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14.5. 使用性能配置集调整节点以实现低延迟

性能配置集可让您控制属于特定机器配置池的节点的延迟调整方面。指定设置后，PerformanceProfile 对象将编译为执行实际节点级别调整的多个对象：

  • 操作节点的 MachineConfig 文件。
  • 用于配置拓扑管理器、CPU Manager 和 OpenShift Container Platform 节点的 KubeletConfig 文件。
  • 配置 Node Tuning Operator 的 Tuned 配置集。

您可以使用性能配置集指定是否将内核更新至 kernel-rt，分配大页面，以及划分 CPU 以执行内务处理或运行工作负载。

注意

您可以手动创建 PerformanceProfile 对象，或使用 Performance Profile Creator (PPC) 生成性能配置集。有关 PPC 的更多信息，请参见以下的其他资源。

性能配置集示例

apiVersion: performance.openshift.io/v2
kind: PerformanceProfile
metadata:
 name: performance
spec:
 cpu:
  isolated: "4-15"
1 

  reserved: "0-3"
2 

 hugepages:
  defaultHugepagesSize: "1G"
  pages:
  - size: "1G"
    count: 16
    node: 0
 realTimeKernel:
  enabled: true
3 

 numa:
4 

  topologyPolicy: "best-effort"
 nodeSelector:
  node-role.kubernetes.io/worker-cnf: ""
5

1
使用此字段隔离要用于工作负载的应用容器的特定 CPU。设置一个偶数的隔离 CPU 数量，以便在启用超线程时运行 pod 不会出现错误。
2
使用此字段保留要用于 infra 容器进行内务的特定 CPU。
3
使用此字段在节点上安装实时内核。有效值为 true 或者 false。设置 true 值将安装实时内核。
4
使用此字段配置拓扑管理器策略。有效值为 none （默认）、best-effort、restricted 和 single-numa-node。如需更多信息，请参阅拓扑管理器策略。
5
使用此字段指定节点选择器，将性能配置集应用到特定的节点。

14.5.1. 配置巨页
复制链接

节点必须预先分配在 OpenShift Container Platform 集群中使用的巨页。使用 Performance Addon Operator 在指定节点上分配巨页。

OpenShift Container Platform 提供了创建和分配巨页的方法。Performance Addon Operator 提供了一种更易于使用性能配置集的方法。

例如，在性能配置集的 hugepages pages 部分，您可以指定多个块的 size、count 以及可选的 node: 

hugepages:
   defaultHugepagesSize: "1G"
   pages:
   - size:  "1G"
     count:  4
     node:  0
1
1
node 是分配巨页的 NUMA 节点。如果省略了 node，该页面将平均分布在所有 NUMA 节点中。
注意

等待显示更新已完成的相关机器配置池状态。

这些是分配巨页的唯一配置步骤。

验证

  • 要验证配置，请查看节点上的 /proc/meminfo 文件： 

    $ oc debug node/ip-10-0-141-105.ec2.internal
     
    # grep -i huge /proc/meminfo

    输出示例

    AnonHugePages:    ###### ##
ShmemHugePages:        0 kB
HugePages_Total:       2
HugePages_Free:        2
HugePages_Rsvd:        0
HugePages_Surp:        0
Hugepagesize:       #### ##
Hugetlb:            #### ##

  • 使用 oc describe 报告新大小： 

    $ oc describe node worker-0.ocp4poc.example.com | grep -i huge

    输出示例

                                       hugepages-1g=true
 hugepages-###:  ###
 hugepages-###:  ###

14.5.2. 分配多个巨页大小
复制链接

您可以在同一容器下请求具有不同大小的巨页。这样，您可以定义由具有不同巨页大小的容器组成的更复杂的 pod。

例如，您可以把大小定义为 1G 和 2M，Performance Addon Operator 会在节点上配置这两个大小，如下所示： 

spec:
  hugepages:
    defaultHugepagesSize: 1G
    pages:
    - count: 1024
      node: 0
      size: 2M
    - count: 4
      node: 1
      size: 1G

14.5.3. 为 infra 和应用程序容器限制 CPU
复制链接

通用内务处理和工作负载任务使用 CPU 的方式可能会影响对延迟敏感的进程。默认情况下，容器运行时使用所有在线 CPU 一起运行所有容器，这可能导致上下文切换和延迟激增。对 CPU 进行分区可防止无状态进程通过相互分离来干扰对延迟敏感的进程。下表描述了在使用 Performance Add-On Operator 调整节点后在 CPU 上运行的进程：

Expand
表 14.1. 进程的 CPU 分配
进程类型详情

Burstable 和 BestEffort pod

在除了运行低延迟工作负载外的任意 CPU 上运行

基础架构 pod

在除了运行低延迟工作负载外的任意 CPU 上运行

中断

重定向到保留的 CPU（OpenShift Container Platform 4.7 及更新的版本中的可选）

内核进程

固定保留的 CPU

对延迟敏感的工作负载 pod

固定到隔离池中的特定专用 CPU

OS 进程/systemd 服务

固定保留的 CPU

在一个节点上的对于所有 QoS 进程类型（ Burstable、BestEffort 或 Guaranteed ）的 pod 的可分配容量等于隔离池的容量。保留池的容量已从节点的总内核容量中删除，供集群和操作系统日常任务使用。

示例 1

节点具有 100 个内核的容量。通过使用性能配置集，集群管理员将 50 个内核分配给隔离池，将 50 个内核分配给保留池。集群管理员为 QoS 为 BestEffort 或 Burstable 的 pod 分配 25 个内核，为 Guaranteed 的 pod 分配 25 个内核。这与隔离池的容量匹配。

示例 2

节点具有 100 个内核的容量。通过使用性能配置集，集群管理员将 50 个内核分配给隔离池，将 50 个内核分配给保留池。集群管理员为 QoS 为 BestEffort 或 Burstable 的 pod 分配一个内核，为 Guaranteed 的 pod 分配 50 个内核。这超过了隔离池容量一个内核。Pod 调度因为 CPU 容量不足而失败。

使用的确切分区模式取决于许多因素，如硬件、工作负载特性和预期的系统负载。以下是一些用例示例：

  • 如果对延迟敏感的工作负载使用特定的硬件，如网络接口控制器(NIC)，请确保隔离池中的 CPU 尽可能地与这个硬件接近。至少，您应该将工作负载放在同一个非统一内存访问 (NUMA) 节点中。
  • 保留的池用于处理所有中断。根据系统网络，分配一个足够大小的保留池来处理所有传入的数据包中断。在 4.10 及更新的版本中，工作负载可以被标记为敏感。

在决定哪些特定 CPU 用于保留和隔离分区时，需要详细分析和测量。设备和内存的 NUMA 紧密度等因素扮演了角色。选择也取决于工作负载架构和具体的用例。

重要

保留和隔离的 CPU 池不得重叠，并且必须一起跨越 worker 节点中的所有可用内核。

为确保内务处理任务和工作负载不会相互干扰，请在性能配置集的 spec 部分指定两组 CPU。

  • isolated - 指定应用程序容器工作负载的 CPU。这些 CPU 的延迟最低。这个组中的进程没有中断，例如，可以达到更高的 DPDK 零数据包丢失带宽。
  • reserved - 为集群和操作系统日常任务指定 CPU。reserved 组中的线程经常会比较繁忙。不要在 reserved 组中运行对延迟敏感的应用程序。对延迟敏感的应用程序在 isolated 组中运行。

流程

  1. 创建适合环境硬件和拓扑的性能配置集。

  2. 使用您想要为 infra 和应用程序容器保留和隔离的 CPU 添加 reserved 和 isolated 参数： 

    apiVersion: performance.openshift.io/v2
kind: PerformanceProfile
metadata:
  name: infra-cpus
spec:
  cpu:
    reserved: "0-4,9"
    1 
    
    isolated: "5-8"
    2 
    
  nodeSelector:
    3 
    
    node-role.kubernetes.io/worker: ""
    1
    指定 infra 容器用于执行集群和操作系统日常任务的 CPU。
    2
    指定应用程序容器运行工作负载的 CPU。
    3
    可选：指定一个节点选择器，以将性能配置集应用到特定的节点。
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