Configura redes de nivel 1 para una VM

En este documento, se describe cómo configurar el rendimiento de las redes de nivel 1 para ciertas instancias de máquina virtual (VM) en Google Distributed Cloud (GDC) aislado. Las VMs con opciones de configuración de red de nivel 1 son especialmente útiles para cargas de trabajo de procesamiento grandes y distribuidas con mucha comunicación entre nodos, como la computación de alto rendimiento (HPC), el aprendizaje automático (AA) y el aprendizaje profundo (DL).

Este documento está dirigido a los desarrolladores de grupos de administradores de plataformas o operadores de aplicaciones que configuran redes para VMs en un entorno de Distributed Cloud. Para obtener más información, consulta Públicos de la documentación de Google Distributed Cloud aislado.

Antes de comenzar

Para usar los comandos de la interfaz de línea de comandos (CLI) de gdcloud, asegúrate de haber descargado, instalado, y configurado la CLI de gdcloud. Todos los comandos de Distributed Cloud usan la CLI de gdcloud o kubectl y requieren un entorno de sistema operativo (SO).

Obtén la ruta de acceso del archivo kubeconfig

Para ejecutar comandos en el servidor de la API de Management, asegúrate de tener los siguientes recursos:

1. Accede y genera el archivo kubeconfig para el servidor de la API de Management si no tienes uno.

2. Usa la ruta de acceso al archivo kubeconfig del servidor de la API de Management para reemplazar MANAGEMENT_API_SERVER en estas instrucciones.

Importante: Los nombres de VM solo deben contener caracteres alfanuméricos y guiones. Si usas símbolos que no sean caracteres alfanuméricos y guiones, como un punto, se producirán errores de conexión a la VM. El nombre de la VM no debe tener más de 53 caracteres.

Solicita roles de IAM

Comunícate con el administrador de IAM del proyecto para solicitar los siguientes roles en tu proyecto:

• Administrador del proyecto de Virtual Machine (project-vm-admin): Crea, modifica, enumera y borra VMs en el espacio de nombres del proyecto.

• Visualizador del proyecto(project-viewer): Visualiza todos los recursos dentro de los espacios de nombres del proyecto.

Todos los roles de VM deben vincularse al espacio de nombres del proyecto en el que reside la VM. Sigue los pasos para verificar tu acceso.

Limitaciones

Las redes de nivel 1 son compatibles con los tipos de máquinas N2, N3, N4, A2 y A3 que tienen al menos 4 CPUs virtuales.

Niveles de ancho de banda

El límite de ancho de banda de entrada y salida representa la cantidad máxima posible de datos por unidad de tiempo, como gigabits por segundo (Gbps), que GDC permite que una instancia de VM transmita o reciba desde sus interfaces de red (NIC). El ancho de banda incluye los datos transferidos entre las instancias de VM y el almacenamiento de objetos.

GDC tiene los siguientes límites de ancho de banda:

• El límite de ancho de banda predeterminado es de 10 Gbps.
• Las redes de nivel 1 aumentan el límite de ancho de banda de salida máximo para las instancias de procesamiento. El límite máximo de ancho de banda de salida varía de 16 Gbps a 25 Gbps, según el tamaño y el tipo de máquina de la instancia.
• El ancho de banda de salida real siempre es menor o igual que el límite de ancho de banda de salida.

Para lograr el ancho de banda de salida más alto posible, se deben cumplir todas las siguientes condiciones:

• Las instancias de procesamiento de envío y recepción deben estar en la misma zona.
• Los paquetes enviados entre las instancias deben usar destinos de dirección IP interna.
• La cantidad de flujos de TCP debe ser entre 4 y 128 flujos.
• Las instancias de envío deben tener habilitada la descarga de segmentación de TCP (TSO), y las instancias de recepción deben tener habilitada la descarga de recepción genérica (GRO).
• El SO invitado en la instancia de envío tiene configurado el anclaje de la dirección de paquetes de transmisión (XPS) y la solicitud de interrupción (IRQ). Para obtener más información, consulta Configura el anclaje del SO invitado.

VMs N2 y N3

vCPUs	IP interna	IP interna de nivel 1
2	10 Gbps	No aplicable
4	10 Gbps	No aplicable
8	10 Gbps	16 Gbps
12	10 Gbps	25 Gbps
16	10 Gbps	25 Gbps
32	10 Gbps	25 Gbps
64	10 Gbps	25 Gbps

VMs N4

vCPUs	IP interna	IP interna de nivel 1
4	10 Gbps	No aplicable
8	10 Gbps	No aplicable
16	10 Gbps	25 Gbps
32	10 Gbps	25 Gbps
48	10 Gbps	25 Gbps
64	10 Gbps	25 Gbps
80	10 Gbps	25 Gbps
160	10 Gbps	25 Gbps

VMs A2

vCPUs	IP interna	IP interna de nivel 1
12	10 Gbps	18 Gbps
24	10 Gbps	25 Gbps

VMs A3

vCPUs	IP interna	IP interna de nivel 1
28	10 Gbps	25 Gbps
56	10 Gbps	25 Gbps
112	10 Gbps	25 Gbps

Configura una VM con redes de nivel 1

Crea instancias y contenedores que usan redes de nivel 1:

gdcloud

gdcloud compute instances create VM_NAME \
    --machine-type=MACHINE_TYPE \
    --image=BOOT_DISK_IMAGE_NAME --image-project=vm-system \
    --boot-disk-size=BOOT_DISK_SIZE \
    --network-performance-tier=tier_1

Reemplaza lo siguiente:

Variable	Definición
VM_NAME	El nombre de la VM nueva. El nombre solo debe contener caracteres alfanuméricos y guiones, y no debe tener más de 53 caracteres.
MACHINE_TYPE	El tipo predefinido de máquina para la VM nueva. Selecciona un tipo de máquina disponible: gdcloud compute machine-types list
BOOT_DISK_IMAGE_NAME	El nombre de la imagen que se usará para el disco de arranque de la VM nueva.
BOOT_DISK_SIZE	El tamaño del disco de arranque, como 20GB. Este valor siempre debe ser mayor o igual que el minimumDiskSize de la imagen del disco de arranque.

API

kubectl --kubeconfig MANAGEMENT_API_SERVER \
    apply -n PROJECT -f - <<EOF
apiVersion: virtualmachine.gdc.goog/v1
kind: VirtualMachineDisk
metadata:
  name: VM_BOOT_DISK_NAME
spec:
  source:
    image:
      name: BOOT_DISK_IMAGE_NAME
      namespace: vm-system
  size: BOOT_DISK_SIZE
---
apiVersion: virtualmachine.gdc.goog/v1
kind: VirtualMachine
metadata:
  name: VM_NAME
spec:
  compute:
    virtualMachineType: MACHINE_TYPE
  disks:
    - virtualMachineDiskRef:
        name: VM_BOOT_DISK_NAME
      boot: true
      autoDelete: BOOT_DISK_AUTO_DELETE
  network:
    networkPerformanceTier: Tier_1
EOF

Reemplaza lo siguiente:

Variable	Definición
MANAGEMENT_API_SERVER	El archivo kubeconfig del servidor de la API de Management.
PROJECT	El proyecto de Distributed Cloud para crear la VM.
VM_BOOT_DISK_NAME	El nombre del disco de arranque de la VM nueva.
BOOT_DISK_IMAGE_NAME	El nombre de la imagen que se usará para el disco de arranque de la VM nueva.
BOOT_DISK_SIZE	El tamaño del disco de arranque, como 20Gi. Este valor siempre debe ser mayor o igual que el minimumDiskSize de la imagen del disco de arranque.
VM_NAME	El nombre de la VM nueva. El nombre solo debe contener caracteres alfanuméricos y guiones, y no debe tener más de 53 caracteres.
MACHINE_TYPE	El tipo predefinido de máquina para la VM nueva. Selecciona un tipo de máquina disponible: kubectl --kubeconfig MANAGEMENT_API_SERVER get virtualmachineimage.virtualmachine.gdc.goog --namespace PROJECT
BOOT_DISK_AUTO_DELETE	true o false, lo que indica si el disco de arranque se borra automáticamente cuando se borra la instancia de VM.

Configura el anclaje del SO invitado para un rendimiento coherente

Para evitar las caídas de capacidad de procesamiento de la red y mantener un ancho de banda de red coherente en las VMs invitadas que usan redes de nivel 1, configura el anclaje de la dirección de paquetes de transmisión (XPS) y la solicitud de interrupción (IRQ) en el sistema operativo invitado.

Sin estas configuraciones, el programador del SO invitado podría consolidar todas las colas de transmisión y las interrupciones de red en un solo núcleo de CPU con una carga de red pesada, lo que limitaría el rendimiento.

Antes de configurar el anclaje de XPS y IRQ, busca la cantidad de CPUs virtuales (vCPUs) asignadas a tu VM ejecutando el siguiente comando en la VM invitada:

nproc

Usa este número para reemplazar NUM_VCPUS en las siguientes configuraciones.

Configura el anclaje de XPS

Distribuye las colas de transmisión (TX) en las CPUs virtuales (vCPUs) asignadas a la VM. Una distribución uniforme mejora la localidad de la caché y equilibra el procesamiento.

Para configurar el anclaje de XPS en la VM invitada, ejecuta la siguiente secuencia de comandos:

NUM_VCPUS=NUM_VCPUS

for i in $(seq 0 $((NUM_VCPUS - 1))); do
    cpu=$(( i % (NUM_VCPUS / 4) ))
    mask=$(printf "%x" $((1 << cpu)))
    echo "Queue tx-$i -> CPU $cpu (mask $mask)"
    echo $mask > /sys/class/net/enp1s0/queues/tx-$i/xps_cpus
done

Nota: Reemplaza enp1s0 por el nombre de tu dispositivo de red si es diferente y reemplaza NUM_VCPUS por la cantidad real de CPUs virtuales asignadas a tu VM invitada.

Configura el anclaje de IRQ

Vincula las interrupciones de la interfaz de red directamente a los núcleos de CPU específicos responsables de procesar esas colas. Esta alineación minimiza las interrupciones entre procesadores (IPI) y las invalidaciones de caché.

Para configurar el anclaje de IRQ en la VM invitada, ejecuta la siguiente secuencia de comandos:

NUM_VCPUS=NUM_VCPUS
irqs=$(grep "virtio0-" /proc/interrupts | awk -F: '{print $1}' | tr -d ' ')

idx=0
for irq in $irqs; do
    cpu=$(( idx % (NUM_VCPUS / 4) ))
    mask=$(printf "%x" $((1 << cpu)))
    echo "Mapping IRQ $irq to CPU $cpu (mask $mask)"
    echo $mask > /proc/irq/$irq/smp_affinity
    idx=$(( idx + 1 ))
done