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Configura le VM NUMA-aware

Questo documento descrive come configurare cluster e VM per supportare workload ad alte prestazioni e a bassa latenza con l'efficienza di calcolo dell'accesso alla memoria non uniforme (NUMA). Esistono istruzioni per la regolazione delle 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, tutta la comunicazione all'interno della VM è locale 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 della CPU e della memoria. Segui le istruzioni per ogni nodo su cui vuoi eseguire VM compatibili con NUMA.

Aggiorna la configurazione di Kubelet

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

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

Per configurare kubelet sul nodo worker:

Individua il file kubelet sul nodo di lavoro 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 file kubelet con una sezione KUBELET_EXTRA_ARGS="" vuota.
Per attivare CPU Manager con un criterio static, aggiungi il flag --cpu-manager-policy=static alla sezione KUBELET_EXTRA_ARGS="" del file:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static"
```
Per attivare Memory Manager con una policy Static, aggiungi il flag --memory-manager-policy=Static alla sezione KUBELET_EXTRA_ARGS="" del file:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static --memory-manager-policy=Static"
```
Per attivare Topology Manager con una policy restricted, aggiungi il flag --topology-manager-policy=restricted alla sezione KUBELET_EXTRA_ARGS="" del file:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static --memory-manager-policy=Static --topology-manager-policy=restricted"
```

Controlla la quantità attuale di memoria 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 eliminazione. Se non è presente memoria riservata, puoi saltare questo passaggio.

Ad esempio, con la memoria riservata di 3470Mi dell'esempio nel passaggio precedente, riservi 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 dei criteri, consulta la seguente documentazione di Kubernetes:

Configura il nodo per l'utilizzo di hugepages

Una volta abilitato Memory Manager con il criterio Static, puoi aggiungere hugepages per migliorare ulteriormente il rendimento del carico di lavoro dei container sui nodi NUMA. Hugepages, come suggerito dal nome, ti consente 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 hugepages per un nodo in fase di runtime o all'avvio della macchina del nodo. Ti consigliamo di configurare hugepages 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 le hugepage.
- HUGEPAGE_SIZE: le dimensioni delle hugepage in kibibyte, 2048 (2 MiB) o1048576 (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.
- spec.compute.advancedCompute:
  - dedicatedCPUPlacement: imposta dedicatedCPUPlacement su true. Questa impostazione blocca le CPU virtuali sulle 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 esempio di manifest VirtualMachine mostra come potrebbe apparire una configurazione della 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
```