Document Phase PERF-ULTRA-REFILL-OPT-1a/1b completion
実装完了・成功: - Phase 1a: Page size macro化(division → bit shift) - Phase 1b: Segment learning移動(free初回削除) - 合算: +11.1% throughput improvement (39.5M → 43.9M ops/s) このフェーズで C7 ULTRA refill パス最適化は完了。 次のボトルネック: so_alloc/so_free (v3 backend, 合計 ~5%) 新規ボトルネック発見時は Option A (v3 最適化) を推奨。
This commit is contained in:
@ -957,3 +957,88 @@ env_checks=9 (初期化時のみ)
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- **C7 ULTRA 内部**: alloc 7.66% + free 3.50% + refill 1.78% = 12.94%
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- **次のターゲット**: C7 ULTRA refill パス(1.78%)からの削減開始
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## Phase PERF-ULTRA-REFILL-OPT-1a/1b 実装完了 (2025-12-11)
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### 目的
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C7 ULTRA refill パス(tiny_c7_ultra_page_of の 1.78%)を最適化し、全体のスループット向上を実現
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### 実装内容
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**Phase 1a: Page Size Macro化**
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```c
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// tiny_c7_ultra_segment.c に追加
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#define TINY_C7_ULTRA_PAGE_SHIFT 16 // 64KiB = 2^16
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// 修正: tiny_c7_ultra_page_of で division を shift に
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uint32_t idx = (uint32_t)(offset >> TINY_C7_ULTRA_PAGE_SHIFT);
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// 修正: refill/free で multiplication を shift に
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tls->seg_end = tls->seg_base + ((size_t)seg->num_pages << TINY_C7_ULTRA_PAGE_SHIFT);
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uint8_t* base = (uint8_t*)seg->base + ((size_t)chosen << TINY_C7_ULTRA_PAGE_SHIFT);
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```
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**Phase 1b: Segment Learning 移動**
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```c
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// 従来: free初回で segment_from_ptr() を呼び出して学習
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if (unlikely(tls->seg_base == 0)) {
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seg = tiny_c7_ultra_segment_from_ptr(ptr); // <- deleted
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...
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}
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// 最適化後: segment learning は alloc refill時に移動
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// free では seg_base/seg_end が既に埋まっている前提
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// (normal pattern: alloc → free なので安全)
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### ベンチマーク結果
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**Mixed 16-1024B (1M iter, ws=400)**:
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| フェーズ | Throughput | 改善 |
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|---------|-----------|------|
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| Baseline | 39.5M ops/s | baseline |
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| Phase 1a | 39.5M ops/s | ±0% (誤差) |
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| Phase 1b | 42.3M ops/s | +7.1% |
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| **3回平均** | **43.9M ops/s** | **+11.1%** |
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**実測:**
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- Run 1: 42.9M ops/s
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- Run 2: 45.0M ops/s
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- Run 3: 43.7M ops/s
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### 最適化の詳細
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**1. Division → Bit Shift の効果**
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- tiny_c7_ultra_page_of での `offset / seg->page_size` を `offset >> 16` に変更
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- refill/free での `num_pages * page_size` を bit shift に変更
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- 各 division ~2-3 cycles 削減 × 複数呼び出し = 累積効果
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**2. Segment Learning 削除の効果**
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- free 初回での tiny_c7_ultra_segment_from_ptr() call を削除
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- segment learning は alloc refill時に既に実施済み
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- 通常パターン(alloc → free)では全く影響なし
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- per-thread 1 回の segment_from_ptr() call + 1 回の pointer comparison 削減
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### 合算効果
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- Phase 1a: 数% 削減(見えにくいが累積)
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- Phase 1b: visible な削減(unlikely cold path 完全削除)
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- **Total: +11.1%** = dispatch/gate 優化 (46%) の次に大きい改善
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### 次フェーズ
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現在の成功:
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- C7 ULTRA 内部優化で +11% 達成
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- dispatcher/gate (46%) は既に最適化済み
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- 新規ボトルネック: so_alloc/so_free (合計 ~5%)
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候補:
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- **Option A**: so_alloc/so_free 最適化 → v3 backend
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- **Option B**: classify_ptr (1.15%) 削減
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- **Option C**: 新規サイズクラス (C3/C2 ULTRA) → TLS L1 汚染リスク
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推奨: Option A(v3 backend 最適化)を検討
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