DPDK によるネットワーク パケット処理を高速化する

コンソール

1. 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. [add_boxVPC 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、環境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、環境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。

2. 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 [add_box 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、環境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、トンネル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。

      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

1. 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 の範囲で指定してください。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。

2. 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。

      • 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

1. 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 の範囲で指定してください。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。

2. 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）。

      • 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。

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。

1. 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。

2. [add_box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。

3. [名前] フィールドに、環境の名前を入力します。

4. [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。

5. [ゾーン] メニューで、VM のゾーンを選択します。

6. [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. 省略できます。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] リストで、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。

   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。

7. 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。

8. [詳細オプション] セクションを開きます。

9. [ネットワーキング] セクションを開きます。

10. [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。

    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。

11. [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、[delete 「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。

12. [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。

• MACHINE_TYPE: VM のマシンタイプ（事前定義またはカスタム）。

• 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

前の手順で instances.insert メソッドに対する POST リクエストを実行し、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 を次のフィールドで作成します。

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。

• 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）。

• 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。

• 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。

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 POST リクエストを発行します。

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"
  }
}