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

  1. 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
  2. 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
  3. ラベルをワーカー MachineConfigPool に追加します。

    metadata:
      creationTimestamp: 2019-xx-xxx
      generation: 3
      labels:
        custom-kubelet: cpumanager-enabled
  4. KubeletConfigcpumanager-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 KubeletConfig 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
         cpuManagerReconcilePeriod: 5s
  5. 動的な KubeletConfig 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 KubeletConfig 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。

  6. マージされた KubeletConfig を確認します。

    # oc get machineconfig 99-worker-XXXXXX-XXXXX-XXXX-XXXXX-kubelet -o json | grep ownerReference -A7
    
           "ownerReferences": [
                {
                    "apiVersion": "machineconfiguration.openshift.io/v1",
                    "kind": "KubeletConfig",
                    "name": "cpumanager-enabled",
                    "uid": "7ed5616d-6b72-11e9-aae1-021e1ce18878"
                }
            ],
  7. 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-4.4# cat /host/etc/kubernetes/kubelet.conf | grep cpuManager
    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。
  8. 1 つまたは複数のコアを要求する 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 専用のコアの数になります。

    # cat cpumanager-pod.yaml
    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"
  9. Pod を作成します。

    # oc create -f cpumanager-pod.yaml
  10. 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
    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
  11. 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 階層 (quality of service) Guaranteed の Pod は、kubepods.slice に配置されます。他の QoS 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
    cpuset.cpus 1
    tasks 32706
  12. 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
     Cpus_allowed_list:    1
  13. システム上の別の Pod (この場合は burstable QoS 階層にある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
    ...
    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。kube-reserved は 500 ミリコアに設定して、Node Allocatable の数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

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