E/S de disco supera o cache de memória? Um benchmark surpreendente

2025-09-05

A sabedoria convencional dita que o acesso à memória é muito mais rápido do que a E/S de disco, tornando o cache de memória essencial. Esta publicação questiona essa suposição com um benchmark inteligente: contar o número de dezenas em um grande conjunto de dados. Usando um servidor mais antigo e otimizando o código (desdobramento de loop e vetorização), juntamente com um mecanismo io_uring personalizado, o autor demonstra que leituras diretas de disco podem superar o cache de memória em condições específicas. A chave não é que o disco seja mais rápido que a memória, mas sim que os métodos tradicionais de acesso à memória (mmap) introduzem latência significativa. O mecanismo io_uring personalizado aproveita a alta largura de banda e o pipeline do disco para mascarar a latência. O artigo enfatiza a adaptação de algoritmos e acesso a dados às características do hardware para o máximo desempenho em arquiteturas modernas e analisa as tendências futuras do hardware.

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Nos últimos 20 anos, certos aspectos do hardware progrediram rapidamente (por exemplo, contagem de núcleos, largura de banda, unidades vetoriais), mas instruções por ciclo, IPC e latência estagnaram. Isso quebra as antigas regras práticas, como "a memória é mais rápida que o disco". O artigo argumenta que os ganhos de desempenho de software tradicional (monofios, não vetorizado) são limitados por essas métricas estagnadas, levando a custos exorbitantes de falhas de cache. O autor sugere que precisamos repensar como escrevemos software para utilizar totalmente as capacidades de hardware em constante evolução.

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