בדף הזה מוסבר איך לפרוס עומסי עבודה ב-Google Kubernetes Engine (GKE) באמצעות תצורת Cloud TPU Multislice כדי לבצע אימון בקנה מידה גדול וחסכוני.
המדריך הזה מיועד למהנדסי למידת מכונה (ML) ולמנהלי פלטפורמות ואופרטורים שרוצים להשתמש באורקסטרציה של קונטיינרים ב-Kubernetes כדי לנהל עומסי עבודה של הדרכה, כוונון והסקת מסקנות של מודלים בקנה מידה גדול באמצעות TPU. מידע נוסף על תפקידים נפוצים ומשימות לדוגמה שמוזכרים בתוכן של Google Cloud זמין במאמר תפקידים נפוצים של משתמשים ומשימות ב-GKE.
לפני שמגדירים Multislice ב-GKE, חשוב להכיר את המושגים הבאים:
מה זה TPU Multislice
TPU Multislice הוא ארגון ארכיטקטוני של מכונות וירטואליות בפרוסת TPU, שבו שתי פרוסות Cloud TPU או יותר מתקשרות דרך רשת מרכז הנתונים (DCN). Multislice מאפשר אימון מלא, חסכוני ורחב היקף עם קנה מידה כמעט לינארי של עד עשרות אלפי שבבי TPU. בהגדרה של Multislice, GKE פורס עומס עבודה של Multislice בכמה חלקי TPU. התקשורת בין שבבי TPU בתוך פרוסת TPU מתבצעת באמצעות חיבורים בין שבבים (ICI). התקשורת בין הפרוסות מתבצעת דרך ה-DCN.
מומלץ להשתמש ב-Multislice אם העבודה גדולה מדי ולא נכנסת ל-TPU slice יחיד.
זמינות של Multislice ב-GKE
- תמיכה רגילה ב-Multislice בגרסה 1.27.4-gke.900 ואילך.
- Autopilot תומך ב-Multislice בגרסה 1.29.2-gke.1521000 ואילך.
- Multislice תומך ב-frameworks של JAX ו-PyTorch. הגרסה המינימלית הנתמכת של JAX היא 2.1.
- Multislice תומך רק במאגרי צמתים של TPU slice מרובי-מארחים.
לדוגמה, אי אפשר להשתמש ב-Multislice עם
ct4p-hightpu-4tעם טופולוגיה של2x2x1או עםct5lp-hightpu-4tעם טופולוגיה של2x2, כי אלה מאגרי צמתים של פרוסות TPU עם מארח יחיד. - התכונה Multislice תומכת רק באימון סינכרוני של כמה בקרים.
- אפשר להריץ עומסי עבודה של כמה פרוסות רק בפרוסות TPU מאותו סוג, באותו גודל ובאותה טופולוגיה.
- Multislice לא תומך ב-TPU v3.
לפני שמתחילים
לפני שמתחילים, חשוב לוודא שביצעתם את הפעולות הבאות:
- מפעילים את ממשק ה-API של Google Kubernetes Engine. הפעלת Google Kubernetes Engine API
- אם רוצים להשתמש ב-CLI של Google Cloud למשימה הזו, צריך להתקין ואז להפעיל 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 שגרסאות קודמות של ה-CLI של gcloud לא יתמכו בהרצת הפקודות שמופיעות במסמך הזה.
- יוצרים אשכול Standard או אשכול Autopilot שפועל בגרסה שתומכת ב-Multislice. למידע על הגרסאות הנתמכות, ראו זמינות של Multislice ב-GKE.
- מוודאים שיש בפרויקט מכסה מספקת ל-Cloud TPU ב-GKE.
- מתקינים את JobSet גרסה 0.2.3 ואילך.
בחירת שיטת הטמעה של GKE
אפשר ליצור אשכול שמשתמש ב-TPU באמצעות Google Cloud CLI או חבילת עיבוד מואץ (XPK).
- משתמשים ב-CLI של gcloud כדי ליצור באופן ידני את מופע אשכול GKE להתאמה אישית מדויקת או להרחבה של סביבות GKE קיימות בייצור.
- אפשר להשתמש ב-XPK כדי ליצור במהירות אשכולות GKE ולהפעיל עומסי עבודה לצורך הוכחת היתכנות ובדיקות. מידע נוסף מופיע בקובץ ה-README של XPK.
יצירה ידנית של מאגר צמתים ב-GKE
בקטע הזה מוסבר איך להכין מאגר צמתים במצב רגיל להרצת עומס עבודה ב-Multislice. אם אתם משתמשים במצב GKE Autopilot, דלגו אל הקטע הפעלת עומס עבודה של Multislice. ב-Autopilot אשכולות שמופעלת בהם גרסה 1.29.2-gke.1521000 ואילך, מכשירי TPU מופעלים כברירת מחדל.
הקטע הזה כולל את השלבים הבאים:
- יצירה של שלושה מאגרי צמתים של פרוסות TPU עם כמה מארחים
- אימות הסטטוס של מאגר הצמתים
- הרצת עומס עבודה של Multislice
יצירת מאגר צמתים של פרוסת TPU
אפשר ליצור יותר ממאגר צמתים אחד של פלח TPU עם כמה מארחים. לצורך המדריך הזה, יוצרים שלושה מאגרי צמתים של פרוסות TPU מרובות מארחים כדי להריץ עומס עבודה של Multislice. השלבים ליצירת מאגר צמתים של פרוסת TPU עם כמה מארחים שונים, בהתאם לגרסת ה-TPU שבה אתם משתמשים: Ironwood (TPU7x) או גרסה קודמת של TPU.
Ironwood (TPU7x)
אפשר ליצור מאגר צמתים של פרוסת TPU עם כמה מארחים בגרסה Ironwood (TPU7x) באמצעות Google Cloud CLI או Terraform:
gcloud
כדי ליצור מאגר צמתים של פרוסת TPU עם כמה מארחים באמצעות Ironwood (TPU7x), צריך קודם ליצור מדיניות עומס עבודה.
יוצרים מדיניות של עומסי עבודה:
gcloud compute resource-policies create workload-policy WORKLOAD_POLICY_NAME \ --type=HIGH_THROUGHPUT \ --accelerator-topology=TPU_TOPOLOGY \ --project=PROJECT_ID \ --region=REGIONמחליפים את מה שכתוב בשדות הבאים:
-
WORKLOAD_POLICY_NAME: שם למדיניות של עומס העבודה. -
TPU_TOPOLOGY: טופולוגיית TPU Ironwood (TPU7x). לדוגמה,2x2x2. כדי לראות את כל הטופולוגיות הנתמכות של Ironwood (TPU7x), אפשר לעיין בקטע בנושא טופולוגיה. -
PROJECT_ID: מזהה הפרויקט ב- Google Cloud . -
REGION: האזור של מדיניות עומס העבודה. מדיניות עומס עבודה היא משאב אזורי שאפשר לעשות בו שימוש חוזר במאגרי צמתים שחולקים את אותה טופולוגיה.
-
יוצרים את מאגר הצמתים עם מדיניות עומס העבודה:
gcloud container node-pools create NODE_POOL_NAME \ --cluster=CLUSTER_NAME \ --machine-type=tpu7x-standard-4t \ --placement-policy=WORKLOAD_POLICY_NAME \ --location=CONTROL_PLANE_LOCATION \ --node-locations=NODE_ZONE \ --project=PROJECT_ID \ --reservation=RESERVATION_NAME \ --reservation-affinity=specificמחליפים את מה שכתוב בשדות הבאים:
-
NODE_POOL_NAME: השם של מאגר הצמתים החדש. -
CLUSTER_NAME: השם של אשכול GKE. -
WORKLOAD_POLICY_NAME: השם של מדיניות עומס העבודה שיצרתם. -
CONTROL_PLANE_LOCATION: המיקום של מישור הבקרה של האשכול ב-Compute Engine. מציינים אזור לאשכולות אזוריים או אזור זמין לאשכולות אזוריים. -
NODE_ZONE: שם האזור בהתאם לגרסת ה-TPU שרוצים להשתמש בה.אופציונלי: אפשר להשתמש באזור AI, כמו
כדי לזהות מיקום זמין, אפשר לעיין במאמר זמינות של TPU ב-GKE.us-central1-ai1a. אזורי AI הם מיקומים מיוחדים שעברו אופטימיזציה לעומסי עבודה של AI/ML בתוך אזורים Google Cloud . -
PROJECT_ID: מזהה הפרויקט ב- Google Cloud . -
RESERVATION_NAME: השם של ההזמנה לשימוש.
בפקודה הזו, הדגל
--tpu-topologyהוחלף בדגל--placement-policy.-
Terraform
- צריך לוודא שמשתמשים בגרסה 4.84.0 ואילך של ספק
google. יוצרים מדיניות של עומסי עבודה:
resource "google_compute_resource_policy" { name = "WORKLOAD_POLICY_NAME" region = CLUSTER_LOCATION workload_policy { type = "HIGH_THROUGHPUT" accelerator_topology = "TPU_TOPOLOGY" } }מחליפים את מה שכתוב בשדות הבאים:
-
WORKLOAD_POLICY_NAME: שם למדיניות של עומס העבודה. -
CLUSTER_LOCATION: מיקום החישוב של האשכול. מומלץ להשתמש באשכול אזורי כדי לשפר את המהימנות של מישור הבקרה של Kubernetes. אפשר גם להשתמש באשכול אזורי. מידע נוסף זמין במאמר בנושא בחירת גרסה וטופולוגיה של TPU. -
TPU_TOPOLOGY: טופולוגיית TPU Ironwood (TPU7x). לדוגמה,2x2x2. כדי לראות את כל הטופולוגיות הנתמכות של Ironwood (TPU7x), אפשר לעיין במאמר בנושא תכנון TPUs.
מידע נוסף על ההפניה
google_compute_resource_policyזמין במאמר Terraform Provider.-
מוסיפים את הבלוק הבא להגדרות של Terraform:
resource "google_container_node_pool" "NODE_POOL_RESOURCE_NAME" { provider = google project = PROJECT_ID cluster = CLUSTER_NAME name = POOL_NAME location = CLUSTER_LOCATION node_locations = [NODE_ZONES] initial_node_count = NUM_NODES autoscaling { max_node_count = MAX_NODES location_policy = "ANY" } node_config { machine_type = MACHINE_TYPE reservation_affinity { consume_reservation_type = "SPECIFIC_RESERVATION" key = "compute.googleapis.com/reservation-name" values = [RESERVATION_LABEL_VALUES] } flex_start = false spot = true } placement_policy { policy_name = WORKLOAD_POLICY_NAME } }מחליפים את מה שכתוב בשדות הבאים:
-
NODE_POOL_RESOURCE_NAME: השם של משאב מאגר הצמתים בתבנית Terraform. PROJECT_ID: מזהה הפרויקט.-
CLUSTER_NAME: השם של האשכול הקיים שאליו רוצים להוסיף את מאגר הצמתים. -
POOL_NAME: השם של מאגר הצמתים שרוצים ליצור. -
NODE_ZONES: רשימה מופרדת בפסיקים של אזור אחד או יותר שבהם GKE יוצר את מאגר הצמתים.אופציונלי: אפשר להשתמש באזור AI, כמו
us-central1-ai1a. אזורי AI הם מיקומים מיוחדים שעברו אופטימיזציה לעומסי עבודה של AI/ML בתוך אזורים Google Cloud . -
NUM_NODES: מספר הצמתים במאגר הצמתים. הערך צריך להיות אפס או מכפלה של מספר שבבי ה-TPU חלקי ארבע, כי בכל צומת של פרוסת TPU עם כמה מארחים יש ארבעה שבבים. לדוגמה, אםTPU_TOPOLOGYהוא4x8, יש 32 שבבים, ולכן הערך שלNUM_NODESצריך להיות 8. מידע נוסף על טופולוגיות של TPU זמין בטבלה שבמאמר בחירת גרסת ה-TPU. -
TPU_TOPOLOGY: מציין את הטופולוגיה הפיזית שנבחרה עבור חלוקת ה-TPU. הפורמט של הטופולוגיה תלוי בגרסת ה-TPU שבה אתם משתמשים. מידע נוסף על טופולוגיות של TPU זמין בטבלה שבקטע בחירת טופולוגיה.
אפשר גם להשתמש במשתנים הבאים:
-
RESERVATION_NAME: אם משתמשים בהזמנת TPU, צריך לספק רשימה של תוויות משאבי הזמנה לשימוש כשיוצרים את מאגר הצמתים. מידע נוסף על אכלוס השדהRESERVATION_LABEL_VALUESב-reservation_affinityזמין במאמר בנושא Terraform Provider. -
autoscaling: יצירת מאגר צמתים עם הפעלה של שינוי גודל אוטומטי. כש-GKE מבצע שינוי גודל של מאגר צמתים של פרוסת TPU מרובת-מארחים, הוא מבצע שינוי גודל של מאגר הצמתים מאפס לגודל המקסימלי באופן אטומי.-
MAX_NODES: הגודל המקסימלי של מאגר הצמתים. הערך צריך להיות שווה למכפלה של הערכים שמוגדרים ב-TPU_TOPOLOGY({A}x{B}x{C}) חלקי מספר השבבים בכל מכונה וירטואלית. לדוגמה, אם הערך שלTPU_TOPOLOGYהוא2x2x2, המוצר הוא 8. מכיוון שלכל מכונה וירטואלית ב-tpu7x-standard-4tיש 4 שבבים, מספר הצמתים הוא 2.
-
-
spot: מאגר הצמתים שישתמש במכונות וירטואליות במודל Spot לצמתים של חלוקת ה-TPU. אי אפשר לשנות את ההגדרה הזו אחרי שיוצרים את מאגר הצמתים. מידע נוסף זמין במאמר בנושא מכונות וירטואליות מסוג Spot. -
flex_start: מאגר הצמתים שישתמש באפשרות הצריכה flex-start. אי אפשר להגדיר את ההגדרה הזו לערךtrueאם ההגדרהspotמופעלת.
-
גרסאות אחרות של TPU
אפשר ליצור מאגר צמתים של פרוסת TPU עם כמה מארחים בגרסאות v3, v4, v5p, v5e ו-Trillium (v6e) באמצעות Google Cloud CLI, Terraform או Google Cloud המסוף.
gcloud
gcloud container node-pools create POOL_NAME \
--location=CONTROL_PLANE_LOCATION \
--cluster=CLUSTER_NAME \
--node-locations=NODE_ZONE \
--machine-type=MACHINE_TYPE \
--tpu-topology=TPU_TOPOLOGY \
[--num-nodes=NUM_NODES] \
[--spot \]
[--flex-start \]
[--enable-autoscaling \
--max-nodes MAX_NODES]
[--reservation-affinity=specific \
--reservation=RESERVATION_NAME] \
[--node-labels cloud.google.com/gke-nodepool-group-name=COLLECTION_NAME,cloud.google.com/gke-workload-type=HIGH_AVAILABILITY]
[--placement-type=COMPACT]
מחליפים את מה שכתוב בשדות הבאים:
-
POOL_NAME: השם של מאגר הצמתים החדש. -
CONTROL_PLANE_LOCATION: שם האזור בהתאם לגרסת ה-TPU שרוצים להשתמש בה. כדי לזהות מיקום זמין, אפשר לעיין במאמר זמינות של TPU ב-GKE. -
CLUSTER_NAME: שם האשכול. -
NODE_ZONES: רשימה מופרדת בפסיקים של אזור אחד או יותר שבהם GKE יוצר את מאגר הצמתים.אופציונלי: אפשר להשתמש באזור AI, כמו
us-central1-ai1a. אזורי AI הם מיקומים מיוחדים שעברו אופטימיזציה לעומסי עבודה של AI/ML בתוך אזורים Google Cloud . -
MACHINE_TYPE: סוג המכונה שבה רוצים להשתמש לצמתים. מידע נוסף על סוגי המכונות הזמינים מופיע במאמר בחירת גרסת ה-TPU.
TPU_TOPOLOGY: הטופולוגיה הפיזית של פרוסת ה-TPU. הפורמט של הטופולוגיה תלוי בגרסת ה-TPU. מידע נוסף על טופולוגיות של TPU זמין בטבלה שבקטע בחירת טופולוגיה.מידע נוסף זמין במאמר בנושא טופולוגיה.
אפשר גם להשתמש בדגלים הבאים:
NUM_NODES: מספר הצמתים במאגר הצמתים. הערך צריך להיות אפס או מכפלת הערכים שמוגדרים ב-TPU_TOPOLOGY({A}x{B}x{C}) חלקי מספר השבבים בכל מכונה וירטואלית. ב-TPU v4 וב-TPU v5e עם כמה מארחים, מספר הצ'יפים בכל מכונה וירטואלית הוא ארבע. לכן, אםTPU_TOPOLOGYהוא2x4x4(TPU v4 עם ארבעה שבבים בכל מכונה וירטואלית), אזNUM_NODESהוא 32/4, כלומר 8. אם לא מציינים את הדגל הזה, מספר הצמתים מחושב ומוגדר כברירת מחדל על סמך הטופולוגיה וסוג המכונה.
RESERVATION_NAME: השם של ההזמנה ש-GKE משתמש בה כשיוצרים את מאגר הצמתים. אם לא מציינים את הדגל הזה, GKE משתמש במאגרי צמתים של פרוסות TPU שזמינים. מידע נוסף על הזמנות TPU זמין במאמר הזמנת TPU.
--spot: מגדיר את מאגר הצמתים לשימוש במכונות וירטואליות במודל Spot עבור צמתי חלוקת ה-TPU. אי אפשר לשנות את ההגדרה הזו אחרי שיוצרים את מאגר הצמתים. מידע נוסף זמין במאמר בנושא מכונות וירטואליות מסוג Spot.
--flex-start: הגדרת מאגר הצמתים לשימוש במכונות וירטואליות מסוג Flex-start. מכונות וירטואליות עם הפעלה גמישה נוצרות באמצעות אפשרות הצריכה flex-start, שנתמכת ב-GKE מגרסה 1.33.0-gke.1712000 ואילך.
--enable-autoscaling: יוצרים מאגר צמתים עם הפעלה של שינוי גודל אוטומטי. כש-GKE מבצע שינוי גודל של מאגר צמתים של פרוסת TPU מרובת-מארחים, הוא מבצע שינוי גודל של מאגר הצמתים מאפס לגודל המקסימלי באופן אטומי.-
MAX_NODES: הגודל המקסימלי של מאגר הצמתים. חובה להשתמש בדגל--max-nodesאם מציינים את--enable-autoscaling, והוא צריך להיות שווה למכפלה של הערכים שמוגדרים ב-TPU_TOPOLOGY({A}x{B}x{C}) חלקי מספר השבבים בכל מכונה וירטואלית.
-
--node-label=cloud.google.com/gke-nodepool-group-name=COLLECTION_NAME, cloud.google.com/gke-workload-type=HIGH_AVAILABILITY: מציין ל-GKE שמאגר הצמתים של פרוסת ה-TPU עם כמה מארחים הוא אוסף. משתמשים בדגל הזה אם התנאים הבאים מתקיימים:- מאגר הצמתים מריץ עומסי עבודה של היקשים.
- מאגר הצמתים משתמש ב-TPU Trillium.
- אי אפשר לתזמן איסוף של נתונים מ-VMs במודל Spot.
מידע נוסף על ניהול תזמון איסוף נתונים זמין במאמר ניהול תזמון איסוף נתונים בפרוסות TPU מרובות מארחים.
--placement-type=COMPACT: יצירת מאגר צמתים עם מיקום קומפקטי מופעל. חובה להשתמש באפשרות הזו עם הדגל--tpu-topology. מידע נוסף זמין במאמרים בנושא יצירת מדיניות מיקום קומפקטית וטופולוגיה של TPU.
Terraform
- צריך לוודא שמשתמשים בגרסה 4.84.0 ואילך של ספק
google. מוסיפים את הבלוק הבא להגדרות של Terraform:
resource "google_container_node_pool" "NODE_POOL_RESOURCE_NAME" { provider = google project = PROJECT_ID cluster = CLUSTER_NAME name = POOL_NAME location = CLUSTER_LOCATION node_locations = [NODE_ZONES] initial_node_count = NUM_NODES autoscaling { max_node_count = MAX_NODES location_policy = "ANY" } node_config { machine_type = MACHINE_TYPE reservation_affinity { consume_reservation_type = "SPECIFIC_RESERVATION" key = "compute.googleapis.com/reservation-name" values = [RESERVATION_LABEL_VALUES] } flex_start = false spot = true } placement_policy { type = "COMPACT" tpu_topology = TPU_TOPOLOGY } }מחליפים את מה שכתוב בשדות הבאים:
-
NODE_POOL_RESOURCE_NAME: השם של משאב מאגר הצמתים בתבנית Terraform. PROJECT_ID: מזהה הפרויקט.-
CLUSTER_NAME: השם של האשכול הקיים שאליו רוצים להוסיף את מאגר הצמתים. -
POOL_NAME: השם של מאגר הצמתים שרוצים ליצור. -
CLUSTER_LOCATION: מיקום המחשוב של האשכול. מומלץ להשתמש באשכול אזורי כדי לשפר את המהימנות של מישור הבקרה של Kubernetes. אפשר גם להשתמש באשכול אזורי. מידע נוסף זמין במאמר בנושא בחירת גרסה וטופולוגיה של TPU. -
NODE_ZONES: רשימה מופרדת בפסיקים של אזור אחד או יותר שבהם GKE יוצר את מאגר הצמתים.אופציונלי: אפשר להשתמש באזור AI, כמו
us-central1-ai1a. אזורי AI הם מיקומים מיוחדים שעברו אופטימיזציה לעומסי עבודה של AI/ML בתוך אזורים Google Cloud . -
NUM_NODES: מספר הצמתים במאגר הצמתים. הערך צריך להיות אפס או מכפלה של מספר שבבי ה-TPU חלקי ארבע, כי בכל צומת של פרוסת TPU מרובת מארחים יש 4 שבבים. לדוגמה, אםTPU_TOPOLOGYהוא4x8, יש 32 צ'יפים, ולכןNUM_NODESצריך להיות 8. מידע נוסף על טופולוגיות של TPU זמין בטבלה שבמאמר בחירת גרסת ה-TPU. -
TPU_TOPOLOGY: מציין את הטופולוגיה הפיזית של פרוסת ה-TPU. הפורמט של הטופולוגיה תלוי בגרסת ה-TPU שבה אתם משתמשים. מידע נוסף על טופולוגיות של TPU זמין בטבלה שבקטע בחירת טופולוגיה.
אפשר גם להשתמש במשתנים הבאים:
-
RESERVATION_NAME: אם משתמשים בהזמנת TPU, זו רשימת התוויות של משאבי ההזמנה שבהן צריך להשתמש כשיוצרים את מאגר הצמתים. מידע נוסף על אכלוס השדהRESERVATION_LABEL_VALUESב-reservation_affinityזמין במאמר בנושא Terraform Provider. -
autoscaling: יוצרים מאגר צמתים עם הפעלה של שינוי גודל אוטומטי. כש-GKE מבצע שינוי גודל של מאגר צמתים של פרוסת TPU מרובת-מארחים, הוא מבצע שינוי גודל של מאגר הצמתים מאפס לגודל המקסימלי באופן אטומי.-
MAX_NODES: הגודל המקסימלי של מאגר הצמתים. הוא צריך להיות שווה למכפלת הערכים שמוגדרים ב-TPU_TOPOLOGY({A}x{B}x{C}) חלקי מספר השבבים בכל מכונה וירטואלית).
-
-
spot: מאפשרת למאגר הצמתים להשתמש במכונות וירטואליות במודל Spot עבור צמתי הפרוסה של ה-TPU. אי אפשר לשנות את ההגדרה הזו אחרי שיוצרים את מאגר הצמתים. מידע נוסף זמין במאמר בנושא מכונות וירטואליות מסוג Spot. -
flex_start: מגדיר את מאגר הצמתים לשימוש באפשרות הצריכה flex-start. אי אפשר להגדיר את הערךtrueאם האפשרותspotמופעלת.
-
המסוף
כדי ליצור מאגר צמתים עם מעבדי TPU:
נכנסים לדף Google Kubernetes Engine במסוף Google Cloud .
ברשימת האשכולות, לוחצים על שם האשכול שרוצים לשנות.
לוחצים על add_box הוספת מאגר צמתים.
בקטע Node pool details (פרטי מאגר הצמתים), מסמנים את התיבה Specify node locations (ציון מיקומי צמתים).
בוחרים את שם האזור בהתאם לגרסת ה-TPU שרוצים להשתמש בה. כדי לזהות מיקום זמין, אפשר לעיין במאמר זמינות של TPU ב-GKE.
בחלונית הניווט, לוחצים על צמתים.
בקטע Machine Configuration (הגדרת המכונה), בוחרים באפשרות TPUs.
בתפריט הנפתח סדרה, בוחרים אחת מהאפשרויות הבאות:
- CT3: TPU v3, מכשיר עם מארח יחיד
- CT3P: TPU v3, multi-host pod slice
- CT4P: TPU v4
- CT5LP: TPU v5e
- CT5P: TPU v5p
- CT6E: TPU Trillium (v6e)
בתפריט הנפתח Machine type (סוג המכונה), בוחרים את שם המכונה שרוצים להשתמש בה עבור הצמתים. בעזרת הטבלה בחירת גרסת ה-TPU אפשר להגדיר את סוג המכונה ואת טופולוגיית ה-TPU שיוצרים מאגר צמתים של פרוסת TPU מרובת מארחים.
בתפריט הנפתח TPU Topology (טופולוגיית TPU), בוחרים את הטופולוגיה הפיזית של פרוסת ה-TPU.
בתיבת הדו-שיח נדרשים שינויים, לוחצים על ביצוע שינויים.
מוודאים שסוג דיסק האתחול הוא דיסק מתמיד סטנדרטי או דיסק מתמיד שמבוסס על SSD.
אפשר גם לסמן את תיבת הסימון Enable nodes on spot VMs כדי להשתמש במכונות וירטואליות מסוג Spot עבור הצמתים במאגר הצמתים.
לוחצים על יצירה.
אימות הסטטוס של מאגר הצמתים
מקבלים פרטי כניסה כדי להשתמש ב-
kubectlכדי לגשת לאשכול:gcloud container clusters get-credentials CLUSTER_NAME \ --project=PROJECT_ID \ --location=CONTROL_PLANE_LOCATIONמחליפים את מה שכתוב בשדות הבאים:
-
CLUSTER_NAME: שם האשכול. PROJECT_ID: מזהה הפרויקט.-
CONTROL_PLANE_LOCATION: המיקום של מישור הבקרה של האשכול ב-Compute Engine. מציינים אזור לאשכולות אזוריים או אזור זמין לאשכולות אזוריים.
-
כדי לראות את הצמתים של חלקי ה-TPU, משתמשים בפקודה
kubectlב-Cloud Shell:kubectl get nodes -l cloud.google.com/gke-tpu-accelerator=ACCELERATOR_TYPE \ -l cloud.google.com/gke-tpu-topology=TPU_TOPOLOGYמחליפים את מה שכתוב בשדות הבאים:
ACCELERATOR_TYPE: סוג המאיץ של מאגר הצמתים של פרוסת ה-TPU. הערך הזה צריך להיות זהה לסוג המכונה שבה השתמשתם במהלך יצירת מאגר הצמתים. לדוגמה, אם יצרתם מאגר צמתים עם סוג המכונהct5lp-hightpu-4t, השתמשו ב-tpu-v5-lite-podslice. כדי לדעת באיזה סוג של מאיץ כדאי להשתמש, אפשר לעיין בטבלה שבמאמר תכנון השימוש ב-TPU ב-GKE.-
TPU_TOPOLOGY: הטופולוגיה הפיזית של פרוסת ה-TPU.
הפלט אמור להיראות כך:
NAME STATUS ROLES AGE VERSION gke-tpu-20ee2cce-5tv6 Ready <none> 34h v1.28.1-gke.1066000
הרצת עומס עבודה של Multislice
בקטע הזה מריצים עומס עבודה של JAX שמציג את המספר הגלובלי של שבבי TPU בפרוסת ה-TPU ואז יוצא.
כדי להריץ עומס עבודה של JAX:
יוצרים את קובץ המניפסט
tpu-multislice.yamlהבא:טייס אוטומטי
apiVersion: jobset.x-k8s.io/v1alpha2 kind: JobSet metadata: name: multislice-job annotations: alpha.jobset.sigs.k8s.io/exclusive-topology: cloud.google.com/gke-nodepool spec: failurePolicy: maxRestarts: 4 replicatedJobs: - name: slice replicas: 2 # This value defines a "Multislice" setup, by creating 2 independent TPU slices. template: spec: parallelism: 4 completions: 4 backoffLimit: 0 template: spec: nodeSelector: cloud.google.com/gke-tpu-accelerator: tpu-v5-lite-podslice cloud.google.com/gke-tpu-topology: 4x4 containers: - name: jax-tpu image: us-docker.pkg.dev/cloud-tpu-images/jax-ai-image/tpu:latest ports: - containerPort: 8471 - containerPort: 8080 - containerPort: 8431 command: - bash - -c - | python -c 'import jax; print("Global device count:", jax.device_count())' sleep 60 resources: limits: google.com/tpu: 4 # This container requires 4 TPU chipsבמניפסט הזה, בוחרים
tpu-v5-lite-podsliceעם טופולוגיה של4x4. ההגדרה הזו אומרת:- בטופולוגיה יש 16 צ'יפים בסך הכול (
4*4=16). -
tpu-v5-lite-podsliceנפרס ב-ct5lp-hightpu-4tמכונות עם ארבעה צ'יפים לכל מכונה וירטואלית. המשמעות היא שכדי לקבל טופולוגיה של4x4, צריך ארבע מכונות וירטואליות (16/4=4). לכן, בשדותparallelismו-completionsצריך להזין את הערך4. - כל קונטיינר ב-Pod מבקש ארבעה שבבי TPU, שזהה למספר השבבים לכל מכונה וירטואלית. המידע הזה מוגדר במניפסט בשורה
google.com/tpu: 4. - השדה
replicasמוגדר ל-2כדי ליצור שני פלחים.
מידע נוסף על הערכים האפשריים של המשתנים האלה זמין בטבלה שבמאמר תכנון השימוש ב-TPU ב-GKE.
רגילה
apiVersion: jobset.x-k8s.io/v1alpha2 kind: JobSet metadata: name: multislice-job annotations: alpha.jobset.sigs.k8s.io/exclusive-topology: cloud.google.com/gke-nodepool spec: failurePolicy: maxRestarts: 4 replicatedJobs: - name: slice replicas: NUM_SLICES template: spec: parallelism: NUM_NODES completions: NUM_NODES backoffLimit: 0 template: spec: hostNetwork: true dnsPolicy: ClusterFirstWithHostNet nodeSelector: cloud.google.com/gke-tpu-accelerator: ACCELERATOR_TYPE cloud.google.com/gke-tpu-topology: TPU_TOPOLOGY containers: - name: jax-tpu image: us-docker.pkg.dev/cloud-tpu-images/jax-ai-image/tpu:latest ports: - containerPort: 8471 - containerPort: 8080 - containerPort: 8431 securityContext: privileged: true command: - bash - -c - | python -c 'import jax; print("Global device count:", jax.device_count())' sleep 60 resources: limits: google.com/tpu: NUM_CHIPSמחליפים את מה שכתוב בשדות הבאים:
-
NUM_SLICES: מספר מאגרי הצמתים של פרוסות TPU. במקרה הזה,NUM_SLICESשווה ל-3. ACCELERATOR_TYPE: סוג המאיץ של מאגר הצמתים של פרוסת ה-TPU. הערך הזה צריך להיות ממופה לסוג המכונה שבה השתמשתם במהלך יצירת מאגר הצמתים. לדוגמה, אם יצרתם מאגר צמתים עם סוג המכונהct5lp-hightpu-4t, השתמשו ב-tpu-v5-lite-podslice. כדי לדעת באיזה סוג של מאיץ כדאי להשתמש, אפשר לעיין בטבלה שבמאמר תכנון השימוש ב-TPU ב-GKE.-
TPU_TOPOLOGY: הטופולוגיה הפיזית של פרוסת ה-TPU. לדוגמה,4x4x4או2x2בהתאם לגרסת ה-TPU. -
NUM_NODES: מספר הצמתים במאגר הצמתים. הערך צריך להיות אפס או מכפלת הערכים שמוגדרים ב-TPU_TOPOLOGY({A}x{B}x{C}) חלקי מספר שבבי ה-TPU בכל מכונה וירטואלית. ב-TPU v4 עם כמה מארחים, מספר שבבי ה-TPU בכל מכונה וירטואלית הוא ארבעה. ב-TPU v5e עם כמה מחשבים מארחים, מספר שבבי ה-TPU בכל מכונה וירטואלית הוא אחד, ארבעה או שמונה. לכן, אםTPU_TOPOLOGYהוא2x4x4(TPU v4 עם ארבעה שבבי TPU בכל מכונה וירטואלית), אזNUM_NODESהוא 32/4, כלומר 8. -
NUM_CHIPS: מספר הצ'יפים לכל מכונה וירטואלית.
- בטופולוגיה יש 16 צ'יפים בסך הכול (
החלת המניפסט:
kubectl apply -f tpu-multislice.yamlמוודאים שעומס העבודה התקבל:
kubectl get jobsetsהפלט אמור להיראות כך:
NAME RESTARTS COMPLETED AGE multislice-job 3sעוקבים אחרי הסטטוס של ה-Pods שהוקצו:
kubectl get podsהפלט אמור להיראות כך:
NAME READY STATUS RESTARTS AGE multislice-job-slice-0-0-wzq9t 0/1 Completed 0 2m31s multislice-job-slice-0-1-zf4dp 0/1 Completed 0 2m30s multislice-job-slice-1-0-hbfn5 0/1 Completed 0 2m31s multislice-job-slice-1-1-45fgl 0/1 Completed 0 2m30s multislice-job-slice-2-0-wjbp4 0/1 Completed 0 2m30s multislice-job-slice-2-1-lwnvs 0/1 Completed 0 2m30s
multislice-jobJobSet מתזמן, יוצר ואז מריץ את ה-Pods עד לסיום. שמות ה-Pods הם בפורמט<jobsetName>-<jobName>-<jobReplicaIndex>-<randomSuffix>.jobsetNameהקידומת קובעת לאיזה JobSet שייך ה-Pod.אופציונלי: מסירים את עומס העבודה של JAX:
kubectl delete -f tpu-multislice.yaml
שימוש ב-XPK ליצירת משאבי GKE
- כדי להתקין את XPK, פועלים לפי השלבים בקובץ XPK readme.
יוצרים אשכול GKE במצב רגיל באזור עם TPU זמינים. הפקודה הבאה יוצרת את אשכול GKE עם מאגר צמתים שכולל את משאבי ה-TPU שצוינו:
xpk cluster create \ --cluster=$CLUSTER_NAME \ --project=$PROJECT_ID \ --zone=$ZONE \ --tpu-type=ACCELERATOR_TYPE \ --num-slices=NUM_SLICES \ --reservation=$RESERVATION_NAMEמחליפים את מה שכתוב בשדות הבאים:
-
CLUSTER_NAME: שם לאשכול. -
PROJECT_ID: מזהה הפרויקט ב- Google Cloud . -
ZONE: שם האזור בהתאם לגרסת ה-TPU שרוצים להשתמש בה. כדי לזהות מיקום זמין, אפשר לעיין במאמר זמינות של TPU ב-GKE. כדי להשתמש בקיבולת שהוזמנה, צריך לוודא שמשתמשים באזור שבו הוזמנה הקיבולת. -
ACCELERATOR_TYPE: הגרסה והסוג של ה-TPU. לדוגמה, אפשר להשתמש ב-tpu7x-standard-4tעבור Ironwood (TPU7x). -
NUM_SLICES: מספר פרוסות ה-TPU לשימוש באשכול. במקרה של Multislice, הערך צריך להיות גדול מ-1. -
RESERVATION_NAME: השם של ההזמנה.
שתי השורות האחרונות של הפלט אמורות להיראות כך:
See your GKE Cluster here: https://console.cloud.google.com/kubernetes/clusters/details/<location>/CLUSTER_NAME/details?project=PROJECT_ID-
מריצים עומס עבודה שמציג את מספר מכשירי ה-TPU שמחוברים:
xpk workload create \ --cluster=$CLUSTER_NAME \ --project=$PROJECT_ID \ --zone=$ZONE \ --tpu-type=ACCELERATOR_TYPE \ --num-slices=NUM_SLICES \ --docker-image=us-docker.pkg.dev/cloud-tpu-images/jax-ai-image/tpu:latest \ --workload=WORKLOAD_NAME \ --command="python -c 'import jax; print(\"TPU cores:\", jax.device_count())'"מחליפים את מה שכתוב בשדות הבאים:
-
CLUSTER_NAME: שם לאשכול. -
PROJECT_ID: מזהה הפרויקט ב- Google Cloud . -
ZONE: האזור של מאגר הצמתים של המכונות שנבחרו. -
ACCELERATOR_TYPE: סוג ה-TPU שנבחר. אפשר להשתמש בהשלמה אוטומטית של bash כדי לקבוע אילו אפשרויות זמינות. -
NUM_SLICES: מספר פרוסות ה-TPU שהוגדרו באשכול. הערך הזה צריך להיות זהה לערך שבו השתמשתם כשיצרתם את האשכול. -
WORKLOAD_NAME: השם של עומס העבודה.
-
הגדרת הגדרות נוספות
בקטעים הבאים מפורטות ההגדרות הנוספות שאפשר להחיל על Multislice.
שיפור ביצועי הרשת באמצעות hostNetwork
כדי לשפר את ביצועי הרשת בין חלקי TPU, מומלץ להפעיל את hostNetworking. משתמשים ב-hostNetwork: true במפרט של ה-Pod כדי לדלג על כל מחסנית הרשת של Kubernetes ולאפשר ל-Pods של Kubernetes להשתמש ברשת המארח ישירות לתקשורת בין מכונות וירטואליות.
כדי להפעיל את hostNetworking, מוסיפים את שתי השורות הבאות למפרט ה-Pod:
hostNetwork: true
dnsPolicy: ClusterFirstWithHostNet
כדי להמשיך להשתמש ב-podHostnames לאיתור צומתי עובדים באמצעות hostNetwork, צריך להגדיר את dnsPolicy: ClusterFirstWithHostNet. זה חשוב כשמריצים משימות אימון עם הפעלה אוטומטית מחדש, וצריך להשתמש באותם שמות כדי לטעון מחדש את אותן נקודות ביקורת.
אם אתם משתמשים ב-TPU Trillium (v6e) או ב-Ironwood (TPU7x) (גרסת Preview) וה-Pods שלכם משתמשים ב-hostNetworking, אתם צריכים להתקין את DaemonSet הבא כדי לכוונן את /proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem בצומת.
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/ai-on-gke/51bf3dcab6ff658cf62cc32867f96860bf58dfdc/scripts/network-setup/v6e-increase-rmem.yaml
שיפור ביצועי הרשת ללא hostNetwork ב-TPU Trillium או ב-Ironwood (TPU7x)
אם אתם משתמשים ב-TPU Trillium או ב-Ironwood (TPU7x) (גרסת Preview) ואין אפשרות להשתמש ב-Pods שלכם ב-hostNetworking, מומלץ להפעיל ריבוי רשתות במצב netdevice כדי לקבל את הביצועים הכי טובים ברשת. תמיכה ב-NIC במצב netdevice עם multi-network מעבירה את ה-NIC של ה-VM ישירות אל ה-Pod, תוך דילוג על Kubernetes ועל GKE Dataplane V2.
סוג המכונה ct6e-standard-4t מגובה על ידי שני כרטיסי NIC פיזיים. Kubernetes דורש vNIC אחד שלא ניתן להעביר לקבוצות Pod. לכן, לכל צומת צריכים להיות שלושה vNIC כדי לאפשר ל-Pods גישה ישירה לשני vNIC, וכך להשיג את הביצועים הטובים ביותר של שני ה-NIC הפיזיים.
כדי להפעיל את מצב netdevice ב-ct6e-standard-4t, מבצעים את השלבים הבאים:
- יצירת שני ענני VPC נוספים שתומכים במצב
netdevice - יצירת אשכול GKE עם יכולות של ריבוי רשתות
מגדירים שתי רשתות
netdevice. לדוגמה, אפשר להשתמש באובייקטיםGKENetworkParamSetו-Networkהבאים (SECOND_VPCו-THIRD_VPCהם רשתות ה-VPC שנוצרו בשלב הקודם):apiVersion: networking.gke.io/v1 kind: GKENetworkParamSet metadata: name: tpu-second spec: vpc: SECOND_VPC vpcSubnet: SECOND_VPC_SUBNET deviceMode: NetDevice --- apiVersion: networking.gke.io/v1 kind: GKENetworkParamSet metadata: name: tpu-third spec: vpc: THIRD_VPC vpcSubnet: SECOND_VPC_SUBNET deviceMode: NetDevice --- apiVersion: networking.gke.io/v1 kind: Network metadata: name: tpu-second spec: provider: "GKE" type: "Device" parametersRef: group: networking.gke.io kind: GKENetworkParamSet name: tpu-second --- apiVersion: networking.gke.io/v1 kind: Network metadata: name: tpu-third spec: provider: "GKE" type: "Device" parametersRef: group: networking.gke.io kind: GKENetworkParamSet name: tpu-thirdחיבור של ה-Pods לשלוש רשתות לדוגמה, אפשר להשתמש בהערות הבאות במפרט של ה-Pod:
metadata: annotations: networking.gke.io/default-interface: 'eth0' networking.gke.io/interfaces: | [ {"interfaceName":"eth0","network":"default"}, {"interfaceName":"eth1","network":"tpu-second"}, {"interfaceName":"eth2","network":"tpu-third"}, ]החלת sysctl של הרשת בתוך ה-Pod, במאגר התגים של init או במאגר התגים של האפליקציה. לדוגמה, אפשר להוסיף את קובץ האתחול הבא למפרט של ה-Pod:
initContainers: - name: "network-optimization-sysctls" image: "busybox" securityContext: privileged: true command: - bash - -c - | echo 5000 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_rto_min_us echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_no_metrics_save echo 0 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_slow_start_after_idle echo 131072 > /proc/sys/net/core/optmem_max echo "4096 41943040 314572800" > /proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem
כדי לשפר את הביצועים של הרשת, כדאי להשתמש בממשקים eth1 ו-eth2 במקום בממשק eth0. כדי לעשות את זה, מוסיפים את export LIBTPU_INIT_ARGS="$LIBTPU_INIT_ARGS --megascale_grpc_interface_prefixes=eth1,eth2,lo" למפרט של עומס העבודה.
הפעלת רישום ביומן
יומנים שנוצרו על ידי קונטיינרים שפועלים בצמתים של GKE, כולל צמתים של חלקי TPU, מוצגים ב-Logs Explorer אם הפעלתם את רישום היומנים של מערכת GKE באשכול.
אתם יכולים לראות את היומנים מ-GKE באמצעות Logs Explorer עם המסנן הבא כדי לראות את יומני הקונטיינרים של עומס העבודה:
resource.type="k8s_container"
resource.labels.cluster_name=CLUSTER_NAME
labels."k8s-pod/jobset_sigs_k8s_io/jobset-name"=JOBSET_NAME
משתמשים במסנן הבא עבור פרוסת TPU ועובדים:
resource.type="k8s_container"
resource.labels.cluster_name=CLUSTER_NAME
labels."k8s-pod/jobset_sigs_k8s_io/jobset-name"=JOBSET_NAME
resource.labels.pod_name:<jobSetName>-<replicateJobName>-<job-index>-<worker-index>
מידע נוסף מופיע במאמר בנושא צפייה ביומני TPU ב-GKE.
הפעלת מדדים נוספים
בנוסף למדדי ה-TPU הכלליים, יש 4 מדדים נוספים של זמן ריצה של TPU שספציפיים ל-multislice. המדדים האלה זמינים ב-GKE מגרסה 1.29.1-gke.1016000 ואילך. עומס העבודה ב-TPU חייב להשתמש בגרסה 0.4.24 של JAX
אלה המדדים הזמינים של פלחים מרובים:
- זמני השהיה בהעברה ברשת מרכזי נתונים (DCN): חלוקה של זמני השהיה בהעברה ברשת לתנועה מרובת פרוסות.
- זמני תגובה קולקטיביים: חלוקת זמני התגובה הקולקטיביים מקצה לקצה לתנועה של כמה פרוסות.
- זמני השהיה בהעברה ממארח למכשיר: חלוקת זמני ההשהיה בהעברה ממארח למכשיר לכל נתח נתונים בתנועה מרובת-פלחים.
- זמני השהיה בהעברה ממכשיר למארח: חלוקת זמני ההשהיה בהעברה ממכשיר למארח לכל נתח נתונים בתנועה מרובת-פלחים.
המדדים האלה נמצאים בסכימה של קונטיינר Kubernetes (k8s_container):
kubernetes.io/container/multislice/network/dcn_transfer_latencieskubernetes.io/container/multislice/network/collective_end_to_end_latencieskubernetes.io/container/multislice/accelerator/host_to_device_transfer_latencieskubernetes.io/container/multislice/accelerator/device_to_host_transfer_latencies
פלח TPU לעומת Multislice
בטבלה הבאה מפורטים ההבדלים בארגון הארכיטקטוני של TPU slice ו-Multislice:
| TPU slice | Multislice | |
|---|---|---|
| קישוריות הדדית | עומס העבודה פועל ב-TPU slice יחיד. כל שבבי ה-TPU בפרוסת TPU מחוברים באמצעות ICI. | עומס העבודה פועל בכמה חלקי TPU. התקשורת בתוך פרוסת נתונים מתבצעת באמצעות ICI. התקשורת בין הפרוסות מתבצעת דרך DCN. |
| מאגרי צמתים נתמכים | פרוסת TPU עם מארח יחיד ופרוסת TPU עם כמה מארחים | קבוצות של חלקי TPU עם כמה מארחים |
| סוג עומס העבודה המומלץ | IndexedJob או JobSet | JobSet |
פינוי משאבים
הדרך הקלה ביותר לבטל את החיוב היא למחוק את Google Cloud הפרויקט שיצרתם בשביל המדריך. אפשר גם למחוק את המשאבים בנפרד.
מחיקת הפרויקט
Delete a Google Cloud project:
gcloud projects delete PROJECT_ID
מחיקת משאבים בודדים
מחיקת אשכול GKE:
```sh
gcloud container clusters delete CLUSTER_NAME \
--project=PROJECT_ID \
--location=CONTROL_PLANE_LOCATION
```
מחיקת משאבים שנוצרו באמצעות XPK
אם השתמשתם ב-XPK כדי ליצור את האשכול, מחקו את האשכול כדי להימנע מחיובים נוספים:
xpk cluster delete \
--cluster=$CLUSTER_NAME \
--project=$PROJECT_ID \
--zone=$ZONE
מחליפים את מה שכתוב בשדות הבאים:
-
CLUSTER_NAME: שם האשכול. -
PROJECT_ID: מזהה הפרויקט ב- Google Cloud . -
ZONE: האזור שבו נוצר האשכול.