Развертывание рабочей нагрузки Kubernetes с помощью совместного использования GPU на Azure Stack Edge Pro
В этой статье описывается, как контейнерные рабочие нагрузки могут совместно использовать GPU на устройстве Azure Stack Edge Pro GPU. В этой статье вы запустите два задания, один без общего доступа к контексту GPU и один с включенным контекстным доступом через службу многопроцессных процессов (MPS) на устройстве. Подробнее см. в разделе Многозадачная служба (Multi-Process Service).
Необходимые компоненты
Перед тем как начать, убедитесь в следующем.
У вас есть доступ к подключенному устройству Azure Stack Edge Pro GPU, которое было активировано и настроено для вычислений. У вас есть Конечная точка API Kubernetes, и вы добавили эту конечную точку в файл
hostsна клиенте, который будет получать доступ к устройству.У вас есть доступ к клиентской системе с поддерживаемой операционной системой. При использовании клиента Windows система должна запустить PowerShell 5.0 или более поздней версии для доступа к устройству.
Вы создали пространство имен и пользователя. Вы также предоставили пользователю доступ к этому пространству имен. У вас есть файл kubeconfig этого пространства имен, установленный в клиентской системе, который будет использоваться для доступа к устройству. Подробные инструкции см. в статье Подключение к кластеру Kubernetes и управление им с помощью kubectl на устройстве Azure Stack Edge Pro GPU.
Сохраните следующее развертывание
yamlв локальной системе. Этот файл будет использоваться для запуска развертывания Kubernetes. Это развертывание основано на простых контейнерах CUDA, общедоступных из NVIDIA.apiVersion: batch/v1 kind: Job metadata: name: cuda-sample1 spec: template: spec: hostPID: true hostIPC: true containers: - name: cuda-sample-container1 image: nvidia/samples:nbody command: ["/tmp/nbody"] args: ["-benchmark", "-i=1000"] env: - name: NVIDIA_VISIBLE_DEVICES value: "0" restartPolicy: "Never" backoffLimit: 1 --- apiVersion: batch/v1 kind: Job metadata: name: cuda-sample2 spec: template: metadata: spec: hostPID: true hostIPC: true containers: - name: cuda-sample-container2 image: nvidia/samples:nbody command: ["/tmp/nbody"] args: ["-benchmark", "-i=1000"] env: - name: NVIDIA_VISIBLE_DEVICES value: "0" restartPolicy: "Never" backoffLimit: 1
Проверка драйвера GPU, версия CUDA
Первым делом необходимо убедиться, что на устройстве выполняются требуемые версии драйвера GPU и CUDA.
Выполните следующую команду:
Get-HcsGpuNvidiaSmiВ выходных данных устройства NVIDIA SMI запишите версию GPU и версию CUDA, установленные на вашем устройстве. Если вы используете программное обеспечение Azure Stack Edge 2102, эта версия будет соответствовать следующим версиям драйвера:
- Версия драйвера GPU: 460.32.03
- Версия CUDA: 11.2
Пример выходных данных:
[10.100.10.10]: PS>Get-HcsGpuNvidiaSmi K8S-1HXQG13CL-1HXQG13: Wed Mar 3 12:24:27 2021 +-----------------------------------------------------------------------------+ | NVIDIA-SMI 460.32.03 Driver Version: 460.32.03 CUDA Version: 11.2 | |-------------------------------+----------------------+----------------------+ | GPU Name Persistence-M| Bus-Id Disp.A | Volatile Uncorr. ECC | | Fan Temp Perf Pwr:Usage/Cap| Memory-Usage | GPU-Util Compute M. | | | | MIG M. | |===============================+======================+======================| | 0 Tesla T4 On | 00002C74:00:00.0 Off | 0 | | N/A 34C P8 9W / 70W | 0MiB / 15109MiB | 0% Default | | | | N/A | +-------------------------------+----------------------+----------------------+ +-----------------------------------------------------------------------------+ | Processes: | | GPU GI CI PID Type Process name GPU Memory | | ID ID Usage | |=============================================================================| | No running processes found | +-----------------------------------------------------------------------------+ [10.100.10.10]: PS>Не закрывайте эту сессию, так как она будет использоваться для просмотра выходных данных SMI для NVIDIA в этой статье.
Работа без общего доступа к контексту
Вы запустите первое задание, чтобы развернуть приложение на устройстве в пространстве имен mynamesp1. В этом развертывании приложения также будет показано, что совместное использование контекста GPU не включено по умолчанию.
Выведите список модулей Pod, выполняющихся в пространстве имен. Выполните следующую команду:
kubectl get pods -n <Name of the namespace>Пример выходных данных:
PS C:\WINDOWS\system32> kubectl get pods -n mynamesp1 No resources found.Запустите задание развертывания на устройстве с помощью развертывания. YAML, предоставленного ранее. Выполните следующую команду:
kubectl apply -f <Path to the deployment .yaml> -n <Name of the namespace>Это задание создает два контейнера и выполняет имитацию n-Body в обоих контейнерах. Число итераций моделирования указано в
.yaml.Пример выходных данных:
PS C:\WINDOWS\system32> kubectl apply -f -n mynamesp1 C:\gpu-sharing\k8-gpusharing.yaml job.batch/cuda-sample1 created job.batch/cuda-sample2 created PS C:\WINDOWS\system32>Чтобы получить список модулей Pod, запущенных в развертывании, выполните следующую команду:
kubectl get pods -n <Name of the namespace>Пример выходных данных:
PS C:\WINDOWS\system32> kubectl get pods -n mynamesp1 NAME READY STATUS RESTARTS AGE cuda-sample1-27srm 1/1 Running 0 28s cuda-sample2-db9vx 1/1 Running 0 27s PS C:\WINDOWS\system32>На вашем устройстве работают два модуля (Pod):
cuda-sample1-cf979886d-xcwsqиcuda-sample2-68b4899948-vcv68.Получение сведений о модулях Pod. Выполните следующую команду:
kubectl -n <Name of the namespace> describe <Name of the job>Пример выходных данных:
PS C:\WINDOWS\system32> kubectl -n mynamesp1 describe job.batch/cuda-sample1; kubectl -n mynamesp1 describe job.batch/cuda-sample2 Name: cuda-sample1 Namespace: mynamesp1 Selector: controller-uid=22783f76-6af1-490d-b6eb-67dd4cda0e1f Labels: controller-uid=22783f76-6af1-490d-b6eb-67dd4cda0e1f job-name=cuda-sample1 Annotations: kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration: {"apiVersion":"batch/v1","kind":"Job","metadata":{"annotations":{},"name":"cuda-sample1","namespace":"mynamesp1"},"spec":{"backoffLimit":1... Parallelism: 1 Completions: 1 Start Time: Wed, 03 Mar 2021 12:25:34 -0800 Pods Statuses: 1 Running / 0 Succeeded / 0 Failed Pod Template: Labels: controller-uid=22783f76-6af1-490d-b6eb-67dd4cda0e1f job-name=cuda-sample1 Containers: cuda-sample-container1: Image: nvidia/samples:nbody Port: <none> Host Port: <none> Command: /tmp/nbody Args: -benchmark -i=10000 Environment: NVIDIA_VISIBLE_DEVICES: 0 Mounts: <none> Volumes: <none> Events: Type Reason Age From Message ---- ------ ---- ---- ------- Normal SuccessfulCreate 60s job-controller Created pod: cuda-sample1-27srm Name: cuda-sample2 Namespace: mynamesp1 Selector: controller-uid=e68c8d5a-718e-4880-b53f-26458dc24381 Labels: controller-uid=e68c8d5a-718e-4880-b53f-26458dc24381 job-name=cuda-sample2 Annotations: kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration: {"apiVersion":"batch/v1","kind":"Job","metadata":{"annotations":{},"name":"cuda-sample2","namespace":"mynamesp1"},"spec":{"backoffLimit":1... Parallelism: 1 Completions: 1 Start Time: Wed, 03 Mar 2021 12:25:35 -0800 Pods Statuses: 1 Running / 0 Succeeded / 0 Failed Pod Template: Labels: controller-uid=e68c8d5a-718e-4880-b53f-26458dc24381 job-name=cuda-sample2 Containers: cuda-sample-container2: Image: nvidia/samples:nbody Port: <none> Host Port: <none> Command: /tmp/nbody Args: -benchmark -i=10000 Environment: NVIDIA_VISIBLE_DEVICES: 0 Mounts: <none> Volumes: <none> Events: Type Reason Age From Message ---- ------ ---- ---- ------- Normal SuccessfulCreate 60s job-controller Created pod: cuda-sample2-db9vx PS C:\WINDOWS\system32>Выходные данные показывают, что оба модуля (Pod) были успешно созданы заданием.
Пока оба контейнера работают с имитацией n-Body, просмотрите использование GPU из выходных данных NVIDIA SMI. Перейдите к интерфейсу PowerShell устройства и выполните команду
Get-HcsGpuNvidiaSmi.Ниже приведен пример выходных данных, когда оба контейнера работают с имитацией n-Body:
[10.100.10.10]: PS>Get-HcsGpuNvidiaSmi K8S-1HXQG13CL-1HXQG13: Wed Mar 3 12:26:41 2021 +-----------------------------------------------------------------------------+ | NVIDIA-SMI 460.32.03 Driver Version: 460.32.03 CUDA Version: 11.2 | |-------------------------------+----------------------+----------------------+ | GPU Name Persistence-M| Bus-Id Disp.A | Volatile Uncorr. ECC | | Fan Temp Perf Pwr:Usage/Cap| Memory-Usage | GPU-Util Compute M. | | | | MIG M. | |===============================+======================+======================| | 0 Tesla T4 On | 00002C74:00:00.0 Off | 0 | | N/A 64C P0 69W / 70W | 221MiB / 15109MiB | 100% Default | | | | N/A | +-------------------------------+----------------------+----------------------+ +-----------------------------------------------------------------------------+ | Processes: | | GPU GI CI PID Type Process name GPU Memory | | ID ID Usage | |=============================================================================| | 0 N/A N/A 197976 C /tmp/nbody 109MiB | | 0 N/A N/A 198051 C /tmp/nbody 109MiB | +-----------------------------------------------------------------------------+ [10.100.10.10]: PS>Как видите, существует два контейнера, работающих с имитацией n-Body в GPU 0.
Отслеживайте имитацию n-Body. Выполните команды
get pod. Ниже приведен пример выходных данных при выполнении имитации.PS C:\WINDOWS\system32> kubectl get pods -n mynamesp1 NAME READY STATUS RESTARTS AGE cuda-sample1-27srm 1/1 Running 0 70s cuda-sample2-db9vx 1/1 Running 0 69s PS C:\WINDOWS\system32>Когда симуляция будет завершена, это будет указано в выходных данных. Пример выходных данных:
PS C:\WINDOWS\system32> kubectl get pods -n mynamesp1 NAME READY STATUS RESTARTS AGE cuda-sample1-27srm 0/1 Completed 0 2m54s cuda-sample2-db9vx 0/1 Completed 0 2m53s PS C:\WINDOWS\system32>После завершения имитации можно просмотреть журналы и общее время завершения моделирования. Выполните следующую команду:
kubectl logs -n <Name of the namespace> <pod name>Пример выходных данных:
PS C:\WINDOWS\system32> kubectl logs -n mynamesp1 cuda-sample1-27srm Run "nbody -benchmark [-numbodies=<numBodies>]" to measure performance. ===========// CUT //===================// CUT //===================== > Windowed mode > Simulation data stored in video memory > Single precision floating point simulation > 1 Devices used for simulation GPU Device 0: "Turing" with compute capability 7.5 > Compute 7.5 CUDA device: [Tesla T4] 40960 bodies, total time for 10000 iterations: 170398.766 ms = 98.459 billion interactions per second = 1969.171 single-precision GFLOP/s at 20 flops per interaction PS C:\WINDOWS\system32>PS C:\WINDOWS\system32> kubectl logs -n mynamesp1 cuda-sample2-db9vx Run "nbody -benchmark [-numbodies=<numBodies>]" to measure performance. ===========// CUT //===================// CUT //===================== > Windowed mode > Simulation data stored in video memory > Single precision floating point simulation > 1 Devices used for simulation GPU Device 0: "Turing" with compute capability 7.5 > Compute 7.5 CUDA device: [Tesla T4] 40960 bodies, total time for 10000 iterations: 170368.859 ms = 98.476 billion interactions per second = 1969.517 single-precision GFLOP/s at 20 flops per interaction PS C:\WINDOWS\system32>В это время на GPU не должно выполняться ни одного процесса. Это можно проверить, просмотрев использование GPU с помощью выходных данных NVIDIA SMI.
[10.100.10.10]: PS>Get-HcsGpuNvidiaSmi K8S-1HXQG13CL-1HXQG13: Wed Mar 3 12:32:52 2021 +-----------------------------------------------------------------------------+ | NVIDIA-SMI 460.32.03 Driver Version: 460.32.03 CUDA Version: 11.2 | |-------------------------------+----------------------+----------------------+ | GPU Name Persistence-M| Bus-Id Disp.A | Volatile Uncorr. ECC | | Fan Temp Perf Pwr:Usage/Cap| Memory-Usage | GPU-Util Compute M. | | | | MIG M. | |===============================+======================+======================| | 0 Tesla T4 On | 00002C74:00:00.0 Off | 0 | | N/A 38C P8 9W / 70W | 0MiB / 15109MiB | 0% Default | | | | N/A | +-------------------------------+----------------------+----------------------+ +-----------------------------------------------------------------------------+ | Processes: | | GPU GI CI PID Type Process name GPU Memory | | ID ID Usage | |=============================================================================| | No running processes found | +-----------------------------------------------------------------------------+ [10.100.10.10]: PS>
Развертывание с совместно используемым контекстом
Вы запустите второе задание, чтобы развернуть модель n-Body в двух контейнерах CUDA, когда включен общий доступ к контексту GPU через MPS. Во-первых, вы включите MPS на устройстве.
Чтобы включить MPS на устройстве, выполните команду
Start-HcsGpuMPS.[10.100.10.10]: PS>Start-HcsGpuMPS K8S-1HXQG13CL-1HXQG13: Set compute mode to EXCLUSIVE_PROCESS for GPU 00002C74:00:00.0. All done. Created nvidia-mps.service [10.100.10.10]: PS>Запустите задание, используя то же самое развертывание,
yamlкоторое вы использовали ранее. Возможно, потребуется удалить существующее развертывание. См. Удаление развертыванияПример выходных данных:
PS C:\WINDOWS\system32> kubectl -n mynamesp1 delete -f C:\gpu-sharing\k8-gpusharing.yaml job.batch "cuda-sample1" deleted job.batch "cuda-sample2" deleted PS C:\WINDOWS\system32> kubectl get pods -n mynamesp1 No resources found. PS C:\WINDOWS\system32> kubectl -n mynamesp1 apply -f C:\gpu-sharing\k8-gpusharing.yaml job.batch/cuda-sample1 created job.batch/cuda-sample2 created PS C:\WINDOWS\system32> kubectl get pods -n mynamesp1 NAME READY STATUS RESTARTS AGE cuda-sample1-vcznt 1/1 Running 0 21s cuda-sample2-zkx4w 1/1 Running 0 21s PS C:\WINDOWS\system32> kubectl -n mynamesp1 describe job.batch/cuda-sample1; kubectl -n mynamesp1 describe job.batch/cuda-sample2 Name: cuda-sample1 Namespace: mynamesp1 Selector: controller-uid=ed06bdf0-a282-4b35-a2a0-c0d36303a35e Labels: controller-uid=ed06bdf0-a282-4b35-a2a0-c0d36303a35e job-name=cuda-sample1 Annotations: kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration: {"apiVersion":"batch/v1","kind":"Job","metadata":{"annotations":{},"name":"cuda-sample1","namespace":"mynamesp1"},"spec":{"backoffLimit":1... Parallelism: 1 Completions: 1 Start Time: Wed, 03 Mar 2021 21:51:51 -0800 Pods Statuses: 1 Running / 0 Succeeded / 0 Failed Pod Template: Labels: controller-uid=ed06bdf0-a282-4b35-a2a0-c0d36303a35e job-name=cuda-sample1 Containers: cuda-sample-container1: Image: nvidia/samples:nbody Port: <none> Host Port: <none> Command: /tmp/nbody Args: -benchmark -i=10000 Environment: NVIDIA_VISIBLE_DEVICES: 0 Mounts: <none> Volumes: <none> Events: Type Reason Age From Message ---- ------ ---- ---- ------- Normal SuccessfulCreate 46s job-controller Created pod: cuda-sample1-vcznt Name: cuda-sample2 Namespace: mynamesp1 Selector: controller-uid=6282b8fa-e76d-4f45-aa85-653ee0212b29 Labels: controller-uid=6282b8fa-e76d-4f45-aa85-653ee0212b29 job-name=cuda-sample2 Annotations: kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration: {"apiVersion":"batch/v1","kind":"Job","metadata":{"annotations":{},"name":"cuda-sample2","namespace":"mynamesp1"},"spec":{"backoffLimit":1... Parallelism: 1 Completions: 1 Start Time: Wed, 03 Mar 2021 21:51:51 -0800 Pods Statuses: 1 Running / 0 Succeeded / 0 Failed Pod Template: Labels: controller-uid=6282b8fa-e76d-4f45-aa85-653ee0212b29 job-name=cuda-sample2 Containers: cuda-sample-container2: Image: nvidia/samples:nbody Port: <none> Host Port: <none> Command: /tmp/nbody Args: -benchmark -i=10000 Environment: NVIDIA_VISIBLE_DEVICES: 0 Mounts: <none> Volumes: <none> Events: Type Reason Age From Message ---- ------ ---- ---- ------- Normal SuccessfulCreate 47s job-controller Created pod: cuda-sample2-zkx4w PS C:\WINDOWS\system32>Пока имитация выполняется, можно просмотреть выходные данные NVIDIA SMI. Выходные данные показывают процессы, соответствующие контейнерам CUDA (тип M + C), с имитацией n-Body и службой MPS (тип C) в качестве запущенных. Все эти процессы совместно используют GPU 0.
PS>Get-HcsGpuNvidiaSmi K8S-1HXQG13CL-1HXQG13: Mon Mar 3 21:54:50 2021 +-----------------------------------------------------------------------------+ | NVIDIA-SMI 460.32.03 Driver Version: 460.32.03 CUDA Version: 11.2 | |-------------------------------+----------------------+----------------------+ | GPU Name Persistence-M| Bus-Id Disp.A | Volatile Uncorr. ECC | | Fan Temp Perf Pwr:Usage/Cap| Memory-Usage | GPU-Util Compute M. | | | | MIG M. | |===============================+======================+======================| | 0 Tesla T4 On | 0000E00B:00:00.0 Off | 0 | | N/A 45C P0 68W / 70W | 242MiB / 15109MiB | 100% E. Process | | | | N/A | +-------------------------------+----------------------+----------------------+ +-----------------------------------------------------------------------------+ | Processes: | | GPU GI CI PID Type Process name GPU Memory | | ID ID Usage | |=============================================================================| | 0 N/A N/A 144377 M+C /tmp/nbody 107MiB | | 0 N/A N/A 144379 M+C /tmp/nbody 107MiB | | 0 N/A N/A 144443 C nvidia-cuda-mps-server 25MiB | +-----------------------------------------------------------------------------+После завершения имитации можно просмотреть журналы и общее время завершения моделирования. Выполните следующую команду:
PS C:\WINDOWS\system32> kubectl get pods -n mynamesp1 NAME READY STATUS RESTARTS AGE cuda-sample1-vcznt 0/1 Completed 0 5m44s cuda-sample2-zkx4w 0/1 Completed 0 5m44s PS C:\WINDOWS\system32> kubectl logs -n mynamesp1 cuda-sample1-vcznt Run "nbody -benchmark [-numbodies=<numBodies>]" to measure performance. ===========// CUT //===================// CUT //===================== > Windowed mode > Simulation data stored in video memory > Single precision floating point simulation > 1 Devices used for simulation GPU Device 0: "Turing" with compute capability 7.5 > Compute 7.5 CUDA device: [Tesla T4] 40960 bodies, total time for 10000 iterations: 154979.453 ms = 108.254 billion interactions per second = 2165.089 single-precision GFLOP/s at 20 flops per interaction PS C:\WINDOWS\system32> kubectl logs -n mynamesp1 cuda-sample2-zkx4w Run "nbody -benchmark [-numbodies=<numBodies>]" to measure performance. ===========// CUT //===================// CUT //===================== > Windowed mode > Simulation data stored in video memory > Single precision floating point simulation > 1 Devices used for simulation GPU Device 0: "Turing" with compute capability 7.5 > Compute 7.5 CUDA device: [Tesla T4] 40960 bodies, total time for 10000 iterations: 154986.734 ms = 108.249 billion interactions per second = 2164.987 single-precision GFLOP/s at 20 flops per interaction PS C:\WINDOWS\system32>После завершения имитации можно снова просмотреть выходные данные NVIDIA SMI. Только процесс nvidia-cuda-mps-server для службы MPS отображается как работающий.
PS>Get-HcsGpuNvidiaSmi K8S-1HXQG13CL-1HXQG13: Mon Mar 3 21:59:55 2021 +-----------------------------------------------------------------------------+ | NVIDIA-SMI 460.32.03 Driver Version: 460.32.03 CUDA Version: 11.2 | |-------------------------------+----------------------+----------------------+ | GPU Name Persistence-M| Bus-Id Disp.A | Volatile Uncorr. ECC | | Fan Temp Perf Pwr:Usage/Cap| Memory-Usage | GPU-Util Compute M. | | | | MIG M. | |===============================+======================+======================| | 0 Tesla T4 On | 0000E00B:00:00.0 Off | 0 | | N/A 37C P8 9W / 70W | 28MiB / 15109MiB | 0% E. Process | | | | N/A | +-------------------------------+----------------------+----------------------+ +-----------------------------------------------------------------------------+ | Processes: | | GPU GI CI PID Type Process name GPU Memory | | ID ID Usage | |=============================================================================| | 0 N/A N/A 144443 C nvidia-cuda-mps-server 25MiB | +-----------------------------------------------------------------------------+
Удалить развертывание
При запуске с включенным MPS и отключением MPS на устройстве может потребоваться удалить развертывания.
Чтобы удалить развертывание на устройстве, выполните следующую команду:
kubectl delete -f <Path to the deployment .yaml> -n <Name of the namespace>
Пример выходных данных:
PS C:\WINDOWS\system32> kubectl delete -f 'C:\gpu-sharing\k8-gpusharing.yaml' -n mynamesp1
deployment.apps "cuda-sample1" deleted
deployment.apps "cuda-sample2" deleted
PS C:\WINDOWS\system32>