服务器体系（SMP/NUMA/MMP）

1 一、架构概述

从系统架构来看，目前的商用服务器大体可以分为三类：

• 对称多处理器结构（SMP：Symmetric Multi-Processor）
• 非一致存储访问结构（NUMA：Non-Uniform Memory Access）
• 海量并行处理结构（MPP：Massive Parallel Processing）

共享存储型多处理机有两种模型：

• 均匀存储器存取（Uniform-Memory-Access，简称UMA）模型
• 非均匀存储器存取（Nonuniform-Memory-Access，简称NUMA）模型

NUMA这个名词在不同的上下文中可能会涉及不同的概念，需要根据具体情况加以区分

2 二、服务器体系结构

2.1 SMP（Symmetric Multi-Processor）

对称多处理器结构，是指服务器中多个CPU对称工作，无主次或从属关系。

各CPU共享相同的物理内存，每个CPU访问内存中的任何地址所需时间是相同的，因此SMP也被称为一致存储器访问结构（UMA：Uniform Memory Access）。

2.1.1 传统SMP结构

1. 示意图概述 1）处理器通过前端总线（Front Side Bus, FSB）连接到北桥。 2）北桥包含内存控制器（Memory Controller），当处理器需要读取或者写回数据时，就通过前端总线和内存控制器通信。 3）南桥也称为IO桥（IO bridge），负责I/O总线之间的通信，比如PCI总线、SATA、USB等，可以连接光驱、硬盘、键盘灯设备交换数据。

2. 注意事项 1）处理器之间的所有数据通信必须经过前端总线 2）处理器访问内存、访问所有的外设，都需要通过北桥 3）处理器都共享一个内存端口，意味着同一时刻，只能够读或写 4）处理器和挂接到南桥设备的通信，需要北桥路由 5）南桥挂接的所有设备访问内存，需要通过北桥

3. 瓶颈解析 1）为设备去访问RAM的瓶颈。解决办法是DMA，让设备直接通过北桥访问RAM，而不需要CPU的介入。如今挂到任一bus的所有高性能设备都能利用DMA。虽然DMA减少了CPU的工作量，但是争用了北桥的带宽 2）北桥到RAM的瓶颈。老的系统里只有一条通往所有RAM芯片的bus。现在的RAM类型要求有两条独立的bus，所以倍增了带宽（DDR2里称为channel）。北桥通过多个channel交替访问内存。

可以看出，这种系统的瓶颈就在北桥中。

2.1.2 多内存控制器结构

1. 示意图概述 1）内存控制器并没有被集成在北桥中，而是被单独隔离出来以协调北桥与某个相应的内存之间的交互。这样的话，北桥可以和多个内存相连。

2. 瓶颈解析 1）这种架构增加了内存的访问带宽，缓解了不同设备对同一内存访问的拥塞问题，但是却没有改进单一北桥芯片的瓶颈的问题。

2.2 NUMA（Non-Uniform Memory Access）

由于SMP在扩展能力上的限制，人们开始探究如何进行有效地扩展从而构建大型系统的技术，NUMA就是这种努力下的结果之一

利用NUMA技术，可以把几十个CPU(甚至上百个CPU)组合在一个服务器内。

2.3 MPP（Massive Parallel Processing）