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Configura VMs compatibles con NUMA

En este documento, se describe cómo configurar clústeres y VMs para admitir cargas de trabajo de alto rendimiento y baja latencia con las eficiencias de procesamiento del acceso a memoria no uniforme (NUMA). Hay instrucciones para ajustar la configuración de Kubernetes para los nodos del clúster. Este documento también incluye instrucciones para configurar máquinas virtuales (VMs) con afinidad de NUMA para que se programen y aprovechen los nodos de NUMA.

Con una VM compatible con NUMA, toda la comunicación dentro de la VM es local para el nodo de NUMA. La VM compatible con NUMA evita las transacciones de datos hacia y desde recursos remotos que pueden degradar el rendimiento de la VM.

Configura nodos para usar NUMA

En las siguientes secciones, se describe cómo configurar los componentes críticos de Kubernetes para ajustar el nodo y asegurarte de que pueda programar contenedores compatibles con NUMA. Estos nodos de NUMA están ajustados para optimizar el rendimiento de la CPU y la memoria. Sigue las instrucciones para cada nodo en el que deseas ejecutar VMs compatibles con NUMA.

Actualiza la configuración de kubelet

Como parte de la configuración del nodo para admitir la afinidad del nodo NUMA, debes hacer los siguientes cambios en la configuración de kubelet:

Habilita el administrador de CPU con una política static.
Habilita el administrador de memoria con una política Static.
Habilita el administrador de topología con una topología restricted.

Para configurar kubelet en tu nodo trabajador, haz lo siguiente:

Busca el archivo kubelet en tu nodo trabajor y ábrelo para editarlo:
```
edit /etc/default/kubelet
```
Si no ves el archivo kubelet, créalo con el siguiente comando:
```
echo "KUBELET_EXTRA_ARGS=\"\"" >> /etc/default/kubelet
```
Este comando crea el archivo kubelet con una sección vacía KUBELET_EXTRA_ARGS="".
Para habilitar el administrador de CPU con una política static, agrega la --cpu-manager-policy=static marca a la KUBELET_EXTRA_ARGS="" sección del archivo:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static"
```
Para habilitar el administrador de memoria con una política Static, agrega la --memory-manager-policy=Static marca a la KUBELET_EXTRA_ARGS="" sección del archivo:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static --memory-manager-policy=Static"
```
Para habilitar el administrador de topología con una política restricted, agrega la --topology-manager-policy=restricted marca a la KUBELET_EXTRA_ARGS="" sección del archivo:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static --memory-manager-policy=Static --topology-manager-policy=restricted"
```

Verifica la cantidad actual de memoria reservada por Google Distributed Cloud:

cat /var/lib/kubelet/kubeadm-flags.env

El resultado debe verse de la siguiente manera:

KUBELET_KUBEADM_ARGS="--anonymous-auth=false --authentication-token-webhook=true --authorization-mode=Webhook --container-runtime=remote --container-runtime-endpoint=unix:///run/containerd/containerd.sock --feature-gates=SeccompDefault=true --kube-reserved=cpu=100m,memory=3470Mi --max-pods=110 --node-ip=192.168.1.190 --node-labels=baremetal.cluster.gke.io/k8s-ip=192.168.1.190,baremetal.cluster.gke.io/namespace=cluster-user001,baremetal.cluster.gke.io/node-pool=node-pool-1,cloud.google.com/gke-nodepool=node-pool-1 --pod-infra-container-image=gcr.io/anthos-baremetal-release/pause-amd64:3.1-gke.5 --provider-id=baremetal://192.168.1.190 --read-only-port=10255 --rotate-server-certificates=true --seccomp-default=true"

El parámetro de configuración --kube-reserved=cpu=100m,memory=3470Mi indica que Google Distributed Cloud reservó 3,470 mebibytes de memoria en el nodo.

Establece la marca --reserved-memory en la sección KUBELET_EXTRA_ARGS del archivo kubelet en 100 mebibytes más que la memoria reservada actual para tener en cuenta el umbral de expulsión. Si no hay memoria reservada, puedes omitir este paso.

Por ejemplo, con la memoria reservada de 3470Mi del ejemplo del paso anterior, reservas 3570Mi de memoria en el archivo kubelet:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static --memory-manager-policy=Static --topology-manager-policy=restricted --reserved-memory=0:memory=3570Mi"
```
Quita los archivos de estado de la CPU y la memoria del directorio /var/lib:
```
rm /var/lib/cpu_manager_state
rm /var/lib/memory_manager_state
```
Reinicia kubelet:
```
systemctl start kubelet
```

Para obtener más información sobre esta configuración de políticas, consulta la siguiente documentación de Kubernetes:

Configura el nodo para usar hugepages

Una vez que habilites el administrador de memoria con la política Static, puedes agregar hugepages para mejorar aún más el rendimiento de la carga de trabajo del contenedor en tus nodos de NUMA. Como su nombre lo indica, las hugepages te permiten especificar páginas de memoria que son más grandes que los 4 kibibytes (KiB) estándar. El entorno de ejecución de VM en GDC admite hugepages de 2 mebibytes (MiB) y 1 gibibyte (GiB). Puedes configurar hugepages para un nodo en el tiempo de ejecución o cuando se inicia la máquina del nodo. Te recomendamos que configures hugepages en cada nodo en el que deseas ejecutar VMs compatibles con NUMA.

Para configurar la cantidad de hugepages de un tamaño específico en tu nodo de NUMA en el tiempo de ejecución, usa el siguiente comando:
```
echo HUGEPAGE_QTY > \
    /sys/devices/system/node/NUMA_NODE/hugepages/hugepages-HUGEPAGE_SIZEkB/nr_hugepages
```
Reemplaza lo siguiente:
- HUGEPAGE_QTY: Es la cantidad de hugepages que se asignarán del tamaño especificado.
- NUMA_NODE: Es el nodo de NUMA, como node0, al que asignas hugepages.
- HUGEPAGE_SIZE: Es el tamaño de las hugepages en kibibytes, 2048 (2 MiB) o 1048576 (1 GiB).

Configura una VM para usar el nodo de NUMA

Una vez que los nodos del clúster estén ajustados para NUMA, puedes crear VMs compatibles con NUMA. Las VMs compatibles con NUMA se programan en nodos de NUMA.

Para crear una VM compatible con NUMA, haz lo siguiente:

Sigue las instrucciones para crear una VM a partir de un manifiesto.

Usa la siguiente configuración de compute para configurar tu VM para que sea compatible con NUMA:
- spec.compute.guaranteed: Establece guaranteed en true. Con este parámetro de configuración, el Pod virt-launcher se configura para ubicarse en la clase de Calidad de servicio (QoS) garantizada de Kubernetes.
- spec.compute.advancedCompute:
  - dedicatedCPUPlacement: Establece dedicatedCPUPlacement en true. Este parámetro de configuración ancla las CPUs virtuales a las CPUs físicas del nodo.
  - hugePageSize: Establece hugePageSize en 2Mi o 1Gi para especificar el tamaño de las hugepages que usará tu VM, 2 mebibytes o 1 gibibyte.
  - numaGuestMappingPassthrough: Incluye una estructura vacía ({}) para este parámetro de configuración. Este parámetro de configuración establece la afinidad de NUMA para que tu VM se programe solo en nodos de NUMA.
En el siguiente manifiesto de VirtualMachine de ejemplo, se muestra cómo podría verse una configuración de VM compatible con NUMA:
```
apiVersion: vm.cluster.gke.io/v1
kind: VirtualMachine
metadata:
  name: vm1
spec:
  compute:
    cpu:
      vcpus: 2
    guaranteed: true
    advancedCompute:
      dedicatedCPUPlacement: true
      hugePageSize: 2Mi
      numaGuestMappingPassthrough: {}
    memory:
      capacity: 256Mi
  interfaces:
  - name: eth0
    networkName: pod-network
    default: true
  disks:
  - virtualMachineDiskName: disk-from-gcs
    boot: true
    readOnly: true
```