Cómo comprender la arquitectura NUMA

A veces, hablar de configuraciones multinúcleo y multiCPU parece una metáfora de un experto en servidores, pero, sinceramente, es relevante incluso para alguien que experimenta con estaciones de trabajo de alta gama o intenta obtener el máximo rendimiento de una aplicación con muchos subprocesos. Una vez que empiezas a apilar CPU o a actualizar a esas sofisticadas placas base multisocket, las cosas pueden volverse raras, especialmente en lo que respecta al rendimiento de la memoria. Podrías notar que tu sistema no es tan ágil como debería, o que las tareas tardan más de lo esperado, incluso con CPUs sobrecargadas. Resulta que uno de los culpables ocultos es la latencia de la memoria y el NUMA (acceso no uniforme a la memoria), lo que básicamente significa que «no toda la RAM es igual de rápida», dependiendo de dónde se encuentre en relación con tus CPUs.

Si usas una configuración multiCPU y la velocidad se ralentiza, vale la pena analizar cómo gestiona la memoria el sistema operativo. La idea detrás de NUMA es que el sistema operativo asigne datos más cerca de la CPU que los necesita, para que los núcleos no tengan que esperar a que se almacenen datos lejos, lo que puede ser un verdadero problema de rendimiento. Sin embargo, si el sistema no está configurado correctamente, o si la memoria no está optimizada, podrías estar ralentizando todo sin darte cuenta. Es un poco extraño, pero en algunas configuraciones, esto marca más la diferencia que tener un núcleo de CPU adicional, por lo que comprender y ajustar estos aspectos puede ser realmente importante.

Cómo solucionar o mejorar problemas de latencia de memoria con NUMA

Verifique la configuración de su BIOS: verifique que NUMA esté habilitado

Puede parecer obvio, pero lo primero que debes hacer es revisar la BIOS o el firmware UEFI de tu placa base. A veces, las placas base tienen opciones para activar o desactivar NUMA o el intercalado de memoria, pero suelen estar desactivadas por defecto o configuradas en «automático».- Reinicia el sistema y accede a la BIOS (normalmente pulsando Delo F2durante el arranque).- Busca la configuración en «Avanzado» > «Configuración de CPU» o similar.- Busca las opciones etiquetadas como NUMA, Intercalado de memoria o «Modo de memoria».Asegúrate de que NUMA esté activado o configurado en «Automático» si está disponible.- Guarda la configuración y reinicia. Este paso ayuda a garantizar que el sistema operativo reconozca que tienes un sistema multisocket y administre la memoria en consecuencia. En algunas placas, no activar NUMA explícitamente puede provocar que trate la memoria como un conjunto plano y uniforme, lo que reduce las ventajas de rendimiento.

Ejecute herramientas de Windows o Linux para confirmar la topología NUMA

Tras el arranque, conviene comprobar si el sistema operativo reconoce el sistema correctamente.- En Windows, vaya al Administrador de tareas > pestaña Rendimiento > Memoria. Debería mostrar varios nodos NUMA, normalmente uno por zócalo de CPU.- Para obtener más detalles, ejecute Node.jscomandos de PowerShell como Get-VMHost | Select-Object NumNodessi estuviera usando una configuración de Hyper-V.- En Linux, ejecute numactl --hardwarepara ver cuántos nodos NUMA reconoce su sistema, lo que puede ayudar a diagnosticar si el sistema operativo reconoce correctamente tanto las CPU como su memoria local. El objetivo es verificar que el sistema operativo tenga una visión clara de la distribución de la memoria; de lo contrario, podría ser necesario realizar ajustes o corregir la BIOS.

Utilice la configuración o los comandos del sistema operativo para optimizar la localidad de la memoria

En Linux, se puede influir en la asignación de memoria con herramientas como numactl. Por ejemplo, vincular explícitamente procesos o memoria a nodos NUMA específicos puede mitigar la latencia:

numactl --membind=0 myprogram

Esto obliga al proceso y a su memoria a permanecer en el nodo NUMA 0 (por ejemplo, el socket 0).En Windows, configurar la afinidad o la ubicación correcta del proceso mediante el Administrador de tareas o herramientas de terceros puede ser útil. A veces, simplemente reiniciar después de los cambios en la BIOS soluciona los conflictos y permite que el sistema operativo asigne la memoria correctamente.

Verifique la configuración de RAM y el diseño físico

Si los módulos de RAM no están distribuidos uniformemente o no se comprende qué módulos pertenecen a cada zócalo de CPU, el rendimiento se reduce. Para configuraciones con varios zócalos, se recomienda instalar la RAM en pares coincidentes por zócalo, según el manual de la placa base. Una RAM despareja o mal equilibrada puede provocar que el sistema utilice modos de intercalación predeterminados que no son óptimos para ciertas cargas de trabajo.

Tenga en cuenta también que las cargas de trabajo pesadas, como la computación de alto rendimiento o el renderizado especializado, son más sensibles a NUMA y la latencia de la memoria. Para un uso ocasional o de gamers, probablemente no suponga una gran diferencia, pero para los usuarios avanzados, ajustar estas configuraciones a veces puede mejorar el rendimiento o la estabilidad.

Resumen

• Verifique el BIOS/UEFI para asegurarse de que NUMA o el intercalado de memoria estén habilitados.
• Verifique que el sistema operativo reconozca múltiples nodos NUMA con herramientas de información del sistema.
• Utilice comandos o configuraciones compatibles con NUMA para mejorar la ubicación del proceso y la memoria.
• Equilibre los módulos de RAM en los zócalos según las instrucciones de la placa base.
• Tenga en cuenta que las configuraciones NUMA no optimizadas pueden provocar ralentizaciones inesperadas, incluso con CPU potentes.

Resumen

Gestionar problemas de NUMA y latencia de memoria no es precisamente fácil, pero un poco de investigación y una configuración adecuada pueden marcar una diferencia notable, especialmente en servidores o estaciones de trabajo con muchos núcleos. La clave está en asegurarse de que el firmware del sistema y el sistema operativo estén en sintonía sobre cómo debe gestionarse la memoria. En algunas configuraciones, basta con pulsar un interruptor en la BIOS o ejecutar un comando rápido, pero en otros casos, se trata de equilibrar la RAM y comprender mejor la carga de trabajo. Si todo está alineado, las cargas de trabajo que antes se arrastraban podrían volverse mucho más ágiles. Crucemos los dedos para que esto ayude a alguien a resolver un cuello de botella de rendimiento que ni siquiera sabía que acechaba.