UIO,大頁內存,CPU親和性,NUMA機制等

Linux環境下的UIO(Userspace I/O)

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UIO 用戶空間下驅動程序的支持機制。DPDK使用UIO機制使網卡驅動程序運行在用戶態，並採用輪詢和零拷貝方式從網卡收取報文，提升收發報文的性能。

Linux系統中通常的驅動設備都是運行在內核空間，而在用戶空間用應用程序調用便可，而UIO則是將驅動的不多一部分運行在內核空間，而在用戶空間實現驅動的絕大多數功能。使用UIO能夠避免設備的驅動程序須要隨着內核的更新而更新的問題。

編譯UIO

sudo /sbin/modprobe uio

CPU的物理核，邏輯核概念

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一個物理封裝的CPU（經過physical id區分判斷）能夠有多個核（經過core id區分判斷）。而每一個核能夠有多個邏輯cpu（經過processor區分判斷）。一個核經過多個邏輯cpu實現這個核本身的超線程技術。

• 能夠經過如下的命令來查看：

cat /proc/cpuinfo| grep "physical id"| sort| uniq| wc -l

• 查看CPU型號：

cat /proc/cpuinfo | grep name | cut -f2 -d: | uniq -c

處理器核心數

processor cores，即俗稱的「CPU核心數」，也就是每一個物理CPU中core的個數
例如「Intel Core i3-2310M」是雙核處理器，它有2個「處理器核心數」。

• 能夠經過如下的命令來查看：

cat /proc/cpuinfo| grep "cpu cores"| uniq

• 具備相同core id的CPU是同一個core的超線程

邏輯處理器數

邏輯處理器數英文名是logical processors，即俗稱的「邏輯CPU數」,

• 邏輯核心處理器,就是虛擬物理核心處理器的一個超線程技術
• 例如「Intel Core i3-2310M」支持超線程，一個物理核心能模擬爲兩個邏輯處理器，即一塊「Intel Core i3-2310M」有4個「邏輯處理器數」。
• 能夠經過如下的命令來查看：

cat /proc/cpuinfo| grep "processor"| wc -l

• SIBLING：SIBLING是內核認爲的單個物理處理器全部的超線程個數，也就是一個物理封裝中的邏輯核的個數。若是SIBLING等於實際物理核數的話，就說明沒有啓動超線程，反之啓用超線程。

超線程

採用超線程便是可在同一時間裏，應用程序可使用芯片的不一樣部分。雖然單線程芯片每秒鐘可以處理成千上萬條指令，可是在任一時刻只可以對一條指令進行操做。而超線程技術可使芯片同時進行多線程處理，使芯片性能獲得提高。

雖然採用超線程技術能同時執行兩個線程，但它並不象兩個真正的CPU那樣，每一個CPU都具備獨立的資源。當兩個線程都同時須要某一個資源時，其中一個要暫時中止，並讓出資源，直到這些資源閒置後才能繼續。所以超線程的性能並不等於兩顆CPU的性能。

若是有兩個邏輯CPU具備相同的」core id」，那麼超線程是打開的。

CPU親和性

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CPU的親和性也就是cpu affinity機制，指的是進程要在指定的 CPU 上儘可能長時間地運行而不被遷移到其餘處理器, 經過處理器關聯能夠將虛擬處理器映射到一個物理處理器上 ，也就是說把一個程序綁定到一個物理CPU上。

並且在多核運行的機器上，每一個CPU自己本身會有緩存，緩存着進程使用的信息，而進程可能會被OS調度到其餘CPU上，如此，CPU cache命中率就低了。當一個進程或線程綁定CPU後，程序就會一直在指定的cpu跑，不會由操做系統調度到其餘CPU上，減小了cache miss，提升性能和效率。

NUMA機制

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查看系統是否支持NUMA機制：

grep -i numa /var/log/dmesg

查看輸出結果：

• 若是輸出結果爲：
  No NUMA configuration found
  說明numa爲disable
• 若是不是上面的內容說明numa爲enable

查看系統NUMA詳細信息：

numactl --hardware

一個物理cpu對應一個node,系統還會爲每一個node分配必定的大小的內存。也就是說若是服務器只有一個物理cpu,那麼就只有一個node0,領取系統所有的內存和cpu。我的的PC好像也只有一個CPU，因此只有node0。可是在大型的服務器上會有多個node，這時每一個node都會被分配到必定的內存。

NUMA的基本原理

CPU訪問自身直接attach內存（就是系統給每一個node分配的內存）對應的物理地址時,纔會有較短的響應時間,俗稱Local Access,如圖標識的」fast」,若是須要訪問其餘cpu attach的內存的數據時,就須要經過inter-connect通道來訪問,相比以前的訪問速度要慢一些,俗稱Remote Access ,如圖標識的」slow」,那麼在dpdk的使用過程當中,配置NUMA模式和NoNUMA模式是加快訪問速度的方法而已。