Implantar uma carga de trabalho do Kubernetes usando compartilhamento de GPU no Azure Stack Edge Pro
Este artigo descreve como cargas de trabalho em contêineres podem compartilhar as GPUs em seu dispositivo de GPU do Azure Stack Edge Pro. Neste artigo, você executará dois trabalhos, um sem o compartilhamento de contexto da GPU e outro com o compartilhamento de contexto habilitado por meio do MPS (Multi-Process Service) no dispositivo. Para obter mais informações, confira Serviço de vários processos.
Pré-requisitos
Antes de começar, verifique se:
Você tem acesso a um dispositivo de GPU do Azure Stack Edge Pro que está ativado e tem computação configurada. Você tem o ponto de extremidade de API do Kubernetes e adicionou esse ponto de extremidade ao arquivo
hostsno cliente que acessará o dispositivo.Você tem acesso a um sistema cliente com um Sistema operacional com suporte. Se estiver usando um cliente Windows, o sistema deverá executar o PowerShell 5.0 ou posterior para acessar o dispositivo.
Você criou um namespace e um usuário. Você também concedeu ao usuário o acesso a esse namespace. Você tem o arquivo kubeconfig desse namespace instalado no sistema cliente que você usará para acessar seu dispositivo. Para obter instruções detalhadas, confira Conectar e gerenciar um cluster de Kubernetes por meio do kubectl em seu dispositivo de GPU do Azure Stack Edge Pro.
Salve o
yamlde implantação a seguir no sistema local. Você usará esse arquivo para executar a implantação do Kubernetes. Essa implantação é baseada em contêineres CUDA simples que são disponibilizados publicamente pela 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
Verificar o driver de GPU, versão do CUDA
A primeira etapa é verificar se o dispositivo está executando o driver de GPU e as versões do CUDA necessários.
Execute o comando a seguir:
Get-HcsGpuNvidiaSmiNa saída SMI NVIDIA, anote a versão da GPU e a versão do CUDA em seu dispositivo. Se você estiver executando o software Azure Stack Edge 2102, essa versão corresponderá às seguintes versões de driver:
- Versão do driver de GPU: 460.32.03
- Versão do CUDA: 11.2
Veja um exemplo de saída:
[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>Mantenha essa sessão aberta, pois você a usará para exibir a saída SMI NVIDIA em todo o artigo.
Trabalho sem compartilhamento de contexto
Você executará o primeiro trabalho para implantar um aplicativo em seu dispositivo no namespace mynamesp1. Essa implantação de aplicativo também mostrará que o compartilhamento de contexto da GPU não está habilitado por padrão.
Liste todos os pods em execução no namespace. Execute o comando a seguir:
kubectl get pods -n <Name of the namespace>Veja um exemplo de saída:
PS C:\WINDOWS\system32> kubectl get pods -n mynamesp1 No resources found.Inicie um trabalho de implantação em seu dispositivo usando o arquivo deployment.yaml fornecido anteriormente. Execute o comando a seguir:
kubectl apply -f <Path to the deployment .yaml> -n <Name of the namespace>Esse trabalho cria dois contêineres e executa uma simulação de n-body em ambos os contêineres. O número de iterações de simulação é especificado no
.yaml.Veja um exemplo de saída:
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>Para listar os pods iniciados na implantação, execute o seguinte comando:
kubectl get pods -n <Name of the namespace>Veja um exemplo de saída:
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>Há dois pods em execução no seu dispositivo:
cuda-sample1-cf979886d-xcwsqecuda-sample2-68b4899948-vcv68.Busque os detalhes dos pods. Execute o comando a seguir:
kubectl -n <Name of the namespace> describe <Name of the job>Veja um exemplo de saída:
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>A saída indica que ambos os pods foram criados com êxito pelo trabalho.
Embora ambos os contêineres estejam executando a simulação de n-body, exiba a utilização de GPU da saída SMI NVIDIA. Acesse a interface do PowerShell do dispositivo e execute
Get-HcsGpuNvidiaSmi.Aqui está um exemplo de saída quando ambos os contêineres estão executando a simulação de 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>Como você pode ver, há dois contêineres (Tipo = C) em execução com a simulação de n-body na GPU 0.
Monitore a simulação de n-body. Execute os comandos
get pod. Aqui está um exemplo de saída quando a simulação está em execução.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>Quando a simulação for concluída, a saída indicará isso. Veja um exemplo de saída:
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>Depois que a simulação for concluída, você poderá exibir os logs e o tempo total para a conclusão da simulação. Execute o comando a seguir:
kubectl logs -n <Name of the namespace> <pod name>Veja um exemplo de saída:
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>Não deve haver nenhum processo em execução na GPU no momento. Você pode verificar isso exibindo a utilização de GPU usando a saída SMI NVIDIA.
[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>
Trabalho com o compartilhamento de contexto
Você executará o segundo trabalho para implantar a simulação de n-body em dois contêineres CUDA quando o compartilhamento de contexto de GPU estiver habilitado por meio do MPS. Primeiro, você habilitará os MPS no dispositivo.
Para habilitar os MPS em seu dispositivo, execute o comando
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>Execute o trabalho usando o mesmo
yamlde implantação que você usou anteriormente. Talvez seja necessário excluir a implantação existente. Confira Excluir implantação.Veja um exemplo de saída:
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>Enquanto a simulação estiver em execução, você poderá exibir a saída SMI NVIDIA. A saída mostra os processos correspondentes aos contêineres CUDA (tipo M + C) com a simulação de n-body e o serviço MPS (tipo C) como em execução. Todos esses processos compartilham a 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 | +-----------------------------------------------------------------------------+Depois que a simulação for concluída, você poderá exibir os logs e o tempo total para a conclusão da simulação. Execute o comando a seguir:
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>Depois que a simulação for concluída, você poderá exibir a saída SMI NVIDIA novamente. Somente o processo nvidia-cuda-mps-server para o serviço MPS é mostrado como em execução.
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 | +-----------------------------------------------------------------------------+
Excluir implantação
Talvez seja necessário excluir as implantações ao executar com o MPS habilitado e com a desabilitação do MPS em seu dispositivo.
Para excluir a implantação em seu dispositivo, execute o seguinte comando:
kubectl delete -f <Path to the deployment .yaml> -n <Name of the namespace>
Veja um exemplo de saída:
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>