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Configura VM compatibili con NUMA

Questo documento descrive come configurare cluster e VM per supportare carichi di lavoro a prestazioni elevate e a bassa latenza con le efficienze di calcolo dell'accesso alla memoria non uniforme (NUMA). Sono disponibili istruzioni per ottimizzare le impostazioni di Kubernetes per i nodi del cluster. Questo documento include anche istruzioni per configurare le macchine virtuali (VM) con affinità NUMA in modo che vengano pianificate e sfruttino i nodi NUMA.

Con una VM compatibile con NUMA, tutte le comunicazioni all'interno della VM sono locali al nodo NUMA. La VM compatibile con NUMA evita le transazioni di dati da e verso risorse remote che possono peggiorare le prestazioni della VM.

Configurare i nodi per l'utilizzo di NUMA

Le sezioni seguenti descrivono come configurare i componenti Kubernetes critici per ottimizzare il nodo e assicurarsi che possa pianificare i container compatibili con NUMA. Questi nodi NUMA sono ottimizzati per migliorare le prestazioni di CPU e memoria. Segui le istruzioni per ogni nodo su cui vuoi eseguire VM compatibili con NUMA.

Aggiornare la configurazione di kubelet

Nell'ambito della configurazione del nodo per supportare l'affinità del nodo NUMA, devi apportare le seguenti modifiche alla configurazione di kubelet:

Abilita CPU Manager con una policy static
Abilita Memory Manager con una policy Static
Abilita Topology Manager con la topologia restricted

Per configurare kubelet sul nodo worker:

Individua il file kubelet sul nodo worker e aprilo per modificarlo:
```
edit /etc/default/kubelet
```
Se non vedi il file kubelet, crealo con il seguente comando:
```
echo "KUBELET_EXTRA_ARGS=\"\"" >> /etc/default/kubelet
```
Questo comando crea il kubelet file con una sezione KUBELET_EXTRA_ARGS="" vuota.
Per abilitare CPU Manager con una policy static, aggiungi il --cpu-manager-policy=static flag alla KUBELET_EXTRA_ARGS="" sezione del file:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static"
```
Per abilitare Memory Manager con una Static policy, aggiungi il --memory-manager-policy=Static flag alla KUBELET_EXTRA_ARGS="" sezione del file:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static --memory-manager-policy=Static"
```
Per abilitare Topology Manager con una policy restricted, aggiungi il --topology-manager-policy=restricted flag alla KUBELET_EXTRA_ARGS="" sezione del file:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static --memory-manager-policy=Static --topology-manager-policy=restricted"
```

Controlla la quantità di memoria attualmente riservata da Google Distributed Cloud:

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

L'output dovrebbe essere simile al seguente:

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"

L'impostazione --kube-reserved=cpu=100m,memory=3470Mi indica che Google Distributed Cloud ha riservato 3470 mebibyte di memoria sul nodo.

Imposta il flag --reserved-memory nella sezione KUBELET_EXTRA_ARGS del file kubelet su 100 mebibyte in più rispetto alla memoria riservata attuale per tenere conto della soglia di espulsione. Se non è presente memoria riservata, puoi saltare questo passaggio.

Ad esempio, con la memoria riservata di 3470Mi dell'esempio nel passaggio precedente, riserva 3570Mi di memoria nel file kubelet:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static --memory-manager-policy=Static --topology-manager-policy=restricted --reserved-memory=0:memory=3570Mi"
```

Rimuovi i file di stato di CPU e memoria dalla directory /var/lib:

rm /var/lib/cpu_manager_state
rm /var/lib/memory_manager_state

Riavvia kubelet:
```
systemctl start kubelet
```

Per ulteriori informazioni su queste impostazioni delle policy, consulta la seguente documentazione di Kubernetes:

Configurare il nodo per l'utilizzo di hugepage

Dopo aver abilitato Memory Manager con la policy Static, puoi aggiungere hugepage per migliorare ulteriormente le prestazioni dei carichi di lavoro dei container sui nodi NUMA. Le hugepage, come suggerisce il nome, consentono di specificare pagine di memoria più grandi rispetto ai 4 kibibyte (KiB) standard. VM Runtime su GDC supporta hugepage da 2 mebibyte (MiB) e 1 gibibyte (GiB). Puoi impostare hugepage per un nodo in fase di runtime o all'avvio della macchina del nodo. Ti consigliamo di configurare hugepage su ogni nodo su cui vuoi eseguire VM compatibili con NUMA.

Per configurare il numero di hugepage di una dimensione specifica sul nodo NUMA in fase di runtime, utilizza il seguente comando:
```
echo HUGEPAGE_QTY > \
    /sys/devices/system/node/NUMA_NODE/hugepages/hugepages-HUGEPAGE_SIZEkB/nr_hugepages
```
Sostituisci quanto segue:
- HUGEPAGE_QTY: il numero di hugepage da allocare della dimensione specificata.
- NUMA_NODE: il nodo NUMA, ad esempio node0, a cui stai allocando hugepage.
- HUGEPAGE_SIZE: la dimensione delle hugepage in kibibyte, 2048 (2 MiB) o 1048576 (1 GiB).

Configurare una VM per l'utilizzo del nodo NUMA

Una volta ottimizzati i nodi del cluster per NUMA, puoi creare VM compatibili con NUMA. Le VM compatibili con NUMA vengono pianificate sui nodi NUMA.

Per creare una VM compatibile con NUMA:

Segui le istruzioni per creare una VM da un manifest.

Utilizza le seguenti impostazioni compute per configurare la VM in modo che sia compatibile con NUMA:
- spec.compute.guaranteed: imposta guaranteed su true. Con questa impostazione, il pod virt-launcher è configurato per essere inserito nella classe di qualità del servizio (QoS) garantita di Kubernetes garantita di qualità del servizio (QoS).
- spec.compute.advancedCompute:
  - dedicatedCPUPlacement: imposta dedicatedCPUPlacement su true. Questa impostazione associa le CPU virtuali alle CPU fisiche del nodo.
  - hugePageSize: imposta hugePageSize su 2Mi o 1Gi per specificare la dimensione delle hugepage da utilizzare per la VM, 2 mebibyte o 1 gibibyte.
  - numaGuestMappingPassthrough: includi una struttura vuota ({}) per questa impostazione. Questa impostazione stabilisce l'affinità NUMA in modo che la VM venga pianificata solo sui nodi NUMA.
Il seguente manifest di VirtualMachine di esempio mostra come potrebbe apparire una configurazione di VM compatibile 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
```