基于硬件特性的性能调优方向

1. 基于硬件特性的性能调优方向

1.1 从冯诺依曼架构看性能调优方向

1.2 基于鲲鹏处理器的软加速和硬加速（CPU/内存）

• 编译器：基于鲲鹏芯片微架构，构建鲲鹏极致性能和完善生态
  

  

• NUMA是CPU发展的一种必然趋势

  • 在SMP系统中，核数的扩展收到内存总线的限制。非统一内存访问架构（Non-uniform memory access）很好的解决了这一问题
    
  • 发挥NUMA性能，需要克服服内存访问速度不均匀的挑战 【内存在物理上是分布式的，不同的核访问不同内存的时间不同】
    
  • NUMA-Aware亲和性资源规划，让内存访问最短路径 【利用CPU亲和性与内存分配策略，让进程与内存的距离更“短”】
    
  • Nginx绑核优化举例（将Nginx进程分不到各个NUMA node之内，让系统整体的负载比较均衡，按照中断号将中断服务核Nginx绑定在一个NUMA内。性能将会有非常明显的提升）
    
    
    

• 基于鲲鹏技术优势构建加速库，实现软硬加速互补
  

  

• 软硬加速库相结合，构筑鲲鹏高性能软件栈
  

  
  

• 调用鲲鹏RSA加密加速引擎，提升Web应用Https性能
  

  
  

1.2 文件系统决定了磁盘加载到内存过程的快慢（磁盘）

• 磁盘预取可以充分利用磁盘带宽
  
  >适用于大数据读场景：Hibench测试spark，yarn-client模型，read_ahead_kb由128修改至4096，性能约提升10%

1.3 网卡中断产生频率会影响应用吞吐核延迟

• 调用网卡中断聚合，在低时延和高吞吐取平衡点
  
• 在数据库TPCC测试模型中降低网卡中断可以提升吞吐
  
  >降低网卡中断频率，可以带来约10%的吞吐提升，但也会增加20%左右的延迟

1.4 软件调优的本质是充分发挥硬件性能

• 减少资源抢占，提升并行度，发挥多核性能优势
  
  
• Tcmolloc通过减少内存分配中的锁以提升高并发下的性能
  
• Mysql5.7.12内存对齐硬编码，导致伪共享
  

1.6 性能调优十板斧

2. MariaDB性能调优案例

• 性能调优三步法
  

2.1 MariaDB性能调优——监控

测试模型sysbench压测Maria DB10.3.8数据库，OLTP模型1:1读写

2.2 MariaDB性能调优——分析

• 当CPU是业务的性能瓶颈时，可以通过分析进程热点函数来寻找优化空间
• 对于本测试用例中的热点函数分析如下：随着并发线程数的增多，CPU的时间片集中在了锁的争抢中，这部分无用功造成了CPU资源的浪费
  

2.3 MariaDB性能调优——优化

3. 自研套件&开源工具

3.1 分析扫描工具（Dependency Advisor）：提升软件移植分析效率和准确率

• 功能：分析移植软件包依赖库，评估可移植性；分析移植软件代码文件

3.2 代码迁移工具（Porting Advisor）：准确定位代码修改点及修改指导

• 功能：分析软件源文件，提供代码移植指导报告

3.3 性能优化工具Tuning Kit：提升鲲鹏性能竞争力

• 功能：系统性能数据采集和分析，分析出系统性能指标，定位到瓶颈点及热点函数，给出调优建议
  

4. 性能优化工具Tuning Kit：提升鲲鹏性能竞争力

• 功能：软件运行状态下，通过采集系统数据，分析出系统性能指标，定位到系统瓶颈点或热点函数，给出调优建议
• 应用场景：客户软件在鲲鹏计算平台上运行时遇到性能或体验问题时，可用该工具来快速分析、定位及调优
• 解决痛点：解决客户软件运行遇到性能问题时凭人工经验定位困难、调优能力弱的痛点
  
  

华为鲲鹏性能优化工具是一个工具集，包含工具：系统性能优化工具、Java性能优化工具
系统性能优化工具为软件开发人员、系统管理员/POC人员提供两种维度的性能优化视角

4.1 性能优化工具（Tuning Kit）：软件实现

• 系统性能优化工具从软件逻辑上分成 Analysis Server 和 Agent 两大部分
  • Analysis Server：主要作用是实现性能数据分析及分析结果呈现
  • Agent：主要作用是实现性能数据采集
    

4.2 性能优化工具（Tuning Kit）：功能特性

• 系统级分析，包括：全景分析、系统资源调度分析和访存分析
• 进程级分析，包括：进行/线程性能分析、锁与等待分析
• 函数级分析，包括：C/C++程序分析、Java Mixed-Mode 分析
• 底层架构分析，包括：微架构分析，Miss事件分析
  

4.2.1 性能优化工具（Tuning Kit）：系统级分析

• 系统级性能分析定义为针对整个系统进行性能分析，包括发生在所有的硬件组件、整个软件栈和数据路径上的事件，这些事件都有可能影响性能。系统级性能分析包含以下功能：
  

4.2.2 性能优化工具（Tuning Kit）：系统级分析（全景分析）

4.2.3 性能优化工具（Tuning Kit）：底层架构级分析

• 底层架构级分析定义为采集整个系统（包括运行中的进程或直接启动的进程）的硬件PMU性能事件，然后按照CPU微架构的特点划分为不同层级及关键指标，提供用户快速定位当前应用在CPU上或者uncore上的性能瓶颈，更加方便地针对性地修改自己的程序，以充分利用当前的硬件资源
  

4.2.4 性能优化工具（Tuning Kit）：底层架构级分析（微架构分析）

4.2.5 性能优化工具（Tuning Kit）：函数级分析

• 函数级性能分析定义为采集整个系统或指定进程（包括运行中的进程或直接启动的进程）的CPU Cycles性能事件，快速定位到热点函数，包括应用程序函数、模块函数与内核函数，以及能够定位到热点指令
  

4.2.6 性能优化工具（Tuning Kit）：函数级分析（C/C++程序分析案例）

5. 求助渠道&兼容性清单

5.1 鲲鹏社区：在线资源整合平台

• 鲲鹏社区访问地址：https://www.huaweicloud.com/kunpeng
  

5.2 鲲鹏小智：海量资源搜索，智能问答

• 智能小智访问路径：http://ic-openlabs.huawei.com/chat/
  

5.3 兼容性清单查询工具

• 兼容性清单访问路径：http://ic-openlabs.huawei.com/openlab/#/unioncompaty
  

5.4 访问入口信息

• 鲲鹏社区：https://www.huaweicloud.com/kunpeng
• 鲲鹏小智：http://ic-openlabs.huawei.com/chat/
• 鲲鹏开发套件
  • Dependency Advisor：https://www.huaweicloud.com/kunpeng/software/dependencyadvisor.html
  • Porting Advisor：https://www.huaweicloud.com/kunpeng/software/portingadvisor.html
  • Tuning Kit：https://www.huaweicloud.com/kunpeng/software/tuningkit.html
• 兼容软件：http://ic-openlabs.huawei.com/openlab/#/unioncompaty