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8장. CPU 관리자 및 토폴로지 관리자 사용

CPU 관리자는 CPU 그룹을 관리하고 워크로드를 특정 CPU로 제한합니다.

CPU 관리자는 다음과 같은 속성 중 일부가 포함된 워크로드에 유용합니다.

  • 가능한 한 많은 CPU 시간이 필요합니다.
  • 프로세서 캐시 누락에 민감합니다.
  • 대기 시간이 짧은 네트워크 애플리케이션입니다.
  • 다른 프로세스와 조정하고 단일 프로세서 캐시 공유를 통해 얻는 이점이 있습니다.

토폴로지 관리자는 동일한 NUMA(Non-Uniform Memory Access) 노드의 모든 QoS(Quality of Service) 클래스에 대해 CPU 관리자, 장치 관리자, 기타 힌트 공급자로부터 힌트를 수집하여 CPU, SR-IOV VF, 기타 장치 리소스 등의 Pod 리소스를 정렬합니다.

토폴로지 관리자는 토폴로지 관리자 정책 및 요청된 Pod 리소스에 따라 수집된 힌트의 토폴로지 정보를 사용하여 노드에서 Pod를 수락하거나 거부할 수 있는지 결정합니다.

토폴로지 관리자는 하드웨어 가속기를 사용하여 대기 시간이 중요한 실행과 처리량이 높은 병렬 계산을 지원하는 워크로드에 유용합니다.

토폴로지 관리자를 사용하려면 정적 정책을 사용하여 CPU 관리자를 구성해야 합니다.

8.1. CPU 관리자 설정

CPU 관리자를 구성하려면 KubeletConfig CR(사용자 정의 리소스)을 생성하고 원하는 노드 세트에 적용합니다.

프로세스

  1. 다음 명령을 실행하여 노드에 레이블을 지정합니다.

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    # oc label node perf-node.example.com cpumanager=true

  2. 모든 컴퓨팅 노드에 대해 CPU 관리자를 활성화하려면 다음 명령을 실행하여 CR을 편집합니다.

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    # oc edit machineconfigpool worker

  3. metadata.labels 섹션에 custom-kubelet: cpumanager-enabled 레이블을 추가합니다.

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

  4. KubeletConfig, cpumanager-kubeletconfig.yaml, CR(사용자 정의 리소스)을 생성합니다. 이전 단계에서 생성한 레이블을 참조하여 올바른 노드가 새 kubelet 구성으로 업데이트되도록 합니다. machineConfigPoolSelector 섹션을 참조하십시오.

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    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
    정책을 지정합니다.
    • none. 이 정책은 기존 기본 CPU 선호도 체계를 명시적으로 활성화하여 스케줄러가 자동으로 수행하는 것 이상으로 선호도를 제공하지 않도록 합니다. 이는 기본 정책입니다.
    • static. 이 정책은 정수 CPU 요청이 있는 보장된 Pod의 컨테이너를 허용합니다. 또한 노드의 전용 CPU로 액세스를 제한합니다. 정 적인 경우 소문자 s 를 사용해야 합니다.
    2
    선택 사항: CPU 관리자 조정 빈도를 지정합니다. 기본값은 5s입니다.

  5. 다음 명령을 실행하여 동적 kubelet 구성을 생성합니다.

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    # oc create -f cpumanager-kubeletconfig.yaml

    그러면 kubelet 구성에 CPU 관리자 기능이 추가되고 필요한 경우 MCO(Machine Config Operator)가 노드를 재부팅합니다. CPU 관리자를 활성화하는 데는 재부팅이 필요하지 않습니다.

  6. 다음 명령을 실행하여 병합된 kubelet 구성을 확인합니다.

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

    출력 예

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

  7. 다음 명령을 실행하여 컴퓨팅 노드에서 업데이트된 kubelet.conf 파일이 있는지 확인합니다.

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

    출력 예

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    cpuManagerPolicy: static
    1 
    
cpuManagerReconcilePeriod: 5s
    2

    1
    cpuManagerPolicy 는 KubeletConfig CR을 생성할 때 정의됩니다.
    2
    KubeletConfig CR을 생성할 때 cpuManagerReconcilePeriod 가 정의됩니다.

  8. 다음 명령을 실행하여 프로젝트를 생성합니다.

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    $ oc new-project <project_name>

  9. 코어를 하나 이상 요청하는 Pod를 생성합니다. 제한 및 요청 둘 다 해당 CPU 값이 정수로 설정되어야 합니다. 해당 숫자는 이 Pod 전용으로 사용할 코어 수입니다.

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    # cat cpumanager-pod.yaml

    출력 예

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    apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  generateName: cpumanager-
spec:
  securityContext:
    runAsNonRoot: true
    seccompProfile:
      type: RuntimeDefault
  containers:
  - name: cpumanager
    image: gcr.io/google_containers/pause:3.2
    resources:
      requests:
        cpu: 1
        memory: "1G"
      limits:
        cpu: 1
        memory: "1G"
    securityContext:
      allowPrivilegeEscalation: false
      capabilities:
        drop: [ALL]
  nodeSelector:
    cpumanager: "true"

  10. Pod를 생성합니다.

    Copy to Clipboard Toggle word wrap 
    # oc create -f cpumanager-pod.yaml

검증

  1. 다음 명령을 실행하여 레이블을 지정한 노드에 Pod가 예약되어 있는지 확인합니다.

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    # oc describe pod cpumanager

    출력 예

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    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

  2. 다음 명령을 실행하여 CPU가 Pod에만 할당되었는지 확인합니다.

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    # oc describe node --selector='cpumanager=true' | grep -i cpumanager- -B2

    출력 예

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    NAMESPACE    NAME                CPU Requests  CPU Limits  Memory Requests  Memory Limits  Age
cpuman       cpumanager-mlrrz    1 (28%)       1 (28%)     1G (13%)         1G (13%)       27m

  3. cgroups가 올바르게 설정되었는지 검증합니다. 다음 명령을 실행하여 일시 중지 프로세스의 PID(프로세스 ID)를 가져옵니다.

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    # oc debug node/perf-node.example.com
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    sh-4.2# systemctl status | grep -B5 pause
    참고

    출력에서 일시 정지 프로세스 항목을 여러 개 반환하는 경우 올바른 일시 중지 프로세스를 식별해야 합니다.

    출력 예

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    # ├─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

  4. 다음 명령을 실행하여 QoS(Quality of Service) 계층 Guaranteed 의 Pod가 kubepods.slice 하위 디렉터리에 배치되었는지 확인합니다.

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

    다른 QoS 계층의 Pod는 상위 kubepods 의 하위 cgroup 에 있습니다.

    출력 예

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    cpuset.cpus 1
tasks 32706

  5. 다음 명령을 실행하여 작업에 허용되는 CPU 목록을 확인합니다.

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    # grep ^Cpus_allowed_list /proc/32706/status

    출력 예

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     Cpus_allowed_list:    1

  6. 시스템의 다른 Pod가 Guaranteed Pod에 할당된 코어에서 실행할 수 없는지 확인합니다. 예를 들어 besteffort QoS 계층에서 Pod를 확인하려면 다음 명령을 실행합니다.

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

    출력 예

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    ...
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%)

    이 VM에는 두 개의 CPU 코어가 있습니다. system-reserved 설정은 500밀리코어로 설정되었습니다. 즉, Node Allocatable 양이 되는 노드의 전체 용량에서 한 코어의 절반이 감산되었습니다. Allocatable CPU는 1500 밀리코어임을 확인할 수 있습니다. 즉, Pod마다 하나의 전체 코어를 사용하므로 CPU 관리자 Pod 중 하나를 실행할 수 있습니다. 전체 코어는 1000밀리코어에 해당합니다. 두 번째 Pod를 예약하려고 하면 시스템에서 해당 Pod를 수락하지만 Pod가 예약되지 않습니다.

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