Device 插件

Kubernetes v1.8 开始增加了 Alpha 版的 Device 插件，用来支持 GPU、FPGA、高性能 NIC、InfiniBand 等各种设备。这样，设备厂商只需要根据 Device Plugin 的接口实现一个特定设备的插件，而不需要修改 Kubernetes 核心代码。

在 v1.10 中该特性升级为 Beta 版本。

Device 插件原理

使用 Device 插件之前，首先要开启 DevicePlugins 功能，即配置 --feature-gates=DevicePlugins=true（默认是关闭的）。

Device 插件实际上是一个 gPRC 接口，需要实现 ListAndWatch() 和 Allocate() 等方法，并监听 gRPC Server 的 Unix Socket 在 /var/lib/kubelet/device-plugins/ 目录中，如 /var/lib/kubelet/device-plugins/nvidiaGPU.sock。在实现 Device 插件时需要注意

• 插件启动时，需要通过 /var/lib/kubelet/device-plugins/kubelet.sock 向 Kubelet 注册，同时提供插件的 Unix Socket 名称、API 的版本号和插件名称（格式为 vendor-domain/resource，如 nvidia.com/gpu）。Kubelet 会将这些设备暴露到 Node 状态中，方便后续调度器使用

• 插件启动后向 Kubelet 发送插件列表、按需分配设备并持续监控设备的实时状态

• 插件启动后要持续监控 Kubelet 的状态，并在 Kubelet 重启后重新注册自己。比如，Kubelet 刚启动后会清空 /var/lib/kubelet/device-plugins/ 目录，所以插件作者可以监控自己监听的 unix socket 是否被删除了，并根据此事件重新注册自己

Device 插件一般推荐使用 DaemonSet 的方式部署，并将 /var/lib/kubelet/device-plugins 以 Volume 的形式挂载到容器中。当然，也可以手动运行的方式来部署，但这样就没有失败自动恢复的功能了。

NVIDIA GPU 插件

NVIDIA 提供了一个基于 Device Plugins 接口的 GPU 设备插件 NVIDIA/k8s-device-plugin。

编译

git clone https://github.com/NVIDIA/k8s-device-plugin
cd k8s-device-plugin
docker build -t nvidia-device-plugin:1.0.0 .

部署

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/NVIDIA/k8s-device-plugin/master/nvidia-device-plugin.yml

创建 Pod 时请求 GPU 资源

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: pod1
spec:
  restartPolicy: OnFailure
  containers:
  - image: nvidia/cuda
    name: pod1-ctr
    command: ["sleep"]
    args: ["100000"]

    resources:
      limits:
        nvidia.com/gpu: 1

注意：使用该插件时需要配置 nvidia-docker 2.0，并配置 nvidia 为默认运行时 （即配置 docker daemon 的选项 --default-runtime=nvidia）。nvidia-docker 2.0 的安装方法为（以 Ubuntu Xenial 为例，其他系统的安装方法可以参考 这里）：

# Configure repository
curl -L https://nvidia.github.io/nvidia-docker/gpgkey | \
sudo apt-key add -
sudo tee /etc/apt/sources.list.d/nvidia-docker.list <<< \
"deb https://nvidia.github.io/libnvidia-container/ubuntu16.04/amd64 /
deb https://nvidia.github.io/nvidia-container-runtime/ubuntu16.04/amd64 /
deb https://nvidia.github.io/nvidia-docker/ubuntu16.04/amd64 /"
sudo apt-get update

# Install nvidia-docker 2.0
sudo apt-get install nvidia-docker2
sudo pkill -SIGHUP dockerd

# Check installation
docker run --runtime=nvidia --rm nvidia/cuda nvidia-smi

GCP GPU 插件

GCP 也提供了一个 GPU 设备的插件，仅适用于 Google Container Engine，可以访问 GoogleCloudPlatform/container-engine-accelerators 查看。

参考文档

• Device Manager Proposal

• Device Plugins

• NVIDIA device plugin for Kubernetes

• NVIDIA Container Runtime for Docker