多CPU架构变迁之SMP、NUMA和MPP

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多CPU架构变迁之SMP、NUMA和MPP

服务器最开始的时候是单CPU,然后才进化到了双CPU甚至多CPU的SMP架构。所谓SMP架构指的是多路CPU无主次,共享内存、总线、操作系统等。此时每个CPU访问内存任何地址所耗费的时间是相等的。所以也称为一致存储器访问结构

大家共享同样的内存,所以扩展能力有限,因为CPU数量增加了,内存访问冲突也会增加。为了进一步提高CPU数量的同时还能保证效率,NUMA架构出现了,将多个SMP进行松耦合。

多CPU架构变迁之SMP、NUMA和MPP

非一致存储访问结构:(NUMA,Non-Uniform Memory Access)

更多请参考:https://www.xmmup.com/neicunfenpeizhongdenuma.html

NUMA架构中,多个SMP通过Crossbar switch交换矩阵进行互联。
每个SMP有自己的内存,同时还可以访问其他SMP的内存,但是需要经过高速交换矩阵,很显然SMP访问自己的内存速度非常高,但是访问远端的SMP的内存还需要经过交换矩阵,延迟增加,可以看出NUMA通过牺牲内存的访问时延来达到更高的扩展性。

多CPU架构变迁之SMP、NUMA和MPP

总之,SMP与NUMA架构对软件程序方面影响扩展性不大,一台主机内都使用单一的操作系统。
缺点是CPU数量增加,访问远端内存的时延也会增加,性能不能线性增加。此时MPP架构就出现了。

海量并行处理结构:(MPP,Massive Parallel Processing)

MPP说白了就是将多台独立的主机组成集群。显然在此架构下,每个节点都有各自的CPU、内存、IO总线、操作系统,完全松耦合。最关键的是MPP集群中的软件架构也相应的改变了,这样MPP的效率随节点数量增加就可以线性增加了。

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