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环境:centos7.9、k8s 1.22.17、docker-ce-20.10.9
gpu资源也是服务器中常见的一种资源,gpu即显卡,一般用在人工智能、图文识别、大模型等领域,其中nvidia gpu是nvidia公司生产的nvidia类型的显卡,amd gpu则是adm公司生产的amd类型gpu。企业中服务器最常见的就是英伟达gpu服务器了。
本篇也主要讲解英伟达驱动相关的知识。
nvidia gpu驱动安装只是涉及物理节点的驱动安装,不涉及k8s,这里简单讲解一下gpu服务器如何安装nvidia驱动。
#查看服务器是否有gpu [root@gpu ~]# lspci | grep -i nvidia 0b:00.0 3D controller: NVIDIA Corporation Device 1eb8 (rev a1) 13:00.0 3D controller: NVIDIA Corporation Device 1eb8 (rev a1) #查看服务器是否已经安装有gpu英伟达驱动 lsmod | grep -i nvidia #查看gpu型号、gpu驱动版本等,能列出信息说明驱动已经安装成功,没有信息则说明还没安装驱动 nvidia-smi #查看是否安装有默认驱动,没有跳过该步骤,有显示内容则说明安装有默认驱动,需要卸载掉,不然会和nvidia冲突,卸载步骤如下 lsmod | grep nouveau centos6:vim /etc/modprobe.d/blacklist.conf centos7:vim /usr/lib/modprobe.d/dist-blacklist.conf #centos 7直接使用命令修改 ls /usr/lib/modprobe.d/dist-blacklist.conf && echo $? sed -i -e '/blacklist viafb/ablacklist nouveau' -e '/blacklist viafb/aoptions nouveau modeset=0' /usr/lib/modprobe.d/dist-blacklist.conf && echo $? echo "检查是否修改成功:";grep 'nouveau' /usr/lib/modprobe.d/dist-blacklist.conf #或者手动编辑文件亦可,在blacklist viafb等列的文件末尾添加下面两句 blacklist nouveau options nouveau modeset=0 #备份原来的镜像,重新生成镜像文件,可以临时禁用,重启,再次确认是否已经禁用/卸载 mv /boot/initramfs-$(uname -r).img /boot/initramfs-$(uname -r)-nouveau.img.bak dracut /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r) modprobe -r nouveau reboot lsmod | grep nouveau
lspci | grep -i nvidia #复制下面的1eb8
0b:00.0 3D controller: NVIDIA Corporation Device 1eb8 (rev a1)
13:00.0 3D controller: NVIDIA Corporation Device 1eb8 (rev a1)
打开网站查询:https://admin.pci-ids.ucw.cz/read/PC/10de
拖到底部的查询框输出1eb8,点击查询即可,输出显示类似的如下信息即可得知gpu型号是Tesla T4
Name: TU104GL [Tesla T4]
Discussion
Name: TU104GL [Tesla T4]
T4CFantasy
英伟达驱动官网:https://www.nvidia.cn/Download/index.aspx?lang=cn 在下拉列表中进行选择,针对NVIDIA产品确定合适的驱动,这里我就这样选择: 产品类型: Data Center / Tesla 产品系列: T-Series 产品家族: Tesla T4 操作系统: Linux 64-bit CUDA Toolkit: 11.4 语言: Chinese (Simplified) 选择好之后点击搜索,显示驱动的版本是:470.199.02,然后点击下载即可,在产品支持列表中可以看到,我们选择的这个470.199.02版本驱动其实还可以支持很多版本的显卡,如下: A-Series: NVIDIA A800, NVIDIA A100, NVIDIA A40, NVIDIA A30, NVIDIA A16, NVIDIA A10, NVIDIA A2 RTX-Series: RTX 8000, RTX 6000, NVIDIA RTX A6000, NVIDIA RTX A5000, NVIDIA RTX A4000, NVIDIA T1000, NVIDIA T600, NVIDIA T400 HGX-Series: HGX A800, HGX A100 T-Series: Tesla T4 V-Series: Tesla V100 P-Series: Tesla P100, Tesla P40, Tesla P6, Tesla P4 K-Series: Tesla K80, Tesla K520 M-Class: M60, M40 24GB, M40, M6, M4 所以,基本上470.199.02这个版本的驱动就可以支持Tesla T4、NVIDIA A800、NVIDIA A100、Tesla V100、Tesla P4等常见的显卡. 注意: 选择不同的CUDA下载的驱动包会不同,比如CUDA选择的是11.4,搜索结果显示的是驱动包是470.199.02 如果CUDA选择的是11.6,搜索结果显示的驱动包是510.108.03. 所以这个需要根据业务上支持的cuda版本来选择下载对应的显卡驱动和cuda.
#将下载的gpu驱动文件上传到服务器安装即可
yum install gcc make -y
#直接安装即可,视情况加参数
chmod a+x NVIDIA-Linux-x86_64-470.199.02.run
./NVIDIA-Linux-x86_64-470.199.02.run
在k8s中,gpu资源的名称叫做nvidia/gpu或者amd/gpu,其中是nvidaia公司的生产的nvidaia类型的gpu,后者是amd公司生产的amd类型gpu。
注意,目前对gpu的使用配置有如下限制:
1、gpu资源只能在limits字段设置,不可以仅指定 requests 而不指定 limits,可以同时指定 limits 和 requests,不过这两个值必须相等,
2、可以指定 gpu 的 limits 而不指定其 requests,则pod默认将requests值等价于limits 值;
3、 pod中的容器之间是不共享 gpu 的,gpu 也不可以超量分配(注:cpu可以超量使用);
4、每个容器可以请求一个或者多个 gpu,但是必须是整数,用小数值来请求部分 gpu 是不允许的。
nvidia-docker是一个工具,用于在gpu启用的Linux系统上运行Docker容器。它提供了一个命令行接口,使得在gpu上运行深度学习和机器学习任务的容器变得更为方便。通过使用nvidia-docker,可以轻松地配置和管理gpu容器环境,而无需手动安装和配置各种依赖项。
nvidia-docker并不会与已经安装好的Docker冲突。nvidia-docker是一个额外的工具,用于在Docker中更方便地使用gpu,它与Docker共存并为其提供额外的功能。在安装过程中,nvidia-docker会检测系统是否安装了Docker,并会自动地与Docker进行集成,以提供对gpu容器的支持。因此,安装nvidia-docker后,可以继续使用已经安装好的Docker工具,并能够在Docker中更方便地使用gpu。
nvidia-docker属于旧一代的工具,适用于docker19.3以下版本,目前,官方推荐使用nvidia-container-toolkit,这是github最新的支持方案,nvidia docker2已被nvidia container toolkits取代,所以更推荐使用nvidia container toolkits。
#以下仅显示如何安装nvidia-docker2,建议使用nvidia container toolkits #复制一份原始的docker配置文件,nvidia-docker2安装后会覆盖原始的docker配置文件 cp /etc/docker/daemon.json /etc/docker/daemon.json.bak #下载仓库 wget https://nvidia.github.io/nvidia-docker/centos7/x86_64/nvidia-docker.repo && mv nvidia-docker.repo /etc/yum.repos.d/ 或者 distribution=$(. /etc/os-release;echo $ID$VERSION_ID) curl -s -L https://nvidia.github.io/nvidia-docker/$distribution/nvidia-docker.repo | \ sudo tee /etc/yum.repos.d/nvidia-docker.repo #安装nvidia-docker #安装的时候发现如下报错,可能是镜像仓库不存在的问题,但是更新缓存之后又正常下载gpgkey,可以正常安装 #报错:https://nvidia.github.io/libnvidia-container/centos7/x86_64/repodata/repomd.xml: [Errno 14] HTTPS Error 404 - Not Found yum makecache yum search --showduplicates nvidia-docker yum install -y nvidia-docker2 #安装后发现docker配置文件被覆盖了,所以手动修改还原 [root@gpu ~]# cd /etc/docker/ -rw-r--r-- 1 root root 136 Mar 31 2023 daemon.json -rw-r--r-- 1 root root 119 Oct 11 23:28 daemon.json.rpmorig [root@gpu docker]# cat daemon.json #这个是nvidia-docker2后自动创建的 { "runtimes": { "nvidia": { "path": "nvidia-container-runtime", "runtimeArgs": [] } } } [root@gpu docker]# cat daemon.json.rpmorig #原始的docker配置文件 { "registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"], "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"] } # 最终的docker配置文件 [root@gpu docker]# cat daemon.json { "registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"], "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"], "default-runtime": "nvidia", #新加一行,指定docker的默认运行时 "runtimes": { "nvidia": { "path": "nvidia-container-runtime", "runtimeArgs": [] } } } #注:docker需要运行时为nvidia才能使用gpu,故设置默认运行时为nvidia #重启docker [root@gpu docker]# systemctl restart docker #查看docker默认运行时 docker info | grep -i 'Default Runtime' #验证,能正常显示gpu显卡信息即说明成功 docker run --rm --runtime=nvidia nvidia/cuda:9.0-base nvidia-smi
#复制一份docker配置文件,以防被覆盖 cp /etc/docker/daemon.json /etc/docker/daemon.json.bak #根据官网步骤安装nvidia-container-toolkit https://docs.nvidia.com/datacenter/cloud-native/container-toolkit/latest/install-guide.html#installing-with-yum-or-dnf Configure the repository: #下载仓库 curl -s -L https://nvidia.github.io/libnvidia-container/stable/rpm/nvidia-container-toolkit.repo | \ sudo tee /etc/yum.repos.d/nvidia-container-toolkit.repo #安装NVIDIA Container Toolkit yum search --showduplicates nvidia-container-toolkit yum install -y nvidia-container-toolkit #配置容器运行时 #nvidia-ctk命令将会修改/etc/docker/daemon.json文件以便Docker可以使用nvidia容器运行时 nvidia-ctk runtime configure --runtime=docker #实际上,上面nvidia-ctk命令是往/etc/docker/daemon.json文件追加了如下参数 "runtimes": { "nvidia": { "args": [], "path": "nvidia-container-runtime" } } #重启dockers systemctl restart docker #测试容器中使用gpu #使用下面的任意一条命令运行一个简单的容器测试,可以正常显卡的信息则说明配置成功 #--gpus N 表示分配多少gpu显卡到容器,all表示全部gpu显卡 #--runtime指定运行时为nvidia,要使用nvidia运行时才能正常使用gpu,当前默认运行时是runc docker run --rm --runtime=nvidia --gpus all ubuntu nvidia-smi docker run --rm --runtime=nvidia nvidia/cuda:9.0-base nvidia-smi +-----------------------------------------------------------------------------+ | NVIDIA-SMI 470.199.02 Driver Version: 470.199.02 CUDA Version: 11.4 | |-------------------------------+----------------------+----------------------+ | 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 Off | 00000000:0B:00.0 Off | 0 | | N/A 34C P0 25W / 70W | 0MiB / 15109MiB | 0% Default | | | | N/A | +-------------------------------+----------------------+----------------------+ | 1 Tesla T4 Off | 00000000:13:00.0 Off | 0 | | N/A 35C P0 26W / 70W | 0MiB / 15109MiB | 0% Default | | | | N/A | +-------------------------------+----------------------+----------------------+ #修改docker默认运行时 #docker要使用nvidia运行时才能正常使用gpu,以上我们使用docker run命令临时设置启动容器的运行时,但在k8s中,kubelet调用docker,所以要将docker默认运行时设置为nvidia. #查看当前docker默认运行时 docker info | grep -i 'Default Runtime' Default Runtime: runc #修改docker默认运行时 vim /etc/docker/daemon.json { "exec-opts": [ "native.cgroupdriver=systemd" ], "default-runtime": "nvidia", #设置默认运行时 "runtimes": { "nvidia": { "args": [], "path": "nvidia-container-runtime" } } } #重启docker并确认默认运行时生效 systemctl restart docker docker info | grep -i 'Default Runtime'
#查看节点资源情况 #这说明k8s节点没有识别到gpu资源,即使当前节点有gpu资源 kubectl describe nodes gpu Capacity: cpu: 40 ephemeral-storage: 51175Mi hugepages-1Gi: 0 hugepages-2Mi: 0 memory: 16417696Ki pods: 110 #k8s中要识别gpu资源,需要安装nvidia-device-plugin插件,注册分配gpu主要由device-plugin插件完成 #官网:https://github.com/NVIDIA/k8s-device-plugin wget https://raw.githubusercontent.com/NVIDIA/k8s-device-plugin/v0.14.1/nvidia-device-plugin.yml #vim nvidia-device-plugin.yml #该文件存在hostpath的卷,确认kubelet的安装路径正确 kubectl apply -f nvidia-device-plugin.yml kubectl get pod -n kube-system | grep nvidia-device-plugin #再次查看k8s的gpu节点资源情况就可以显示gpu资源了 kubectl describe nodes gpu ........... Capacity: cpu: 40 ephemeral-storage: 51175Mi hugepages-1Gi: 0 hugepages-2Mi: 0 memory: 16417696Ki nvidia.com/gpu: 2 #2个gpu显卡 pods: 110
#为gpu节点打标签 kubectl label node gpu gpu-node=true #创建pod测试 cat >>gpu-deploy.yaml <<'EOF' apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: gpu-deployment spec: replicas: 1 selector: matchLabels: app: gpu template: metadata: labels: app: gpu spec: containers: - name: gpu-container image: nvidia/cuda:9.0-base command: ["sleep"] args: ["100000"] resources: limits: nvidia.com/gpu: 1 nodeSelector: gpu-node: "true" EOF kubectl apply -f gpu-deploy.yaml #pod中正常显示gpu显卡信息,说明已经可以正常使用gpu资源了 kubectl exec -it $(kubectl get pod | grep gpu-deployment | awk '{print $1}') -- nvidia-smi +-----------------------------------------------------------------------------+ | NVIDIA-SMI 470.199.02 Driver Version: 470.199.02 CUDA Version: 11.4 | |-------------------------------+----------------------+----------------------+ | 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 Off | 00000000:0B:00.0 Off | 0 | | N/A 27C P8 8W / 70W | 0MiB / 15109MiB | 0% Default | | | | N/A | +-------------------------------+----------------------+----------------------+ .........
#前面我们说过,分配的gpu资源必须是整数,如下,gpu-deployment中的资源gpu限制设置为0.5 resources: limits: nvidia.com/gpu: "0.5" 报错: # deployments.apps "gpu-deployment" was not valid: # * spec.template.spec.containers[0].resources.limits[nvidia.com/gpu]: Invalid value: resource.Quantity{i:resource.int64Amount{value:5, scale:-1}, d:resource.infDecAmount{Dec:(*inf.Dec)(nil)}, s:"", Format:"DecimalSI"}: must be an integer #在实际使用场景中,我们需要将gpu虚拟化以实现更小粒度的资源分配 #开源的虚拟化gpu解决方案https://github.com/AliyunContainerService/gpushare-scheduler-extender #1、部署gpu扩展器 kubectl create -f https://raw.githubusercontent.com/AliyunContainerService/gpushare-scheduler-extender/master/config/gpushare-schd-extender.yaml #2、修改调度器scheduler,不同的k8s版本使用的配置文件不相同,选择自己的k8s版本来部署 #2.1、适用于Kubernetes v1.23之前的版本 cd /etc/kubernetes curl -O https://raw.githubusercontent.com/AliyunContainerService/gpushare-scheduler-extender/master/config/scheduler-policy-config.json #复制一份备份 cp /etc/kubernetes/manifests/kube-scheduler.yaml /etc/kubernetes/kube-scheduler.yaml #添加下面的command参数和挂载卷、挂载点参数 vim /etc/kubernetes/manifests/kube-scheduler.yaml - --policy-config-file=/etc/kubernetes/scheduler-policy-config.json - mountPath: /etc/kubernetes/scheduler-policy-config.json name: scheduler-policy-config readOnly: true - hostPath: path: /etc/kubernetes/scheduler-policy-config.json type: FileOrCreate name: scheduler-policy-config #2.2、适用于Kubernetes v1.23+的版本(含v1.23) kubectl create -f https://raw.githubusercontent.com/AliyunContainerService/gpushare-scheduler-extender/master/config/gpushare-schd-extender.yaml cd /etc/kubernetes curl -O https://raw.githubusercontent.com/AliyunContainerService/gpushare-scheduler-extender/master/config/scheduler-policy-config.yaml #复制一份备份 cp /etc/kubernetes/manifests/kube-scheduler.yaml /etc/kubernetes/kube-scheduler.yaml #添加下面的command参数和挂载卷、挂载点参数 vim /etc/kubernetes/manifests/kube-scheduler.yaml - --config=/etc/kubernetes/scheduler-policy-config.yaml - mountPath: /etc/kubernetes/scheduler-policy-config.yaml name: scheduler-policy-config readOnly: true - hostPath: path: /etc/kubernetes/scheduler-policy-config.yaml type: FileOrCreate name: scheduler-policy-config #3、部署gpu device-plugin #如果之前部署过nvidia-device-plugin,请卸载,可使用kubectl delete ds -n kube-system nvidia-device-plugin-daemonset删除 #为gpu节点打gpushare=true标签,因为下面安装的ds定义了节点标签选择器 kubectl label node <target_node> gpushare=true wget https://raw.githubusercontent.com/AliyunContainerService/gpushare-device-plugin/master/device-plugin-rbac.yaml kubectl create -f device-plugin-rbac.yaml # 默认情况下,GPU显存以GiB为单位,若需要使用MiB为单位,需要在这个文件中,将--memory-unit=GiB修改为--memory-unit=MiB wget https://raw.githubusercontent.com/AliyunContainerService/gpushare-device-plugin/master/device-plugin-ds.yaml vim device-plugin-ds.yaml #将--memory-unit=GiB修改为--memory-unit=MiB kubectl create -f device-plugin-ds.yaml #4、安装kubectl扩展 #安装kubectl curl -LO https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/v1.12.1/bin/linux/amd64/kubectl chmod +x ./kubectl sudo mv ./kubectl /usr/bin/kubectl #安装kubectl扩展 cd /usr/bin/ wget https://github.com/AliyunContainerService/gpushare-device-plugin/releases/download/v0.3.0/kubectl-inspect-gpushare chmod u+x /usr/bin/kubectl-inspect-gpushare #查看gpu资源 kubectl describe nodes master1 | grep -i -A10 'Capacity' Capacity: aliyun.com/gpu-count: 2 #gpu资源 aliyun.com/gpu-mem: 30218 #gpu资源,30218MiB,刚好是2张卡15109MiB相加之和 #创建pod,可以正常创建 cat >gpu-deploy.yaml <<'EOF' apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: gpu-deployment spec: replicas: 1 selector: matchLabels: app: gpu template: metadata: labels: app: gpu spec: containers: - name: gpu-container image: nvidia/cuda:9.0-base command: ["sleep"] args: ["100000"] resources: limits: aliyun.com/gpu-mem: 14 nodeSelector: gpu-node: "true" EOF #使用kubectl inspect gpushare命令查看gpu使用资源情况 [root@master1 data]# kubectl inspect gpushare 或kubectl inspect gpushare -d NAME IPADDRESS GPU0(Allocated/Total) GPU1(Allocated/Total) GPU Memory(MiB) master1 192.168.110.1 0/15109 0/15109 0/30218 ------------------------------------------------------------------ Allocated/Total GPU Memory In Cluster: 0/30218 (0%) [root@master1 data]# #存在的问题 #ds中设置了--memory-unit=MiB参数,那pod中的aliyun.com/gpu-mem的单位是什么,是GiB还是MiB aliyun.com/gpu-mem: 20 #如果是G,设置为20,应该是满足资源的,如果是Mib,设置为15109MiB也应该是满足的呀,设置为14000MiB也应该是满足的 #但是就是一直报错:Warning FailedScheduling 3m44s default-scheduler 0/1 nodes are available: 1 Insufficient GPU Memory in one device. #为什么这里显示one device
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