IOgebundenheit

IOgebundenheit bezeichnet einen Leistungszustand von Programmen oder Systemen, bei dem die Ausführung primär von Input/Output-Operationen bestimmt wird. In solchen Kontexten ist die Rechenleistung der CPU oft nicht der Engpass; stattdessen legen Latenz und Durchsatz der I/O-Quellen wie Festplatten, Netzwerke oder externe Speicher die Gesamtdauer fest. Typische Anwendungsbereiche sind Datenbanken, Dateiserver, Webserver oder datenintensive Anwendungen, die große Datenmengen ein- oder auslesen.

Unterscheidung zu CPU-gebundenheit: Bei CPU-gebundener Ausführung begrenzen Rechenoperationen die Geschwindigkeit, während bei IOgebundenheit die CPU-Auslastung oft niedrig bleibt und Wartezeiten auf I/O dominieren. Messbar ist dies am Verhältnis von I/O-Wartezeiten zu CPU-Auslastung, etwa über Tools wie top, iostat oder vmstat. Hohe I/O-Wartezeiten bei moderater CPU-Auslastung deuten auf IOgebundenheit hin.

Maßnahmen zur Minderung umfassen asynchrone oder nicht blockierende I/O, ereignisgesteuerte Architekturen, Caching und Prefetching, sowie Optimierung von Datenzugriffen, Indizierung und Abfragen in Datenbanken. Weitere Optionen sind Hardware-Verbesserungen wie schnellere Speichersysteme (SSDs/NVMe), RAID-Konfigurationen, Bandbreitenoptimierung, Parallelisierung, Pipelining sowie Lastverteilung und asynchroner Netzwerkzugang. Durch gezielte Optimierungen lässt sich der Anteil der Wartezeit reduzieren und die Gesamtleistung verbessern, wobei der Fokus je nach Anwendung entweder auf Durchsatz oder auf Latenz liegen kann.