Performance

设计模式、分层架构、可扩展性在桌面/服务器领域是最佳实践, 但搬到资源受限的 MCU 上时, 每个抽象层都有可量化的代价。本文通过一次信号处理 pipeline 重构的量化分析, 提炼出三个典型的过度设计模式 (为不存在的动态性付费、凭直觉拆锁、为假想需求预留架构), 并给出四维评估框架 (RAM/ROM/CPU/栈) 和轻量替代方案。

对象池 (mutex + queue + shared_ptr) 比裸 malloc 快约 60%，是减少堆分配的第一步改进。但在 ARM 嵌入式热路径上，mutex futex 开销、shared_ptr 原子引用计数、queue 动态增长三项隐性成本使其无法满足零堆分配和确定性延迟的要求。本文从一个真实的串口数据解析场景出发，量化这三项成本，并展示预分配环形缓冲和 variant 值语义如何彻底消除它们。

从 MCCC 消息总线优化实践中提炼 5 个零堆分配模式 (Envelope 内嵌、编译期类型索引、函数指针 RAII、FixedFunction/FixedVector/FixedString、编译期配置矩阵)，并附完整性能数据: BARE_METAL 18.7 M/s (54 ns/msg)，FULL_FEATURED 5.8 M/s (172 ns/msg)，HIGH 优先级零丢失，E2E P99 仅 449 ns。

面向激光雷达、工业视觉、机器人等 ARM-Linux 场景，设计一套 C++17 header-only 的流式数据处理架构。覆盖数据流 (10-100 Hz 大块帧) 与控制流 (低频高可靠消息) 的分离处理、零堆分配内存管理、多级流水线调度，基于 newosp 基础设施库实现。

perf 是 Linux 内核自带的性能分析利器，但多数开发者只停留在 perf top 层面。本文以嵌入式 ARM-Linux 实战为背景，从 PMU 硬件计数器原理出发，系统讲解 perf stat（IPC/缓存/分支预测）、perf record + 火焰图（On-CPU/Off-CPU）、perf sched（调度延迟）三大核心工作流，并给出 ARM 平台缓存访存分析方法和自动化监控脚本。

以 perf lock 为主线的锁竞争诊断实战。从 Linux mutex 的三条路径（fast/mid/slow）和 futex 内核机制出发，详解 perf lock contention 的每个输出字段含义，演示调用栈分析、锁持有者追踪、类型过滤等进阶用法，通过一个完整案例展示从「发现 95% 竞争率」到「无锁架构 3.6x 吞吐提升」的诊断全过程。

无锁编程的基础性原理文章。从 CAS 原子操作的硬件实现出发，严格定义 lock-free 与 wait-free 的进展保证差异，深入分析 ABA 问题及其解决方案，阐明 acquire-release 内存序的必要性，最终以 SPSC/MPSC/MPMC 三种队列模式为主线，展示无锁数据结构从设计到工程落地的完整知识体系。

系统级性能优化不是微调指令，而是在编译器、数据布局、并发架构三个层面做出正确选择。本文从编译器内建函数、编译期多态替代虚函数、零堆分配热路径、缓存友好布局、无锁并发、Active Object 去锁化架构、行为树并行启动、实时调度八个方向，结合 newosp 基础设施库的实际代码，给出可落地的嵌入式 C/C++ 优化实践。

基于 C++14 实现一个带超时管理的线程安全消息总线，解决回调内重入死锁、线程安全订阅管理等工程问题。通过压力测试暴露 mutex + std::function + std::map 方案在多线程高频场景下的性能瓶颈，为后续引入 Lock-free MPSC 方案提供数据支撑。

面向 ARM-Linux 嵌入式系统的网络性能优化系统指南。从数据包接收全链路出发，覆盖 CPU 频率管理、中断亲和性与分流（RSS/RPS/RFS）、NAPI 轮询、Ring Buffer 调优、协议栈 sysctl 参数、硬件卸载（GRO/TSO/Checksum）、DMA 与零拷贝、Busy Polling 低延迟技术、XDP 快速路径、实时调度（SCHED_FIFO/PREEMPT_RT）等十余个维度的工程实践。每项优化均标注适用场景、ARM 特有注意事项和副作用。

结合 MISRA C++ 规范和 newosp 工程实践，系统阐述如何利用 C++17 模板技术实现编译期分发，在保持代码灵活性的同时消除虚函数的性能损耗。实测显示编译期分发相比回调模式有 15 倍性能提升，相比虚函数分发开销降低 95% 以上。

在工业 MCU 产品中，固件更新失败意味着设备变砖，安全启动漏洞意味着固件被篡改。本文设计一个裸机环境下的二级 Bootloader，用状态机驱动 A/B 分区 OTA (含 Scratch 分区原子交换的掉电安全方案)、TLV 标准化镜像格式的安全启动验证、以及 ISR + Ring Buffer + 状态机三层解耦的通信协议栈。所有设计面向零 RTOS 依赖的裸机环境。

在嵌入式 ARM Linux 项目中，基于 Boost.Log 的日志方案因临时对象创建、std::regex 解析和动态链接依赖而成为性能瓶颈。本文以 loghelper 的重构为例，将其改造为 C++14 header-only 架构，支持 spdlog/zlog/fallback 三后端编译期切换，实现 10-100 倍性能提升。

在轻量 RTOS 项目和嵌入式Linux中，合作式任务调度器是比操作系统线程更轻量的执行抽象。

MCCC (Message-Centric Component Communication) 消息总线的完整 API 参考，涵盖 FixedString/FixedVector 容器、MessageEnvelope 消息封装、AsyncBus 总线接口、StaticComponent 编译期组件、优先级与背压配置，每个接口附带签名、参数说明和使用示例。