本文介绍如何使用 NVIDIA 官方推荐工具和 K8S 插件，在谷歌云 GCP 的虚机上搭建用于机器学习任务的带显卡 K8S 集群。

另外，也介绍了如何更新 K8S 插件，来解决当带显卡 Node 维护重启时，由于 GPU ID 发生变化而导致训练任务无法继续的问题。该问题的描述可以参考在线记录。注意，该问题在使用各公有云虚机时都可能发生，触发原因是虚机维护重启后，从一台宿主机迁移到另一台宿主机，所配置的显卡实例也随之改变，显卡 ID 变化，而 NVIDIA K8S 插件在 0.9.0 版本之前不能容忍这个变化，而导致上层 Tensorflow 等应用无法在重启后获取到显卡。此问题在谷歌云 GKE 环境中不会发生，因为谷歌云 GKE 使用的是定制版插件。

本文搭建一个包含一台 Master 和一台 Node 的 K8S 集群，其中 Node 上配置一块 NVIDIA T4 显卡。之后复现显卡 ID 问题，并介绍升级环境解决问题的步骤。

创建虚机实例

在谷歌云控制台创建以下配置的虚机。注意确认使用的项目和区域有充足的 CPU 和 GPU quota。

●      一台 Master 节点

○      k8s-m

○      n1-standard-1

○      Ubuntu LTS 16.04

●      一台 Node 节点

○      k8s-t4-node

○      n1-standard-1

○      Ubuntu LTS 16.04

○      T4 GPU

创建完后确认 master 和 node 都运行正常。

搭建 K8S 集群

参考 NVIDIA 官方文档

https://docs.nvidia.com/datacenter/cloud-native/kubernetes/install-k8s.html#option-1-installing-kubernetes-using-deepops

以及 DeepOps 文档

https://github.com/NVIDIA/deepops/tree/master/docs/k8s-cluster

首先，登录到 k8s-m，执行以下命令安装 Ansible 工具

下载并初始化 DeepOps 脚本

创建 SSH 密钥对，并将公钥配置为 Node 的允许密钥。注意要将私钥配置为其它用户不可访问。

参照下面截图更改 Ansible 配置文件，指定 K8S 的 master 和 node 信息，以及密钥对信息

验证 Ansible 配置

启动 Ansible 来安装 K8S 集群

安装完成后，用下面命令来验证集群运行正常

在 gpu01 节点上运行以下命令确认容器环境可以识别到显卡。

注意：Image 版本需要参考官方文档

至此，K8S 集群安装完毕。现在可以部署机器学习训练或预测任务在此集群。

复现节点重启后 GPU Device ID 变化问题

在刚搭建好的 K8S 集群 master 上查看 NVIDIA K8S Plugin 的版本

根据输出，此集群上使用的 NVIDIA K8S 插件为 0.7.0 版本。此版本会产生重启后显卡 Device ID 变化而找不到显卡的问题。

查看当前显卡 Device ID 。

用下面命令用序号查看显卡设备。

安装并运行测试程序容器 nvidia-loop 。其功能是持续占用显卡并不断打印 GPU Device ID 。

查看 nvidia-loop 的日志

以上命令都应该成功无错。到此都不会出现任何问题。

使用以下命令模拟 GCP 虚机维护事件。

命令完成后 1 小时，节点会进行重启（ 1 小时延迟因为需要完成一个重启前一小时的通知消息）。重启后 node 虚机应该会迁移到另一台宿主机并配置不同 ID 的显卡。此时可以登录到 Node 来查看 GPU Device ID。

也可以使用 cuda 镜像来测试在容器内获取 GPU Device ID，也一样发生了变化

可以看到 Device ID 发生了变化。

此时查看 nvidia-loop 容器的状态，由于 Device UUID 发生了变化，导致不断 crash。

查看 pod 描述，可以看到具体错误为 UUID 变化。

修复节点重启后 GPU Device ID 变化问题

下面步骤验证 NVIDIA K8S Plugin release 0.9.0 修复了节点重启后 Device ID 变化的问题。

首先安装 NVIDIA K8S Plugin 的 0.9.0 版本，并删除之前版本。

确认安装成功

更新 Node 上 nvidia-runtime 的配置文件，允许 volume mount (否则测试容器 nvidia-loop 会运行失败)。

现在 K8S 插件更新完毕。可以验证问题修复。

再次使用以下命令模拟 GCP 虚机维护事件。

等一小时后维护重启完成后，查看 nvidia-loop 容器状态，应该是 Running，而不会再因为维护重启而导致崩溃。

也可以查看 nvidia-loop 的日志，确保输出 ID 正常。

kubectl logs nvidia-loop --tail=5

参考文档

[1] Using the GPU id instead of uuid in the NVIDIA device plugin