IBM Power10 性能用戶指南

Power10 效能快速入門指南
（Power10 QSG）
2021年XNUMX月

最小內存

對於每個處理器插槽，至少填滿 8 個 DIMM 中的 16 個

在一個節點中，至少填滿 32 個 DIMM 中的 64 個
在 4 節點系統中，至少填充 128 個 DIMM 中的 256 個

DDIMM 插頭規則

滿足允許的最小記憶體（每個處理器插槽至少填充 8 個 DIMM 中的 16 個）
每個處理器下的所有 DIMM 的容量必須相同

功能升級將以 4 個 DDIMM 為增量提供，所有這些都具有相同的容量。
插入連接到給定處理器模組的站點的 DDIMM 的唯一有效數量是 8 或 12 或 16。

內存性能

隨著記憶體量分佈在更多 DDIMM 插槽中，系統效能會提高。對於前amp例如，如果節點需要 1TB，則最好使用 64 x 32GB DIMM，而不是 32 x 64GB DIMM。
插入相同尺寸的 DIMM 將提供最高性能

隨著更多四邊形相互匹配，系統效能得到提高
隨著更多處理器 DDIMM 相互匹配，系統效能得到提高
如果抽屜之間的記憶體容量平衡，則多抽屜系統的系統效能會提高。

記憶體頻寬

DDIMM 容量	理論最大頻寬
32GB、64GB（DDR4@3200Mbps）	409GB/秒
128GB、256GB（DDR4@2933Mbps）	375GB/秒

概括

為了獲得最佳效能，通常建議在系統中的所有系統節點抽屜和所有處理器插槽上均勻安裝記憶體。在已安裝的系統平面卡上平衡記憶體可以以一致的方式進行記憶體訪問，通常會為您的配置帶來更好的效能。
雖然最大記憶體頻寬是透過填充所有記憶體插槽來實現的，但在初始系統訂購時決定使用哪種記憶體功能大小時，應考慮未來記憶體添加的計劃。

P10 運算與 MMA 架構

2x 頻寬匹配 SIMD*
每個核心 8 個獨立的固定和浮動 SIMD 引擎
4 – 32x 矩陣數學加速*
每個核心 4 512 位元引擎 = 2048b 結果/週期
單精度、雙精度和降精度的矩陣數學外積。

POWER ISA v3.1 中引入了 MMA 架構支持
支援 SP、DP、BF16、HP、Int-16、Int-8 和 Int-4 精度等級。

P10 MMA應用程式和工作負載集成

具有密集線性代數計算、矩陣乘法、卷積、FFT 的 ML 和 HPC 應用程式可以透過 MMA 加速

GCC 版本 >= 10 和 LLVM 版本 >=12 透過內建支援 MMA。
OpenBLAS、IBM ESSL 和 Eigen 函式庫已針對 P10 使用 MMA 指令進行了最佳化。

透過上述 BLAS 函式庫輕鬆整合企業應用程式、ML 框架和開放社群包的 MMA。

PowerPC 矩陣乘法輔助內建函數 https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/PowerPC-Matrix-Multiply-Assist-Built-in-Functions.html
矩陣乘法輔助最佳實務指南 https://www.redbooks.ibm.com/Redbooks.nsf/RedpieceAbstracts/redp5612.html?Open虛擬處理器

所有共享分區的授權核心數總和不能超過共享池中的核心數
確保框架上任何共享分區的已配置虛擬處理器數量不超過共享池中的核心數量

配置共享分區的虛擬處理器數量以滿足峰值容量需求
配置共享分區的授權核心數以平均該分區的利用率以獲得更好的效能

為了確保更好的記憶體和CPU關聯性（避免虛擬處理器不必要的搶佔），請確保所有共享分區的授權核心數總和接近共享池中的核心數

處理器相容模式

AIX 有 2 種處理器相容模式可用：POWER9 和 POWER9_base。預設為 POWER9_base 模式。

Linux 有 2 種處理器相容模式可用：POWER9 和 POWER10 模式。預設為 POWER10 模式。
LPM分區後，更改處理器相容模式時需要重新啟動電源

處理器折疊注意事項

對於在 Power9 上執行 AIX 的共用分割區，預設 vpm_throughput_mode = 0，在 Power10 上，預設 vpm_throughput_mode = 2。
對於執行 AIX 的專用分割區，Power0 和 Power9 上的預設 vpm_throughput_mode = 10。

LPAR 頁表大小注意事項

• 從執行Linux 的Power10 開始支援基數頁表。它可以潛在地提高工作負載效能。

參考：
將工作負載移轉到 IBM POWER Systems 的提示與技巧： https://www.ibm.com/downloads/cas/39XWR7YM
IBM POWER 虛擬化最佳實務指南： https://www.ibm.com/downloads/cas/JVGZA8RW

確保作業系統層級是最新的
Fix Central 提供 AIX、IBM i、VIOS、Linux、HMC 和 F/W 的最新更新。除此之外，FLRT 工具也為每個 H/W 型號提供建議的等級。使用這些工具使您的系統保持最新。如果您無法升級到建議的級別，請參閱《將工作負載遷移到基於 IBM POWER10 處理器的系統的提示和技巧》文件中的已知問題部分。
AIX CPU 使用率
在 POWER10 上，AIX OS 系統經過最佳化，可在使用專用處理器運作時以更高的 CPU 使用率實現最佳原始吞吐量。當使用共享處理器運作時，AIX OS 系統經過最佳化以減少 CPU 使用率 (pc)。如果客戶需要進一步降低 CPU 使用率 (pc)，請使用調度可調 pm_throughput_mode 來調整工作負載並評估原始吞吐量與 CPU 使用率的優勢。
NX GZIP
採取先進tag若要在 POWER10 系統上進行 NX GZIP 加速，LPAR 必須處於 POWER9 相容模式（不是 POWER9_base 模式）或 POWER10 相容模式。
IBM i
確保 IBM I 作業系統層級是最新的。 Fix Central 提供 IBM I、VIOS、HMC 和韌體的最新更新。 https://www.ibm.com/support/fixcentral/
韌體
確保系統韌體等級是最新的。 Fix Central 提供 IBM I、VIOS、HMC 和韌體的最新更新。 https://www.ibm.com/support/fixcentral/
記憶體 DIMM
遵循正確的記憶體插件規則。如果可能，請完全填充記憶體 DIMM 插槽並使用類似大小的記憶體 DIMM。
處理器SMT級別
採取充分的advantag為了了解 Power10 CPU 的效能，我們建議客戶使用 IBM i 預設處理器多工設置，這將最大限度地提高 SMT
LPAR 配置的等級。
分區放置
目前的韌體等級可確保分割區的最佳放置。但如果對CEC上的分區執行頻繁的DLPAR操作，建議使用DPO
以優化佈局。
虛擬處理器－共享處理器與專用處理器
利用專用處理器實現最佳分區級效能。
能源規模
為了獲得最佳 CPU 處理器速度，請確保設定「最大效能」（IBM Power E1080 的預設值）。此設定可在 ASMI 中配置。
儲存與網路 I/O
VIOS 提供靈活的儲存和網路功能。為了獲得最佳效能，請使用本機 IBM i 介面進行 I/O。
更全面的訊息
請參閱連結：IBM I on Power – 效能常見問題解答 https://www.ibm.com/downloads/cas/QWXA9XKN

企業 Linux 作業系統 (OS) 是混合雲端基礎架構和擴展企業軟體解決方案的堅實基礎。最新版本針對一流的 Power10 Enterprise 系統進行了最佳化
電源10

SLES15SP3、RHEL8.4支援Power10本機模式
羅盤模式支援允許客戶從老一代電源系統（P9 和 P8）遷移
Power10 模式下的預設基數轉換支持
加密效能顯著提升

Linux + PowerVM

支援 PowerVM 企業功能：LPM、共享 CPU 池、DLPAR
創新解決方案：SAP HANA 借助 4PB 虛擬位址空間實現未來應用程式成長
減少重新載入資料的時間：SAP HANA 的虛擬 PMEM 支持
世界一流的支援與服務

支援的發行版：

從 Power9 開始，PowerVM 分區僅支援 RedHat 和 SUSE
有關涵蓋舊一代硬體的發行版支援矩陣的詳細信息

LPM 支援：

將 Linux 邏輯分割區從舊一代 Power 系統中遷移出來，應用程式停機時間幾乎為零
參考：LPM指南及相關訊息

特定功率封裝：

PowerPC-utils 軟體包：包含用於維護 IBM PowerPC LPAR 的實用程式。作為發行版的一部分提供。
Advanced Toolchain for Linux on Power：包含最新的編譯器、執行時間函式庫。

最佳實踐：

RHEL 提供預先定義的調整作為調整服務的一部分。
請參閱最新的 SAP 說明，以了解 SAP 應用程式的建議作業系統設定。通常在RHEL中使用tuned，在SLES中使用capture或sapconf
頻率由 PowerVM 管理。參考：能源管理
啟動Power8巨大動態DMA視窗有助於提升I/O效能。
啟動 Power9 24×7-Monitoring 與 perf 工具整合。允許監控整個系統。

確保系統韌體等級是最新的。
PowerPC-utils 中的 lparnumacore 顯示 LPAR 的目前關聯性分數。 DPO 可用於提高 LPAR 親和力得分。

更多閱讀：

SLES for Power 和一些引人注目的功能。
Linux on Power Systems、Linux on Power Systems 伺服器入門
企業Linux社區
IBM Power 系統支援不同速度和連接埠數量的各種網路介面卡。

如果您使用與先前的系統相同的網路介面卡，則最初應在新系統上使用相同的調整。
大多數乙太網路適配器支援多個接收和傳輸佇列，其緩衝區大小可以改變以增加最大資料包計數。
不同適配器的預設佇列設定有所不同，並且可能不是在客戶端-伺服器模型中實現最大訊息速率的最佳設定。

使用額外的佇列會增加系統的CPU使用率；因此應針對特定工作負載使用最佳隊列設定。

高速適配器注意事項

具有 25 GigE 和 100 GigE 網路適配器的更高速網路需要多個平行執行緒和驅動程式屬性調整。
如果是 Gen4 轉接器，請確保轉接器安裝在 Gen4 插槽上。

壓縮、加密和複製等附加功能可能會增加延遲

更改 AIX 中的隊列設置
更改 AIX 中的接收/傳輸佇列數

ifconfig enX 分離
chdev -l entX -aqueues_rx= -a 隊列_tx=
chdev -l enX -a 狀態=啟動

更改 Linux 中的隊列設置
更改 Linux 中的佇列數量 ethtool -L ethX合併

更改 AIX 中的佇列大小

ifconfig enX 分離
chdev -l entX -a rx_max_pkts = -a tx_max_pkts =
chdev -l enX -a 狀態=啟動

更改 LinuxP 中的佇列大小： ethtool -G ethX rx TX

虛擬化

支援 SRIOV、vNIC、vETH 形式的虛擬化網路。與本機 I/O 相比，虛擬化確實會增加延遲並降低吞吐量。
除了後端硬體之外，確保 VIOS 記憶體和 CPU 數量足以提供所需的吞吐量和回應時間

IBM PowerVM 最佳實務對於調整 VIOS 規模非常有幫助
如果您使用與先前的系統相同的儲存適配器，則最初應在新系統上使用相同的調整。如果現有系統需要額外的效能，則應執行正常調整。
如果新系統上的儲存子系統與先前的系統明顯不同，則以下注意事項可能會對應用程式的感知速度產生負面影響：

從直連儲存（DAS 或內部）變更為儲存區域網路 (SAN) 或網路附加儲存 (NAS)（或外部儲存）可能會增加延遲。
壓縮、加密和重複資料刪除等附加功能可能會增加延遲。
減少儲存 LUN 的數量可以減少伺服器中支援所需吞吐量所需的資源。

請參閱新設備的調整或設定指南以了解這些影響。
與本機 I/O 相比，虛擬化確實會增加延遲並降低吞吐量。除了後端硬體外，還要確保VIOS記憶體和CPU
在 VIOS 中遷移到更高速的虛擬化適配器將需要調整 CPU 和記憶體中的 VIOS 配置。 IBM PowerVM 最佳實務對於調整 VIOS 規模非常有幫助。

調優指南 – 請參閱 IBM AIX 和 Linux 知識中心指南。

PCIe3 12 GB 快取 RAID + SAS 適配器四埠 6 Gb x8 適配器 Linux：

系統：

國際商業機器公司

PCIe3 x8 2 連接埠光纖通道 (32 Gb/s) 轉接器

其他 AIX 效能調整：

SCSI over Fibre Channel (MPIO)：將每個磁碟的多路徑演算法設定為 round_robin

NVMe over Fibre Channel：對於在發現階段建立的每個 NVMe over Fibre Channel 動態控制器，設定可歸因於 7

NVMe 適配器 AIX 效能調整
將每個 NVMe 設備的可屬性設為 8
IBM 的下一代 C/C++/Fortran 編譯器將 IBM 的高階最佳化與開源 LLVM 基礎架構結合


LLVM C/C++ 語言更流行更快的建置速度社區常見優化各種基於 LLVM 的實用程序	IBM 最佳化充分利用Power架構業界領先的高級優化世界一流的支援與服務

可用性

60 天免費試用：從 Open XL 產品頁面下載
透過雙管道（AAS 和 PA）的靈活許可選項獲得 IBM 世界一流的服務和支持

永久許可證（每個授權使用者或每個並髮使用者）
每月許可證（每個虛擬進程核心）：目標雲端用例，例如在 PowerVR 實例上

建議的性能調整選項

最佳化等級	使用建議
-O2 和 -O3	典型起點
連結時間最佳化：-flto (C/C++)、-qlto (Fortran)	對於具有大量小函數呼叫的工作負載
專業版file 引導優化：-fprofile-生成，-fprofile- 使用（C/C++） -qprofile-生成，-qprofile-使用（Fortran）	適用於具有大量分支和函數呼叫的工作負載

使用 Open XL 10 全面開發 Power17.1.0 架構

新的編譯器選項「–mcpu=pwr10」可產生利用 Power10 指令的程式碼，並自動調整 Power10 的最佳化
新的內建函數可解鎖新的 Power10 功能，例如矩陣乘法加速器 (MMA)

為 Power10 新增了新的 MASS SIMD 和向量庫。所有 MASS 庫函數（SIMD、向量、標量）均針對 Power10（以及 Power9）進行了調整。

筆記： 使用早期版本的 XL 編譯器（例如 XL 16.1.0）編譯並在先前的 Power 處理器上執行的應用程式將在 Power10 上相容運行。
AIX 上的二進位相容性
筆記： AIX 16.1.0 的 XL C/C++ 已經引入了一個新的呼叫 xlclang++，它利用 LLVM 專案中的 Clang 前端 ü 使用 xlC 建構的 C++ 對象

AIX（基於 IBM 自己的前端）與使用 xlclang++ 16.1.0 for AIX 建構的 C++ 物件不二進位相容

使用 xlclang++ 16.1.0 for AIX 建構的 C++ 物件將與新的 Open XL C/C++ for AIX 17.1.0 二進位相容
所有 AIX 編譯器都保持 C 相容性（AIX 的早期 XL 版本、AIX 17.1.0 的 Open XL C/C++）
在適用於 AIX 的早期 XLF 版本與適用於 AIX 17.1.0 的 Open XL Fortran 之間保持了 Fortran 相容性

可用性
GCC 編譯器可在所有 Enterprise Linux 發行版上使用
AIX。

RHEL 8.4 上安裝的 GCC 版本為 8，SLES 7.4 上安裝的 GCC 版本為 15。
當發行版的預設編譯器太舊而無法支援 Power10 時，有多種方法可以獲得足夠新的 GCC 版本。

為此，Red Hat 支援 GCC 工具集 [1]。
SUSE 提供了開發工具模組。 [2]
IBM 透過 Advance Toolchain 提供最新的編譯器和函式庫。 [3]

IBM 高階工具鏈

Advance Toolchain 提供功耗最佳化的系統函式庫以及編譯器、偵錯器和其他工具。

使用 Advance Toolchain 建置程式碼可以在最新處理器上產生最最佳化的程式碼。

語言

C (GCC)、C++ (g++) 和 Fortran (gfortran)，以及 Go (GCC)、D (GDC) 和 Ada (gnat) 等其他語言。
通常預設只安裝 GCC、g++ 和 gfortran。

golang 編譯器 [4] 是在 Power 上建置 Go 程式的首選替代方案。

Power10 的兼容性和新功能

使用早期版本的 GCC 編譯並在 POWER8 或 POWER9 處理器上執行的應用程式將在 Power10 處理器上相容運行。
建議使用 GCC 11.2 或更高版本來利用 Power ISA 3.1 中提供的並在 Power10 處理器中實現的所有新功能。

GCC 11.2 提供對 Power10 處理器提供的矩陣乘法輔助 (MMA) 功能的存取。 [5]
MMA 程式可以使用任何 GCC、LLVM 和 Open XL 編譯器進行編譯，前提是您使用足夠新的版本。

IBM 推薦和支援的編譯器標誌 [6]

-O3 或 -East	積極優化。 -East 本質上相當於 -O3 -fast-math，它也放寬了對 IEEE 浮點運算的限制。
-mcpu=電源	使用 Power 處理器支援的指令進行編譯。對於前amp文件中，若要使用僅在 Power10 上可用的指令，請選擇 -mcpu=power10。
-到	選修的。執行“連結時間”優化。這可以跨函數呼叫最佳化程式碼，其中呼叫者和被呼叫函數存在於不同的編譯單元中，並且通常可以提供顯著的效能提升。
-展開循環	選修的。比編譯器通常執行更積極的循環體複製。一般來說，您應該忽略它，但在某些程式碼上，這可以提供更好的效能。

筆記：
儘管 -mcpu=power10 早在 GCC 10.3 就已受支持，但首選 GCC 11.2，因為早期編譯器並不支援 Power10 處理器中實現的所有功能。此外，使用 -mcpu=power10 建立的物件將無法在 POWER9 或更早版本的處理器上運作！但是，有多種方法可以建立針對不同處理器版本進行最佳化的程式碼。 [7] [1] 紅帽：使用 GCC 工具集。 https://access.redhat.com/documentation/enus/red_hat_enterprise_linux/8/html/developing_c_and_cpp_applications_in_rhel_8/gcc-toolset_toolsets.
[2] SUSE：了解開發工具模組。 https://www.suse.com/c/suse-linux-essentialswhere-are-the-compilers-understanding-the-development-tools-module/.
[3] IBM Power Systems 上的 Linux 高階工具鏈。 https://www.ibm.com/support/pages/advancetoolchain-linux-power.
[4]Go語言。 https://golang.org。 [5] 矩陣乘法輔助最佳實務指南。 http://www.redbooks.ibm.com/redpapers/pdfs/redp5612.pdf
[6] 使用 GNU 編譯器集合。 https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc.pdf
[7] 使用 GNUIndirect 函數機制進行特定於目標的最佳化。 https://developer.ibm.com/tutorials/optimized-libraries-for-linux-on-power/#target-specific-optimization-
© 2021 IBM Corporation 及其 gnu 間接函數機制。
Java應用程式可以無縫地採取優勢tag透過使用下面列出的 Java 運行時版本或更高版本在 P10 模式下運行的作業系統上的新 P10 ISA 功能：
爪哇8

IBM SDK 8 SR6 FP36
IBM Semeru 運行時開放版 8u302：openj9-0.27.1

爪哇11

IBM Semeru 運行時認證版 11.0.12.1：openj9-0.27.1
IBM Semeru Runtime 開放版 11.0.12.1：openj9-0.27.1

Java 17（驅動程式可能尚未可用）

IBM Semeru 運行時認證版 17：openj9-0.28
IBM Semeru Runtime 開放版 17：openj9-0.28
OpenJDK 17

效能調優參考：
國際商業機器公司 WebSphere 應用程式伺服器效能指南
頁面尺寸
對於 AIX 上的大多數 Oracle 資料庫，一般建議對 SGA 使用 64KB 頁面大小，而不是 16MB 頁面大小。通常，64 KB 頁面產生的結果幾乎相同
效能優勢為 16 MB 頁，無需特殊管理。
TNS監聽器
預設情況下，Oracle 12.1 資料庫及更高版本將使用 64k 頁用於文字、資料和堆疊。然而，對於 TNSLISTENER，它仍然使用 4k 頁來儲存文字、資料和堆疊。到
為偵聽器啟用 64k 頁面在啟動偵聽器程序之前使用匯出指令。請注意，在基於 ASM 的環境中執行偵聽器會耗盡
GRID_HOME 而非 ORACLE_HOME。
「嚴格 setenv」指令的文件在 12.1 或更高版本中發生了變更。 -t 或 -T 已刪除，取而代之的是 -env 或 -envs。在Oracle Listener環境中設定並匯出：
– LDR_CNTRL=DATAPSIZE=64K@TEXTPSIZE=64K@STACKPSIZE=64K - VMM_CNTRL=vmm_fork_policy=COR（新增「讀取時複製」指令）
共享語法
LDR_CNTRL=SHARED_SYMTAB=Y 設定不需要在 11.2.0.4 或更高版本中特別設定。編譯器連結器選項負責此設置，不再需要專門設置。不建議在 12c 或更高版本中專門設定 LDR_CNTRL=SHARED_SYMTAB=Y。
虛擬處理器折疊
當使用啟用了處理器折疊的 LPAR 時，這是 RAC 環境中的關鍵設定。如果不調整此設置，在資料庫負載較輕的情況下，RAC 節點驅逐的風險很高。計劃 -p -o vpm_xvcpus=2
VIOS 和 RAC 互連
建議至少使用專用 10G（即 10G 乙太網路適配器）連接，以便為叢集時間敏感流量提供足夠的頻寬。 RAC 叢集流量－互連流量應該是專用的而不是共用的。共享互連可能會導致時序延遲，從而導致節點掛起/驅逐問題。
網路效能
這是針對 AIX 上的 Oracle 的長期網路調整建議，儘管預設值仍為 0。
更全面的訊息
請參閱連結：管理在 Power Systems（包括 POWER9）上執行 AIX 的目前 Oracle 資料庫版本的穩定性和效能
https://www.ibm.com/support/pages/node/6355543