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Exécuter NCCL sur des clusters GKE qui utilisent A3 Edge

GPU générales

Cette page explique comment exécuter des tests NVIDIA Collective Communications Library (NCCL) sur des clusters GKE personnalisés qui utilisent A3 Edge avec les protocoles de mise en réseau GPUDirect-TCPX. Un cluster GKE personnalisé est un cluster que vous créez à l'aide de commandes gcloud.

Vous pouvez utiliser les tests décrits sur cette page dans les scénarios suivants :

Si votre cluster GKE utilise des nœuds à démarrage flexible, effectuez un test de base sur deux nœuds.
Si votre cluster GKE utilise différents types de nœuds, tels que des nœuds à la demande ou liés à une réservation, utilisez un test NCCL avec la planification basée sur la topologie.

Avant de commencer

Les tests de cette page utilisent JobSet et Kueue avec la planification basée sur la topologie. Avant d'exécuter des tests, vous devez configurer votre cluster et procéder comme suit :

Installez JobSet.

Installez Kueue.

kubectl apply --server-side -f https://github.com/kubernetes-sigs/kueue/releases/download/v0.16.5/manifests.yaml

Configurer votre cluster avec JobSet et Kueue

Après avoir installé JobSet et Kueue, procédez comme suit :

Enregistrez le fichier manifeste suivant sous le nom kueue-config.yaml :

apiVersion: kueue.x-k8s.io/v1beta2
kind: Topology
metadata:
  name: "gke-default"
spec:
  levels:
  - nodeLabel: "cloud.google.com/gce-topology-block"
  - nodeLabel: "cloud.google.com/gce-topology-subblock"
  - nodeLabel: "cloud.google.com/gce-topology-host"
  - nodeLabel: "kubernetes.io/hostname"
---
apiVersion: kueue.x-k8s.io/v1beta2
kind: ResourceFlavor
metadata:
  name: a3-edge-flavor
spec:
  nodeLabels:
    cloud.google.com/gke-accelerator: nvidia-h100-80gb
  topologyName: "gke-default"
---
apiVersion: kueue.x-k8s.io/v1beta2
kind: ResourceFlavor
metadata:
  name: a3-edge-dws-flavor
spec:
  nodeLabels:
    cloud.google.com/gke-accelerator: nvidia-h100-80gb
  topologyName: "gke-default"
  tolerations:
  - key: "cloud.google.com/gke-queued"
    operator: "Exists"
    effect: NoSchedule
---
apiVersion: kueue.x-k8s.io/v1beta2
kind: AdmissionCheck
metadata:
  name: dws-prov
spec:
  controllerName: kueue.x-k8s.io/provisioning-request
  parameters:
    apiGroup: kueue.x-k8s.io
    kind: ProvisioningRequestConfig
    name: dws-config
---
apiVersion: kueue.x-k8s.io/v1beta2
kind: ProvisioningRequestConfig
metadata:
  name: dws-config
spec:
  provisioningClassName: queued-provisioning.gke.io
  podSetUpdates:
  - key: autoscaling.gke.io/provisioning-request
  valueFromProvisioningClassDetail: ResizeRequestName
  managedResources:
  - nvidia.com/gpu
---
apiVersion: kueue.x-k8s.io/v1beta2
kind: ClusterQueue
metadata:
  name: cq-tas
spec:
  namespaceSelector: {}
  clusterQueueingStrategy: BestEffortFIFO
  resourceGroups:
  - flavors:
    - name: a3-edge-flavor
      resources:
      - name: "cpu"
        nominalQuota: 1000
      - name: "memory"
        nominalQuota: 1000Ti
      - name: "nvidia.com/gpu"
        nominalQuota: 1000
    - name: a3-edge-dws-flavor
      resources:
      - name: "cpu"
        nominalQuota: 1000
      - name: "memory"
        nominalQuota: 1000Ti
      - name: "nvidia.com/gpu"
        nominalQuota: 1000
  admissionChecksStrategy:
    admissionChecks:
    - name: "dws-prov"
      onFlavors: [a3-edge-dws-flavor]
---
apiVersion: kueue.x-k8s.io/v1beta2
kind: LocalQueue
metadata:
  namespace: default
  name: lq-tas
spec:
  clusterQueue: cq-tas

Appliquez le fichier manifeste :
```
kubectl apply -f kueue-config.yaml
```

Lorsque vous exécutez des charges de travail avec la planification basée sur la topologie activée, vous pouvez spécifier le niveau de rigueur avec lequel les contraintes de topologie sont appliquées à l'aide de l'une des annotations suivantes dans votre fichier manifeste de charge de travail :

kueue.x-k8s.io/podset-required-topology: si vous utilisez cette annotation, Kueue bloque la planification jusqu'à ce que la charge de travail puisse être planifiée dans la contrainte de topologie demandée. Utilisez cette annotation pour vous assurer que les pods sont placés ensemble afin d'optimiser les performances.
kueue.x-k8s.io/podset-preferred-topology: si vous utilisez cette annotation, Kueue tente de planifier les pods dans la contrainte de topologie demandée, mais si cela n'est pas possible, il accepte la charge de travail sans respecter les contraintes de topologie.

Pour l'une ou l'autre des annotations, spécifiez l'une des valeurs suivantes comme contrainte de topologie :

cloud.google.com/gce-topology-block: planifie les pods dans le même bloc réseau.
cloud.google.com/gce-topology-subblock : planifie les pods dans le même rack.
cloud.google.com/gce-topology-host: planifie les pods sur le même hôte physique.

Tester sur deux nœuds à démarrage flexible

Pour exécuter des tests NCCL sur un cluster GKE qui utilise des VM à démarrage flexible A3 Edge, procédez comme suit. Cette procédure utilise un JobSet pour exécuter un test NCCL sur deux nœuds.

Enregistrez le fichier manifeste suivant sous le nom nccl-tas-jobset.yaml :

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: nccl-config
data:
  allgather.sh: |
    #!/bin/bash
    for script in /configs/*; do
      name=$(basename $script)
      cp $script "/scripts/$name"
      chmod +x "/scripts/$name"
    done
    /scripts/init_ssh.sh ${@};
    pushd /scripts;
    /scripts/gen_hostfiles.sh ${@};
    popd;
    /scripts/run-allgather.sh 8 eth1,eth2,eth3,eth4 1M 512M ${#};
---
apiVersion: jobset.x-k8s.io/v1alpha2
kind: JobSet
metadata:
  name: nccl-tas-test
  labels:
    kueue.x-k8s.io/queue-name: lq-tas
spec:
  suspend: true
  network:
    enableDNSHostnames: true
  replicatedJobs:
  - name: worker
    replicas: 2
    template:
      spec:
        parallelism: 1
        completions: 1
        template:
          metadata:
            annotations:
              kueue.x-k8s.io/podset-preferred-topology: "cloud.google.com/gce-topology-block"
              networking.gke.io/default-interface: 'eth0'
              networking.gke.io/interfaces: |
                        [
                          {"interfaceName":"eth0","network":"default"},
                          {"interfaceName":"eth1","network":"vpc0"},
                          {"interfaceName":"eth2","network":"vpc1"},
                          {"interfaceName":"eth3","network":"vpc2"},
                          {"interfaceName":"eth4","network":"vpc3"}
                        ]
          spec:
            terminationGracePeriodSeconds: 0
            nodeSelector:
              cloud.google.com/gke-accelerator: nvidia-h100-80gb
            tolerations:
            - key: cloud.google.com/gke-queued
              effect: NoSchedule
              value: "true"
            - key: "nvidia.com/gpu"
              operator: "Exists"
              effect: "NoSchedule"
            setHostnameAsFQDN: true
            containers:
            - name: tcpx-daemon
              image: us-docker.pkg.dev/gce-ai-infra/gpudirect-tcpx/tcpgpudmarxd-dev:v2.0.11
              command:
                - /tcpgpudmarxd/build/app/tcpgpudmarxd
                - --gpu_nic_preset
                - a3vm
                - --gpu_shmem_type
                - fd
                - --uds_path
                - /run/tcpx
                - --setup_param
                - "--verbose 128 2 0 "
              securityContext:
                privileged: true
                capabilities:
                  add:
                    - NET_ADMIN
              volumeMounts:
                - name: libraries
                  mountPath: /usr/local/nvidia/lib64
                - name: tcpx-socket
                  mountPath: /run/tcpx
                - name: sys
                  mountPath: /hostsysfs
                - name: proc-sys
                  mountPath: /hostprocsysfs
              env:
                - name: LD_LIBRARY_PATH
                  value: /usr/local/nvidia/lib64
            - name: nccl-test
              image: us-docker.pkg.dev/gce-ai-infra/gpudirect-tcpx/nccl-plugin-gpudirecttcpx-dev:v3.1.8
              command:
                - bash
                - -c
                - |
                  /scripts/container_entry.sh daemon;
                  sleep infinity;
              securityContext:
                privileged: true
              volumeMounts:
                - name: tcpx-socket
                  mountPath: /tmp
                - name: libraries
                  mountPath: /usr/local/nvidia/lib64
                - name: nccl-config
                  mountPath: /configs
                - name: shared-memory
                  mountPath: /dev/shm
              resources:
                limits:
                  cpu: "200"
                  memory: "1800Gi"
                  nvidia.com/gpu: 8
                requests:
                  cpu: "200"
                  memory: "1800Gi"
                  nvidia.com/gpu: 8
            volumes:
            - name: libraries
              hostPath:
                path: /home/kubernetes/bin/nvidia/lib64
            - name: tcpx-socket
              emptyDir: {}
            - name: sys
              hostPath:
                path: /sys
            - name: proc-sys
              hostPath:
                path: /proc/sys
            - name: shared-memory
              emptyDir:
                medium: Memory
                sizeLimit: 250Gi
            - name: nccl-config
              configMap:
                name: nccl-config
                defaultMode: 0777

Appliquez le fichier manifeste à votre cluster :
```
kubectl apply -f nccl-tas-jobset.yaml
```
Vérifiez que le JobSet est accepté et en cours d'exécution :
```
kubectl get jobset nccl-tas-test
```
Attendez que le JobSet soit réactivé et que les pods atteignent l'état Running.

Déclenchez le test NCCL en exécutant le script allgather.sh à partir du premier pod de calcul :

kubectl exec --stdin --tty --container=nccl-test nccl-tas-test-worker-0-0 -- /configs/allgather.sh nccl-tas-test-worker-0-0 nccl-tas-test-worker-1-0

La sortie d'un test à deux nœuds est semblable à la suivante :

  #                                                              out-of-place                       in-place
  #       size         count      type   redop    root     time   algbw   busbw #wrong     time   algbw   busbw #wrong
  #        (B)    (elements)                               (us)  (GB/s)  (GB/s)            (us)  (GB/s)  (GB/s)
      1048576         16384     float    none      -1    696.8    1.50    1.41      0    729.0    1.44    1.35      0
      ...
      536870912       8388608     float    none      -1   7101.7   75.60   70.87      0   7060.9   76.03   71.28      0
  # Out of bounds values : 0 OK
  # Avg bus bandwidth    : 29.8293

Déployer une charge de travail de test NCCL avec la planification basée sur la topologie

Si vous avez plus de deux nœuds, nous vous recommandons d'utiliser le test suivant, qui utilise la planification basée sur la topologie. Pour exécuter des tests NCCL avec la planification basée sur la topologie sur un cluster GKE qui utilise des VM à démarrage flexible A3 Edge, procédez comme suit.

Enregistrez le fichier manifeste suivant sous le nom nccl-jobset-test.yaml. Remplacez NUM_NODES par le nombre de nœuds du pool de nœuds :

apiVersion: jobset.x-k8s.io/v1alpha2
kind: JobSet
metadata:
  name: nccl-ag
  labels:
    kueue.x-k8s.io/queue-name: lq-tas
spec:
  ttlSecondsAfterFinished: 1200
  suspend: true
  network:
    enableDNSHostnames: true
  replicatedJobs:
    - name: worker
      template:
        spec:
          parallelism: NUM_NODES
          completions: NUM_NODES
          template:
            metadata:
              annotations:
                kueue.x-k8s.io/podset-preferred-topology: "cloud.google.com/gce-topology-subblock"
                networking.gke.io/default-interface: 'eth0'
                networking.gke.io/interfaces: |
                        [
                          {"interfaceName":"eth0","network":"default"},
                          {"interfaceName":"eth1","network":"vpc0"},
                          {"interfaceName":"eth2","network":"vpc1"},
                          {"interfaceName":"eth3","network":"vpc2"},
                          {"interfaceName":"eth4","network":"vpc3"}
                        ]
            spec:
              activeDeadlineSeconds: 3600
              restartPolicy: Never
              nodeSelector:
                cloud.google.com/gke-accelerator: nvidia-h100-80gb
              tolerations:
              - key: cloud.google.com/gke-queued
                operator: "Exists"
                effect: NoSchedule
              - key: "nvidia.com/gpu"
                operator: "Exists"
                effect: "NoSchedule"
              setHostnameAsFQDN: true
              volumes:
              - name: proc
                hostPath:
                  path: /proc
              - name: nvidia
                hostPath:
                  path: /home/kubernetes/bin/nvidia
              - name: libraries
                hostPath:
                  path: /home/kubernetes/bin/nvidia/lib64
              - name: tcpx-socket
                emptyDir: {}
              - name: shared-memory
                emptyDir:
                  medium: "Memory"
                  sizeLimit: 250Gi
              containers:
              - name: tcpx-daemon
                image: us-docker.pkg.dev/gce-ai-infra/gpudirect-tcpx/tcpgpudmarxd-dev:v2.0.11
                command:
                  - /tcpgpudmarxd/build/app/tcpgpudmarxd
                  - --gpu_nic_preset
                  - a3vm
                  - --gpu_shmem_type
                  - fd
                  - --uds_path
                  - /run/tcpx
                  - --setup_param
                  - "--verbose 128 2 0 "
                securityContext:
                  privileged: true
                volumeMounts:
                  - name: tcpx-socket
                    mountPath: /run/tcpx
                  - name: libraries
                    mountPath: /usr/local/nvidia/lib64
              - name: nccl-test
                stdin: true
                tty: true
                image: us-docker.pkg.dev/gce-ai-infra/gpudirect-tcpx/nccl-plugin-gpudirecttcpx-dev:v3.1.8
                securityContext:
                  privileged: true
                env:
                - name: MY_NODE_NAME
                  valueFrom:
                    fieldRef:
                      fieldPath: spec.nodeName
                - name: OMPI_ALLOW_RUN_AS_ROOT
                  value: "1"
                - name: OMPI_ALLOW_RUN_AS_ROOT_CONFIRM
                  value: "1"
                - name: N_NODES
                  value: "NUM_NODES"
                - name: LD_LIBRARY_PATH
                  value: /usr/local/nvidia/lib64
                command:
                - bash
                - -c
                - |
                  /scripts/container_entry.sh daemon &
                  export POSTFIX=$(hostname | cut -d . -f 2-)
                  export WORKERS_BASENAME=$(hostname | cut -d . -f 1 | rev | cut -d - -f 2- | rev )
                  export NODE_RANK=$JOB_COMPLETION_INDEX
                  for i in `seq 0 $(($N_NODES-1))`; do
                    OTHER=${WORKERS_BASENAME}-${i}.${POSTFIX}
                    until ssh -p 222 -o StrictHostKeyChecking=no $OTHER hostname; do
                      sleep 10
                    done
                    echo ${OTHER} port=222 slots=8 | tee -a /tmp/hostfile;
                  done
                  if [[ "${NODE_RANK}" -eq "0" ]]; then
                      /scripts/run-allgather.sh 8 eth1,eth2,eth3,eth4 1M 512M ${N_NODES}
                  else
                      while ping -c 1 ${WORKERS_BASENAME}-0.${POSTFIX}; do
                      sleep 5
                  done
                  fi
                  exit 0
                volumeMounts:
                - name: nvidia
                  mountPath: /usr/local/nvidia
                - name: tcpx-socket
                  mountPath: /tmp
                - name: libraries
                  mountPath: /usr/local/nvidia/lib64
                - name: shared-memory
                  mountPath: /dev/shm
                resources:
                  limits:
                    cpu: "200"
                    memory: "1800Gi"
                    nvidia.com/gpu: 8
                  requests:
                    cpu: "200"
                    memory: "1800Gi"
                    nvidia.com/gpu: 8

Appliquez le fichier manifeste :
```
kubectl apply -f nccl-jobset-test.yaml
```
Vérifiez que la charge de travail est acceptée et qu'elle atteint l'état Completed.

Récupérez les journaux du pod correspondant à nccl-ag-worker-0-0-.* pour afficher les résultats :

kubectl logs $(kubectl get pods -o go-template='{{range .items}}{{.metadata.name}}{{"\n"}}{{end}}' | grep nccl-ag-worker-0-0)

Étape suivante

Collectez et comprenez les journaux NCCL pour le dépannage afin de comprendre les résultats des tests et résoudre les problèmes.
Découvrez comment résoudre les problèmes de performances lentes.