Linux系统下基于NUMA构建的服务讲解(图文讲解)

　　NUMA 系统的结点通常是由一组 CPU(如，SGI Altix 3000 是 2 个Itanium2 CPU)和本地内存组成，有的结点可能还有I/O子系统。由于每个结点都有自己的本地内存，因此全系统的内存在物理上是分布的，每个结点访问本地内存和访问其它结点的远地内存的延迟是不同的，为了减少非一致性访存对系统的影响，在硬件设计时应尽量降低远地内存访存延迟(如通过 Cache 一致性设计等)，而操作系统也必须能感知硬件的拓扑结构，优化系统的访存。

　　目前IA64 Linux所支持的NUMA架构服务器的物理拓扑描述是通过ACPI(Advanced Configuration and Pow

er Interface)实现的。ACPI是由Compaq、Intel、Microsoft、Phoenix和Toshiba 联合制定的BIOS规范，它定义了一个非常广泛的配置和电源管理，目前该规范的版本已发展到2.0，3.0版本正在制定中，具体信息可以从http://www.acpi.info ;网站上获得。ACPI规范也已广泛应用于IA-32架构的至强服务器系统中。

　　Linux对NUMA系统的物理内存分布信息是从系统firmware的ACPI表中获得的，最重要的是SRAT(System Resource Affinity Table)和SLIT(System Locality Information Table)表，其中SRAT包含两个结构:

　　SLIT表则记录了各个结点之间的距离，在系统中由数组node_distance[ ] 记录。Linux采用Node、Zone和页三级结构来描述物理内存的，如图2所示，

　　2.2 Zone

　　每个结点的内存被分为多个块，称为zones，它表示内存中一段区域。一个zone用struct_zone_t结构描述，zone的类型主要有ZONE_

DMA、ZONE_NORMAL和ZONE_HIGHMEM。ZONE_DMA位于低端的内存空间，用于某些旧的ISA设备。ZONE_NORMAL的内存直接映射到Linux内核线性地址空间的高端部分，许多内核操作只能在ZONE_NORMAL中进行。例如，在X86中，zone的物理地址如下:

　　类型地址范围

　　ZONE_DMA前16MB内存；ZONE_NORMAL 16MB - 896MB；ZONE_HIGHMEM 896 MB以上。Zone是用struct zone_t描述的，它跟踪页框使用、空闲区域和锁等信息，具体描述如下:

　　typedef struct zone_struct {

　　　　　　spinlock_t lock;

　　　　　　unsigned long free_pages;

　　　　　　unsigned long pages_min, pages_low, pages_high;

　　　　　　int need_balance;

　　　　　　free_area_t free_area[MAX_ORDER];

　　　　　　wait_queue_head_t * wait_table;

　　　　　　unsigned long wait_table_size;

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