Utiliser une image d'OS personnalisée
Vous pouvez utiliser une image d'OS personnalisée pour vos VM TPU afin de précharger des logiciels, d'utiliser une distribution d'OS spécifique ou d'appliquer des modifications de kernel personnalisées. La création d'une image personnalisée implique d'apporter des modifications spécifiques au système lors du processus de création de l'image et de configurer l'image pour qu'elle gère les tâches de démarrage requises pour la fonctionnalité TPU.
Tenez compte des clauses de non-responsabilité suivantes si vous utilisez une image d'OS personnalisée avec des TPU :
- Google fournit des images Ubuntu LTS (support à long terme) optimisées pour les TPU par défaut. Les modifications d'OS listées sur cette page ne sont validées que pour les images Ubuntu LTS compatibles avec Google et optimisées pour les TPU.
- Il vous incombe d'extrapoler les modifications d'OS requises pour toute autre distribution d'OS ou image personnalisée. Google ne garantit pas que les modifications apportées à Ubuntu répertoriées sur cette page fonctionnent avec d'autres distributions d'OS ou une autre image Ubuntu avec un noyau personnalisé.
- Google ne crée ni ne fournit de tests pour les images de l'OS autres que les images Ubuntu LTS par défaut optimisées pour les TPU. Vous devez créer et tester votre image d'OS personnalisée.
Pour en savoir plus sur les images Ubuntu LTS optimisées pour les TPU par défaut, consultez images de l'OS TPU.
Prérequis
Les composants suivants doivent être installés sur votre image de base :
- Docker
ethtool, version 6.7 ou ultérieure si vous utilisez des TPU v6e ou TPU7x- Python 3 avec les packages
PyYAMLetrequests, disponibles dans Ubuntu sous les nomspython3-yamletpython3-requests - gcloud CLI
Pour les VM TPU7x, votre image de base doit utiliser une version minimale du noyau Linux de l'OS invité de 6.8.
Apporter des modifications lors de la création de l'image
Appliquez les modifications suivantes lors de la création de votre image Ubuntu personnalisée.
Désactiver les mises à niveau sans surveillance
Désactivez et supprimez unattended-upgrades afin que les mises à jour de packages en arrière-plan ne maintiennent pas le verrouillage dpkg ou n'interrompent pas les charges de travail TPU :
echo 'APT::Periodic::Unattended-Upgrade "0";' > /etc/apt/apt.conf.d/99cloudtpuconf
DEBIAN_FRONTEND=noninteractive apt-get -y purge unattended-upgrades
Lier des appareils TPU à VFIO
Pour permettre à l'OS invité d'accéder au matériel TPU, vous devez lier les appareils TPU au pilote vfio-pci.
Créez un fichier de règles udev nommé
99-tpu-vfiopci.rulesdans/etc/udev/rules.d/:# Rules for binding vfio-enabled TPU devices to vfio-pci. # v5p SUBSYSTEM=="pci", ACTION=="add", ATTRS{vendor}=="0x1ae0", ATTRS{device}=="0x0062", ATTRS{subsystem_vendor}=="0x1ae0", ATTRS{subsystem_device}=="0x00ad", DRIVER!="vfio-pci", TAG+="bind_to_vfio_pci" # v6e SUBSYSTEM=="pci", ACTION=="add", ATTRS{vendor}=="0x1ae0", ATTRS{device}=="0x006f", ATTRS{subsystem_vendor}=="0x1ae0", ATTRS{subsystem_device}=="0x00d1", DRIVER!="vfio-pci", TAG+="bind_to_vfio_pci" # TPU7x SUBSYSTEM=="pci", ACTION=="add", ATTRS{vendor}=="0x1ae0", ATTRS{device}=="0x0076", ATTRS{subsystem_vendor}=="0x1ae0", ATTRS{subsystem_device}=="0x00f2", DRIVER!="vfio-pci", TAG+="bind_to_vfio_pci" # Bind all 'bind_to_vfio_pci' tagged devices to vfio-pci. TAG=="bind_to_vfio_pci", RUN+="/lib/udev/bind_to_vfio_pci.sh $kernel"Créez un script nommé
bind_to_vfio_pci.shdans/lib/udev/:#!/bin/bash # Run ./bind_to_vfio_pci.sh <DBDF> # Binds the device at <DBDF> to vfio-pci. # If the device is already bound to a driver, unbinds it first. # Load the vfio-pci module into the kernel. No-op if already loaded. modprobe vfio-pci DBDF_REGEX="^[[:xdigit:]]{4}:[[:xdigit:]]{2}:[[:xdigit:]]{2}.[[:xdigit:]]$" unset BDF if [[ $1 =~ $DBDF_REGEX ]]; then BDF=$1 else echo "Error: BDF arg ($1) is not in form dddd:bb:dd.f" exit 1 fi PCI_PATH="/sys/bus/pci/devices/$BDF" echo "vfio-pci" > "$PCI_PATH/driver_override" PCI_DRIVER_PATH="$PCI_PATH/driver" if [[ -d "$PCI_DRIVER_PATH" ]]; then curr_driver=$(readlink "$PCI_DRIVER_PATH") curr_driver=${curr_driver##*/} if [[ $curr_driver == "vfio-pci" ]]; then echo "$BDF already bound to vfio-pci" exit 0 else echo "$BDF" > "$PCI_DRIVER_PATH/unbind" if [[ -d "$PCI_DRIVER_PATH" ]]; then echo "Error: Unable to unbind $PCI_DRIVER_PATH" exit 1 fi echo "Unbound $BDF from driver $curr_driver" fi fi echo "$BDF" > /sys/bus/pci/drivers_probe echo "Bound $BDF to vfio-pci" # Grant read/write access on VFIO device to all users IOMMU_GROUP=$(readlink "$PCI_PATH/iommu_group" | xargs basename) VFIO_DEV="/dev/vfio/$IOMMU_GROUP" if [[ -c "$VFIO_DEV" ]]; then chmod 0666 "$VFIO_DEV" else echo "$VFIO_DEV not found" exit 1 fi # Set allow_unsafe_interrupts for x86 platforms. (uname -a | grep -q x86_64) && echo 1 > /sys/module/vfio_iommu_type1/parameters/allow_unsafe_interrupts # This is only needed to avoid non-zero exit code from previous command. echo "All Done!"Rendez le script exécutable :
chmod +x /lib/udev/bind_to_vfio_pci.shAccordez à tous les utilisateurs du système l'accès à l'appareil TPU :
echo 'KERNEL=="accel*" MODE="0666"' >> /etc/udev/rules.d/99-tpu.rules
Modifier l'image pour améliorer les performances
Pour garantir des performances optimales, ajustez les limites et paramètres système suivants.
Limites de mémoire
Autorisez un seul processus à verrouiller une mémoire illimitée en mettant à jour /etc/security/limits.conf :
echo '* hard memlock unlimited' >> /etc/security/limits.conf
echo '* soft memlock unlimited' >> /etc/security/limits.conf
Limites de fichiers
Augmentez le nombre de fichiers ouverts en mettant à jour /etc/security/limits.conf :
echo "* soft nofile 100000" >> /etc/security/limits.conf
echo "* hard nofile 100000" >> /etc/security/limits.conf
echo "root soft nofile 100000" >> /etc/security/limits.conf
echo "root hard nofile 100000" >> /etc/security/limits.conf
Paramètres du kernel
Mettez à jour votre configuration GRUB (généralement dans /etc/default/grub) pour inclure les paramètres suivants dans GRUB_CMDLINE_LINUX :
idle=poll: empêche le processeur de passer à un état d'inactivité à faible consommation d'énergie.transparent_hugepage=always: active les pages volumineuses transparentes (THP).iommu.passthrough=0: désactive le mode de transfert de l'unité de gestion de mémoire d'entrée-sortie (IOMMU).panic=-1: configure le noyau pour qu'il redémarre immédiatement en cas de panique du noyau.intel_iommu=on,sm_on: active Intel IOMMU en mode évolutif. Obligatoire pour les architectures TPU7x et v5p.
Les étapes suivantes montrent comment mettre à jour ces paramètres de kernel :
Définissez la variable de ligne de commande du noyau avec les paramètres courants :
kernel_cmdline="idle=poll transparent_hugepage=always iommu.passthrough=0 panic=-1"Si vous créez une image pour TPU7x ou TPU v5p, ajoutez le paramètre Intel IOMMU :
kernel_cmdline="${kernel_cmdline} intel_iommu=on,sm_on"Mettez à jour
GRUB_CMDLINE_LINUXdans/etc/default/grubet regénérez la configuration GRUB :sed -i "s/^GRUB_CMDLINE_LINUX=\".*\"/GRUB_CMDLINE_LINUX=\"${kernel_cmdline}\"/" /etc/default/grub echo "Status: New kernel cmdline: $(grep -e '^GRUB_CMDLINE_LINUX=' /etc/default/grub)" update-grub
Installer l'agent vBar
L'agent vBar est requis pour que le réseau d'interconnexion inter-puces (ICI) fonctionne.
Pour extraire l'image de conteneur de l'agent vBar lors de la création de l'image, exécutez les commandes suivantes :
Authentifiez Docker avec
gcr.io:gcloud auth configure-docker gcr.ioExtrayez l'image Docker de l'agent vBar :
docker pull gcr.io/cloud-tpu-v2-images/vbar_control_agent:0.0.3
Pour savoir comment configurer l'image afin de démarrer le conteneur de l'agent vBar au démarrage, consultez Démarrer l'agent vBar.
Facultatif : Installer et exécuter le collecteur de télémétrie IA
Le collecteur de télémétrie IA s'exécute dans la VM TPU et vous permet d'accéder aux métriques d'exécution et d'infrastructure via Cloud Monitoring ou votre propre pipeline de surveillance basé sur Prometheus. Vous pouvez utiliser AI Telemetry Collector avec un OS personnalisé à l'aide de l'image Docker ai-telemetry-collector. Vous pouvez installer l'image sur votre OS personnalisé et utiliser un fichier config.yaml pour définir les intervalles de collecte, activer ou désactiver des métriques spécifiques, ou modifier les destinations d'exportation.
Pour installer et exécuter le collecteur de télémétrie IA, exécutez les commandes suivantes :
Authentifiez Docker avec
gcr.io:gcloud auth configure-docker gcr.ioExtrayez l'image Docker d'AI Telemetry Collector :
docker pull gcr.io/cloud-tpu-v2-images/ai-telemetry-collector:latestExécutez un conteneur à l'aide de l'image AI Telemetry Collector avec la configuration par défaut :
docker run -d --restart=always --privileged --net=host gcr.io/cloud-tpu-v2-images/ai-telemetry-collector:latestPour en savoir plus sur l'utilisation d'un fichier de configuration personnalisé ou l'ajout de fichiers de configuration supplémentaires, consultez AI Telemetry Collector.
Apporter des modifications au moment du démarrage
Configurez votre image pour qu'elle effectue les tâches décrites dans les sections suivantes chaque fois qu'une VM démarre. Vous pouvez utiliser l'outil cloud-init pour configurer les tâches de démarrage en transmettant des métadonnées à vos instances. Les configurations des sections suivantes utilisent des modules tels que write_files et runcmd.
Les extraits qui définissent les fichiers à écrire doivent être inclus sous la clé write_files:, et les commandes à exécuter au démarrage doivent être incluses sous la clé runcmd: dans votre configuration cloud-init.
Démarrer l'agent vBar
GKE exécute et gère l'agent vBar pour vous.Démarrez le conteneur de l'agent de contrôle vBar au démarrage :
docker run -d --restart=always --privileged --net=host \
-e HOME=/home/tpu-runtime --name=vbar_control_agent \
gcr.io/cloud-tpu-v2-images/vbar_control_agent:0.0.3 \
vbar_control_agent_files/bin/vbar_control_agent --logtostderr
Configurer les variables d'environnement
Pour vous assurer que votre environnement est correctement initialisé pour les charges de travail TPU, vous devez récupérer les variables de configuration d'exécution à partir du serveur de métadonnées Compute Engine pendant le processus de démarrage du système. Pour ce faire, ajoutez l'extrait suivant à la section write_files: de votre configuration cloud-init, qui crée un script nommé /var/scripts/configure-env-vars.sh. Ce script automatise la récupération des attributs à partir de la clé de métadonnées tpu-env et les enregistre dans /home/tpu-runtime/tpu-env pour qu'ils soient utilisés par la pile logicielle TPU.
write_files:
- path: /var/scripts/configure-env-vars.sh
permissions: '0755'
owner: root
content: |
#!/bin/bash
grep -q CLOUDSDK_PYTHON /etc/environment || echo "CLOUDSDK_PYTHON=/usr/bin/python3" >> /etc/environment
export HOME=/home/tpu-runtime
mkdir -p "${HOME}"
curl -s 'http://metadata.google.internal/computeMetadata/v1/instance/attributes/tpu-env' -H 'Metadata-Flavor: Google' > /tmp/tpu-env.yaml
python3 -c '
import yaml
with open("/tmp/tpu-env.yaml", "r") as stream_in:
for k, v in (yaml.safe_load(stream_in) or {}).items():
print("{var}={value}".format(var=k, value=str(v)))
' > "${HOME}/tpu-env"
rm -f /tmp/tpu-env.yaml
set -a
source "${HOME}/tpu-env"
set +a
Obtenir les métadonnées d'une VM
L'extrait de code suivant crée un script nommé /var/scripts/get-vm-metadata.py, un utilitaire Python permettant d'interroger de manière programmatique le serveur de métadonnées pour obtenir des attributs d'instance spécifiques et des tags de métadonnées personnalisés. Ajoutez ce qui suit à la section write_files: de votre configuration cloud-init :
write_files:
- path: /var/scripts/get-vm-metadata.py
permissions: '0755'
owner: root
content: |
#!/usr/bin/env python3
import os
import sys
import requests
if len(sys.argv) < 2:
sys.stderr.write('Must provide key')
os._exit(1)
key = sys.argv[1]
default = None
if len(sys.argv) > 2:
default = sys.argv[2]
attribute_type = 'attributes'
if len(sys.argv) > 3:
attribute_type = sys.argv[3]
request = requests.get(
'http://metadata.google.internal/computeMetadata/v1/instance/{}/{}'.format(
attribute_type, key
),
headers={'Metadata-Flavor': 'Google'},
)
if request.status_code == 200:
print(request.text)
elif request.status_code in (403, 404):
sys.stderr.write('Metadata key: {} does not exist\n'.format(key))
if default:
print(default)
else:
sys.stderr.write('Lookup failed with: {}'.format(request))
Augmenter les délais avant expiration de Cloud Storage
Si votre charge de travail interagit avec Cloud Storage, augmentez les délais avant expiration en ajoutant des valeurs de délai avant expiration à /etc/environment. Pour ce faire, ajoutez l'extrait suivant à la section write_files: de votre configuration cloud-init, qui crée un script nommé /var/scripts/configure-gcs-timeouts.sh.
write_files:
- path: /var/scripts/configure-gcs-timeouts.sh
permissions: '0755'
owner: root
content: |
#!/bin/bash
echo "GCS_RESOLVE_REFRESH_SECS=60" >> /etc/environment
echo "GCS_REQUEST_CONNECTION_TIMEOUT_SECS=300" >> /etc/environment
echo "GCS_METADATA_REQUEST_TIMEOUT_SECS=300" >> /etc/environment
echo "GCS_READ_REQUEST_TIMEOUT_SECS=300" >> /etc/environment
echo "GCS_WRITE_REQUEST_TIMEOUT_SECS=600" >> /etc/environment
Configuration des paramètres réseau
Pour optimiser le débit et la latence du réseau sur les VM TPU, ajoutez les scripts suivants à la section write_files: de votre configuration cloud-init. Sur les VM TPU v6e et TPU7x, ces scripts permettent également de diviser les données TCP, d'augmenter les limites de la mémoire tampon de réception TCP et de répartir les interruptions de la carte d'interface réseau sur les cœurs NUMA. Ces scripts nécessitent le script /var/scripts/get-vm-metadata.py de la section Obtenir les métadonnées de VM.
write_files:
- path: /var/scripts/configure-networking.sh
permissions: '0755'
owner: root
content: |
#!/bin/bash
ACCELERATOR_TYPE=$(/usr/bin/python3 /var/scripts/get-vm-metadata.py accelerator-type)
if [[ "$ACCELERATOR_TYPE" =~ ^v6e ]] || [[ "$ACCELERATOR_TYPE" =~ ^tpu7 ]]; then
echo "Enabling max rx buffer size for v6e, tpu7x & tpu7"
for port in $(ls /sys/class/net | grep ens); do
dhclient -r "$port"
if ethtool -h | grep -q tcp-data-split; then
if ethtool -G "$port" tcp-data-split on; then
echo "Max RX buffer size and TCP data split enabled for $port"
else
echo "Unable to enable max RX buffer size and TCP data split for $port"
fi
else
if ethtool --set-priv-flags "$port" enable-max-rx-buffer-size on; then
echo "Max RX buffer size enabled for $port"
else
echo "Unable to enable max RX buffer size for $port"
fi
fi
dhclient "$port"
done
else
echo "Skipping max rx buffer size for TPU generation $ACCELERATOR_TYPE before v6e"
fi
- path: /var/scripts/set_tcp_config.sh
permissions: '0755'
owner: root
content: |
#!/bin/bash
echo "Setting TCP config"
# Disable metrics cache
sysctl -w net.ipv4.tcp_no_metrics_save=1
# Disable slow start after idle
sysctl -w net.ipv4.tcp_slow_start_after_idle=0
# Set rto_min 5ms and enable quickack
sysctl_rto_min_exists=$(sysctl -a | grep tcp_rto_min_us)
if [[ -z "$sysctl_rto_min_exists" ]]; then
ip route show | while IFS= read -r route; do
if ! echo "$route" | grep -q "linkdown"; then
ip route change ${route/lock/} rto_min 5ms quickack 1
fi
done
else
sysctl -w net.ipv4.tcp_rto_min_us=5000
ip route show | while IFS= read -r route; do
if ! echo "$route" | grep -q "linkdown"; then
ip route change ${route/lock/} quickack 1
fi
done
fi
# Increase TCP zerocopy control memory
sysctl -w net.core.optmem_max=131072
# Disable Cubic Hystart Ack-Train
echo 2 > /sys/module/tcp_cubic/parameters/hystart_detect
ACCELERATOR_TYPE=$(/usr/bin/python3 /var/scripts/get-vm-metadata.py accelerator-type)
if [[ "$ACCELERATOR_TYPE" =~ ^v6e ]] || [[ "$ACCELERATOR_TYPE" =~ ^tpu7 ]]; then
# Increase TCP receive buffer limits
echo "4096 41943040 314572800" > /proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem
fi
- path: /var/scripts/spread-nic-irqs.sh
permissions: '0755'
owner: root
content: |
#!/bin/bash
ACCELERATOR_TYPE=$(/usr/bin/python3 /var/scripts/get-vm-metadata.py accelerator-type)
if [[ "$ACCELERATOR_TYPE" == v6e* ]] || [[ "$ACCELERATOR_TYPE" == tpu7* ]]; then
node0_cores=$(echo /sys/devices/system/node/node0/cpu[0-9]* | wc -w)
ht_buddies=$(cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/topology/core_cpus_list | tr ',' ' ' | wc -w)
total_schedulable_cores=$((node0_cores / ht_buddies))
second_numa_starting_core=${total_schedulable_cores}
first_numa_core=0
second_numa_core=${second_numa_starting_core}
for nic in $(ls -1 /sys/class/net); do
if [[ -d "/sys/class/net/$nic/device" ]]; then
NUM_QUEUES=$(echo /sys/class/net/"$nic"/queues/tx* | wc -w)
base_ntfy_block=$(ls -1 /sys/class/net/"${nic}"/device/msi_irqs | sort -n | head -n 1)
num_ntfy_blocks=$(ls /sys/class/net/"${nic}"/device/msi_irqs/ | wc -w)
tx_irq_base_directory=$((base_ntfy_block))
rx_irq_base_directory=$((base_ntfy_block + (num_ntfy_blocks / 2)))
core=0
max_core=${total_schedulable_cores}
nic_numa=$(cat /sys/class/net/"${nic}"/device/numa_node)
if [[ "${nic_numa}" -eq "1" ]]; then
core=${second_numa_core}
max_core=$((second_numa_starting_core + total_schedulable_cores))
else
core=${first_numa_core}
fi
for ((queue = 0; queue < $NUM_QUEUES; queue++)); do
echo $core > /proc/irq/$((tx_irq_base_directory + $queue))/smp_affinity_list
echo $core > /proc/irq/$((rx_irq_base_directory + $queue))/smp_affinity_list
cp /proc/irq/$((tx_irq_base_directory + $queue))/smp_affinity /sys/class/net/"$nic"/queues/tx-"$queue"/xps_cpus
core=$((core + 1))
if [[ $core -ge $max_core ]]; then
if [[ "${nic_numa}" -eq "1" ]]; then
core=${second_numa_starting_core}
else
core=0
fi
fi
done
if [[ "${nic_numa}" -eq "1" ]]; then
second_numa_core=${core}
else
first_numa_core=${core}
fi
fi
done
else
echo "Skipping NIC IRQ spreading for TPU generation $ACCELERATOR_TYPE before v6e"
fi
Exécuter les scripts de démarrage
Pour exécuter automatiquement les scripts de configuration au démarrage de la VM, ajoutez une section runcmd: à votre configuration cloud-init :
runcmd:
- /var/scripts/configure-env-vars.sh
- /var/scripts/configure-gcs-timeouts.sh
- /var/scripts/configure-networking.sh
- /var/scripts/set_tcp_config.sh
- /var/scripts/spread-nic-irqs.sh
Étapes suivantes
- Découvrez comment créer une instance de VM TPU avec votre image personnalisée.
- Consultez les images de l'OS TPU disponibles.
- Découvrez comment gérer les VM TPU.