Benchmarks de Desempenho
Resultados medidos, não declarações de marketing. Todos os benchmarks executados no Linux com GCC 13.3, 100.000 iterações, CPU fixada.
NexusFIX vs QuickFIX
Comparação direta nas operações FIX principais.
| Métrica | QuickFIX | NexusFIX | Melhoria |
|---|---|---|---|
| Parse de ExecutionReport | 730 ns | 246 ns | 3,0x mais rápido |
| Parse de NewOrderSingle | 661 ns | 229 ns | 2,9x mais rápido |
| Acesso a campos (4 campos) | 31 ns | 11 ns | 2,9x mais rápido |
| Throughput | 1,19M msg/seg | 4,17M msg/seg | 3,5x maior |
| Latência P99 | 784 ns | 258 ns | 3,0x menor |
Percurso de otimização
Como passámos de 730ns para 246ns em quatro fases compostas.
Substituir cópias de std::string por vistas std::span<const char> no buffer original. Um std::span tem 16 bytes na pilha — sem heap, sem cópia, sem destrutor.
Substituir std::map<int, std::string> por um array pré-indexado. O acesso a campos torna-se uma única instrução mov indexada pelo número de tag FIX.
O scanning vetorizado AVX2 de delimitadores SOH processa 32 bytes por ciclo. ~13x mais rápido do que o scanning byte a byte.
Tabelas de offset consteval e 22 tabelas de lookup em tempo de compilação eliminam ~300 ramos em tempo de execução para conversão enum/tipo.
Prova de alocação zero
Processamento de uma mensagem NewOrderSingle no hot path.
| Operação | QuickFIX | NexusFIX |
|---|---|---|
| Alocações de heap | ~12 (std::string, nós std::map) | 0 |
| Armazenamento de campos | Cópias std::map<int, std::string> | Vistas std::span no buffer original |
| Lógica de parsing | Inserção em map em tempo de execução | Tabela de offset em tempo de compilação |
| Footprint de memória | Dinâmico, imprevisível | Estático, pool PMR pré-alocado |
| Sobrecarga de destrutor | ~12 destrutores std::string | 0 (sem memória própria) |
Comparação de técnicas
Decisões de design que se compõem para um desempenho 3x.
| Técnica | QuickFIX | NexusFIX |
|---|---|---|
| Memória | Alocação de heap por mensagem | Vistas std::span sem cópia |
| Acesso a campos | O(log n) std::map | O(1) indexação direta de array |
| Parsing | Scanning byte a byte | AVX2 SIMD vetorizado |
| Offsets de campos | Cálculo em tempo de execução | consteval em tempo de compilação |
| Conversão de enum | Switch em tempo de execução (~300 ramos) | 22 tabelas de lookup em tempo de compilação |
| Tratamento de erros | Exceções | std::expected (sem throw) |
Influências arquitetónicas
11 bibliotecas líderes da indústria estudadas. O que aprendemos, o que construímos, o que medimos.
| Biblioteca | O que aprendemos | O que construímos | Resultado |
|---|---|---|---|
| hffix | A pesquisa O(n) por iterador é subótima para pacotes FIX densos | Offsets consteval + indexação O(1) direta | Acesso a campos em 14ns |
| Abseil | Swiss Tables com sondagem SIMD e fingerprints H2 | absl::flat_hash_map para armazenamento de sessão | 31% de lookups mais rápidos |
| Quill | Fila SPSC lock-free com formatação diferida | Quill como backend de logging | Latência mediana de log de 8ns |
| NanoLog | Codificação binária + thread de fundo para logging de 7ns | DeferredProcessor<T> com serialização binária estática | Redução de 84% (75→12ns) |
| liburing | DEFER_TASKRUN elimina wakeups de tarefas do kernel | io_uring + buffers registados + multishot | I/O 7-27% mais rápido |
| Highway | Abstração SIMD portátil entre conjuntos de instruções | Mantivemos intrínsecos ajustados manualmente para padrões FIX | Throughput 13x |
| Seastar | Reator share-nothing para I/O de alta concorrência | Core-pinning + pipelining lock-free | Melhoria de 8% no P99 |
| Folly | Fencing de memória avançada e primitivas lock-free | Fila SPSC nativa + validação por bit-masking | Zero dependência |
| Rigtorp | Preenchimento de cache-line elimina falso compartilhamento | SPSCQueue nativa com técnicas idênticas | 88M ops/seg, 11ns |
| xsimd | Wrappers SIMD genéricos para operações matemáticas | Intrínsecos Intel diretos para scanning SOH | 2x mais rápido do que wrappers |
| Boost.PMR | Buffer monotónico permite alocação em arena por mensagem | std::pmr::monotonic_buffer_resource | Zero alocação de heap |
Pronto para experimentar o NexusFIX?
Três comandos para compilar e executar os benchmarks você mesmo.
git clone https://github.com/StratCraft/NexusFIX.git\ncd NexusFIX\n./start.sh build