パフォーマンスベンチマーク

宣伝文句ではなく実測値。全ベンチマークは Linux、GCC 13.3、100,000 回の反復、CPU ピン留めで実行。

NexusFIX vs QuickFIX

コア FIX オペレーション全体での一対一比較。

指標	QuickFIX	NexusFIX	改善率
ExecutionReport 解析	730 ns	246 ns	3.0x 高速
NewOrderSingle 解析	661 ns	229 ns	2.9x 高速
フィールドアクセス（4 フィールド）	31 ns	11 ns	2.9x 高速
スループット	1.19M msg/sec	4.17M msg/sec	3.5x 高い
P99 レイテンシー	784 ns	258 ns	3.0x 低い

最適化の歩み

730ns から 246ns まで、4 つの複合フェーズでの改善過程。

フェーズ 1: ゼロコピー解析730ns → 520ns

std::string のコピーを元バッファへの std::span<const char> ビューに置き換え。std::span はスタック上 16 バイト — ヒープなし、コピーなし、デストラクタなし。

フェーズ 2: O(1) フィールドルックアップ520ns → 380ns

std::map<int, std::string> を事前インデックス配列に置き換え。フィールドアクセスが FIX タグ番号でインデックスされた単一の mov 命令に。

フェーズ 3: SIMD デリミタスキャン380ns → 290ns

AVX2 ベクトル化 SOH デリミタスキャンでサイクルあたり 32 バイトを処理。バイト単位スキャンの約 13 倍高速。

フェーズ 4: コンパイル時オフセット290ns → 246ns

consteval フィールドオフセットテーブルと 22 のコンパイル時ルックアップテーブルにより、enum/型変換の約 300 のランタイム分岐を排除。

ゼロアロケーションの証明

ホットパスで NewOrderSingle メッセージを処理。

オペレーション	QuickFIX	NexusFIX
ヒープアロケーション	約 12 個（std::string、std::map ノード）	0
フィールド格納	std::map<int, std::string> コピー	元バッファへの std::span ビュー
解析ロジック	ランタイム map 挿入	コンパイル時オフセットテーブル
メモリフットプリント	動的、予測不能	静的、事前割り当て PMR プール
デストラクタオーバーヘッド	約 12 の std::string デストラクタ	0（所有メモリなし）

テクニック比較

3x パフォーマンスに積み重なる設計上の決断。

テクニック	QuickFIX	NexusFIX
メモリ	メッセージ毎のヒープアロケーション	ゼロコピー std::span ビュー
フィールドルックアップ	O(log n) std::map	O(1) 直接配列インデックス
解析	バイト単位スキャン	AVX2 SIMD ベクトル化
フィールドオフセット	ランタイム計算	consteval コンパイル時
Enum 変換	ランタイム switch（約 300 分岐）	22 のコンパイル時ルックアップテーブル
エラー処理	例外	std::expected（スロー不要）

アーキテクチャの参考文献

11 の業界トップライブラリを研究。学んだこと、構築したこと、計測したこと。

ライブラリ	学んだこと	構築したこと	結果
hffix	O(n) イテレータルックアップは密な FIX パケットに対して最適でない	consteval フィールドオフセット + O(1) 直接インデックス	14ns フィールドアクセス
Abseil	SIMD プローブと H2 フィンガープリントを使用した Swiss Tables	セッションストアに absl::flat_hash_map	31% 高速なルックアップ
Quill	遅延フォーマットのロックフリー SPSC キュー	ロギングバックエンドとして Quill を使用	8ns 中央値ログレイテンシー
NanoLog	バイナリエンコーディング + バックグラウンドスレッドで 7ns ロギング	静的バイナリシリアライゼーションの DeferredProcessor<T>	84% 削減（75→12ns）
liburing	DEFER_TASKRUN はカーネルタスクのウェイクアップを排除	io_uring + 登録バッファ + マルチショット	7-27% 高速な I/O
Highway	命令セット間のポータブル SIMD 抽象化	FIX パターン用に手チューニングされた intrinsics を維持	13x スループット
Seastar	高並行 I/O のためのシェアードナッシングリアクター	コアピン留め + ロックフリーパイプライン	8% P99 改善
Folly	高度なメモリフェンシングとロックフリープリミティブ	ネイティブ SPSC キュー + ビットマスキング検証	依存関係ゼロ
Rigtorp	キャッシュライン埋め込みでフォルスシェアリングを排除	同様の手法でネイティブ SPSCQueue を実装	88M ops/sec、11ns
xsimd	数値演算用の汎用 SIMD ラッパー	SOH スキャンに直接 Intel intrinsics を使用	ラッパー比 2 倍高速
Boost.PMR	モノトニックバッファでメッセージ毎のアリーナアロケーションが可能	std::pmr::monotonic_buffer_resource を使用	ヒープアロケーションゼロ

NexusFIX を試す準備ができましたか？

3 つのコマンドで自分でビルドしてベンチマークを実行できます。

git clone https://github.com/StratCraft/NexusFIX.git\ncd NexusFIX\n./start.sh build

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