آشنایی با NUMA

دسته بندی: آموزش, لینوکس
آشنایی با NUMA

Non-uniform Memory Access (به‌صورت مخفف NUMA) یک طراحی حافظه است که در این طرح هر processor (پردازنده) حافظه‌ی محلی مخصوص به خود را دارد و سرعت دسترسی پردازنده به حافظه محلی خود بالاتر از حافظه‌های غیرمحلی است.

NUMA (نوما) نقطه مقابل معماری SMP است که در آن تمام پردازنده‌ها از یک حافظه مشترک استفاده می‌کنند، مناسب پروسس‌هایی وابسته به یک کاربر یا تسک است، در نتیجه اجرای پروسس در یک نود و با یک RAM اختصاصی سرعت اجرا را بیشتر می‌کند. برای اجرای بهینه برنامه‌ها باید هر پروسس تا حد ممکن از RAM محلی پردازنده‌ای که در آن مقیم است استفاده کند.

آشنایی با Non-uniform Memory Access

در سیستم‌عامل گنو/لینوکس از ابزار numactl برای کنترل سیاست‌های نومای پروسس‌ها استفاده می‌شود. با استفاده از این دستور مشخص می‌کنیم که یک برنامه در چه پردازنده‌ای اجرا شود و از کدام حافظه استفاده کند.

در ادامه با این دستور آشنا می‌شویم و در انتها برنامه نویسی بهینه با استفاده از کتاب‌خانه numalib را فرا می‌گیریم.

دستور numactl:

برای بررسی وضعیت سخت‌افزار NUMA می‌توان از دستور numactl به‌صورت زیر استفاده کرد.

numactl --hardware

خروجی دستور مشخصات پردازنده خواهد بود و می‌تواند به دو صورت باشد:

۱. در خروجی دستور تنها ۱ نود وجود داشته‌باشد، به این معنی است که معماری پردازنده ما نمی‌تواند از نوما پشتیبانی کند.

$numactl  --hardware
available: 1 nodes (0)
node 0 cpus: 0 1 2 3
node 0 size: 3735 MB
node 0 free: 172 MB
node distances:
node   0
0:  10

۲. در خروجی بیش از یک نود وجود داشته‌باشد، به این معنی است که پردازنده از numa پشتبیانی می‌کند.

numactl --hardware
available: 2 nodes (0-1)
node 0 cpus: 0 1 2 3 8 9 10 11
node 0 size: 16374 MB
node 0 free: 10935 MB
node 1 cpus: 4 5 6 7 12 13 14 15
node 1 size: 16384 MB
node 1 free: 15298 MB
node distances:
node   0   1
0:  10  20
1:  20  10

در خروجی بالا دو NODE داریم (که با شماره ۰ و ۱ شناخته می‌شوند) در node شماره ۰ پردازنده‌های ۰ و ۱ و ۲ و ۳ و ۸ و ۹ و ۱۰ و ۱۱ قرار دارد، RAM اختصاص یافته به نود صفر ۱۶۳۷۴ مگابایت است که از این رم ۱۰۹۳۵ مگا بایت آن آزاد است. اطلاعات نود ۱ نیز به همین شکل تفسیر می‌شود.

حتما بخوانید:  ساخت سایت بدون کدنویسی؛ سیستم‌‌های مدیریت محتوا و سایتساز

در جدول node distances سرعت دسترسی هر نود به حافظه‌ها مشخص شده‌است. در مثال فوق دسترسی هر نود به حافظه اختصاصی خود با سرعت ۱۰ و حافظه‌های دیگر ۲۰ می‌باشد.

برای مشاهده وضعیت NUMA می‌توان می‌توان از دستور numactl به‌صورت زیر استفاده کرد.

$numactl --show

خروجی دستور:

policy: default
preferred node: current
physcpubind: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
cpubind: 0 1
nodebind: 0 1
membind: 0 1

بر اساس خروجی دستورات بالا می‌توان نتیجه گرفت که ۱۶ پردازنده وجود دارد که دو NODE را تشکیل می‌دهند، هر node هشت پردازنده و ۱۶ گیگابایت حافظه محلی دارد.

نکته: وضعیت numa را با استفاده از اطلاعات موجود در مسیر /sys نیز می‌توان به‌صورت دست آورد.

#ls /sys/devices/system/node/

خروجی دستور:

node0/ node1/

 

#ls /sys/devices/system/node/node0

خروجی دستور:

compact    memory1    memory112  memory126  memory18  memory39  memory52  memory66  memory8   memory93
cpu0       memory10   memory113  memory127  memory19  memory4   memory53  memory67  memory80  memory94
cpu1       memory100  memory114  memory128  memory2   memory40  memory54  memory68  memory81  memory95
cpu10      memory101  memory115  memory129  memory20  memory41  memory55  memory69  memory82  memory96
cpu11      memory102  memory116  memory13   memory21  memory42  memory56  memory7   memory83  memory97
cpu2       memory103  memory117  memory130  memory22  memory43  memory57  memory70  memory84  memory98
cpu3       memory104  memory118  memory131  memory23  memory44  memory58  memory71  memory85  memory99
cpu8       memory105  memory119  memory132  memory3   memory45  memory59  memory72  memory86  numastat
cpu9       memory106  memory12   memory133  memory32  memory46  memory6   memory73  memory87  scan_unevictable_pages
cpulist    memory107  memory120  memory134  memory33  memory47  memory60  memory74  memory88  vmstat
cpumap     memory108  memory121  memory135  memory34  memory48  memory61  memory75  memory89
distance   memory109  memory122  memory14   memory35  memory49  memory62  memory76  memory9
hugepages  memory11   memory123  memory15   memory36  memory5   memory63  memory77  memory90
meminfo    memory110  memory124  memory16   memory37  memory50  memory64  memory78  memory91
memory0    memory111  memory125  memory17   memory38  memory51  memory65  memory79  memory92

مشاهده اطلاعات حافظه به کمک دستور numastat:

#numastat

خروجی دستور:

node0           node1
numa_hit                 4134896         1809856
numa_miss                      0               0
numa_foreign                   0               0
interleave_hit             12114           12083
local_node               4134765         1795945
other_node                   131           13911

ساده‌ترین شکل اجرای دستور numactl به‌صورت زیر است.

numactl -l mongod

در این حالت برنامه mongod تنها از حافظه محلی پردازنده‌ی مقیم استفاده می‌کند، پارامتر localalloc و یا l برنامه را وادار می‌کند که تنها از حافظه محلی نودی که در آن در حال اجراست استفاده کند. ممکن است حافظه مورد نیاز برنامه از حافظه محلی نود بیشتر باشد، در این‌صورت نتیجه اجرای برنامه با خطا مواجه می‌شود. می‌توان از پارامتر preferred استفاده کرد تا در صورت کمبود RAM، برنامه از حافظه‌ی نودهای دیگر استفاده کند.

numactl --preferred=5 PROGRAM

با استفاده از پارامتر membind می‌توان برنامه را در حافظه یک نود اجرا کرد، همچین با پارامتر cpunodebind برنامه در پردازنده‌های نود تعریف شده اجرا می‌شود.

numactl --membind=2 --cpunodebind=2 mongo

با دستور بالا یک پروسس را می‌توان در یک نود و حافظه‌های آن اجرا کرد.

حتما بخوانید:  whois چیست؟ بررسی مالکیت دامنه با هوایز

نکته: با دستور زیر می‌توانیم اجرای صحیح پروسس‌ها بر اساس سیاست numa را بررسی کرد.

for i in `ps -ef | awk '{print $2}'`; do taskset -c -p $i; done

هماهنطور که در مثال‌های بالا هم دیدیم سیاست‌های numa به چهارصورت می‌توانند اختصاص یابند:

۱. ‫Local: در این حالت برنامه تنها از حافظه محلی نودی که در آن احرا می‌شود استفاده می‌کند.  این حالت پیش فرض است.

numactl --localalloc mongod

۲. ‫Preferred:  برنامه از حافظه محلی نودی که در آن اجرا  می‌شود استفاده می‌کند در صورتی که  برنامه به حافظه بیشتری نیاز داشته باشد از حافظه محلی سایر نود‌ها استفاده می‌کند.

numactl --preferred=1

۳. ‫Interleave: حاافظه با الگوریتم round robin به نودها اختصاص می‌یابد.

numactl --interleave=all mongos

۴. اجرای برنامه در یک سی‌پی‌یو خاص و استفاده از حافظه محلی یک نود خاص:

numactl --cpubind=1 --membind=0,1 mongod

 کتابخانه libnuma:

برنامه نویسان با استفاده از این کتابخانه می‌تواند برنامه‌های خود را در نودهای متفاوت اجرا کنند  و برنامه را محدود به استفاده از حافظه نودهای خاص کنند. برای استفاده از این قابلیت باید کتابخانه libnuma را نصب کنید.
یک نمونه کد به زبان سی که از این کتابخانه استفاده می‌کند را در زیر می‌بینید.

#include <numa.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv) {
if (numa_available() < 0) {
printf("numa_* functions unavailable\n");
return 1;
}
printf("numa_available: %d \n\r", numa_available());
printf("numa_num_possible_nodes: %d \n\r", numa_num_possible_nodes());
printf("numa_max_possible_node: %d \n\r", numa_max_possible_node());
printf("numa_num_configured_nodes: %d \n\r", numa_num_configured_nodes());
printf("numa_num_configured_cpus: %d \n\r", numa_num_configured_cpus());
}

برنامه را با پارامتر -lnuma کامپایل و سپس اجرا می‌کنیم.

$gcc -o NUMA.BIN numac.c -lnuma
$./NUMA.BIN
امتیاز شما

مایلید هر دو هفته یک ایمیل مفید دریافت کنید؟

ما را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید

همچنین شاید دوست داشته باشید!

آموزش نصب و پیکربندی WAF

آموزش نصب و پیکربندی WAF

0
Firewall به اختصار WAF، سرویس یا ماژولی برای افزایش امنیت وب‌سایت است که وظیفه کنترل ترافیک ورودی به وب‌سایت را بر عهده می‌گیرد. این نرم‌افزار…

نظرات کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
شما برای ادامه باید با شرایط موافقت کنید

فهرست