Linux环境下如何查询NUMA节点信息、状态及绑定配置方式？

在Linux系统中，NUMA（Non-Uniform Memory Access，非一致内存访问）是一种多处理器架构设计，其中每个CPU核心拥有本地内存节点，访问本地内存的速度快于访问其他节点的远程内存，了解系统的NUMA拓扑对优化性能（尤其是数据库、虚拟化等高负载场景）至关重要，本文将详细介绍Linux系统中查询NUMA信息的方法，包括基础命令、系统文件及专业工具的使用,并结合实例说明如何解读输出结果。

通过基础命令快速获取NUMA概览

使用lscpu命令查看基础NUMA信息

lscpu是Linux中查看CPU架构信息的常用工具，其输出包含NUMA节点相关的核心数据，执行以下命令：

lscpu

关键输出字段及含义如下：

• NUMA node(s)：系统中的NUMA节点总数，NUMA node(s): 2”表示有2个节点。
• NUMA node0 CPU(s)：节点0包含的CPU核心列表，如“0-7”表示核心0到7属于节点0。
• NUMA node0 CPU(s)：节点1的CPU核心列表，若系统为双节点，通常会显示“NUMA node1 CPU(s): 8-15”。
• Vendor ID：CPU厂商信息（如GenuineIntel），用于确认是否支持NUMA。

示例输出：

Architecture:        x86_64
CPU op-mode(s):      32-bit, 64-bit
Byte Order:          Little Endian
CPU(s):              16
On-line CPU(s) list: 0-15
Thread(s) per core:  2
Core(s) per socket:  4
Socket(s):           2
NUMA node(s):        2
NUMA node0 CPU(s):   0-3,8-11
NUMA node1 CPU(s):   4-7,12-15

上述输出表明系统有2个NUMA节点，每个节点包含8个CPU核心（共16核心）,节点0和节点1分别对应物理插槽0和1的核心。

使用numactl工具查看节点硬件信息

numactl是专门用于NUMA管理的工具，可通过numactl --hardware查看节点的内存和CPU分布情况：

numactl --hardware

输出会列出所有节点的内存总量、可用内存以及CPU核心列表，格式如下：

available: 2 nodes (0-1)
node 0 cpus: 0-3 8-11
node 0 size: 32768 MB
node 0 free: 31234 MB
node 1 cpus: 4-7 12-15
node 1 size: 32768 MB
node 1 free: 30876 MB
node distances:
node   0   1  
  0  10  20  
  1  20  10  

• node X cpus：节点X包含的CPU核心。
• node X size：节点X的内存总量（MB）。
• node X free：节点X的可用内存（MB）。
• node distances：节点间的访问延迟权重，数值越小表示访问速度越快（如本地节点延迟为10，远程节点为20）。

通过系统文件系统获取详细NUMA数据

Linux内核将NUMA信息暴露在/sys/devices/system/node/目录下，每个节点对应一个nodeX子目录（X为节点编号），可通过读取其中的文件获取更详细的数据。

查看节点内存使用情况

进入目标节点目录（如/sys/devices/system/node/node0/），读取meminfo文件：

cat /sys/devices/system/node/node0/meminfo

输出与/proc/meminfo类似，但仅包含当前节点的内存数据，

Node 0 MemTotal:       32767844 kB
Node 0 MemFree:        31234156 kB
Node 0 MemUsed:         1533688 kB
Node 0 HugePages_Total:       0
Node 0 HugePages_Free:        0

通过对比不同节点的MemTotal和MemFree,可判断内存分布是否均衡。

查看节点包含的CPU核心

在/sys/devices/system/node/nodeX/目录下，cpulist文件列出了节点X的所有CPU核心：

cat /sys/devices/system/node/node0/cpulist

输出示例：

0-3,8-11

与lscpu中的NUMA node0 CPU(s)一致，但此处直接提供核心列表,便于脚本处理。

查看NUMA节点间的距离矩阵

节点距离（NUMA distance）反映了访问不同节点内存的相对延迟，数据存储在/sys/devices/system/node/目录下的distance文件：

cat /sys/devices/system/node/distance

输出示例：

10 20
20 10

第一行和第一列分别对应节点0和节点1，对角线值（10）表示本地节点延迟，非对角线值（20）表示远程节点延迟,数值越大延迟越高。

使用专业工具进行NUMA性能分析

numastat：查看节点内存分配统计

numastat工具显示每个节点的内存分配和命中情况，可用于诊断内存访问热点：

numastat

输出示例：

node0           node1
numa_hit        12345678    12345678
numa_miss       1000000     1000000
numa_foreign    0          0
interleave_hit  100000     100000
local_node      12345678    12345678
other_node      1000000     1000000

• numa_hit：成功在本地节点分配的内存次数。
• numa_miss：需要在远程节点分配的内存次数（数值过高可能表明内存分配策略不合理）。
• local_node/other_node：本地/远程节点内存分配次数。

dmesg：查看NUMA相关内核日志

系统启动过程中，内核会输出NUMA节点的初始化信息，可通过dmesg过滤相关日志：

dmesg | grep -i numa

输出示例：

[    0.000000] NUMA: Node0 0MB-32768MB
[    0.000000] NUMA: Node1 32768MB-65536MB
[    0.000000] NUMA: Node0 0MB-32768MB (2MB hole)
[    0.000000] NUMA: Node1 32768MB-65536MB (2MB hole)

此信息可帮助确认节点的内存地址范围及是否存在空洞（内存未连续分配的区域）。

实际应用场景：进程与NUMA的绑定

在优化性能时，常需将进程绑定到特定NUMA节点，以减少远程内存访问，将进程PID=1234绑定到节点0，并优先使用本地内存：

numactl --cpunodebind=0 --membind=0 -- 1234

• --cpunodebind=0：进程只能在节点0的CPU上运行。
• --membind=0：进程的内存分配仅限于节点0。

查询Linux系统的NUMA信息可通过多种工具实现：

• 基础概览：lscpu快速查看节点和CPU分布，numactl --hardware获取节点内存和距离矩阵。
• 详细数据：通过/sys/devices/system/node/nodeX/下的文件（如meminfo、cpulist）获取节点级别的内存和CPU信息。
• 性能分析：numastat统计内存分配命中情况，dmesg查看内核初始化日志。

合理利用NUMA信息，可优化进程调度和内存分配策略,提升多路服务器在高负载下的性能。

相关问答FAQs

Q1: 如何查看当前进程的NUMA亲和性（即进程被绑定到哪些节点）？
A: 可通过numactl --show查看当前进程的NUMA策略，或读取/proc/[PID]/status文件中的Mems_allowed字段（表示进程允许访问的内存节点掩码）。

numactl --show  # 查看当前shell的NUMA策略
cat /proc/1234/status | grep Mems_allowed  # 查看PID=1234的允许访问节点

Q2: 如果系统显示“NUMA node(s): 1”，是否说明系统不支持NUMA？
A: 不一定。“NUMA node(s): 1”表示系统只有一个NUMA节点，此时所有CPU和内存均属于同一节点，访问内存延迟一致，属于“平坦内存模型”（UMA），这种情况下，NUMA机制仍存在，但不会因跨节点访问产生性能损耗，真正的NUMA系统需至少2个节点，可通过numactl --hardware确认是否存在节点间距离差异（如非对角线延迟值大于本地延迟）。