NUMA 体系结构下的 Linux 操作系统管理170

引言

NUMA（非一致内存访问）是一种计算机体系结构，其中内存对处理器来说访问速度不一致。这意味着处理器在访问本地内存时比访问远程内存速度更快。Linux 操作系统通过利用 NUMA 拓扑来优化性能，确保处理器优先访问与其位置最接近的内存，从而减少访问延迟并提高整体系统性能。

NUMA 感知调度程序

Linux 内核调度程序意识到了 NUMA 拓扑，并据此将进程分配给处理器。它使用不同的算法（例如 CFS、SCHED_DEADLINE、SCHED_FIFO），这些算法考虑了 NUMA 节点的距离和负载，以尽可能减少内存访问延迟。这有助于提高处理器缓存利用率，从而提高性能。

内存节点管理

Linux 操作系统提供了对 NUMA 内存节点的控制，使管理员能够将特定进程和数据分配到特定的节点。这允许管理员优化内存访问模式，例如将经常访问的数据分配到最接近处理器的节点。通过使用工具（例如 numactl、hugetlbfs），可以实现细粒度的内存管理。

虚拟化和 NUMA

在虚拟化环境中，NUMA 管理至关重要。Linux 内核支持 NUMA 感知虚拟化，其中虚拟机放置在考虑物理 NUMA 拓扑的情况下进行。这有助于优化虚拟机之间的资源分配，并最大限度地减少内存访问争用，从而提高虚拟化性能。

NUMA 性能优化

在 NUMA 系统上优化 Linux 性能需要考虑以下最佳实践：
使用 NUMA 感知调度程序
明确分配内存节点
均衡处理器负载
li>使用 NUMA 感知程序集语言优化
监视 NUMA 行为并进行调整

工具和实用程序

以下工具和实用程序可帮助管理员管理和监视 Linux 系统上的 NUMA：
numactl
numastat
hugetlbfs
lshw
memtest

结论

Linux 操作系统经过优化，可利用 NUMA 体系结构的优势，最大限度地提高性能。通过使用 NUMA 感知调度程序、内存节点管理和最佳实践，管理员可以优化内存访问模式，减少延迟并提高整体系统效率。NUMA 管理对于虚拟化环境和处理大量内存访问的工作负载至关重要。通过了解 NUMA 概念和使用适当的工具，管理员可以充分利用现代计算机体系结构的功能。

2024-12-12

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