Gerenciador de GPU do data center da NVIDIA (DCGM)

Neste documento, descrevemos como configurar a implantação do Google Kubernetes Engine para que você possa usar o Google Cloud Managed Service para Prometheus para coletar métricas do NVIDIA Data Center GPU Manager. Esta página mostra como fazer o seguinte:

• Configure o exportador do DCGM para gerar relatórios de métricas.
• Configurar um recurso PodMonitoring para o serviço gerenciado para Prometheus a fim de coletar as métricas exportadas.

Estas instruções se aplicam somente ao usar a coleção gerenciada com o serviço gerenciado para Prometheus. Se você estiver usando a coleção autoimplantada, consulte o repositório de origem do exportador do DCGM para ver informações da instalação.

Estas instruções são um exemplo e devem funcionar na maioria dos ambientes do Kubernetes. Para informações sobre uma oferta de DCGM gerenciado, consulte Coletar e visualizar métricas do DCGM

Se você estiver com problemas para instalar um aplicativo ou exportador devido a políticas restritivas de segurança ou da organização, recomendamos consultar a documentação de código aberto para receber suporte.

Para mais informações sobre o DCGM, consulte NVIDIA DCGM.

Pré-requisitos

Para coletar métricas do DCGM usando o Managed Service para Prometheus e a coleção gerenciada, sua implantação precisa atender aos seguintes requisitos:

• Seu cluster precisa executar a versão 1.21.4-gke.300 ou posterior do Google Kubernetes Engine.
• É necessário executar o Managed Service para Prometheus com a coleta gerenciada ativada. Para mais informações, consulte Começar a usar a coleta gerenciada.

• Verifique se você tem uma cota suficiente para GPUs NVIDIA.

• Para enumerar os nós da GPU no cluster do GKE e os respectivos tipos no cluster relevante, execute o seguinte comando:

  kubectl get nodes -l cloud.google.com/gke-gpu -o jsonpath='{range .items[*]}{@.metadata.name}{" "}{@.metadata.labels.cloud\.google\.com/gke-accelerator}{"\n"}{end}'
  

• Se a instalação automática estiver desativada ou não for compatível com sua versão do GKE, talvez seja necessário instalar um driver da GPU NVIDIA compatível nos nós. Para verificar se o plug-in do dispositivo GPU NVIDIA está em execução, execute o seguinte comando:

  kubectl get pods -n kube-system | grep nvidia-gpu-device-plugin
  

Observação: essas instruções se aplicam apenas aos clusters do GKE Standard. Consulte Executar GPUs em pools de nós do GKE Standard para criar um pool de nós do Standard com GPUs NVIDIA.

Instalar o exportador do DCGM

Recomendamos que você instale o exportador DCGM, DCGM-Exporter usando a seguinte configuração:

# Copyright 2023 Google LLC
#
# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
# You may obtain a copy of the License at
#
#     https://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: nvidia-dcgm
  namespace: gmp-public
  labels:
    app: nvidia-dcgm
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nvidia-dcgm
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
  template:
    metadata:
      labels:
        name: nvidia-dcgm
        app: nvidia-dcgm
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: cloud.google.com/gke-accelerator
                operator: Exists
      tolerations:
      - operator: "Exists"
      volumes:
      - name: nvidia-install-dir-host
        hostPath:
          path: /home/kubernetes/bin/nvidia
          type: Directory
      containers:
      - image: "nvcr.io/nvidia/cloud-native/dcgm:3.3.0-1-ubuntu22.04"
        command: ["nv-hostengine", "-n", "-b", "ALL"]
        ports:
        - containerPort: 5555
          hostPort: 5555
        name: nvidia-dcgm
        securityContext:
          privileged: true
        volumeMounts:
        - name: nvidia-install-dir-host
          mountPath: /usr/local/nvidia
---
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: nvidia-dcgm-exporter
  namespace: gmp-public
  labels:
    app.kubernetes.io/name: nvidia-dcgm-exporter
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app.kubernetes.io/name: nvidia-dcgm-exporter
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
  template:
    metadata:
      labels:
        app.kubernetes.io/name: nvidia-dcgm-exporter
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: cloud.google.com/gke-accelerator
                operator: Exists
      tolerations:
      - operator: "Exists"
      volumes:
      - name: nvidia-dcgm-exporter-metrics
        configMap:
          name: nvidia-dcgm-exporter-metrics
      - name: nvidia-install-dir-host
        hostPath:
          path: /home/kubernetes/bin/nvidia
          type: Directory
      - name: pod-resources
        hostPath:
          path: /var/lib/kubelet/pod-resources
      containers:
      - name: nvidia-dcgm-exporter
        image: nvcr.io/nvidia/k8s/dcgm-exporter:3.3.0-3.2.0-ubuntu22.04
        command: ["/bin/bash", "-c"]
        args:
        - hostname $NODE_NAME; dcgm-exporter --remote-hostengine-info $(NODE_IP) --collectors /etc/dcgm-exporter/counters.csv
        ports:
        - name: metrics
          containerPort: 9400
        securityContext:
          privileged: true
        env:
        - name: NODE_NAME
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: spec.nodeName
        - name: "DCGM_EXPORTER_KUBERNETES_GPU_ID_TYPE"
          value: "device-name"
        - name: LD_LIBRARY_PATH
          value: /usr/local/nvidia/lib64
        - name: NODE_IP
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: status.hostIP
        - name: DCGM_EXPORTER_KUBERNETES
          value: 'true'
        - name: DCGM_EXPORTER_LISTEN
          value: ':9400'
        volumeMounts:
        - name: nvidia-dcgm-exporter-metrics
          mountPath: "/etc/dcgm-exporter"
          readOnly: true
        - name: nvidia-install-dir-host
          mountPath: /usr/local/nvidia
        - name: pod-resources
          mountPath: /var/lib/kubelet/pod-resources
---
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: nvidia-dcgm-exporter-metrics
  namespace: gmp-public
data:
  counters.csv: |
    # Utilization (the sample period varies depending on the product),,
    DCGM_FI_DEV_GPU_UTIL, gauge, GPU utilization (in %).
    DCGM_FI_DEV_MEM_COPY_UTIL, gauge, Memory utilization (in %).

    # Temperature and power usage,,
    DCGM_FI_DEV_GPU_TEMP, gauge, Current temperature readings for the device in degrees C.
    DCGM_FI_DEV_MEMORY_TEMP, gauge, Memory temperature for the device.
    DCGM_FI_DEV_POWER_USAGE, gauge, Power usage for the device in Watts.

    # Utilization of IP blocks,,
    DCGM_FI_PROF_SM_ACTIVE, gauge, The ratio of cycles an SM has at least 1 warp assigned
    DCGM_FI_PROF_SM_OCCUPANCY, gauge, The fraction of resident warps on a multiprocessor
    DCGM_FI_PROF_PIPE_TENSOR_ACTIVE, gauge, The ratio of cycles the tensor (HMMA) pipe is active (off the peak sustained elapsed cycles)
    DCGM_FI_PROF_PIPE_FP64_ACTIVE, gauge, The fraction of cycles the FP64 (double precision) pipe was active.
    DCGM_FI_PROF_PIPE_FP32_ACTIVE, gauge, The fraction of cycles the FP32 (single precision) pipe was active.
    DCGM_FI_PROF_PIPE_FP16_ACTIVE, gauge, The fraction of cycles the FP16 (half precision) pipe was active.

    # Memory usage,,
    DCGM_FI_DEV_FB_FREE, gauge, Framebuffer memory free (in MiB).
    DCGM_FI_DEV_FB_USED, gauge, Framebuffer memory used (in MiB).
    DCGM_FI_DEV_FB_TOTAL, gauge, Total Frame Buffer of the GPU in MB.

    # PCIE,,
    DCGM_FI_PROF_PCIE_TX_BYTES, gauge, Total number of bytes transmitted through PCIe TX
    DCGM_FI_PROF_PCIE_RX_BYTES, gauge, Total number of bytes received through PCIe RX

    # NVLink,,
    DCGM_FI_PROF_NVLINK_TX_BYTES, gauge, The number of bytes of active NvLink tx (transmit) data including both header and payload.
    DCGM_FI_PROF_NVLINK_RX_BYTES, gauge, The number of bytes of active NvLink rx (read) data including both header and payload.

Para verificar se o exportador do DCGM está emitindo métricas nos endpoints esperados, faça o seguinte:

1. Configure o encaminhamento de portas com o seguinte comando:

   kubectl -n gmp-public port-forward POD_NAME 9400
   

2. Acesse o endpoint localhost:9400/metrics usando o navegador ou o utilitário curl em outra sessão de terminal.

Personalize a seção do ConfigMap para selecionar quais métricas da GPU emitir.

Como alternativa, use o gráfico oficial do Helm para instalar o exportador do DCGM.

Para aplicar as alterações de configuração de um arquivo local, execute o seguinte comando:

kubectl apply -n NAMESPACE_NAME -f FILE_NAME

Também é possível usar o Terraform para gerenciar as configurações.

Definir um recurso do PodMonitoring

Para descobrir o destino, o operador do Managed Service para Prometheus, é necessário um recurso PodMonitoring que corresponde ao exportador do DCGM no mesmo namespace.

É possível usar a seguinte configuração do PodMonitoring:

# Copyright 2023 Google LLC
#
# Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
# you may not use this file except in compliance with the License.
# You may obtain a copy of the License at
#
#     https://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
# distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
# WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
# See the License for the specific language governing permissions and
# limitations under the License.

apiVersion: monitoring.googleapis.com/v1
kind: ClusterPodMonitoring
metadata:
  name: nvidia-dcgm-exporter
  labels:
    app.kubernetes.io/name: nvidia-dcgm-exporter
    app.kubernetes.io/part-of: google-cloud-managed-prometheus
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app.kubernetes.io/name: nvidia-dcgm-exporter
  endpoints:
  - port: metrics
    interval: 30s
  targetLabels:
    metadata: []

Para aplicar as alterações de configuração de um arquivo local, execute o seguinte comando:

kubectl apply -n NAMESPACE_NAME -f FILE_NAME

Também é possível usar o Terraform para gerenciar as configurações.

Verificar a configuração

Use o Metrics Explorer para verificar se você configurou corretamente o exportador do DCGM. Pode levar um ou dois minutos para que o Cloud Monitoring ingira as métricas.

Para verificar se as métricas foram transferidas, faça o seguinte:

1. No Console do Google Cloud, acesse a página do  Metrics Explorer:

   Acesse o Metrics explorer

   Se você usar a barra de pesquisa para encontrar essa página, selecione o resultado com o subtítulo Monitoring.

2. Na barra de ferramentas do painel do criador de consultas, selecione o botão  MQL ou  PromQL.
3. Verifique se PromQL está selecionado na opção de ativar/desativar Idioma. A alternância de idiomas está na mesma barra de ferramentas que permite formatar sua consulta.
4. Digite e execute a seguinte consulta:
   

   DCGM_FI_DEV_GPU_UTIL{cluster="CLUSTER_NAME", namespace="gmp-public"}
   

Solução de problemas

Para resolver problemas de transferências de métricas, consulte Problemas com a coleta de exportadores em Resolver problemas no processamento.