LinuCレベル4 システムアーキテクト ネットワークとストレージの選定 問37
ネットワークとストレージの選定／拠点内のネットワーキング仮想化基盤で特定の仮想マシン（VM）のネットワーク性能が要件を満たせていない。プロファイルの結果、ソフトウェア仮想スイッチを介したパケット処理がホストCPUの負荷を押し上げていることが判明した。仮想スイッチのオーバーヘッドを排除してVMのネットワーク性能を最大化する方式として、最も適切なものはどれか。
当サイトのオリジナル問題（LinuCレベル4 システムアーキテクトの出題範囲「ネットワークとストレージの選定」に対応。実際の試験問題ではありません）
- ASR-IOV対応NICで物理機能（PF）から仮想機能（VF）を作成し、VMにVFを直接割り当ててハイパーバイザーの仮想スイッチを経由せずにパケットを処理させる
- Bホスト上のOVS（Open vSwitch）をOVS-DPDKバックエンドに切り替え、パケット処理をカーネルバイパスでホストのユーザー空間へ移す
- CVMのNICドライバをvirtio-netからe1000エミュレーションに変更してパケット処理の実装を切り替える
- DホストのLinuxブリッジにtc-flower offloadを有効化し、パケット分類処理をNICのハードウェアにオフロードする
正解：A
解説
SR-IOV（Single Root I/O Virtualization）はNICのハードウェア機能を使い、1枚の物理NIC（PF）から複数の仮想機能（VF）を生成して各VMに直接割り当てる。VMがVFを使うとパケットの送受信がハイパーバイザーの仮想スイッチを介さずNICハードウェアで直接処理されるため、virtioやvethを使う通常の構成と比べてレイテンシを大幅に低減でき、ホストCPUへの負荷もほぼゼロになる。
選択肢ごとの解説
- A正しい。SR-IOVのVFをVMに直接割り当てると、パケット処理がハイパーバイザーの仮想スイッチを完全にバイパスする。仮想スイッチのオーバーヘッド排除という要件を直接満たす。
- B誤り。OVS-DPDKはLinuxカーネルのネットワークスタックをバイパスするが、ホストのユーザー空間CPUをポーリングで使うためホストのCPU消費が増える場合がある。VMがハイパーバイザー仮想スイッチを経由しないSR-IOVとは性質が異なる。
- C誤り。e1000はソフトウェアエミュレーションのNICドライバであり、virtio-netよりも性能が低い。変更すると性能が悪化する。
- D誤り。tc-flower offloadはNICのハードウェアで一部のフロー処理を担わせる機能で一定の効果はあるが、仮想スイッチ経由の経路そのものを排除するSR-IOVほどの性能向上は得られない。