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DASH と SmartSwitch の考え方

DASH と SmartSwitch は混同されやすい言葉ですが、別レイヤのものです。DASH は 「ENI 単位で VNet / ACL / metering / Service Tunnel を高速にこなす」データプレーン API と SONiC 実装 を指し、SmartSwitch は 「NPU スイッチに複数の DPU をぶら下げ、DASH を含む処理を DPU で動かす」物理 / 制御プラットフォーム を指します。

つまり「DASH を動かす器」が SmartSwitch であり、SmartSwitch 上で動く主役のオーバーレイ処理が DASH です。

DASH は何を解くか

DASH は ENI（Elastic Network Interface）という単位を中心に置きます。1 つの ENI は 1 つの VM ないしテナント接続点で、その配下に VNet（VxLAN VNI と underlay）、Outbound / Inbound ルーティング、ACL、metering、Service Tunnel、Private Link 等の設定が紐付きます。コントローラはこれらを DASH_VNET / DASH_ENI / DASH_ROUTE / DASH_ACL_GROUP 等のテーブルとしてプッシュし、DashOrch / DashVnetOrch / DashAclOrch といった orchagent が SAI へ落とします。

DASH 自体はホスト型 SmartNIC でも appliance card でも動く設計ですが、SONiC コミュニティの SmartSwitch では「DPU を SONiC で動かし、その上で DASH を回す」形を取ります。

SmartSwitch の役割分担

SmartSwitch は次の 2 つから成ります。

  • NPU: 従来の SONiC スイッチ。物理 port、underlay forwarding、ACL、BGP、HA の制御 daemon、DPU 管理を担う。
  • DPU: DASH オーバーレイ処理用の SoC。SONiC OS が乗り、DashOrch 系の orchagent と SAI 実装が走る。NPU と midplane で繋がる。

NPU は DPU に対して次を提供します。

  • DPU の電源 / リセット / PCIe 制御（PMON）
  • 管理 IP の払い出し（midplane bridge 上の DHCP server）
  • overlay 設定の中継先 redis（後述）
  • HA actor（HAMgrD）
  • gNMI / gNOI 経由の外部 API 接続点

DPU は NPU を gateway のように扱い、自身の overlay 状態を NPU 側に置いた redis に書き出します。

NPU 側 DB と DPU overlay DB

DPU はメモリが厳しいため、DASH の全オブジェクト（多数の ENI、VNET、ACL、route 等）を DPU 自身の redis に保持するのは現実的ではありません。そこで DPU 用の overlay redis を NPU 上に立てて、DPU から remote 接続させる 構成を取ります。NPU 上には DPU 数だけ独立した database container（redisdpu0 / redisdpu1 …）が動き、それぞれ別 redis インスタンスとして DPU 1 つに対応します。

この設計の利点は次の通りです。

  • DPU 側の RAM 圧迫を避ける
  • コントローラは NPU 側に書くだけで DPU を意識せず済む（API 表面が単純化）
  • multi-ASIC と同じ daemon (featured) で機構を再利用できる

ENI ベース転送と VIP

NPU から DPU へのトラフィック振り分け方式は 2 つあります。

方式 振り分けの単位 VIP 消費 拡張性
VIP ベース DPU ごとに別 VIP DPU 数だけ消費 小規模向け
ENI ベース転送 スイッチ単位 VIP + ENI 単位 ACL リダイレクト 1 cluster 1 VIP SmartSwitch を跨いだ ENI 配置が可能

SmartSwitch では ENI ベース転送が採用され、NPU 上で ENI_REDIRECT 型 ACL が ENI 宛パケットをローカル DPU またはリモート DPU の tunnel nexthop へ落とします。これを生成するのが DashEniFwdOrch です。

HA の考え方

SmartSwitch HA は「DPU レベルで active / standby のペアを作り、フェイルオーバーは NPU 側の HAMgrD が駆動する」モデルです。HAMgrD は NPU 側の actor で、DPU の状態、peer DPU との同期、SAI HA セッションを管理します。DPU 自体は自分の HA 状態を knows しますが、誰と誰がペアか・どちらが active かは NPU 側で決めます。

用語の整理

用語 意味
DASH ENI 単位で VNet / ACL / metering を扱うオーバーレイデータプレーン API
ENI Elastic Network Interface。テナント / VM 接続点の論理単位
DPU DASH 処理をこなす SoC。SONiC OS が動く
NPU 従来の SONiC スイッチ部分。DPU を抱える親
SmartSwitch NPU + 複数 DPU から成る物理プラットフォーム
midplane bridge NPU と DPU を繋ぐ内部 L2 / 管理ネットワーク（169.254.200.254 系）
HAMgrD NPU 側 HA actor daemon
has_per_dpu_scope FEATURE テーブルの leaf。DPU 数分の instance を起動するかを示す

まず読み手の質問に答える

この機能はそもそも何か

DASH は「VM / コンテナ単位のオーバーレイ処理を、ホスト CPU ではなく専用ハードウェア（DPU や appliance）に下ろすための SONiC データプレーン API」です。SmartSwitch は「その DPU を 1 〜数台ぶら下げた物理スイッチを SONiC として制御する箱」です。前者がソフトウェア契約、後者が箱の話です。

エンドユーザー視点では、「テナント単位の VNet ルーティング・ACL・metering・Service Tunnel をパブリッククラウド規模（数万 ENI 級）で 1 装置にまとめたい」というニーズに応えます。これを SONiC ノースバウンド API（gNMI / Redis）で投入すると、ノースバウンド側は DPU を意識せず、SmartSwitch 内部の NPU/DPU 分担は SONiC 側が引き受けます。

何を解決するか

従来の VxLAN gateway や software ロードバランサで「テナント数が増えると CPU が詰まる / フロー数が増えると state table が破綻する」問題が起きていました。DASH は次のように分解して解決します。

  • ENI ごとの per-tenant 状態（VNet route、ACL、metering）を DPU の専用テーブル に積み、線形にスケールさせる
  • VxLAN / NSH / Service Tunnel の encap/decap を DPU のパケット処理パイプライン に固定し、CPU 経由を回避する
  • スイッチ単位の VIP で受けて ENI 単位で DPU に振り分ける（ENI ベース転送）ことで、テナント追加に伴う VIP 消費を抑える

SONiC 全体での位置

DASH は オーバーレイ転送のスキーマ拡張、SmartSwitch は 箱の構成プロファイル という関係です。

層 関係する SONiC コンポーネント 役割
ノースバウンド gNMI / Redis CONFIG_DB / DASH_* テーブル テナント / ENI / VNet 設定の投入口
NPU 制御面 swss、bgpd（FRR）、HAMgrD、pmon、featured underlay 経路、DPU 管理、HA actor
NPU データ面 syncd、SAI、ACL（ENI Redirect）、midplane bridge ENI ベース転送、underlay VxLAN
DPU 制御面 DPU 側 SONiC OS、DashOrch 系 DASH オブジェクトの SAI への落とし込み
DPU データ面 DASH 対応 SAI 実装（ベンダー）、DPU パイプライン overlay encap/decap、ACL、metering
ストレージ NPU 上の redisdpu0..N container DPU 用 overlay DB の host

用語定義（章内で繰り返し出るもの）

  • ENI: Elastic Network Interface。テナント／VM の接続点を表す論理単位。1 ENI = 1 MAC + (任意の) VNet 紐付き。
  • VNet: VxLAN VNI で識別されるテナント仮想 L3 ネットワーク。DASH_VNET テーブルが定義する。
  • DPU: Data Processing Unit。DASH パイプラインを持つ SoC ないし SmartNIC。
  • NPU: Network Processing Unit。従来の SONiC スイッチ ASIC。
  • midplane bridge: NPU と DPU を繋ぐ内部 L2 ネットワーク（169.254.200.x 系）。管理 IP、HA、redis 通信に使う。
  • redisdpuN: NPU 上に立つ DPU 専用 redis container。DPU は自分の overlay 状態をここに書く。
  • ENI ベース転送: スイッチ単位の VIP で受け、ACL の ENI_REDIRECT 型で ENI 別 DPU に振る方式。
  • HAMgrD: NPU 側に立つ HA actor。DPU ペアの active/standby を駆動する。
  • has_per_dpu_scope: FEATURE テーブルの leaf。true の feature は DPU 数だけ instance を起動する。
  • Service Tunnel / Private Link: テナントが Azure 系の SaaS や PrivateLink endpoint に抜けるための named tunnel 機能。
  • Outbound / Inbound 方向: ENI を中心に「VM → 外」が Outbound、「外 → VM」が Inbound。ルーティングテーブルが別建て。

典型シーン

sequenceDiagram
    participant CTRL as Controller (gNMI)
    participant NPU as NPU CONFIG_DB
    participant ROUT as DashOrch (NPU/DPU)
    participant RDPU as redisdpuN (on NPU)
    participant DPU as DPU SAI
    participant LB as ENI Redirect ACL

    CTRL->>NPU: DASH_VNET / DASH_ENI / DASH_ROUTE 投入
    NPU->>ROUT: subscribe 通知
    ROUT->>RDPU: ASIC_DB 相当を DPU 用 redis に書く
    RDPU->>DPU: SAI 経由でパイプラインに反映
    ROUT->>LB: ENI_REDIRECT ACL を NPU に投入
    Note over LB: VIP 宛パケットを ENI 単位で<br/>local/remote DPU の nexthop へ
    LB->>DPU: トラフィック到着
    DPU-->>LB: encap/ACL/metering 適用後 egress

ポイントは「制御は NPU 側 redis を一意の入口にする」「データプレーンの分岐は NPU 上 ACL で済ます」の二段で、ノースバウンドからは DPU の存在が透けて見えにくい点です。

似ているが別物のもの

比較対象 DASH / SmartSwitch との違い
通常の SONiC VxLAN / EVPN ゲートウェイ（03 章） テナント数・per-ENI state が増えると CPU/TCAM が破綻する。DASH は per-ENI state を DPU 側に押し込む
Multi-ASIC chassis（12 章） 複数 ASIC を 1 装置に積む点は似るが、Multi-ASIC は単一スイッチング機能、SmartSwitch は NPU + 別役割の DPU
単体 SmartNIC（DPU 単独） SmartNIC は server NIC 側に DPU を載せる発想。SmartSwitch は ToR 側に集約
ホストベースの仮想 router（OVS / VPP） CPU 上で動かす分柔軟だが、per-flow CPU コストが線形に効く。DASH はパイプライン処理
MPLS / SRv6 ベース L3VPN（17 章） DASH は ENI 単位の policy / metering まで含む。MPLS / SRv6 はラベル経路提供が主

読了後にできるようになること

  • HLD のどれが「DASH スキーマ側」でどれが「SmartSwitch 物理側」なのかを切り分けて読める
  • DASH_* テーブルや redisdpuN container の役割を見て「どのレイヤの問題か」を判定できる
  • HA や DPU 障害時の駆動主体が NPU 側（HAMgrD）であることを前提に 運用 を組める
  • 他社 SmartSwitch / DPU 製品との比較で SONiC / DASH 採用範囲を質問できる

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この章の前提知識

この章を読み進める前に、次の章を押さえておくと迷子になりにくい。