Árvore-B concorrente para gerenciamento de intervalos disjuntos
Virtual Memory Areas (VMAs); Árvore B; Rust; Desempenho Micro-arquitetural; Algoritmo Relaxado; Gerenciamento de Intervalos Disjuntos.
O gerenciamento eficiente de intervalos disjuntos, particularmente áreas de memória virtual (VMAs), é um gargalo no desempenho do sistema operacional devido à baixa localidade de cache das árvores binárias tradicionais. Embora estruturas modernas como a Maple Tree abordem esse problema, elas introduzem complexidade significativa, acoplamento profundo com o kernel e possiveis riscos à segurança da memória. Este artigo propõe uma variante da Árvore B+ modular e segura em termos de memória, implementada em Rust, projetada para desacoplar o gerenciamento de intervalos dos detalhes internos do kernel. Introduzimos um algoritmo de remoção ''relaxado'' que amortiza os custos de rebalanceamento para otimizar cargas de trabalho com grande volume de escrita. Uma avaliação extensiva, utilizando benchmarks sintéticos e traces de execução reais do navegador Firefox, demonstra que nossa abordagem supera significativamente uma Árvore de Intervalos tradicional baseada em AVL e é competitiva com a Maple Tree em userspace. A análise microarquitetural revela que o projeto da Árvore B+ reduz as falhas de cache de último nível (LLC) e o tráfego no barramento do sistema, resultando diretamente em menor consumo de ciclos de CPU. Esses resultados validam que a segurança rigorosa da memória e a modularidade arquitetural podem ser alcançadas sem comprometer os requisitos de baixa latência do software do sistema.