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Configurer des VM compatibles avec NUMA

Ce document explique comment configurer des clusters et des VM pour gérer des charges de travail hautes performances et à faible latence avec l'efficacité de calcul de l'accès à la mémoire non uniforme (NUMA). Vous trouverez des instructions sur le réglage des paramètres Kubernetes pour les nœuds de cluster. Ce document contient également des instructions pour configurer des machines virtuelles (VM) avec affinité NUMA afin de les programmer et d'exploiter les nœuds NUMA.

Avec une VM compatible avec NUMA, toutes les communications au sein de la VM sont locales pour le nœud NUMA. La VM compatible avec NUMA évite les transactions de données vers et depuis des ressources distantes, qui peuvent dégrader les performances des VM.

Configurer les nœuds pour utiliser NUMA

Les sections suivantes décrivent comment configurer les composants Kubernetes critiques pour régler le nœud et s'assurer qu'il peut programmer des conteneurs compatibles avec NUMA. Ces nœuds NUMA sont réglés pour optimiser les performances du processeur et de la mémoire. Suivez les instructions pour chaque nœud sur lequel vous souhaitez exécuter des VM compatibles avec NUMA.

Mettre à jour la configuration du kubelet

Dans le cadre de la configuration des nœuds pour prendre en charge l'affinité de nœuds NUMA, vous devez apporter les modifications suivantes à la configuration du kubelet:

Activer le gestionnaire de processeur avec une règle static
Activer le gestionnaire de mémoire avec une règle Static
Activer le gestionnaire de topologie avec la topologie restricted

Pour configurer kubelet sur votre nœud de calcul:

Recherchez le fichier kubelet sur votre nœud de calcul et ouvrez-le pour le modifier:
```
edit /etc/default/kubelet
```
Si vous ne voyez pas le fichier kubelet, créez-le à l'aide de la commande suivante:
```
echo "KUBELET_EXTRA_ARGS=\"\"" >> /etc/default/kubelet
```
Cette commande crée le fichier kubelet avec une section KUBELET_EXTRA_ARGS="" vide.
Pour activer le Gestionnaire de processeur avec une règle static, ajoutez l'option --cpu-manager-policy=static à la section KUBELET_EXTRA_ARGS="" du fichier:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static"
```
Pour activer le Gestionnaire de mémoire avec une règle Static, ajoutez l'option --memory-manager-policy=Static à la section KUBELET_EXTRA_ARGS="" du fichier:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static --memory-manager-policy=Static"
```
Pour activer le gestionnaire de topologie avec une règle restricted, ajoutez l'option --topology-manager-policy=restricted à la section KUBELET_EXTRA_ARGS="" du fichier:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static --memory-manager-policy=Static --topology-manager-policy=restricted"
```

Vérifiez la quantité de mémoire actuelle réservée par Google Distributed Cloud:

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

Le résultat doit se présenter sous la forme suivante :

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"

Le paramètre --kube-reserved=cpu=100m,memory=3470Mi indique que Google Distributed Cloud a réservé 3 470 mébioctets de mémoire sur le nœud.

Définissez l'option --reserved-memory dans la section KUBELET_EXTRA_ARGS du fichier kubelet sur 100 Mio de plus que la mémoire réservée actuelle pour tenir compte du seuil d'éviction. En l'absence de mémoire réservée, vous pouvez ignorer cette étape.

Par exemple, avec la mémoire réservée de 3470Mi de l'exemple de l'étape précédente, vous réservez 3570Mi de mémoire dans le fichier kubelet:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static --memory-manager-policy=Static --topology-manager-policy=restricted --reserved-memory=0:memory=3570Mi"
```
Supprimez les fichiers d'état du processeur et de la mémoire du répertoire /var/lib:
```
rm /var/lib/cpu_manager_state
rm /var/lib/memory_manager_state
```
Redémarrez le kubelet:
```
systemctl start kubelet
```

Pour en savoir plus sur ces paramètres de stratégie, consultez la documentation Kubernetes suivante:

Configurer le nœud pour utiliser les énormes pages

Une fois que vous avez activé le Gestionnaire de mémoire avec la règle Static, vous pouvez ajouter d'énormes pages pour améliorer les performances de la charge de travail de conteneur sur vos nœuds NUMA. Comme son nom l'indique, les énormes pages vous permettent de spécifier des pages de mémoire d'une taille supérieure à la taille standard de 4 kibioctets (Kio). L'environnement d'exécution des VM sur GDC accepte des pages énormes de 2 mébioctets (Mio) et 1 gibioctet (Gio). Vous pouvez définir des pages énormes pour un nœud au moment de l'exécution ou au démarrage de la machine de nœud. Nous vous recommandons de configurer d'énormes pages sur chaque nœud sur lequel vous souhaitez exécuter des VM compatibles avec NUMA.

Pour configurer le nombre de pages énormes d'une taille spécifique sur votre nœud NUMA au moment de l'exécution, utilisez la commande suivante:
```
echo HUGEPAGE_QTY > \
    /sys/devices/system/node/NUMA_NODE/hugepages/hugepages-HUGEPAGE_SIZEkB/nr_hugepages
```
Remplacez les éléments suivants :
- HUGEPAGE_QTY: nombre de très grandes pages à allouer de la taille spécifiée.
- NUMA_NODE: nœud NUMA, tel que node0, auquel vous allouez d'énormespages.
- HUGEPAGE_SIZE: taille des énormes pages en kibioctets, 2048 (2 Mio) ou 1048576 (1 Gio).

Configurer une VM pour utiliser le nœud NUMA

Une fois que les nœuds de votre cluster sont réglés pour NUMA, vous pouvez créer des VM compatibles avec NUMA. Les VM compatibles avec NUMA sont planifiées sur NUMA nœuds.

Pour créer une VM compatible avec NUMA:

Suivez les instructions pour créer une VM à partir d'un fichier manifeste.

Utilisez les paramètres compute suivants pour configurer votre VM afin qu'elle soit compatible avec NUMA:
- spec.compute.guaranteed: définissez guaranteed sur true. Avec ce paramètre, le pod virt-launcher est configuré pour être placé dans la classe de qualité de service (QoS) garantie de Kubernetes.
- spec.compute.advancedCompute:
  - dedicatedCPUPlacement: définissez dedicatedCPUPlacement sur true. Ce paramètre épingle les processeurs virtuels aux processeurs physiques du nœud.
  - hugePageSize: définissez hugePageSize sur 2Mi ou 1Gi pour spécifier la taille des géants de pages que votre VM doit utiliser (2 mébioctets ou 1 gibioctet).
  - numaGuestMappingPassthrough: incluez une structure vide ({}) pour ce paramètre. Ce paramètre établit l'affinité NUMA afin que votre VM ne soit programmée que sur des nœuds NUMA.
L'exemple de fichier manifeste de machine virtuelle suivant montre à quoi peut ressembler une configuration de VM compatible avec 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
```