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芯启源网卡 Offload 支持

Kube-OVN 在最终的数据平面使用 OVS 来完成流量转发，相关的流表匹配，隧道封装等功能为 CPU 密集型，在大流量下会消耗大量 CPU 资源并导致 延迟上升和吞吐量下降。芯启源的 Agilio CX 系列智能网卡可以将 OVS 相关的操作卸载到硬件网卡中执行。 该技术可以在无需对 OVS 控制平面进行修改的情况下，缩短数据路径，避免对主机 CPU 资源的使用，大幅降低延迟并显著提升吞吐量。

前置条件

  • 芯启源 Agilio CX 系列的硬件网卡。
  • CentOS 8 Stream 或上游 Linux 5.7 以上内核支持。
  • 由于当前网卡不支持 dp_hash 和 hash 操作卸载，需关闭 OVN LB 功能。

设置网卡 SR-IOV 模式

用户可参考 Agilio Open vSwitch TC User Guide 获得该网卡使用的更多详细信息。

保存下列脚本用于后续执行固件相关操作：

#!/bin/bash
DEVICE=${1}
DEFAULT_ASSY=scan
ASSY=${2:-${DEFAULT_ASSY}}
APP=${3:-flower}

if [ "x${DEVICE}" = "x" -o ! -e /sys/class/net/${DEVICE} ]; then
    echo Syntax: ${0} device [ASSY] [APP]
    echo
    echo This script associates the TC Offload firmware
    echo with a Netronome SmartNIC.
    echo
    echo device: is the network device associated with the SmartNIC
    echo ASSY: defaults to ${DEFAULT_ASSY}
    echo APP: defaults to flower. flower-next is supported if updated
    echo      firmware has been installed.
    exit 1
fi

# It is recommended that the assembly be determined by inspection
# The following code determines the value via the debug interface
if [ "${ASSY}x" = "scanx" ]; then
    ethtool -W ${DEVICE} 0
    DEBUG=$(ethtool -w ${DEVICE} data /dev/stdout | strings)
    SERIAL=$(echo "${DEBUG}" | grep "^SN:")
    ASSY=$(echo ${SERIAL} | grep -oE AMDA[0-9]{4})
fi

PCIADDR=$(basename $(readlink -e /sys/class/net/${DEVICE}/device))
FWDIR="/lib/firmware/netronome"

# AMDA0081 and AMDA0097 uses the same firmware
if [ "${ASSY}" = "AMDA0081" ]; then
    if [ ! -e ${FWDIR}/${APP}/nic_AMDA0081.nffw ]; then
       ln -sf nic_AMDA0097.nffw ${FWDIR}/${APP}/nic_AMDA0081.nffw
   fi
fi

FW="${FWDIR}/pci-${PCIADDR}.nffw"
ln -sf "${APP}/nic_${ASSY}.nffw" "${FW}"

# insert distro-specific initramfs section here...

切换固件选项并重载驱动：

./agilio-tc-fw-select.sh ens47np0 scan
rmmod nfp
modprobe nfp

检查可用 VF 数量，并创建 VF：

# cat /sys/class/net/ens3/device/sriov_totalvfs
65

# echo 4 > /sys/class/net/ens47/device/sriov_numvfs

安装 SR-IOV Device Plugin

由于每个机器的 VF 数量有限，每个使用加速的 Pod 会占用 VF 资源，我们需要使用 SR-IOV Device Plugin 管理相应资源，使得调度器知道如何根据 资源进行调度。

创建 SR-IOV 相关 Configmap：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: sriovdp-config
  namespace: kube-system
data:
  config.json: |
    {
      "resourceList": [{
          "resourcePrefix": "corigine.com",
          "resourceName": "agilio_sriov",
          "selectors": {
                  "vendors": ["19ee"],
                  "devices": ["6003"],
                  "drivers": ["nfp_netvf"]
              }
      }
      ]
    }

参考 SR-IOV 文档进行部署:

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/intel/sriov-network-device-plugin/master/deployments/k8s-v1.16/sriovdp-daemonset.yaml

检查 SR-IOV 资源是否已经注册到 Kubernetes Node 中：

kubectl describe no containerserver  | grep corigine

corigine.com/agilio_sriov:  4
corigine.com/agilio_sriov:  4
corigine.com/agilio_sriov  0           0

安装 Multus-CNI

SR-IOV Device Plugin 调度时获得的设备 ID 需要通过 Multus-CNI 传递给 Kube-OVN，因此需要配置 Multus-CNI 配合完成相关任务。

参考 Multus-CNI 文档进行部署：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/k8snetworkplumbingwg/multus-cni/master/deployments/multus-daemonset.yml

创建 NetworkAttachmentDefinition：

apiVersion: "k8s.cni.cncf.io/v1"
kind: NetworkAttachmentDefinition
metadata:
  name: default
  namespace: default
  annotations:
    k8s.v1.cni.cncf.io/resourceName: corigine.com/agilio_sriov
spec:
  config: '{
    "cniVersion": "0.3.1",
    "name": "kube-ovn",
    "plugins":[
        {
            "type":"kube-ovn",
            "server_socket":"/run/openvswitch/kube-ovn-daemon.sock",
            "provider": "default.default.ovn"
        },
        {
            "type":"portmap",
            "capabilities":{
                "portMappings":true
            }
        }
    ]
}'
  • provider: 格式为当前 NetworkAttachmentDefinition 的 {name}.{namespace}.ovn。

Kube-OVN 中开启卸载模式

下载安装脚本：

wget https://raw.githubusercontent.com/kubeovn/kube-ovn/release-1.13/dist/images/install.sh

修改相关参数，IFACE 需要为物理网卡名，该网卡需要有可路由 IP：

ENABLE_MIRROR=${ENABLE_MIRROR:-false}
HW_OFFLOAD=${HW_OFFLOAD:-true}
ENABLE_LB=${ENABLE_LB:-false}
IFACE="ensp01"

安装 Kube-OVN：

bash install.sh

创建使用 VF 网卡的 Pod

可以使用如下 yaml 格式创建使用 VF 进行网络卸载加速的 Pod:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  namespace: default
  annotations:
    v1.multus-cni.io/default-network: default/default
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: docker.io/library/nginx:alpine
      resources:
        requests:
          corigine.com/agilio_sriov: '1'
        limits:
          corigine.com/agilio_sriov: '1'
  • v1.multus-cni.io/default-network: 为上一步骤中 NetworkAttachmentDefinition 的 {namespace}/{name}。

可通过在 Pod 运行节点的 ovs-ovn 容器中运行下面的命令观察卸载是否成功：

# ovs-appctl dpctl/dump-flows -m type=offloaded
ufid:91cc45de-e7e9-4935-8f82-1890430b0f66, skb_priority(0/0),skb_mark(0/0),ct_state(0/0x23),ct_zone(0/0),ct_mark(0/0),ct_label(0/0x1),recirc_id(0),dp_hash(0/0),in_port(5b45c61b307e_h),packet_type(ns=0/0,id=0/0),eth(src=00:00:00:c5:6d:4e,dst=00:00:00:e7:16:ce),eth_type(0x0800),ipv4(src=0.0.0.0/0.0.0.0,dst=0.0.0.0/0.0.0.0,proto=0/0,tos=0/0,ttl=0/0,frag=no), packets:941539, bytes:62142230, used:0.260s, offloaded:yes, dp:tc, actions:54235e5753b8_h
ufid:e00768d7-e652-4d79-8182-3291d852b791, skb_priority(0/0),skb_mark(0/0),ct_state(0/0x23),ct_zone(0/0),ct_mark(0/0),ct_label(0/0x1),recirc_id(0),dp_hash(0/0),in_port(54235e5753b8_h),packet_type(ns=0/0,id=0/0),eth(src=00:00:00:e7:16:ce,dst=00:00:00:c5:6d:4e),eth_type(0x0800),ipv4(src=0.0.0.0/0.0.0.0,dst=0.0.0.0/0.0.0.0,proto=0/0,tos=0/0,ttl=0/0,frag=no), packets:82386659, bytes:115944854173, used:0.260s, offloaded:yes, dp:tc, actions:5b45c61b307e_h

如果有 offloaded:yes, dp:tc 内容证明卸载成功。

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