Prometheus at Preferred Networks
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Prometheus Tokyo Meetup #2 PFN荒井良太の講演資料を公開します。 Preferred Networks (PFN)ではオンプレミスのKubernetesクラスタで機械学習基盤を構築しており、そのモニタリングにPrometheusを利用しています。PFNでのPrometheusの利用事例、Thanosを利用したスケーラブルなPrometheusのデプロイなどをご紹介しています。 https://prometheus.connpass.com/event/127574/
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Prometheus at Preferred Networks
- 1. Ryota Arai, Preferred Networks Prometheus Tokyo Meetup #2 Prometheus at PFN
- 2. だれ • Ryota Arai / 荒井 良太 • Preferred Networks (PFN) • Kubernetes GPUクラスタ運⽤ • twitter.com/ryot_a_rai • OSS: Itamae, Infrataster
- 3. Preferred Networks • 深層学習技術の実⽤化を進め、様々な分野で イノベーションの実現を⽬指している企業 • 深層学習のワークロードが多い • 学習を⾼速に進めるためGPUが必要
- 5. PFNのクラスタ • 2,560 GPUs / 320ノード • Kubernetesクラスタを構築し、PodからGPUを利⽤ • InfiniBand, RoCE (RDMA over Converged Ethernet) • 低レイテンシ、⾼速なノード間通信を利⽤して 分散学習を⾏っている
- 6. Prometheus • 前述の機械学習基盤のモニタリングに利⽤ • クラスタの利⽤状況など • Kubernetesとのインテグレーション • ラベルがついたメトリック、強⼒なクエリ⾔語（PromQL） • が、むずかしい （⼊⾨Prometheusで詳しく解説されています）
- 7. Nodes Nodes Exporters MN-1 MN-2 (構築中) Trickster Grafana PrometheusThanos Sidecar Thanos sidecar Thanos Store Thanos StoreThanos Query Query Recorder S3 Prometheus Operator 構成 Alertmanager
- 8. Nodes Nodes Exporters MN-1 MN-2 (構築中) Trickster Grafana PrometheusThanos Sidecar Thanos sidecar Thanos Store Thanos StoreThanos Query Query Recorder S3 Prometheus Operator 構成 Alertmanager
- 9. Prometheus Operator • github.com/coreos/prometheus-operator • Prometheusのデプロイ・設定をKubernetesのカスタム リソースで⾏える • Prometheus本体の設定やscrape対象など • KubernetesのRBACを活⽤できる • PFNではkube-prometheusを利⽤してデプロイしている
- 10. kube-prometheus • KubernetesでPrometheusを使うときに必要なものをまとめてデプロイできる （Prometheus本体、エクスポータ、スクレイプ設定など） • Jsonnetでカスタマイズ可能 • jsonnet/kube-prometheus以下を⾒て頑張る # Tips: configが⽤意されてないフィールドを変更する例 local kp = (import 'kube-prometheus/kube-prometheus.libsonnet') + { prometheus+:: { prometheus+: { spec+: { resources: {limits: {memory: "64Gi"}}}}}};
- 11. Nodes Nodes Exporters MN-1 MN-2 (構築中) Trickster Grafana PrometheusThanos Sidecar Thanos sidecar Thanos Store Thanos StoreThanos Query Query Recorder S3 Prometheus Operator 構成 Alertmanager
- 12. エクスポータ • kube-prometheusでデプロイされるもの • Node exporter, kube-state-metrics, kubeletなど • NVIDIA DCGM exporter • kube-nvidia-gpu-exporter（内製）
- 13. NVIDIA DCGM exporter • NVIDIA GPUのメトリックを出⼒するエクスポータ • DCGM (Data Center GPU Manager)の出⼒を awkで整形してnode exporterのtextfile collectorに流す • メトリック例: dcgm_gpu_utilization, dcgm_gpu_temp, dcgm_power_usage, dcgm_fb_used
- 14. kube-nvidia-gpu-exporter • PodとそのPodが利⽤しているNVIDIA GPUの組を 出⼒するエクスポータ • これと先程のDCGM exporterを組み合わせると特定のPodのGPUメトリック がクエリできる # kube_nvidia_gpu_pod{pod="...", namespace="...", uuid="..."} 1 avg by (uuid) ( dcgm_gpu_utilization{} and on(uuid) kube_nvidia_gpu_pod{pod="$pod", namespace="$namespace"} )
- 15. Nodes Nodes Exporters MN-1 MN-2 (構築中) Trickster Grafana PrometheusThanos Sidecar Thanos sidecar Thanos Store Thanos StoreThanos Query Query Recorder S3 Prometheus Operator 構成 Alertmanager
- 16. アラート • Alertmanagerを使⽤ • GPUを確保しながら使われていない場合に ユーザに通知 • Alertmanagerのwebhook receiver • Podからユーザを特定しSlackでDMする webhookを実装
- 17. Slack • 毎朝クラスタのメトリックを Slackに投稿している • クラスタの利⽤状況などを 意識できるように • Grafanaでレンダリングした画像を Slackに投稿（スクリプト例）
- 18. Nodes Nodes Exporters MN-1 MN-2 (構築中) Trickster Grafana PrometheusThanos Sidecar Thanos sidecar Thanos Store Thanos StoreThanos Query Query Recorder S3 Prometheus Operator 構成 Alertmanager
- 19. Thanos • thanos.io • "Highly available Prometheus setup with long term storage capabilities" • Global Query View • Unlimited Retention • Downsampling & Compaction • 近い⽬的のプロダクトとしてCortexもある • 少し前までドキュメントがほぼなかったけど、最近増えている
- 20. Thanos PrometheusThanos Sidecar TSDB blocks Object Store (S3, GCS) Thanos QueryThanos Store Thanos Store Client (Grafana, etc.) TSDB blockを アップロード Blockを取得 （Range GETを使⽤） Store API Store API （Blockになっていない WALの部分を取得するため） Remote Read API Prometheus HTTP API ※Thanos Compactは省略
- 21. High Availability • 複数のPrometheusから保存された メトリックをdeduplicateする（Thanos Query） • 特定のラベル（replica label）だけ 異なる場合⼀つだけ使⽤する • これによりPrometheusの冗⻑化が可能になる
- 22. Global Query View • 複数のPrometheusにまたがったメトリックをクエリできる • 以前はFederationで1つのPrometheusに集約していた • Federationする量に⽐例してscrape時間がかかる • scrape timeoutとの戦い、scrape intervalを • scrapeによってメトリックが遅延する • ⼊⾨Prometheusではバッドプラクティスとして 紹介されている（P.338 20.2）
- 23. Unlimited Retention • データストアとしてS3やGCSなどの オブジェクトストレージを利⽤でき、 無限に蓄積できる 💸 • ただ、メモリ使⽤量の増加には気をつける • Remote Writeは使⽤していない
- 24. Downsampling & Compaction • ダウンサンプリングは現在のところ利⽤していない • ダウンサンプルされたメトリックは 単純な間引きではなく avg, sum, min, maxなどの統計値となる • クエリする際にはavg_over_timeなどの関数を 使う必要がある
- 25. Thanos at PFN • Thanos Store, Queryはステートを持たない • かつ、結構メモリを⾷う • EC2スポットインスタンスを利⽤している • 既存PrometheusのThanosへの移⾏ • #348 sidecar: Allow to upload old (already compacted blocks). • 1. meta.jsonにThanos特有のデータを追加する • 2. aws s3 cp --recursive prometheus-tsdb/ s3://.../
- 26. メモリ使⽤量問題 • クエリや時間範囲によっては⼤きなメモリを必要とする • OOM killerによって殺される • 学習ジョブによってPod数が増えやすい • カーディナリティが⾼く、インデックスが⼤きくなる • クエリ・時間範囲によるので、事前に⾒積もるのが困難 • --query.max-samples で失敗させることは可能
- 27. Recording Rule • Recording Rule • クエリの結果をメトリックとして保存する機能 • Cons: 過去にさかのぼってレコードすることはできない ので、あとから追加することは困難 # 例 - record: "instance_path:requests:rate5m" expr: 'rate(requests_total{job="myjob"}[5m])'
- 28. Nodes Nodes Exporters MN-1 MN-2 (構築中) Trickster Grafana PrometheusThanos Sidecar Thanos sidecar Thanos Store Thanos StoreThanos Query Query Recorder S3 Prometheus Operator 構成 Alertmanager
- 29. Query Recorder • バックグラウンドでクエリを実⾏し キャッシュするサーバを開発（内製） • クエリ先への負荷を抑えるため ある程度短いレンジで繰り返し クエリを発⾏ • 00:00-01:00, 01:00-02:00, ... • Remote Read APIで利⽤する • Thanosで利⽤するためSidecarを 挟んでいる Client Prometheus Query Recorder QueryRange Remote Read Cached Metrics QueryRange (Range: 1h) Write Read Thanos Sidecar Thanos Query
- 30. Trickster • github.com/Comcast/trickster • クエリの結果をキャッシュするサーバ • 差分の時間範囲のみオリジンに 問い合わせるためキャッシュを 有効活⽤できる • Grafanaの前段に配置することで ⼀度表⽰したパネルの⾼速化を図っている Client (Grafana) Trickster Prometheus Cache Data QueryRange QueryRange (when cache miss)
- 31. Nodes Nodes Exporters MN-1 MN-2 (構築中) Trickster Grafana PrometheusThanos Sidecar Thanos sidecar Thanos Store Thanos StoreThanos Query Query Recorder S3 Prometheus Operator 構成 Alertmanager