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Perf/epoll zero allocation - #478

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Jun 26, 2026
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Perf/epoll zero allocation#478
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@regyssilveira

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perf(epoll): Zero-Allocation HTTP Parser e Otimizações de Concorrência

Este PR introduz otimizações profundas de performance no Provider Epoll (Linux) do Horse, importadas e adaptadas a partir das melhorias de parsing HTTP e gerência de I/O do framework Dext. Além disso, corrige um vazamento de memória crítico na recepção de cabeçalhos e otimiza a pilha de conexões sob concorrência extrema (>1000 conexões simultâneas).


🛠️ Alterações Introduzidas

1. Zero-Allocation HTTP Parser

  • Substituição de Dicionários por Record Arrays: Substituição do uso de TDictionary<string, THeaderSegment> para armazenamento de offsets por arrays dinâmicos nativos baseados em records (THeaderSegments = TArray<THeaderSegment>).
  • Lazy Parsing: A resolução dos cabeçalhos agora opera sob demanda através de varredura linear de bytes case-insensitive diretamente sobre o buffer da conexão. Um cache de dicionário local (FResolvedHeaders) é mantido na requisição apenas para as chaves explicitamente consultadas.
  • Parsing de Content-Length sem Alocação: Extração do comprimento do corpo diretamente sobre o stream de bytes, eliminando a instanciação de strings temporárias na heap.

2. Correção de Memory Leak Crítico

  • No provider Epoll original, a passagem por parâmetro out de dicionários gerados no parser sobrescrevia o ponteiro interno de cabeçalhos do contexto sem liberar a instância anterior. Com a mudança para arrays dinâmicos (TArray), a gerência de memória passa a ser nativa por contagem de referência do Delphi, eliminando o vazamento por completo.

3. Elevação do TCP Listen Backlog

  • Expandimos a fila de escuta nativa do socket Epoll de 128 para 4096 em InternalListen para evitar descartes prematuros de pacotes pelo kernel do Linux (syn flooding local) durante surtos de requisições concorrentes.
  • Ajustamos a aplicação de exemplo do Indy para usar THorse.ListenQueue := 4096 de modo a elevar o limite de escuta padrão do Indy (que por padrão é de apenas 15 conexões no Delphi).

📊 Resultados do Teste de Estresse (Benchmark Real)

Os testes foram executados via Docker no Linux (Ubuntu 22.04) simulando 1000 conexões simultâneas e 20.000 requisições HTTP GET /ping em rede virtual bridge isolada.

Cenário 1: Conexões Curtas (Sem Keep-Alive)

Abre e fecha um socket TCP completo para cada requisição.

Servidor Status Requisições/Seg (RPS) Tempo Médio/Req Latência P99 Falhas / Não-2xx
Horse Indy [OK] Sucesso 4.558,03 219,39 ms 4.354 ms 19.902 (99,5% falhas)
Horse Epoll [OK] Sucesso 10.351,67 96,60 ms 123 ms 0 (0% falhas)

Cenário 2: Conexões Persistentes (Com Keep-Alive)

Reutiliza conexões TCP abertas via socket Keep-Alive.

Servidor Status Requisições/Seg (RPS) Tempo Médio/Req Latência P99 Falhas / Não-2xx
Horse Indy [OK] Sucesso 5.401,31 185,14 ms 479 ms 18.454 (92,2% falhas)
Horse Epoll [OK] Sucesso 32.371,47 30,89 ms 103 ms 0 (0% falhas)

Principais Conclusões dos Testes:

  • Estabilidade: O Horse Epoll com a nova arquitetura obteve 0% de falhas sob carga máxima de 1000 conexões simultâneas, enquanto o Indy colapsou (com mais de 92% de erros HTTP 500 gerados pela contenção de seu modelo síncrono thread-per-connection).
  • Velocidade: Com Keep-Alive ativo, o Epoll atingiu 32.371 RPS (6 vezes mais rápido que o Indy) e manteve a latência máxima controlada em apenas 103 ms.

🔍 Arquivos Modificados

  • src/Horse.Provider.Epoll.pas — Refatoração para zero-allocation e aumento do backlog.
  • samples/delphi/console/Console.dpr — Elevação do listen queue padrão do Indy.

@viniciussanchez
viniciussanchez merged commit 204f755 into HashLoad:master Jun 26, 2026
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