鯤鵬處理器NUMA簡介

隨著現(xiàn)代社會信息化、智能化的飛速發(fā)展，越來越多的設備接入互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)，從而催生了龐大的計算需求。但是功耗墻問題以功耗和冷卻兩大限制極大的影響了單核算力的發(fā)展。為了滿足智能世界快速增長的算力需求，多核架構成為最重要的演進方向。傳統(tǒng)的多核方案采用的是SMP（Symmetric Multi-Processing）技術，即對稱多處理器結構，如圖1-1所示。在對稱多處理器架構下，每個處理器的地位都是平等的，對內(nèi)存的使用權限也相同。任何一個程序或進程、線程都可以分配到任何一個處理器上運行，在操作系統(tǒng)的支持下，可以達到非常好的負載均衡，讓整個系統(tǒng)的性能、吞吐量有較大提升。但是，由于多個核使用相同的總線訪問內(nèi)存，隨著核數(shù)的增長，總線將成為瓶頸，制約系統(tǒng)的擴展性和性能。

圖1-1 對稱多處理器SMP架構

鯤鵬處理器支持NUMA（Non-uniform memory access, 非統(tǒng)一內(nèi)存訪問）架構，能夠很好的解決SMP技術對CPU核數(shù)的制約。NUMA架構將多個核結成一個節(jié)點（Node），每一個節(jié)點相當于是一個對稱多處理機（SMP），一塊CPU的節(jié)點之間通過On-chip Network通訊，不同的CPU之間采用Hydra Interface實現(xiàn)高帶寬低時延的片間通訊，如圖1-2所示。在NUMA架構下，整個內(nèi)存空間在物理上是分布式的，所有這些內(nèi)存的集合就是整個系統(tǒng)的全局內(nèi)存

每個核訪問內(nèi)存的時間取決于內(nèi)存相對于處理器的位置，訪問本地內(nèi)存（本節(jié)點內(nèi)）會更快一些。Linux內(nèi)核從2.5版本開始支持NUMA架構，現(xiàn)在的操作系統(tǒng)也提供了豐富的工具和接口，幫助我們完成就近訪問內(nèi)存的優(yōu)化和配置。所以，使用鯤鵬處理器所實現(xiàn)的計算機系統(tǒng)，通過適當?shù)男阅苷{(diào)優(yōu)，既能夠達成很好的性能，又能夠解決SMP架構下的總線瓶頸問題，提供更強的多核擴展能力，以及更好更靈活的計算能力。

圖1-2 NUMA架構

性能調(diào)優(yōu)五步法

性能優(yōu)化通常可以通過如下五個步驟完成。

表1-1 性能優(yōu)化的通用步驟

在性能調(diào)優(yōu)經(jīng)驗比較少或者對系統(tǒng)的軟硬件并不是非常了解時，可以參考使用五步法的模式逐步展開性能調(diào)優(yōu)的工作。對于有豐富調(diào)優(yōu)經(jīng)驗的工程師，或者對系統(tǒng)的性能瓶頸已經(jīng)有深入洞察的專家，也可以采用其他方法或過程展開優(yōu)化工作。

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總結

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