设备插件
特性状态：Kubernetes v1.26 [stable]
Kubernetes 提供了一个 设备插件框架， 你可以用它来将系统硬件资源发布到 Kubelet。
供应商可以实现设备插件，由你手动部署或作为 DaemonSet 来部署，而不必定制 Kubernetes 本身的代码。目标设备包括 GPU、高性能 NIC、FPGA、 InfiniBand 适配器以及其他类似的、可能需要特定于供应商的初始化和设置的计算资源。
注册设备插件
kubelet 提供了一个 Registration 的 gRPC 服务：
service Registration {
rpc Register(RegisterRequest) returns (Empty) {}
}
设备插件可以通过此 gRPC 服务在 kubelet 进行注册。在注册期间，设备插件需要发送下面几样内容：
- 设备插件的 Unix 套接字。
- 设备插件的 API 版本。
ResourceName是需要公布的。这里ResourceName需要遵循扩展资源命名方案， 类似于vendor-domain/resourcetype。（比如 NVIDIA GPU 就被公布为nvidia.com/gpu。）
成功注册后，设备插件就向 kubelet 发送它所管理的设备列表，然后 kubelet 负责将这些资源发布到 API 服务器，作为 kubelet 节点状态更新的一部分。
比如，设备插件在 kubelet 中注册了 hardware-vendor.example/foo 并报告了节点上的两个运行状况良好的设备后，节点状态将更新以通告该节点已安装 2 个 "Foo" 设备并且是可用的。
然后，用户可以请求设备作为 Pod 规范的一部分， 参见 Container。 请求扩展资源类似于管理请求和限制的方式， 其他资源，有以下区别：
- 扩展资源仅可作为整数资源使用，并且不能被过量使用
- 设备不能在容器之间共享
示例
假设 Kubernetes 集群正在运行一个设备插件，该插件在一些节点上公布的资源为 hardware-vendor.example/foo。 下面就是一个 Pod 示例，请求此资源以运行一个工作负载的示例：
Kubernetes 实现了设备插件（Device Plugin），让 Pod 可以访问类似 GPU 这类特殊的硬件功能特性。
说明： 本部分链接到提供 Kubernetes 所需功能的第三方项目。Kubernetes 项目作者不负责这些项目。此页面遵循CNCF 网站指南，按字母顺序列出项目。要将项目添加到此列表中，请在提交更改之前阅读内容指南。作为集群管理员，你要在节点上安装来自对应硬件厂商的 GPU 驱动程序，并运行来自 GPU 厂商的对应设备插件。以下是一些厂商说明的链接：
一旦你安装了插件，你的集群就会暴露一个自定义可调度的资源，例如 amd.com/gpu 或 nvidia.com/gpu。
你可以通过请求这个自定义的 GPU 资源在你的容器中使用这些 GPU，其请求方式与请求 cpu 或 memory 时相同。 不过，在如何指定自定义设备的资源请求方面存在一些限制。
GPU 只能在 limits 部分指定，这意味着：
- 你可以指定 GPU 的
limits而不指定其requests，因为 Kubernetes 将默认使用限制值作为请求值。 - 你可以同时指定
limits和requests，不过这两个值必须相等。 - 你不可以仅指定
requests而不指定limits。
以下是一个 Pod 请求 GPU 的示例清单：
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: example-vector-add
spec:
restartPolicy: OnFailure
containers:
- name: example-vector-add
image: "registry.example/example-vector-add:v42"
resources:
limits:
gpu-vendor.example/example-gpu: 1 # 请求 1 个 GPU
集群内存在不同类型的 GPU
如果集群内部的不同节点上有不同类型的 NVIDIA GPU， 那么你可以使用节点标签和节点选择器来将 Pod 调度到合适的节点上。
例如：
# 为你的节点加上它们所拥有的加速器类型的标签
kubectl label nodes node1 accelerator=example-gpu-x100
kubectl label nodes node2 accelerator=other-gpu-k915
然而，Kubernetes 社区针对 GPU 资源的调度提供了一些解决方案和工具。下面是几个常用的 GPU 调度解决方案：
-
Kubernetes Device Plugin：Kubernetes 设备插件（Device Plugin）是一个机制，允许将 GPU 资源暴露给 Kubernetes 调度器，以便正确分配和调度 GPU 加速的任务。通过使用 NVIDIA Device Plugin 或其他类似的插件，可以在 Kubernetes 中管理 GPU 资源。
-
NVIDIA GPU Operator：NVIDIA GPU Operator 是一个开源项目，它提供了一套自定义资源定义（CRD）和控制器，用于在 Kubernetes 中管理 NVIDIA GPU 资源。它可以自动检测 GPU 资源，为 Pod 分配 GPU，并确保 GPU 驱动程序和容器运行时的正确配置。
-
Kube-bench GPU Scheduler：Kube-bench GPU Scheduler 是一种基于 Kubernetes 的 GPU 资源调度器，可以根据 GPU 设备的状态和可用性进行智能调度。它通过周期性地监控 GPU 设备，并根据 GPU 使用情况调整 Pod 的调度策略。
这些解决方案和工具可以帮助在 Kubernetes 集群中更好地管理和利用 GPU 资源。请根据您的具体需求选择适合的解决方案，并参考它们的官方文档进行正确的安装和配置。
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