k8s的擴充套件資源設計和device plugin

2021-09-19 20:01:10 字數 3440 閱讀 2483

extended-resources在k8s1.9中是乙個stable的特性。可以用一句話來概括這個特性:

通過向apiserver傳送乙個patch node 的請求,為這 個node增加乙個自定義的資源型別,用於以該資源的配額統計和相應的qos的配置。

舉例:--request patch \

如上,我們為10.123.123.123這個node增加了乙個resource:example.com/dongle (命令中的 ~1 會轉化為 / ) ,這個node的capicity/allocable中會展示其有4個example.com/dongle資源:

先假設整個k8s集群中我們只對10.123.123.123這個node動了手腳,當我們建立pod時,在spec.containers.resources.requests/limits中可以設定

從而讓pod被排程到10.123.123.123上並消耗其2個example.com/dongle資源。這個資源將與cpu、memory一樣,被排程器進行統計,並用在pod的排程演算法中。如果node上的example.com/dongle資源耗盡,這類pod將無法成功排程。

裝置外掛程式從1.8版本開始加入,到1.9目前仍是alpha特性,裝置外掛程式的作用是在不更改k8s**的情況下,向k8s提供各種資源的統計資訊和使用預備工作。這裡說的資源如gpu、高效能nic、fpga、infiniband或其他。

device-plugin功能由deviceplugins這個引數控制,預設是禁用的,啟用這個引數後就可以令kubelet開放register 的grpc服務。 device-plugin可以通過這個服務向kubelet註冊自己,註冊時要告知kubelet:

本device-plugin的api版本;

本device-plugin要開放的資源名,此處資源名必須遵循一定格式,形如:nvidia.com/gpu

註冊成功後,kubelet會向device-plugin呼叫listandwatch方法獲取裝置的列表,此處裝置的列表以該資源所有裝置的描述資訊(id、健康狀態)組成陣列返回。kubelet將這個資源及其對應的裝置個數記錄到node.status.capicity/allocable 更新到apiserver。該方法會一直迴圈檢查,一旦裝置異常或者從機器上拔出,會將最新的裝置列表返回給kubelet。

如此一來,建立pod時,spec.containers.resource.limits/requests 中就可以增加如 "nvidia.com/gpu" : 2 這樣的字段,來告知k8s將pod排程到有超過2個nvidia.com/gpu資源餘量的nodes上(這裡與上文的extended-resources中qos是乙個道理)。當node上要執行該pod時,kubelet會向device-plugin呼叫allocate方法,device-plugin在這裡可能會做一些初始化的操作,比如gpu清理或qrng初始化之類。如果初始化成功。該方法會返回分配給該pod使用的裝置在容器建立時需要如何配置,這個配置會被傳遞到container runtime。用於run 容器時作為引數進行配置。

我們從建立pod的整個流程中一步步解析**執行:

建立帶特殊資源裝置的pod;

排程器從cache中選擇滿足要求的node;

node收到add pod, 對pod執行admit方法進行可執行的判斷。

kubelet初始化時增加了乙個admithandler

klet.admithandlers.addpodadmithandler(lifecycle.newpredicateadmithandler(klet.getnodeanyway, criticalpodadmissionhandler, klet.containermanager.updatepluginresources))
其中就包括了klet.containermanager.updatepluginresources方法,該方法會執行devicepluginmanager中的allocate方法:

func (cm *containermanagerimpl) updatepluginresources(node *schedulercache.nodeinfo, attrs *lifecycle.podadmitattributes) error
上述的allocate方法,會將kubelet本身快取記錄的資源可用量進行判斷和計算;

然後選定要使用的裝置,向device-plugin傳送allocate呼叫,device-plugin會針對request中的裝置id,檢查是否可用,並將使用這幾個裝置需要的使用引數返回給kubelet,返回的格式是:

type allocateresponse struct
最後將要這個pod要使用哪幾個資源裝置(裝置id、以及deviceplugin返回的裝置使用引數)記錄在poddevices中,poddevices就是乙個從pod到資源裝置詳細資訊的對映,是乙個多層次的map結構。

kubelet要建立pod的容器時,會呼叫到generateruncontaineroptions方法,用於生成容器runtime要的引數,該方法中會首先呼叫:

opts, err := kl.containermanager.getresources(pod, container)
containermanagergetresources會呼叫devicepluginmanager中的getdeviceruncontaineroptions方法,最後執行deviceruncontaineroptions方法,從poddevices中獲取這個pod相應的容器需要使用的裝置,並組織成容器執行時引數的物件opts,最終run container時會被用到。比如gpu容器,會在opts中增加devices引數的指定,最後容器建立時會帶有需要的裝置。

部署device-plugin外掛程式最佳的方法是使用k8s的daemonset,因為daemonset可以在外掛程式失敗是重新啟動之,且會自動分布到滿足條件的所有node節點上。

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k8s的擴充套件資源設計和device plugin

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