Questo documento descrive come configurare il networking per la virtualizzazione di input/output con radice singola (SR-IOV) per Google Distributed Cloud. SR-IOV fornisce la virtualizzazione I/O per creare una scheda di interfaccia di rete (NIC), disponibile come dispositivi di rete nel kernel di Linux. In questo modo puoi gestire e assegnare le connessioni di rete ai tuoi pod. Le prestazioni migliorano man mano che i pacchetti passano direttamente tra la NIC e il pod.
Utilizza questa funzionalità se hai bisogno di una rete veloce per i carichi di lavoro dei pod. SR-IOV per Google Distributed Cloud ti consente di configurare le funzioni virtuali (VF) sui dispositivi supportati dei tuoi nodi cluster. Puoi anche specificare il particolare modulo del kernel da associare alle VF.
Questa funzionalità è disponibile per i cluster che eseguono workload, ad esempio i cluster ibridi, autonomi e utente. La funzionalità di rete SR-IOV richiede che il cluster abbia almeno due nodi.
La procedura di configurazione è costituita dai seguenti passaggi di alto livello:
- Configura il cluster per abilitare il networking SR-IOV.
- Configura l'operatore SR-IOV, una risorsa personalizzata
SriovOperatorConfig. - Configura i criteri SR-IOV e configura le VF.
- Crea una risorsa personalizzata
NetworkAttachmentDefinitionche faccia riferimento alle tue VM.
Requisiti
La funzionalità di rete SR-IOV richiede che i driver ufficiali per gli adattatori di rete siano presenti sui nodi del cluster. Installa i driver prima di utilizzare
l'operatore SR-IOV. Inoltre, per utilizzare il modulo vfio-pci per le VF, assicurati che sia disponibile sui nodi in cui deve essere utilizzato.
Abilitare il networking SR-IOV per un cluster
Per abilitare la rete SR-IOV per Google Distributed Cloud, aggiungi il campo multipleNetworkInterfaces e il campo sriovOperator alla sezione clusterNetwork dell'oggetto Cluster e imposta entrambi i campi su true.
apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1
kind: Cluster
metadata:
name: cluster1
spec:
clusterNetwork:
multipleNetworkInterfaces: true
sriovOperator: true
...
Il campo sriovOperator è mutabile e può essere modificato dopo la creazione del cluster.
Configurare l'operatore SR-IOV
La risorsa personalizzata SriovOperatorConfig fornisce la configurazione globale per la funzionalità di networking SR-IOV. Questa risorsa personalizzata in bundle ha il nome default
e si trova nello spazio dei nomi gke-operators. La risorsa personalizzata SriovOperatorConfig viene rispettata solo per questo nome e spazio dei nomi.
Puoi modificare questo oggetto con il seguente comando:
kubectl -n gke-operators edit sriovoperatorconfigs.sriovnetwork.k8s.cni.cncf.io defaultEcco un esempio di configurazione di una risorsa personalizzata SriovOperatorConfig:
apiVersion: sriovnetwork.k8s.cni.cncf.io/v1
kind: SriovOperatorConfig
metadata:
name: default
namespace: gke-operators
spec:
configDaemonNodeSelector:
nodePool: "withSriov"
disableDrain: false
logLevel: 0
La sezione configDaemonNodeSelector consente di limitare i nodi che l'operatore SR-IOV può gestire. Nell'esempio precedente, l'operatore è limitato solo ai nodi con un'etichetta nodePool: withSriov. Se il campo configDaemonNodeSelector
non è specificato, vengono applicate le seguenti etichette predefinite:
beta.kubernetes.io/os: linux
node-role.kubernetes.io/worker: ""
Il campo disableDrain specifica se eseguire un'operazione di svuotamento del nodo Kubernetes prima che il nodo debba essere riavviato o prima che venga modificata una configurazione VF specifica.
Crea criteri SR-IOV
Per configurare VF specifici nel cluster, devi creare una
risorsa personalizzata SriovNetworkNodePolicy nello spazio dei nomi gke-operators.
Ecco un manifest di esempio per una risorsa personalizzata SriovNetworkNodePolicy:
apiVersion: sriovnetwork.k8s.cni.cncf.io/v1
kind: SriovNetworkNodePolicy
metadata:
name: policy-1
namespace: gke-operators
spec:
deviceType: "netdevice"
mtu: 1600
nodeSelector:
baremetal.cluster.gke.io/node-pool: node-pool-1
nicSelector:
pfNames:
- enp65s0f0
deviceID: "1015"
rootDevices:
- 0000:01:00.0
vendor: "15b3"
numVfs: 4
priority: 80
resourceName: "mlnx"
La sezione nodeSelector consente di limitare ulteriormente i nodi su cui devono essere create le VF. Questa limitazione si aggiunge ai selettori di SriovOperatorConfig descritti nella sezione precedente.
Il campo deviceType specifica il modulo del kernel da utilizzare per le VF. Le opzioni disponibili per deviceType sono:
netdeviceper il modulo kernel standard specifico per VFvfio-pciper il driver VFIO-PCI
resourceName definisce il nome con cui le VF sono rappresentate nel node Kubernetes.
Al termine della procedura di configurazione, i nodi del cluster selezionati contengono la risorsa definita come mostrato nell'esempio seguente (notare il gke.io/mlnx):
apiVersion: v1
kind: Node
metadata:
name: worker-01
spec:
…
status:
allocatable:
cpu: 47410m
ephemeral-storage: "210725550141"
gke.io/mlnx: "4"
hugepages-1Gi: "0"
hugepages-2Mi: "0"
memory: 59884492Ki
pods: "250"
capacity:
cpu: "48"
ephemeral-storage: 228651856Ki
gke.io/mlnx: "4"
hugepages-1Gi: "0"
hugepages-2Mi: "0"
memory: 65516492Ki
pods: "250"
L'operatore aggiungerà sempre il prefisso gke.io/ a ogni risorsa definita con SriovNetworkNodePolicy.
Specifica un selettore NIC
Affinché SriovNetworkNodePolicy funzioni correttamente, specifica almeno un selettore nella sezione nicSelector. Questo campo contiene più opzioni su come identificare funzioni fisiche (PF) specifiche nei nodi del cluster. La maggior parte delle informazioni richieste da questo campo viene rilevata e salvata nella risorsa personalizzata SriovNetworkNodeState. Esiste un oggetto per ogni nodo
che questo operatore può gestire.
Utilizza il seguente comando per visualizzare tutti i nodi disponibili:
kubectl -n gke-operators get sriovnetworknodestates.sriovnetwork.k8s.cni.cncf.io -o yamlEcco un esempio di nodo:
apiVersion: sriovnetwork.k8s.cni.cncf.io/v1
kind: SriovNetworkNodeState
metadata:
name: worker-01
namespace: gke-operators
spec:
dpConfigVersion: "6368949"
status:
interfaces:
- deviceID: "1015"
driver: mlx5_core
eSwitchMode: legacy
linkSpeed: 10000 Mb/s
linkType: ETH
mac: 1c:34:da:5c:2b:9c
mtu: 1500
name: enp1s0f0
pciAddress: "0000:01:00.0"
totalvfs: 4
vendor: 15b3
- deviceID: "1015"
driver: mlx5_core
linkSpeed: 10000 Mb/s
linkType: ETH
mac: 1c:34:da:5c:2b:9d
mtu: 1500
name: enp1s0f1
pciAddress: "0000:01:00.1"
totalvfs: 2
vendor: 15b3
syncStatus: Succeeded
Impostare la partizione della funzione fisica
Presta particolare attenzione al campo pfNames della sezione nicSelector. Oltre a definire il PF esatto da utilizzare, consente di specificare i VF esatti da utilizzare per il PF specificato e la risorsa definita nel criterio.
Ecco un esempio:
apiVersion: sriovnetwork.k8s.cni.cncf.io/v1
kind: SriovNetworkNodePolicy
metadata:
name: policy-1
namespace: gke-operators
spec:
deviceType: "netdevice"
mtu: 1600
nodeSelector:
baremetal.cluster.gke.io/node-pool: node-pool-1
nicSelector:
pfNames:
- enp65s0f0#3-6
deviceID: "1015"
rootDevices:
- 0000:01:00.0
vendor: "15b3"
numVfs: 7
priority: 80
resourceName: "mlnx"
Nell'esempio precedente, la risorsa gke.io/mlnx utilizza solo i VF numerati da 3 a 6
e mostra solo quattro VF disponibili. Poiché le VF vengono sempre create dall'indice zero, il numero richiesto di VF, numVfs, deve essere almeno uguale al valore di chiusura dell'intervallo (contando da zero). È per questa logica di numerazione che
numVfs è impostato su 7 nell'esempio precedente. Se imposti un intervallo da 3 a 4
(enp65s0f0#3-4), numVfs deve essere almeno 5.
Quando la suddivisione non è specificata, numVfs definisce l'intervallo di VF in uso, che inizia sempre da zero. Ad esempio, se imposti numVfs=3
senza specificare il partizionamento, vengono utilizzate le VF 0-2.
Informazioni sulla priorità dei criteri
Puoi specificare più oggetti SriovNetworkNodePolicy per gestire diversi fornitori o configurazioni VF diverse. La gestione di più oggetti e fornitori potrebbe diventare problematica quando più criteri fanno riferimento allo stesso PF. Per gestire queste situazioni, il campo priority risolve i conflitti in base al nodo.
Ecco la logica di definizione della priorità per i criteri PF in sovrapposizione:
Un criterio con priorità più alta sovrascrive quello con priorità inferiore solo quando la suddivisione del PF è sovrapposta.
I criteri con la stessa priorità vengono uniti:
- I criteri vengono ordinati per nome ed elaborati in quell'ordine
- I criteri con partizioni PF sovrapposte vengono sovrascritti
- I criteri con partizioni PF non sovrapposte vengono uniti e sono tutti presenti
Un criterio con priorità elevata ha un valore numerico inferiore nel campo priority. Ad esempio, la priorità è più alta per un criterio con priority: 10 rispetto a un criterio con priority: 20.
Le sezioni seguenti forniscono esempi di norme per diverse configurazioni di ripartizione.
PF partizionato
Il deployment dei seguenti due manifest SriovNetworkNodePolicy genera due
risorse disponibili: gke.io/dev-kernel e gke.io/dev-vfio. Ogni risorsa
ha due VF non sovrapposte.
kind: SriovNetworkNodePolicy
metadata:
name: policy-1
spec:
deviceType: "netdevice"
nodeSelector:
baremetal.cluster.gke.io/node-pool: node-pool-1
nicSelector:
pfNames:
- enp65s0f0#0-1
numVfs: 2
priority: 70
resourceName: "dev-kernel"
kind: SriovNetworkNodePolicy
metadata:
name: policy-2
spec:
deviceType: "vfio-pci"
nodeSelector:
baremetal.cluster.gke.io/node-pool: node-pool-1
nicSelector:
pfNames:
- enp65s0f0#2-3
numVfs: 4
priority: 70
resourceName: "dev-vfio"
Partizionamento PF sovrapposto
Il deployment dei due manifest SriovNetworkNodePolicy seguenti comporta la disponibilità solo della risorsa gke.io/dev-vfio. L'intervallo VF policy-1 è
0-2, che si sovrappone a policy-2. A causa della denominazione, policy-2 viene elaborato
dopo policy-1. Pertanto, è disponibile solo la risorsa specificata in policy-2,
gke.io/dev-vfio.
kind: SriovNetworkNodePolicy
metadata:
name: policy-1
spec:
deviceType: "netdevice"
nodeSelector:
baremetal.cluster.gke.io/node-pool: node-pool-1
nicSelector:
pfNames:
- enp65s0f0
numVfs: 3
priority: 70
resourceName: "dev-kernel"
kind: SriovNetworkNodePolicy
metadata:
name: policy-2
spec:
deviceType: "vfio-pci"
nodeSelector:
baremetal.cluster.gke.io/node-pool: node-pool-1
nicSelector:
pfNames:
- enp65s0f0#2-3
numVfs: 4
priority: 70
resourceName: "dev-vfio"
Partizionamento PF non sovrapposto con priorità diverse
Il deployment dei seguenti due manifest SriovNetworkNodePolicy genera due
risorse disponibili: gke.io/dev-kernel e gke.io/dev-vfio. Ogni risorsa
ha due VF non sovrapposte. Anche se policy-1 ha una priorità più elevata rispetto a policy-2, poiché la suddivisione in partizioni del piano di fatturazione non si sovrappone, uniamo i due criteri.
kind: SriovNetworkNodePolicy
metadata:
name: policy-1
spec:
deviceType: "netdevice"
nodeSelector:
baremetal.cluster.gke.io/node-pool: node-pool-1
nicSelector:
pfNames:
- enp65s0f0
numVfs: 2
priority: 10
resourceName: "dev-kernel"
kind: SriovNetworkNodePolicy
metadata:
name: policy-2
spec:
deviceType: "vfio-pci"
nodeSelector:
baremetal.cluster.gke.io/node-pool: node-pool-1
nicSelector:
pfNames:
- enp65s0f0#2-3
numVfs: 4
priority: 70
resourceName: "dev-vfio"
Controllare lo stato della configurazione delle norme SR-IOV
Quando applichi i criteri SR-IOV, puoi monitorare e visualizzare la configurazione finale dei nodi nella risorsa personalizzata SriovNetworkNodeState per il nodo specifico. Nella sezione status, il campo syncStatus rappresenta
lo stato corrente del demone di configurazione. Lo stato Succeeded indica che la configurazione è stata completata. La sezione spec della risorsa personalizzata SriovNetworkNodeState definisce lo stato finale della configurazione delle VF per il nodo in base al numero di criteri e alle relative priorità. Tutti i VF creati verranno elencati nella sezione status per i PP specificati.
Ecco un esempio di risorsa personalizzata SriovNetworkNodeState:
apiVersion: sriovnetwork.k8s.cni.cncf.io/v1
kind: SriovNetworkNodeState
metadata:
name: worker-02
namespace: gke-operators
spec:
dpConfigVersion: "9022068"
interfaces:
- linkType: eth
name: enp1s0f0
numVfs: 2
pciAddress: "0000:01:00.0"
vfGroups:
- deviceType: netdevice
policyName: policy-1
resourceName: mlnx
vfRange: 0-1
status:
interfaces:
- Vfs:
- deviceID: "1016"
driver: mlx5_core
mac: 96:8b:39:d8:89:d2
mtu: 1500
name: enp1s0f0np0v0
pciAddress: "0000:01:00.2"
vendor: 15b3
vfID: 0
- deviceID: "1016"
driver: mlx5_core
mac: 82:8e:65:fe:9b:cb
mtu: 1500
name: enp1s0f0np0v1
pciAddress: "0000:01:00.3"
vendor: 15b3
vfID: 1
deviceID: "1015"
driver: mlx5_core
eSwitchMode: legacy
linkSpeed: 10000 Mb/s
linkType: ETH
mac: 1c:34:da:5c:2b:9c
mtu: 1500
name: enp1s0f0
numVfs: 2
pciAddress: "0000:01:00.0"
totalvfs: 2
vendor: 15b3
- deviceID: "1015"
driver: mlx5_core
linkSpeed: 10000 Mb/s
linkType: ETH
mac: 1c:34:da:5c:2b:9d
mtu: 1500
name: enp1s0f1
pciAddress: "0000:01:00.1"
totalvfs: 2
vendor: 15b3
syncStatus: Succeeded
Crea una risorsa personalizzata NetworkAttachmentDefinition
Dopo aver configurato correttamente le VF sul cluster e averle visualizzate nel nodo Kubernetes come risorsa, devi creare un NetworkAttachmentDefinition che faccia riferimento alla risorsa. Inserisci il riferimento
con un'annotazione k8s.v1.cni.cncf.io/resourceName.
Ecco un esempio di manifest NetworkAttachmentDefinition che fa riferimento alla risorsa gke.io/mlnx:
apiVersion: "k8s.cni.cncf.io/v1"
kind: NetworkAttachmentDefinition
metadata:
name: gke-sriov-1
annotations:
k8s.v1.cni.cncf.io/resourceName: gke.io/mlnx
spec:
config: '{
"cniVersion": "0.3.0",
"name": "mynetwork",
"type": "sriov",
"ipam": {
"type": "whereabouts",
"range": "21.0.108.0/21",
"range_start": "21.0.111.16",
"range_end": "21.0.111.18"
}
}'
NetworkAttachmentDefinition deve avere sriov come tipo CNI.
Fai riferimento a eventuali risorse personalizzate NetworkAttachmentDefinition di cui è stato eseguito il deployment nei tuoi pod con un'annotazione k8s.v1.cni.cncf.io/networks.
Ecco un esempio di come fare riferimento alla risorsa personalizzata NetworkAttachmentDefinition precedente in un pod:
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: samplepod
annotations:
k8s.v1.cni.cncf.io/networks: gke-sriov-1
spec:
containers:
...
Quando fai riferimento a una risorsa personalizzata NetworkAttachmentDefinition nei workload,
non devi preoccuparti delle definizioni delle risorse dei pod o del posizionamento in
nodi specifici, perché viene fatto automaticamente per te.
L'esempio seguente mostra una risorsa personalizzata NetworkAttachmentDefinition con una configurazione VLAN. In questo esempio, ogni VF appartiene alla VLAN 100:
apiVersion: "k8s.cni.cncf.io/v1"
kind: NetworkAttachmentDefinition
metadata:
name: gke-sriov-vlan-100
annotations:
k8s.v1.cni.cncf.io/resourceName: gke.io/mlnx
spec:
config: '{
"cniVersion": "0.3.0",
"name": "mynetwork",
"type": "sriov",
"vlan": 100,
"ipam": {
"type": "whereabouts",
"range": "21.0.100.0/21"
}
}'
Informazioni aggiuntive
Le sezioni seguenti contengono informazioni utili per configurare la rete SR-IOV.
Riavvii del nodo
Quando l'operatore SR-IOV configura i nodi, potrebbe essere necessario riavviarli. Potrebbe essere necessario riavviare i nodi durante la configurazione del VF o del kernel. La configurazione del kernel prevede l'abilitazione del supporto della funzionalità SR-IOV nel sistema operativo.
Adattatori di rete supportati
La tabella seguente elenca gli adattatori di rete supportati per i cluster della versione 1.31.x:
| Nome | ID fornitore | ID dispositivo | ID dispositivo VF |
|---|---|---|---|
| Intel i40e XXV710 | 8086 | 158a | 154c |
| Intel i40e 25G SFP28 | 8086 | 158b | 154c |
| Intel i40e 10G X710 SFP | 8086 | 1572 | 154c |
| Intel i40e XXV710 N3000 | 8086 | 0d58 | 154c |
| Intel i40e 40G XL710 QSFP | 8086 | 1583 | 154c |
| Intel ice Columbiaville E810-CQDA2 2CQDA2 | 8086 | 1592 | 1889 |
| Intel ice Columbiaville E810-XXVDA4 | 8086 | 1593 | 1889 |
| Intel ice Columbiaville E810-XXVDA2 | 8086 | 159b | 1889 |
| Nvidia mlx5 ConnectX-4 | 15b3 | 1013 | 1014 |
| Nvidia mlx5 ConnectX-4LX | 15b3 | 1015 | 1016 |
| Nvidia mlx5 ConnectX-5 | 15b3 | 1017 | 1018 |
| Nvidia mlx5 ConnectX-5 Ex | 15b3 | 1019 | 101a |
| Nvidia mlx5 ConnectX-6 | 15b3 | 101b | 101c |
| Nvidia mlx5 ConnectX-6_Dx | 15b3 | 101 giorni | 101e |
| Nvidia mlx5 MT42822 BlueField-2 integrato con ConnectX-6 Dx | 15b3 | a2d6 | 101e |
| Broadcom bnxt BCM57414 2x25 Gbps | 14e4 | 16d7 | 16 V cc |
| Broadcom bnxt BCM75508 2x100G | 14e4 | 1750 | 1806 |