Seminar Kube-OVN Performance-Optimierung, FastPath und Hardware-Offloading

Der Kurs vermittelt eine methodische Performanceanalyse für Kube-OVN. Baselines, Paketpfade, MTU, CPU- und Interruptverhalten, OVS-Parameter, FastPath, eBPF, DPDK und SmartNIC-Offloading werden anhand reproduzierbarer Messungen bewertet.

Inhaltsübersicht

1. Lernziele
2. Seminarinhalte
3. Praxisübungen
4. Zielgruppe
5. Voraussetzungen

Lernziele

• reproduzierbare Netzwerk-Baselines erstellen
• Engpässe entlang des Kube-OVN-Datenpfads lokalisieren
• Software- und Hardwarebeschleunigung realistisch bewerten
• Optimierungen mit Funktions- und Regressionstests absichern

Seminarinhalte

1. Messdesign und Baseline

Dieses Themenmodul verbindet fachliche Planung, technische Umsetzung und eine prüfbare Abnahme. Die Arbeit erfolgt an einer zusammenhängenden Laborumgebung, damit Abhängigkeiten und Datenpfade sichtbar bleiben.

1. Schritt 1 – Analyse: Ziele, Workloads, Paketgrößen, Topologien und Störgrößen definieren.
2. Schritt 2 – Umsetzung: ein reproduzierbares Messverfahren für Durchsatz, Latenz und Verlust aufbauen.
3. Schritt 3 – Prüfung: Messstreuung und Vergleichbarkeit mit Wiederholungsläufen prüfen.

2. Datenpfad und Engpassanalyse

Dieses Themenmodul verbindet fachliche Planung, technische Umsetzung und eine prüfbare Abnahme. Die Arbeit erfolgt an einer zusammenhängenden Laborumgebung, damit Abhängigkeiten und Datenpfade sichtbar bleiben.

1. Schritt 1 – Analyse: Pod-, Service-, NAT- und externe Pfade in Teilstrecken zerlegen.
2. Schritt 2 – Umsetzung: Metriken, CPU-Profile und Flow-Informationen erfassen.
3. Schritt 3 – Prüfung: Engpässe durch kontrollierte Variation einzelner Faktoren lokalisieren.

3. MTU, Offloads und Kernelpfad

Dieses Themenmodul verbindet fachliche Planung, technische Umsetzung und eine prüfbare Abnahme. Die Arbeit erfolgt an einer zusammenhängenden Laborumgebung, damit Abhängigkeiten und Datenpfade sichtbar bleiben.

1. Schritt 1 – Analyse: MTU-Ketten, Fragmentierung, GRO/GSO/TSO und Queueing untersuchen.
2. Schritt 2 – Umsetzung: geeignete MTU- und Offload-Einstellungen testen.
3. Schritt 3 – Prüfung: Auswirkungen auf Durchsatz, Latenz und Kompatibilität vergleichen.

4. OVS- und OVN-Optimierung

Dieses Themenmodul verbindet fachliche Planung, technische Umsetzung und eine prüfbare Abnahme. Die Arbeit erfolgt an einer zusammenhängenden Laborumgebung, damit Abhängigkeiten und Datenpfade sichtbar bleiben.

1. Schritt 1 – Analyse: Flow-Anzahl, Megaflows, Handler, Revalidator und Datenbanklast analysieren.
2. Schritt 2 – Umsetzung: ausgewählte OVS-/OVN-Parameter kontrolliert anpassen.
3. Schritt 3 – Prüfung: Verbesserungen und Nebenwirkungen mit derselben Baseline belegen.

5. FastPath und eBPF

Dieses Themenmodul verbindet fachliche Planung, technische Umsetzung und eine prüfbare Abnahme. Die Arbeit erfolgt an einer zusammenhängenden Laborumgebung, damit Abhängigkeiten und Datenpfade sichtbar bleiben.

1. Schritt 1 – Analyse: Einsatzgrenzen, Funktionsabdeckung und Betriebsanforderungen bewerten.
2. Schritt 2 – Umsetzung: FastPath- oder eBPF-bezogene Beschleunigung in einer Testumgebung aktivieren.
3. Schritt 3 – Prüfung: Leistungsgewinn, Policy-Funktion und Rückfallverhalten prüfen.

6. DPDK und SmartNIC

Dieses Themenmodul verbindet fachliche Planung, technische Umsetzung und eine prüfbare Abnahme. Die Arbeit erfolgt an einer zusammenhängenden Laborumgebung, damit Abhängigkeiten und Datenpfade sichtbar bleiben.

1. Schritt 1 – Analyse: Hardware, Treiber, NUMA, Hugepages und Offload-Fähigkeiten inventarisieren.
2. Schritt 2 – Umsetzung: eine exemplarische Offloading-Topologie planen und soweit verfügbar konfigurieren.
3. Schritt 3 – Prüfung: Kosten, Komplexität, Funktionsumfang und Messwerte gegenüberstellen.

7. Produktionsfreigabe

Dieses Themenmodul verbindet fachliche Planung, technische Umsetzung und eine prüfbare Abnahme. Die Arbeit erfolgt an einer zusammenhängenden Laborumgebung, damit Abhängigkeiten und Datenpfade sichtbar bleiben.

1. Schritt 1 – Analyse: Risiken, Wartbarkeit und Erfolgskriterien der Optimierung bestimmen.
2. Schritt 2 – Umsetzung: Änderungs-, Rollback- und Monitoringplan erstellen.
3. Schritt 3 – Prüfung: Regression, Stabilität und Langzeitverhalten mit Abnahmetests verifizieren.

Praxisübungen

• Erstellung einer vollständigen Performance-Baseline
• MTU- und Offload-Vergleich mit identischer Last
• Bewertung einer FastPath- oder Hardware-Offloading-Option

Zielgruppe

Erfahrene Kubernetes-, Linux- und Netzwerkadministratoren, Performance Engineers und Plattformarchitekten

Voraussetzungen

Praktische Kube-OVN- und Linux-Netzwerkerfahrung sowie Grundlagen zu OVS/OVN, CPU, NUMA und Netzwerkmessungen