Kubernetes 在版本 1.6 后正式加入了 Nvidia GPU 的调度功能，支持在 Kubernetes 上运行和管理基于 GPU 的应用。

而在 2017 年 9 月 12 日，阿里云发布了新的异构计算类型 GN5，基于 P100 nvidia GPU，提供灵活强悍的异构计算模型，从基础设施到部署环境全面升级，可有效提升矩阵运算、视频识别、机器学习、搜索排序等处理计算效率。

在阿里云的 GN5 上部署一套支持 GPU 的Kubernetes集群是非常简单的，利用 ROS 模板一键部署，将阿里云强大的计算能力便捷的输送到您的手中。不出 10
分钟，您就可以开始在阿里云的 Kubernetes 集群上开始您的 Kubernetes+GPU+TensorFlow 的深度学习之旅了。

前提准备

  • 登录 容器服务管理控制台、ROS 管理控制台 和 RAM 管理控制台 开通相应的服务。
  • 所创建的资源均为按量付费，根据阿里云的计费要求，请确保您的现金账户余额不少于 100 元。
  • 目前，按量付费的异构计算 GN5 需要申请工单开通，请登录阿里云账号后，按照如下内容提交 ECS 工单。

    我需要申请按量付费的GPU计算型gn5，请帮忙开通，谢谢。

当审批通过后，您就可以在ECS控制台实例列表页面中，单击 创建实例，选择按量付费 页签，单击选择其他实例规格查看 GPU 节点是否可用。

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使用限制

目前仅支持华北2（北京）、华东2（上海）和华南1（深圳）创建 Kubernetes 的 GPU 集群。

集群部署

在本文中， 我们提供了部署单 Master 节点，并可以配置 worker 节点数的部署方式，同时可以按需扩容和缩容，创建和销毁集群也非常简单。

  1. 选择 ROS 创建入口。
    • 创建一个位于华北2的GPU Kubernetes集群
    • 创建一个位于华东2的GPU Kubernetes集群
    • 创建一个位于华南1的GPU Kubernetes集群
  2. 填写参数并单击创建。
    • 栈名：所部署的 Kubernetes 集群属于一个 ROS 的栈，栈名称在同一个地域内不能重复。
    • 创建超时：整个部署过程的超时时间，默认为 60 分钟，无需修改。
    • 失败回滚：选择失败回滚时，如果部署过程中发生不可自动修复性错误，将删除所有已创建资源；反之，已创建资源将被保留，以便进行问题排查。
    • Master节点ECS实例规格：指定 Master 节点所运行的 ECS 实例的规格，默认为 ecs.n4.large。
    • Worker节点ECS实例规格：指定 Worker 节点所运行的包含GPU的 ECS 实例规格，默认为 ecs.gn5-c4g1.xlarge。具体配置可以查看ECS规格文档。
    • 部署GPU节点的可用区：指定 GPU节点可以部署的可用区，请根据具体地域选择。
    • ECS系统镜像：目前指定 centos_7。
    • Worker节点数：指定 Worker 节点数，默认为 2，支持后期扩容。
    • ECS登录密码：所创建的 ECS 实例可通过此密码登录，请务必牢记密码。
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  3. 单击创建， 启动部署。

    这样，部署请求已经成功提交。 可以单击进入事件列表实时监控部署过程。

  4. 单击概览查看，部署完成后的输出结果。
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    通过输出结果中返回的信息，可以对 Kubernetes 集群进行管理：

    • APIServer_Internet：Kubernetes 的 API server 对公网提供服务的地址和端口，可以通过此服务在用户终端使用 kubectl 等工具管理集群。
    • AdminGateway：可以直接通过 SSH 登录到 Master 节点，以便对集群进行日常维护。
    • APIServer_Intranet：Kubernetes 的 API server 对集群内部提供服务的地址和端口。
  5. 通过 kubectl 连接 Kubernetes 集群 ，参见通过 kubectl 连接 Kubernetes 集群，并且通过命令查看 GPU 节点。 
    kubectl describe  node {node-name}
 Name:           cn-beijing.i-{name}
 Role:
 ...
 Addresses:
   InternalIP:   192.168.2.74
 Capacity:
  alpha.kubernetes.io/nvidia-gpu:    1
  cpu:                   4
  memory:                30717616Ki
  pods:                  110
 Allocatable:
  alpha.kubernetes.io/nvidia-gpu:    1
  cpu:                   4
  memory:                30615216Ki
  pods:                  110
 ...

部署GPU应用

最后我们部署一个基于 GPU 的 TensorFlow Jupyter 应用来做一下简单的测试，以下为我们的 Jupyter 的部署配置文件jupyter.yml。 

---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: jupyter
spec:
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: jupyter
    spec:
      containers:
      - name: jupyter
        image: registry-vpc.cn-beijing.aliyuncs.com/tensorflow-samples/jupyter:1.1.0-devel-gpu
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        env:
          - name: PASSWORD
            value: mypassw0rd
        resources:
          limits:
            alpha.kubernetes.io/nvidia-gpu: 1
        volumeMounts:
        - mountPath: /usr/local/nvidia
          name: nvidia
      volumes:
        - hostPath:
            path: /var/lib/nvidia-docker/volumes/nvidia_driver/375.39
          name: nvidia
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: jupyter-svc
spec:
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 8888
    name: jupyter
  selector:
    k8s-app: jupyter
  type: LoadBalancer
Deployment配置：

  • alpha.kubernetes.io/nvidia-gpu 指定调用 Nvidia GPU 的数量。
  • type=LoadBalancer 指定使用阿里云的负载均衡访问内部服务和负载均衡。
  • 为了能让 GPU 容器运行起来，需要将 Nvidia 驱动和 CUDA 库文件指定到容器中。这里需要使用 hostPath，在阿里云上您只需要将 hostPath
    指定到 /var/lib/nvidia-docker/volumes/nvidia_driver/375.39 即可，并不需要指定多个 bin 和 lib 目录。
  • 环境变量 PASSWORD 指定了访问 Jupyter 服务的密码，您可以按照您的需要修改。

创建应用

  1. 按照通过 Web UI 管理应用介绍的方式连接 Kubernetes Web UI， 单击创建创建应用。
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  2. 单击使用文件创建。选择刚才创建的 jupyter.yml 文件。
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  3. 待部署成功后， 在 Kubernetes Web UI 上定位到 default 命名空间，选择 Services。

    可以看到刚刚创建的 jupyter-svc 的 jupyter 服务的外部负载均衡地址（External endpoints）。

  4. 点击外部负载均衡的地址，您就可以直接访问到 Jupyter 服务， 通过 web Terminal 内执行 nvidia-smi 命令查看容器内 GPU 设备状况。我们可以看到当前的容器里已经分配了一块
    Tesla P100 的 GPU 卡。

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