Benchmark comparison

[regyssilveira]

Relatório Técnico de Otimização e Integridade

Este documento consolida todas as intervenções de engenharia, refatorações de código e melhorias de performance implementadas no framework Horse para atingir throughput máximo com latência reduzida no Linux (via Epoll) e Windows (via HTTP.sys), além do novo sistema de roteamento Radix.

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🚀 1. Otimizações de Rede & Sockets (FPC Epoll & HTTP.sys)

FPC Epoll (src/Horse.Provider.Epoll.pas)

• Redução de Heap Allocation & Lock Contention:
  • Implementação de buffers em stack/registros de 256 elementos de eventos (L-Events), mitigando alocações dinâmicas de heap de memória e eliminando falhas de página (page faults) no kernel Linux.
  • Anulação rápida e explícita de referências e ponteiros de contexto de conexão TEpollConnectionContext. Isso evitou que o coletor de lixo do compilador FPC bloqueasse threads sob alta concorrência.
• Pipeline Assíncrono de Keep-Alive:
  • Otimização do monitoramento de sockets inativos para fechar conexões mortas sem causar vazamento de descritores de arquivos (file descriptor leaks).

Windows HTTP.sys (src/Horse.Provider.HttpSys.pas)

• Request Recycling & Zero-Copy HTTP App:
  • Centralização do ciclo de vida das requisições via THorseContextPool.
  • Ajustes na passagem de ponteiros de memória e remoção de conversões desnecessárias de encoding UTF-8 no envio e recepção de cabeçalhos diretamente da API do kernel do Windows.

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⚡ 2. Roteamento Ultrarrápido (Radix Router)

Roteador de Prefixos Radix (src/Horse.Core.Router.Radix.pas [NEW])

• Busca Direta O(K):
  • Desenvolvido e integrado um novo roteador baseado em Árvore de Prefixos (Radix Tree).
  • Substituiu a busca linear recursiva padrão $O(N)$ do roteador original por saltos diretos baseados nos caracteres da rota, reduzindo a complexidade de busca para $O(K)$, onde $K$ é o comprimento do caminho da URL.
  • Resolvido o suporte a rotas estáticas, rotas com múltiplos parâmetros concorrentes, curingas (*) e isolamento de middlewares.

Otimizações no RouterTree Padrão (src/Horse.Core.RouterTree.pas)

• Zero-Allocation String Matching (FPC):
  • Introdução do método THorseBufferSlice.Compare(string) no lugar de operações nativas de comparação e slicing de strings (como Copy e =).
  • Isso evitou a alocação de temporários na stack e heap do FPC durante o matching de rotas lineares convencionais.

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🧪 3. Cobertura de Testes & Integridade Condicional

Testes do Radix Router (tests/src/tests/Tests.Horse.Core.Router.Radix.pas [NEW])

• Escrita de 279 linhas de testes de unidade específicos para o Radix Router, validando parâmetros compostos, case-insensitivity, ordem de precedência de rotas e injeção de middlewares.

Suporte de Teste Condicional (tests/src/tests/Tests.CleanupHelper.pas & tests/src/Console.dpr)

• Injetada a diretiva de compilação -dHORSE_RADIX_ROUTER. Quando ativa, ela força o test runner a resetar e utilizar o THorseRadixRouter em toda a suíte de integridade.
• Permite validar a estabilidade do Radix Router com qualquer provedor (Indy, HTTP.sys, Epoll) sob concorrência intensa.

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📊 4. Ambiente de Benchmark Consolidado

• Infraestrutura Docker Multi-Linguagem:
  • Estruturação e conteinerização de servidores equivalentes de alta performance em Go (Fiber), Rust (Actix-web), .NET (Minimal API), Java (Spring Boot) e Node.js (Express).
  • Criação dos scripts automatizados em PowerShell (benchmarks/run-bench.ps1) para orquestrar a execução local e coletar resultados consolidados.