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16.3. 为 Intel FPGA PAC N3000 编程 OpenNESS Operator

当 Intel FPGA PAC N3000 使用 vRAN 5G 位流编程时，硬件会使用 vRAN 5G 位流公开 Intel FPGA PAC N3000。此位流公开了用于在 vRAN 工作负载中加速 FEC 的单根 I/O 虚拟化 (SR-IOV) 虚拟功能 (VF) 设备。

作为集群管理员，您可以使用 OpenShift Container Platform CLI 或 Web 控制台为 Intel FPGA PAC N3000 安装 OpenNESS Operator。

16.3.1. 使用 vRAN 位流编程 N3000

作为集群管理员，您可以使用 vRAN 5G 位流对 Intel FPGA PAC N3000 进行编程。此位流公开了用于在 vRAN 工作负载中加快向前更正 (FEC) 的单根 I/O 虚拟化 (SR-IOV) 虚拟功能 (VF) 设备。

转发错误更正 (FEC) 的角色是更正传输错误，其中消息中的某些位可以丢失或垃圾化。由于传输媒体中的批注、干扰或信号强度较低，消息可能会丢失或被破坏。如果没有 FEC，被破坏的信息需要被重新发送，并添加到网络负载中从而会影响吞吐量和延迟。

先决条件

Intel FPGA PAC N3000 卡
带有 RT 内核配置的 Performance Addon Operator
使用 OpenNESS Operator 为 Intel FPGA PAC N3000 安装的节点
以具有 cluster-admin 权限的用户身份登录
注意
所有命令在 vran-acceleration-operators 命名空间中运行。

流程

进入 vran-acceleration-operators 项目：
```
$ oc project vran-acceleration-operators
```
验证 pod 是否正在运行：
```
$ oc get pods
```
输出示例
```
NAME                                        READY       STATUS          RESTARTS    AGE
fpga-driver-daemonset-8xz4c                 1/1         Running         0           15d
fpgainfo-exporter-vhvdq                     1/1         Running         1           15d
N3000-controller-manager-b68475c76-gcc6v    2/2         Running         1           15d
N3000-daemonset-5k55l                       1/1         Running         1           15d
N3000-discovery-blmjl                       1/1         Running         1           15d
N3000-discovery-lblh7                       1/1         Running         1           15d
```
以下部分提供有关已安装 pod 的信息：
- fpga-driver-daemonset 提供和加载所需的开放编程加速器引擎 (OPAE) 驱动程序
- fpgainfo-exporter 为 Prometheus 提供 N3000 遥测数据
- N3000-controller-manager 将 N3000Node CR 应用到集群，并管理所有操作对象容器
- N3000-daemonset 是主 worker 应用程序。它监控每个节点的 CR 中的更改，并操作更改。在此守护进程中实施的逻辑负责更新卡的 FPGA 用户镜像和 NIC 固件。它还负责排空节点，并在更新需要时将其从委托中删除。
- N3000-discovery 发现安装 N3000 加速器设备，并在设备存在时标记 worker 节点

获取包含 Intel FPGA PAC N3000 卡的所有节点：

$ oc get n3000node

输出示例

NAME                       FLASH
node1                      NotRequested

获取有关每个节点卡的信息：

$ oc get n3000node node1 -o yaml

输出示例

status:
  conditions:
  - lastTransitionTime: "2020-12-15T17:09:26Z"
    message: Inventory up to date
    observedGeneration: 1
    reason: NotRequested
    status: "False"
    type: Flashed
  fortville:
  - N3000PCI: 0000:1b:00.0
    NICs:
    - MAC: 64:4c:36:11:1b:a8
      NVMVersion: 7.00 0x800052b0 0.0.0
      PCIAddr: 0000:1a:00.0
      name: Ethernet Controller XXV710 Intel(R) FPGA Programmable Acceleration Card N3000 for Networking
    - MAC: 64:4c:36:11:1b:a9
      NVMVersion: 7.00 0x800052b0 0.0.0
      PCIAddr: 0000:1a:00.1
      name: Ethernet Controller XXV710 Intel(R) FPGA Programmable Acceleration Card N3000 for Networking
    - MAC: 64:4c:36:11:1b:ac
      NVMVersion: 7.00 0x800052b0 0.0.0
      PCIAddr: 0000:1c:00.0
      name: Ethernet Controller XXV710 Intel(R) FPGA Programmable Acceleration Card N3000 for Networking
    - MAC: 64:4c:36:11:1b:ad
      NVMVersion: 7.00 0x800052b0 0.0.0
      PCIAddr: 0000:1c:00.1
      name: Ethernet Controller XXV710 Intel(R) FPGA Programmable Acceleration Card N3000 for Networking
  fpga:
  - PCIAddr: 0000:1b:00.0 1
    bitstreamId: "0x23000410010310" 2
    bitstreamVersion: 0.2.3
    deviceId: "0x0b30"

1: PCIAddr 字段指示卡的 PCI 地址。
2: bitstreamId 字段指示当前存储在闪存中的位流。

保存当前的 bitstreamId、PCIAddr、名称和 deviceId（没有 "0x" padding）。
```
$ oc get n3000node -o json
```
更新 Intel FPGA PAC N3000 卡的用户位流：
1. 通过创建名为 n3000-cluster.yaml 的文件，将 N3000 集群资源定义为程序，如下例所示：
```
apiVersion: fpga.intel.com/v1
kind: N3000Cluster
metadata:
    name: n3000 1
    namespace: vran-acceleration-operators
spec:
    nodes:
      - nodeName: "node1" 2
        fpga:
          - userImageURL: "http://10.10.10.122:8000/pkg/20ww27.5-2x2x25G-5GLDPC-v1.6.1-3.0.0_unsigned.bin" 3
            PCIAddr: "0000:1b:00.0" 4
            checksum: "0b0a87b974d35ea16023ceb57f7d5d9c" 5
```
  1
  指定名称。名称必须是 n3000。
  2
  指定要编程的节点。
  3
  指定用户 bitstream 的 URL。这个位流文件必须在 HTTP 或 HTTPS 服务器中访问。
  4
  向程序指定卡的 PCI 地址。
  5
  指定 userImageURL 字段中指定的 bitstream 的 MD5 校验和。
  N3000 守护进程使用开放程序加速引擎 (OPAE) 工具更新 FPGA 用户位流并重置 PCI 设备。FPGA 用户位流的更新每个卡最多需要 40 分钟。对于多个节点上的编程卡，在一个时间点上只在一个节点上进行编程。
2. 应用更新以使用位流开始对卡编程：
```
$ oc apply -f n3000-cluster.yaml
```
  N3000 守护进程在置备了适当的 5G FEC 用户位流后启动位流编程，如 20ww27.5-2x2x25G-5GLDPC-v1.6.1-3.0.0_unsigned.bin，在本例中创建 CR 后。
3. 检查状态：
```
oc get n3000node
```
  输出示例
```
NAME             FLASH
node1            InProgress
```

检查日志：

确定 N3000 守护进程的 pod 名称：

$ oc get pod -o wide | grep n3000-daemonset | grep node1

输出示例

n3000-daemonset-5k55l              1/1     Running   0          15d

查看日志：

$ oc logs n3000-daemonset-5k55l

输出示例

...
{"level":"info","ts":1608054338.8866854,"logger":"daemon.drainhelper.cordonAndDrain()","msg":"node drained"}
{"level":"info","ts":1608054338.8867319,"logger":"daemon.drainhelper.Run()","msg":"worker function - start"}
{"level":"info","ts":1608054338.9003832,"logger":"daemon.fpgaManager.ProgramFPGAs","msg":"Start program","PCIAddr":"0000:1b:00.0"}
{"level":"info","ts":1608054338.9004142,"logger":"daemon.fpgaManager.ProgramFPGA","msg":"Starting","pci":"0000:1b:00.0"}
{"level":"info","ts":1608056309.9367146,"logger":"daemon.fpgaManager.ProgramFPGA","msg":"Program FPGA completed, start new power cycle N3000 ...","pci":"0000:1b:00.0"}
{"level":"info","ts":1608056333.3528838,"logger":"daemon.drainhelper.Run()","msg":"worker function - end","performUncordon":true}
...

日志文件显示以下事件流：

位流会被下载并验证。
该节点排空，在此时间内没有工作负载可以运行。
启动闪存：
- 位流会被闪存到卡中。
- 应用位流。
闪存完成后，节点或节点上的 PCI 设备或设备会被重新载入。Wireless FEC 加速器的 OpenNESS SR-IOV Operator 现在可以找到新的闪存设备或设备。

验证

在 FPGA 用户位流更新完成后验证状态：

oc get n3000node

输出示例

NAME             FLASH
node1            Succeeded

验证卡的位流 ID 是否已改变：

oc get n3000node node1 -o yaml

输出示例

status:
      conditions:
          - lastTransitionTime: "2020-12-15T18:18:53Z"
            message: Flashed successfully 1
            observedGeneration: 2
            reason: Succeeded
            status: "True"
            type: Flashed
      fortville:
      - N3000PCI: 0000:1b:00.0
        NICs:
        - MAC: 64:4c:36:11:1b:a8
          NVMVersion: 7.00 0x800052b0 0.0.0
          PCIAddr: 0000:1a:00.0
          name: Ethernet Controller XXV710 Intel(R) FPGA Programmable Acceleration Card N3000 for Networking
        - MAC: 64:4c:36:11:1b:a9
          NVMVersion: 7.00 0x800052b0 0.0.0
          PCIAddr: 0000:1a:00.1
          name: Ethernet Controller XXV710 Intel(R) FPGA Programmable Acceleration Card N3000 for Networking
        - MAC: 64:4c:36:11:1b:ac
          NVMVersion: 7.00 0x800052b0 0.0.0
          PCIAddr: 0000:1c:00.0
          name: Ethernet Controller XXV710 Intel(R) FPGA Programmable Acceleration Card N3000 for Networking
        - MAC: 64:4c:36:11:1b:ad
          NVMVersion: 7.00 0x800052b0 0.0.0
          PCIAddr: 0000:1c:00.1
          name: Ethernet Controller XXV710 Intel(R) FPGA Programmable Acceleration Card N3000 for Networking
      fpga:
      - PCIAddr: 0000:1b:00.0 2
        bitstreamId: "0x2315842A010601" 3
        bitstreamVersion: 0.2.3
        deviceId: "0x0b30" 4

1: message 字段显示设备已成功闪存。
2: PCIAddr 字段指示卡的 PCI 地址。
3: bitstreamId 字段表示更新的 bitstream ID。
4: deviceID 字段表示公开给系统的卡内的位流的设备 ID。

检查节点上的 FEC PCI 设备：

验证节点配置是否正确应用：

$ oc debug node/node1

预期输出

Starting pod/<node-name>-debug ...
To use host binaries, run `chroot /host`

Pod IP: <ip-address>
If you don't see a command prompt, try pressing enter.

sh-4.4#

验证可以使用节点文件系统：
```
sh-4.4# chroot /host
```
预期输出
```
sh-4.4#
```
列出与系统中加速器关联的 PCI 设备：
```
$ lspci | grep accelerators
```
预期输出
```
1b:00.0 Processing accelerators: Intel Corporation Device 0b30
1d:00.0 Processing accelerators: Intel Corporation Device 0d8f (rev 01)
```
属于 FPGA 的设备在输出中报告。设备 ID 0b30 是 RSU 接口，用于对卡进行编程，0d8f 是新编程 5G 设备的物理功能。

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