVNIC はすべてのマシンシリーズでサポートされていますが、VirtIO-Net は最新のマシンシリーズ（第 3 世代と T2A）ではサポートされていません。vNIC タイプをサポートしていないマシンシリーズを選択すると、VM の作成に失敗します。
4. [マシンタイプ] メニューでマシンタイプを選択します。
5. 省略可: [高度な構成] を開き、画面の指示に沿って、この VM のマシンをさらにカスタマイズします。
省略可: [ブートディスク] セクションで [変更] をクリックし、画面の指示に沿ってディスクイメージを変更します。

重要: この VM の vNIC タイプとして gVNIC を指定する場合は、サポートされているディスクイメージを指定してください。それ以外の場合、VM の作成に失敗します。
[詳細オプション] セクションを開きます。
[ネットワーキング] セクションを開きます。
[ネットワークパフォーマンスの構成] セクションで、次の操作を行います。
1. [ネットワークインターフェースカード] メニューで、次のいずれかを選択します。
  - gVNIC を使用するには、[gVNIC] を選択します。
  - VirtIO-Net を使用するには、[VirtIO] を選択します。
  注: [ネットワークインターフェースカード] メニューの値 - は、vNIC のタイプが、マシンファミリーのタイプに応じて gVNIC または VirtIO-Net のいずれかになることを示します。VM で gVNIC と VirtIO-Net の両方を使用できる場合、デフォルトは VirtIO-Net です。
2. 省略可: ネットワークパフォーマンスを向上させ、レイテンシを短縮するには、[VM ごとの Tier_1 ネットワーキングパフォーマンスを有効にする] チェックボックスをオンにします。
  
  重要: Tier_1 ネットワーキングを有効にできるのは、gVNIC を使用し、30 個以上の vCPU を持つサポートされているマシンタイプを指定している場合のみです。それ以外の場合、VM の作成に失敗します。
[ネットワークインターフェース] セクションで、次の操作を行います。
1. default 行で、[ 「default」を削除します] をクリックします。
2. [ネットワークインターフェースを追加] をクリックします。
  
  [新しいネットワークインターフェース] セクションが表示されます。
3. [ネットワーク] メニューで、前の手順で作成したコントロールプレーンネットワークを選択します。
4. [完了] をクリックします。
5. もう一度 [ネットワークインターフェースを追加] をクリックします。
  
  [新しいネットワークインターフェース] セクションが表示されます。
6. [ネットワーク] メニューで、前の手順で作成したデータプレーンネットワークを選択します。
7. [完了] をクリックします。
[作成] をクリックします。

[VM インスタンス] ページが開きます。VM の作成が完了するまでに 1 分ほどかかることがあります。

gcloud

次のフラグを指定して gcloud compute instances create コマンドを使用し、前の手順で作成した 2 つの VPC ネットワークサブネットを使用する VM を作成します。

gcloud compute instances create VM_NAME \
    --image-family=IMAGE_FAMILY \
    --image-project=IMAGE_PROJECT \
    --machine-type=MACHINE_TYPE  \
    --network-interface=network=CONTROL_PLANE_NETWORK_NAME,subnet=CONTROL_PLANE_SUBNET_NAME,nic-type=VNIC_TYPE \
    --network-interface=network=DATA_PLANE_NETWORK_NAME,subnet=DATA_PLANE_SUBNET_NAME,nic-type=VNIC_TYPE \
    --zone=ZONE

次のように置き換えます。

VM_NAME: VM の名前。
IMAGE_FAMILY: ブートディスクの初期化に使用されるオペレーティングシステムのイメージファミリー。また、--image=IMAGE フラグを指定することもできます（IMAGE の部分を特定のバージョンのイメージに置き換えます）。Compute Engine イメージプロジェクトで使用可能なイメージのリストを表示する方法をご覧ください。
IMAGE_PROJECT: ディスクイメージを含むイメージプロジェクトの名前。

重要: この VM の vNIC タイプとして gVNIC を指定する場合は、サポートされているイメージファミリーとプロジェクトを指定してください。それ以外の場合、VM の作成に失敗します。
MACHINE_TYPE: VM のマシンタイプ（事前定義またはカスタム）。

重要: gVNIC はすべてのマシンシリーズでサポートされていますが、VirtIO-Net は最新のマシンシリーズ（第 3 世代と T2A）ではサポートされていません。vNIC タイプをサポートしていないマシンシリーズを選択すると、VM の作成に失敗します。
VNIC_TYPE: コントロールプレーンとデータプレーンネットワークに使用する vNIC タイプ。値は次のいずれかにする必要があります。
- gVNIC を使用するには、GVNIC を指定します。
- VirtIO-Net を使用するには、VIRTIO_NET を指定します。
CONTROL_PLANE_NETWORK_NAME: 前の手順で作成したコントロールプレーンネットワークの名前。
CONTROL_PLANE_SUBNET_NAME: 前の手順で作成したコントロールプレーンネットワークのサブネットの名前。
DATA_PLANE_NETWORK_NAME: 前の手順で作成したデータプレーンネットワークの名前。
DATA_PLANE_SUBNET_NAME: 前の手順で自動的に作成したコントロールプレーンネットワークのサブネットの名前。
ZONE: VM を作成するゾーン。前の手順で作成したサブネットと同じリージョン内のゾーンを指定します。

たとえば、us-central1-a ゾーンに dpdk-vm という名前の VM を作成するとします。この VM で、512 GB の SSD 永続ディスク、60 個の vCPU を使用し、Tier_1 ネットワーキング、データプレーンとコントロールプレーン（どちらも gVNIC を使用）のネットワークを備えた事前定義の C2 マシンタイプを指定する場合は、次のコマンドを実行します。

gcloud compute instances create dpdk-vm \
    --boot-disk-size=512GB \
    --boot-disk-type=pd-ssd \
    --image-project=ubuntu-os-cloud \
    --image-family=ubuntu-2004-lts \
    --machine-type=c2-standard-60 \
    --network-performance-configs=total-egress-bandwidth-tier=TIER_1 \
    --network-interface=network=control,subnet=control,nic-type=GVNIC \
    --network-interface=network=data,subnet=data,nic-type=GVNIC \
    --zone=us-central1-a

API

次の各フィールドを指定して、instances.insert メソッドに対する POST リクエストを発行することで、前の手順で作成した 2 つの VPC ネットワークサブネットを使用する VM を作成します。

POST https://compute.googleapis.com/compute/v1/projects/PROJECT_ID/zones/ZONE/instances

{
  "name": "VM_NAME",
  "machineType": "MACHINE_TYPE",
  "disks": [
    {
      "initializeParams": {
        "sourceImage": "projects/IMAGE_PROJECT/global/images/IMAGE_FAMILY"
      }
    }
  ],
  "networkInterfaces": [
    {
      "network": "global/networks/CONTROL_PLANE_NETWORK_NAME",
      "subnetwork": "regions/REGION/subnetworks/CONTROL_PLANE_SUBNET_NAME",
      "nicType": "VNIC_TYPE"
    },
    {
      "network": "global/networks/DATAPLANE_NETWORK_NAME",
      "subnetwork": "regions/REGION/subnetworks/DATA_PLANE_SUBNET_NAME",
      "nicType": "VNIC_TYPE"
    }
  ]
}

次のように置き換えます。

PROJECT_ID: コントロールプレーン VPC ネットワークとデータプレーン VPC ネットワークが配置されているプロジェクトのプロジェクト ID。
ZONE: VM を作成するゾーン。
重要: 次の要件を満たすゾーンを指定してください。
- ゾーンが、コントロールプレーンとデータプレーンのネットワークのサブネットが配置されているリージョンと同じリージョン内にある。
- VM のゾーンと VM に使用するマシンタイプを含むゾーンが一致している。
指定したサブネットが存在するリージョン外、または指定したマシンタイプのゾーンと一致しないゾーンに VM を作成しようとすると、エラーが発生します。
VM_NAME: VM の名前。
MACHINE_TYPE: VM のマシンタイプ（事前定義またはカスタム）。

重要: gVNIC はすべてのマシンシリーズでサポートされていますが、VirtIO-Net は最新のマシンシリーズ（第 3 世代と T2A）ではサポートされていません。vNIC タイプをサポートしていないマシンシリーズを選択すると、VM の作成に失敗します。
IMAGE_PROJECT: ディスクイメージを含むイメージプロジェクトの名前。
IMAGE_FAMILY: ブートディスクの初期化に使用されるオペレーティングシステムのイメージファミリー。また、特定のバージョンのイメージを指定することもできます。Compute Engine イメージプロジェクトのイメージのリストを表示する方法をご覧ください。

重要: この VM の vNIC タイプとして gVNIC を指定する場合は、サポートされているディスクイメージを指定してください。それ以外の場合、VM の作成に失敗します。
CONTROL_PLANE_NETWORK_NAME: 前の手順で作成したコントロールプレーンネットワークの名前。
REGION: コントロールプレーンとデータプレーンのネットワークのサブネットが存在するリージョン。
CONTROL_PLANE_SUBNET_NAME: 前の手順で作成したコントロールプレーンネットワークのサブネットの名前。
VNIC_TYPE: コントロールプレーンとデータプレーンネットワークに使用する vNIC タイプ。値は次のいずれかにする必要があります。
- gVNIC を使用するには、GVNIC を指定します。
- VirtIO-Net を使用するには、VIRTIO_NET を指定します。
DATA_PLANE_NETWORK_NAME: 前の手順で作成したデータプレーンネットワークの名前。
DATA_PLANE_SUBNET_NAME: 前の手順で作成したコントロールプレーンネットワークのサブネットの名前。

POST https://compute.googleapis.com/compute/v1/projects/example-project/zones/us-central1-a/instances

{
  "name": "dpdk-vm",
  "machineType": "c2-standard-60",
  "disks": [
    {
      "initializeParams": {
        "diskSizeGb": "512GB",
        "diskType": "pd-ssd",
        "sourceImage": "projects/ubuntu-os-cloud/global/images/ubuntu-2004-lts"
      },
      "boot": true
    }
  ],
  "networkInterfaces": [
    {
      "network": "global/networks/control",
      "subnetwork": "regions/us-central1/subnetworks/control",
      "nicType": "GVNIC"
    },
    {
      "network": "global/networks/data",
      "subnetwork": "regions/us-central1/subnetworks/data",
      "nicType": "GVNIC"
    }
  ],
  "networkPerformanceConfig": {
    "totalEgressBandwidthTier": "TIER_1"
  }
}

VM 作成時のその他の構成オプションについては、VM インスタンスの作成と開始をご覧ください。

VM に DPDK をインストールする

VM に DPDK をインストールするには、次の手順に沿って操作します。

SSH を使用して、前のセクションで作成した VM に接続します。

DPDK インストールの依存関係を構成します。

sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade -yq
sudo apt-get install -yq build-essential ninja-build python3-pip \
    linux-headers-$(uname -r) pkg-config libnuma-dev
sudo pip install pyelftools meson

DPDK をインストールします。
```
wget https://fast.dpdk.org/rel/dpdk-23.07.tar.xz
tar xvf dpdk-23.07.tar.xz
cd dpdk-23.07
```
重要: 前の手順で vNIC タイプとして gVNIC を指定した場合は、DPDK バージョン 22.11 以降をインストールする必要があります。それより前のバージョンの DPDK を使用すると、VM で DPDK をテストまたは使用しようとするとエラーが発生します。

サンプルを使用して DPDK をビルドするには:

meson setup -Dexamples=all build
sudo ninja -C build install; sudo ldconfig

ドライバをインストールする

ドライバで実行するように DPDK を準備するには、次のいずれかの方法を選択してドライバをインストールします。

IOMMU-less VFIO をインストールする。
UIO をインストールする。

IOMMU-less VFIO をインストールする

IOMMU-less VFIO ドライバのインストール手順は次のとおりです。

VFIO が有効になっているかどうかを確認します。
```
cat /boot/config-$(uname -r) | grep NOIOMMU
```
VFIO が有効になっていない場合は、UIO をインストールするの手順を実施します。

VFIO で No-IOMMU モードを有効にします。

sudo bash -c 'echo 1 > /sys/module/vfio/parameters/enable_unsafe_noiommu_mode'

UIO をインストールする

DPDK に UIO ドライバをインストールするには、次のいずれかの方法を選択します。

git を使用して UIO をインストールする。
Linux パッケージを使用して UIO をインストールする。

git を使用して UIO をインストールする

git を使用して DPDK に UIO ドライバをインストールするには、次の手順を実施します。

VM 内のディスクに igb_uio Git リポジトリのクローンを作成します。
```
git clone https://dpdk.org/git/dpdk-kmods
```
クローンの Git リポジトリの親ディレクトリからモジュールをビルドし、DPDK に UIO ドライバをインストールします。
```
pushd dpdk-kmods/linux/igb_uio
sudo make
sudo depmod && sudo insmod igb_uio.ko
popd
```

Linux パッケージを使用して UIO をインストールする

Linux パッケージを使用して DPDK に UIO ドライバをインストールするには、次の手順を実施します。

dpdk-igb-uio-dkms パッケージをインストールします。
```
sudo apt-get install -y dpdk-igb-uio-dkms
```
DPDK に UIO ドライバをインストールします。
```
sudo modprobe igb_uio
```

DPDK をドライバにバインドしてテストする

前のセクションでインストールしたドライバに DPDK をバインドするには、次の手順を実施します。

現在のネットワークインターフェースの Peripheral Component Interconnect（PCI）スロット番号を取得します。
```
sudo lspci | grep -e "gVNIC" -e "Virtio network device"
```
たとえば、VM がネットワークインターフェースとして ens4 を使用している場合、PCI スロット番号は 00:04.0 です。
ネットワークアダプタに接続されているネットワークインターフェースを停止します。
```
sudo ip link set NETWORK_INTERFACE_NAME down
```
NETWORK_INTERFACE_NAME の部分は、VPC ネットワークで指定されているネットワークインターフェースの名前に置き換えます。VM が使用しているネットワークインターフェースを確認するには、次のコマンドを実行してネットワークインターフェースの構成を表示します。
```
sudo ifconfig
```
DPDK をドライバにバインドします。
```
sudo dpdk-devbind.py --bind=DRIVER PCI_SLOT_NUMBER
```
次のように置き換えます。
- DRIVER: DPDK をバインドするドライバ。次のいずれかの値を指定します。
  - UIO ドライバ: igb_uio
  - IOMMU-less VFIO ドライバ: vfio-pci
- PCI_SLOT_NUMBER: 現在のネットワークインターフェースの PCI スロット番号（00:0NUMBER.0 形式）。

/mnt/huge ディレクトリを作成し、DPDK がバッファに使用する HugePage を作成します。

sudo mkdir /mnt/huge
sudo mount -t hugetlbfs -o pagesize=1G none /mnt/huge
sudo bash -c 'echo 4 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-1048576kB/nr_hugepages'
sudo bash -c 'echo 1024 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages'

DPDK ライブラリに付属の testpmd サンプルアプリケーションを実行して、前の手順で作成したネットワークインターフェースを DPDK が使用できるかどうかをテストします。
```
sudo ./build/app/dpdk-testpmd
```
DPDK のテストの詳細については、Testpmd コマンドラインオプションをご覧ください。

DPDK のバインド解除

DPDK の使用後は、前のセクションでインストールしたドライバから DPDK をバインド解除できます。DPDK をバインド解除する手順は次のとおりです。

次のコマンドを実行して、ドライバから DPDK をバインド解除します。
```
sudo dpdk-devbind.py -u PCI_SLOT_NUMBER
```
PCI_SLOT_NUMBER の部分は、前の手順で指定した PCI スロット番号に置き換えます。現在のネットワークインターフェースの PCI スロット番号を確認する場合は、次のコマンドを実行します。
```
sudo lspci | grep -e "gVNIC" -e "Virtio network device"
```
たとえば、VM がネットワークインターフェースとして ens4 を使用している場合、PCI スロット番号は 00:04.0 です。
Compute Engine ネットワークドライバを再読み込みします。
```
sudo bash -c 'echo PCI_SLOT_NUMBER > /sys/bus/pci/drivers/VNIC_DIRECTORY/bind'
sudo ip link set NETWORK_INTERFACE_NAME up
```
次のように置き換えます。
- PCI_SLOT_NUMBER: 前の手順で指定した PCI スロット番号。
- VNIC_DIRECTORY: vNIC のディレクトリ。使用している vNIC のタイプに応じて、次のいずれかの値を指定します。
  - gVNIC: gvnic
  - VirtIO-Net: virtio-pci
- NETWORK_INTERFACE_NAME: 前のセクションで指定したネットワークインターフェースの名前。

DPDK によるネットワークパケット処理を高速化する

準備

Console

gcloud

REST

要件

制限事項

DPDK を実行するように VM を構成する

VPC ネットワークを作成する

コンソール

gcloud

API

DPDK に VPC ネットワークを使用する VM を作成する

コンソール

gcloud

API

VM に DPDK をインストールする

ドライバをインストールする

IOMMU-less VFIO をインストールする

UIO をインストールする

git を使用して UIO をインストールする

Linux パッケージを使用して UIO をインストールする

DPDK をドライバにバインドしてテストする

DPDK のバインド解除

次のステップ

DPDK によるネットワーク パケット処理を高速化する

準備

Console

gcloud

REST

要件

制限事項

DPDK を実行するように VM を構成する

VPC ネットワークを作成する

コンソール

gcloud

API

DPDK に VPC ネットワークを使用する VM を作成する

コンソール

gcloud

API

VM に DPDK をインストールする

ドライバをインストールする

IOMMU-less VFIO をインストールする

UIO をインストールする

git を使用して UIO をインストールする

Linux パッケージを使用して UIO をインストールする

DPDK をドライバにバインドしてテストする

DPDK のバインド解除

次のステップ

DPDK によるネットワークパケット処理を高速化する