第6章 CPU マネージャーの使用

CPU マネージャーは、CPU グループを管理して、ワークロードを特定の CPU に制限します。

CPU マネージャーは、以下のような属性が含まれるワークロードに有用です。

できるだけ長い CPU 時間が必要な場合
プロセッサーのキャッシュミスの影響を受ける場合
レイテンシーが低いネットワークアプリケーションの場合
他のプロセスと連携し、単一のプロセッサーキャッシュを共有することに利点がある場合

6.1. CPU マネージャーの設定

手順

オプション: ノードにラベルを指定します。
```
# oc label node perf-node.example.com cpumanager=true
```
CPU マネージャーを有効にする必要のあるノードの MachineConfigPool を編集します。この例では、すべてのワーカーで CPU マネージャーが有効にされています。
```
# oc edit machineconfigpool worker
```

ラベルをワーカーのマシン設定プールに追加します。

metadata:
  creationTimestamp: 2020-xx-xxx
  generation: 3
  labels:
    custom-kubelet: cpumanager-enabled

KubeletConfig、cpumanager-kubeletconfig.yaml、カスタムリソース (CR) を作成します。直前の手順で作成したラベルを参照し、適切なノードを新規の kubelet 設定で更新します。machineConfigPoolSelector セクションを参照してください。
```
apiVersion: machineconfiguration.openshift.io/v1
kind: KubeletConfig
metadata:
  name: cpumanager-enabled
spec:
  machineConfigPoolSelector:
    matchLabels:
      custom-kubelet: cpumanager-enabled
  kubeletConfig:
     cpuManagerPolicy: static 1
     cpuManagerReconcilePeriod: 5s 2
```
1
ポリシーを指定します。
noneこのポリシーは、既存のデフォルト CPU アフィニティースキームを明示的に有効にし、スケジューラーが自動的に実行するもの以外のアフィニティーを提供しません。
staticこのポリシーにより、特定のリソース特性を持つ Pod の CPU アフィニティーを増やし、これらの Pod のノードにおける排他性を付与することができます。
2
オプション:CPU マネージャーの調整頻度を指定します。デフォルトは 5s です。
動的な kubelet 設定を作成します。
```
# oc create -f cpumanager-kubeletconfig.yaml
```
これにより、CPU マネージャー機能が kubelet 設定に追加され、必要な場合には Machine Config Operator (MCO) がノードを再起動します。CPU マネージャーを有効にするために再起動する必要はありません。

マージされた kubelet 設定を確認します。

# oc get machineconfig 99-worker-XXXXXX-XXXXX-XXXX-XXXXX-kubelet -o json | grep ownerReference -A7

出力例

       "ownerReferences": [
            {
                "apiVersion": "machineconfiguration.openshift.io/v1",
                "kind": "KubeletConfig",
                "name": "cpumanager-enabled",
                "uid": "7ed5616d-6b72-11e9-aae1-021e1ce18878"
            }
        ]

ワーカーで更新された kubelet.conf を確認します。

# oc debug node/perf-node.example.com
sh-4.2# cat /host/etc/kubernetes/kubelet.conf | grep cpuManager

出力例

cpuManagerPolicy: static        1
cpuManagerReconcilePeriod: 5s   2

1 2: これらの設定は、KubeletConfig CR を作成する際に定義されたものです。

コア 1 つまたは複数を要求する Pod を作成します。制限および要求の CPU の値は整数にする必要があります。これは、対象の Pod 専用のコア数です。

# cat cpumanager-pod.yaml

出力例

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  generateName: cpumanager-
spec:
  containers:
  - name: cpumanager
    image: gcr.io/google_containers/pause-amd64:3.0
    resources:
      requests:
        cpu: 1
        memory: "1G"
      limits:
        cpu: 1
        memory: "1G"
  nodeSelector:
    cpumanager: "true"

Pod を作成します。
```
# oc create -f cpumanager-pod.yaml
```

Pod がラベル指定されたノードにスケジュールされていることを確認します。

# oc describe pod cpumanager

出力例

Name:               cpumanager-6cqz7
Namespace:          default
Priority:           0
PriorityClassName:  <none>
Node:  perf-node.example.com/xxx.xx.xx.xxx
...
 Limits:
      cpu:     1
      memory:  1G
    Requests:
      cpu:        1
      memory:     1G
...
QoS Class:       Guaranteed
Node-Selectors:  cpumanager=true

cgroups が正しく設定されていることを確認します。pause プロセスのプロセス ID (PID) を取得します。

# ├─init.scope
│ └─1 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 17
└─kubepods.slice
  ├─kubepods-pod69c01f8e_6b74_11e9_ac0f_0a2b62178a22.slice
  │ ├─crio-b5437308f1a574c542bdf08563b865c0345c8f8c0b0a655612c.scope
  │ └─32706 /pause

QoS (quality of service) 層 Guaranteed の Pod は、kubepods.slice に配置されます。他の QoS 層の Pod は、kubepods の子である cgroups に配置されます。

# cd /sys/fs/cgroup/cpuset/kubepods.slice/kubepods-pod69c01f8e_6b74_11e9_ac0f_0a2b62178a22.slice/crio-b5437308f1ad1a7db0574c542bdf08563b865c0345c86e9585f8c0b0a655612c.scope
# for i in `ls cpuset.cpus tasks` ; do echo -n "$i "; cat $i ; done

出力例

cpuset.cpus 1
tasks 32706

対象のタスクで許可される CPU 一覧を確認します。
```
# grep ^Cpus_allowed_list /proc/32706/status
```
出力例
```
 Cpus_allowed_list:    1
```

システム上の別の Pod (この場合は burstable QoS 層にある Pod) が、Guaranteed Pod に割り当てられたコアで実行できないことを確認します。

# cat /sys/fs/cgroup/cpuset/kubepods.slice/kubepods-besteffort.slice/kubepods-besteffort-podc494a073_6b77_11e9_98c0_06bba5c387ea.slice/crio-c56982f57b75a2420947f0afc6cafe7534c5734efc34157525fa9abbf99e3849.scope/cpuset.cpus
0
# oc describe node perf-node.example.com

出力例

...
Capacity:
 attachable-volumes-aws-ebs:  39
 cpu:                         2
 ephemeral-storage:           124768236Ki
 hugepages-1Gi:               0
 hugepages-2Mi:               0
 memory:                      8162900Ki
 pods:                        250
Allocatable:
 attachable-volumes-aws-ebs:  39
 cpu:                         1500m
 ephemeral-storage:           124768236Ki
 hugepages-1Gi:               0
 hugepages-2Mi:               0
 memory:                      7548500Ki
 pods:                        250
-------                               ----                           ------------  ----------  ---------------  -------------  ---
  default                                 cpumanager-6cqz7               1 (66%)       1 (66%)     1G (12%)         1G (12%)       29m

Allocated resources:
  (Total limits may be over 100 percent, i.e., overcommitted.)
  Resource                    Requests          Limits
  --------                    --------          ------
  cpu                         1440m (96%)       1 (66%)

この仮想マシンには、2 つの CPU コアがあります。system-reserved 設定は 500 ミリコアを予約し、Node Allocatable の量になるようにノードの全容量からコアの半分を引きます。ここで Allocatable CPU は 1500 ミリコアであることを確認できます。これは、それぞれがコアを 1 つ受け入れるので、CPU マネージャー Pod の 1 つを実行できることを意味します。1 つのコア全体は 1000 ミリコアに相当します。2 つ目の Pod をスケジュールしようとする場合、システムは Pod を受け入れますが、これがスケジュールされることはありません。

NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
cpumanager-6cqz7        1/1     Running   0          33m
cpumanager-7qc2t        0/1     Pending   0          11s

第6章 CPU マネージャーの使用

6.1. CPU マネージャーの設定

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