tomoaki/hakmem
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hakmem/docs/analysis/PHASE13_HEADER_WRITE_ELIMINATION_1_NEXT_INSTRUCTIONS.md
Moe Charm (CI) cbb35ee27f Phase 13 v1 + E5-2 retest: Both NEUTRAL, freeze as research boxes 
Phase 13 v1: Header Write Elimination (C7 preserve header)
- Verdict: NEUTRAL (+0.78%)
- Implementation: HAKMEM_TINY_C7_PRESERVE_HEADER ENV gate (default OFF)
- Makes C7 nextptr offset conditional (0→1 when enabled)
- 4-point matrix A/B test results:
  * Case A (baseline): 51.49M ops/s
  * Case B (WRITE_ONCE=1): 52.07M ops/s (+1.13%)
  * Case C (C7_PRESERVE=1): 51.36M ops/s (-0.26%)
  * Case D (both): 51.89M ops/s (+0.78% NEUTRAL)
- Action: Freeze as research box (default OFF, manual opt-in)

Phase 5 E5-2: Header Write-Once retest (promotion test)
- Verdict: NEUTRAL (+0.54%)
- Motivation: Phase 13 Case B showed +1.13%, re-tested with dedicated 20-run
- Results (20-run):
  * Case A (baseline): 51.10M ops/s
  * Case B (WRITE_ONCE=1): 51.37M ops/s (+0.54%)
- Previous test: +0.45% (consistent with NEUTRAL)
- Action: Keep as research box (default OFF, manual opt-in)

Key findings:
- Header write tax optimization shows consistent NEUTRAL results
- Neither Phase 13 v1 nor E5-2 reaches GO threshold (+1.0%)
- Both implemented as reversible ENV gates for future research

Files changed:
- New: core/box/tiny_c7_preserve_header_env_box.{c,h}
- Modified: core/box/tiny_layout_box.h (C7 offset conditional)
- Modified: core/tiny_nextptr.h, core/box/tiny_header_box.h (comments)
- Modified: core/bench_profile.h (refresh sync)
- Modified: Makefile (add new .o files)
- Modified: scripts/run_mixed_10_cleanenv.sh (add C7_PRESERVE ENV)
- Docs: PHASE13_*, PHASE5_E5_2_HEADER_WRITE_ONCE_* (design/results)

Next: Phase 14 (Pointer-chase reduction, tcache-style intrusive LIFO)

🤖 Generated with Claude Code

Co-Authored-By: Claude Sonnet 4.5 <noreply@anthropic.com>
2025-12-15 00:32:25 +09:00

3.7 KiB
Raw Blame History

Phase 13: Header Write Elimination v1 — 次の指示書（C7 preserve header）

0. Status

  • Phase 12 で system malloc が hakmem より +63.7% 速いことが判明 → Phase 13 開始
  • 方針（v1）: ヘッダは維持しつつ、C7 の freelist がヘッダを壊さないようにして “alloc 時のヘッダ再書き込み” を削る
  • 結果: ⚪ NEUTRAL (+0.78%) → freeze (default OFF)（副産物: E5-2 が +1.13%）

設計: docs/analysis/PHASE13_HEADER_WRITE_ELIMINATION_1_DESIGN.md 結果: docs/analysis/PHASE13_HEADER_WRITE_ELIMINATION_1_AB_TEST_RESULTS.md

1. 目的（GO 条件）

Mixed 10-run（clean env）で:

  • GO: mean +1.0% 以上
  • NO-GO: mean -1.0% 以下（即 rollback / freeze）
  • NEUTRAL: ±1.0%（research box freeze）

2. 実装パッチ順（小さく積む）

Patch 1: L0 ENV Box（戻せる）

新規:

  • core/box/tiny_c7_preserve_header_env_box.h
  • core/box/tiny_c7_preserve_header_env_box.c（refresh）

仕様:

  • ENV: HAKMEM_TINY_C7_PRESERVE_HEADER=0/1（default: 0）
  • API:
    • tiny_c7_preserve_header_enabled() -> int
    • tiny_c7_preserve_header_env_refresh_from_env()

要件:

  • hot path では getenv 禁止（lazy init + cached read のみ）

Patch 2: L1 Layout SSOT 変更（境界1箇所）

修正:

  • core/box/tiny_layout_box.h

変更:

  • tiny_nextptr_offset(class_idx) の C7 分だけを L0 gate で切替
    • OFF: 既存（C7 off=0）
    • ON: C7 off=1（header-preserving）

Patch 3: L2 NextPtr のコメント/前提を SSOT 準拠に

修正（コードの挙動変更はしない）:

  • core/tiny_nextptr.h
  • core/box/tiny_header_box.h（コメントの “C7=offset0 固定” 等があれば撤去）

狙い:

  • C7 の offset 固定前提を残さない（設計事故の芽を摘む）

Patch 4: Bench profile の refresh 同期（ENV 事故防止）

修正:

  • core/bench_profile.h

追加:

  • bench_setenv_default(...) の後に tiny_c7_preserve_header_env_refresh_from_env() を呼ぶ

（Phase 8 と同じパターン）

3. A/B テスト（4点マトリクス必須）

scripts/run_mixed_10_cleanenv.sh を使用（ENV リークを防ぐ）。

Case A（baseline）

HAKMEM_TINY_C7_PRESERVE_HEADER=0 \
HAKMEM_TINY_HEADER_WRITE_ONCE=0 \
scripts/run_mixed_10_cleanenv.sh

Case B（E5-2 only）

HAKMEM_TINY_C7_PRESERVE_HEADER=0 \
HAKMEM_TINY_HEADER_WRITE_ONCE=1 \
scripts/run_mixed_10_cleanenv.sh

Case C（C7 preserve only）

HAKMEM_TINY_C7_PRESERVE_HEADER=1 \
HAKMEM_TINY_HEADER_WRITE_ONCE=0 \
scripts/run_mixed_10_cleanenv.sh

Case D（Phase 13 v1 本命）

HAKMEM_TINY_C7_PRESERVE_HEADER=1 \
HAKMEM_TINY_HEADER_WRITE_ONCE=1 \
scripts/run_mixed_10_cleanenv.sh

追加（任意）:

  • HAKMEM_PROFILE=C6_HEAVY_LEGACY_POOLV1 でも 5-run を取る（回帰が無いこと）

4. 可視化（最小）

既存:

  • HAKMEM_TINY_HEADER_WRITE_ONCE_STATS=1 を使い、
    • alloc_skip_count / alloc_write_count の比率が増えることを確認する

新規を足す場合（必要最小）:

  • “C7 で skip が増えている” が見えない場合のみ、C7 だけのカウンタを追加（常時 atomic は避ける）

5. 昇格（GO の場合のみ）

GO のとき:

  1. core/bench_profile.h に default を追加
    • bench_setenv_default("HAKMEM_TINY_C7_PRESERVE_HEADER", "1");
    • （必要なら）HAKMEM_TINY_HEADER_WRITE_ONCE=1 も昇格
  2. CURRENT_TASK.md に Phase 13 v1 の結果（A/B 表）を追記
  3. rollback 手順を明記
    • export HAKMEM_TINY_C7_PRESERVE_HEADER=0

NO-GO のとき:

  • research box freeze（default OFF のまま）、設計メモに原因を記録