בדף הזה מוסבר איך להגדיל את מידת הניצול ולהפחית את העלויות באמצעות הפעלת כרטיסי GPU מרובי-מופעים. בהגדרה הזו, אתם מחלקים יחידת עיבוד גרפי (GPU) מסוג NVIDIA GB200, B200, H200, H100, A100 או RTX PRO 6000 כדי לשתף GPU אחד בין כמה קונטיינרים ב-Google Kubernetes Engine (GKE).
לפני שקוראים את הדף הזה, חשוב להכיר מושגים ב-Kubernetes כמו Pods, nodes, deployments ו-namespaces, ומושגים ב-GKE כמו מאגרי צמתים, התאמה אוטומטית לעומס ו-הקצאת משאבים אוטומטית.
מבוא
Kubernetes מקצה GPU מלא אחד לכל קונטיינר, גם אם הקונטיינר צריך רק חלק מה-GPU בשביל עומס העבודה שלו. זה עלול להוביל לבזבוז משאבים ולחריגה מהתקציב, במיוחד אם אתם משתמשים ב-GPU מהדור האחרון. כדי לשפר את השימוש ב-GPU, מעבדי GPU מרובי-מופעים מאפשרים לחלק GPU נתמך יחיד לעד שבעה חלקים. אפשר להקצות כל פרוסה לקונטיינר אחד בצומת באופן עצמאי, עד למקסימום של שבעה קונטיינרים לכל GPU. יחידות GPU מרובות מקרים מספקות בידוד חומרה בין עומסי העבודה, ו-QoS עקבי וצפוי לכל הקונטיינרים שפועלים ב-GPU.
במקרה של אפליקציות CUDA®, מעבדי GPU עם כמה מופעים הם ברוב המקרים שקופים. כל מחיצת GPU מופיעה כמשאב GPU רגיל, ומודל התכנות נשאר ללא שינוי.
מידע נוסף על יחידות GPU מרובות מופעים זמין במדריך למשתמש של NVIDIA בנושא יחידות GPU מרובות מופעים.
מעבדי GPU נתמכים
סוגי ה-GPU הבאים תומכים ב-GPU מרובה מופעים:
- NVIDIA GB200 (גרסה 1.33.0-gke.1636000 ואילך)
- NVIDIA B200 (180GB) (גרסה 1.32.2-gke.1586000 ואילך)
- NVIDIA H200 (141GB)
- NVIDIA H100 (80GB)
- NVIDIA A100 (80GB)
- NVIDIA A100 (40GB)
- NVIDIA RTX PRO 6000
- למחיצות ללא סיומות: 1.34.0-gke.1662000 ואילך
- למחיצות עם סיומות:
- 1.35 ואילך: 1.35.3-gke.1389000 ואילך
- 1.34: 1.34.6-gke.1154000 ואילך
מחיצות GPU עם כמה מופעים במקביל
כל אחד ממעבדי ה-GPU GB200, B200, H200, H100 ו-A100 מורכב משבע יחידות מחשוב ושמונה יחידות זיכרון, שאפשר לחלק למקרים של שימוש ב-GPU בגדלים שונים. כדי להגדיר את גודל המחיצות של ה-GPU, משתמשים בתחביר הבא:
[compute]g.[memory]gb. לדוגמה, גודל מחיצה של GPU 1g.5gb מתייחס למכונת GPU עם יחידת מחשוב אחת (שביעית מבלוקי SM (Streaming Multiprocessor) ב-GPU) ויחידת זיכרון אחת (5 GB). אפשר לציין את גודל המחיצה של ה-GPU כשפורסים עומס עבודה במצב Autopilot או כשיוצרים אשכול Standard.
ב-NVIDIA RTX PRO 6000, GKE תומך בפרופילי MIG שמפורטים בטבלה עם הסיומות שמופיעות בה. מידע נוסף זמין במאמר בנושא פרופילי MIG של RTX PRO 6000 Blackwell.
בטבלת החלוקה למחיצות במדריך למשתמש של NVIDIA בנושא GPU מרובה מופעים מפורטים כל הגדלים השונים של מחיצות GPU, יחד עם כמות משאבי החישוב והזיכרון שזמינים בכל מחיצת GPU. בטבלה מוצג גם מספר המכונות של ה-GPU לכל גודל מחיצה שאפשר ליצור ב-GPU.
בטבלה הבאה מפורטים גדלי המחיצות ש-GKE תומך בהם:
| גודל המחיצה | מכונות וירטואליות עם GPU |
|---|---|
GPU: NVIDIA GB200 (nvidia-gb200) |
|
1g.23gb |
7 |
1g.47gb |
4 |
2g.47gb |
3 |
3g.93gb |
2 |
4g.93gb |
1 |
7g.186gb |
1 |
מעבד גרפי (GPU): NVIDIA B200 (nvidia-b200) |
|
1g.23gb |
7 |
1g.45gb |
4 |
2g.45gb |
3 |
3g.90gb |
2 |
4g.90gb |
1 |
7g.180gb |
1 |
מעבד גרפי (GPU): NVIDIA H200 (141GB) (nvidia-h200-141gb) |
|
1g.18gb |
7 |
1g.35gb |
4 |
2g.35gb |
3 |
3g.71gb |
2 |
4g.71gb |
1 |
7g.141gb |
1 |
GPU: NVIDIA H100 (80GB) (nvidia-h100-80gb ו-nvidia-h100-mega-80gb) |
|
1g.10gb |
7 |
1g.20gb |
4 |
2g.20gb |
3 |
3g.40gb |
2 |
7g.80gb |
1 |
GPU: NVIDIA A100 (80GB) (nvidia-a100-80gb) |
|
1g.10gb |
7 |
2g.20gb |
3 |
3g.40gb |
2 |
7g.80gb |
1 |
GPU: NVIDIA A100 (40GB) (nvidia-tesla-a100) |
|
1g.5gb |
7 |
2g.10gb |
3 |
3g.20gb |
2 |
7g.40gb |
1 |
GPU: NVIDIA RTX PRO 6000 (nvidia-rtx-pro-6000) |
|
1g.24gb |
4 |
1g.24gb.me |
1 |
1g.24gb.gfx |
4 |
1g.24gb.me.all |
1 |
1g.24gb-me |
4 |
2g.48gb |
2 |
2g.48gb.gfx |
2 |
2g.48gb.me.all |
1 |
2g.48gb-me |
2 |
4g.96gb |
1 |
4g.96gb.gfx |
1 |
כל GPU בכל צומת במאגר הצמתים מחולק באותו אופן. לדוגמה, נניח שיש מאגר צמתים עם שני צמתים, ארבעה GPU בכל צומת וגודל מחיצה של 1g.5gb. GKE יוצר שבע מחיצות בגודל 1g.5gb בכל GPU. מכיוון שיש ארבע יחידות GPU בכל צומת, יש 28
1g.5gb מחיצות GPU זמינות בכל צומת. בגלל שיש שני צמתים במאגר הצמתים, יש בסך הכול 56 מחיצות GPU של 1g.5gb בכל מאגר הצמתים.
כדי ליצור אשכול GKE Standard עם יותר מסוג אחד של מחיצת GPU, צריך ליצור כמה מאגרי צמתים. לדוגמה, אם רוצים צמתים עם מחיצות GPU בגודל 1g.5gb ו-3g.20gb באשכול, צריך ליצור שני מאגרי צמתים: אחד עם מחיצת GPU בגודל 1g.5gb והשני עם מחיצת GPU בגודל 3g.20gb.
באשכול GKE Autopilot, המערכת יוצרת באופן אוטומטי צמתים עם הגדרת המחיצה הנכונה כשיוצרים עומסי עבודה שדורשים גדלים שונים של מחיצות.
כל צומת מסומן בגודל המחיצות של ה-GPU שזמינות בצומת. התוויות האלה מאפשרות לעומסי עבודה לטרגט צמתים עם גודל המחיצה הנדרש של ה-GPU. לדוגמה, בצומת עם 1g.5gb מכונות GPU, התווית של הצומת היא:
cloud.google.com/gke-gpu-partition-size=1g.5gb
איך זה עובד
כדי להשתמש ב-GPU עם כמה מופעים, מבצעים את המשימות הבאות:
- יצירת אשכול עם מעבדי GPU מרובי-מופעים מופעלים.
- התקנה ידנית של מנהלי התקנים
- בודקים כמה משאבי GPU יש בצומת.
- פריסת קונטיינרים באמצעות יחידות GPU עם כמה מופעים.
תמחור
מעבדי GPU עם כמה מופעים במקביל זמינים רק במעבדי GPU מדגמי GB200, B200, H200, H100, A100 ו-RTX PRO 6000, והם כפופים לתמחור של מעבד ה-GPU המתאים, בנוסף לכל מוצר אחר שמשמש להרצת עומסי העבודה. אפשר לצרף רק מעבדי GPU שלמים לצמתים באשכול לצורך חלוקה למחיצות. למידע על תמחור של יחידות GPU, אפשר לעיין בדף תמחור של יחידות GPU.
מגבלות
- לא מומלץ להשתמש במחיצות GPU מרובות מופעים עם GKE לעומסי עבודה לא מהימנים.
- יש תמיכה מלאה בהתאמה אוטומטית לעומס (autoscaling) ובהקצאת משאבים אוטומטית של מחיצות GPU ב-GKE מגרסה 1.20.7-gke.400 ואילך. בגרסאות קודמות, רק מאגרי צמתים עם צומת אחד לפחות יכולים לעבור התאמה אוטומטית לעומס (automatic scaling) על סמך הביקוש לגדלים ספציפיים של מחיצות GPU מעומסי עבודה.
- מדדי השימוש ב-GPU (לדוגמה,
duty_cycle) לא זמינים עבור יחידות GPU מרובות מופעים. - ב-Multi-instance, מעבדי GPU פיזיים מחולקים למכונות נפרדות, שכל אחת מהן מבודדת מהאחרות ברמת החומרה. קונטיינר שמשתמש במכונה של GPU עם כמה מופעים במקביל יכול לגשת רק למשאבי המעבד (CPU) והזיכרון שזמינים לאותה מכונה.
- כל Pod יכול לצרוך רק מופע אחד של GPU עם כמה מופעים במקביל.
- אי אפשר להריץ GPU עם כמה מופעים במקביל עם סוגי מכונות G4 שיש להן פחות מ-GPU אחד.
לפני שמתחילים
לפני שמתחילים, חשוב לוודא שביצעתם את המשימות הבאות:
- מפעילים את ממשק ה-API של Google Kubernetes Engine. הפעלת Google Kubernetes Engine API
- כדי להשתמש ב-CLI של Google Cloud למשימה הזו, צריך להתקין ואז לאתחל את ה-CLI של gcloud. אם התקנתם בעבר את ה-CLI של gcloud, מריצים את הפקודה
gcloud components updateכדי לקבל את הגרסה העדכנית. יכול להיות שבגרסאות קודמות של ה-CLI של gcloud אי אפשר להריץ את הפקודות שבמסמך הזה.
- צריכה להיות לכם מכסה מספיקה של NVIDIA A100 GPU. איך מבקשים להגדיל את המכסה
- אם רוצים להשתמש ב-GPU עם כמה מופעים במקביל ב-Autopilot, אפשר לקרוא מידע נוסף על שימוש ב-GPU עם Autopilot במאמר פריסת עומסי עבודה של GPU ב-Autopilot.
יצירת אשכול עם הפעלת מעבדי GPU מרובי-מופעים
אם אתם משתמשים ב-GKE Standard, אתם צריכים להפעיל באשכול מעבדי GPU עם כמה מופעים במקביל. באשכולות Autopilot, כברירת מחדל מופעלים מעבדים גרפיים עם כמה מופעים במקביל. כדי להשתמש ב-GPU עם כמה מופעים ב-Autopilot, אפשר לעיין בקטע פריסת קונטיינרים באמצעות GPU עם כמה מופעים בדף הזה.
כשיוצרים אשכול רגיל עם מעבדי GPU מרובי-מופעים, צריך לציין את gpuPartitionSize יחד עם acceleratorType ו-acceleratorCount.
הערך של acceleratorType חייב להיות אחד מהערכים הבאים:
nvidia-gb200nvidia-b200nvidia-h200-141gbnvidia-h100-80gbnvidia-a100-80gbnvidia-tesla-a100nvidia-rtx-pro-6000
בדוגמה הבאה מוצג איך ליצור אשכול GKE עם צומת אחד ושבע מחיצות GPU בגודל 1g.5gb בצומת. בשלבים האחרים בדף הזה נעשה שימוש בגודל מחיצה של GPU של 1g.5gb, שיוצר שבע מחיצות בכל GPU. אפשר גם להשתמש בכל אחד מגודלי המחיצות הנתמכים של ה-GPU שצוינו קודם.
אפשר להשתמש ב-Google Cloud CLI או ב-Terraform.
gcloud
יוצרים אשכול עם יחידות GPU עם כמה מופעים במקביל:
gcloud container clusters create CLUSTER_NAME \
--project=PROJECT_ID \
--location CONTROL_PLANE_LOCATION \
--cluster-version=CLUSTER_VERSION \
--accelerator type=nvidia-tesla-a100,count=1,gpu-partition-size=1g.5gb,gpu-driver-version=DRIVER_VERSION \
--machine-type=a2-highgpu-1g \
--num-nodes=1
מחליפים את מה שכתוב בשדות הבאים:
-
CLUSTER_NAME: השם של האשכול החדש. -
PROJECT_ID: מזהה הפרויקט ב- Google Cloud . -
CONTROL_PLANE_LOCATION: המיקום של מישור הבקרה של האשכול ב-Compute Engine. באשכולות אזוריים צריך לציין אזור, ובאשכולות של תחומים צריך לציין תחום. -
CLUSTER_VERSION: הגרסה חייבת להיות1.19.7-gke.2503או גרסה חדשה יותר. -
DRIVER_VERSION: גרסת הדרייבר של NVIDIA להתקנה. יכול להיות אחת מהאפשרויות הבאות:-
default: התקנת גרסת ברירת המחדל של הדרייבר לגרסת GKE. -
latest: התקנת גרסת הדרייבר העדכנית ביותר שזמינה לגרסת GKE שלכם. זמין רק לצמתים שמשתמשים במערכת הפעלה שמותאמת לקונטיינרים. -
disabled: דילוג על התקנה אוטומטית של מנהל ההתקן. חובה להתקין מנהל התקן באופן ידני אחרי שיוצרים את האשכול. אם לא מציינים אתgpu-driver-version, זו האפשרות שמוגדרת כברירת מחדל.
-
Terraform
כדי ליצור אשכול עם כרטיסי GPU מרובים שמופעלים באמצעות Terraform, אפשר לעיין בדוגמה הבאה:
מידע נוסף על שימוש ב-Terraform זמין במאמר תמיכה ב-Terraform ב-GKE.
התחברות לאשכול
מגדירים את kubectl כדי להתחבר לאשכול שנוצר:
gcloud container clusters get-credentials CLUSTER_NAME
התקנת מנהלי התקנים
אם בחרתם להשבית את ההתקנה האוטומטית של מנהל ההתקן כשיוצרים את האשכול, או אם אתם מריצים גרסת GKE מוקדמת יותר מ-1.27.2-gke.1200, אתם צריכים להתקין ידנית מנהל התקן תואם של NVIDIA אחרי שהיצירה מסתיימת. GPU עם כמה מופעים במקביל דורש מנהל התקן של NVIDIA בגרסה 450.80.02 ואילך.
אחרי התקנת הדרייבר, מופעל מצב GPU כמה מופעים במקביל. אם התקנתם את הדרייברים באופן אוטומטי, הצמתים יופעלו מחדש כשהפלאגין של מכשיר ה-GPU יתחיל ליצור מחיצות GPU. אם התקנתם את מנהלי ההתקנים באופן ידני, הצמתים יופעלו מחדש בסיום ההתקנה. ההפעלה מחדש עשויה להימשך כמה דקות.
בודקים כמה משאבי GPU יש בצומת
מריצים את הפקודה הבאה כדי לוודא שהקיבולת והמספר שניתן להקצות של משאבי nvidia.com/gpu הם 7:
kubectl describe nodes
הפלט של הפקודה:
...
Capacity:
...
nvidia.com/gpu: 7
Allocatable:
...
nvidia.com/gpu: 7
פריסת קונטיינרים באמצעות GPU עם כמה מופעים
אפשר לפרוס עד קונטיינר אחד לכל מכשיר GPU עם כמה מופעים במקביל בצומת. בדוגמה הזו, עם גודל מחיצה של 1g.5gb, יש שבע מחיצות GPU של כמה מופעים במקביל שזמינות בצומת. כתוצאה מכך, אתם יכולים לפרוס עד שבעה קונטיינרים שמבקשים מעבדי GPU בצומת הזה.
בדוגמה הבאה מופעל מאגר התגים cuda:11.0.3-base-ubi7 ומופעלת הפקודה nvidia-smi כדי להדפיס את ה-UUID של ה-GPU במאגר התגים. בדוגמה הזו יש שבעה קונטיינרים, וכל קונטיינר מקבל מחיצת GPU אחת. בדוגמה הזו, גם בורר הצמתים cloud.google.com/gke-gpu-partition-size מוגדר לטירגוט צמתים עם 1g.5gb מחיצות GPU.
שומרים את קובץ המניפסט לדוגמה הבא בשם
cuda-simple.yaml:טייס אוטומטי
apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: cuda-simple spec: replicas: 7 selector: matchLabels: app: cuda-simple template: metadata: labels: app: cuda-simple spec: nodeSelector: cloud.google.com/gke-gpu-partition-size: 1g.5gb cloud.google.com/gke-accelerator: nvidia-tesla-a100 cloud.google.com/gke-accelerator-count: "1" containers: - name: cuda-simple image: nvidia/cuda:11.0.3-base-ubi7 command: - bash - -c - | /usr/local/nvidia/bin/nvidia-smi -L; sleep 300 resources: limits: nvidia.com/gpu: 1
המניפסט הזה מבצע את הפעולות הבאות:
- מבקשים את סוג ה-GPU
nvidia-tesla-a100על ידי הגדרת בורר הצמתיםcloud.google.com/gke-accelerator. - מפצלת את ה-GPU לגודל המחיצה
1g.5gb. - הוספת GPU אחד לצומת על ידי הגדרת בורר הצומת
cloud.google.com/gke-accelerator-count.
רגילה
apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: cuda-simple spec: replicas: 7 selector: matchLabels: app: cuda-simple template: metadata: labels: app: cuda-simple spec: nodeSelector: cloud.google.com/gke-gpu-partition-size: 1g.5gb containers: - name: cuda-simple image: nvidia/cuda:11.0.3-base-ubi7 command: - bash - -c - | /usr/local/nvidia/bin/nvidia-smi -L; sleep 300 resources: limits: nvidia.com/gpu: 1
המניפסט הזה מבצע את הפעולות הבאות:
- בקשה ל-GPU יחיד עם גודל מחיצה
1g.5gb.
- מבקשים את סוג ה-GPU
מחילים את קובץ המניפסט לדוגמה על האשכול:
kubectl apply -f cuda-simple.yamlמוודאים שכל שבעת ה-Pods פועלים:
kubectl get podsהפלט של הפקודה:
NAME READY STATUS RESTARTS AGE cuda-simple-849c47f6f6-4twr2 1/1 Running 0 7s cuda-simple-849c47f6f6-8cjrb 1/1 Running 0 7s cuda-simple-849c47f6f6-cfp2s 1/1 Running 0 7s cuda-simple-849c47f6f6-dts6g 1/1 Running 0 7s cuda-simple-849c47f6f6-fk2bs 1/1 Running 0 7s cuda-simple-849c47f6f6-kcv52 1/1 Running 0 7s cuda-simple-849c47f6f6-pjljc 1/1 Running 0 7sכדי לראות את ה-UUID של ה-GPU, מעיינים ביומנים באמצעות השם של כל Pod מהפקודה הקודמת:
kubectl logs cuda-simple-849c47f6f6-4twr2הפלט של הפקודה:
GPU 0: A100-SXM4-40GB (UUID: GPU-45eafa61-be49-c331-f8a2-282736687ab1) MIG 1g.5gb Device 0: (UUID: MIG-GPU-45eafa61-be49-c331-f8a2-282736687ab1/11/0)
המאמרים הבאים
- מידע נוסף על יחידות GPU
- איך מגדירים שיתוף זמן במעבדים גרפיים
- מידע נוסף על ריבוי דיירים באשכול
- מידע נוסף על שיטות מומלצות לריבוי דיירים בארגון