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云服务器 ECS：在容器（Docker）中使用eRDMA

更新时间：Dec 17, 2024

eRDMA（Elastic Remote Direct Memory Access）是一种高性能网络通信技术，将eRDMA功能引入容器（Docker）环境可以实现容器应用程序绕过操作系统内核直接访问主机的物理eRDMA设备，从而提供更快的数据传输和通信效率，适用于在容器中需要大规模数据传输和高性能网络通信的应用场景。本文主要介绍如何在容器（Docker）中配置eRDMA。

使用限制

目前仅支持在以下Docker镜像中使用eRDMA功能。

Alibaba Cloud Linux 3/Ubuntu 22.04的镜像源（ARM和x86实例均支持）
Alibaba Cloud Linux 2/CentOS 7/CentOS 8/Ubuntu 18.04/Ubuntu 20.04的镜像源（仅x86实例支持）

说明

暂不支持Anolis OS的镜像源。

实现原理

在容器环境中使用eRDMA功能时，使用Docker的--device选项将/dev/infiniband/rdma_cm和/dev/infiniband/uverbsX两个字符设备映射到容器中，这样容器内的用户态程序就可以绕过操作系统内核直接访问eRDMA设备进行数据的收发。

/dev/infiniband/rdma_cm：用于eRDMA连接管理的字符设备。用户态程序可以通过对这个字符设备的操作，与eRDMA设备进行连接的建立、销毁和管理，包括创建和销毁连接、发送和接收连接事件等操作。
/dev/infiniband/uverbsX：用于用户空间eRDMA操作的字符设备。用户态程序可以通过对这个字符设备的操作，与eRDMA设备进行通信，包括打开设备、创建和销毁eRDMA通信端点、注册和注销内存缓冲区等操作。
说明
/dev/infiniband/uverbsX中的X是设备的索引号，可能会因系统和配置而异，您可以运行ls /dev/infiniband | grep uverbs命令查看字符设备名称。

在Docker容器中配置eRDMA

步骤一：为实例配置eRDMA

确认Docker所在实例的实例规格支持eRDMA、已绑定弹性RDMA网卡、已部署eRDMA驱动程序，同时eRDMA设备工作正常。

企业级CPU实例：请参见在企业级实例上使用eRDMA。

步骤二：（可选）为实例部署Docker

如果您的实例尚未部署Docker相关环境，无法使用Docker，您需要先在实例中安装Docker。

具体操作如下所示：

远程连接实例。
具体操作，请参见使用Workbench工具以SSH协议登录Linux实例。
执行以下命令，确认实例是否已部署Docker环境。
```
sudo docker -v
```
如果Docker已正确部署，则输出具体版本号，如下所示：
如果Docker尚未部署或出现异常，则可能出现如下执行结果，请您参考为实例部署Docker。
为实例部署Docker。
- Alibaba Cloud Linux/CentOS镜像：请参见安装Docker。
- Ubuntu镜像：请参见Ubuntu帮助。

步骤三：（可选）为Docker部署镜像

如果您的Docker环境尚未部署任何镜像，您可以根据实际应用需求，部署对应的镜像。

本文以Alibaba Cloud Linux基础镜像为例，在Docker中下载Alibaba Cloud Linux镜像（需要开通公网）。

具体操作如下所示：

远程连接ECS实例。
具体操作，请参见使用Workbench工具以SSH协议登录Linux实例。
执行以下命令，启动Docker服务。
```
sudo systemctl start docker
```
运行以下命令，下载Alibaba Cloud Linux的Docker镜像。
```
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镜像所在的地域，例如cn-hangzhou。
- （可选）<:TAG>：Docker镜像的版本。如果填写，表示下载指定版本的镜像。如果不填，默认下载最新版本的镜像。
如何查看镜像所在的地域以及镜像版本信息？
1. 登录容器镜像服务控制台。
2. 在左侧导航栏选择制品中心。
3. 单击alinux2/alinux2或者alinux3/alinux3，查看Alibaba Cloud Linux 2和Alibaba Cloud Linux 3的Docker镜像版本信息。
  例如Alibaba Cloud Linux 3的Docker镜像信息如下，①表示Docker镜像所在的地域，②表示Docker镜像的版本信息。
示例命令如下：
- 在杭州地域下载220901.1版本的Alibaba Cloud Linux 3 Docker镜像
```
sudo docker pull alibaba-cloud-linux-3-registry.cn-hangzhou.cr.aliyuncs.com/alinux3/alinux3:220901.1
```
- 在杭州地域下载最新版本的Alibaba Cloud Linux 2 Docker镜像
```
sudo docker pull alibaba-cloud-linux-2-registry.cn-hangzhou.cr.aliyuncs.com/alinux2/alinux2
```
运行以下命令，查看镜像是否下载成功。
```
sudo docker images
```
示例结果如下，表示已成功下载220901.1版本的Alibaba Cloud Linux 3 Docker镜像和最新版本的Alibaba Cloud Linux 2 Docker镜像。

步骤四：启动容器并挂载eRDMA设备

使用Docker的--device选项将/dev/infiniband/rdma_cm和/dev/infiniband/uverbsX两个字符设备映射到容器中，这样容器内的用户态程序就可以绕过操作系统内核直接访问eRDMA设备进行数据的收发。详细信息，请参见实现原理。

具体操作如下所示：

远程连接ECS实例。
具体操作，请参见使用Workbench工具以SSH协议登录Linux实例。
执行以下命令，启动一个Docker容器实例并将eRDMA对应的字符设备映射到容器中。
```
sudo docker run --net=host --device=/dev/infiniband/uverbsX --device=/dev/infiniband/rdma_cm --ulimit memlock=-1 -t -i <IMAGE ID> /bin/bash
```
参数说明如下：
- --net=host：配置容器的通信模式为host。容器内的应用程序可以直接使用主机的网络接口和网络配置，从而实现与主机相同的网络通信能力。
- --device=/dev/infiniband/uverbsX和--device=/dev/infiniband/rdma_cm：将eRDMA对应的用户态字符设备暴露到容器中。
  执行以下命令，查看字符设备名称（uverbsX中的X）：
```
ls /dev/infiniband | grep uverbs
```
- --ulimit memlock=-1：将maxlockedmemory设置为unlimited表示不限制非root用户锁定内存的数量。这可以确保eRDMA应用程序在非root用户下能够锁定所需的内存量，从而有效地使用eRDMA功能。
- <IMAGE ID>：请根据实际环境填写Docker镜像的镜像ID，可以通过sudo docker images命令查看。
  执行以下命令，查看目标镜像ID：
```
sudo docker images
```
  本示例中，以步骤三中部署的Alibaba Cloud Linux镜像为例，执行结果如下：
本示例中执行命令
```
sudo docker run --net=host --device=/dev/infiniband/uverbs0 --device=/dev/infiniband/rdma_cm --ulimit memlock=-1 -t -i e8d9a60b6967 /bin/bash
```

步骤五：为Docker容器部署eRDMA驱动程序包

在容器内使用eRDMA还需要部署eRDMA的用户态驱动程序包，否则在容器内部无法识别eRDMA设备信息。阿里云提供了yum、apt源，用于便捷部署相应的程序包。

具体操作如下所示：

远程连接实例。
具体操作，请参见使用Workbench工具以SSH协议登录Linux实例。
进入目标容器内部。
如果您按照本文示例执行了步骤四的命令，那么已经直接进入Docker容器内部，直接在容器内安装用户态驱动包。
1. 执行以下命令，查看目标容器ID。
```
sudo docker ps
```
  本示例中以步骤四中启动的容器为例，执行结果如下所示：
2. 执行以下命令，进入容器内部。
```
sudo docker exec -it <CONTAINER ID> /bin/bash
```
  将CONTAINER ID替换为上一步您实际查询的目标容器ID。
进入容器内部后，在容器内安装用户态驱动程序包。
重要
以下操作示例中，http://mirrors.cloud.aliyuncs.com表示内网源地址，如果您需要公网访问，需要将http://mirrors.cloud.aliyuncs.com替换为http://mirrors.aliyun.com。使用公网会产生公网流量，进而可能产生额外费用。有关公网的计费规则，请参见公网带宽计费。
CentOS 7/CentOS 8
1. 在容器中运行以下命令，在/etc/yum.repos.d目录中创建一个erdma.repo源文件。
```
sudo vim /etc/yum.repos.d/erdma.repo
```
2. 在erdma.repo文件中添加如下内容，然后保存退出。
```
[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. 运行以下命令，更新yum源缓存。
```
sudo yum makecache
```
4. 运行以下命令，安装用户态驱动包。
```
sudo yum install  libibverbs rdma-core librdmacm libibverbs-utils -y 
```
Alibaba Cloud Linux
1. 在容器中运行以下命令，添加repo仓库。
```
sudo yum-config-manager \
 --add-repo \
 http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/erdma/yum/alinux/erdma.repo
```
  说明
  如果您的容器中没有安装yum-config-manager命令，请先运行sudo yum install -y yum-utils命令安装yum-utils包。yum-config-manager是yum-utils包的一部分，用于管理yum配置。
2. 运行以下命令，更新yum源缓存。
```
sudo yum makecache
```
3. 运行以下命令，安装用户态驱动包。
```
sudo yum install  libibverbs rdma-core librdmacm libibverbs-utils -y
```
Ubuntu 18.04/Ubuntu 20.04/Ubuntu 22.04
1. 在容器中运行以下命令，添加PGP签名。
  - 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. 运行以下命令，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. 运行以下命令，更新apt源。
```
sudo apt update
```
4. 运行以下命令，安装用户态驱动。
```
sudo apt install libibverbs1 ibverbs-providers ibverbs-utils librdmacm1 -y 
```
执行以下命令，在容器内部查看eRDMA设备信息。
```
ibv_devinfo
```
可以看到在容器内部，已经可以正常识别eRDMA设备。

Docker容器内配置eRDMA完成后，您可以通过SMC-R或者NetACC将eRDMA集成到容器内部的TCP应用中，实现应用加速。详细信息，请参见应用适配概述。

相关文档

如果您希望在ACK集群中配置和使用eRDMA，请参见在ACK集群中使用eRDMA加速容器网络。