📚 课程目录第2章开发环境搭建与首次接触

2. 开发环境搭建与首次接触

BlueField DPU 与普通网卡最大的区别在于：它本身就是一台独立运行的 ARM 计算机，拥有自己的 CPU、内存、存储、固件和操作系统。因此“开发环境搭建”实际上要同时处理两条系统线——x86 主机（Host）一侧和 DPU 一侧，并通过 BMC、串口、SSH、bfb 镜像安装等环节把两者打通。本节按真实上机顺序展开，先建立物理与带外通道，再完成 DPU 系统安装，最后准备 DOCA 开发容器。

一、上电前的物理连接与 BMC 带外管理

BlueField-2 DPU 通常以 PCIe 卡形式插在服务器 x86 主机的 PCIe 插槽中。上电前需要确认三类连接：PCIe 金手指已完全插入并固定；DPU 的两个 QSFP 端口按需接入光模块或 DAC 线缆；最关键的是 BMC 管理网口（部分型号为 RJ45 或通过 OOB 接口）接入管理交换机。BMC 是 DPU 的带外管理控制器，即使 DPU 的 ARM 系统未启动，只要卡上有待机供电，BMC 就能响应。

BMC 默认地址因厂商而异，常见为 192.168.0.1 或 192.168.1.1，用户名/密码多为 root/0penBmc（注意是数字 0）。首次接入时，把开发机网卡设为同网段静态地址，例如 192.168.0.100/24，然后执行：

# 探测 BMC 是否在线
ping 192.168.0.1

# 通过 Redfish 查询 DPU 基本信息
curl -k -u root:0penBmc https://192.168.0.1/redfish/v1/Systems/Bluefield

# 查看当前电源状态
curl -k -u root:0penBmc https://192.168.0.1/redfish/v1/Systems/Bluefield | grep PowerState

BMC 提供 Web 界面、Redfish API 和串口重定向三种访问方式。Web 界面适合查看传感器、固件版本和电源状态；Redfish 适合脚本化批量操作；串口重定向则用于系统安装和故障排查。三者互补，缺一不可。

二、串口接入：观察 DPU 启动全过程

串口是 DPU 首次上电时唯一可靠的“眼睛”。在 DPU 的 ARM 系统尚未安装或网络未配置时，SSH 无法使用，只能通过串口查看 U-Boot、内核和安装程序的输出。BMC 通常把 DPU 的串口映射为 /dev/ttyUSB0 或通过 SOL（Serial over LAN）暴露。以本地 USB 转串口为例：

# 查看串口设备
ls /dev/ttyUSB*

# 使用 minicom 连接，波特率 115200
minicom -D /dev/ttyUSB0 -b 115200

# 或使用 screen
screen /dev/ttyUSB0 115200

连接成功后按回车，应能看到 U-Boot 提示符或 Linux 登录提示。若通过 BMC 的 SOL 访问，可使用 ipmitool sol activate。串口输出中要重点关注：内存容量识别、eMMC/NVMe 存储识别、网口 PHY 初始化、以及是否进入 UEFI Shell 或安装引导。这些信息直接决定后续 bfb 镜像能否正常写入。

三、bfb 镜像安装：把 DPU 变成可用系统

bfb（BlueField Boot Stream）是 NVIDIA 提供的 DPU 系统镜像包，内含 UEFI、ATF、U-Boot、Linux 内核、根文件系统和 DOCA 运行时。安装 bfb 的本质是把这套镜像写入 DPU 的 eMMC 或 NVMe。推荐在 x86 主机上通过 bfb-install 工具经 RSHIM 通道完成，因为 RSHIM 不依赖 DPU 已有系统，属于“裸机烧录”通道。

# 在 x86 主机上安装 rshim 与 bfb-install
sudo apt install rshim
sudo systemctl start rshim

# 确认 RSHIM 设备出现
ls /dev/rshim0/

# 下载并安装 bfb 镜像（示例版本）
wget https://content.mellanox.com/BlueField/BFB/bf-bundle-2.5.0-108_24.04_ubuntu-22.04_prod.bfb
sudo bfb-install -b bf-bundle-2.5.0-108_24.04_ubuntu-22.04_prod.bfb -r rshim0

安装过程中，串口会持续输出写入进度。典型阶段包括：擦除存储、写入 boot stream、写入根文件系统、校验。完成后 DPU 自动重启，首次启动会进行文件系统扩展和 SSH 密钥生成。判断安装成功的依据是：串口出现登录提示，且 DPU 的 oob_net0 或 tmfifo_net0 接口获得地址。

bfb 版本必须与 DPU 硬件型号（BlueField-2 或 BlueField-3）匹配。BlueField-3 的 bfb 不能用于 BlueField-2，反之亦然。安装前用 BMC Redfish 查询 Model 字段确认。

四、主机与 DPU 双系统协同

安装完成后，系统进入“双系统”状态：x86 主机运行自己的 OS，DPU 运行 Ubuntu。两者通过 PCIe 内部通道和 RSHIM 虚拟网口通信。DPU 侧通常出现 tmfifo_net0（默认 192.168.100.1/24），主机侧出现 tmfifo_net0（默认 192.168.100.2/24）。这是最稳定的管理通道。

# 主机侧查看 RSHIM 网口
ip addr show tmfifo_net0

# 从主机 SSH 登录 DPU
ssh ubuntu@192.168.100.1

# DPU 侧查看 PCIe 功能与网口
lspci | grep Mellanox
ip link show

双系统协同的关键是明确“谁管谁”：主机负责 PCIe 枚举、驱动加载和业务下发；DPU 负责网络卸载、存储虚拟化和安全策略执行。开发时通常从主机 SSH 进 DPU，在 DPU 上编译和运行 DOCA 程序，再通过主机侧验证数据面效果。

五、DOCA 开发容器准备

DOCA 是 NVIDIA 为 DPU 提供的软件开发框架，包含 DOCA SDK、驱动、库和示例。官方推荐在 DPU 上使用 DOCA 容器进行开发，以保证环境一致。容器镜像通常从 NGC 拉取，需要先在 DPU 上安装 Docker 并配置 NVIDIA Container Toolkit。

# 在 DPU 上安装 Docker
sudo apt update
sudo apt install -y docker.io
sudo systemctl enable --now docker

# 拉取 DOCA 开发容器（示例版本）
sudo docker pull nvcr.io/nvidia/doca/doca:2.5.0-devel

# 启动容器并挂载工作目录
sudo docker run -it --rm --privileged --network host \
  -v /home/ubuntu/doca_ws:/workspace \
  nvcr.io/nvidia/doca/doca:2.5.0-devel /bin/bash

进入容器后，用 doca_info 查看版本，用 pkg-config --modversion doca-common 确认库可用。若要在主机侧交叉编译，则需在主机安装 DOCA-Host 包，并通过 doca_caps 查询 DPU 能力集。容器准备完成的判断标准是：能编译并运行一个最小 DOCA 示例（如 doca_flow 的 flow_acl），且程序能识别到 DPU 的 representor 端口。

DOCA 容器需要 --privileged 和 host 网络才能访问 DPU 的硬件卸载资源。生产环境应改用更细粒度的 device 挂载和 capability 配置，避免过度授权。

至此，开发环境的主干已经打通：BMC 提供带外控制，串口提供启动观测，RSHIM 提供裸机烧录，bfb 提供完整系统，双系统 SSH 提供日常开发入口，DOCA 容器提供一致的编译运行环境。后续所有 DPU 卸载开发都建立在这条链路上。