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    Elastic Compute Service：在容器（Docker）中使用eRDMA

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    Elastic Compute Service：在容器（Docker）中使用eRDMA

    更新時間：Nov 22, 2024

    eRDMA（Elastic Remote Direct Memory Access）是一種高效能網路通訊技術，將eRDMA功能引入容器（Docker）環境可以實現容器應用程式繞過作業系統核心直接存取主機的物理eRDMA裝置，從而提供更快的資料轉送和通訊效率，適用於在容器中需要大規模資料轉送和高效能網路通訊的應用情境。本文主要介紹如何在容器（Docker）中配置eRDMA。

    使用限制

    目前僅支援在以下Docker鏡像中使用eRDMA功能。

    • Alibaba Cloud Linux 3/Ubuntu 22.04的鏡像源（ARM和x86執行個體均支援）

    • Alibaba Cloud Linux 2/CentOS 7/CentOS 8/Ubuntu 18.04/Ubuntu 20.04的鏡像源（僅x86執行個體支援）

    說明

    暫不支援Anolis OS的鏡像源。

    實現原理

    在容器環境中使用eRDMA功能時，使用Docker的--device選項將/dev/infiniband/rdma_cm和/dev/infiniband/uverbsX兩個字元裝置映射到容器中，這樣容器內的使用者態程式就可以繞過作業系統核心直接存取eRDMA裝置進行資料的收發。

    • /dev/infiniband/rdma_cm：用於eRDMA串連管理的字元裝置。使用者態程式可以通過對這個字元裝置的操作，與eRDMA裝置進行串連的建立、銷毀和管理，包括建立和銷毀串連、發送和接收串連事件等操作。

    • /dev/infiniband/uverbsX：用於使用者空間eRDMA操作的字元裝置。使用者態程式可以通過對這個字元裝置的操作，與eRDMA裝置進行通訊，包括開啟裝置、建立和銷毀eRDMA通訊端點、註冊和登出記憶體緩衝區等操作。

      說明

      /dev/infiniband/uverbsX中的X是裝置的索引號，可能會因系統和配置而異，您可以運行ls /dev/infiniband | grep uverbs命令查看字元裝置名稱。

    在Docker容器中配置eRDMA

    步驟一：為執行個體配置eRDMA

    確認Docker所在執行個體的執行個體規格支援eRDMA、已綁定彈性RDMA網卡、已部署eRDMA驅動程式，同時eRDMA裝置工作正常。

    步驟二：（可選）為執行個體部署Docker

    如果您的執行個體尚未部署Docker相關環境，無法使用Docker，您需要先在執行個體中安裝Docker。

    具體操作如下所示：

    1. 遠端連線執行個體。

      具體操作，請參見使用Workbench工具以SSH協議登入Linux執行個體。

    2. 執行以下命令，確認執行個體是否已部署Docker環境。

      sudo docker -v

      如果Docker已正確部署，則輸出具體版本號碼，如下所示：

      image

      如果Docker尚未部署或出現異常，則可能出現如下執行結果，請您參考為執行個體部署Docker。

      image

    3. 為執行個體部署Docker。

    步驟三：（可選）為Docker部署鏡像

    如果您的Docker環境尚未部署任何鏡像，您可以根據實際應用需求，部署對應的鏡像。

    本文以Alibaba Cloud Linux基礎鏡像為例，在Docker中下載Alibaba Cloud Linux鏡像（需要開通公網）。

    具體操作如下所示：

    1. 遠端連線ECS執行個體。

    2. 執行以下命令，啟動Docker服務。

      sudo systemctl start docker

    3. 運行以下命令，下載Alibaba Cloud Linux的Docker鏡像。

      sudo docker pull alibaba-cloud-linux-<image_version>-registry.<region_ID>.cr.aliyuncs.com/alinux<image_version>/alinux<image_version><:TAG>

      其中：

      • <image_version>：Alibaba Cloud Linux的版本，例如2或者3。

      • <region_ID>：Docker鏡像所在的地區，例如cn-hangzhou。

      • （可選）<:TAG>：Docker鏡像的版本。如果填寫，表示下載指定版本的鏡像。如果不填，預設下載最新版本的鏡像。

      如何查看鏡像所在的地區以及鏡像版本資訊？

      1. 登入Container Registry控制台。

      2. 在左側導覽列選擇製品中心。

      3. 單擊alinux2/alinux2或者alinux3/alinux3，查看Alibaba Cloud Linux 2和Alibaba Cloud Linux 3的Docker鏡像版本資訊。

        例如Alibaba Cloud Linux 3的Docker鏡像資訊如下，①表示Docker鏡像所在的地區，②表示Docker鏡像的版本資訊。

        image.png

      樣本命令如下：

      • 在杭州地區下載220901.1版本的Alibaba Cloud Linux 3 Docker鏡像

        sudo docker pull alibaba-cloud-linux-3-registry.cn-hangzhou.cr.aliyuncs.com/alinux3/alinux3:220901.1

      • 在杭州地區下載最新版本的Alibaba Cloud Linux 2 Docker鏡像

        sudo docker pull alibaba-cloud-linux-2-registry.cn-hangzhou.cr.aliyuncs.com/alinux2/alinux2

    4. 運行以下命令，查看鏡像是否下載成功。

      sudo docker images

      樣本結果如下，表示已成功下載220901.1版本的Alibaba Cloud Linux 3 Docker鏡像和最新版本的Alibaba Cloud Linux 2 Docker鏡像。

      image.png

    步驟四：啟動容器並掛載eRDMA裝置

    使用Docker的--device選項將/dev/infiniband/rdma_cm和/dev/infiniband/uverbsX兩個字元裝置映射到容器中，這樣容器內的使用者態程式就可以繞過作業系統核心直接存取eRDMA裝置進行資料的收發。詳細資料，請參見實現原理。

    具體操作如下所示：

    1. 遠端連線ECS執行個體。

      具體操作，請參見使用Workbench工具以SSH協議登入Linux執行個體。

    2. 執行以下命令，啟動一個Docker容器執行個體並將eRDMA對應的字元裝置映射到容器中。

      sudo docker run --net=host --device=/dev/infiniband/uverbsX --device=/dev/infiniband/rdma_cm --ulimit memlock=-1 -t -i <IMAGE ID> /bin/bash

      參數說明如下：

      • --net=host：配置容器的通訊模式為host。容器內的應用程式可以直接使用主機的網路介面和網路設定，從而實現與主機相同的網路通訊能力。

      • --device=/dev/infiniband/uverbsX和--device=/dev/infiniband/rdma_cm：將eRDMA對應的使用者態字元裝置暴露到容器中。

        執行以下命令，查看字元裝置名稱（uverbsX中的X）：

        ls /dev/infiniband | grep uverbs

        image

      • --ulimit memlock=-1：將maxlockedmemory設定為unlimited表示不限制非root使用者鎖定記憶體的數量。這可以確保eRDMA應用程式在非root使用者下能夠鎖定所需的記憶體量，從而有效地使用eRDMA功能。

      • <IMAGE ID>：請根據實際環境填寫Docker鏡像的鏡像ID，可以通過sudo docker images命令查看。

        執行以下命令，查看目標鏡像ID：

        sudo docker images

        本樣本中，以步驟三中部署的Alibaba Cloud Linux鏡像為例，執行結果如下：

        image

      本樣本中執行命令

      sudo docker run --net=host --device=/dev/infiniband/uverbs0 --device=/dev/infiniband/rdma_cm --ulimit memlock=-1 -t -i e8d9a60b6967 /bin/bash

    步驟五：為Docker容器部署eRDMA驅動程式套件

    在容器內使用eRDMA還需要部署eRDMA的使用者態驅動程式套件，否則在容器內部無法識別eRDMA裝置資訊。阿里雲提供了yum、apt源，用於便捷部署相應的程式包。

    具體操作如下所示：

    1. 遠端連線執行個體。

      具體操作，請參見使用Workbench工具以SSH協議登入Linux執行個體。

    2. 進入目標容器內部。

      如果您按照本文樣本執行了步驟四的命令，那麼已經直接進入Docker容器內部，直接在容器內安裝使用者態驅動包。

      1. 執行以下命令，查看目標容器ID。

        sudo docker ps

        本樣本中以步驟四中啟動的容器為例，執行結果如下所示：

        image

      2. 執行以下命令，進入容器內部。

        sudo docker exec -it <CONTAINER ID> /bin/bash

        將CONTAINER ID替換為上一步您實際查詢的目標容器ID。

    3. 進入容器內部後，在容器內安裝使用者態驅動包。

      重要

      以下操作樣本中，http://mirrors.cloud.aliyuncs.com表示內網源地址，如果您需要公網訪問，需要將http://mirrors.cloud.aliyuncs.com替換為http://mirrors.aliyun.com。使用公網會產生公網流量，進而可能產生額外費用。有關公網的計費規則，請參見公網頻寬計費。

      CentOS 7/CentOS 8

      1. 在容器中運行以下命令，在/etc/yum.repos.d目錄中建立一個erdma.repo源檔案。

        sudo vim /etc/yum.repos.d/erdma.repo

      2. 在erdma.repo檔案中添加如下內容，然後儲存退出。

        [erdma]
name = ERDMA Repository
baseurl = http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/erdma/yum/redhat/$releasever/erdma/$basearch/
gpgcheck = 1
enabled = 1
gpgkey = http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/erdma/GPGKEY

      3. 運行以下命令，更新yum源緩衝。

        sudo yum makecache

      4. 運行以下命令，安裝使用者態驅動包。

        sudo yum install libibverbs rdma-core librdmacm libibverbs-utils -y

      Alibaba Cloud Linux

      1. 在容器中運行以下命令，添加repo倉庫。

        sudo yum-config-manager \
 --add-repo \
 http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/erdma/yum/alinux/erdma.repo
        說明

        如果您的容器中沒有安裝yum-config-manager命令，請先運行sudo yum install -y yum-utils命令安裝yum-utils包。yum-config-manager是yum-utils包的一部分，用於管理yum配置。

      2. 運行以下命令，更新yum源緩衝。

        sudo yum makecache

      3. 運行以下命令，安裝使用者態驅動包。

        sudo yum install libibverbs rdma-core librdmacm libibverbs-utils -y

      Ubuntu 18.04/Ubuntu 20.04/Ubuntu 22.04

      1. 在容器中運行以下命令，添加PGP簽名。

        • Ubuntu 18.04/Ubuntu 20.04

          wget -qO - http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/erdma/GPGKEY | sudo apt-key add -

        • Ubuntu 22.04

          wget -qO - http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/erdma/GPGKEY | sudo gpg --dearmour -o /etc/apt/trusted.gpg.d/erdma.gpg

      2. 運行以下命令，添加apt源。

        • Ubuntu 20.04

        echo "deb [ arch=amd64 ] http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/erdma/apt/ubuntu focal/erdma main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/erdma.list

        • Ubuntu 18.04

        echo "deb [ arch=amd64 ] http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/erdma/apt/ubuntu bionic/erdma main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/erdma.list

        • Ubuntu 22.04

        echo "deb [ ] http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/erdma/apt/ubuntu jammy/erdma main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/erdma.list

      3. 運行以下命令，更新apt源。

        sudo apt update

      4. 運行以下命令，安裝使用者態驅動。

        sudo apt install libibverbs1 ibverbs-providers ibverbs-utils librdmacm1

    4. 執行以下命令，在容器內部查看eRDMA裝置資訊。

      ibv_devinfo

      image

      可以看到在容器內部，已經可以正常識別eRDMA裝置。

    Docker容器內配置eRDMA完成後，您可以通過SMC-R或者NetACC將eRDMA整合到容器內部的TCP應用中，實現應用加速。詳細資料，請參見應用適配概述。