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设备插件

从1.8版本开始，Kubernetes 提供了一套 设备插件框架， 使得供应商能够在不改动 Kubernetes 核心代码的情况下，向 kubelet 发布它们的资源。 供应商可以实现一个手动或以 DaemonSet 形式部署的插件，而不是编写自定义的 Kubernetes 代码。 插件的目标设备包括 GPUs、 高性能 NICs、 FPGAs、 InfiniBand 和其他类似的可能需要供应商特定的初始化和设置的计算资源。

• 设备插件注册
• 设备插件实现
• 设备插件部署
• 示例

设备插件注册

设备插件功能通过 DevicePlugins 功能入口控制， 该功能默认是禁用的。 当设备插件功能被启用时，kubelet 会对外提供一个 Registration gRPC 服务：

service Registration {
	rpc Register(RegisterRequest) returns (Empty) {}
}

设备插件通过该 gRPC 服务将自身注册到 kubelet 。 注册过程中，设备插件需要发送:

• 它的 Unix 套接字名称。
• 所基于的设备插件 API 版本。
• 希望发布的 ResourceName 。 这里的 ResourceName 需要符合 扩展资源命名方案， 形如 vendor-domain/resource 。 例如，Nvidia GPU 资源被发布为 nvidia.com/gpu 。

注册成功后，设备插件将其管理的设备列表发送至 kubelet ，然后 kubelet 负责将这些资源作为 kubelet 节点状态更新的一部分，通知 apiserver 。 例如， 设备插件注册 vendor-domain/foo 到 kubelet ， 并上报了节点上的两个健康的设备后，节点状态将更新， 发布2个 vendor-domain/foo 。

然后，开发者可以在 容器 规格中通过使用与 不透明整数型资源 中同样的流程来请求使用设备。 在1.8版本中， 扩展资源仅支持整型的资源，且容器规格中声明的 limit 与 request 必须相等。

设备插件实现

设备插件的工作流程一般包括以下步骤:

• 初始化。 在这个阶段，设备插件执行供应商特定的初始化和设置，以确保设备处于就绪状态。

• 插件通过主机路径 /var/lib/kubelet/device-plugins/ 下的一个 Unix 套接字启动 gRPC 服务，该服务实现了以下接口：

  service DevicePlugin {
      // ListAndWatch returns a stream of List of Devices
      // Whenever a Device state change or a Device disappears, ListAndWatch
      // returns the new list
      rpc ListAndWatch(Empty) returns (stream ListAndWatchResponse) {}
  
      // Allocate is called during container creation so that the Device
      // Plugin can run device specific operations and instruct Kubelet
      // of the steps to make the Device available in the container
      rpc Allocate(AllocateRequest) returns (AllocateResponse) {}
  }

• 插件通过主机路径 /var/lib/kubelet/device-plugins/kubelet.sock 下的 Unix 套接字将自身注册到 kubelet 。

• 注册成功之后，设备插件以服务模式运行，其间持续监测设备健康状态，并在任何设备状态变化时上报到 kubelet 。 插件也负责服务 Allocate gRPC 请求。 在 Allocate 过程中，插件可能会做设备特定的准备动作； 如 GPU 清理 或 QRNG 初始化。 如操作成功，设备插件会返回一个 AllocateResponse ，它包含了用于访问分配的设备的容器运行时配置信息。 kubelet 将该信息传递到容器运行时。

我们期望设备插件能够监测到 kubelet 重启，并将自身重新注册到新的 kubelet 实例中。 在1.8版本中，新的 kubelet 实例启动时，会清理当前 /var/lib/kubelet/device-plugins 路径下已存在的 Unix 套接字。 通过这一事件，设备插件能够监测到其 Unix 套接字被删除，并重新对自身进行注册。

设备插件部署

设备插件可以手动部署，也可以作为 DaemonSet 进行部署。 以 DaemonSet 形式部署的好处是设备插件故障时， Kubernetes能够重新启动 Pods 。 否则就需要额外的设备插件故障恢复机制。 目录 /var/lib/kubelet/device-plugins 需要访问特权， 所以设备插件必须在特权的安全上下文环境下运行。 如果设备插件以 DaemonSet 形式运行， /var/lib/kubelet/device-plugins 目录必须在插件的 PodSpec 中以 Volume 的形式挂载。

示例

设备插件实现的示例，参考 基于 COS 操作系统的 nvidia GPU 设备插件。

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