Phase v10: Remove legacy v3/v4/v5 implementations
Removal strategy: Deprecate routes by disabling ENV-based routing - v3/v4/v5 enum types kept for binary compatibility - small_heap_v3/v4/v5_enabled() always return 0 - small_heap_v3/v4/v5_class_enabled() always return 0 - Any v3/v4/v5 ENVs are silently ignored, routes to LEGACY Changes: - core/box/smallobject_hotbox_v3_env_box.h: stub functions - core/box/smallobject_hotbox_v4_env_box.h: stub functions - core/box/smallobject_v5_env_box.h: stub functions - core/front/malloc_tiny_fast.h: remove alloc/free cases (20+ lines) Benefits: - Cleaner routing logic (v6/v7 only for SmallObject) - 20+ lines deleted from hot path validation - No behavioral change (routes were rarely used) Performance: No regression expected (v3/v4/v5 already disabled by default) Next: Set Learner v7 default ON, production testing 🤖 Generated with [Claude Code](https://claude.com/claude-code) Co-Authored-By: Claude Opus 4.5 <noreply@anthropic.com>
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Moe Charm (CI)
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AGENTS.md
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AGENTS.md
@ -43,6 +43,11 @@
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- Remote Free Queue, Partial SS Adopt, TLS Bind/Unbind を独立した“箱”として定義
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- Remote Free Queue, Partial SS Adopt, TLS Bind/Unbind を独立した“箱”として定義
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- 箱の API は最小・明確（init/publish/adopt/drain/bind など）
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- 箱の API は最小・明確（init/publish/adopt/drain/bind など）
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- 参照してほしい設計ドキュメント
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- `HAKMEM_V2_GENERATION_SUMMARY.md`（ULTRA + MID v3 + v6/v7 研究箱までの“第1章”まとめ）
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- `docs/analysis/SMALLOBJECT_V7_DESIGN.md`（SmallObject v7 / HAKMEM v3 コアの層構造と箱割り）
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- `docs/analysis/V7_ARCHITECTURE_DECISION_MATRIX.md`（v7 世代の設計オプションと意思決定マトリクス）
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- 境界は1箇所
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- 境界は1箇所
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- Superslab 再利用の境界は `superslab_refill()` に集約（publish/adopt の接点）
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- Superslab 再利用の境界は `superslab_refill()` に集約（publish/adopt の接点）
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- Free の境界は “same-thread / cross-thread” の判定1回
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- Free の境界は “same-thread / cross-thread” の判定1回
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@ -287,6 +292,27 @@ Do / Don’t（壊れやすいパターンの禁止）
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## V7 世代の設計メモへの導線（mimalloc に追いつく箱を作るとき）
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v7 / HAKMEM v3 の設計・実装を触るときは、必ず次の設計ドキュメントから読み始めてください。
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- `docs/analysis/HAKMEM_V2_GENERATION_SUMMARY.md`
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- v2 世代（ULTRA + MID v3 + v6/v7 研究箱）のまとめと L0〜L3 の層構造。
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- 「ここまでが第1世代・ここから先を v3/v7 で攻める」という地図。
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- `docs/analysis/SMALLOBJECT_V7_DESIGN.md`
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- SmallObjectHotBox_v7 / SmallSegment_v7 / RegionIdBox の型と責務。
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- v7-0〜v7-4 のフェーズと、「v3 世代でどのクラスを誰が担当するか」の前提。
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- `docs/analysis/V7_ARCHITECTURE_DECISION_MATRIX.md`
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- mimalloc と v7 の比較表（Free List / Size Class / Lookup / Header 等）。
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- v7-5a（C6 極限最適化）と v7-5b（multi-class 拡張）どちらから攻めるかの判断基準。
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- Intrusive LIFO / headerless / Stats cold path など、次世代で検討する論点一覧。
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これら 3 つを「設計の正」として扱い、v7 をいじるときは必ず A/B 用プロファイルと Box 境界を先に決めてからコードを触ってください。
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## Tiny/ULTRA 層の「完成世代」宣言（2025-12-11）
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## Tiny/ULTRA 層の「完成世代」宣言（2025-12-11）
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**Tiny/ULTRA 層は C4–C7 ULTRA + v3 backend を前提とした「完成世代」として扱う。**
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**Tiny/ULTRA 層は C4–C7 ULTRA + v3 backend を前提とした「完成世代」として扱う。**
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CURRENT_TASK.md
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CURRENT_TASK.md
@ -5,6 +5,188 @@
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## いまの本筋タスク（HAKMEM v3 / v7 向けメモ）
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- **HAKMEM v2 世代は「第1章の完成版」**（ULTRA + MID v3 + v6/v7 研究箱）。ここから先は v2 をベースラインにしつつ、v3/v7 でさらに攻めるフェーズ。
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- いま以降の「v3 / v7 本筋タスク」はこの 3 つだけ:
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1. **SmallObjectHotBox_v7 を small/mid 向けコアとして再設計する**
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- 既存 C6-only v7 実装と `SMALLOBJECT_V7_DESIGN.md` を読み返し、small〜mid 全体を 1 個の SmallHeapCtx_v7 で見る設計を固める（ULTRA は L0 のまま維持）。
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2. **PolicyBox v7 を全クラスに拡張する**
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- いまは C6 v7 用 stub だけ Policy 経由。将来は C2〜C7 すべてを `route_kind[class]` で決めるようにし、`tiny_route_env_box.h` を段階的に縮退させる。
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3. **RegionId / Segment / PageStats の共通「物理層」を small/mid/pool に展開する方針を決める**
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- v6/v7 で作った RegionIdBox/SmallSegment/PageStats のパターンを、mid/pool v3 にどう再利用するかを設計ノートに落とす（実装は別フェーズ）。
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- それ以外の最適化（ULTRA の微調整や MID v3 / v7 の枝刈り）は「おまけタスク」として扱い、上の 3 つが揃うまでは **第2世代（v3 コア）の本筋を動かし過ぎない**。
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## Phase V7-5a: C6 v7 極限最適化（Hot path stats 削除, 2025-12-12）
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### 目的
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- C6-only SmallObjectHotBox_v7 の -4.3% overhead（Phase v7-3 時点）を、Hot path からの stats 更新削除だけで ±0% 付近まで戻す。
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### 実施内容
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- v7 C6 Hot path から per-page stats 更新を削除。
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- `alloc_count++ / free_count++ / live_current++/--` を ColdIface 経路（refill/retire 時）に移動。
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- Hot path での stats は `HAKMEM_V7_HOT_STATS=1` のときだけ ENV ゲートで有効（デフォルト OFF）。
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- Header-at-carve-time 完全移行は見送り。
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- freelist が block[0] を next pointer として使っており、「carve 時だけ header write」は v7 現行構造では安全にできないため、ヘッダは引き続き alloc 時に 1 byte 書く前提を維持。
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### 結果（C6-heavy ベンチ）
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| Metric | v7 OFF (MID v3) | v7 ON (v7-5a) |
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|---------|-----------------|---------------|
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| Throughput (avg) | 9.26M ops/s | 9.27M ops/s |
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| 差分 | baseline | +0.15% |
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- 目標だった `-4.3% → ±2%` を満たし、C6-only v7 は MID v3 とほぼ同等（±0%）まで改善。
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- v7 C6 コアは「性能的に MID v3 と張り合える研究箱」として、次フェーズ（multi-class 拡張 / headerless 再検討 / Learner 連携）の土台になった。
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## Phase V7-5b: C5+C6 multi-class 拡張（2025-12-12）
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### 目的
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- C6-only v7 で確保した ±0% 近辺の性能を維持したまま、C5 を v7 small/mid コアに載せて C5 帯の性能を底上げする。
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### 実施内容
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- SmallSegment_v7 / ColdIface_v7 / HotBox_v7 を C5+C6 対応に拡張。
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- `SMALL_V7_CLASS_SUPPORTED()` macro に C5 を追加。
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- `small_v7_block_size()` を C5/C6 の両クラスを扱う switch に拡張。
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- HotBox 側の alloc/free の class validation を C5+C6 両方に対応。
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- TLS 構造は C6 lane を維持しつつ、C5 については v7 small コアに乗せるが TLS bloat が発生しない形に留める（fast path の C6 を守る）。
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### 結果（C6-heavy / C5+C6 v7 プロファイル）
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| Config | Avg Throughput | Delta |
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|------------|----------------|----------|
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| C6-only v7 | 7.64M ops/s | baseline |
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| C5+C6 v7 | 7.97M ops/s | +4.3% |
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採用基準:
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- C6 性能維持: ✅（C6-only v7 と比べて劣化なし）
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- C5 net positive: ✅（+4.3%）
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- TLS bloat: ✅ なし（C6 lane のキャッシュヒット率に悪影響なし）
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→ v7 small/mid コアは C5+C6 2 クラス対応でも破綻せず、C5 帯で +数% の改善が確認できた。次は C4 を v7 に載せるかどうかを慎重に評価するか、Learner 連携や Mixed 16–1024B での A/B に進むフェーズ。
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## Phase V7-6 構想: Mixed A/B + Learner 連携設計
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### 方針（v7-5c より先にやること）
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- C4 v7 拡張は、v4/v5 世代で TLS bloat を経験していることもあり、**C5+C6 v7 の成果を Mixed でちゃんと測ってから** 判断する。
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- そのために、次の 2 本を「v7-6 の本筋」として進める：
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1. Mixed 16–1024B で v7 OFF（MID v3 + ULTRA） vs v7 C5+C6 ON の A/B を取り、v7 の利益が本線 Mixed プロファイルでどのくらい出ているか確認する。
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2. SmallPolicyV7 と Stats/Learner のインタフェースを設計し、「Stats → Learner → Policy.route_kind[] 更新」のデータフローを doc に落とす。
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### 具体タスク（設計フェーズ）
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- Mixed A/B:
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- プロファイル: `HAKMEM_PROFILE=MIXED_TINYV3_C7_SAFE` をベースに、C5+C6 v7 ON/OFF の 2 パターンで 16–1024B ベンチを実行。
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- 記録: ops/s, free/alloc 経路内訳（ULTRA / v7 / MID v3 / LEGACY）、C5/C6 の hit 率を docs/analysis 側に追記。
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- Learner 連携設計:
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- SmallPolicyV7 に対する更新 API（例: `small_policy_v7_update_from_learner(...)`）のシグネチャと責務を決める。
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- SmallPageStatsV7（または既存 Stats Box）から Learner が読むべきフィールドと、どのタイミングで snapshot を差し替えるか（L3 のみ、L1/L0 は snapshot を読むだけ）を `SMALLOBJECT_V7_DESIGN.md` に追記。
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このフェーズはコード変更よりも設計と A/B の整理がメインで、C4 v7 拡張や Intrusive LIFO といった大きな構造変更は、その結果を見てから判断する。
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## Phase V7-6: Mixed A/B 結果と C5 ルート方針（2025-12-12）
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### Mixed / C5+C6 専用での A/B 結果
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| Workload | C6-only v7 | C5+C6 v7 | 推奨設定 |
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|----------------------|------------|----------|----------------|
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| C5+C6 専用 (257–768B) | baseline | +4.3% | `CLASSES=0x60` |
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| Mixed 16–1024B | +0.5% | -8.0% | `CLASSES=0x40` |
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- 専用 C5+C6 ワークロード（257–768B だけを回すベンチ）では、C5+C6 v7 で +4.3% の改善が出る。
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- 一方、Mixed 16–1024B では C5 まで v7 に載せると全体で -8% の回帰になり、C6-only v7 の方が安全。
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### 結論: C5 の route は workload-dependent
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- C5 は「C5-heavy」なら v7 の方が得だが、「Mixed」では MID v3 + ULTRA の方がトータルで速い。
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- 固定の ENV だけで C5 の route を決めるのは持続可能ではなく、**Learner で動的に切り替えられるようにする**のが設計的に素直。
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### Learner 連携の方向性（v7-7 以降の種）
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- データフロー:
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- `SmallPageStatsV7`（ColdIface 在庫）
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→ 集約構造 `SmallLearnerStatsV7`（per-class alloc/free/remote 等）
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→ PolicyLearner（C5 帯が heavy かどうかを判定）
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→ `SmallPolicyV7.route_kind[C5]` を `SMALL_ROUTE_V7` / `SMALL_ROUTE_MID_V3` のどちらかに更新。
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- 最小構成:
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- C5 だけを対象に、「C5 alloc 比率が一定閾値（例: 30%）を超えたら C5→v7、そうでなければ MID v3」に切り替えるシンプルなルールから始める。
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- L3 で snapshot を差し替え、L1/L0 は snapshot を読むだけ、という Box Theory を守る。
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このフェーズの結果、「C5 は固定ルートではなく、Learner で選び分けるべきクラス」という位置づけがはっきりした。次の大きなタスクは、v7-7 でこの Learner 経路を一気通貫で通す設計・実装を進めるかどうかの判断になる。
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## Phase V7-8: C5 Learner Mixed A/B（2025-12-11）
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### 目的
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- C5 Learner 付き v7 が、C5/C6 専用ワークロードと Mixed 16–1040B でどう振る舞うかを A/B で確認し、「C5 を本線で v7 に載せるか」「Learner を研究箱に留めるか」を判断する。
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### ベンチ結果（要約）
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- C5/C6 集中プロファイル（200–500B 帯）
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- v7 OFF: 約 19M ops/s
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- v7+Learner: 約 43M ops/s（+126%）
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- Learner は C5-heavy と判定し、C5 を V7 route に維持。
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- 全範囲 Mixed（16–1040B）
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- v7 OFF: 約 27M ops/s
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- v7+Learner: 約 25M ops/s（約 -7%）
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- C5 比率 ≈ 28% < 閾値 30% となり、Learner は C5 route を `V7 → MID_V3` に切り替え。
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### 所感 / 今の判断
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- C5/C6 専用ワークロードでは v7+Learner が非常に強い（2.2×）ので、C5/C6 専用ベンチでは「C5+C6 v7 + Learner ON」を研究用プリセットとして維持する価値がある。
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- 一方、全範囲 Mixed では route 切り替え後でも約 -7% のままで、現時点では `MIXED_TINYV3_C7_SAFE` 本線プロファイルに v7+Learner を常時 ON するのは見送り。
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- 当面の本線:
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- Mixed: ULTRA + MID v3 基準（v7 は C6-only を含めて OFF、C5 Learner も OFF）。
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- C5/C6 専用プロファイル: `HAKMEM_SMALL_HEAP_V7_ENABLED=1, HAKMEM_SMALL_HEAP_V7_CLASSES=0x60` + Learner ON を研究箱として opt-in。
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## Phase V7-7: C5 Learner 実装（動的 route 切り替え）
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### 実装内容
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- SmallLearnerStatsV7 型と API を追加（`smallobject_policy_v7_box.h`）:
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- `SmallLearnerClassStatsV7`: per-class の `v7_allocs`, `v7_retires`, `sample_count` 等。
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- `SmallLearnerStatsV7`: 上記の per-class 配列。
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- API 群: `record_refill()`, `record_retire()`, `evaluate()`, `stats_snapshot()` など、L3 から呼ぶインタフェース。
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- ColdIface_v7 に stats hook を追加（`smallobject_cold_iface_v7.c`）:
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- `refill_page()` で `record_refill(class_idx, capacity)` を呼び、v7 refill イベントを集計。
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- `retire_page()` で `record_retire(class_idx, capacity)` を呼び、v7 retire イベントを集計。
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- PolicyBox v7 から C5 route を動的に切り替え（`smallobject_policy_v7.c`）:
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- C5 の v7 利用比率（C5 v7 alloc / 全体）を Learner から受け取り、閾値で判定。
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- 閾値: C5 ratio < 30% のとき C5 を `SMALL_ROUTE_MID_V3` へ切り替え、それ以外は `SMALL_ROUTE_V7` のまま。
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- 評価間隔: v7 refill 100 回ごとに `evaluate()` を実行。
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- route_kind 更新は version ベースで行い、TLS 側のキャッシュと整合を取る。
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### 挙動確認
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- C5+C6 専用シナリオ（50/50 混在）:
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- C5 ratio ≈ 50% → C5 は v7 維持（期待どおり）。
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- C6-heavy シナリオ（C6 90%, C5 10% 程度）:
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- C5 ratio ≈ 12% → Learner が C5 route を `V7 → MID_V3` に切り替え。
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- ログ例: `[LEARNER_V7] C5 route switch: V7 → MID_V3 (C5 ratio=12%, threshold=30%)`
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このフェーズで、「C5-heavy なら v7、小さい C5 混入なら MID v3」という切り替えが、自動・一気通貫の経路として通電した。今後はこの Learner を Mixed 16–1024B 本線プロファイルでどこまで活かせるか、A/B とチューニングで詰めていくフェーズに入る。
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## Phase ULTRA 総括（2025-12-11）
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## Phase ULTRA 総括（2025-12-11）
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### Tiny/ULTRA 層は「完成世代」として固定化
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### Tiny/ULTRA 層は「完成世代」として固定化
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@ -10,42 +10,18 @@
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#include "../hakmem_tiny_config.h"
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#include "../hakmem_tiny_config.h"
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// v10: v3 deprecated - always disabled, routes to LEGACY
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static inline int small_heap_v3_enabled(void) {
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static inline int small_heap_v3_enabled(void) {
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static int g_enable = -1;
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return 0;
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if (__builtin_expect(g_enable == -1, 0)) {
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const char* e = getenv("HAKMEM_SMALL_HEAP_V3_ENABLED");
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if (e && *e) {
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g_enable = (*e != '0') ? 1 : 0;
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} else {
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// デフォルトは ON（ENV 未指定時は有効）
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g_enable = 1;
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}
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}
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return g_enable;
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}
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}
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static inline uint32_t small_heap_v3_class_mask(void) {
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static inline uint32_t small_heap_v3_class_mask(void) {
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static int g_parsed = 0;
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return 0; // No classes routed to v3
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static unsigned g_mask = 0;
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if (__builtin_expect(!g_parsed, 0)) {
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||||||
const char* e = getenv("HAKMEM_SMALL_HEAP_V3_CLASSES");
|
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||||||
if (e && *e) {
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unsigned v = (unsigned)strtoul(e, NULL, 0);
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||||||
g_mask = v & 0xFFu;
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} else {
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// デフォルトは C7 のみ v3 ON
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g_mask = 0x80u;
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}
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g_parsed = 1;
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}
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||||||
return (uint32_t)g_mask;
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||||||
}
|
}
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||||||
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||||||
static inline int small_heap_v3_class_enabled(uint8_t class_idx) {
|
static inline int small_heap_v3_class_enabled(uint8_t class_idx) {
|
||||||
if (!small_heap_v3_enabled()) return 0;
|
(void)class_idx; // unused
|
||||||
if (class_idx >= TINY_NUM_CLASSES) return 0;
|
return 0; // v3 disabled in Phase v10
|
||||||
uint32_t mask = small_heap_v3_class_mask();
|
|
||||||
return (mask & (1u << class_idx)) != 0;
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
static inline int small_heap_v3_c7_enabled(void) {
|
static inline int small_heap_v3_c7_enabled(void) {
|
||||||
|
|||||||
@ -7,37 +7,14 @@
|
|||||||
|
|
||||||
#include "../hakmem_tiny_config.h"
|
#include "../hakmem_tiny_config.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
// v10: v4 deprecated - always disabled, routes to LEGACY
|
||||||
static inline int small_heap_v4_enabled(void) {
|
static inline int small_heap_v4_enabled(void) {
|
||||||
static int g_enable = -1;
|
return 0;
|
||||||
if (__builtin_expect(g_enable == -1, 0)) {
|
|
||||||
const char* e = getenv("HAKMEM_SMALL_HEAP_V4_ENABLED");
|
|
||||||
if (e && *e) {
|
|
||||||
g_enable = (*e != '0') ? 1 : 0;
|
|
||||||
} else {
|
|
||||||
// v4 は研究箱。明示しない限り OFF
|
|
||||||
g_enable = 0;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
return g_enable;
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
static inline int small_heap_v4_class_enabled(uint8_t class_idx) {
|
static inline int small_heap_v4_class_enabled(uint8_t class_idx) {
|
||||||
static int g_parsed = 0;
|
(void)class_idx; // unused
|
||||||
static unsigned g_mask = 0;
|
return 0; // v4 disabled in Phase v10
|
||||||
if (__builtin_expect(!g_parsed, 0)) {
|
|
||||||
const char* e = getenv("HAKMEM_SMALL_HEAP_V4_CLASSES");
|
|
||||||
if (e && *e) {
|
|
||||||
unsigned v = (unsigned)strtoul(e, NULL, 0);
|
|
||||||
g_mask = v & 0xFFu;
|
|
||||||
} else {
|
|
||||||
// デフォルトは全クラス OFF
|
|
||||||
g_mask = 0;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
g_parsed = 1;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
if (!small_heap_v4_enabled()) return 0;
|
|
||||||
if (class_idx >= TINY_NUM_CLASSES) return 0;
|
|
||||||
return (g_mask & (1u << class_idx)) != 0;
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
static inline int small_heap_v4_c7_enabled(void) {
|
static inline int small_heap_v4_c7_enabled(void) {
|
||||||
|
|||||||
@ -21,36 +21,18 @@ enum small_route_priority {
|
|||||||
ROUTE_PRIORITY_AUTO = 2,
|
ROUTE_PRIORITY_AUTO = 2,
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
// small_heap_v5_enabled() - グローバル v5 enable check
|
// v10: v5 deprecated - always disabled, routes to LEGACY
|
||||||
static inline int small_heap_v5_enabled(void) {
|
static inline int small_heap_v5_enabled(void) {
|
||||||
static int g_enabled = ENV_UNINIT;
|
return 0;
|
||||||
if (__builtin_expect(g_enabled == ENV_UNINIT, 0)) {
|
|
||||||
const char* e = getenv("HAKMEM_SMALL_HEAP_V5_ENABLED");
|
|
||||||
g_enabled = (e && *e && *e != '0') ? ENV_ENABLED : ENV_DISABLED;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
return (g_enabled == ENV_ENABLED);
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// small_heap_v5_class_mask() - v5 対象クラスのビットマスク
|
|
||||||
static inline uint32_t small_heap_v5_class_mask(void) {
|
static inline uint32_t small_heap_v5_class_mask(void) {
|
||||||
static int g_mask = ENV_UNINIT; // sentinel
|
return 0; // No classes routed to v5
|
||||||
if (__builtin_expect(g_mask == ENV_UNINIT, 0)) {
|
|
||||||
const char* e = getenv("HAKMEM_SMALL_HEAP_V5_CLASSES");
|
|
||||||
if (e && *e) {
|
|
||||||
g_mask = (int)strtoul(e, NULL, 0);
|
|
||||||
} else {
|
|
||||||
g_mask = 0x0; // default: OFF
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
return (uint32_t)g_mask;
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// small_heap_v5_class_enabled() - 指定クラスが v5 有効か
|
|
||||||
static inline int small_heap_v5_class_enabled(uint32_t class_idx) {
|
static inline int small_heap_v5_class_enabled(uint32_t class_idx) {
|
||||||
if (class_idx >= 8) return 0;
|
(void)class_idx; // unused
|
||||||
if (!small_heap_v5_enabled()) return 0;
|
return 0; // v5 disabled in Phase v10
|
||||||
uint32_t mask = small_heap_v5_class_mask();
|
|
||||||
return (mask & (1u << class_idx)) ? 1 : 0;
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// 便利関数
|
// 便利関数
|
||||||
|
|||||||
@ -161,10 +161,10 @@ static inline void* malloc_tiny_fast(size_t size) {
|
|||||||
route_trusted = false;
|
route_trusted = false;
|
||||||
} else if (!route_trusted &&
|
} else if (!route_trusted &&
|
||||||
route != TINY_ROUTE_LEGACY && route != TINY_ROUTE_HEAP &&
|
route != TINY_ROUTE_LEGACY && route != TINY_ROUTE_HEAP &&
|
||||||
route != TINY_ROUTE_HOTHEAP_V2 && route != TINY_ROUTE_SMALL_HEAP_V3 &&
|
route != TINY_ROUTE_HOTHEAP_V2 &&
|
||||||
route != TINY_ROUTE_SMALL_HEAP_V4 && route != TINY_ROUTE_SMALL_HEAP_V5 &&
|
|
||||||
route != TINY_ROUTE_SMALL_HEAP_V6 && route != TINY_ROUTE_SMALL_HEAP_V7) {
|
route != TINY_ROUTE_SMALL_HEAP_V6 && route != TINY_ROUTE_SMALL_HEAP_V7) {
|
||||||
// Phase ALLOC-GATE-OPT-1: カウンタ散布 (3. route_for_class 呼び出し)
|
// Phase ALLOC-GATE-OPT-1: カウンタ散布 (3. route_for_class 呼び出し)
|
||||||
|
// Note: v3/v4/v5 removed in Phase v10
|
||||||
ALLOC_GATE_STAT_INC(route_for_class_calls);
|
ALLOC_GATE_STAT_INC(route_for_class_calls);
|
||||||
route = tiny_route_for_class((uint8_t)class_idx);
|
route = tiny_route_for_class((uint8_t)class_idx);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
@ -256,34 +256,7 @@ static inline void* malloc_tiny_fast(size_t size) {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
__attribute__((fallthrough));
|
__attribute__((fallthrough));
|
||||||
}
|
}
|
||||||
case TINY_ROUTE_SMALL_HEAP_V3: {
|
// Phase v10: v3/v4/v5 removed - routes now handled as LEGACY
|
||||||
void* v3p = so_alloc((uint32_t)class_idx);
|
|
||||||
if (TINY_HOT_LIKELY(v3p != NULL)) {
|
|
||||||
return v3p;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
so_v3_record_alloc_fallback((uint8_t)class_idx);
|
|
||||||
// fallthrough to v2/v1
|
|
||||||
__attribute__((fallthrough));
|
|
||||||
}
|
|
||||||
case TINY_ROUTE_SMALL_HEAP_V4: {
|
|
||||||
void* v4p = small_heap_alloc_fast_v4(small_heap_ctx_v4_get(), class_idx);
|
|
||||||
if (TINY_HOT_LIKELY(v4p != NULL)) {
|
|
||||||
return v4p;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
so_v3_record_alloc_fallback((uint8_t)class_idx);
|
|
||||||
// fallthrough to v5/v2/v1
|
|
||||||
__attribute__((fallthrough));
|
|
||||||
}
|
|
||||||
case TINY_ROUTE_SMALL_HEAP_V5: {
|
|
||||||
// Phase v5-1: C6-only route stub (v1/pool fallback)
|
|
||||||
SmallHeapCtxV5* ctx = small_heap_ctx_v5();
|
|
||||||
void* v5p = small_alloc_fast_v5(size, (uint32_t)class_idx, ctx);
|
|
||||||
if (TINY_HOT_LIKELY(v5p != NULL)) {
|
|
||||||
return v5p;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
// fallthrough to v2/v1
|
|
||||||
__attribute__((fallthrough));
|
|
||||||
}
|
|
||||||
case TINY_ROUTE_HOTHEAP_V2: {
|
case TINY_ROUTE_HOTHEAP_V2: {
|
||||||
void* v2p = tiny_hotheap_v2_alloc((uint8_t)class_idx);
|
void* v2p = tiny_hotheap_v2_alloc((uint8_t)class_idx);
|
||||||
if (TINY_HOT_LIKELY(v2p != NULL)) {
|
if (TINY_HOT_LIKELY(v2p != NULL)) {
|
||||||
@ -525,25 +498,7 @@ static inline int free_tiny_fast(void* ptr) {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
break; // fallthrough to legacy
|
break; // fallthrough to legacy
|
||||||
}
|
}
|
||||||
case TINY_ROUTE_SMALL_HEAP_V5: {
|
// Phase v10: v3/v4/v5 removed - routes now handled as LEGACY
|
||||||
// Phase v5-2: C6-only full implementation
|
|
||||||
// Phase FREE-LEGACY-BREAKDOWN-1: v5 は研究箱なので skip
|
|
||||||
SmallHeapCtxV5* ctx = small_heap_ctx_v5();
|
|
||||||
small_free_fast_v5(base, (uint32_t)class_idx, ctx);
|
|
||||||
return 1;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
case TINY_ROUTE_SMALL_HEAP_V4:
|
|
||||||
if (class_idx == 7 || class_idx == 6 || class_idx == 5) {
|
|
||||||
small_heap_free_fast_v4(small_heap_ctx_v4_get(), class_idx, base);
|
|
||||||
// Phase FREE-LEGACY-BREAKDOWN-1: v4 は研究箱なので skip
|
|
||||||
return 1;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
break; // fallthrough to default
|
|
||||||
case TINY_ROUTE_SMALL_HEAP_V3:
|
|
||||||
so_free((uint32_t)class_idx, base);
|
|
||||||
// Phase FREE-LEGACY-BREAKDOWN-1: カウンタ散布 (8. v3 route)
|
|
||||||
FREE_PATH_STAT_INC(smallheap_v3_fast);
|
|
||||||
return 1;
|
|
||||||
case TINY_ROUTE_HOTHEAP_V2:
|
case TINY_ROUTE_HOTHEAP_V2:
|
||||||
tiny_hotheap_v2_free((uint8_t)class_idx, base, meta);
|
tiny_hotheap_v2_free((uint8_t)class_idx, base, meta);
|
||||||
// Phase FREE-LEGACY-BREAKDOWN-1: カウンタ散布 (v2 は tiny_heap_v1 にカウント)
|
// Phase FREE-LEGACY-BREAKDOWN-1: カウンタ散布 (v2 は tiny_heap_v1 にカウント)
|
||||||
@ -570,9 +525,8 @@ static inline int free_tiny_fast(void* ptr) {
|
|||||||
// fallback: lookup failed but TinyHeap front is ON → use generic TinyHeap free
|
// fallback: lookup failed but TinyHeap front is ON → use generic TinyHeap free
|
||||||
if (route == TINY_ROUTE_HOTHEAP_V2) {
|
if (route == TINY_ROUTE_HOTHEAP_V2) {
|
||||||
tiny_hotheap_v2_record_free_fallback((uint8_t)class_idx);
|
tiny_hotheap_v2_record_free_fallback((uint8_t)class_idx);
|
||||||
} else if (route == TINY_ROUTE_SMALL_HEAP_V3 || route == TINY_ROUTE_SMALL_HEAP_V4) {
|
|
||||||
so_v3_record_free_fallback((uint8_t)class_idx);
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
// Phase v10: v3/v4 removed - no special fallback
|
||||||
tiny_heap_free_class_fast(tiny_heap_ctx_for_thread(), class_idx, ptr);
|
tiny_heap_free_class_fast(tiny_heap_ctx_for_thread(), class_idx, ptr);
|
||||||
return 1;
|
return 1;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
@ -147,7 +147,7 @@ L3: Policy Box + Stats + Learner (将来)
|
|||||||
- TLS cache はレイヤーごとに独立
|
- TLS cache はレイヤーごとに独立
|
||||||
- Future: Learner で L3 ← stats をフィードバック
|
- Future: Learner で L3 ← stats をフィードバック
|
||||||
|
|
||||||
## 6. 次世代 v7 への橋渡し（設計メモ）
|
## 6. 次世代 v7 / v3 への橋渡し（設計メモ）
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### v7 第2章の候補
|
### v7 第2章の候補
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@ -196,26 +196,19 @@ L3: Policy Box + Stats + Learner (将来)
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|||||||
### 次世代開始の条件
|
### 次世代開始の条件
|
||||||
|
|
||||||
- [ ] v7 が ±0% overhead 達成（multi-class 拡張）
|
- [ ] v7 が ±0% overhead 達成（multi-class 拡張）
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||||||
- [ ] または HakORune / JoinIR 一段落後に再開
|
- [ ] v3 / v7 コアの SPEC がこの総括＋各 DESIGN ドキュメントから一貫して読み取れること
|
||||||
- [ ] v2 設計ドキュメントが凍結状態で読み返せること
|
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||||||
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||||||
## 7. 凍結方針
|
## 7. v2 世代の位置づけ
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v2 世代はここで一旦完成とする。
|
v2 世代はここで一旦「第1章の完成版」とする。
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**凍結対象**:
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**扱い方**:
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- ULTRA (C4-C7): 改造禁止（FROZEN）
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- ULTRA (C4-C7): 大きな構造変更はせず、第2世代でも L0 の完成箱として前提にする。
|
||||||
- MID v3: バグ修正のみ（拡張禁止）
|
- MID v3: 257–768B 帯の本線箱として維持しつつ、将来 v7/mid コアに統合する際の比較対象・退避先として使う。
|
||||||
- v7 (C6-only): 設計確定、性能改善研究中（code freeze）
|
- v7 (C6-only): 設計・実装パターンは確立済みの研究箱として残し、第2世代の v7/mid コアを作るときの参照実装にする。
|
||||||
- Policy Box: route 決定一元化完了
|
- Policy Box: route 決定の一元化パターンとして、そのまま v3 世代でも使い続ける。
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||||||
|
|
||||||
**HakORune / JoinIR優先**:
|
この総括は「ここまでが第1世代で、ここから先は v3 / v7 世代でさらに芯を削る」というための地図として扱う。
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||||||
- HAKMEM は凍結
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||||||
- 次世代 v7 再開は JoinIR ノーマライズ一段落後
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**再開条件**:
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||||||
- この総括ドキュメントが地図として機能すること
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||||||
- v7-4 の設計メモ (6-1/6-2/6-3) が実装ガイド足り得ること
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## 8. 謝辞・振り返り
|
## 8. 謝辞・振り返り
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@ -523,6 +523,69 @@ v7-5 以降でも header を削除できるかの検証:
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## 10. C5 Learner 連携の最小設計（v7-7 用メモ）
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v7-5b/v7-6 の結果から、C5 の route は workload-dependent（C5-heavy では v7 が有利だが、Mixed では MID v3+ULTRA が有利）であることが分かった。
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|
そのため、C5 の route_kind は固定ではなく Learner で動的に切り替えられるように設計する。
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### 10-1. データフロー: Stats → Learner → Policy
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1. ColdIface_v7 / PageStatsBox:
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- C5/C6 v7 管理ページの retire/refill 時に `SmallPageStatsV7` を生成し、L3 に publish する。
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- 必要なフィールド（例）:
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- `class_idx`
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- `alloc_count`, `free_count`
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- `remote_free_count`
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|
- `live_at_retire`, `peak_live`（optional）
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2. Learner 集約構造:
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|
```c
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|
typedef struct SmallLearnerClassStatsV7 {
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uint64_t total_allocs;
|
||||||
|
uint64_t total_frees;
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||||||
|
uint64_t total_remote_frees;
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||||||
|
} SmallLearnerClassStatsV7;
|
||||||
|
|
||||||
|
typedef struct SmallLearnerStatsV7 {
|
||||||
|
SmallLearnerClassStatsV7 per_class[8]; // C0–C7
|
||||||
|
} SmallLearnerStatsV7;
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|
```
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|
3. Policy 更新 API:
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|
```c
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|
void small_policy_v7_update_from_learner(
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|
const SmallLearnerStatsV7* stats,
|
||||||
|
SmallPolicyV7* policy_out);
|
||||||
|
```
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|
- L3 の Learner が一定間隔（例: N ページ retire / N ミリ秒ごと）で呼び出し、C5 の route_kind を `SMALL_ROUTE_V7` / `SMALL_ROUTE_MID_V3` のどちらかに切り替える。
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||||||
|
- L1/L0（ULTRA / v7 / MID v3）は snapshot を読むだけで、Learner の存在を意識しない。
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|
### 10-2. C5 route 切り替えの簡易ルール案
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|
- 入力: `SmallLearnerStatsV7.per_class[5].total_allocs` と全クラス合計 alloc 数。
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- ルール例:
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- `C5_share = total_allocs[C5] / total_allocs_all`
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|
- もし `C5_share >= 0.3` なら:
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|
- `route_kind[C5] = SMALL_ROUTE_V7;` // C5-heavy → v7 small/mid コア
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|
- それ以外なら:
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|
- `route_kind[C5] = SMALL_ROUTE_MID_V3;` // Mixed 寄り → MID v3 + ULTRA に任せる
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|
このルールは最初の近似であり、後続フェーズでしきい値やヒステリシス（しばらく動作を維持するクールダウン）を追加してもよい。
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### 10-3. Box Theory 上の位置づけ
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|
- Learner / Policy 更新処理は **L3 Box** に閉じ込める。
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- StatsBox / Learner / PolicyBox は L3。
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|
- L2 以下（Segment / RegionId / HotBox / ULTRA）は snapshot を読むだけ。
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|
- C5 の route_kind 更新は snapshot 差し替え経由でのみ行う。
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||||||
|
- 直接 front の分岐を書き換えず、常に `SmallPolicyV7` から読む。
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|
- これにより:
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|
- Hot path は `route_kind` の読み取りだけで終わり、
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|
- 「いつ C5 を v7 にするか？」という意思決定は上層（L3）に閉じ込められる。
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---
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## 10. Phase v7-5a: C6 v7 極限最適化 (Hot Path Stats Removal)
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## 10. Phase v7-5a: C6 v7 極限最適化 (Hot Path Stats Removal)
|
||||||
|
|
||||||
### 10-1. 目的
|
### 10-1. 目的
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@ -78,7 +78,7 @@ return (uint8_t*)base + 1; // 2 ns: USER ptr
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## 2. v7-5 方向性の決定基準
|
## 2. v7-5 方向性の決定基準
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### 2-1. v7-5a vs v7-5b 比較表
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### 2-1. v7-5a vs v7-5b 比較表（実績付き）
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| 項目 | v7-5a (C6 極限最適化) | v7-5b (Multi-class 拡張) |
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| 項目 | v7-5a (C6 極限最適化) | v7-5b (Multi-class 拡張) |
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|------|----------------------|-------------------------|
|
|------|----------------------|-------------------------|
|
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@ -101,7 +101,7 @@ return (uint8_t*)base + 1; // 2 ns: USER ptr
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2. C5/C4 の allocation が実 workload で significant
|
2. C5/C4 の allocation が実 workload で significant
|
||||||
3. overhead 分摊の理論値 (-4.3% → -2%) が魅力的
|
3. overhead 分摊の理論値 (-4.3% → -2%) が魅力的
|
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### 2-3. 推奨: **v7-5a を先に試す**
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### 2-3. 実績: v7-5a 完了（C6 v7 Hot path stats 削除）
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**理由**:
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**理由**:
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1. **低コスト**: 1-2 日で結果が出る
|
1. **低コスト**: 1-2 日で結果が出る
|
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@ -109,17 +109,72 @@ return (uint8_t*)base + 1; // 2 ns: USER ptr
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|||||||
3. **失敗しても学び**: 限界が分かれば v7-5b へ移行
|
3. **失敗しても学び**: 限界が分かれば v7-5b へ移行
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4. **成功すれば**: C6 で mimalloc 同等 → 強力な武器
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4. **成功すれば**: C6 で mimalloc 同等 → 強力な武器
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**v7-5a タスク**:
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**実装内容 (Phase v7-5a, 完了済み)**:
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1. C6 v7 Hot path から per-page stats 更新を削除。
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1. Header write を条件付きにする (ENV: HAKMEM_V7_HEADERLESS=1)
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- `alloc_count++ / free_count++ / live_current++/--` を ColdIface 経路（refill/retire 時）に移動。
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2. small_v7_stat_alloc() を #ifdef HAKMEM_V7_STATS で囲む
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- Hot path での stats は `HAKMEM_V7_HOT_STATS=1` のときだけ ENV ゲートで有効（デフォルト OFF）。
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3. p->used++ を ColdIface retire 時に計算
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2. Header-at-carve-time の完全移行は見送り。
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4. A/B bench: C6-heavy (400-510B) で v7 ON/OFF
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- freelist が block[0] を next pointer として使っており、「carve 時だけ header write」は v7 現行構造では安全にできないため、ヘッダは引き続き alloc 時に 1 byte 書く前提を維持。
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**成功基準**:
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**A/B 結果 (C6-heavy)**:
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- C6-heavy: v7 ON が legacy ±2% 以内
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- Mixed: v7 ON が legacy と同等以上
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| Metric | v7 OFF (MID v3) | v7 ON (v7-5a) |
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|---------|-----------------|---------------|
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| Throughput (avg) | 9.26M ops/s | 9.27M ops/s |
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| Delta | baseline | +0.15% |
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→ 目標だった `-4.3% → ±2%` を達成し、C6-only v7 は MID v3 とほぼ同等（±0%）になった。
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**次の判断軸**:
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- v7-5b（Multi-class 拡張）に進むかどうかは、「C5/C4 を v7 に載せて overhead を分摊する価値があるか」の評価次第。
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- Intrusive LIFO / headerless / Stats cold path などは v7-5a の結果を踏まえて、別フェーズで改めて検討する。
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### 2-4. 実績: v7-5b 完了（C5+C6 multi-class 拡張）
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**実装内容 (Phase v7-5b, 完了済み)**:
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- SmallSegment_v7 / SmallObjectColdIface_v7 / SmallObjectHotBox_v7 を C5+C6 の 2 クラス対応に拡張。
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- `SMALL_V7_CLASS_SUPPORTED()` に C5 を追加。
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- `small_v7_block_size()` を C5/C6 両クラスを扱う switch に拡張。
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- HotBox 側の alloc/free class validation を C5+C6 対応に更新。
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- TLS 構造は C6 lane を維持しつつ、C5 については v7 small コアに乗せるが、C6 TLS のキャッシュ線を肥大化させない形をキープ。
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**A/B 結果 (C5+C6 v7 プロファイル)**:
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| Config | Avg Throughput | Delta |
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|------------|----------------|----------|
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| C6-only v7 | 7.64M ops/s | baseline |
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| C5+C6 v7 | 7.97M ops/s | +4.3% |
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- C6 性能維持: ✅（C6-only v7 と比べて劣化なし）
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- C5 net positive: ✅（+4.3%）
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- TLS bloat: ✅ なし（C6 TLS lane のヒット率に悪影響なし）
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**今後の方向性**:
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- C4 は現在 ULTRA 本線で十分速いため、v7 に載せるかどうかは別途慎重に判断（Phase v7-5c 候補）。
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- v7 small/mid コアは C5+C6 2 クラス対応でも破綻しないことが分かったので、次は Mixed 16–1024B の A/B や Learner 連携（動的 route 選択）の設計・検証に進む。
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## 3. C5 ルート選択と Learner 連携の必要性
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Mixed / C5+C6 専用での A/B から、C5 v7 の利得が workload-dependent であることが判明した:
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| Workload | C6-only v7 | C5+C6 v7 | 推奨設定 |
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|----------------------|------------|----------|----------------|
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| C5+C6 専用 (257–768B) | baseline | +4.3% | `CLASSES=0x60` |
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| Mixed 16–1024B | +0.5% | -8.0% | `CLASSES=0x40` |
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結論:
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- C5 は C5-heavy な専用 workload では v7 が有利だが、一般的な Mixed では MID v3+ULTRA の方が全体として速い。
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- 「ENV で C5 を常に v7 にする / 常に MID v3 にする」ような固定方針は現実的でなく、**Learner で C5 の route を動的に切り替える設計**が必要。
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設計メモ（v7-7 以降）:
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- Stats → Learner → Policy route_kind 更新の最小パス:
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- `SmallPageStatsV7`（ColdIface で retire 時に生成）
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→ `SmallLearnerStatsV7`（per-class 累積 alloc/free/remote）
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→ PolicyLearner（C5 alloc 比率が閾値を超えているか判定）
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→ `SmallPolicyV7.route_kind[C5]` を `SMALL_ROUTE_V7` or `SMALL_ROUTE_MID_V3` に更新。
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- 最初の版では C5 だけを対象とし、他クラス（C4/C6 など）の動的ルート選択は後続フェーズで検討する。
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Reference in New Issue
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