数据库选型:多核还是多线程?

Posted 数据和云

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了数据库选型:多核还是多线程?相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

数据库选型,是用多核主机还是多线程主机?我是否可以用比较便宜的单核超线程(Hyper-Threading,HT)的机器,来替代双核非HT的机器?


回答这个问题,我们由浅入深的来看。

一,术语:

槽位(socket):指机器上可以容纳物理CPU个数的空间。一般也成为多少多少“路”,英文除了socket,也成processors。

核(core):指一个CPU中,包含若干个独立组成部分。

指令(Instruction):一个指令包含如下步骤:指令预取(IF),指令解码(ID),执行(EX),内存访问(MEM),寄存器写回(WB)
注,读取寄存器是在ID阶段。

指令流水线(Instruction pipelining):由于指令被切割成上面5部分,那么通过(以类似流水线的方式)同时执行不同指令的不同部分,来提高吞吐量。


为什么能提高吞吐量,我们打个比方:麦当劳买汉堡,要经过点餐(1分钟),做汉堡(3分钟),做薯条(2分钟),包装(1分钟),送餐(1分钟)。


(1)那么如果非流水线模式,顾客A需要等1+3+2+1+1=8分钟,如果顾客B是和顾客A一起到的,那么他需要等顾客A完成之后,再继续等8分钟。所以如果同时有N个顾客,顾客N需要等的时间是8N分钟。


(2)如果是采用流水线模式,顾客A点完餐,开始做汉堡的时候,此时点餐的服务员开始服务顾客B,那么顾客B需要等待11分钟。
如果同时有N个顾客,那么顾客N需要等的时间是1+3N+2+1+1=5+3N分钟。

数据库选型:多核还是多线程?


由此可见流水线模式提高了效率,或者说吞吐量。可以在单位时间内服务更多的用户。HT模式下,只是将原来的CPU寄存器分成了2个,从这个角度上提高了吞吐量

数据库选型:多核还是多线程?


但是由于其他如L1,L2等等都是共享的,因此还是会存在竞争。那么,指令的5个步骤,比作麦当劳买汉堡的5个步骤,也是类似的。


时钟频率(clock rate):每个CPU指令可能花费一个或者多个时钟周期,如5Ghz表示CPU每秒运行50亿个时钟周期。注:更快的时钟频率并不一定高性能,它取决于快速周期中到底做什么。如果他们大部分时间是停滞等待内存访问,那么更快的执行实际并不能提高CPU指令的执行效率或者吞吐量。


CPU内存缓存:

数据库选型:多核还是多线程?


注1:HT CPU的寄存器(Register)独立,但是L1和L2缓存都是共享的。另外,负责运算的ALU(负责整形运算),FPU(负责浮点运算),以及MMU和TLB也都是共享的。

注2:多核CPU,L1缓存独立,但是共享L2缓存。(2012年前,L3缓存是外置的,没有集成在芯片内)

数据库选型:多核还是多线程?

注3:L1和L2之间有MMU和TLB

数据库选型:多核还是多线程?


TLB(Translation Lookaside Buffer):维基上叫或者页表缓存,你可以理解成这是页表的buffer

调度器(Scheduler):将CPU分配给线程的kernel程序。

上下文切换(context switch):多个进程分享CPU资源的一种方式。

数据库选型:多核还是多线程?

注意其实最后的2个概念是kernel了,而不是CPU硬件了。


CPU这些组件存在的意义
  • 1.在单核计算机里,有一个资源是无法被多个程序并行使用的:CPU。
    没有操作系统的情况下,一个程序一直独占着全都CPU。
    如果要有两个任务来共享同一个CPU,程序员就需要仔细地为程序安排好运行计划–某时刻cpu和由程序A来独享,下一时刻cpu由程序B来独享
    而这种安排计划后来成为OS的核心组件,被单独名命为“scheduler”,即“调度器”,它关心的只是怎样把单个CPU的运行拆分成一段一段的“运行片”,轮流分给不同的程序去使用,而在宏观上,因为分配切换的速度极快,就制造出多程序并行在一个CPU上的假象。

 
三、相关

1. NUMA架构。注意这是针对多socket来讲的,不是针对多core或者多线程。

2. 关于MMU和TLB,当内存较多时,TLB无关管理太多的物理内存页面,此时就引入了大页(Huge Page)。因此对于使用较多内存的数据库(如32G以上),建议开启HugePage,但是要注意关闭透明大页(Transparent HugePage)。另外,注意12c的pre_page_sga内部算法已经改变,可以使用pre_page_sga。

3. 关于CPU调度时,进程优先级的问题,对于高写入的oracle数据库,建议将lgwr放在”_high_priority_processes”.

4. 对于单核HT的CPU,只是独立的寄存器,而L1,L2等组件,还是共享,肯定会在这一层存在争用。

5. 对于多core的CPU,寄存器和L1独立,L2以下部分共享。由于总线(BUS)是共享的,所以总线带宽肯定会有瓶颈。

6. 对于多socket的CPU,一个多几个socket的CPU可以组成一个numa node,需要注意memory remote调用的问题。

7. 单核HT的CPU不应该和双核非HT的CPU比较,应该是和单核非HT的CPU比较,根据intel自己的介绍, 而不是理想中的翻倍,而且,这应该还是在没有争用的情况下。

 
四、回答一开始的问题。
有了上面的知识,我们就可以回答一开始提出的问题:买贵的。:)


如果觉得文章好,欢迎打赏:

数据库选型:多核还是多线程?

加入"云和恩墨大讲堂"微信群,参与讨论学习


关注公众号,获得后续精彩分享

近期文章

以上是关于数据库选型:多核还是多线程?的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

linux单进程如何实现多核cpu多线程分配?

多线程利用多核,cpu利用率却达不到100%?

nodejs是单线程还是多线程

为什么多线程可以利用到多核?

对于大型多核机器上的数据密集型任务,多线程性能影响是啥? [关闭]

python多线程不能利用多核cpu,但有时候多线程确实比单线程快。