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Configurer des VM compatibles avec NUMA

L'architecture NUMA (Non-Uniform Memory Access) vous permet de prendre en charge des charges de travail hautes performances et à faible latence sur des clusters et des machines virtuelles (VM). Le réglage des paramètres Kubernetes sur les nœuds de cluster et la configuration des VM avec une affinité NUMA permettent de s'assurer que les charges de travail sont planifiées directement sur les nœuds NUMA.

Dans une VM compatible NUMA, toutes les communications restent locales au nœud NUMA. Cette architecture empêche les transferts de données à distance qui peuvent dégrader les performances.

Configurer les nœuds pour utiliser NUMA

Les sections suivantes expliquent comment configurer les composants Kubernetes critiques pour régler le nœud et s'assurer qu'il peut planifier 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 de kubelet

Dans le cadre de la configuration des nœuds pour prendre en charge l'affinité de nœud NUMA, vous devez apporter les modifications suivantes à la configuration de 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 actuellement 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 mébioctets de plus que la mémoire réservée actuelle pour tenir compte du seuil d'éviction. S'il n'y a pas 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 kubelet :
```
systemctl start kubelet
```

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

Configurer le nœud pour utiliser des "hugepages"

Une fois que vous avez activé Memory Manager avec la règle Static, vous pouvez ajouter des pages "hugepages" pour améliorer davantage les performances des charges de travail des conteneurs sur vos nœuds NUMA. Comme leur nom l'indique, les hugepages vous permettent de spécifier des pages de mémoire plus volumineuses que la taille standard de 4 kibioctets (Kio). L'environnement d'exécution de VM sur GDC est compatible avec les pages "hugepages" de 2 mébioctets (Mio) et de 1 gibioctet (Gio). Vous pouvez définir des pages volumineuses pour un nœud au moment de l'exécution ou au démarrage de la machine du nœud. Nous vous recommandons de configurer des "hugepages" sur chaque nœud sur lequel vous souhaitez exécuter des VM compatibles avec NUMA.

Pour configurer le nombre de hugepages 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 "hugepages" à allouer de la taille spécifiée.
- NUMA_NODE : nœud NUMA, tel que node0, auquel vous allouez des pages volumineuses.
- HUGEPAGE_SIZE : taille des hugepages 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 des nœuds NUMA.

Pour créer une VM compatible 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 associe les processeurs virtuels aux processeurs physiques du nœud.
  - hugePageSize : définissez hugePageSize sur 2Mi ou 1Gi pour spécifier la taille des pages volumineuses que votre VM doit utiliser, soit 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 planifiée que sur des nœuds NUMA.
L'exemple de fichier manifeste VirtualMachine 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
```