CN107370638A - 一种将ib卡和cpu绑定实现ib卡性能调优的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法，该方法通过将IB卡的终端和CPU进行绑定，并且将测试工具Iperf也进行绑定到指定的CPU和内存节点，达到提高IB卡吞吐负载测试的性能。该方法的实现步骤包括：S1、在linux系统下IB卡驱动安装；S2、配置IB卡，以及HCA之间互相通信；S3、关闭irqbalance服务；S4、配置IB卡地址；S5、调整IB卡的最佳性能；S6、绑定IB卡的中断到指定CPU；S7、指定CPU和内存节点运行Iperf工具。本发明的方法在IB卡性能测试时，绑定IB卡的中断到特定的CPU核心上，大大减轻单一CPU的负担，提高整体的处理效率，进而提高IB卡的吞吐负载性能。
Description
技术领域
本发明涉及板卡的性能调优技术领域，具体地说是一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法。
背景技术
InfiniBand架构是一种支持多并发链接的“转换线缆”技术，在这种技术中，每种链接都可以达到2.5Gbps的运行速度。这种架构在一个链接的时候速度是500MB/秒，四个链接的时候速度是2GB/秒，12个链接的时候速度可以达到6GB/秒。InfiniBand技术不是用于一般网络连接的，它的主要设计目的是针对服务器端的连接问题的。因此，InfiniBand技术将会被应用于服务器与服务器(比如复制，分布式工作等)，服务器和存储设备(比如SAN和直接存储附件)以及服务器和网络之间(比如LAN，WANs和the Internet)的通信。所以IB卡即可以当做存储卡来测试，也可以当做类似网口来测试。
Iperf是一个网络性能测试工具，Iperf可以测试最大TCP和UDP带宽性能；Iperf具有多种参数和UDP特性，可以根据需要调整；Iperf可以报告带宽，延迟抖动和数据包丢失。
Mellanox公司推出了Mellanox ConnectX IB InfiniBand主机通道适配器(IB)卡，该产品可应用于企业数据中心、高性能计算和嵌入式环境等领域，为服务器/存储的集群应用提供了高带宽、低延迟的解决方案。
中断是一种电信号，由硬件产生，并直接送到中断控制器上，然后再由中断控制器向CPU发送信号，CPU检测到该信号后，就中断当前的工作转而去处理中断。然后，处理器会通知操作系统已经产生中断，这样操作系统就会对这个中断进行适当的处理。基于此，查看操作系统的中断情况时，通常IB和网卡的中断会被分配到CPU0上。
而直接2台机器运行Iperf工具测试IB卡的读写性能时，由于都集中在CPU0上，同时，CPU0还需要响应其他的中断和系统处理，这增加了CPU0的负载，而IB卡往往都是需要大容量数据(40Gb/s或者56Gb/s)交换，如果当前系统网络应用比较繁忙的情况下，中断大都集中在CPU0上导致系统整体的处理中断的能力降低，从而降低了被测试的IB卡的吞吐负载性能。
由此，设计一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法，其在IB卡性能测试时，绑定IB卡的中断到特定的CPU核心上，大大减轻单一CPU的负担，提高整体的处理效率，进而提高IB卡的吞吐负载性能。
发明内容
本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法，其在IB卡性能测试时，绑定IB卡的中断到特定的CPU核心上，大大减轻单一CPU的负担，提高整体的处理效率，进而提高IB卡的吞吐负载性能。
本发明的技术方案是按以下方式实现的：
一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法，该方法通过将IB卡的终端和CPU进行绑定，并且将测试工具Iperf也进行绑定到指定的CPU和内存节点，达到提高IB卡吞吐负载测试的性能。
上述方法的实现步骤包括：
S1：在linux系统下IB卡驱动安装；
S2：配置IB卡，以及HCA之间互相通信；
S3：关闭irqbalance服务；
S4：配置IB卡地址；
S5：调整IB卡的最佳性能；
S6：绑定IB卡的中断到指定CPU；
S7：指定CPU和内存节点运行Iperf工具。
实现步骤S1的操作为：
S11、依次执行下述命令挂在镜像：
mount-o loop MLNX_OFED_LINUX-2.0-3.0.0-rhel6.2-x86_64.iso/mnt；
S12、执行下述命令安装驱动程序：
./mlnxofedinstall执行此命令会提示：“Do you want to continue？[y/N]：”此时输入“y”回车；
c、重启机器：reboot；
d、进入系统执行hca_self_test.ofed命令会自动检查FW版本与驱动版本是否匹配，记录FW版本与驱动版本。
实现步骤S2的操作为：
S21、SUT1上关闭防火墙、设置静态IP地址假设机器的地址为：1.1.1.2；
S22、SUT2同上设置IP：1.1.1.3，测试IB网络是否连通：ping 1.1.1.2。
上述步骤S21的具体包括：
S211、关闭防火墙：iptables–F或者service iptables stop；关闭测试机器的
Selinux：#set enforce 0；
S212、mst start，mst status，查看IB卡devices是否正常；
S213、设置静态IP地址；
vi/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ib0；
写入内容：
TYPE＝Infiniband
DEVICE＝ib0
BOOTPROTO＝static
IPADDR＝1.1.1.2
NETMASK＝255.255.255.0
ONBOOT＝yes
按ESC键，输入“:wq"回车保存退出；
S214、配置完成后重启一下网络，使其生效；
S215、连上IB线，运行hca_self_test.ofed自检程序或者ibstat/ibstatus均可运行ibstat显示卡子状态(State)为：Active，速率(Rate)达到对应型号应达到的速率，且线缆连接正常Physical state:LinkUp，表明卡子处在正常工作状态；IB网络节点之间能够相互ping通，表明IB网络能够工作；
S216、ibdev2netdev查看IB口得状态，如果现实为Down；使用ifup ib0，serviceopensmd start使IB0口连接状态。
实现步骤S3的具体操作为：
输入命令：#service irqbalance stop，停掉IRQ自动调节的服务进程，然后手动绑定IRQ到不同CPU。
实现步骤S4的具体操作为：
S41、Get the ib0bus:dev.func info：查看IB0对应的设备地址(<总线>:<接口>.<功能>；
S42、Set Max Read Request to 4096Bytes。
实现步骤S5的具体操作为：
用“mlnx_tune-p HIGH_THROUGHPUT”来配置服务器；
#mlnx_tune–p HIGH_THROUGHPUT。
实现步骤S6的操作为：
查询离IB卡最近的numa：cat/sys/class/net/ib0/device/numa_node；得到结果：numa值(CPU Socket)
IRQ Affinity Configuration：set_irq_affinity_bynode.sh X ib0numa绑定，将IB卡0此设备中断绑定到特殊的CPU X上。
在步骤S7中，运行Iperf测试工具时：
Iperf server:#numactl--cpunodebind＝X--membind＝X iperf-s-P 12-i 1；
Iperf client:#numactl--cpunodebind＝X--membind＝X iperf-c-P 12-w 1M-i1-t 120。
本发明的一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法与现有技术相比所产生的有益效果是：
本发明设计合理，在IB卡性能测试时，绑定IB卡的中断到特定的CPU核心上，大大减轻单一CPU的负担，提高整体的处理效率，进而提高IB卡的吞吐负载性能，提高产品竞争力。
附图说明
附图1是本发明的方法流程框图。
具体实施方式
下面结合附图1，对本发明的一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法作以下详细说明。
本发明的一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法，该方法通过将IB卡的终端和CPU进行绑定，并且将测试工具Iperf也进行绑定到指定的CPU和内存节点，达到提高IB卡吞吐负载测试的性能。
如附图1所示，一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法，其实现步骤包括：
S1：在linux系统下IB卡驱动安装；
S2：配置IB卡，以及HCA之间互相通信；
S3：关闭irqbalance服务；
S4：配置IB卡地址；
S5：调整IB卡的最佳性能；
S6：绑定IB卡的中断到指定CPU；
S7：指定CPU和内存节点运行Iperf工具。
实现步骤S1的操作为：
S11、依次执行下述命令挂在镜像：
mount-o loop MLNX_OFED_LINUX-2.0-3.0.0-rhel6.2-x86_64.iso/mnt；
S12、执行下述命令安装驱动程序：
./mlnxofedinstall执行此命令会提示：“Do you want to continue？[y/N]：”此时输入“y”回车；
c、重启机器：reboot；
d、进入系统执行hca_self_test.ofed命令会自动检查FW版本与驱动版本是否匹配，记录FW版本与驱动版本。
实现步骤S2的操作为：
S21、SUT1上关闭防火墙、设置静态IP地址假设机器的地址为：1.1.1.2；
S22、SUT2同上设置IP：1.1.1.3，测试IB网络是否连通：ping 1.1.1.2。
上述步骤S21的具体包括：
S211、关闭防火墙：iptables–F或者service iptables stop；关闭测试机器的
Selinux：#set enforce 0；
S212、mst start，mst status，查看IB卡devices是否正常；
S213、设置静态IP地址；
vi/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ib0；
写入内容：
TYPE＝Infiniband
DEVICE＝ib0
BOOTPROTO＝static
IPADDR＝1.1.1.2
NETMASK＝255.255.255.0
ONBOOT＝yes
按ESC键，输入“:wq"回车保存退出；
S214、配置完成后重启一下网络，使其生效；
S215、连上IB线，运行hca_self_test.ofed自检程序或者ibstat/ibstatus均可运行ibstat显示卡子状态(State)为：Active，速率(Rate)达到对应型号应达到的速率，且线缆连接正常Physical state:LinkUp，表明卡子处在正常工作状态；IB网络节点之间能够相互ping通，表明IB网络能够工作；
S216、ibdev2netdev查看IB口得状态，如果现实为Down；使用ifup ib0，serviceopensmd start使IB0口连接状态。
实现步骤S3的具体操作为：
输入命令：#service irqbalance stop，停掉IRQ自动调节的服务进程，然后手动绑定IRQ到不同CPU。
众所周知，irqbalance用于优化中断分配，它会自动收集系统数据以分析使用模式，并依据系统负载状况将工作状态置于Performance mode或Power-save mode。处于Performance mode时，irqbalance会将中断尽可能均匀地分发给各个CPU core，以充分利用CPU多核，提升性能。处于Power-save mode时，irqbalance会将中断集中分配给第一个CPU，以保证其它空闲CPU的睡眠时间，降低能耗。在本实施例中，irqbalance根据系统中断负载的情况，自动迁移中断保持中断的平衡，同时会考虑到省电因素，但是，在实时系统中会导致中断自动漂移，对性能造成不稳定因素，因此，在高性能的场合建议关闭。
实现步骤S4的具体操作为：
S41、Get the ib0bus:dev.func info：查看IB0对应的设备地址(<总线>:<接口>.<功能>；
S42、Set Max Read Request to 4096Bytes。
实现步骤S5的具体操作为：
用“mlnx_tune-p HIGH_THROUGHPUT”来配置服务器；
#mlnx_tune–p HIGH_THROUGHPUT。使用mlnx_tune工具调整Linux服务器的最佳性能，mlnx_tune只影响Mellanox的适配器。
mlnx_tune是一个静态系统分析和调优工具。它有两个主要功能：“报告”和“调优”。报告函数用于运行系统的静态分析。调优函数基本上是针对不同场景的Mellanox性能调优指南指南的自动化实现。该工具检查当前的性能相关性和系统属性，并根据所选的配置文件对系统进行调优。通过选择的配置文件，mlnx_tune可以更改接口属性、处理流量的核心任务和系统服务，如IRQ平衡器、IP转发、防火墙。
实现步骤S6的操作为：
查询离IB卡最近的numa：cat/sys/class/net/ib0/device/numa_node；得到结果：numa值(CPU Socket)
IRQ Affinity Configuration：set_irq_affinity_bynode.sh X ib0numa绑定，将IB卡0此设备中断绑定到特殊的CPU X上。
需要补充的是：irq_set_affinity在SMP的情况下，可以通过该callback函数设定CPU紧密度。Linux改进了分配特定中断到指定的处理器或处理器组的功能，这被称为SMPIRQ affinity，它可以控制系统如何响应各种硬件事件，允许你限制或者重新分配服务器的工作负载，从而让服务器更有效的工作。以网卡中断为例，在没有设置SMP IRQ affinity时，所有网卡中断都关联到CPU0，这导致了CPU0负载过高，而无法有效快速的处理网络数据包，导致了瓶颈。通过SMP IRQ affinity，把网卡多个中断分配到多个CPU上，可以分散CPU压力，提高数据处理速度。
在步骤S7中，运行Iperf测试工具时：
Iperf server:#numactl--cpunodebind＝X--membind＝X iperf-s-P 12-i 1；
Iperf client:#numactl--cpunodebind＝X--membind＝X iperf-c-P 12-w 1M-i1-t 120。
NUMA，全称Non-uniform Memory Access，非统一内存访问，介于SMP和MPP之间，各个节点自有内存，访问其它节点的内存则通过高速网络通道。这样系统可以就近分配内存，减少延迟。而numactl，这个命令可以将某个进程绑定到某个node或某个node上的某个或某组核心上。--cpunodebind＝nodes把进程绑定到某CPU节点上；--membind：只从某节点分配内存，当某节点内存不足，则会分配失败。
需要补充的是：iperf是一个网络性能测试工具，iperf可以测试TCP和UDP带宽质量。iperf即可测量最大TCP带宽，也具有多种参数和UDP特性，且可报告带宽，延迟抖动和数据包丢失。iperf工作机制：通常，iperf要先打开server进行监听，然后再打开client发送数据到server。iperf工作流程如下：
(S1首先解析环境变量或命令行参数。
(S2根据命令行参数判断iperf是server还是client，并进入相应的处理流程。
本发明的方法在IB卡性能测试时，绑定IB卡的中断到特定的CPU核心上，大大减轻单一CPU的负担，提高整体的处理效率，进而提高IB卡的吞吐负载性能，提高产品竞争力。
综上所述，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管该具体实施方式部分对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法，其特征在于，该方法通过将IB卡的终端和CPU进行绑定，并且将测试工具Iperf也进行绑定到指定的CPU和内存节点，达到提高IB卡吞吐负载测试的性能。
2.根据权利要求1所述的一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法，其特征在于，该方法的实现步骤包括：
S1：在linux系统下IB卡驱动安装；
S2：配置IB卡，以及HCA之间互相通信；
S3：关闭irqbalance服务；
S4：配置IB卡地址；
S5：调整IB卡的最佳性能；
S6：绑定IB卡的中断到指定CPU；
S7：指定CPU和内存节点运行Iperf工具。
3.根据权利要求2所述的一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法，其特征在于，所述实现步骤S1的操作为：
S11、依次执行下述命令挂在镜像：
mount-o loop MLNX_OFED_LINUX-2.0-3.0.0-rhel6.2-x86_64.iso/mnt；
S12、执行下述命令安装驱动程序：
./mlnxofedinstall执行此命令会提示：“Do you want to continue？[y/N]：”此时输入“y”回车；
c、重启机器：reboot；
d、进入系统执行hca_self_test.ofed命令会自动检查FW版本与驱动版本是否匹配，记录FW版本与驱动版本。
4.根据权利要求2所述的一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法，其特征在于，所述实现步骤S2的操作为：
S21、SUT1上关闭防火墙、设置静态IP地址假设机器的地址为：1.1.1.2；
S22、SUT2同上设置IP：1.1.1.3，测试IB网络是否连通：ping 1.1.1.2。
5.根据权利要求4所述的一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法，其特征在于，上述步骤S21的具体包括：
S211、关闭防火墙：iptables–F或者service iptables stop；关闭测试机器的Selinux：#set enforce 0；
S212、mst start，mst status，查看IB卡devices是否正常；
S213、设置静态IP地址；
vi/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ib0；
写入内容：
TYPE＝Infiniband
DEVICE＝ib0
BOOTPROTO＝static
IPADDR＝1.1.1.2
NETMASK＝255.255.255.0
ONBOOT＝yes
按ESC键，输入“:wq"回车保存退出；
S214、配置完成后重启一下网络，使其生效；
S215、连上IB线，运行hca_self_test.ofed自检程序或者ibstat/ibstatus均可运行ibstat显示卡子状态(State)为：Active，速率(Rate)达到对应型号应达到的速率，且线缆连接正常Physical state:LinkUp，表明卡子处在正常工作状态；IB网络节点之间能够相互ping通，表明IB网络能够工作；
S216、ibdev2netdev查看IB口得状态，如果现实为Down；使用ifup ib0，serviceopensmd start使IB0口连接状态。
6.根据权利要求2所述的一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法，其特征在于，实现步骤S3的具体操作为：
输入命令：#service irqbalance stop，停掉IRQ自动调节的服务进程，然后手动绑定IRQ到不同CPU。
7.根据权利要求2所述的一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法，其特征在于，实现步骤S4的具体操作为：
S41、Get the ib0bus:dev.func info：查看IB0对应的设备地址(<总线>:<接口>.<功能>；
S42、Set Max Read Request to 4096Bytes。
8.根据权利要求2所述的一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法，其特征在于，实现步骤S5的具体操作为：
用“mlnx_tune-p HIGH_THROUGHPUT”来配置服务器；
#mlnx_tune–p HIGH_THROUGHPUT。
9.根据权利要求2所述的一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法，其特征在于，实现步骤S6的操作为：
查询离IB卡最近的numa：cat/sys/class/net/ib0/device/numa_node；得到结果：numa值(CPU Socket)
IRQ Affinity Configuration：set_irq_affinity_bynode.sh X ib0numa绑定，将IB卡0此设备中断绑定到特殊的CPU X上。
10.根据权利要求2所述的一种将IB卡和CPU绑定实现IB卡性能调优的方法，其特征在于，在步骤S7中，运行Iperf测试工具时：
Iperf server:#numactl--cpunodebind＝X--membind＝X iperf-s-P 12-i 1；
Iperf client:#numactl--cpunodebind＝X--membind＝X iperf-c-P 12-w 1M-i 1-t120。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171121 |
|
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