Configure o multiprocessamento simultâneo (SMT)

Esta página mostra como configurar a multitarefa simultânea nos seus clusters do Google Kubernetes Engine (GKE).

Vista geral

Os nós do GKE são instâncias de máquinas virtuais (VMs) do Compute Engine que o GKE cria em seu nome. Nestas VMs, é comum ter a execução simultânea em vários processadores (SMT) ativada por predefinição. O SMT é a capacidade de executar vários threads independentes num único núcleo físico da CPU. Com a SMT ativada, um único núcleo físico pode executar duas CPUs virtuais (vCPUs) como threads independentes e separadas. Por exemplo, um nó do GKE está, na verdade, a executar 32 vCPUs em 16 núcleos de CPU físicos.n2-standard-32

Com a introdução da configurabilidade da SMT nos nós do GKE, já pode configurar a SMT para que o número de vCPUs eficazes seja igual ao número de núcleos físicos, o que significa que os seus nós do GKE podem usar o núcleo físico completo por vCPU.

Vantagens

A configuração da SMT no GKE oferece as seguintes vantagens.

Desempenho melhorado

Algumas cargas de trabalho de computação de alto desempenho (HPC) podem observar uma melhoria no desempenho desativando a SMT. Normalmente, para muitas tarefas de computação geral ou tarefas que requerem muitas operações de entrada/saída, a SMT pode aumentar significativamente o débito da aplicação. Por outro lado, para tarefas limitadas pela computação em que ambos os núcleos virtuais são limitados pela computação, a SMT pode prejudicar o desempenho geral da aplicação e adicionar variação não determinística às tarefas. Por conseguinte, com o SMT desativado, algumas aplicações de HPC podem ter um desempenho melhor e mais previsível.

Custos de licenciamento reduzidos

Alguns contratos de licenciamento de software têm modelos de faturação associados ao número de CPUs virtuais consumidas. A desativação da SMT reduz o número de vCPUs para cada núcleo em metade, o que pode reduzir os custos de licenciamento. Para mais informações, consulte o seu contrato de licenciamento.

Consulte a secção Preços para compreender como Google Cloud são feitas as faturas quando o SMT está configurado.

Limitações

  • Tipos de máquinas: a SMT não é configurável em tipos de máquinas com menos de 2 vCPUs (por exemplo, n1-standard-1) ou no tipo de máquina Tau T2D.
  • Aprovisionamento automático de nós: a configurabilidade da SMT não é suportada para clusters que tenham o aprovisionamento automático de nós ativado.
  • Escala automática de clusters: a escalabilidade a partir de zero nós com a capacidade de configuração da SMT só é suportada na escala automática de clusters para clusters com a versão 1.21 ou posterior do GKE.
  • GKE Sandbox: pode configurar as definições de SMT em nós do GKE Sandbox em clusters padrão do GKE com a versão 1.24.2-gke.300 e posteriores através da flag --threads-per-core e em versões anteriores através de um DaemonSet autónomo. Para ver instruções, consulte o artigo GKE Sandbox. Uma vez que a multithreading está desativada por predefinição no GKE Sandbox antes da versão 1.24.2-gke.300, a configuração da SMT através de threads-per-core não é suportada. Se usar o GKE Sandbox e quiser ativar o SMT, consulte o artigo O SMT pode estar desativado.
  • Modo de cluster: a configurabilidade da SMT não é suportada em clusters do GKE Autopilot.

Preços

A SMT para o GKE é faturada com base nos preços do Compute Engine para SMT. A faturação é feita com base no número de vCPUs definidas pelo tipo de máquina de uma VM e não no número de threads executados em cada núcleo. Mesmo que configure a SMT, continua a receber faturação pelo número predefinido de vCPUs definido pelo tipo de máquina da VM. Para mais informações sobre a faturação de VMs, consulte Preços das instâncias de VM.

Por exemplo, um nó do GKE criado com o tipo de máquina n2-standard-8 é executado com a SMT ativada por predefinição e pode executar até 8 vCPUs, que correspondem a 2 vCPUs para cada um dos quatro núcleos físicos da CPU. Se configurar a SMT para usar apenas um processador por núcleo (efetivamente 4 vCPUs), continua a receber faturação por 8 vCPUs.

Configure o SMT

Pode configurar a SMT em novos clusters ou conjuntos de nós especificando o número de threads por núcleo.

A tabela seguinte mostra os valores possíveis para threads por núcleo e o comportamento de SMT correspondente para o nó:

Discussões por núcleo Comportamento de SMT
null (não especificado) Predefinição de VM do Compute Engine
0 Inválido
1 SMT desativada
2 SMT ativado
> 2 Inválido

Configure o SMT num novo cluster

Pode configurar o SMT em novos clusters através da CLI gcloud ou da Google Cloud consola.

gcloud

Para configurar o SMT, execute o seguinte comando:

gcloud container clusters create CLUSTER_NAME \
    --machine-type=MACHINE_TYPE \
    --threads-per-core=THREADS_PER_CORE

Substitua o seguinte:

  • CLUSTER_NAME: o nome do novo cluster.
  • MACHINE_TYPE: o tipo de máquina a usar para os nós do GKE. Tem de ser um tipo de máquina com 2 ou mais vCPUs.
  • THREADS_PER_CORE: o número de threads por núcleo físico. A tabela anterior mostra os valores que pode especificar.

Para ver uma lista completa de opções, consulte a gcloud container clusters create documentação.

Consola

  1. Na Google Cloud consola, aceda à página Criar um cluster do Kubernetes.

    Aceda a Crie um cluster do Kubernetes

  2. No menu de navegação, na secção Conjuntos de nós, clique no nome de um conjunto de nós e, de seguida, clique em Nós.

  3. Na secção Configuração da máquina, selecione um Tipo de máquina suportado, como e2-standard-2.

  4. Clique em Plataforma de CPU e GPU.

  5. No menu pendente Relação entre vCPUs e núcleos, selecione uma das seguintes opções:

    • 1 vCPU por núcleo: desative o SMT.
    • 2 vCPUs por núcleo: mantenha o SMT ativado.

  6. Configure o cluster e os node pools conforme necessário e, de seguida, clique em Criar.

Configure a SMT num novo node pool

Pode configurar a SMT em novos conjuntos de nós através da CLI gcloud ou da Google Cloud consola.

gcloud

Para configurar o SMT, execute o seguinte comando:

gcloud container node-pools create POOL_NAME \
    --cluster=CLUSTER_NAME \
    --machine-type=MACHINE_TYPE \
    --threads-per-core=THREADS_PER_CORE

Substitua o seguinte:

  • POOL_NAME: o nome do novo conjunto de nós.
  • CLUSTER_NAME: o nome do cluster existente.
  • MACHINE_TYPE: o tipo de máquina a usar para os nós do GKE. Tem de ser um tipo de máquina com 2 ou mais vCPUs.
  • THREADS_PER_CORE: o número de threads por núcleo físico. A tabela anterior mostra os valores que pode especificar.

Para ver uma lista completa de opções, consulte a gcloud container clusters create documentação.

Consola

  1. Aceda à página do Google Kubernetes Engine na Google Cloud consola.

    Aceda ao Google Kubernetes Engine

  2. Clique no nome do cluster que quer modificar.

  3. Clique em Adicionar conjunto de nós.

  4. No menu de navegação, clique em Nodes.

  5. Na secção Configuração da máquina, selecione uma Família de máquinas e um Tipo de máquina que suportem SMT, como n2-standard-2.

  6. Clique em Plataforma de CPU e GPU.

  7. No menu pendente Relação entre vCPUs e núcleos, selecione uma das seguintes opções:

    • 1 vCPU por núcleo: desative o SMT.
    • 2 vCPUs por núcleo: mantenha o SMT ativado.

  8. Configure o node pool conforme necessário e, de seguida, clique em Criar.

Valide a configuração do SMT

Linux

Para validar a configuração da SMT em nós Linux, siga os passos seguintes:

  1. SSH para o nó:

    gcloud compute ssh NODE_NAME

    Substitua NODE_NAME pelo nome do seu nó.

  2. Verifique o número de vCPUs:

    cat /proc/cpuinfo | grep processor | wc -l

    O resultado é semelhante ao seguinte:

    16

    Se definir o número de threads por núcleo como 1, o resultado deve mostrar metade do número predefinido de vCPUs da VM do Compute Engine. Por exemplo, o resultado para n2-standard-32 com SMT desativado deve ser 16 em vez do valor predefinido de 32.

Windows

Para validar a configuração da SMT em nós do Windows, execute os seguintes passos:

  1. Defina um nome de utilizador e uma palavra-passe para RDP para o nó:

    gcloud compute reset-windows-password NODE_NAME

    Substitua NODE_NAME pelo nome do seu nó.

  2. Estabeleça uma ligação ao EXTERNAL_IP:3389 para a VM.

  3. Execute o seguinte comando do PowerShell:

    Get-WmiObject -Class Win32_Processor -ComputerName. | Select-Object -Property [a-z]* | Select NumberOfCores,NumberOfLogicalProcessors

    Se definir o número de threads por núcleo como 1, o valor NumberOfCores deve ser igual ao valor NumberOfLogicalProcessors, como no seguinte exemplo de saída:

    Output (example n1-standard-2 with SMT off)

NumberOfCores NumberOfLogicalProcessors
------------- -------------------------
            1                         1

O que se segue?