基于硬件特性的性能調優

性能優化四個方向：CPU/內存&網卡&磁盤&應用

編譯器性能優化：

指令布局優化：拆分函數代碼，按照冷熱指令重新排布，提升指令cache命中率

內存布局優化：按照內存數據訪問頻率，組合熱數據區域，提升數據cache命中率

循環優化：分析循環迭代間數據訪存依賴關系，據自動矢量化計算，加速程序運行

JDK性能優化：

JIT編譯優化，GC內存回收管理優化提升內存管理性能

JVM循環、向量化、序列化技術

Nginx綁核優化舉例

將Nginx進程分布到各個NUMA node之內，讓系統整體的負載比較均衡，按照中斷號將中斷服務和Nginx綁定在一個NUMA中。性能將會非常明顯的提升

NUMA指的是：非統一內存訪問架構

三種NUMA綁核配置方法：

1、使用系統工具numactl設置

Numactl -C 0-15 process name

-C : Core scope

2、在代碼中調用親和性設置參數

Int sched_setaffinity(pid_t pid,size_t cpusetsize,cpu_set_t*mask)

3、多數開源軟件中提供了配置接口

Nginx.conf文件中worker_cpu_affinity

基于鯤鵬壓縮加速庫：

Gzip

Zlib

ZSTD

Snappy

加解密加速

openssl

多媒體加速

X.256

Ffmpeg

HMPP

基礎加速

Glibc

Hyperscan

加速使能

業務和基礎軟件庫加速使能

內核態硬件加速件使能

針對性性能調優

CPU/RAM

調整內存頁大小

CPU預取

修改線程調度策略

硬盤

臟數據刷新

異步文件操作

文件系統參數

網卡

網卡多隊列

開啟網卡TSO

開啟網卡CSUM

應用

優化編譯選項

文件緩存機制

緩存執行結果

NEON指令結果

針對以讀為主的場景：如大數據讀場景。性能約提升10%。減少IO請求數量，減輕CPU壓力。

網卡中斷的折中是性能調優的重點，如果沒有中斷會出現數據流失。本質上中斷是一種電信號，通過總線把電信號發送給中斷控制器。

主存和CPU之間增加高速緩沖存儲器的目的是解決CPU和主存之間的速度匹配問題

硬中斷：hardirq。由網卡、硬盤等外設產生，主要用來通知操作系統外設狀態的變化。比如網卡收到數據包時就會發生一個中斷

軟中斷：softirq。方便網卡做后續操作，網卡輪詢軟中斷隊列。從內存拷貝到應用套接字中。應用檢測套接字中是否有新增數據。Linux將中斷分為兩個階段：上半部和下半部。上半部用來處理中斷；下半部用來處理上半部未完成的工作，通常以內核線程的方式運行。

就像收快遞，你不確定什么時候配送到你手上，也沒有辦法了解配送進度。但是配送員是不等人的，到了你沒取直接就走人。所以只能苦苦等著。但是你可以和配送員說好“快到了就給我打個電話”，這個電話就相當于是一個中斷，只有接到電話時才會產生中斷，并產生一個新動作“拿快遞”。

所以中斷是一種異步事件的處理機制，可以提高系統的并發處理能力。中斷會打斷其他進程。

可以通過網卡緩存機制(100個數據包再產生中斷)，但是應用層收到數據包時延也會變高。

高中斷==低延遲

低中斷==高吞吐

時延、吞吐、并發尋找一個均衡點

中斷嵌套：Linux下的硬嵌套是可以嵌套的，但是沒有優先級概念；軟中斷不能嵌套，但相同類型的軟中斷可以在不同CPU上并行執行。

查看軟中斷：

proc文件系統是一種內核空間和用戶空間進行通信的機制，可以用來查看內核的數據結構，可動態修改內核的配置

查看軟中斷運行情況

查看硬終端運行情況

監控&分析&優化

監控

分析

優化

TOP

最常用的Linux性能檢測工具之一。監視進程和整體性能。系統自帶無需安裝

Pref

監控進程內的調用情況、資源消耗情況并查找分析熱點函數。需要手動安裝

Numactl

監控當前NUMA節點配置、狀態，可通過改工具將進程綁定在指定的CPU Core，由指定CPU Core運行對應進程。需要手動安裝(yum install numactl numactlstat)

Strace：程序調試工具、監控系統調用情況

Free：系統使用和空閑資源的內存情況

sar：網口網絡流量使用情況、系統調用情況、IO、RAM使用情況、進程活動情況等

EthTool：網卡狀態/驅動版本信息、收發數據信息查詢等配置查詢

Iostat：統計磁盤IO情況、飽和度、使用率等

CacheLine對齊應用層優化可以避免內存偽共享

鎖

無鎖編程

大鎖邊小鎖

高性能原子操作指令

Google Tcmalloc通過減少內存分配中的鎖以提升高并發下的性能

“使用線程緩存，尺寸小于256K的小內存申請均由ThreadCache進行分配；通過TreadCache分配過程中不需要任何鎖，可以極大的提高分配速度”

鯤鵬社區

鯤鵬文檔：案例

鯤鵬軟件：8+ OS安裝包(CentOS Ubuntu等) 200+主流軟件

鯤鵬論壇：問題求助、經驗分享。專家值班，5分鐘相應，普通問題2小時閉環

認證查詢：400+鯤鵬計算兼容性認證查詢和證書獲取

鯤鵬小智：

兼容軟件查詢：快速獲取鯤鵬平臺以兼容的軟件詳細信息以及指導文檔及源碼下載

鏡像包查詢：一鍵獲取華為鏡像站、mvn倉庫中已編譯的Jar包及組件rpm包

匯編指令查詢：快速獲取常用匯編指令，從X86歉意到鯤鵬平臺的替換指令，加速代碼遷移

經驗文檔檢索

代碼遷移工具(Porting Advisor)

C/C++源代碼文件

匯編源代碼文件

Makefile文件

準確定位代碼修改點以及修改指導

輸入

分析掃描工具(Dependency Advisor):

軟件安裝包(rpm/deb/tar軟件包、安裝路徑)

源碼文件(C/C++/JAVA/匯編源代碼文件、MakeFile文件)

輸入

提升軟件移植分析效率和準確率

性能優化工具(Tuning Kit):

CPU使用情況，DDR&Cache統計

DISK IO/NIC使用情況和質量分析

進程/線程、鎖資源占用情況

Top熱點函數

創建工作任務

配置任務屬性參數(分析類型、軟件路徑、采樣率等)

運行軟件

輸入

分析處理

圖形化輸出

兼容性查詢：1、開源軟件 2、商業軟件 3、操作系統

鯤鵬 運籌優化 軟件開發

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