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Estou desenvolvendo um allocator customizado para um sistema que requer gerenciamento de memória altamente eficiente em ambiente multithread.

Requisitos Críticos:

  • Implementação thread-safe
  • Sistema de cache hierárquico (3 níveis)
  • Performance 30% superior ao allocator padrão
  • Controle automático de fragmentação
  • Compatibilidade total com containers STL

Implementação Atual:

template<typename T>
class CustomAllocator {
private:
    struct CacheLevel {
        std::mutex mtx;
        std::vector<void*> blocks;
        size_t blockSize;
    };
    
    std::array<CacheLevel, 3> cacheHierarchy;
    std::atomic<size_t> totalAllocated{0};
};

Abordagens Implementadas:

  1. Algoritmos lock-free utilizando std::atomic
  2. Sistema de buddy allocation
  3. Otimizações SIMD

Métricas e Desafios Atuais:

  • Alocação: 120ns (objetivo: 80ns)
  • Desalocação: 85ns (objetivo: 60ns)
  • Fragmentação: 23% (objetivo: <10%)
  • Degradação significativa acima de 8 threads
  • Memory leaks identificados em operações específicas de realocação

Ambiente de Desenvolvimento:

  • C++20
  • GCC 12.2
  • Linux Kernel 5.15
  • Hardware: 32 cores, 64GB RAM

Questão Principal: Quais estratégias e otimizações podem ser implementadas para:

  1. Atingir as metas de latência estabelecidas?
  2. Reduzir a fragmentação mantendo a performance?
  3. Melhorar o comportamento em cenários altamente concorrentes?
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