Numa

Numa

Это заготовка перевода статьи про Numa

• https://www.servethehome.com/answered-cpu-dual-processor-motherboard/

с некоторыми моими дополнениями и уточнениями

Можно ли использовать один CPU в многопроцессорных системах? (и почему)

Почему возникает такой вопрос?
По-тому что системы с 2 и более сокетами на материнской плате допускают возможное расширение без полной замены сервера
Ответ на вопрос - "Да, работать будет", но с некоторыми оговорками.

Supermicro X8DTN

Подавляющее большинство материнских плат «просто работают»,
если вы поставить процессор в сокет с наименьшим номером
Это справедливо как для материнских плат Intel, так и для AMD в целом, а в случае сомнения информацию можнонайти в руководстве (но у меня никогда таких сомнений не было)

Вот пример материнской платы Supermicro X8DTN, которая представляла собой довольно двухпроцессорную плату Xeon серий Intel 5500 и 5600.

Dell C6100

Поскольку наборы микросхем Intel серий 5500 и 5520 имели северный мост IOH, установка только одного процессор в двухпроцессорной материнской плате не привела к недоступности каких-то ресурсов материнской платы.

За исключением памяти, так как каждый слот памяти относится к одному из процессоров

Во времена Intel LGA1366, а также на платформах AMD C32 и G34 и северный, и южный мосты находились на материнской плате, поэтому процессоры обычно подключались через северный мост, чтобы получить доступ к шине PCI.
В качестве примера можно рассмотреть Dell C6100 (это такой а-ля блейд, 4 ноды в корпусе 2U с общими резервированными блоками питания но каждый со своими дисками и сетью)
C установкой одного процессора и заполнением только половины слотов памяти он будет работать как обычная однопроцессорная система

На фото в примере можно видеть что установлен только один процессор и заполнена только половина слотов DIMM, соответствующих установленному процессору.

Эта конфигурация значительно отличается от более современных систем тспользующих сокет LGA2011
В качестве примера более новой конфигурации рассмотрим плату Supermicro X9DRH-7TFу которой есть onboard LSI SAS и стевая карта 10GbE Intel X540.

Supermicro X9DRH-7TF

Более свежие архитектуры добавляют еще один уровень сложности.
На примере двухпроцессорной платформы Intel Xeon E5 LGA2011 слоты расширения PCIe напрямую привязаны к процессору.
На изображении выше можно увидеть каждый слот PCIe, привязанный к определенному процессору.
Когда сокет CPU не заполнен, часть линий PCIe оказываются "подвешенными в воздухе".
Это оказывает существенное влияние на функциональность материнской платы.
Например, если второй разъем CPU не заполнен на материнской плате с двумя разъемами, часть устройств встроенных в платк как, например, контроллеры Ethernet и SAS, не будут работать.
(Примечание: но это теория, на практике обычно нельзя поставить только второй процессор, а встроенные устройства (соответствующие им линии PCIe) подключены к первому (или нулевому, зависит от нумерации) процессору. )
Кроме того, как уже сказано, часть линий PCIe могут будут работать что сделает слоты бесполезными.
Вот соответствующая диаграмма для материнской платыSupermicro X9DRH-7TF:

Здесь мы видим, что если бы CPU1 отсутствовал (гипотетический случай), то линии PCIe встроенных контроллеров Intel X540 10GbE LAN и LSI SAS2208 оказались бы "висящими в воздухе" (никуда не подключены).

C другой стороны без CPU2 (это уже более реальный случай) не будет доступа к нескольким слотам PCIe 3.0 x8.
К счастью, большинство производителей материнских плат указывают в своих руководствах соответвие между процессорными сокетами и слотами PCIe

Linux

Для работы с NUMA в Linux есть некоторое колличество инструментов:

Примеры работы с NUMA

Описание ячейки	Intel(R) Xeon(R) CPU X5670 Socket LGA1366	Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2620 v2 Socket LGA2011
Платформа/Материнская Плата	System Information Manufacturer: HP Product Name: ProLiant DL180 G6 Version: Serial Number: CZJ0220BHZ UUID: 01245e64-8efe-d511-b3f4-d8d385e535ec Wake-up Type: Power Switch SKU Number: 470065-095 Family:	Base Board Information Manufacturer: Supermicro Product Name: X9DRW
Просмотр информации о "железе" numactl	numactl --hardware available: 2 nodes (0-1) node 0 cpus: 0 1 2 3 4 5 12 13 14 15 16 17 node 0 size: 96691 MB node 0 free: 58301 MB node 1 cpus: 6 7 8 9 10 11 18 19 20 21 22 23 node 1 size: 96728 MB node 1 free: 66809 MB node distances: node 0 1 0: 10 20 1: 20 10	numactl --hardware available: 2 nodes (0-1) node 0 cpus: 0 1 2 3 4 5 12 13 14 15 16 17 node 0 size: 32154 MB node 0 free: 31402 MB node 1 cpus: 6 7 8 9 10 11 18 19 20 21 22 23 node 1 size: 32204 MB node 1 free: 31733 MB node distances: node 0 1 0: 10 21 1: 21 10
Просмотр статистики использования: /sys/devices/system/node/node0/numastat /sys/devices/system/node/node1/numastat numastat Важное замечание: эта статистика отражает аллокцию страниц, но не обращения к ним, по-тому возможна ситуация когда идет обращение к чужим страницам и оно не попадает в эту статистику	numastat node0 node1 numa_hit 52314463 58897099 numa_miss 0 0 numa_foreign 0 0 interleave_hit 28279 28251 local_node 52312978 58861619 other_node 1485 35480	numastat node0 node1 numa_hit 945918 557506 numa_miss 0 0 numa_foreign 0 0 interleave_hit 16862 16657 local_node 944697 538529 other_node 1221 18977
lstopo В выводе команды можно видеть что в случае более старой платформы устройства PCIe не выделенны к какой то отдельной NUMA-ноде, в отличии от более новой платформы TODO: добавить сетевую карту во второй слот для проверки Топология платы приведена на картинке под таблицей	lstopo Machine (189GB total) Package L#0 NUMANode L#0 (P#0 94GB) L3 L#0 (12MB) L2 L#0 (256KB) + L1d L#0 (32KB) + L1i L#0 (32KB) + Core L#0 PU L#0 (P#0) PU L#1 (P#12) L2 L#1 (256KB) + L1d L#1 (32KB) + L1i L#1 (32KB) + Core L#1 PU L#2 (P#1) PU L#3 (P#13) L2 L#2 (256KB) + L1d L#2 (32KB) + L1i L#2 (32KB) + Core L#2 PU L#4 (P#2) PU L#5 (P#14) L2 L#3 (256KB) + L1d L#3 (32KB) + L1i L#3 (32KB) + Core L#3 PU L#6 (P#3) PU L#7 (P#15) L2 L#4 (256KB) + L1d L#4 (32KB) + L1i L#4 (32KB) + Core L#4 PU L#8 (P#4) PU L#9 (P#16) L2 L#5 (256KB) + L1d L#5 (32KB) + L1i L#5 (32KB) + Core L#5 PU L#10 (P#5) PU L#11 (P#17) Package L#1 NUMANode L#1 (P#1 94GB) L3 L#1 (12MB) L2 L#6 (256KB) + L1d L#6 (32KB) + L1i L#6 (32KB) + Core L#6 PU L#12 (P#6) PU L#13 (P#18) L2 L#7 (256KB) + L1d L#7 (32KB) + L1i L#7 (32KB) + Core L#7 PU L#14 (P#7) PU L#15 (P#19) L2 L#8 (256KB) + L1d L#8 (32KB) + L1i L#8 (32KB) + Core L#8 PU L#16 (P#8) PU L#17 (P#20) L2 L#9 (256KB) + L1d L#9 (32KB) + L1i L#9 (32KB) + Core L#9 PU L#18 (P#9) PU L#19 (P#21) L2 L#10 (256KB) + L1d L#10 (32KB) + L1i L#10 (32KB) + Core L#10 PU L#20 (P#10) PU L#21 (P#22) L2 L#11 (256KB) + L1d L#11 (32KB) + L1i L#11 (32KB) + Core L#11 PU L#22 (P#11) PU L#23 (P#23) HostBridge PCIBridge PCI 0a:00.0 (Ethernet) Net "enp10s0f0" PCI 0a:00.1 (Ethernet) Net "enp10s0f1" PCIBridge PCI 09:00.0 (RAID) Block(Disk) "sdf" Block(Disk) "sdd" Block(Disk) "sdb" Block(Disk) "sdg" Block(Disk) "sde" Block(Disk) "sdc" Block(Disk) "sda" Block(Disk) "sdh" PCIBridge PCIBridge PCIBridge PCI 08:00.0 (Ethernet) Net "enp8s0f0" PCI 08:00.1 (Ethernet) Net "enp8s0f1" PCIBridge PCI 07:00.0 (Ethernet) Net "enp7s0f0" PCI 07:00.1 (Ethernet) Net "enp7s0f1" PCIBridge PCI 04:00.0 (Storage) PCIBridge PCI 02:00.0 (VGA) PCI 00:1f.2 (SATA) Block(Disk) "sdi"	lstopo lstopo Machine (63GB total) Package L#0 NUMANode L#0 (P#0 31GB) L3 L#0 (15MB) L2 L#0 (256KB) + L1d L#0 (32KB) + L1i L#0 (32KB) + Core L#0 PU L#0 (P#0) PU L#1 (P#12) L2 L#1 (256KB) + L1d L#1 (32KB) + L1i L#1 (32KB) + Core L#1 PU L#2 (P#1) PU L#3 (P#13) L2 L#2 (256KB) + L1d L#2 (32KB) + L1i L#2 (32KB) + Core L#2 PU L#4 (P#2) PU L#5 (P#14) L2 L#3 (256KB) + L1d L#3 (32KB) + L1i L#3 (32KB) + Core L#3 PU L#6 (P#3) PU L#7 (P#15) L2 L#4 (256KB) + L1d L#4 (32KB) + L1i L#4 (32KB) + Core L#4 PU L#8 (P#4) PU L#9 (P#16) L2 L#5 (256KB) + L1d L#5 (32KB) + L1i L#5 (32KB) + Core L#5 PU L#10 (P#5) PU L#11 (P#17) HostBridge PCIBridge PCI 02:00.0 (Ethernet) Net "eno1" PCI 02:00.1 (Ethernet) Net "eno2" PCIBridge PCI 04:00.0 (Ethernet) Net "enp4s0f0" PCI 04:00.1 (Ethernet) Net "enp4s0f1" PCIBridge PCI 07:00.0 (SAS) PCIBridge PCIBridge PCIBridge PCIBridge PCI 0c:00.0 (VGA) PCI 00:1f.2 (SATA) Block(Disk) "sdd" Block(Disk) "sdb" Block(Disk) "sdc" Block(Disk) "sda" Package L#1 NUMANode L#1 (P#1 31GB) L3 L#1 (15MB) L2 L#6 (256KB) + L1d L#6 (32KB) + L1i L#6 (32KB) + Core L#6 PU L#12 (P#6) PU L#13 (P#18) L2 L#7 (256KB) + L1d L#7 (32KB) + L1i L#7 (32KB) + Core L#7 PU L#14 (P#7) PU L#15 (P#19) L2 L#8 (256KB) + L1d L#8 (32KB) + L1i L#8 (32KB) + Core L#8 PU L#16 (P#8) PU L#17 (P#20) L2 L#9 (256KB) + L1d L#9 (32KB) + L1i L#9 (32KB) + Core L#9 PU L#18 (P#9) PU L#19 (P#21) L2 L#10 (256KB) + L1d L#10 (32KB) + L1i L#10 (32KB) + Core L#10 PU L#20 (P#10) PU L#21 (P#22) L2 L#11 (256KB) + L1d L#11 (32KB) + L1i L#11 (32KB) + Core L#11 PU L#22 (P#11) PU L#23 (P#23)
Получить список устройств принадллежащих определенной NUMA-ноде можно примерно таким скриптом В примере - поиск всех устройст не относящихся к Node 0 ([ "${NUMA_NODE}" -ne "0" ]) fif [ "${NUMA_NODE}" -ne "0" ]; then PCI_ID=$(echo ${DEV}| awk -F '/' '{ print $(NF-1) }' | awk -F':' '{ print $2":"$3}'); DEVICE_NAME=$(lspci | grep -F "${PCI_ID}"); echo "NUMA_NODE=${NUMA_NODE} ${DEVICE_NAME} ${DEV} ${PCI_ID}"; fi; done done	Пример вывода (частично)	Пример вывода (частично)
11	22	33
11	22	33

X9DRW-3LN4F+/3TF+

Ссылки

• https://habr.com/ru/companies/intel/articles/171079/
• https://habr.com/ru/companies/intel/articles/171079/