2025-11-29 06:29:02 +09:00
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# CURRENT TASK - Critical Bugs Fixed
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**Last Updated**: 2025-11-29
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**Branch**: `master` @ 6d40dc741
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**Scope**: Header Corruption + Segfault 根治完了 - 完全安定化達成
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## 🎉 2025-11-29 UPDATE: CRITICAL BUGS RESOLVED
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### ✅ 完了した修正
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#### 1. Header Corruption Bug (Class 1) - **根治完了**
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- **症状**: `[TLS_SLL_HDR_RESET] cls=1 got=0x00 expect=0xa1`
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- **原因**: freelist → TLS SLL の2パスで header 未復元
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- **修正**: 両パスに header restoration 追加
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- **結果**: 20-thread Larson で header corruption **完全消滅** ✅
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**Commits:**
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- `3c6c76cb1` - box_carve_and_push_with_freelist() fix
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- `a94344c1a` - tiny_drain_freelist_to_sll_once() fix
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#### 2. Segmentation Fault Bug - **根治完了**
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- **症状**: larson_hakmem が intermittent に SEGV (~50% 確率)
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- **原因**: superslab_allocate() の implicit int declaration → pointer corruption via sign extension
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- **修正**: 2ファイルに `#include "box/ss_allocation_box.h"` 追加
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- **結果**: larson_hakmem が完全安定動作 ✅
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**Commit:**
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- `6d40dc741` - Add missing superslab_allocate() declaration
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### 🔬 Task Agent の貢献
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- Header corruption: 全 freelist paths を網羅的調査、dead code path まで発見
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- Segfault: gdb + coredump で Assembly レベル解析、sign extension メカニズムを特定
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### 📊 現在の安定性
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| Test | Status |
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| Larson 1T | ✅ 安定動作 (51.95M ops/s) |
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| Larson 4T | ✅ 安定動作 (header validation 有効) |
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| Larson 20T | ✅ Header corruption 0 errors |
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| Random Mixed | ✅ 安定動作 (66.82M ops/s) |
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| SuperSlab expansion | ✅ Segfault 消滅 |
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## 📋 Stable Master Established (2025-11-26)
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2025-11-26 13:14:18 +09:00
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2025-11-26 16:54:36 +09:00
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**Branch**: `master` (formerly `larson-master-rebuild`)
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**Scope**: 安定版 master 確立完了 - Larson 動作 + 67M ops/s
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2025-11-26 13:14:18 +09:00
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## 🎯 現状サマリ
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2025-11-26 16:54:36 +09:00
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### ✅ 新 master 性能（安定版）
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2025-11-26 14:45:26 +09:00
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| Benchmark | Performance | Status |
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|-----------|-------------|--------|
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2025-11-26 16:54:36 +09:00
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| Larson 1T | **51.95M ops/s** | ✅ 安定動作 (0% crash) |
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| Random Mixed 256B | **66.82M ops/s** | ✅ 安定動作 |
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2025-11-26 13:14:18 +09:00
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2025-11-26 16:54:36 +09:00
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**Branch**: `master` @ d26dd092b
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**Architecture**: E1-CORRECT (C0,C7 offset=0; C1-C6 offset=1)
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### 📚 旧 master 保存（参考用）
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- **Branch**: `master-80M-unstable` @ 328a6b722
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- Random Mixed: ~80M ops/s
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- Larson: **100% クラッシュ** (Step 2.5 バグ)
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- Architecture: UNIFIED-HEADER (全クラス offset=1)
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- **80M 達成経路**: `PERFORMANCE_HISTORY_62M_TO_80M.md` 参照
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2025-11-26 13:14:18 +09:00
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2025-11-26 14:45:26 +09:00
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## 📋 作業計画
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### Phase 0: 安定ベースライン確立 ✅ DONE
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- [x] `larson-fix` ブランチから `larson-master-rebuild` 作成
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- [x] Larson 動作確認 (51M ops/s)
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- [x] Random Mixed 動作確認 (62M ops/s)
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2025-11-26 16:54:36 +09:00
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### Phase 1: クリーンアップ & 安定化 ✅ DONE
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2025-11-26 14:45:26 +09:00
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**目標**: 安定状態でコードベースを整理
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#### 1.1 Cherry-pick 済み（7コミット）
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- [x] `9793f17d6` レガシーコード削除 (-1,159 LOC)
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- [x] `cc0104c4e` テストファイル削除 (-1,750 LOC)
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- [x] `416930eb6` バックアップファイル削除 (-1,072 KB)
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- [x] `225b6fcc7` 死コード削除: UltraHot, RingCache等 (-1,844 LOC)
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- [x] `2c99afa49` 学習システムバグドキュメント
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- [x] `328a6b722` Larsonバグ分析更新
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- [x] `0143e0fed` CONFIGURATION.md 追加
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2025-11-26 16:54:36 +09:00
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#### 1.2 追加最適化
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- [x] `a2e65716b` tiny_get_max_size inline化 (+2M ops/s期待値)
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- [x] `d35504163` Superslab Min-Keep ポート（後にリバート）
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- [x] `bea839add` Min-Keep リバート（Larson 安定化）
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- [x] `d26dd092b` Performance History ドキュメント作成
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#### 1.3 master 確立
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- [x] 旧 master を `master-80M-unstable` にバックアップ
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- [x] master ブランチを安定版 (d26dd092b) に更新
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- [x] Larson 0% crash 確認 (51.95M ops/s)
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- [x] Random Mixed 67M ops/s 確認
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2025-11-26 14:45:26 +09:00
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### Phase 2: 性能最適化ポート 📊 PENDING
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**目標**: 62M → 80M+ ops/s 回復
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#### 2.1 簡単なチューニング（独立・低リスク）
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- [ ] `e81fe783d` tiny_get_max_size inline化 (+2M)
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- [ ] `04a60c316` Superslab/SharedPool チューニング (+1M)
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- [ ] `392d29018` Unified Cache容量チューニング (+1M)
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- [ ] `dcd89ee88` Stage 1 lock-free (+0.3M)
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#### 2.2 本丸（UNIFIED-HEADER）
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- [ ] `472b6a60b` Phase UNIFIED-HEADER (+17%, C7ヘッダ統一)
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- [ ] `d26519f67` UNIFIED-HEADERバグ修正 (+15-41%)
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- [ ] `165c33bc2` Larsonフォールバック修正（必要なら）
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#### 2.3 スキップ対象
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- ❌ `03d321f6b` Phase 27 Ultra-Inline → **-10~15%回帰**
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- ❌ Step 2.5関連コミット → **Larsonクラッシュの原因**
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### Phase 3: 検証 & マージ 🔀 PENDING
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- [ ] Larson 10回平均ベンチマーク
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- [ ] Random Mixed 10回平均ベンチマーク
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- [ ] master ブランチ更新
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2025-11-26 13:14:18 +09:00
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2025-11-26 14:45:26 +09:00
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## 🔍 根本原因分析
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2025-11-26 13:14:18 +09:00
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2025-11-26 14:45:26 +09:00
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### Larson クラッシュの原因
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**First Bad Commit**: `19c1abfe7` "Fix Unified Cache TLS SLL bypass"
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2025-11-26 13:14:18 +09:00
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2025-11-26 14:45:26 +09:00
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Step 2.5 が TLS_SLL_PUSH_DUP を「修正」するために追加されたが：
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1. TLS_SLL_PUSH_DUP は実際には発生しない（ベースで10M回テスト済み）
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2. Step 2.5 がマルチスレッド環境で cross-thread ownership 問題を引き起こす
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3. 結論：**不要な「修正」が Larson を壊した**
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2025-11-26 13:14:18 +09:00
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2025-11-26 14:45:26 +09:00
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### 80M 達成の主要因
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| コミット | 内容 | 改善幅 |
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| `472b6a60b` | UNIFIED-HEADER (C7統一) | **+17%** |
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| `d26519f67` | UH バグ修正 | +15-41% |
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| その他チューニング | inline, policy等 | +4-5M |
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2025-11-26 13:14:18 +09:00
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2025-11-26 14:45:26 +09:00
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## 📁 関連ファイル
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### 修正対象
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- `core/front/tiny_unified_cache.c` - Step 2.5 なしのまま維持
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- `core/tiny_free_fast_v2.inc.h` - LARSON_FIX 関連
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- `core/box/ptr_conversion_box.h` - UNIFIED-HEADER で変更予定
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2025-11-26 13:14:18 +09:00
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2025-11-26 14:45:26 +09:00
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### ドキュメント
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- `LEARNING_SYSTEM_BUGS_P0.md` - 学習システムバグ記録
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- `CONFIGURATION.md` - ENV変数リファレンス
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- `PROFILES.md` - 性能プロファイル
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2025-11-26 13:14:18 +09:00
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2025-11-26 14:45:26 +09:00
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## ✅ 完了マイルストーン
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2025-11-26 13:14:18 +09:00
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2025-11-26 14:45:26 +09:00
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1. **Larson 安定化** - 51M ops/s で動作 ✅
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2. **Cherry-pick Phase 1** - 7コミット完了 ✅
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3. **ベースライン確立** - 62M/51M で安定 ✅
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2025-11-26 13:14:18 +09:00
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Phase FREE-FRONT-V3-1: Free route snapshot infrastructure + build fix
Summary:
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Implemented Phase FREE-FRONT-V3 infrastructure to optimize free hotpath by:
1. Creating snapshot-based route decision table (consolidating route logic)
2. Removing redundant ENV checks from hot path
3. Preparing for future integration into hak_free_at()
Key Changes:
============
1. NEW FILES:
- core/box/free_front_v3_env_box.h: Route snapshot definition & API
- core/box/free_front_v3_env_box.c: Snapshot initialization & caching
2. Infrastructure Details:
- FreeRouteSnapshotV3: Maps class_idx → free_route_kind for all 8 classes
- Routes defined: LEGACY, TINY_V3, CORE_V6_C6, POOL_V1
- ENV-gated initialization (HAKMEM_TINY_FREE_FRONT_V3_ENABLED, default OFF)
- Per-thread TLS caching to avoid repeated ENV reads
3. Design Goals:
- Consolidate tiny_route_for_class() results into snapshot table
- Remove C7 ULTRA / v4 / v5 / v6 ENV checks from hot path
- Limit lookup (ss_fast_lookup/slab_index_for) to paths that truly need it
- Clear ownership boundary: front v3 handles routing, downstream handles free
4. Phase Plan:
- v3-1 ✅ COMPLETE: Infrastructure (snapshot table, ENV initialization, TLS cache)
- v3-2 (INFRASTRUCTURE ONLY): Placeholder integration in hak_free_api.inc.h
- v3-3 (FUTURE): Full integration + benchmark A/B to measure hotpath improvement
5. BUILD FIX:
- Added missing core/box/c7_meta_used_counter_box.o to OBJS_BASE in Makefile
- This symbol was referenced but not linked, causing undefined reference errors
- Benchmark targets now build cleanly without LTO
Status:
=======
- Build: ✅ PASS (bench_allocators_hakmem builds without errors)
- Integration: Currently DISABLED (default OFF, ready for v3-2 phase)
- No performance impact: Infrastructure-only, hotpath unchanged
Future Work:
============
- Phase v3-2: Integrate snapshot routing into hak_free_at() main path
- Phase v3-3: Measure free hotpath performance improvement (target: 1-2% less branch mispredict)
🤖 Generated with [Claude Code](https://claude.com/claude-code)
Co-Authored-By: Claude Haiku 4.5 <noreply@anthropic.com>
2025-12-11 19:17:30 +09:00
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## Phase FREE-LEGACY-OPT シリーズ（2025-12-11）
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### Phase FREE-LEGACY-OPT-4-1: Legacy per-class 分析 ✅ 完了
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**目的**: Legacy fallback 49.2% の内訳を per-class で分析
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**測定結果（Mixed 16-1024B）**:
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- **C6 (513-1024B)**: 51.4% (137,319 / 266,942 Legacy calls)
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- C5 (257-512B): 25.8%
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- C4 (129-256B): 13.0%
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- C3 (65-128B): 6.5%
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- C2 (33-64B): 3.3%
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- C0/C1/C7: 0.0%
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**最大ターゲット**: C6 が Legacy の過半数を占める
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**詳細**: `docs/analysis/FREE_LEGACY_PATH_ANALYSIS.md` 参照
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### Phase FREE-LEGACY-OPT-4-2: C6_ULTRA_FREE_BOX 実装（進行中）
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**目的**: C6 の free だけを C7 ULTRA 風 TLS キャッシュで受け、Legacy fallback を半減
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**実装範囲**:
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- C6 専用・free 専用（alloc は既存ルートのまま）
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- TLS に `c6_freelist[32]` + `c6_count` + segment range check
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- ENV: `HAKMEM_TINY_C6_ULTRA_FREE_ENABLED=0`（研究箱、デフォルト OFF）
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**期待効果**:
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- Legacy fallback: 49.2% → 24-27%（C6 分を削減）
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- Mixed throughput: +5-8% 改善（44.8M → 47-48M ops/s）
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2025-11-26 14:45:26 +09:00
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## 🎯 次のアクション
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2025-11-26 13:14:18 +09:00
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2025-11-26 16:54:36 +09:00
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### 現時点での選択肢
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1. **Option A: 現状維持（推奨）**
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- master @ 67M ops/s (Larson 安定)
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- 80M の知見は `PERFORMANCE_HISTORY_62M_TO_80M.md` と `master-80M-unstable` に保存済み
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- Phase 2 (性能最適化) は将来の作業として保留
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2. **Option B: UNIFIED-HEADER ポート（高難度）**
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- 80M 達成の主要因（+17% + +15-41%）
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- E1-CORRECT との互換性問題あり
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- 大規模な書き換えが必要
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- 詳細: `PERFORMANCE_HISTORY_62M_TO_80M.md` Section "Option 3"
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3. **Option C: Step 2.5 Revert（失敗済み）**
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- master-80M-unstable から Step 2.5 をリバート
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- 複雑な conflict (33行変更) で35+ 回失敗済み
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- 推奨しない
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Phase FREE-DISPATCHER-OPT-1: free dispatcher 統計計測
**目的**: free dispatcher（29%）の内訳を細分化して計測。
**実装内容**:
- FreeDispatchStats 構造体追加（ENV: HAKMEM_FREE_DISPATCH_STATS, default 0）
- カウンタ: total_calls / domain (tiny/mid/large) / route (ultra/legacy/pool/v6) / env_checks / route_for_class_calls
- hak_free_at / tiny_route_for_class / tiny_route_snapshot_init にカウンタ埋め込み
- 挙動変更なし（計測のみ、ENV OFF 時は overhead ゼロ）
**計測結果**:
Mixed 16-1024B (1M iter, ws=400):
- total=8,081, route_calls=267,967, env_checks=9
- BENCH_FAST_FRONT により大半は早期リターン
- route_for_class は主に alloc 側で呼ばれる（267k calls vs 8k frees）
- ENV check は初期化時の 9回のみ（snapshot 効果）
C6-heavy (257-768B, 1M iter, ws=400):
- total=500,099, route_calls=1,034, env_checks=9
- fg_classify_domain に到達する free が多い
- route_for_class 呼び出しは極小（snapshot 効果）
**結論**:
- ENV check は既に十分最適化されている（初期化時のみ）
- route_for_class は alloc 側での呼び出しが主で、free 側は snapshot で O(1)
- 次フェーズ（OPT-2）では別のアプローチを検討
**ドキュメント追加**:
- docs/analysis/FREE_DISPATCHER_ANALYSIS.md（新規）
- CURRENT_TASK.md に Phase FREE-DISPATCHER-OPT-1 セクション追加
🤖 Generated with [Claude Code](https://claude.com/claude-code)
Co-Authored-By: Claude Sonnet 4.5 <noreply@anthropic.com>
2025-12-11 21:21:40 +09:00
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## Phase PERF-ULTRA-REBASE-2: C4-C7 ULTRA free最適化後のperf再計測 (2025-12-11)
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**計測対象**: Mixed 16-1024B, C6-heavy
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### 計測条件
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- **Mixed 16-1024B**:
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- ENV: `HAKMEM_PROFILE=MIXED_TINYV3_C7_SAFE`
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- ULTRA: C4-C7 全て ON
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- ワークロード: iters=1M, ws=400
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- perf: -F 5000 --call-graph dwarf -e cycles:u
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- **C6-heavy**:
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- ENV: `HAKMEM_PROFILE=C6_HEAVY_LEGACY_POOLV1`
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- pool v1 + C6/C5/C4 ULTRA
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- ワークロード: 1 thread, iters=1M, ws=400
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### スループット
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- **Mixed**: 42.63M ops/s（前回 31.61M から大幅改善、但し ws=400 vs 8192の差）
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- **C6-heavy**: 26.49M ops/s
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### 新しい最大ホットスポット（Mixed）
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**WARNING: サンプル数が極めて少ない（238 samples）**
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| 順位 | 関数 | self% | 分類 |
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| #1 | free | 27.88% | ベンチマーク wrapper |
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| #2 | tiny_alloc_gate_fast | 23.57% | alloc gate/front |
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| #3 | main | 17.66% | ベンチマーク harness |
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| #4 | malloc | 6.94% | ベンチマーク wrapper |
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| #5 | header 書き込み合計 | 8.07% | tiny_region_id_write_header |
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**ULTRA 関連関数が全て不可視**: tiny_c7_ultra_alloc や ULTRA free 群が上位20に入っていない
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### 前フェーズ（PERF-ULTRA-FREE-OPT-1）との比較
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- **前回（ws=8192, iters=10M）**: C7 ULTRA alloc 7.66%, ULTRA free群 5.41%, so_alloc 3.60%
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- **今回（ws=400, iters=1M）**: これらが全て不可視（< 0.63%）
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- **サンプル数**: 前回1842 samples vs 今回238 samples（約1/8）
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### 結論
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- **計測条件の再検討が必要**: ワークロードが軽すぎ（iters=1M, ws=400）
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- perf サンプル数が238と極めて少なく、統計的信頼性が低い
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- ベンチマーク時間が0.023s（23ms）と極めて短く、allocator 本体が可視化されていない
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- **次の最大ボトルネックを確定できず**:
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- gate/front（23.57%）と header（8.07%）が可視範囲での上位
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- ULTRA alloc/free の実態が見えていない
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- **推奨される次の手順**:
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- iters を 10M に増やす、または ws を 8192 に拡大して再計測
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- サンプル数を1000+に増やして統計的信頼性を確保
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### C6-heavy 分析
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- **pool v1 が支配的**: alloc 14.46% + free 19.89% = 34.35%
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- **ULTRA は可視化されず**: C6/C5/C4 ULTRA 関数が上位に入っていない
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- **pthread_once が8.21%**: 初期化同期のオーバーヘッドが目立つ（ワークロードが軽い証拠）
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### 出力物
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1. **perf_ultra_mixed_v2.txt** - Mixed の perf report 完全出力（238 samples）
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2. **perf_ultra_c6_v2.txt** - C6-heavy の perf report 完全出力（292 samples）
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3. **更新済み TINY_CPU_HOTPATH_USERLAND_ANALYSIS.md** - 解析結果とWARNINGを記載
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4. **更新済み CURRENT_TASK.md** - 本セクション
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## Phase PERF-ULTRA-REBASE-2 後の次フェーズ候補（要判断）
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### 判断保留理由
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- **サンプル不足**: 現状の perf 結果では allocator 本体のボトルネックが可視化されていない
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- **再計測が必須**: より重いワークロード（iters=10M, ws=8192）で再測定してから判断すべき
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### パターン分析（参考：前回 PERF-ULTRA-REBASE-1 の結果に基づく）
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#### パターン A: tiny_c7_ultra_alloc が依然トップの場合
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- **前回の値**: 7.66% self（最大ホットスポット）
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- 理由: ULTRA alloc の内部構造（refill/page_meta）に起因
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- 次フェーズ案: **Phase PERF-ULTRA-REFILL-OPT-1**
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- C7 ULTRA の refill path（cold 側）を最適化
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- segment 取得ロジックの軽量化
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- page_meta 管理の簡略化
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- 判断: C7 refill を弄る技術的難度と効果のバランスを検討
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#### パターン B: so_alloc_fast / page_of が浮いてきた場合
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- **前回の値**: so_alloc系 3.60%, page_of系 2.74%
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- 理由: ULTRA が C4-C7 を完全カバーし、v3 backend 側が relative に大きくなった
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- 次フェーズ案: **Phase PERF-ULTRA-V3-OPT-1**
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- so_alloc_v3 の hotpath 簡略化
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- page_of（ptr→page 解決）の高速化
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- header write の最適化（既に thin は確認済み）
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- 判断: v3 backend 自体を軽くするか、別 backend（v4/v6）を考えるか
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#### パターン C: 残り legacy (C2/C3) が顕著な場合
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- 確認: legacy 総数が何%か、C2/C3 の比率を確認
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- 判断基準:
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- C2/C3 合計が全体の 5% 以上 → C3 ULTRA を検討する価値あり
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- C2/C3 合計が 2% 未満 → 後回し（L1 汚染のリスクが高い）
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#### パターン D: tiny_alloc_gate_fast / header が上位の場合（今回観測）
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- **今回の値**: gate 23.57%, header 8.07%
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- 理由: ワークロードが軽すぎて allocator 本体が見えていない可能性が高い
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- 次フェーズ案: **Phase PERF-ULTRA-REBASE-3（再計測）**
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- より重いワークロード（iters=10M, ws=8192）で再測定
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- サンプル数1000+を確保して統計的信頼性を高める
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- その上でパターンA/B/Cのどれかに該当するか判断
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### 推奨される判断フロー
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1. **Phase PERF-ULTRA-REBASE-3（再計測）を実施**
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- iters=10M, ws=8192 で Mixed を再計測
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- perf record 時間を長くしてサンプル数を確保
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2. **再計測後の perf_ultra_mixed_v3.txt の #1/#2 を見る**
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- パターン A/B/C/D のどれに該当するか判定
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3. **該当フェーズ案を実装 or 研究箱化の判断**
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- A: ULTRA refill 最適化（高難度、効果大）
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- B: v3 backend 最適化（中難度、効果中）
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- C: C2/C3 ULTRA 追加（低難度、効果不明）
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- D: 再計測（必須）
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