Linux sắp có cú hích hiệu năng quan trọng mà Windows đã sở hữu từ lâu

Gần đây, Microsoft đã tung ra hai cải tiến đáng chú ý nhằm nâng cao hiệu năng cho Windows 11 cũng như các phiên bản Windows Server. Thứ nhất là tính năng NVMe gốc mới, giúp tăng thông lượng ổ SSD lên tới gần 80% trong một số trường hợp. Thứ hai là BitLocker tăng tốc bằng phần cứng, hứa hẹn cải thiện hiệu năng rõ rệt bằng cách giảm tình trạng nghẽn cổ chai ở CPU.

Nói đến bộ xử lý, một trong những lý do khiến Windows 10 và Windows 11 khai thác CPU hiệu quả là nhờ khả năng lập lịch tác vụ thông minh. Windows phối hợp chặt chẽ với các trình điều khiển phần cứng, chẳng hạn như driver chipset của AMD, để phân phối tác vụ và khối lượng công việc sao cho tận dụng tối đa tài nguyên của con chip. Nói đơn giản, các lõi, luồng xử lý và bộ nhớ đệm của CPU được sử dụng một cách cân bằng và hiệu quả nhất có thể.

Một ví dụ điển hình là cách các bộ xử lý AMD Ryzen X3D hoạt động trên Windows 11. Hệ điều hành này có thể phân công tác vụ chính xác vào CCD phù hợp, từ đó tận dụng tốt bộ nhớ đệm 3D V-Cache. Ngoài ra, gói driver chipset của AMD còn hỗ trợ thêm thông qua công cụ tối ưu riêng cho 3D V-Cache, chưa kể cộng đồng còn có những tinh chỉnh không chính thức giúp cải thiện hiệu năng hơn nữa.

Cache Aware Scheduling: mảnh ghép Linux còn thiếu

Một trong những kỹ thuật quan trọng liên quan đến việc lập lịch tác vụ dựa trên bộ nhớ đệm được gọi là Cache Aware Scheduling . Đúng như tên gọi, phương pháp này cho phép trình lập lịch của hệ điều hành “nhận thức” được cấu trúc cache của CPU. Mục tiêu cuối cùng là tăng số lần truy cập cache thành công, đồng thời giảm thiểu tình trạng trượt cache hay phải chuyển dữ liệu qua lại không cần thiết.

Theo các bản vá kernel Linux mới xuất hiện gần đây, hệ điều hành này cuối cùng cũng sắp được trang bị Cache Aware Scheduling. Ghi chú trong bản vá cho biết, với một số tác vụ nhất định, hiệu năng có thể được cải thiện rất lớn, thậm chí lên tới 44% trong những kịch bản cụ thể.

Tuy nhiên, ở giai đoạn hiện tại, tính năng này mới chỉ được áp dụng cho LLC chính (Last Level Cache) của CPU, vốn thường là bộ nhớ đệm L3. Các LLC thứ cấp như bộ nhớ hệ thống (RAM) dường như không mang lại lợi ích rõ rệt, nên chưa được đưa vào phạm vi tối ưu.

Windows đã đi trước Linux từ lâu

Điều thú vị là Microsoft thực tế đã triển khai Cache Aware Scheduling từ khá lâu. Tính năng này đã xuất hiện trong kernel của Windows kể từ thời Windows 10 và tiếp tục được duy trì trên Windows 11. Dù vậy, các thông tin chi tiết về cách CAS hoạt động trên Windows lại khá ít và không được công bố rộng rãi.

Việc Linux cuối cùng cũng bổ sung Cache Aware Scheduling được xem là một bước tiến quan trọng, đặc biệt trong bối cảnh các CPU ngày càng phức tạp, với nhiều CCD, nhiều tầng cache và kiến trúc lai. Khi được triển khai hoàn thiện, đây có thể là yếu tố giúp Linux thu hẹp khoảng cách hiệu năng với Windows, thậm chí vượt lên trong một số kịch bản chuyên sâu.