首页 > 系统相关 >每个程序员都应该了解的内存知识(四): NUMA

每个程序员都应该了解的内存知识(四): NUMA

时间:2024-03-29 20:12:27浏览次数:25  
标签:架构 程序员 内存 访问 处理器 节点 NUMA

NUMA

第四章 https://lwn.net/Articles/254445/

概念

NUMA(Non-Uniform Memory Access,非一致性内存访问)是一种计算机内存设计的架构,用在多处理器的系统中,以增加处理器访问内存的速度。在NUMA架构中,每个处理器或处理器组都有自己的本地内存,并且处理器可以直接访问本地内存以获得更低的延迟。

在传统的对称多处理(SMP,Symmetric Multiprocessing)系统中,所有的处理器都通过相同的总线( 北桥 )或交叉开关访问统一的内存资源,这导致内存访问时间是均一的(Uniform)。但是随着处理器数量的增加,这个总线或开关成为了瓶颈,限制了系统的扩展性。

为了解决这个问题,NUMA架构被引入。在NUMA系统中,如果处理器需要访问远程节点(其他处理器的本地内存),访问时间会比访问自己节点的本地内存长,因为必须通过一个或多个互连来完成,这就是“非一致性”的由来。

NUMA架构具有以下几个关键点:

  • 本地内存访问:处理器访问自己节点的内存速度最快。
  • 远程内存访问:处理器访问其他节点的内存速度较慢。
  • 可扩展性:通过添加更多的处理器和内存节点,系统能够扩展,适应更大规模的应用需求。
  • 操作系统支持:操作系统需要能够识别NUMA架构,并合理地调度进程和内存,以优化性能。

影响

NUMA架构在以下几个方面应用比较广泛:

  1. 服务器:许多高性能服务器采用NUMA架构,因为它们需要支持多个高速多核处理器。例如,运行数据库服务、大数据分析或其他内存密集型应用的服务器,会从NUMA的内存访问模式中受益,因为这些应用通常需要快速访问大量数据。
  2. 虚拟化环境:在虚拟化技术中,如VMware ESXi和KVM,NUMA架构允许虚拟机以更高效的方式使用宿主机的处理器和内存资源。通过NUMA感知的调度策略,虚拟机管理程序可以优化虚拟机的性能,确保它们尽可能地使用相同节点的内存和CPU资源。
  3. 高性能计算(HPC) :在科学研究和工程领域,高性能计算集群通常利用NUMA架构来处理复杂的计算任务,如气候模拟、流体动力学模拟或分子建模。NUMA使得大规模并行处理成为可能,因为它减少了内存访问的瓶颈。
  4. 大型多线程应用:如搜索引擎、金融交易系统等,这些应用需要在多核处理器上高效运行。通过优化内存访问模式和线程放置,这些应用可以在NUMA系统中实现更好的并行性能。

以服务器应用为例,如果你有一个NUMA架构的服务器运行一个关系数据库管理系统(RDBMS), 一些潜在的优化点:

  • 将数据库进程绑定到特定的CPU核心和节点,以确保数据库访问的是本地内存,从而减少远程内存访问的开销。
  • 配置数据库缓冲池,使其尽可能分布在同一NUMA节点上。
  • 如果操作系统和数据库软件支持,可以开启NUMA优化功能,这些通常会自动为你处理许多复杂的优化工作。

标签:架构,程序员,内存,访问,处理器,节点,NUMA
From: https://www.cnblogs.com/pDJJq/p/18104516/numa-1ksodd

相关文章

  • 每个程序员都应该了解的内存知识(五): 代码优化
    代码优化多线程优化尽量使用顺序读写因为分支预测的关系,顺序读写通常能够带来更好的性能.共享变量将只读变量和读写变量分离有可能因为缓存行的原因导致读写变量的更新影响到读变量,进而影响了运行速度提升数据的局部性,将一起使用的读写变量分组到一个结构中缓......
  • 每个程序员都应该了解的内存知识(一): 南桥&北桥&内存
    南桥&北桥&内存结构每个程序员都应该了解的内存知识.pdf-p5-每个程序员都应该了解的内存知识-P5-20240327103419​​功能每个程序员都应该了解的内存知识.pdf-p5-每个程序员都应该了解的内存知识-P5-20240327104347​​北桥主要是连接CPU以及RAM以及南桥,作为连......
  • 每个程序员都应该了解的内存知识(二): CPU Cache
    CPUCache架构每个程序员都应该了解的内存知识.pdf-p22-每个程序员都应该了解的内存知识-P22-20240328112647​​每个程序员都应该了解的内存知识.pdf-p23-每个程序员都应该了解的内存知识-P23-20240328112807​​每个程序员都应该了解的内存知识.pdf-p23-每个......
  • 程序员35岁会失业吗?
    程序员35岁会失业吗?年龄并不是决定程序员就业机会的唯一因素。尽管年龄可能会对就业产生一定影响,但仍然有很多因素会影响一个程序员是否会失业。以下是一些需要考虑的因素:技能水平:技能和经验是程序员就业的关键因素。如果一个程序员保持学习和更新技能,掌握最新的技术和工......
  • Android数据库升级,阿里程序员的Android之路
    publicsynchronizedstaticDBHelpergetInstance(Contextcontext){if(instance==null){instance=newDBHelper(context);}returninstance;}@OverridepublicvoidonCreate(SQLiteDatabasedb){db.execSQL(SQL.CREATE_TABLE_FAVORITE);//若不是第一个......
  • 程序员转行做什么比较可行?
    ​前言现阶段互联网发展迎来新机遇和新挑战,随着时代的发展网络安全已成刚需,也成为了社会治理现代化的重要一环。也是目前互联网行业的未来发展重点方向。而目前,网络安全人才极度匮乏,门槛也相对较低,对于求职者来说发展空间相当之大。根据《互联网安全报告》显示,我国网络......
  • Lec3 Lec4: 虚拟内存和RISC-V寄存器
    虚拟内存使用虚拟内存主要为了实现隔离内存隔离,所有程序指令存放在一个物理内存上,如果一个指令的操作位刚好是另一个指令的地址,那么会造成指令的丢失为了解决这个问题使用地址空间地址空间为每一个指令程序分配自己的地址空间,每个指令程序只能在自己的地址空间上操作。我们需......
  • 使用Andorid Studio解决app内存泄漏问题方法与实践
    某项目的app运行一段时间(切换页面、触发交互事件等)后就开始严重卡顿,使用top查看内存的使用情况,发现每次操作过后内存都有小幅增长,且永远不下降,存在内存泄露问题。目录1AndoridStudio内存泄露检测工具使用方法2内存泄露实例分析2.1页面切换后未主动释放​编辑2.2回调......
  • 如何在Java中读取超过内存大小的文件
    读取文件内容,然后进行处理,在Java中我们通常利用Files类中的方法,将可以文件内容加载到内存,并流顺利地进行处理。但是,在一些场景下,我们需要处理的文件可能比我们机器所拥有的内存要大。此时,我们则需要采用另一种策略:部分读取它,并具有其他结构来仅编译所需的数据。接下来,我们就来......
  • 内存屏障
    编译器屏障Compilerbarrier/*The"volatile"isduetogccbugs*/#definebarrier()__asm____volatile__("":::"memory") 阻止编译器重排,保证编译程序时在优化屏障之前的指令不会在优化屏障之后执行。 CPU屏障CPUbarrierCPU级别内存屏障其作用有两个:防止指令之间的......