# Performance History: 62M → 80M ops/s (Random Mixed 256B)

**Date**: 2025-11-20 ~ 2025-11-24
**Branch**: master (before Larson bug)
**Baseline**: 62M ops/s (larson-fix @ 5c8567562)
**Peak**: ~80M ops/s (master @ d26519f67)

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## 主要な性能改善コミット

### 1. Phase UNIFIED-HEADER (+17%, 最大の改善)
**Commit**: `472b6a60b` - Phase UNIFIED-HEADER: C7 header unification

**内容**:
- C7 (1KB class) のヘッダーを他のクラス（C0-C6）と統一
- Offset=1 に統一（C0/C7 は offset=0 から offset=1 へ変更）
- Fast path の分岐を削減

**改善幅**: **+17%** (73% → 88% of System malloc)

**関連ファイル**:
- `core/box/ptr_conversion_box.h` - Pointer conversion unified
- `core/tiny_nextptr.h` - Next pointer offset unified

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### 2. UNIFIED-HEADER Bug Fixes (+15-41%)
**Commit**: `d26519f67` - Fix Phase UNIFIED-HEADER critical bugs

**内容**:
- UNIFIED-HEADER 実装のバグ修正
- Header restoration の不具合修正
- Alignment エラー解消

**改善幅**: **+15-41%** (ケースによる)

**関連ファイル**:
- `core/box/ptr_conversion_box.h` - Bug fixes
- `core/tiny_region_id.h` - Header handling fixes

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### 3. tiny_get_max_size Inline化 (+2M ops/s)
**Commit**: `e81fe783d` - Optimize tiny_get_max_size inline

**内容**:
- `tiny_get_max_size()` を header に移動して inline 化
- Cached static variable で ENV lookup 削減

**改善幅**: **+2M ops/s**

**関連ファイル**:
- `core/hakmem_tiny.h` - Function moved to header
- `core/hakmem_tiny_config_box.inc` - Simplified

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### 4. Superslab Min-Keep Policy (+1M ops/s)
**Commit**: `04a60c316` - Tune Superslab Min-Keep and Shared Pool Soft Caps

**内容**:
- `tiny_min_keep` policy 導入（クラス別 Superslab reserve）
- mmap/munmap churn 削減
- Soft cap 緩和（C4-C6）

**改善幅**: **+1M ops/s**

**⚠️ 注意**: larson-master-rebuild では Larson クラッシュのため Revert 済み

**関連ファイル**:
- `core/hakmem_policy.c` - Min-Keep values
- `core/hakmem_policy.h` - FrozenPolicy struct

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### 5. Unified Cache Tuning (+1M ops/s)
**Commit**: `392d29018` - Tune Unified Cache capacity/batch & Fix build deps

**内容**:
- Unified Cache の容量調整
- Batch size 最適化
- Build dependency 修正

**改善幅**: **+1M ops/s**

**関連ファイル**:
- `core/front/tiny_unified_cache.h` - Capacity tuning
- `core/front/tiny_unified_cache.c` - Batch size

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### 6. Stage 1 Lock-Free (+0.3M ops/s)
**Commit**: `dcd89ee88` - Stage 1 lock-free + Unified Cache stats

**内容**:
- Stage 1 を lock-free 化
- Unified Cache stats 追加
- Stage 0.5 を default OFF

**改善幅**: **+0.3M ops/s**

**関連ファイル**:
- `core/hakmem_shared_pool.c` - Lock-free Stage 1

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### 7. Shared Pool Optimizations
**Commits**:
- `d9c17ea77` - Preallocate Superslab outside alloc_lock
- `590fe3e3f` - Enable L0 hot slot (ENV gated)
- `5fe0b7762` - Cache slab per class

**内容**:
- Shared Pool の Stage3 contention 削減
- L0 hot slot キャッシュ
- Per-class slab キャッシュ

**改善幅**: 累積で +2-3M ops/s (推定)

**関連ファイル**:
- `core/hakmem_shared_pool.c` - Stage optimizations
- `core/box/sp_*.inc` - Box refactoring

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## ⚠️ クリティカルバグ（Larson クラッシュ）

### Step 2.5 Bug
**Commits**:
- `19c1abfe7` - Fix Unified Cache TLS SLL bypass (⚠️ Larson クラッシュの原因)
- `1a301c1a2` - Add header restoration for TLS SLL pop

**問題**:
- Unified Cache refill 時に TLS SLL から pop する実装
- Cross-thread TLS SLL corruption が発生
- Larson benchmark で 100% クラッシュ

**影響**:
- Random Mixed: 動作正常
- Larson: `free(): invalid pointer` → Segmentation fault

**対処**:
- larson-fix ブランチ (5c8567562) で Step 2.5 前の状態を保持
- larson-master-rebuild で Step 2.5 を含まない stable 版を構築

**詳細**: `LEARNING_SYSTEM_BUGS_P0.md`

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## 累積改善の内訳

| コミット | 内容 | 改善幅 | 累積 |
|---------|------|--------|------|
| Baseline | larson-fix | - | 62M ops/s |
| 472b6a60b | UNIFIED-HEADER | **+17%** | ~72M ops/s |
| d26519f67 | UH bug fixes | +15-41% | ~80M ops/s |
| e81fe783d | Inline optimization | +2M | ~82M ops/s |
| 04a60c316 | Min-Keep policy | +1M | ~83M ops/s |
| 392d29018 | Cache tuning | +1M | ~84M ops/s |
| dcd89ee88 | Lock-free | +0.3M | ~84.3M ops/s |
| Shared Pool | Various | +2-3M | **~86M ops/s** (理論値) |

**⚠️ 注意**:
- 80M ops/s 時点では Step 2.5 バグによりLarson クラッシュ
- larson-master-rebuild (67M ops/s) は UNIFIED-HEADER を含まない安定版

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## larson-master-rebuild の構成

**現在のブランチ**: `larson-master-rebuild` @ bea839add

**ポート済みコミット**:
1. ✅ `e81fe783d` - tiny_get_max_size inline (+2M)
2. ❌ `04a60c316` - Min-Keep policy (Revert済み、Larsonクラッシュ)
3. ❌ `472b6a60b` - UNIFIED-HEADER (E1-CORRECTと互換性なし、未ポート)
4. ❌ `d26519f67` - UH bug fixes (上記と同様)
5. ❌ `392d29018` - Cache tuning (Conflict多数、未ポート)

**性能**:
- Random Mixed: 66.82M ops/s (Baseline 62M比 +7.8%)
- Larson: 51.95M ops/s (安定、0% クラッシュ)

**アーキテクチャ差異**:
- master: UNIFIED-HEADER (C0-C7 offset=1)
- larson-master-rebuild: E1-CORRECT (C0,C7 offset=0; C1-C6 offset=1)

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## 次のステップ候補

### Option 1: larson-master-rebuild を新 master に（推奨）
- ✅ 安定（Larson 動作）
- ✅ 67M ops/s (Baseline比 +7.8%)
- ❌ 80M には届かない

### Option 2: master で Step 2.5 を Revert（困難）
- ✅ 80M ops/s 達成可能
- ❌ Revert conflict が複雑（`unified_cache_refill()` 33行の変更）
- ❌ 35+ 回の修正試行が失敗済み

### Option 3: UNIFIED-HEADER を larson にポート（時間かかる）
- ✅ 80M ops/s 達成可能
- ❌ E1-CORRECT との互換性問題
- ❌ 大規模な書き換えが必要

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## 関連ドキュメント

- `LEARNING_SYSTEM_BUGS_P0.md` - Step 2.5 バグ詳細
- `CURRENT_TASK.md` - larson-master-rebuild 作業計画
- `docs/status/CURRENT_TASK.md` - 最新タスク状況
- `docs/specs/ENV_VARS.md` - 環境変数リファレンス

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## まとめ

62M → 80M の改善は**UNIFIED-HEADER (+17%)** と **Bug fixes (+15-41%)** が主要因。

しかし、**Step 2.5 バグ**により Larson が 100% クラッシュするため、現時点では：
- **Random Mixed のみ**: master (80M ops/s, Larson クラッシュ)
- **Larson 含む**: larson-master-rebuild (67M ops/s, 安定)

の2つのブランチで運用するのが現実的。