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Configura VM compatibili con NUMA

L'accesso alla memoria non uniforme (NUMA) consente di supportare workload ad alte prestazioni e a bassa latenza su cluster e macchine virtuali (VM). L'ottimizzazione delle impostazioni di Kubernetes sui nodi del cluster e la configurazione delle VM con affinità NUMA contribuiscono a garantire che i workload vengano pianificati direttamente sui nodi NUMA.

In una VM che supporta NUMA, tutte le comunicazioni rimangono locali nel nodo NUMA. Questa architettura impedisce i trasferimenti di dati remoti che possono ridurre le prestazioni.

Configura 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 container che supportano 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 che supportano NUMA.

Aggiorna la configurazione di kubelet

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

Abilita CPU Manager con una policy static
Attiva Memory Manager con una policy Static
Attiva il gestore della topologia con la topologia restricted

Per configurare kubelet sul nodo worker:

Individua il file kubelet sul nodo worker 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 una policy static, aggiungi il flag --cpu-manager-policy=static alla sezione KUBELET_EXTRA_ARGS="" del file:
```
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cpu-manager-policy=static"
```
Per attivare Gestione della memoria 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 prenotata da Google Distributed Cloud:

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

L'output dovrebbe essere simile all'esempio 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 un valore superiore di 100 mebibyte rispetto alla memoria attualmente prenotata per tenere conto della soglia di espulsione. Se non è presente memoria prenotata, puoi saltare questo passaggio.

Ad esempio, con la memoria prenotata di 3470Mi dell'esempio nel passaggio precedente, prenoti 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 della CPU e della 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 delle policy, consulta la seguente documentazione di Kubernetes:

Configura il nodo per l'utilizzo di hugepage

Dopo aver attivato Gestore della memoria con la policy Static, puoi aggiungere hugepage per migliorare ulteriormente le prestazioni del workload dei container sui nodi NUMA. Le pagine Huge, come suggerisce il nome, consentono di specificare pagine di memoria più grandi rispetto ai 4 kibibyte (KiB) standard. VM Runtime on GDC supporta hugepage da 2 mebibyte (MiB) e 1 gibibyte (GiB). Puoi impostare hugepage per un nodo in fase di runtime o all'avvio della macchina nodo. Ti consigliamo di configurare le hugepage su ogni nodo su cui vuoi eseguire VM che supportano 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) o 1048576 (1 GiB).

Configura una VM per l'utilizzo del nodo NUMA

Una volta ottimizzati i nodi del cluster per NUMA, puoi creare VM che supportano NUMA. Le VM NUMA-aware sono pianificate sui nodi NUMA.

Per creare una VM che supporta NUMA:

Segui le istruzioni per creare una VM da un manifest.

Utilizza le seguenti impostazioni compute per configurare la VM in modo che sia sensibile a NUMA:
- spec.compute.guaranteed: imposta guaranteed su true. Con questa impostazione, il pod virt-launcher è configurato per essere inserito nella classe Quality of Service (QoS) garantita di Kubernetes.
- spec.compute.advancedCompute:
  - dedicatedCPUPlacement: imposta dedicatedCPUPlacement su true. Questa impostazione assegna le CPU virtuali alle CPU fisiche del nodo.
  - hugePageSize: imposta hugePageSize su 2Mi o 1Gi per specificare la dimensione delle hugepage che la VM deve utilizzare, 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 essere una configurazione di VM NUMA-aware:
```
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
```