Mengonfigurasi VM yang kompatibel dengan NUMA

Dokumen ini menjelaskan cara mengonfigurasi cluster dan VM untuk mendukung workload berperforma tinggi dan latensi rendah dengan efisiensi komputasi akses memori tidak seragam (NUMA). Ada petunjuk untuk menyesuaikan setelan Kubernetes untuk node cluster. Dokumen ini juga menyertakan petunjuk untuk mengonfigurasi Virtual Machine (VM) dengan afinitas NUMA sehingga VM dijadwalkan dan memanfaatkan node NUMA.

Dengan VM yang mendukung NUMA, semua komunikasi dalam VM bersifat lokal ke node NUMA. VM yang mendukung NUMA menghindari transaksi data ke dan dari resource jarak jauh yang dapat menurunkan performa VM.

Mengonfigurasi node untuk menggunakan NUMA

Bagian berikut menjelaskan cara mengonfigurasi komponen Kubernetes penting untuk menyesuaikan node dan memastikan node dapat menjadwalkan container yang mendukung NUMA. Node NUMA ini disesuaikan untuk mengoptimalkan performa CPU dan memori. Ikuti petunjuk untuk setiap node yang ingin Anda gunakan untuk menjalankan VM yang mendukung NUMA.

Memperbarui konfigurasi kubelet

Sebagai bagian dari konfigurasi node untuk mendukung afinitas node NUMA, Anda harus melakukan perubahan berikut dalam konfigurasi kubelet:

  • Aktifkan CPU Manager dengan kebijakan static
  • Aktifkan Memory Manager dengan kebijakan Static
  • Aktifkan Topology Manager dengan topologi restricted

Untuk mengonfigurasi kubelet di node pekerja:

  1. Temukan file kubelet di node pekerja Anda dan buka untuk diedit:

    edit /etc/default/kubelet
    

    Jika Anda tidak melihat file kubelet, buat dengan perintah berikut:

    echo "KUBELET_EXTRA_ARGS=\"\"" >> /etc/default/kubelet
    

    Perintah ini akan membuat file kubelet dengan bagian kosong KUBELET_EXTRA_ARGS="".

  2. Untuk mengaktifkan CPU Manager dengan kebijakan static, tambahkan flag --cpu-manager-policy=static ke bagian KUBELET_EXTRA_ARGS="" file:

    KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static"
    
  3. Untuk mengaktifkan Memory Manager dengan kebijakan Static tambahkan --memory-manager-policy=Static flag ke KUBELET_EXTRA_ARGS="" bagian file:

    KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static --memory-manager-policy=Static"
    
  4. Untuk mengaktifkan Topology Manager dengan kebijakan restricted, tambahkan flag --topology-manager-policy=restricted ke bagian KUBELET_EXTRA_ARGS="" file:

    KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static --memory-manager-policy=Static --topology-manager-policy=restricted"
    
  5. Periksa jumlah memori saat ini yang dicadangkan oleh Google Distributed Cloud:

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

    Outputnya akan terlihat seperti berikut ini:

    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"

    Setelan --kube-reserved=cpu=100m,memory=3470Mi menunjukkan bahwa Google Distributed Cloud telah mencadangkan 3.470 mebibyte memori di node.

  6. Tetapkan flag --reserved-memory di bagian KUBELET_EXTRA_ARGS dari file kubelet ke 100 mebibyte lebih banyak dari memori cadangan saat ini untuk memperhitungkan nilai minimum penghapusan. Jika tidak ada memori cadangan, Anda dapat melewati langkah ini.

    Misalnya, dengan memori cadangan 3470Mi dari contoh pada langkah sebelumnya, Anda mencadangkan memori 3570Mi dalam file kubelet:

    KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static --memory-manager-policy=Static --topology-manager-policy=restricted --reserved-memory=0:memory=3570Mi"
    
  7. Hapus file status CPU dan memori dari direktori /var/lib:

    rm /var/lib/cpu_manager_state
    rm /var/lib/memory_manager_state
    
  8. Mulai ulang kubelet:

    systemctl start kubelet
    

Untuk mengetahui informasi selengkapnya tentang setelan kebijakan ini, lihat dokumentasi Kubernetes berikut:

Mengonfigurasi node untuk menggunakan hugepage

Setelah mengaktifkan Memory Manager dengan kebijakan Static, Anda dapat menambahkan hugepage untuk lebih meningkatkan performa workload container di node NUMA. Hugepage, seperti namanya, memungkinkan Anda menentukan halaman memori yang lebih besar dari 4 kibibyte (KiB) standar. VM Runtime di GDC mendukung hugepage 2 mebibyte (MiB) dan 1 gibibyte (GiB). Anda dapat menetapkan hugepage untuk node saat runtime, atau saat mesin node melakukan booting. Sebaiknya konfigurasi hugepage di setiap node yang ingin Anda gunakan untuk menjalankan VM yang mendukung NUMA.

  1. Untuk mengonfigurasi jumlah hugepage dengan ukuran tertentu di node NUMA saat runtime, gunakan perintah berikut:

    echo HUGEPAGE_QTY > \
        /sys/devices/system/node/NUMA_NODE/hugepages/hugepages-HUGEPAGE_SIZEkB/nr_hugepages
    

    Ganti kode berikut:

    • HUGEPAGE_QTY: jumlah hugepage yang akan dialokasikan dengan ukuran yang ditentukan.

    • NUMA_NODE: node NUMA, seperti node0, tempat Anda mengalokasikan hugepage.

    • HUGEPAGE_SIZE: ukuran hugepage dalam kibibyte, 2048 (2 MiB) atau 1048576 (1 GiB).

Mengonfigurasi VM untuk menggunakan node NUMA

Setelah node cluster disesuaikan untuk NUMA, Anda dapat membuat VM yang mendukung NUMA. VM yang mendukung NUMA dijadwalkan di node NUMA.

Untuk membuat VM yang mendukung NUMA:

  1. Ikuti petunjuk untuk membuat VM dari manifes.

    Gunakan setelan compute berikut untuk mengonfigurasi VM agar mendukung NUMA:

    • spec.compute.guaranteed: Tetapkan guaranteed ke true. Dengan setelan ini, Pod virt-launcher dikonfigurasi untuk ditempatkan di kelas Kualitas Layanan (QoS) Terjamin Kubernetes .

    • spec.compute.advancedCompute:

      • dedicatedCPUPlacement: Tetapkan dedicatedCPUPlacement ke true. Setelan ini menyematkan CPU virtual ke CPU fisik node.
      • hugePageSize: Tetapkan hugePageSize ke 2Mi atau 1Gi untuk menentukan ukuran hugepage yang akan digunakan VM, 2 mebibyte atau 1 gibibyte.
      • numaGuestMappingPassthrough: Sertakan struktur kosong ({}) untuk setelan ini. Setelan ini menetapkan afinitas NUMA sehingga VM Anda hanya dijadwalkan di node NUMA.

    Contoh manifes VirtualMachine berikut menunjukkan tampilan konfigurasi VM yang mendukung 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