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典型场景实践

场景假定：由于业务需要，用户计划在云主机上部署MySQL数据库服务，并希望通过为云主机配置vNUMA降低数据库访问延时，提升云主机性能。

假定用户已安装ZStack Cloud云平台，并在云平台同一集群内添加两台物理机，物理机基础配置和pNUMA拓扑如表 1和图 1：

表 1. 物理机基础配置
配置项	物理机A	物理机B
型号	PowerEdge R740	PowerEdge R740
CPU	Intel(R) Xeon(R) Silver 4216 CPU @ 2.10GHz *2	Intel(R) Xeon(R) Silver 4216 CPU @ 2.10GHz *2
内存	32GB * 24	32GB * 24
SSD	1. 92T*5	1. 92T*5
RAID卡	PERC H730P Adapter	PERC H730P Adapter
管理网IP地址	172.24.0.172/24	172.24.0.173/24

假定用户计划在以上两台物理机上分别创建一台CentOS 7.6业务云主机，用于运行MySQL 5.7.37数据库服务，云主机的基础配置和MySQL配置如表 2和MySQL配置所示：

表 2. 云主机基础配置
配置项	云主机
CPU	48核
内存	240GB
磁盘容量	100GB
业务网IP	172.24.244.74/16

MySQL配置：

# 最大连接数 max_connections=500 # innodb内存交错分配 innodb_numa_interleave=1 # 预编译SQL语句数量 max_prepared_stmt_count=600000

云主机配置vNUMA实践基本流程如下：

创建业务云主机。
物理机A上的业务云主机配置vNUMA。
场景验证：物理机A上业务云主机和物理机B上业务云主机性能对比。

创建业务云主机。
分别在物理机A和物理机B上创建一台云主机，两台云主机所使用的镜像均已封装MySQL 5.7.37数据库服务，且基础配置相同。
快捷创建云主机详情可参考创建云主机（快捷创建）。
物理机A上的业务云主机配置vNUMA。
为物理机A上的业务云主机配置vNUMA。本场景下，云主机上每个vCPU仅绑定一个pCPU，物理机A上每个pCPU仅绑定一个vCPU。云主机vCPU优先绑定物理机一个pNUMA节点上所有pCPU，即32个vCPU关联pNUMA Node 1，剩下16 vCPU 关联 pNUMA Node 0。作为对照，物理机B上的业务云主机不配置vNUMA。配置过程如下：
在ZStack Cloud主菜单，点击资源中心 > 云资源池 > 虚拟资源 > 云主机，选择目标云主机，点击总览vNUMA，进入配置 vNUMA页面。
说明: vNUMA会根据CPU绑定配置将云主机vCPU和内存进行分组，在为云主机配置vNUMA前，需关闭云主机高级设置计算规格在线修改、内存气球。
可参照以下示例进行vNUMA配置：
- vNUMA：打开vNUMA开关，默认关闭。
- CPU绑定：将云主机的vCPU与物理机的pCPU严格关联，为云主机分配特定的 pCPU，可选择按NUMA结构绑定和输入绑定两种绑定策略。
  - 按NUMA结构绑定：将vCPU按照物理机pNUMA拓扑绑定pCPU。支持手动绑定和智能绑定。
    
    手动绑定支持自定义为所有vCPU绑定pCPU。
    
    智能绑定按pNUMA节点ID从大到小的顺序，将该云主机vCPU与pNUMA节点中pCPU一对一绑定。当一个pNUMA节点中pCPU均已被该云主机vCPU绑定，将依序绑定下一个pNUMA节点中的pCPU。若所有pCPU均已被绑定，但仍有vCPU未绑定pCPU，将轮询至首个绑定的pNUMA节点继续一对一绑定。
    
    一个vCPU支持绑定一个或多个pCPU，同时一个pCPU支持被一个或多个vCPU绑定。
    
    支持展示各个pCPU过去15分钟平均使用率，助力选择最佳pCPU进行绑定。
  - 输入绑定：
    
    点击添加CPU绑定按钮，可设置多条CPU绑定规则。
    
    左侧文本框中输入vCPU范围，在右侧文本框中输入pCPU范围。填写规则：“-”表示区间，“^”表示不包括，每条规则之间用“,”隔开。例如：
    
    0-2表示0、1、2号CPU
    
    ^2表示不包含2号CPU
    
    0-2,^2表示0、1号CPU
    
    1-7,^2,^3,^4,10 表示 1,5,6,7,10号CPU
  说明:
  
  云主机所有vCPU均需绑定pCPU。
  
  单个vCPU所绑定的pCPU均需在一个pNUMA节点中。
  
  vCPU范围取决于所选云主机计算规格，pCPU范围取决于云主机所在物理机的pCPU数量。
  
  如果一个vCPU有多条对应的CPU绑定规则，取其并集。
  
  ZStack Cloud支持CPU超分，vCPU数量可以大于pCPU数量，但如果在CPU绑定规则中设置vCPU数量大于pCPU数量，将会大幅影响云主机性能，不推荐这样设置。
- 重启云主机：选择是否重启云主机，默认不勾选。
  说明:
  
  配置vNUMA后重启云主机生效。
  
  重启云主机可能会导致云主机业务暂时中断，请谨慎操作。
如图 2所示：
图 2. 配置vNUMA
云主机配置vNUMA并重启后，将生成vNUMA拓扑结构，可在云主机总览页查看：
- vNUMA：
  - 绑定了同一个pNUMA节点中pCPU的vCPU形成一个vNUMA节点，各个vNUMA节点均关联对应pNUMA节点。
  - 总内存为vCPU可直接访问的所在vNUMA节点本地内存总量。
- pNUMA：
  - 展示云主机所关联的所有pNUMA节点。
  - 总内存为pCPU可直接访问的所在pNUMA节点本地内存总量。
  - 空闲内存为pCPU可直接访问的所在pNUMA节点本地空闲内存。
  - 总内存和空闲内存均取自pNUMA节点真实硬件物理内存容量。
云主机vNUMA性能测试-物理机A生成的vNUMA拓扑图如图 3所示：
图 3. vNUMA拓扑图

场景测试与验证：物理机A上业务云主机和物理机B上业务云主机性能对比。

测试环境和工具准备。
在ZStack Cloud添加一台物理机C，可与物理机A和B以及两台云主机可网络互通。该物理机用于安装sysbench及其相关依赖。
运行以下命令安装依赖gcc、make、automake、libtool、libaio-devel、pkgconfig、mysql-devel、mysql-common、mysql-libs、mysql-libs-compat，其中MySQL相关的依赖需要与MySQL版本一致：
```
yum install gcc make mysql-devel mysql-common mysql-libs mysql-libs-compat
```
在GitHub下载测试工具sysbench，执行以下命令安装：
```
# 解压sysbench tar -zxvf sysbench-1.0.20.source.tar.gz # 安装sysbench ./autogen.sh ./configure --with-mysql make make install
```

测试脚本准备。

本场景通过测试脚本进行验证，部分测试脚本内容为：

#!/usr/bin/bash   hosts=("172.24.244.76" "172.24.244.73") port="3306" user="test" passwd="Qwert-12345" db_name="ptest" table_num="200" table_size="100000" interval="30" thread_num="300" test_time=600 delay_time=30 sysbench_path="/root/workspace/sysbench-1.0.20/src/sysbench" lua_oltp_path="/root/workspace/sysbench-1.0.20/src/lua/oltp_read_write.lua"   current_time=$(date "+%Y%m%d%H%M%S") result_dir="/tmp/sysbench/${current_time}"  ...

其中以下四个测试参数意义如下：

测试参数	参数含义
table_num	测试数据表数量
table-size	每张测试表的数据量
thread_num	测试并发用户数量
test_time	测试时间

测试结果分析。

本场景下，测试性能指标为每秒事务数（TPS）以及95%响应时间。物理机A和物理机B上的云主机性能指标表现如下：

场景	云主机	TPS	TPS提升百分比	95%响应时间（秒）	95%响应时间下降百分比
vNUMA关闭	vNUMA性能测试-物理机B	1843	/	292.60	/
vNUMA开启	vNUMA性能测试-物理机A	1998	8.41%	248.83	14.96%
vNUMA关闭、CPU绑定保留	vNUMA性能测试-物理机A	1862	1.03%	277.21	5.26%