HAMi 2.7.0 发布：全面拓展异构芯片支持，优化GPU资源调度与智能管理

HAMi 2.7.0 重磅发布 | 异构芯片全面拓展，调度更稳、生态更强

芯与序（Of Silicon & Scheduling）

------ 万般之芯，合于一序。

向 Kubernetes 1.34 的 Of Wind & Will 致意：彼处以风与志命名航向；

此处，我们以 芯 与 序 为坐标。

芯，是世间万象的硅与算：形态各异，自有脾性；

序，是人们给出的节律与秩序：在复杂中取可走之径。

当多样之芯汇入同一片海，我们不许诺风向，只承诺给出 可被遵循的序 。

于是，一个版本得以成形：

不是因为一切完美，而是因为 秩序让不完美也能 并行。

我们激动地宣布 HAMi 的最新版本正式发布！本次更新在硬件厂商生态支持、核心调度器优化、关键稳定性修复以及开发者社区建设方面取得了显著进展，旨在为用户提供更强大、更稳定、更易用的 GPU 资源管理和调度解决方案。

文章目录

• [HAMi 2.7.0 重磅发布 | 异构芯片全面拓展，调度更稳、生态更强](#HAMi 2.7.0 重磅发布 | 异构芯片全面拓展，调度更稳、生态更强)
• • • **版本亮点速览**
    • **社区动态**
    • • [**CNCF 案例分享**](#CNCF 案例分享)
      • [**vCluster 云原生专家推荐**](#vCluster 云原生专家推荐)
      • [**The Linux Foundation AI_dev**](#The Linux Foundation AI_dev)
      • [**越南电信：Kubernetes 上的 GPU 与 eBPF**](#越南电信：Kubernetes 上的 GPU 与 eBPF)
    • **核心特性展开**
    • • **硬件厂商生态完善**
      • • • [**阶段一：拓扑注册 - 让物理布局可见**](#阶段一：拓扑注册 - 让物理布局可见)
          • [**阶段二：调度决策 - 智能选择最优解**](#阶段二：调度决策 - 智能选择最优解)
          • **具体场景**
      • ****调度器核心优化****
      • • • [核心痛点：原生 ResourceQuota 的两大局限性](#核心痛点：原生 ResourceQuota 的两大局限性)
          • [**解决方案：智能扩展 ResourceQuota**](#解决方案：智能扩展 ResourceQuota)
      • **应用层生态**
    • **开发者社区**
    • **版本优化与修复**
    • • **HAMi**
      • **HAMi-core**
      • **WebUI**
    • **未来展望**

版本亮点速览

• 硬件生态全面拓展：新增对昆仑芯 XPU、燧原 GCU、AWS Neuron 从整卡、虚拟化到拓扑感知的完整支持，并在沐曦 MetaX 上实现 sGPU 算力显存共享、三种 QoS 管理模式，同时依托 MetaXLink 增强拓扑感知与智能调度能力；NVIDIA GPU 的拓扑调度能力也同步升级。
• 调度器核心优化：引入调度失败事件聚合、NVIDIA 异常卡处理，以及支持扩展的 ResourceQuota 等机制，使得能正确计算多 GPU 请求的显存/算力配额，大幅提升可观测性和系统健壮性。
• 应用层生态整合：增强 vLLM 兼容性，完成 Xinference 集成，并支持 Volcano Dynamic MIG。
• 社区蓬勃发展 ：新增多位贡献者（含 Reviewer）和维护者，多篇 CNCF 案例 与生态演讲展示 HAMi 的广泛实践。
• WebUI 功能增强 ：沐曦监控全链路打通，异构指标可视化更直观。

社区动态

CNCF 案例分享

HAMi 在云原生社区持续落地，以下为近期的用户实践：

• 顺丰科技（Effective GPU ） ：基于 HAMi 实现大规模异构算力的池化与调度，详见 CNCF 案例研究 [1]。
• PREP-EDU ：借助 HAMi 优化教育平台的 AI 训练任务，显著提升资源利用率，详见 CNCF 案例研究 [2]。

vCluster 云原生专家推荐

在 vCluster 技术研讨会上，云原生专家将 HAMi 作为一个"很有意思"的创新方案进行推荐，并指出其核心优势在于通过代理层拦截 CUDA API，实现细粒度的资源治理与隔离。会议回放可在 YouTube 视频 [3] 查看。

The Linux Foundation AI_dev

在 AI_dev 峰会上，我们分享了 HAMi 如何通过灵活的 GPU 切分与软件定义隔离，缓解云原生环境中的算力浪费问题。会议回放可在 YouTube 视频 [4] 查看。

越南电信：Kubernetes 上的 GPU 与 eBPF

在越南电信的落地实践中，HAMi 展示了在 Kubernetes 环境下对 GPU 资源进行管理与可观测的能力。更多详情可参阅 CNCF Cloud Native Hanoi Meetup [5] 以及 YouTube 视频 [6]。

核心特性展开

硬件厂商生态完善

本次版本对主流异构计算硬件平台的支持进行了深度优化和扩展，旨在为用户提供更广泛的选择和更高效的资源管理能力。

沐曦 MetaX - 支持 sGPU 算力显存共享并接入 QoS 管理（三种模式），基于 MetaXLink 的智能调度 & WebUI 全面适配

HAMi v2.7.0 版本为沐曦 MetaX GPU 提供了统一的调度方案，其核心特性包括：

1. GPU 共享 （sGPU）: 允许多个容器任务共享同一张物理 GPU 卡，类似于 vGPU，提高了资源利用率。

2. 资源隔离与限制： 可以精确限制每个任务能使用的显存大小（例如 4G）。可以限制每个任务使用的计算核心（vcore）比例（例如 60%）。

3. 拓扑感知调度： 针对单机多卡的场景，调度器能感知 GPU 间的连接拓扑（如 MetaXLink、PCIe Switch），并为多卡任务优先选择通信带宽最高的 GPU 组合，提升训练性能。

4. 服务质量 （QoS） 策略： 支持为任务设置不同的资源服务等级，如 BestEffort （尽力而为）、FixedShare （固定份额） 和 BurstShare （突发份额），以满足不同业务场景的需求。

5. 健康检查与监控： 提供设备健康状态检查，在 HAMi-WebUI 中打通沐曦监控全链路，使得异构指标在界面中更直观呈现，可视化地展示整个集群的资源分配和使用情况。

拓扑寻优原理详解

HAMi 调度器对沐曦 MetaX GPU 的拓扑寻优，其核心目标是确保多卡任务在高速互联的 GPU "群组"内部执行，从而最大化通信效率。其核心思想是：一个结合了节点内"优先级"和节点间"量化评分"的两阶段决策机制。

它首先在每个节点内部，通过一套确定性的优先级规则直接选出最优的 GPU 组合，优先从单个高速互联域 （linkZone） 中分配。

随后，在多个候选节点之间，它通过一个综合了"分配质量"和"拓扑损失"的评分公式进行量化评估，选出不仅对当前任务最好，也对集群未来资源布局最有利的节点。

这个"两阶段"详细流程如下：

第一阶段：节点内设备选择 - "规则至上"

此阶段核心是在节点内部找到一个符合拓扑最优的 GPU 组合。这个过程不是一个评分竞赛，而是一个确定性的、遵循严格优先级的决策树。

工作流程详解

1. 输入： 节点上所有满足 Pod 资源请求（如显存、算力）的候选 GPU 列表。

2. 分组： 算法首先将这些候选 GPU 按照它们的 linkZone ID （高速互联域标识） 进行分组。

3. 决策树： 算法开始按以下优先级顺序进行决策：

4. • 第一优先级 （最优解：域内满足）: 算法会检查是否存在任何一个 linkZone 分组，其内部的 GPU 数量足以满足任务的全部需求。
   • 第二优先级 （次优解：跨域组合）: 算法会创建一个新的空列表，然后逐个遍历所有 linkZone 分组，将里面的 GPU 全部添加到这个新列表中，直到列表中的 GPU 总数满足任务需求。
   • 第三优先级 （保底解：补充无互联信息设备）: 如果遍历完所有 linkZone 分组后，列表中的 GPU 数量仍然不够，算法最后会用那些没有 linkZone 信息的 GPU 来补足剩余的数量。

阶段一的本质： 通过强制的优先级规则，用最高效的方式锁定节点内部理论上通信性能最高的 GPU 组合。

第二阶段：节点间评分决策 - "综合评估"

当多个节点都能通过第一阶段（即都能提供一个有效的 GPU 组合）时，调度器需要在这几个候选节点中做出最终选择。这个阶段采用的是量化评分机制。

评分机制详解

每个候选节点都会被计算一个最终得分，得分最高的节点胜出。最终得分公式：

Final Score = (10 * allocatedScore) - lossScore

我们来拆解这个公式：

1. allocatedScore （分配质量分）: 这个分数衡量的是第一阶段选出的那个 GPU 组合本身的内部连接紧密程度。组合内处于相同 linkZone 的设备对越多，这个分数就越高。10 * allocatedScore 表明调度器极度重视为当前任务分配一个高质量的组合。权重乘以 10，使其在最终得分中占据主导地位。

2. lossScore （拓扑损失分 / 碎片化惩罚）: 这是一个非常关键的"远见"指标。它衡量的是："为了完成本次分配，我们对节点上剩余的、未被分配的 GPU 的拓扑完整性造成了多大的破坏？"

3. • 计算方式：lossScore = （分配前总分） - （分配组合得分） - （剩余设备得分）
   • 这意味着调度器会惩罚那些会导致节点拓扑资源"碎片化"的分配行为，在分配质量分相同的时候会起作用，保护了集群为未来的大型任务保留优质、完整拓扑资源的能力。

最终总结： 这个两阶段原理，首先通过刚性的优先级规则在每个节点内部"优中选优"，然后通过一个兼顾"当前利益"与"长远规划"的评分公式，在所有候选节点中做出全局最优决策。

调度策略与拓扑寻优的协同

调度策略与拓扑寻优目前是通过一个正负权重进行强力干预。在 binpack 模式下，拓扑优化是加分项；

而在 spread 模式下，拓扑优化反而成了减分项，这使得调度器会优先选择一个拓扑结构较差但更空闲的节点，而非一个拓扑结构很好但同样空闲的节点。

使用 node-scheduler-policy=spread 时，尽可能将 Metax 资源分配在同一个 Metaxlink 或 PCIe Switch 下，如下图所示：

• 由沐曦提供

使用 node-scheduler-policy=binpack 时，分配 GPU 资源，以尽量减少对 MetaxXLink 拓扑的破坏，如下图所示：

• 由沐曦提供

使用方式

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: gpu-pod1
  annotations: 
    hami.io/node-scheduler-policy: "binpack" # 当此参数设置为 binpack 时，调度器将尝试最小化拓扑损失。
spec:
  containers:
    - name: ubuntu-container
      image: cr.metax-tech.com/public-ai-release/c500/colossalai:2.24.0.5-py38-ubuntu20.04-amd64 
      imagePullPolicy: IfNotPresent
      command: ["sleep","infinity"]
      resources:
        limits:
          metax-tech.com/gpu: 1 # 请求 1 个沐曦 GPU

 apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: gpu-pod1
  annotations: 
    hami.io/node-scheduler-policy: "spread" # 当此参数设置为 spread 时，调度器将尝试为此任务找到最佳拓扑。
spec:
  containers:
    - name: ubuntu-container
      image: cr.metax-tech.com/public-ai-release/c500/colossalai:2.24.0.5-py38-ubuntu20.04-amd64 
      imagePullPolicy: IfNotPresent
      command: ["sleep","infinity"]
      resources:
        limits:
          metax-tech.com/gpu: 4 # 请求 4 个沐曦 GPU

沐曦 sGPU 的三种 QoS Policy

1. BestEffort （尽力而为）: 默认策略。资源尽力分配，追求最大化的资源利用率。
2. FixedShare （固定份额）: 严格保证任务分配到的算力 （vcore） 和显存 （vmemory），性能稳定，不受其他任务干扰。
3. BurstShare （突发份额）: 有资源份额，但在 GPU 空闲时允许被 sGPU 使用，适合有突发负载的业务。

sGPU 的 QoS Policy 核心调度原理："同类聚合"

这个原理由 checkDeviceQos 函数实现，我们可以将其总结为一句话：

一张物理 GPU 卡，从第一个任务入驻开始，就只能接受和它"同类"的后续任务。

这意味着，一个 GPU 的"身份"在被第一个 Pod 占用时就被决定了。

• 如果第一个 Pod 是 FixedShare，这张卡就变成了"FixedShare 专用卡"。
• 如果第一个 Pod 是 BestEffort，这张卡就变成了"BestEffort 专用卡"。

任何试图进入一张"身份"不符的卡的 Pod，都会在调度阶段被拒绝，其核心逻辑如下：

1. 如果 GPU 完全空闲，允许任何 QoS 任务入驻。
2. 如果 GPU 已被占用，则新任务的 QoS 注解必须严格等于卡上现有任务的 QoS，否则拒绝。
3. 请求 100% 算力的独占任务不受此规则限制。

使用方式

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: gpu-pod
  annotations:
    metax-tech.com/sgpu-qos-policy: "best-effort" # 分配指定的 qos sgpu
spec:
  containers:
    - name: ubuntu-container
      image: ubuntu:22.04
      imagePullPolicy: IfNotPresent
      command: ["sleep","infinity"]
      resources:
        limits:
          metax-tech.com/sgpu: 1 # 请求 1 个 GPU
          metax-tech.com/vcore: 60 # 每个 GPU 使用 60% 的计算核
          metax-tech.com/vmemory: 4 # 每个 GPU 需要 4 GiB 设备显存

WebUI 全面支持

WebUI 现已全面支持沐曦 MetaX GPU 的监控指标展示，提供直观的资源使用情况概览。

说明文档：MetaX GPU 支持说明 [7]

使用文档：MetaX GPU 样例 [8]

Related PRs:

• https://github.com/Project-HAMi/HAMi/pull/1123
• https://github.com/Project-HAMi/HAMi/pull/1193
• https://github.com/Project-HAMi/HAMi/pull/1295
• https://github.com/Project-HAMi/HAMi-WebUI/pull/46

由衷感谢社区开发者 @Kyrie336，@darker-thanBlack 对以上特性的贡献！

同时也特别感谢 沐曦团队 在整个特性设计与实现过程中的深度参与，为这一系列特性的成功落地提供了坚实支持。

昆仑芯 XPU - 新增完整 vXPU 支持：设备切分，显存对齐，拓扑感知

HAMi v2.7.0 版本为昆仑芯 XPU 提供了统一的调度方案，其核心特性包括：

1. 混合部署与虚拟化：可以在一个集群中同时调度昆仑芯的整卡和 vXPU（虚拟化切片），虚拟化支持 1/4 卡和 1/2 卡两种粒度的切分。提高了资源利用率的灵活性。
2. 显存****自动对齐：用户请求 vXPU 显存时，无需关心硬件具体的显存规格。系统会自动将请求的显存值向上对齐到最接近的硬件支持规格（例如 24G、48G），简化了资源申请。
3. 拓扑感知调度 ：调度器能够感知节点上 XPU 卡的拓扑结构（如翼侧互联信息：将索引 0-3 的设备视为 leftwing，将索引 4-7 的设备视为 rightwing）。在分配多个 vXPU 切片时，调度算法会优先选择位于同一物理卡、同一翼侧的切片组合，以确保最低的通信延迟和最高的应用性能。
4. 精细化设备指定：支持通过 Pod 的 annotation （hami.io/use-xpu-uuid & hami.io/no-use-xpu-uuid） 来白名单或黑名单指定具体的物理卡 UUID，满足特定测试或灰度发布等高级调度需求。

拓扑寻优原理详解

HAMi 调度器对昆仑芯 XPU 的拓扑寻优，其核心目标是在分配多个 XPU 时，尽可能将它们放置在物理位置最接近的地方，以降低通信延迟。

其逻辑可以概括为两步：

1. 资源分组：函数首先将节点上的 8 个设备索引强制划分为两个逻辑单元：leftwing（索引 0-3）和 rightwing（索引 4-7）。
2. 贪心选择：当任务需要 N 个 XPU 时，算法进行一个简单的 if-else 决策：

• IF: leftwing 或 rightwing 任何一个的可用资源足以满足 N。
• THEN: 立即在该 wing 内部完成所有分配。这是最优且唯一的选择。
• ELSE: 尝试寻找预定义的跨 wing 互联方案作为补救。

这个实现简单而高效，它放弃了复杂的组合计算，直接追求最理想的分配方案。

使用方式

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: kunlun-vxpu-demo
  annotations:
    # 指定只能使用 KL-UUID-01 和 KL-UUID-03 这两张卡
    # 调度器只会从这两张卡上切分 vXPU 资源
    hami.io/use-xpu-uuid: "KL-UUID-01,KL-UUID-03"
spec:
  containers:
  - name: my-app
    image: my-kunlun-app:latest
    resources:
      limits:
        # 申请 1 个 vXPU
        kunlunxin.com/vxpu: 1
        # 申请 24G 显存 (如果填 20G 会被自动对齐到 24G)
        kunlunxin.com/vxpu-memory: 24576

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: topo-aware-demo-pod
  labels:
    app: kunlun-topo-test
spec:
  containers:
  - name: my-kunlun-container
    image: my-kunlun-app:latest
    resources:
      limits:
        # 请求 2 个 XPU 来触发拓扑感知调度
        kunlunxin.com/vxpu: 2

优先选择 leftwing -> 从 leftwing 的开头（索引 0）开始 -> 依次拿下 0 和 1。

重要限制

根据昆仑芯驱动规范，vXPU 的切分受到句柄数量的限制（最多 32 个）。这意味着当节点满配 8 张 P800-OAM 卡时，存在以下调度限制：

• 不支持同时申请 8 个 1/4 卡规格的 vXPU 实例（即 kunlunxin.com/vxpu: 8 搭配 kunlunxin.com/vxpu-memory: 24576）。
• 但支持其他组合，例如申请 6 个 1/4 卡规格的 vXPU，或 8 个 1/2 卡规格的 vXPU。

使用文档：Kunlun XPU 支持 [9]

Related PRs:

• https://github.com/Project-HAMi/HAMi/pull/1141
• https://github.com/Project-HAMi/HAMi/pull/1336
• https://github.com/Project-HAMi/HAMi/pull/1337
• https://github.com/Project-HAMi/HAMi/pull/1338
• https://github.com/Project-HAMi/HAMi/pull/1366

由衷感谢社区开发者 @ouyangluwei163，@FouoF，@archlitchi 对该特性的贡献！

同时也特别感谢 百度智能云 和 昆仑芯团队 在整个过程中的深度支持，为这一特性的成功落地提供了关键助力。

AWS Neuron - 支持设备级和核心级两种资源分配粒度和拓扑感知调度

AWS 自主设计 Inferentia / Trainium 芯片，是为了在其云服务中构建更加高效、成本可控的 AI 加速基础设施。Inferentia 偏向于 推理加速，Trainium 偏向于 训练加速。这些芯片专为 AI 工作负载设计，其设计目标不仅在算力提升，同时在功耗控制和成本效率上发力。Inferentia2 在性能／瓦特比（perf per watt）上做了显著优化，Trainium2 宣称比同类 GPU 实例节省 30--40%。 HAMi 这次也是突破性的完成了和 AWS 芯片的集成、包含调度、虚拟化、可观测性。

HAMi 对 AWS Neuron 的支持，主要是指能够在 Kubernetes 环境中对 AWS Trainium 和 Inferentia 加速器进行精细化的调度和共享。核心特性如下：

1. 核心级共享： AWS Neuron 设备通常包含多个 NeuronCore。HAMi 允许用户以单个 NeuronCore 为最小单位来申请资源，而不是必须占用整个物理设备。这极大地提高了昂贵的加速器芯片的利用率。

2. 拓扑感知调度： 对于需要多个 NeuronCore 的任务，HAMi 调度器能够感知节点的拓扑结构，尽量将任务调度到网络延迟最低、通信效率最高的 NeuronCore 组合上。

3. 简化用户体验： 用户无需关心底层的 NeuronCore 分配细节。只需在 Pod 的 YAML 中像申请 CPU/Memory 一样声明需要多少个 aws.amazon.com/neuron 资源即可。

拓扑感知原理详解

HAMi 对 AWS Neuron 的拓扑感知调度，其根本设计思想是基于先验知识的策略性调度，而非运行时的动态拓扑发现。基于 AWS 原生调度器的逻辑，对特定硬件平台（AWS EC2 Neuron 实例）的调度策略的理解，直接固化为了 HAMi 内部的调度规则。

其实现原理如下：

1. 识别实例类型： 调度器首先读取节点的 EC2 实例类型（如 trn1 或 inf2），以此作为判断硬件拓扑的唯一依据。
2. 线性抽象： 它将节点上所有 Neuron 设备视为一个从 0 开始的连续编号列表（如 [0， 1， 2， ...]），而不是一个复杂的拓扑图。
3. 强制连续分配： 这是最核心的规则。当任务请求 N 个设备时，调度器必须在此编号列表中找到一个长度为 N 的、完全空闲的、连续的设备块。如果节点有足够数量的空闲设备但它们不相邻，调度依然会失败。

此外，针对 Trainium 实例，策略更严格，只允许分配特定数量（如 4， 8， 16 个）的设备组，以匹配其物理上的高速互联集群。

使用方式

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nuropod
spec:
  restartPolicy: Never
  containers:
    - name: nuropod
      command: ["sleep","infinity"]
      image: public.ecr.aws/neuron/pytorch-inference-neuron:1.13.1-neuron-py310-sdk2.20.2-ubuntu20.04
      resources:
        limits:
          cpu: "4"
          memory: 4Gi
          aws.amazon.com/neuron: 4
        requests:
          cpu: "1"
          memory: 1Gi```

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nuropod
spec:
  restartPolicy: Never
  containers:
    - name: nuropod
      command: ["sleep","infinity"]
      image: public.ecr.aws/neuron/pytorch-inference-neuron:1.13.1-neuron-py310-sdk2.20.2-ubuntu20.04
      resources:
        limits:
          cpu: "4"
          memory: 4Gi
          aws.amazon.com/neuroncore: 1
        requests:
          cpu: "1"
          memory: 1Gi

使用文档：AWS Neuron 示例与操作指南 [10]

Related PRs:

• https://github.com/Project-HAMi/HAMi/pull/1238

由衷感谢社区开发者 @archlitchi 对该特性的贡献！

同时也特别感谢 AWS Neuron 团队 在开发过程中的深度协作与支持，为该特性的顺利落地提供了关键保障。

燧原 GCU - 实现 gcushare 机制的完整集成，支持整卡百分比切片

HAMi v2.7.0 版本对燧原 GCU（以 S60 为例）提供了全面的支持，主要包括两种使用模式：整卡调度和虚拟化共享（vGCU）。这使得资源分配更加灵活，能够适应不同业务场景的需求。主要特性如下：

1. GPU 共享： 允许多个任务容器共享同一张物理 GCU 卡，极大提高了资源利用率。
2. 百分比切片能力： 用户可以通过百分比（例如 25%）来申请 GCU 的算力和显存。
3. 设备 UUID 选择： 用户可以通过 Pod 的 annotation 来精确指定希望使用或排除的 GCU 设备，方便进行任务隔离或设备绑定。

使用方式

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: gcu-shared-pod-with-uuid
  annotations:
    # 指定使用 UUID 为 node1-enflame-0 的 GCU 设备
    enflame.com/use-gpuuuid: "node1-enflame-0"
spec:
  containers:
    - name: my-shared-gcu-app
      image: ubuntu:20.04
      command: ["sleep", "3600"]
      resources:
        limits:
          enflame.com/vgcu: 1
          enflame.com/vgcu-percentage: 25

使用文档：Enflame GCU/GCUshare 支持 [11]

Related PRs:

• https://github.com/Project-HAMi/HAMi/pull/1013
• https://github.com/Project-HAMi/HAMi/pull/1334

由衷感谢社区开发者： @archlitchi，@zhaikangqi331 对该特性的贡献！

NVIDIA GPU 拓扑调度 - 新增 GPU 拓扑感知调度

此特性主要解决 高性能计算（HPC） 和 AI 大模型训练 场景下的性能瓶颈问题。当一个任务需要使用 2、4、8 甚至更多 GPU 时，如果这些 GPU 只能通过相对较慢的 PCIe 总线通信，数据交换会成为短板，严重影响整体训练效率。而如果它们能被调度到通过 NVLink 高速互联的 GPU 组合上，数据交换速度会成倍提升，从而最大化加速计算任务。

拓扑寻优原理详解

它基于一个核心原则：优先选择最匹配的，同时最大程度保留大块、完整的拓扑结构给未来的任务。

其核心分为 "拓扑注册" 和 "调度决策" 两个阶段：

阶段一：拓扑注册 - 让物理布局可见

此阶段的目标是将每个节点上不可见的 GPU 物理连接，转化为集群调度器可以理解的标准化数据。

1. 信息探测： 在每个 GPU 节点上，DevicePlugin 会通过 NVIDIA 的 NVML 来获取到所有 GPU 两两之间的物理连接类型，精确识别出哪些是通过高速 NVLink 互联，哪些是通过普通 PCIe 总线连接。
2. 数据建模： 探测结果被构建成一个清晰的 "连接矩阵"。这本质上是一个二维表格，记录了任意两块 GPU 之间的连接关系（"NVLink" 或 "PCIe"）。这个矩阵就是该节点拓扑结构的数字蓝图。
3. 公开注册： 系统将这个"连接矩阵"转换成一段 JSON 文本，并将其作为一条 Annotation 附加到该节点上。通过这一步，节点的物理拓扑就从一个本地信息，变成了整个集群可见、可查询的全局数据。

阶段二：调度决策 - 智能选择最优解

调度器在收到一个需要 GPU 的任务后，会读取所有节点的拓扑注解，在内存中重建出它们的"连接矩阵"，然后执行一个两步决策过程。

1. 过滤：筛选"合格"的节点

这是一个硬性门槛。调度器会检查一个节点当前空闲的 GPU中，是否存在一个或多个能满足任务需求的组合。例如，对于一个需要 4 块 NVLink GPU 的任务，节点上必须至少有一组 4 个空闲的、且内部均为 NVLink 互联的 GPU。任何无法满足此基本条件的节点都会被直接淘汰。

1. 打分：在"合格者"中选出"最优者"

这是选优的精髓。调度器会对所有合格的节点打分，以找出最佳选择，其核心思想是最大化满足当前需求，同时最小化对未来资源的破坏。

具体场景

• 对于多卡任务，遵循"最佳匹配"原则：

调度器偏爱"刚刚好"的分配方案。如果一个任务需要 4 块 GPU，它会给一个恰好有 4 卡空闲 NVLink 组的节点打高分，而给一个需要从 8 卡组中拆分出 4 卡的节点打低分。此举旨在防止宝贵的大块拓扑资源被打碎，避免"资源碎片化"。

• 对于单卡任务，遵循"最小破坏"原则：

调度器会尽力保护完整的拓扑组。它会优先选择那些不属于任何 NVLink 拓扑组的"独立"GPU 来满足单卡任务。只有当没有独立 GPU 可用时，才会考虑动用拓扑组内的资源。此举确保了高速互联的 GPU 组合，被预留给真正需要它们的、更有价值的多卡任务。

使用方式

apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: gpu-quota
  namespace: default
spec:
  hard:
    limits.nvidia.com/gpu: "2"
    limits.nvidia.com/gpumem: "3000" 

设计文档：NVIDIA GPU Topology Scheduler [12]

使用文档：NVIDIA GPU 拓扑调度启用指南 [13]

Related PRs:

• https://github.com/Project-HAMi/HAMi/pull/1018
• https://github.com/Project-HAMi/HAMi/pull/1276

由衷感谢社区开发者 @lengrongfu，@fyp711 对该特性的贡献！

调度器核心优化

扩展的 ResourceQuota 支持

核心痛点：原生 ResourceQuota 的两大局限性

1. 无法理解资源关联：

原生 ResourceQuota 独立计算每项资源，无法理解其内在关联。例如，当一个 Pod 请求 2 个 GPU，每个分配 2000MB 显存时 （nvidia.com/gpu: 2， nvidia.com/gpumem: 2000），原生 Quota 会错误地将总显存需求记为 2000MB，而不是正确的 2 * 2000MB = 4000MB。这导致配额管理严重失真。

1. 无法处理动态资源：

对于按百分比申请显存的请求（如 gpumem-percentage: 50），其实际显存占用量只有在调度决策完成后（即确定了具体分配到哪一块物理 GPU 上）才能计算出来。原生 ResourceQuota 在调度前进行检查，无法处理这种需要"先调度，后扣减"的动态资源值。

解决方案：智能扩展 ResourceQuota

HAMi 引入了对 ResourceQuota 的扩展机制，使其能够智能地处理与 GPU 设备相关的复合资源请求。HAMi 的解决方案主要包含以下两个核心增强：

1. 智能关联计算：HAMi 调度器能够识别出同一个 Pod 请求中的多个 GPU 资源，并将它们关联起来进行计算。对于上面的例子，HAMi 会正确地将总显存请求量计算为 2 （个 GPU） * 2000MB = 4000MB。这确保了 ResourceQuota 能够精确反映真实的资源消耗。
2. 动态实时计算：对于按百分比或未指定具体值的请求，HAMi 会在调度决策时，根据 Pod 即将被分配到的物理 GPU 的实际规格，动态计算出确切的资源占用量并计入配额。例如，一个 50% 显存的请求若被调度到一块 24GB 的 GPU 上，ResourceQuota 将准确扣除 12GB。

使用方式

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: gpu-pod1
  annotations:
    volcano.sh/vgpu-mode: "mig"
spec:
  containers:
    - name: ubuntu-container1
      image: ubuntu:20.04
      command: ["bash", "-c", "sleep 86400"]
      resources:
        limits:
          volcano.sh/vgpu-number: 1
          volcano.sh/vgpu-memory: 8000

使用文档：NVIDIA 扩展 ResourceQuota 指南 [14]

Related PRs:

• https://github.com/Project-HAMi/HAMi/pull/1359

由衷感谢社区开发者 @FouoF 对该特性的贡献！

调度事件聚合

针对 Pod 仅返回 "no available node" 的模糊提示，调度器现在会在筛选失败时统计每类节点拒绝原因，并将 "CardInsufficientMemory""NumaNotFit"等标准化标签连同节点数量写入 FilteringFailed 事件，直观呈现资源不足、拓扑不匹配等真实瓶颈。

事件系统增强了成功/失败两条链路：若筛选阶段仍未找到候选节点，将按原因聚合写入 Warning 事件；若找到合适节点，则在 Normal 事件里同时列出命中的节点与得分，配合 v4/v5 分级日志格式帮助用户定位问题，详见 docs/scheduler-event-log.md 的诊断示例。

使用文档：Scheduler Event 可观测性说明 [15]

Related PRs:

• https://github.com/Project-HAMi/HAMi/pull/1333

由衷感谢社区开发者 @Wangmin362 对该特性的贡献！

应用层生态

HAMi 不仅关注底层硬件支持，也致力于与上层 AI 应用生态的紧密结合，提升用户开发和部署体验。

vLLM - 兼容性增强

在 vLLM 进行张量并行（TP）时，底层依赖 NCCL 库来完成高效的通信处理。在此基础上，HAMi-core 的新版本带来了以下改进和修复：

1. 显存 异步申请优化：修复了在异步申请显存时偶尔会突破 MemPool 上限的 bug，提升了内存管理的稳定性。
2. 显存 统计完善 ：修复了 cuMemCreate 部分分配未能被正确统计的问题，确保内存使用数据更加准确。
3. 符号引用错误修复：解决了部分符号引用异常导致进程挂起（hang）的情况，增强了系统健壮性。
4. 上下文管理修复：修复了重复创建上下文时上下文大小未能正确统计的问题，避免了因数据溢出引发的潜在错误。

此外，vLLM 社区近期正式合并了 [PR [#579](javascript:😉: Feat - Add Support HAMi Resources Variables]，使 vLLM 原生支持 HAMi 。这意味着用户在运行 vLLM 时，可以直接基于 HAMi 的虚拟化与调度能力配置资源，进一步降低集成成本，提升兼容性与易用性。

Related PRs:

• https://github.com/vllm-project/production-stack/pull/579

由衷感谢社区开发者 @andresd95 对该特性的贡献！

Xinference

Xinference 是 Xorbits 开源的多模型推理框架，提供 Supervisor/Worker 架构，方便在 Kubernetes 中部署和管理多模型服务。 在企业实践中，Xinference 常遇到 轻量模型独占整卡、资源浪费 以及 多租户场景下缺乏精细化配额与可观测性 的问题。 为此，社区合并了 [PR [#6](javascript:😉]：在 Helm Chart 中原生支持 HAMi vGPU ，通过参数开关即可启用，并透传 HAMi 的 gpucores、gpumem-percentage 等资源变量到 Supervisor/Worker。

效果：

• 小模型可安全共享 GPU，整体利用率显著提升；
• 部署层面简化，用户无需二次开发即可直接原生使用 HAMi 的虚拟化能力；
• 支持配额化与可观测性管理，更适合多用户、多任务并发的生产场景。

Related PRs:

• https://github.com/xorbitsai/xinference-helm-charts/pull/6

由衷感谢社区开发者 @calvin0327 对该特性的贡献！

Volcano Dynamic MIG

Volcano 提供的 GPU 虚拟化功能支持按显存和算力申请部分 GPU 资源，通过与 Device Plugin 配合实现硬件隔离，从而提升 GPU 利用率。传统 GPU 虚拟化通过拦截 CUDA API 方式限制 GPU 使用。NVIDIA Ampere 架构引入的 MIG （Multi-Instance GPU） 技术允许将单个物理 GPU 划分为多个独立实例。然而，通用 MIG 方案通常预先固定实例大小，存在资源浪费和灵活性不足的问题。

Volcano v1.12 提供了动态 MIG 切分与调度能力 ，可根据用户申请的 GPU 用量实时选择合适的 MIG 实例大小，并使用 Best-Fit 算法减少资源浪费。同时支持 BinPack 和 Spread 等 GPU 打分策略，以减少资源碎片并提升 GPU 利用率。用户可使用统一的 volcano.sh/vgpu-number、volcano.sh/vgpu-cores、volcano.sh/vgpu-memory API 申请资源，无需关注底层实现。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: gpu-pod1
  annotations:
    volcano.sh/vgpu-mode: "mig"
spec:
  containers:
    - name: ubuntu-container1
      image: ubuntu:20.04
      command: ["bash", "-c", "sleep 86400"]
      resources:
        limits:
          volcano.sh/vgpu-number: 1
          volcano.sh/vgpu-memory: 8000

设计文档：Dynamic MIG 设计文档 [16]

使用文档：Dynamic MIG 使用文档 [17]

Related PRs:

• https://github.com/volcano-sh/volcano/pull/4290
• https://github.com/volcano-sh/volcano/pull/3953

由衷感谢社区开发者 @sailorvii， @archlitchi 对该特性的贡献！

开发者社区

HAMi 社区的壮大离不开每一位贡献者的辛勤付出！

为进一步推动 HAMi 社区的发展与治理，咱们迎来了新的贡献者与角色任命：

• HAMi 成员：@fyp711
• HAMi Reviewer: @lengrongfu、@chaunceyjiang、@Shouren、@ouyangluwei163
• volcano-vgpu-device-plugin Reviewer & Approver: @SataQiu
• HAMi Website Owner: @windsonsea

我们感谢上述成员的长期贡献与付出，并期待他们在新角色中继续推动社区的成长与繁荣。

版本优化与修复

HAMi

• 调度器核心优化

• • 调度失败事件聚合 - 提升可观测性和故障排查效率
  • NVIDIA 异常卡处理 - 防止异常 GPU 卡继续被调度使用
  • 统一设备接口重构 - 移除冗余注解，简化设备接口架构
  • 昇腾 910 调度策略 - 更新调度策略优化
  • ResourceQuota - 解决多卡申请，原生配额无法统计的问题

• 关键稳定性修复

• • 类型安全增强 - int8Slice 到 uint8Slice 转换，提升类型安全
  • CI 构建修复 - 修复构建流程，增加 910B4-1 模板
  • vGPU 监控指标修复 - 修复监控指标错误和设备分配问题
  • 代码质量提升 - 修复 golangci-lint 问题和代码重构

HAMi-core

作为 HAMi 的底层引擎组件，HAMi-core 在 2.7 版本中同步完成了多项核心能力增强与工程优化：

• 核心功能增强

• • 接口兼容性增强 ：新增 cuMemcpy2D 函数 hook
  • 容器化****优化：Dockerfile 重构，减少镜像层数，优化缓存使用和体积
  • 工程化升级 ：集成 cpplint 代码检查 + CI/CD 管道 + 贡献者规范文档

• 关键稳定性修复

• • 内存****安全：修复 NVML 接口空指针解引用，消除潜在崩溃风险
  • 并发优化：解决多进程 GPU 利用率统计重复累加问题，确保监控数据准确性
  • 资源监控：修复高并发场景下进程记录空指针访问，提升系统健壮性

• 代码质量提升

• • 标准化 ：消除硬编码，使用 CUDA_DEVICE_MAX_COUNT 宏统一设备限制
  • 代码清理：移除冗余注释和空行，提升代码整洁度
  • 架构优化：统计算法从累加模式重构为汇总-赋值模式，提升性能和准确性

WebUI

• 核心功能增强

• 沐曦监控全面支持：WebUI 现已全面支持沐曦 MetaX GPU 的监控指标展示，提供直观的资源使用情况概览。

未来展望

展望未来，HAMi 将继续致力于提升 GPU 资源管理的智能化和自动化水平，重点关注以下方向：

• DRA （Dynamic Resource Allocation）：我们将逐渐完善对 Kubernetes DRA 的支持，在 DRA 的框架下支持以细粒度、灵活的异构资源动态分配，进一步提升资源利用率和调度效率。
• WebUI 持续优化：WebUI 将继续迭代，增加更多高级功能，更丰富的可视化图表，为用户提供更强大、更友好的操作界面。
• 生态系统扩展：持续与更多硬件厂商和 AI 框架进行深度集成，拓宽 HAMi 的应用场景，打造更开放、更繁荣的异构计算生态。

感谢所有社区成员和贡献者的大力支持！期待与大家共同建设更强大的 HAMi！在"芯"与"序"的坐标中，绘制更远的开源航图。

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参考资料

1. 顺丰 CNCF 案例研究: 点击查看
2. PREP EDU CNCF 案例研究: 点击查看
3. vCluster YouTube 视频: 点击查看
4. The Linux Foundation AI_dev YouTube 视频: 点击查看
5. 越南电信 Meetup: 点击查看
6. 越南电信 YouTube 视频: 点击查看
7. MetaX GPU 支持说明: 点击查看
8. MetaX GPU 样例: 点击查看
9. Kunlun XPU 支持: 点击查看
10. AWS Neuron 示例与操作指南: 点击查看
11. Enflame GCU/GCUshare 支持: 点击查看
12. NVIDIA GPU Topology Scheduler: 点击查看
13. NVIDIA GPU 拓扑调度启用指南: 点击查看
14. NVIDIA 扩展 ResourceQuota 指南: 点击查看
15. Scheduler Event 可观测性说明: 点击查看
16. Dynamic MIG 设计文档: 点击查看
17. Dynamic MIG 使用文档: 点击查看

原文链接🔗：https://mp.weixin.qq.com/s/Pdyw4XGn_uxC_nF4Z1tFbg
本文为©️HAMi 社区 开源共创授权发布

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