项目背景

基于国家对信创项目的大力推进，为了自主可控的技术发展，基础组件将逐步由国产组件替代，因此从数据库入手，将弹性库 JED 部署在国产华为鲲鹏机器上 (基于 ARM 架构) 进行调优，与 Intel (X86) 进行性能对比。

物理机配置

处理器厂商	架构设计	CPU 型号	CPU	睿频	内存频率	操作系统
华为	ARM	kunpeng920-7262C	128C	无	3200 MT/s	欧拉
Intel	X86	platium-8338C-3rd	128C	开启	3200 MT/s	centos 8
Intel	X86	platium-8338C-3rd	128C	开启	3200 MT/s	centos 8

数据库配置

部署机房	廊坊
部署方式	容器
网关配置	16C/12G 磁盘:/export:30G
数据库架构	1 个集群，一主一从
数据库配置	8C/24G 磁盘:/export:512G

调优成果

调优前：背景压力 50% 时，JED on 鲲鹏读性能是 Intel 的 58%，写性能为 68%

调优后: JED on 鲲鹏读性能至 Intel 的 99%，写性能至 Intel 的 121%，读写混合 7:3 时达到 113% ，TP99 和响应时间表现较优，数据库 CPU 使用率此时均达 100%，调优过程中的主要场景与性能数据记录如下：

具体调优流程

1、BIOS 优化

需要机房修改，并重启宿主机

预期：CPU prefetching 对数据库性能有影响，需要关闭; Power Policy 开箱即为 Performance；Smmu 可不关闭

2、宿主机 pagesize 改大页 4K 改为 64K

原配置：

页表大小对数据库性能有影响，请确认 x86 和鲲鹏的宿主机系统的页表大小是否一致更改宿主机操作系统的页表大小需要重新编译内核，不同 OS 上操作有差异，可与运维团队联系更改

rpm -ivh http://storage.jd.local/k8s-node/kernel/5.10-jd_614-arm64/kernel-5.10.0-1.64kb.oe.jd_614.aarch64.rpm --force

3、宿主机 OS 内优化

3.1 关闭防火墙

线上机器已关闭，无需修改

systemctl status firewalld.service 
systemctl stop firewalld.service 
systemctl disable firewalld.service
systemctl status firewalld.service

3.2 网络内核参数优化（宿主机重启后会失效）

读写性能未看到明显提升不改动

echo 1024 >/proc/sys/net/core/somaxconn
echo 16777216 >/proc/sys/net/core/rmem_max
echo 16777216 >/proc/sys/net/core/wmem_max
echo "4096 87380 16777216" >/proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem 
echo "4096 65536 16777216" >/proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem 
echo 360000 >/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog

3.3 IO 参数优化

性能未见提升不改动

echo deadline > /sys/block/nvme0n1/queue/scheduler;
echo deadline > /sys/block/nvme1n1/queue/scheduler;
echo deadline > /sys/block/nvme2n1/queue/scheduler;
echo deadline > /sys/block/nvme3n1/queue/scheduler;
echo deadline > /sys/block/sda/queue/scheduler;
echo 2048 > /sys/block/nvme0n1/queue/nr_requests;
echo 2048 > /sys/block/nvme1n1/queue/nr_requests;
echo 2048 > /sys/block/nvme2n1/queue/nr_requests;
echo 2048 > /sys/block/nvme3n1/queue/nr_requests;
echo 2048 > /sys/block/sda/queue/nr_requests

3.4 缓存参数优化

性能未见提升不改动

echo 5 >/proc/sys/vm/dirty_ratio; 
echo 1 > /proc/sys/vm/swappiness

3.5 网卡中断绑核

整体方案不落地，但 ethxx 网卡队列数可修改

ethtool -l ethxxx 查看 ethxxx 网卡队列数

ethtool -L ethxxx combined 8 ethxxx 网卡队列数需要设成 8，和 x86 一致，修改后性能有提升（所有流量都是从 eth 网卡进去的）。

systemctl stop irqbalance
systemctl disable irqbalance

ethtool -L eth0 combined 1 #将网卡eth0的队列配置为 combined 模式，将所有队列合并为一个。 
#eth0 修改为实际使用的网卡设备名 这项参数对性能有影响

# 查看网卡队列信息
ethtool -l ethxxx

netdevice=eth0
cores=31
#查看网卡所属的 NUMANODE
cat /sys/class/net/${netdevice}/device/numa_node
#查看网卡中断号
cat /proc/interrupts | grep $(ethtool -i $netdevice | grep -i bus-info | awk -F ': ' '{print $2}') | awk -F ':' '{print $1}'
# 网卡中断绑核
for i in `cat /proc/interrupts | grep $(ethtool -i $netdevice | grep -i bus-info | awk -F ': ' '{print $2}')| awk -F ':' '{print $1}'`;do echo ${cores} > /proc/irq/$i/smp_affinity_list;done
netdevice=eth0
# 查看绑核后的结果
for i in `cat /proc/interrupts | grep $(ethtool -i $netdevice | grep -i bus-info | awk -F ': ' '{print $2}')| awk -F ':' '{print $1}'`;do cat /proc/irq/$i/smp_affinity_list;done

netdevice=eth1
cores=31
# 网卡中断绑核
for i in `cat /proc/interrupts | grep $(ethtool -i $netdevice | grep -i bus-info | awk -F ': ' '{print $2}')| awk -F ':' '{print $1}'`;do echo ${cores} > /proc/irq/$i/smp_affinity_list;done

# 查看绑核后的结果
for i in `cat /proc/interrupts | grep $(ethtool -i $netdevice | grep -i bus-info | awk -F ': ' '{print $2}')| awk -F ':' '{print $1}'`;do cat /proc/irq/$i/smp_affinity_list;done

4、业务容器绑 NUMA（升级调度器并部署混部 agent）

平台部署前，如果需要测试，可自行修改容器的 cgroup 配置进行绑核，将 CPU 与内存与背景压力所在的 NUMA 隔离。

举例操作如下

# 进入业务容器cgroup配置地址
cd /sys/fs/cgroup/cpuset/kubepods/burstable/poded***********/7b40a68a************
# 停docker，如果重启会重置cgroup配置
systemctl stop docker
# 压测过程中注意观察配置文件是否生效，如果docker服务会不停重启，可写个小脚本一直停服务或者覆盖写cgroup配置
echo 16-23 > cpu.set
echo 0 > mem.set

5、mysql-crc32 软编改成硬编针对 ARM

数据库侧编译，可统一部署

cd /mysql-5.7.26
git apply crc32-mysql5.7.26.patch

6、mysqld 反馈编译优化

数据库侧编译，可统一部署

需要确认使用 openEuler gcc 10.3.1

https://gitee.com/openeuler/A-FOT/wikis/README

环境准备 (在测试环境和编译环境执行)

git clone https://gitee.com/openeuler/A-FOT.git
yum install -y A-FOT (仅支持 openEuler 22.03 LTS) 
yum -y install perf

修改配置文件 a-fot.ini(在测试环境和编译环境执行)

cd /A-FOT
vim ./a-fot.ini # 修改内容如下
# 文件和目录请使用绝对路径
# 优化模式(AutoFDO、AutoPrefetch、AutoBOLT、Auto_kernel_PGO)(选择 AutoBolt) opt_mode=AutoBOLT
# 脚本工作目录(用来编译应用程序/存放 profile、日志，中间过程文件可能会很大，确保有 150G 的空 间)
work_path=/pgo-opt
# 应用运行脚本路径(空文件占位即可，使用 chmod 777 /root/run.sh 赋予可执行权限) run_script=/root/run.sh
# GCC 路径(bin、lib 的父目录，修改成所要使用的 gcc 的目录)
gcc_path=/usr
# AutoFDO、AutoPrefetch、AutoBOLT
# 针对应用的三种优化模式，请填写此部分配置
# 应用进程名
application_name=mysqld
# 二进制安装后可执行文件
bin_file=/usr/local/mysql-pgo/bin/mysqld
# 应用构建脚本路径(文件内填写源码编译 mysql 的相关命令，   赋予可执行权限)
chmod 777 /root/ build.sh
build_script=/root/build.sh
# 最大二进制启动时间(单位:秒)
max_waiting_time=700
# Perf 采样时长(单位:秒)(设置采样时间为 10min)
perf_time=600
# 检测是否优化成功(1=启用，0=禁用) check_success=1
# 构建模式 (Bear、Wrapper) build_mode=Wrapper
# auto_kernel_PGO
# 针对内核的优化模式，请填写此部分配置
# 内核 PGO 模式(arc=只启用 arc profile，all=启用完整的 PGO 优化) pgo_mode=all
# 执行阶段(1=编译插桩内核阶段，2=编译优化内核阶段) pgo_phase=1
# 内核源码目录(不指定则自动下载) kernel_src=/opt/kernel
# 内核构建的本地名(将根据阶段添加"-pgoing"或"-pgoed"后缀) kernel_name=kernel
# 内核编译选项(请确保选项修改正确合法，不会造成内核编译失败) #CONFIG_...=y
# 重启前的时间目录(用于将同一套流程的日志存放在一起)
last_time=
# 内核源码的 Makefile 地址(用于不自动编译内核的场景) makefile=
# 内核配置文件路径(用于不自动编译内核的场景) kernel_config=
# 内核生成的原始 profile 目录(用于不自动编译内核的场景) data_dir=

/root/build.sh (参考内容如下)

cd /mysql-8.0.25 rm -rf build mkdir build
cd build
cmake .. -DBUILD_CONFIG=mysql_release -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/mysql-pgo -
DMYSQL_DATADIR=/data/mysql/data -DWITH_BOOST=/mysql-8.0.25/boost/boost_1_73_0 make -j 96
make -j 96 install

反馈编译

1. 第一次编译

可以跳过，直接把 A-FOT 放在有可执行的 mysql 进程 docker 即可

2. 数据采集（在测试环境执行）

按照如下方式修改/A-FOT/a-fot 文件:对 409，以及 414-416 的函数进行注释

启动 mysqld 进程，同时压力端开始对 mysql 发压力，使得 mysqld 开始处理业务

执行 ./a-fot 屏幕出现如下回显

成功后可以在对应的/pgo-opt 目录下观察到 profile.gcov 文件

打开后为如下内容

3. 手动合入 Profile 进行编译

cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/mysql-5.7.26-pgo/ -
DMYSQL_DATADIR=/data/mysql/data -DSYSCONFDIR=/usr/local/mysql-5.7.26- pgo/etc -DWITH_INNOBASE_STORAGE_ENGINE=1 - DWITH_PERFSCHEMA_STORAGE_ENGINE=1 - DWITH_BLACKH0LE_ST0RAGE_ENGINE=1 -DDEFAULT_CHARSET=utf8 - DDEFAULT_COLLATION=utf8_general_ci - DMYSQL_UNIX_ADDR=/data/mysql/tmp/mysql.sock -DENABLED_LOCAL_INFILE=ON -DENABLED_PROFILING=ON - DWITH_DEBUG=0 -DMYSQL_TCP_PORT=3358 - DCMAKE_EXE_LINKER_FLAGS="-ljemalloc" -Wno-dev -DWITH_BOOST=/mysql-5.7.26/boost/boost_1_59_0 -Wno-dev -DCMAKE_CXX_FLAGS="-fbolt-use=Wl,-q" -DCMAKE_CXX_LINK_FLAGS="-Wl,-q"

PATH_OF_PROFILE 改成 profile 所在的原始路径

7、go 的版本升级以及反馈编译

数据库相关代理使用 go 的才需要操作

7.1 升级 golang 到 1.21

7.2 Go PGO 优化

1.import pprof 程序的代码中添加 import _ "net/http/pprof"

2.启动程序，进行压力测试

压力启动后，执行下面操作，收集 profiling 文件，second 是采集时间，单位是 s curl -o cpu.pprof http://localhost:8080/debug/pprof/profile?seconds=304、根据生成的 cpu.pprof 重新编译二进制 mv cpu.pprof default.pgo 重新编译程序启用 –pgo 选项 go build –pgo=auto

关于性能的提升情况，Golang 官方给出的数据是：

在 Go1.21 中，一组具有代表性的 Go 程序的基准测试表明，使用 PGO 构建可以提高大约 2-7% 的性能。

作者：京东零售朱晨

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