Azure Operator Nexus のコンピューティング

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Azure Operator Nexus は、コンピューティング サーバー、ストレージ アプライアンス、ネットワーク ファブリック デバイスなどの基本的なコンストラクトに基づいて構築されています。 これらのコンピューティング サーバーは、ベア メタル マシン (BMM) とも呼ばれ、ラック上の物理マシンを表しています。 CBL-Mariner オペレーティング システムを実行し、高パフォーマンス ワークロードに対するクローズドな統合サポートを提供します。

これらの BMM は、Azure Operator Nexus オートメーション スイートの一部としてデプロイされます。 これらは Kubernetes クラスター内のノードとして存在し、エコシステム内のさまざまな仮想化およびコンテナー化されたワークロードに対応します。

Azure Operator Nexus インスタンス内の各 BMM は、Azure リソースとして表されます。 オペレーターは、他の Azure リソースと同様に、BMM のライフサイクルを管理するために、さまざまな操作を実行するアクセス権を取得します。

Azure Operator Nexus コンピューティングの主な機能

NUMA の配置

不均一メモリ アクセス (NUMA) アラインメントは、複数のソケット サーバーのパフォーマンスとリソース使用率を最適化する手法です。 それには、待機時間を短縮し、サーバー システム内のデータ アクセスを向上させるために、メモリとコンピューティング リソースを調整する必要があります。

ソフトウェア コンポーネントとワークロードを NUMA 対応の方法で戦略的に配置することで、オペレーターは仮想化ルーターやファイアウォールなどのネットワーク機能のパフォーマンスを向上させることができます。 この配置により、電話会社のクラウド環境でのサービスの配信と応答性が向上します。

既定では、Azure Operator Nexus インスタンスにデプロイされたすべてのワークロードは NUMA にアラインされています。

CPU ピン留め

CPU ピン留めは、専用のタスクまたはワークロードに特定の CPU コアを割り当てる手法であり、一貫したパフォーマンスとリソースの分離を確保するのに役立ちます。 重要なネットワーク機能またはリアルタイム アプリケーションを特定の CPU コアにピン留めすることにより、オペレーターは待機時間を最小限に抑え、インフラストラクチャの予測可能性を向上させることができます。 この方法は、厳密なサービス品質要件が存在するシナリオで役に立ちます。これらのタスクは、最適なパフォーマンスのために専用の処理能力を受け取ることができるためです。

Azure Operator Nexus コンピューティング上の仮想ネットワーク関数 (VNF) またはコンテナー化されたネットワーク関数 (CNF) ワークロード用に作成された仮想マシンはすべて、特定の仮想コアにピン留めされます。 このピン留めにより、パフォーマンスが向上し、CPU の盗難を回避できます。

CPU の分離

CPU の分離により、ワークロードに割り当てられた CPU と、コントロール プレーンとプラットフォームのアクティビティに割り当てられた CPU が明確に分離されます。 CPU の分離により、干渉が防止され、重要なワークロードのパフォーマンスの予測可能性が制限されます。 CPU コアまたはコアのグループを分離することにより、オペレーターはノイズの多いネイバーの影響を軽減できます。 これにより、待機時間の影響を受けやすいアプリケーションに必要な処理能力を保証できます。

Azure Operator Nexus は、ホスト オペレーティング システムとその他のプラットフォーム アプリケーション用に少数の CPU セットを予約します。 残りの CPU は、実際のワークロードを実行するために使用できます。

巨大なページのサポート

電話会社のワークロードにおける膨大なページ使用量は、標準の 4 KB ページではなく、通常 2 MB または 1 GB の大きなメモリ ページの使用率を指します。 この方法により、メモリ オーバーヘッドは削減され、システム全体のパフォーマンスが向上します。 これにより、変換ルックアサイド バッファー (TLB) のミス率が低下し、メモリ アクセス効率が向上します。

大規模なデータ セットや、ネットワーク パケット処理などの集中的なメモリ操作を伴う電話会社のワークロードは、メモリ パフォーマンスを向上させ、メモリ関連のボトルネックを減らすため、膨大なページ使用量の恩恵を受ける可能性があります。 その結果、ユーザーにとってスループットが向上し、待機時間が短縮されます。

Azure Operator Nexus で作成されたすべての仮想マシンでは、仮想マシンの種類に応じて、2 MB または 1 GB の巨大なページを使用できます。

デュアルスタックのサポート

デュアルスタックのサポートとは、ネットワーク機器とプロトコルが、IPv4 と IPv6 の両方のトラフィックを同時に処理する機能を指します。 使用可能な IPv4 アドレスの枯渇と IPv6 の導入の拡大に伴い、デュアルスタックのサポートは、2 つのプロトコル間のシームレスな移行と共存のために不可欠です。

電話会社のオペレーターはデュアルスタックのサポートを使用して、ネットワークの互換性、相互運用性、将来性を確保します。 これにより、IPv6 の完全なデプロイに向けて徐々に移行しながら、IPv4 と IPv6 の両方のデバイスとサービスに対応することができます。

デュアルスタックのサポートにより、ネットワーク アドレス指定プロトコルに関係なく、接続が中断されず、顧客へのスムーズなサービスが確実に提供されます。 Azure Operator Nexus では、スタックのすべてのレイヤーで IPv4 と IPv6 の両方の構成がサポートされます。

ネットワーク インターフェイス カード

Azure Operator Nexus のコンピューティングは、電話会社のグレードである重要なアプリケーションを実行するための要件を満たすように設計されています。 サーバーとネットワークの間で、高速かつ効率的なデータ転送を実行できます。

ワークロードでは、単一のルート I/O 仮想化 (SR-IOV) を使用できます。 SR-IOV を使用すると、ネットワーク インターフェイスなどの物理 I/O リソースを仮想マシンに直接割り当てることができます。 この直接割り当ては、ハイパーバイザーの仮想スイッチ レイヤーをバイパスします。

この直接ハードウェア アクセスにより、ネットワーク スループットが向上し、待機時間が短縮され、リソースをより効率的に利用できるようになります。 SR-IOV は、仮想化およびコンテナー化されたネットワーク機能を実行するオペレーターにとって理想的な選択肢となります。

BMM の状態

次のプロパティは、BMM の操作状態を反映しています。

  • Power State は、ベア メタル コントローラー (BMC) から派生した状態を示します。 状態は、On または Off のいずれかです。

  • Ready State は、BMM 対応性を全体的に評価したものです。 Detailed Status、Power State、およびリソースのプロビジョニングの状態の組み合わせを調べて、BMM の準備ができているかどうかを判断します。 Ready State が Trueの場合、BMM はオンになっており、Detailed Status は Provisionedになり、BMM を表すノードがアンダークラウドの Kubernetes クラスターに正常に参加したことになります。 これらの条件のいずれかが満たされていない場合、Ready State は Falseに設定されます。

  • Cordon State には、マシン上であらゆるワークロードを実行する機能が反映されています。 有効値は Cordoned または Uncordoned です。 Cordoned は、マシン上の新しいワークロードの作成を強制します。 Uncordonedにより、この BMM上でワークロードを実行できるようになります。

  • Detailed Status は、マシンの現在の状態を反映します。

    • Preparing: マシンはプロビジョニングの準備をしています。
    • Provisioning: プロビジョニングが進行中です。
    • Provisioned: オペレーティング システムがマシンにプロビジョニングされます。
    • Available: マシンはクラスターに参加できます。 マシンは正常にプロビジョニングされましたが、現在はオフになっています。
    • Error: マシンをプロビジョニングできませんでした。

    Preparing と Provisioning は一時的な状態です。 Provisioned、Available、および Error は終了状態です。

  • MachineRoles は、Nexus クラスターで BMM が果たす役割を識別するのに役立ちます。 BMM リソースには、次のロールが割り当てられます。

    • Control plane: これらの BMM は、Nexus プラットフォーム クラスター用の Kubernetes コントロール プレーン エージェントを実行します。
    • Management plane: BMM は、コントローラーや拡張機能を含む Nexus プラットフォーム エージェントを実行します。
    • Compute plane: Nexus Kubernetes クラスターや仮想マシンを含む実際のテナント ワークロードの実行を担当する BMM。

    マシンの役割の詳細については、この リンク を参照してください。

BMM 操作

  • BareMetal マシンの更新/修正プログラムの適用: BMM リソースのプロパティを更新します。
  • BareMetal マシンの一覧/表示: BMM 情報を取得します。
  • BareMetal マシンの再イメージ化: クラスター全体で使用されているイメージ バージョンと一致する BMM を再プロビジョニングします。
  • BareMetal マシンを交換する: マシンにサービスを提供する作業の一環として BMM を置き換えます。
  • BareMetal マシンを再起動する: BMM を再起動します。
  • BareMetal マシンの電源をオフにする: BMM をオフにします。
  • BareMetal マシンを起動する: BMM をオンにします。
  • Cordon BareMetal Machine: 指定された BMM の Kubernetes ノードでのワークロードのスケジュールを設定できないようにします。 必要に応じて、ノードからワークロードを退避できるようにします。
  • Uncordon BareMetal Machine: 指定された BMM の Kubernetes ノードでワークロードのスケジュールを設定できます。
  • BareMetalMachine 検証: BMM のハードウェア検証をトリガーします。
  • BareMetalMachine Run: 顧客が対象の BMM の入力で直接指定されたスクリプトを実行できるようにします。
  • BareMetalMachine Run Data Extract: 顧客が BMM に対して 1 つ以上のデータ抽出を実行できるようにします。
  • BareMetalMachine Run Read-only: 顧客が BMM に対して 1 つ以上の読み取り専用コマンドを実行できるようにします。

Note

顧客は、BMM を直接作成または削除することはできません。 これらのマシンは、クラスター ライフサイクルを実現するためにのみ作成されます。 実装では、任意のユーザーからの作成または削除要求がブロックされ、内部/アプリケーション駆動型の作成または削除操作のみをできるようにします。

フォームファクター固有の情報

Azure Operator Nexus は、ニアエッジ 環境とファーエッジ環境の両方に対応するオンプレミス クラウド ソリューションのグループを提供します。