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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。

このページのサンプルをどのように使うかに応じて、タブを選択してください。
コンソール

Google Cloud コンソールを使用して Google Cloud サービスと API にアクセスする場合、認証を設定する必要はありません。
gcloud
1. Google Cloud CLI をインストールし、次のコマンドを実行して初期化します。
```
gcloud init
```
  注: すでに gcloud CLI をインストールしている場合は、gcloud components update を実行して、最新バージョンがインストールされていることを確認してください。
2. デフォルトのリージョンとゾーンを設定します。
REST

このページの REST API サンプルをローカル開発環境で使用するには、gcloud CLI に指定した認証情報を使用します。

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

コンソール

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