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Configura VMs compatibles con NUMA

En este documento, se describe cómo configurar clústeres y VMs para admitir cargas de trabajo de alto rendimiento y baja latencia con las eficiencias de procesamiento del acceso a la memoria no uniforme (NUMA). Hay instrucciones para ajustar la configuración de Kubernetes para los nodos del clúster. Este documento también incluye instrucciones para configurar máquinas virtuales (VMs) con afinidad de NUMA para que se programen y aprovechen los nodos de NUMA.

Con una VM compatible con NUMA, toda la comunicación dentro de la VM es local para el nodo NUMA. La VM compatible con NUMA evita las transacciones de datos hacia y desde recursos remotos que pueden degradar el rendimiento de la VM.

Configura los nodos para usar NUMA

En las siguientes secciones, se describe cómo configurar los componentes críticos de Kubernetes para ajustar el nodo y asegurarse de que pueda programar contenedores compatibles con NUMA. Estos nodos NUMA están optimizados para mejorar el rendimiento de la CPU y la memoria. Sigue las instrucciones para cada nodo en el que desees ejecutar VMs compatibles con NUMA.

Actualiza la configuración de kubelet

Como parte de la configuración del nodo para admitir la afinidad del nodo NUMA, debes hacer los siguientes cambios en la configuración de kubelet:

Habilita CPU Manager con una política de static
Habilita el Administrador de memoria con una política de Static
Habilita el administrador de topología con la topología restricted.

Para configurar kubelet en tu nodo trabajador, haz lo siguiente:

Busca el archivo kubelet en tu nodo trabajor y ábrelo para editarlo:
```
edit /etc/default/kubelet
```
Si no ves el archivo kubelet, créalo con el siguiente comando:
```
echo "KUBELET_EXTRA_ARGS=\"\"" >> /etc/default/kubelet
```
Este comando crea el archivo kubelet con una sección KUBELET_EXTRA_ARGS="" vacía.
Para habilitar CPU Manager con una política static, agrega la marca --cpu-manager-policy=static a la sección KUBELET_EXTRA_ARGS="" del archivo:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static"
```
Para habilitar el Administrador de memoria con una política Static, agrega la marca --memory-manager-policy=Static a la sección KUBELET_EXTRA_ARGS="" del archivo:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static --memory-manager-policy=Static"
```
Para habilitar el Administrador de topología con una política restricted, agrega la marca --topology-manager-policy=restricted a la sección KUBELET_EXTRA_ARGS="" del archivo:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static --memory-manager-policy=Static --topology-manager-policy=restricted"
```

Verifica la cantidad actual de memoria reservada por Google Distributed Cloud:

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

El resultado debe verse de la siguiente manera:

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"

El parámetro de configuración --kube-reserved=cpu=100m,memory=3470Mi indica que Google Distributed Cloud reservó 3,470 mebibytes de memoria en el nodo.

Establece la marca --reserved-memory en la sección KUBELET_EXTRA_ARGS del archivo kubelet en 100 mebibytes más que la memoria reservada actual para tener en cuenta el umbral de expulsión. Si no hay memoria reservada, puedes omitir este paso.

Por ejemplo, con la memoria reservada de 3470Mi del ejemplo del paso anterior, reservas 3570Mi de memoria en el archivo kubelet:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static --memory-manager-policy=Static --topology-manager-policy=restricted --reserved-memory=0:memory=3570Mi"
```
Quita los archivos de estado de CPU y memoria del directorio /var/lib:
```
rm /var/lib/cpu_manager_state
rm /var/lib/memory_manager_state
```
Reinicia kubelet:
```
systemctl start kubelet
```

Para obtener más información sobre esta configuración de políticas, consulta la siguiente documentación de Kubernetes:

Configura el nodo para que use páginas enormes

Una vez que habilites el Administrador de memoria con la política Static, puedes agregar hugepages para mejorar aún más el rendimiento de la carga de trabajo del contenedor en tus nodos NUMA. Como su nombre lo indica, las hugepages te permiten especificar páginas de memoria más grandes que el estándar de 4 kibibytes (KiB). El entorno de ejecución de VM en GDC admite hugepages de 2 mebibytes (MiB) y 1 gibibyte (GiB). Puedes configurar páginas enormes para un nodo en el tiempo de ejecución o para cuando se inicie la máquina del nodo. Te recomendamos que configures páginas grandes en cada nodo en el que desees ejecutar VMs compatibles con NUMA.

Para configurar la cantidad de páginas enormes de un tamaño específico en tu nodo de NUMA en el tiempo de ejecución, usa el siguiente comando:
```
echo HUGEPAGE_QTY > \
    /sys/devices/system/node/NUMA_NODE/hugepages/hugepages-HUGEPAGE_SIZEkB/nr_hugepages
```
Reemplaza lo siguiente:
- HUGEPAGE_QTY: Es la cantidad de páginas enormes que se asignarán del tamaño especificado.
- NUMA_NODE: Es el nodo NUMA, como node0, al que asignas páginas grandes.
- HUGEPAGE_SIZE: Es el tamaño de las páginas enormes en kibibytes, 2048 (2 MiB) o1048576 (1 GiB).

Configura una VM para usar el nodo NUMA

Una vez que los nodos del clúster estén optimizados para NUMA, podrás crear VMs compatibles con NUMA. Las VMs compatibles con NUMA se programan en nodos de NUMA.

Para crear una VM compatible con NUMA, sigue estos pasos:

Sigue las instrucciones para crear una VM a partir de un manifiesto.

Usa los siguientes parámetros de configuración de compute para configurar tu VM de modo que sea compatible con NUMA:
- spec.compute.guaranteed: Establece guaranteed en true. Con este parámetro de configuración, el Pod virt-launcher se configura para ubicarse en la clase de Calidad de servicio (QoS) garantizada de Kubernetes.
- spec.compute.advancedCompute:
  - dedicatedCPUPlacement: Establece dedicatedCPUPlacement en true. Este parámetro de configuración fija las CPU virtuales a las CPU físicas del nodo.
  - hugePageSize: Establece hugePageSize en 2Mi o 1Gi para especificar el tamaño de las páginas enormes que usará tu VM, ya sea de 2 MiB o 1 GiB.
  - numaGuestMappingPassthrough: Incluye una estructura vacía ({}) para este parámetro de configuración. Este parámetro de configuración establece la afinidad de NUMA para que tu VM se programe solo en nodos de NUMA.
En el siguiente ejemplo de manifiesto de VirtualMachine, se muestra cómo podría verse una configuración de VM compatible 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
```