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# Random Mixed ボトルネック分析 - 完全レポート

**Analysis Date**: 2025-11-16  
**Status**: Complete & Implementation Ready  
**Priority**: 🔴 HIGHEST  
**Expected Gain**: +13-29% (19.4M → 22-25M ops/s)  

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## ドキュメント一覧

### 1. **RANDOM_MIXED_SUMMARY.md** (推奨・最初に読む)
**用途**: エグゼクティブサマリー + 優先度付き推奨施策  
**対象**: マネージャー、意思決定者  
**内容**:
- Cycles 分布（表形式）
- FrontMetrics 現状
- Class別プロファイル
- 優先度付き候補（A/B/C/D）
- 最終推奨（1-4優先度順）

**読む時間**: 5分  
**ファイル**: `/mnt/workdisk/public_share/hakmem/RANDOM_MIXED_SUMMARY.md`

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### 2. **RANDOM_MIXED_BOTTLENECK_ANALYSIS.md** (詳細分析)
**用途**: 深掘りボトルネック分析、技術的根拠の確認  
**対象**: エンジニア、最適化担当者  
**内容**:
- Executive Summary
- Cycles 分布分析（詳細）
- FrontMetrics 状況確認
- Class別パフォーマンスプロファイル
- 次の一手候補の詳細分析（A/B/C/D）
- 優先順位付け結論
- 推奨施策（スクリプト付き）
- 長期ロードマップ
- 技術的根拠（Fixed vs Mixed 比較、Refill Cost 見積もり）

**読む時間**: 15-20分  
**ファイル**: `/mnt/workdisk/public_share/hakmem/RANDOM_MIXED_BOTTLENECK_ANALYSIS.md`

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### 3. **RING_CACHE_ACTIVATION_GUIDE.md** (即実施ガイド)
**用途**: Ring Cache C4-C7 有効化の実施手順書  
**対象**: 実装者  
**内容**:
- 概要（なぜ Ring Cache か）
- Ring Cache アーキテクチャ解説
- 実装状況確認方法
- テスト実施手順（Step 1-5）
  - Baseline 測定
  - C2/C3 Ring テスト
  - **C4-C7 Ring テスト（推奨）** ← これを実施すること
  - Combined テスト
- ENV変数リファレンス
- トラブルシューティング
- 成功基準
- 次のステップ

**読む時間**: 10分  
**実施時間**: 30分～1時間  
**ファイル**: `/mnt/workdisk/public_share/hakmem/RING_CACHE_ACTIVATION_GUIDE.md`

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## クイックスタート

### 最速で結果を見たい場合（5分）

```bash
# 1. このガイドを読む
cat /mnt/workdisk/public_share/hakmem/RING_CACHE_ACTIVATION_GUIDE.md

# 2. Baseline 測定
./out/release/bench_random_mixed_hakmem 500000 256 42

# 3. Ring Cache C4-C7 有効化してテスト
export HAKMEM_TINY_HOT_RING_ENABLE=1
export HAKMEM_TINY_HOT_RING_C4=128
export HAKMEM_TINY_HOT_RING_C5=128
export HAKMEM_TINY_HOT_RING_C6=64
export HAKMEM_TINY_HOT_RING_C7=64
./out/release/bench_random_mixed_hakmem 500000 256 42

# 期待結果: 19.4M → 22-25M ops/s (+13-29%)
```

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## ボトルネック要約

### 根本原因
Random Mixed が 23% で停滞している理由:

1. **Class切り替え多発**:
   - Random Mixed は C2-C7 を均等に使用（16B-1040B）
   - 毎iteration ごとに異なるクラスを処理
   - TLS SLL（per-class）が複数classで頻繁に空になる

2. **最適化カバレッジ不足**:
   - C0-C3: HeapV2 で 88-99% ヒット率 ✅
   - **C4-C7: 最適化なし** ❌（Random Mixed の 50%）
   - Ring Cache は実装済みだが **デフォルト OFF**
   - HeapV2 拡張試験で効果薄（+0.3%）

3. **支配的ボトルネック**:
   - SuperSlab refill: 50-200 cycles/回
   - TLS SLL ポインタチェイス: 3 mem accesses
   - Metadata 走査: 32 slab iteration

### 解決策
**Ring Cache C4-C7 有効化**:
- ポインタチェイス: 3 mem → 2 mem (-33%)
- キャッシュミス削減（配列アクセス）
- 既実装（有効化のみ）、低リスク
- **期待: +13-29%** (19.4M → 22-25M ops/s)

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## 推奨実施順序

### Phase 0: 理解
1. RANDOM_MIXED_SUMMARY.md を読む（5分）
2. なぜ C4-C7 が遅いかを理解

### Phase 1: Baseline 測定
1. RING_CACHE_ACTIVATION_GUIDE.md Step 1-2 を実施
2. 現在の性能 (19.4M ops/s) を確認

### Phase 2: Ring Cache 有効化テスト
1. RING_CACHE_ACTIVATION_GUIDE.md Step 4 を実施
2. C4-C7 Ring Cache を有効化
3. 性能向上を測定（目標: 22-25M ops/s）

### Phase 3: 詳細分析（必要に応じて）
1. RANDOM_MIXED_BOTTLENECK_ANALYSIS.md で深掘り
2. FrontMetrics で Ring hit rate 確認
3. 次の最適化への道筋を検討

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## 予想される性能向上パス

```
Now:           19.4M ops/s (23.4% of system)
                ↓
Phase 21-1 (Ring C4/C7): 22-25M ops/s (25-28%) ← これを実施
                ↓
Phase 21-2 (Hot Slab):   25-30M ops/s (28-33%)
                ↓
Phase 21-3 (Minimal Meta): 28-35M ops/s (31-39%)
                ↓
Phase 12 (Shared SS Pool): 70-90M ops/s (70-90%) 🎯
```

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## 関連ファイル

### 実装ファイル
- `/mnt/workdisk/public_share/hakmem/core/front/tiny_ring_cache.h` - Ring Cache header
- `/mnt/workdisk/public_share/hakmem/core/front/tiny_ring_cache.c` - Ring Cache impl
- `/mnt/workdisk/public_share/hakmem/core/tiny_alloc_fast.inc.h` - Alloc fast path
- `/mnt/workdisk/public_share/hakmem/core/box/tls_sll_box.h` - TLS SLL API

### 参考ドキュメント
- `/mnt/workdisk/public_share/hakmem/CURRENT_TASK.md` - Phase 21-22 計画
- `/mnt/workdisk/public_share/hakmem/bench_random_mixed.c` - ベンチマーク実装

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## チェックリスト

- [ ] RANDOM_MIXED_SUMMARY.md を読む
- [ ] RING_CACHE_ACTIVATION_GUIDE.md を読む
- [ ] Baseline を測定 (19.4M ops/s 確認)
- [ ] Ring Cache C4-C7 を有効化
- [ ] テスト実施 (22-25M ops/s 目標)
- [ ] 結果が目標値を達成したら ✓ 成功！
- [ ] 詳細分析が必要ならば RANDOM_MIXED_BOTTLENECK_ANALYSIS.md を参照
- [ ] Phase 21-2 計画に進む

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**準備完了。実施をお待ちしています。**