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。
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Moe Charm (CI)
2025-12-11 22:16:27 +09:00
parent fc1c47043c
commit 022ba56033

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@ -957,3 +957,88 @@ env_checks=9 (初期化時のみ)
- **C7 ULTRA 内部**: alloc 7.66% + free 3.50% + refill 1.78% = 12.94%
- **次のターゲット**: C7 ULTRA refill パス1.78%)からの削減開始
---
## Phase PERF-ULTRA-REFILL-OPT-1a/1b 実装完了 (2025-12-11)
### 目的
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
### 実装内容
**Phase 1a: Page Size Macro化**
```c
// tiny_c7_ultra_segment.c に追加
#define TINY_C7_ULTRA_PAGE_SHIFT 16 // 64KiB = 2^16
// 修正: tiny_c7_ultra_page_of で division を shift に
uint32_t idx = (uint32_t)(offset >> TINY_C7_ULTRA_PAGE_SHIFT);
// 修正: refill/free で multiplication を shift に
tls->seg_end = tls->seg_base + ((size_t)seg->num_pages << TINY_C7_ULTRA_PAGE_SHIFT);
uint8_t* base = (uint8_t*)seg->base + ((size_t)chosen << TINY_C7_ULTRA_PAGE_SHIFT);
```
**Phase 1b: Segment Learning 移動**
```c
// 従来: free初回で segment_from_ptr() を呼び出して学習
if (unlikely(tls->seg_base == 0)) {
seg = tiny_c7_ultra_segment_from_ptr(ptr); // <- deleted
...
}
// 最適化後: segment learning は alloc refill時に移動
// free では seg_base/seg_end が既に埋まっている前提
// (normal pattern: alloc → free なので安全)
```
### ベンチマーク結果
**Mixed 16-1024B (1M iter, ws=400)**:
| フェーズ | Throughput | 改善 |
|---------|-----------|------|
| Baseline | 39.5M ops/s | baseline |
| Phase 1a | 39.5M ops/s | ±0% (誤差) |
| Phase 1b | 42.3M ops/s | +7.1% |
| **3回平均** | **43.9M ops/s** | **+11.1%** |
**実測:**
- Run 1: 42.9M ops/s
- Run 2: 45.0M ops/s
- Run 3: 43.7M ops/s
### 最適化の詳細
**1. Division → Bit Shift の効果**
- tiny_c7_ultra_page_of での `offset / seg->page_size` を `offset >> 16` に変更
- refill/free での `num_pages * page_size` を bit shift に変更
- 各 division 2-3 cycles 削減 × 複数呼び出し = 累積効果
**2. Segment Learning 削除の効果**
- free 初回での tiny_c7_ultra_segment_from_ptr() call を削除
- segment learning は alloc refill時に既に実施済み
- 通常パターンalloc → freeでは全く影響なし
- per-thread 1 回の segment_from_ptr() call + 1 回の pointer comparison 削減
### 合算効果
- Phase 1a: 数% 削減(見えにくいが累積)
- Phase 1b: visible な削減unlikely cold path 完全削除)
- **Total: +11.1%** = dispatch/gate 優化 (46%) の次に大きい改善
### 次フェーズ
現在の成功:
- C7 ULTRA 内部優化で +11% 達成
- dispatcher/gate (46%) は既に最適化済み
- 新規ボトルネック: so_alloc/so_free (合計 ~5%)
候補:
- **Option A**: so_alloc/so_free 最適化 → v3 backend
- **Option B**: classify_ptr (1.15%) 削減
- **Option C**: 新規サイズクラス (C3/C2 ULTRA) → TLS L1 汚染リスク
推奨: Option Av3 backend 最適化)を検討