diff --git a/docs/analysis/PHASE12_STRATEGIC_OPTIONS_ANALYSIS.md b/docs/analysis/PHASE12_STRATEGIC_OPTIONS_ANALYSIS.md new file mode 100644 index 00000000..c798696c --- /dev/null +++ b/docs/analysis/PHASE12_STRATEGIC_OPTIONS_ANALYSIS.md @@ -0,0 +1,299 @@ +# Phase 12: Strategic Options Analysis(次の方向性) + +**Date**: 2025-12-14 +**Status**: 📊 **STRATEGIC DECISION POINT** +**Context**: Phase 6-10 で +24.6% 達成、Phase 11 NO-GO (-8.35%) + +--- + +## Executive Summary + +Phase 6-10 で **+24.6% の累積改善**を達成し、大きな構造最適化(consolidation, deduplication)は完了しました。Phase 11 (ENV snapshot maybe-fast) は設計ミスで NO-GO、Alloc 側の深掘りも FastLane 実装済みで構造改善の余地が枯渇しています。 + +次の Phase は **Micro-optimization 領域**(各 +1-2% ROI)に移行しており、リスク/リワード比が低下しています。 + +**推奨**: **Strategic Pause**(戦略的休止)— プロジェクト目標を再評価し、次の大きな方向性を決定するタイミング + +--- + +## 現状分析 + +### Phase 6-10 の成果 + +| Metric | Before | After | Improvement | +|--------|--------|-------|-------------| +| **Throughput (Mixed)** | 43.04M ops/s | 53.62M ops/s | **+24.6%** 🎉 | +| **累積改善(Phase 5-10)** | Baseline | ~+30-35% | Major milestone | + +**Key Phases**: +- Phase 6-1 (FastLane): +11.13%(hakmem 史上最大) +- Phase 6-2 (Free DeDup): +5.18% +- Phase 8 (ENV Cache Fix): +2.61% +- Phase 9 (MONO DUALHOT): +2.72% +- Phase 10 (MONO LEGACY DIRECT): +1.89% + +### 確立された技術パターン + +**Winning Patterns ✅**: +1. **Wrapper-level consolidation**(層の集約)— Phase 6-1: +11.13% +2. **Deduplication**(重複削減)— Phase 6-2: +5.18% +3. **Monolithic early-exit**(関数 split より有効)— Phase 9, 10 +4. **ENV gate synchronization**(最適化を確実に効かせる)— Phase 8 + +**Anti-Patterns ❌**: +1. **Function split for lightweight paths** — Phase 7: -2.16% +2. **Call-site API changes** — Phase 11: -8.35% + +--- + +## Phase 11 の失敗と Alloc 調査結果 + +### Phase 11: ENV Snapshot "maybe-fast" API — ❌ NO-GO (-8.35%) + +**狙い**: `hakmem_env_snapshot*` / `tiny_front_v3_snapshot_get` の固定費削減(~2-3%) + +**結果**: 51.65M → 47.33M ops/s(-8.35%) + +**根本原因**: +- `maybe_fast()` を inline hot path 関数内で呼んだことで、`ctor_mode` check が累積 +- Compiler optimization 阻害 +- Even 2-3 instructions are expensive at high call frequency + +**教訓**: ENV gate 最適化は **gate 自体**を改善すべきで、call site を変更すると逆効果 + +### Alloc Side Deep Dive — 構造改善の余地なし + +**調査結果**: +- Alloc 側も Phase 6 で FastLane 実装済み +- `front_fastlane_try_malloc` で size→class→handler を集約済み +- 重複チェックも既に削減(Phase 6-2 パターン適用済み) + +**結論**: Alloc 側の大きな構造改善の余地は **枯渇** + +--- + +## Perf Profile(Phase 10 後) + +### Hotspot 分析 + +| Symbol | Self% | 分類 | 最適化余地 | +|--------|-------|------|------------| +| `front_fastlane_try_free` | 33.88% | 集約点(期待通り) | ✅ 最適化完了 | +| `main` | 26.21% | Benchmark overhead | N/A(最適化不可) | +| `malloc` | 21.43% | Alloc wrapper 集約点 | ✅ FastLane 実装済み | +| `tiny_header_finalize_alloc` | 5.33% | Header write | ⚪ E5-2 NEUTRAL(再最適化困難) | +| `tiny_c7_ultra_alloc` | 3.75% | C7 ULTRA path | 🔍 C7 専用(狭いスコープ) | +| `unified_cache_push` | 1.61% | Cache push | 🔍 Marginal ROI (~+1.0%) | +| `hakmem_env_snapshot` | 0.82% | ENV snapshot | ❌ Phase 11 NO-GO | +| `tiny_front_v3_snapshot_get` | 0.66% | Front snapshot | ❌ Phase 11 NO-GO | + +### Key Observations + +1. **Top 3 hotspots (80%+) = 集約点** + - FastLane free (33.88%) + malloc (21.43%) + main (26.21%) = 81.52% + - これらは「consolidation が成功した証拠」であり、bottleneck ではない + +2. **Remaining hotspots < 4%** + - 各最適化の ROI は **+1-2%** 程度(marginal) + - リスク/リワード比が低下 + +3. **大きな構造改善の機会 = なし** + - Consolidation, deduplication は既に適用済み + - 次のブレークスルーが見つからない状況 + +--- + +## Phase 12 の選択肢 + +### Option A: Micro-Optimization(継続)⚪ LOW PRIORITY + +**Target 候補**: + +#### 1) `tiny_c7_ultra_alloc` (3.75%) — C7 ULTRA 最適化 + +**Scope**: C7 (1025-2048B) 専用の alloc path + +**Expected ROI**: +1-2%(Mixed 全体では marginal、C7-heavy では +3-5%?) + +**Risk**: +- C7 専用のため Mixed 全体への影響は限定的 +- 既に Phase 4-4 などで最適化済みの可能性 + +**Recommendation**: ⚪ NEUTRAL — C7-heavy workload に特化するなら検討 + +--- + +#### 2) `unified_cache_push` (1.61%) — Cache push 最適化 + +**Scope**: Unified cache への push 操作 + +**Expected ROI**: ~+1.0%(Phase 5 E5-3b で予測済み) + +**Risk**: +- 既に最適化されている可能性 +- Branch overhead ≈ savings(E5-2 の教訓) + +**Recommendation**: ⚪ NEUTRAL — 予想 ROI が低い(+1.0%) + +--- + +#### 3) その他の micro-opt + +- `tiny_header_finalize_alloc` (5.33%): E5-2 で NEUTRAL(+0.45%)、再最適化困難 +- `hakmem_env_snapshot` (0.82%): Phase 11 で NO-GO、別アプローチ要検討 + +**Overall Assessment for Option A**: +- ✅ 可能(実装可能) +- ⚠️ Marginal ROI(各 +1-2%) +- ⚠️ High Risk(NO-GO 確率 20-30%) +- ⚠️ Diminishing Returns(リスク >> リワード) + +--- + +### Option B: Workload-Specific Optimization(特化最適化)🔍 MEDIUM PRIORITY + +**Strategy**: Mixed workload ではなく、特定のワークロードに特化した最適化 + +#### B-1: C6-heavy Optimization(257-768B 特化) + +**Background**: +- C6-heavy workload では MID v3 / MID v3.5 が有効(既に Phase v11a で実証) +- Mixed では LEGACY が最速だが、C6-heavy では MID v3.5 が +8% 改善 + +**Next Steps**: +- C6-heavy 専用プロファイルの作成・最適化 +- C6 range での micro-opt(`tiny_c7_ultra_alloc` の C6 版など) + +**Expected ROI**: C6-heavy で +3-5%(Mixed では変化なし) + +**Trade-off**: Mixed vs C6-heavy の最適化が conflict する可能性 + +--- + +#### B-2: Large Allocation Optimization(> 1KB) + +**Background**: +- 現在の最適化は Tiny (16-1024B) に集中 +- Mid/Large (> 1KB) の最適化は未着手 + +**Next Steps**: +- Mid/Large allocator の perf profile +- Pool v2, Shared SuperSlab などの最適化 + +**Expected ROI**: 不明(要調査) + +**Risk**: Mixed workload(16-1024B 中心)では効果が限定的 + +--- + +**Overall Assessment for Option B**: +- ✅ 新しいフロンティア(Tiny 以外の領域) +- ⚠️ Workload-dependent(Mixed では効果限定的) +- 🔍 要調査(ROI が不明確) + +--- + +### Option C: Strategic Pause(戦略的休止)✅ **RECOMMENDED** + +**Rationale**: + +1. **Major Milestone Achieved**: +24.6% (Phase 6-10) + ~+10% (Phase 5) = **~+30-35% 累積** + - hakmem 史上最大の改善を達成 + - 大きな構造最適化は完了 + +2. **Diminishing Returns**: 残り最適化は marginal ROI(< +2% 各) + - 各 Phase の NO-GO リスク: 20-30% + - リスク/リワード比が低下 + +3. **Need for Strategic Reboot**: 次のブレークスルーが見えない状況 + - Consolidation, deduplication は適用済み + - 新しい最適化パターンが必要 + +4. **Time for Reflection**: プロジェクト目標を再評価するタイミング + - 現在の性能は目標に対してどこまで到達? + - mimalloc 比較、production workload 検証など + +**Next Actions(Pause 期間)**: + +1. **ベンチマーク比較**: + - mimalloc, jemalloc, tcmalloc との比較 + - Production workload でのテスト + +2. **Code Quality**: + - Tech debt の整理 + - Documentation の充実 + +3. **Next Frontier 探索**: + - Memory footprint 削減 + - Multi-thread scalability + - Fragmentation 改善 + +4. **プロジェクト目標の再設定**: + - 性能目標の明確化(e.g., "mimalloc の 95%" など) + - 次の major optimization の方向性 + +**Overall Assessment for Option C**: +- ✅ **最も合理的**な選択 +- ✅ Major milestone で一旦休止 +- ✅ 次の戦略を練る時間を確保 +- ✅ リスクなし(何もしないことで性能劣化はない) + +--- + +## 判定基準(Decision Matrix) + +| Option | Expected ROI | Risk (NO-GO) | Effort | Strategic Value | 推奨度 | +|--------|-------------|--------------|--------|-----------------|--------| +| **A: Micro-Opt** | +1-2% per phase | 20-30% | Medium | LOW(漸進的) | ⚪ NEUTRAL | +| **B: Workload-Specific** | +3-5% (specific) | 10-20% | High | MEDIUM(新領域) | 🔍 DEFER | +| **C: Strategic Pause** | 0% | 0% | Low | **HIGH**(戦略再構築) | ✅ **RECOMMENDED** | + +--- + +## Recommendation + +### Primary: **Option C(Strategic Pause)** + +**理由**: +1. Phase 6-10 で **+24.6%** を達成(大きなマイルストーン) +2. 残り最適化は marginal ROI(リスク >> リワード) +3. 次のブレークスルーが見えない状況(新しい戦略が必要) + +**Pause 期間にやるべきこと**: +- mimalloc/jemalloc との比較ベンチマーク +- Production workload 検証 +- Tech debt 整理、documentation 充実 +- Next frontier 探索(memory footprint, multi-thread, fragmentation) + +--- + +### Alternative: **Option A(Micro-Opt)**(ユーザーが継続を希望する場合) + +**推奨順**: +1. `tiny_c7_ultra_alloc` (3.75%) — C7-heavy で +2-3% の可能性 +2. `unified_cache_push` (1.61%) — Mixed で +1.0% の可能性 + +**注意**: +- 各 Phase の NO-GO リスク: 20-30% +- ROI が低く、コスト/ベネフィットが悪化 +- Phase 11 の失敗を踏まえ、慎重に設計 + +--- + +## 結論 + +Phase 6-10 で hakmem は **+24.6% の大幅な性能改善**を達成し、大きな構造最適化は完了しました。 + +次の Phase は: +- **Micro-optimization 領域**(各 +1-2% ROI、リスク高) +- または **Strategic Pause**(戦略再構築) + +のいずれかです。 + +**推奨**: **Strategic Pause** — プロジェクト目標を再評価し、次の大きな方向性を決定するタイミング。 + +--- + +**Analysis**: Claude Code +**Date**: 2025-12-14 +**Context**: Phase 6-10 累積 +24.6%、Phase 11 NO-GO (-8.35%)、Alloc 側も最適化済み