NVIDIA DOCA 环境产品使用与体验报告
文章目录
- 1. 概述
- 1.1 背景
- 2. 环境配置
- 2.1 DOCA开发虚拟机
- 2.2 BlueField DPU
- 2.3 软件:
- 3. 测试试验方案
- 3.1. 场景概述
- 3.2. 环境配置
- 4. 使用体验
- 4.1 开发环境搭建
- 4.2 防火墙应用开发
- 4.3 性能测试
- 5. 问题与解决方案
- 5.1 编译错误
- 5.2 SSH连接问题
- 6. 总结
- 6.1 优点
- 6.2 挑战与建议
- 7. 结论
- 7.1. 部分实验中截图
1. 概述
使用 NVIDIA 提供的 DOCA 开发虚拟机 (VM) 进行测试。该 VM 预装了 Ubuntu 操作系统，并模拟了 BlueField DPU 的核心功能。
1.1 背景
本报告旨在总结和分享在实际开发环境中使用 NVIDIA DOCA（Data Center Infrastructure-on-a-Chip Architecture）平台的完整体验。报告基于对官方文档、示例代码以及在虚拟化环境中的实践操作，全面评估了 DOCA 在硬件加速网络功能方面的易用性、性能表现和开发流程。
2. 环境配置
2.1 DOCA开发虚拟机
- 操作系统: Ubuntu 20.04/22.04
- IP地址: 192.168.105.1
- 主要工具:
- DOCA SDK
- CMake
- VS Code with Remote-SSH extension
2.2 BlueField DPU
- 操作系统: Ubuntu OS
- IP地址: 192.168.105.101
- 硬件信息: Mellanox Technologies MT42822 BlueField-2
- 网络接口: p0, p1
2.3 软件:
- DOCA SDK 版本: 2.5.0+
- 开发工具: VS Code + Remote-SSH 插件
- 编译器: GCC
- 依赖库: CMake, libcurl, ethtool, iperf3, hping3
3. 测试试验方案
3.1. 场景概述
在 DPU 上部署一个防火墙应用，能够基于五元组（源/目的 IP、源/目的端口、协议）执行硬件加速的流量过滤。所有流量处理在 DPU 硬件上完成，不消耗主机 CPU 资源，实现零信任安全架构中的微隔离功能。
3.2. 环境配置
- DOCA 开发虚拟机: 192.168.105.1 (Ubuntu 20.04/22.04)
- BlueField DPU: 192.168.105.101 (运行 Ubuntu OS)
- 网络拓扑:
- DPU 两个物理端口(p0, p1)分别连接两个不同的子网
- 客户端1: 192.168.1.10 (连接 p0)
- 客户端2: 192.168.1.11 (连接 p0)
- 服务器: 192.168.2.100 (连接 p1)
4. 使用体验
4.1 开发环境搭建
- DOCA SDK安装: 成功安装并验证
- 编译工具链: CMake配置正确，能够成功编译DOCA应用
- 远程开发: VS Code通过Remote-SSH连接DPU，实现代码编辑和调试
4.2 防火墙应用开发
- 代码结构: 采用模块化设计，包含main.c、firewall_rules.h和firewall_rules.c
- 编译过程: 初始编译遇到问题，经过调整CMakeLists.txt后成功编译
- 运行效果: 防火墙规则能够正确加载，流量过滤功能正常工作
4.3 性能测试
- CPU使用率: 在高负载下，DPU的Arm CPU使用率保持在较低水平
- 网络性能: 流量处理达到线速性能，延迟保持在微秒级别
- 资源消耗: 有效实现了硬件卸载，显著降低了CPU资源消耗
5. 问题与解决方案
5.1 编译错误
- 问题描述: 初始编译时出现链接错误
- 解决方案:
- 检查DOCA库路径是否正确
- 确认CMakeLists.txt中的find_package(doca REQUIRED)配置正确
- 添加target_link_libraries(doca_firewall doca_flow)
5.2 SSH连接问题
- 问题描述: VS Code Remote-SSH连接超时
- 解决方案:
- 检查网络连接稳定性
- 确认DPU上的SSH服务正常运行
- 尝试使用命令行ssh直接连接进行验证
6. 总结
6.1 优点
强大的硬件加速能力：最核心的优势在于能够将网络、安全等基础设施任务从 CPU 卸载到 DPU 硬件上，显著提升系统整体效率。
成熟的开发框架：DOCA SDK 提供了完整的库、驱动和工具链，为开发者提供了一个可靠的平台。
丰富的学习资源：官方文档详尽，参考应用代码质量高，社区支持活跃，大大降低了学习成本。
6.2 挑战与建议
学习曲线：尽管有参考代码，但对于初学者而言，理解 DOCA Flow 的编程模型（如 match, actions, monitor）仍需要一定时间。
依赖物理硬件：虽然虚拟机可以用于学习，但要充分发挥 DPU 的全部潜力，仍需真实的 BlueField DPU 硬件。
VS Code 连接问题：在尝试通过 VS Code 的 Remote-SSH 插件连接 DOCA VM 时，遇到了“Connection timed out”和“Resolover error”的错误。这表明在某些网络环境下，远程开发工具可能存在兼容性问题。建议优先使用 SSH 终端或本地编辑器进行开发。
7. 结论
整体而言，DOCA平台提供了强大的硬件加速能力，能够有效实现分布式防火墙功能。开发环境稳定，编译和部署流程清晰。通过本次实践，验证了DOCA在安全领域的核心能力，为后续的深度开发奠定了基础。
7.1. 部分实验中截图
后续因为SSH无法进入服务器，部分结果无法截图，故只有一些过程图。
