hakmem/docs/status/PHASE_6.21_PLAN_2025_10_24.md

# Phase 6.21: ChatGPT Pro 省メモリ案実装

**日付**: 2025-10-24
**目標**: メモリ効率最適化（速度維持）
**実装時間**: 20分（予定）

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## 🎯 実装方針

### ChatGPT Pro提案の採用理由

Phase 6.20の結果分析：
- **CAP 4倍化**: メモリ78MB使用、でも速度改善なし
  - Mid 1T: 29% vs mimalloc（変わらず）
  - Mid 4T: 64% vs mimalloc（変わらず）

**結論**: CAP大きくしても速度に影響しない
→ ならメモリ節約しよう！

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## 📋 実装内容

### 1. Bridge Classes追加（40KB, 52KB）⭐ Key!

**目的**: 32-64KB ギャップ解消

**現状の問題**:
```
Size classes: 32KB → 64KB (2倍のギャップ)

要求 40KB:
  - W_MAX=1.30 → 64KB使用不可（1.6倍>1.30） → malloc fallback
  - W_MAX=1.60 → 64KB使用（1.6倍≤1.60） → 24KB無駄（60%）
```

**解決策**:
```
Size classes: 32KB → 40KB → 52KB → 64KB

要求 40KB:
  - 40KB class使用（1.0倍） → 無駄ゼロ ✅
```

**実装**:
```c
// hakmem_pool.c

// BEFORE: 5 classes
static const size_t g_mid_sizes[5] = {
    2048, 4096, 8192, 16384, 32768
};

// AFTER: 7 classes (40KB, 52KB追加)
static const size_t g_mid_sizes[7] = {
    2048,    // 2KB
    4096,    // 4KB
    8192,    // 8KB
    16384,   // 16KB
    32768,   // 32KB
    40960,   // 40KB  ← NEW!
    53248,   // 52KB  ← NEW!
};
```

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### 2. W_MAX_LARGE 緊縮（1.60 → 1.30）

**目的**: メモリ無駄削減

**Phase 2での変更**:
```c
// hakmem_policy.c:77
pol->w_max_large = 1.60f;  // Phase 2: 緩和
```

**Phase 6.21での変更**:
```c
pol->w_max_large = 1.30f;  // 戻す（でもBridge classesでカバー）
```

**効果**:
- W_MAX厳しくなる → メモリ無駄減る
- でもBridge classesあるから速度低下しない

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### 3. CAP 削減（4倍 → 1倍）

**目的**: メモリフットプリント削減

**Phase 2での変更**:
```c
// hakmem_policy.c:46-47
uint16_t mid_defaults[5]   = { 256, 256, 256, 128, 64 };  // 60MB
uint16_t large_defaults[5] = { 32, 32, 16, 8, 4 };        // 18MB
// 合計: 78MB
```

**Phase 6.21での変更**:
```c
uint16_t mid_defaults[7]   = { 64, 64, 64, 32, 16, 32, 32 };  // 17.25MB
uint16_t large_defaults[5] = { 8, 8, 4, 2, 1 };               // 4.5MB
// 合計: 21.75MB (Bridge 2個分追加で少し増えるが、元より大幅減)
```

**効果**: 78MB → 22MB（約1/3.5削減）

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## 📊 期待される効果

| 指標 | Phase 6.20 (現状) | Phase 6.21 (予測) | 変化 |
|------|------------------|------------------|------|
| **メモリ使用量** | 78 MB | 22 MB | ✅ **1/3.5削減** |
| **Mid Pool無駄** | ~60% | <10% | ✅ **大幅改善** |
| **速度 (Mid 1T)** | 4.3M (29%) | ~4.3M (29%) | ➡️ **変わらず** |
| **速度 (Mid 4T)** | 9.6M (64%) | ~9.6M (64%) | ➡️ **変わらず** |
| **Tiny 4T** | 51.3M (120%) | 51.3M (120%) | ➡️ **維持** |

**根拠**: Phase 6.20でCAP↑でも速度変わらず証明済み

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## 🔧 実装手順

### Step 1: Bridge Classes追加（10分）

**ファイル**: `hakmem_pool.c`

1. `POOL_NUM_CLASSES` 5→7に変更
2. `g_mid_sizes[]` 配列に40KB, 52KB追加
3. 配列サイズ依存箇所を確認・修正

### Step 2: W_MAX戻し（1分）

**ファイル**: `hakmem_policy.c:77`

```c
pol->w_max_large = 1.30f;  // 1.60から戻す
```

### Step 3: CAP戻し（1分）

**ファイル**: `hakmem_policy.c:46-47`

```c
// Mid: 7クラス分（Bridge含む）
uint16_t mid_defaults[7] = { 64, 64, 64, 32, 16, 32, 32 };

// Large: 元に戻す
uint16_t large_defaults[5] = { 8, 8, 4, 2, 1 };
```

### Step 4: ビルド＆テスト（5分）

```bash
make clean
make
./test_hakmem  # 基本動作確認
```

### Step 5: ベンチマーク（5分）

```bash
cd mimalloc-bench/bench/larson
./bench.sh  # Mid Pool重点測定
```

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## ✅ 成功基準

### Must Have:
- ✅ ビルド成功
- ✅ test_hakmem通過
- ✅ メモリ使用量削減確認（78MB→22MB）

### Should Have:
- ✅ Mid Pool速度維持（29-64%維持）
- ✅ Tiny Pool速度維持（120%維持）

### Nice to Have:
- 🎯 Mid Pool速度改善（29%→35%+）
  - Bridge classesのメモリ効率が速度にプラス影響する可能性

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## 📁 変更ファイル

```
hakmem/
├── hakmem_pool.c       # Bridge classes追加
├── hakmem_pool.h       # POOL_NUM_CLASSES変更
├── hakmem_policy.c     # W_MAX/CAP戻し
└── docs/status/
    ├── PHASE_6.21_PLAN_2025_10_24.md     ← このファイル
    └── PHASE_6.21_RESULTS_2025_10_24.md  ← 後で作成
```

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## 🎓 設計思想

### Phase 2 vs Phase 6.21

**Phase 2 (失敗)**:
- アプローチ: CAP↑で速度改善狙い
- 結果: メモリ↑、速度変わらず
- 学び: **CAPは速度に影響しない**

**Phase 6.21 (賢い)**:
- アプローチ: メモリ↓、速度維持
- 根拠: Phase 2の学び活用
- 戦略: Bridge classesで機能カバー

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**計画作成**: 2025-10-24 19:50 JST
**実装開始**: Phase 6.21 実装開始
**期待**: メモリ効率大幅改善、速度維持