hakmem/docs/analysis/PHASE90_STRUCTURAL_REVIEW_AND_GAP_TRIAGE_SSOT.md

Phase 90: Structural Review & Gap Triage（mimalloc/tcmalloc 差分を“設計”に落とす SSOT）

目的: 「layout tax を疑う/疑わない」以前に、差分がどこから来ているかを “同じ儀式” で毎回再現し、次の構造案（Phase 91+）を決める。

前提:

• SSOT runner（性能の正）: scripts/run_mixed_10_cleanenv.sh（ITERS=20000000 WS=400 RUNS=10）
• OBSERVE runner（経路の正）: scripts/run_mixed_observe_ssot.sh（telemetry込み、性能比較に使わない）
• 現行SSOT（Phase 89）: docs/analysis/PHASE89_SSOT_MEASUREMENT.md

非目標:

• 長時間 soak（5分/30分/60分）は Phase 90 ではやらない。
• “1行の micro-opt” は Phase 90 ではやらない（Phase 91+ の入力だけ作る）。

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Box Theory ルール（Phase 90 版）

1. 境界は1箇所: 測定の入口はスクリプトで固定（手打ち禁止）。
2. 戻せる: 比較は同一バイナリ ENV トグル、または “同一バイナリ LD_PRELOAD” を優先。
3. 見える化: まず OBSERVE で「踏んでる」を確定し、SSOT で数値を取る。
4. Fail-fast: HAKMEM_PROFILE 未指定など SSOT 違反は即エラー（スクリプト側で強制）。

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Step 0: SSOT Preflight（経路確認、性能ではない）

目的: “踏んでない最適化” を排除する。

make bench_random_mixed_hakmem_observe
HAKMEM_ROUTE_BANNER=1 ./scripts/run_mixed_observe_ssot.sh | tee /tmp/phase90_observe_preflight.log

判定:

• Route assignments が想定と一致していること（Mixed SSOT の既定は多くが LEGACY になりがち）
• Inline Slots Overflow Stats が PUSH/POP TOTAL > 0 であること（C4/C5/C6 inline slots が生きている）

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Step 1: hakmem SSOT baseline（Standard / FAST PGO）

目的: Phase 89 と同じ条件で “今の値” を固定する（CV 付き）。

make bench_random_mixed_hakmem
./scripts/run_mixed_10_cleanenv.sh | tee /tmp/phase90_hakmem_standard_10run.log

make pgo-fast-full
BENCH_BIN=./bench_random_mixed_hakmem_minimal_pgo ./scripts/run_mixed_10_cleanenv.sh | tee /tmp/phase90_hakmem_fastpgo_10run.log

記録（SSOTに必須）:

• git rev-parse HEAD
• Mean/Median/CV
• HAKMEM_PROFILE

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Step 2: allocator reference（短時間、長時間なし）

目的: “外部強者の位置” を数値で固定する（ただし reference）。

make bench_random_mixed_system bench_random_mixed_mi
RUNS=10 scripts/run_allocator_quick_matrix.sh | tee /tmp/phase90_allocator_quick_matrix.log

注意:

• これは reference（別バイナリ/LD_PRELOAD が混ざる）。
• SSOT（最適化判断）は必ず Step 1 の同一儀式で行う。

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Step 3: same-binary matrix（layout差を最小化、設計差を浮かせる）

目的: 「hakmemが遅い」の原因が “layout/ベンチ差” か “アルゴリズム/固定費” かを切り分ける。

make bench_random_mixed_system shared
RUNS=10 scripts/run_allocator_preload_matrix.sh | tee /tmp/phase90_allocator_preload_matrix.log

読み方:

• bench_random_mixed_hakmem*（linked SSOT）と 同じ数値になる必要はない（経路が違う）。
• ここで見るのは「同一入口（malloc/free）での相対差」。

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Step 4: perf stat（同一カウンタで “差分の形” を固定）

目的: “速い/遅い” を命令/分岐/メモリのどれで負けているかに落とす。

hakmem（linked）

perf stat -e cycles,instructions,branches,branch-misses,cache-misses,iTLB-load-misses,dTLB-load-misses \\
  ./bench_random_mixed_hakmem 20000000 400 1 2>&1 | tee /tmp/phase90_perfstat_hakmem_linked.txt

system binary + LD_PRELOAD（tcmalloc/jemalloc/mimalloc）

perf stat -e cycles,instructions,branches,branch-misses,cache-misses,iTLB-load-misses,dTLB-load-misses \\
  env LD_PRELOAD=\"$TCMALLOC_SO\" ./bench_random_mixed_system 20000000 400 1 2>&1 | tee /tmp/phase90_perfstat_tcmalloc_preload.txt

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Phase 90 の “設計判断” 出力（Phase 91 の入力）

Phase 90 はここで終わり。次のどれを採用するかは Step 1〜4 の差分で決める。

A) 固定費（命令/分岐）が負けている（最頻パターン）

狙い:

• per-op の “儀式”（route/policy/env/gate）を hot path から追放
• できる限り commit-once / fixed mode へ寄せる（ただし layout tax を避ける形で）

次フェーズ候補:

• Phase 91: “Hot path contract” の再定義（どの箱を踏まないか、を SSOT 化）

B) メモリ系（cache/TLB）が負けている

狙い:

• TLS 構造のサイズ/配置、ptr→meta 到達、書き込み順序（dependency chain）を見直す

次フェーズ候補:

• Phase 91: TLS struct packing / hot fields co-location（小さく、戻せる）

C) 同一バイナリ（LD_PRELOAD）では差が小さい

狙い:

• linked SSOT 側の “入口/配置/箱列” が重い（もしくはベンチ差分）

次フェーズ候補:

• Phase 91: linked SSOT の入口を drop-in と揃える（比較の意味を合わせる）

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GO/NO-GO（Phase 90）

Phase 90 は “計測と設計判断の SSOT 化” が成果物。

• GO: Step 0〜4 が再現可能（ログが揃い、差分の形が説明できる）
• NO-GO: HAKMEM_PROFILE 未指定/ENV漏れ等で結果が破綻（先に SSOT 儀式を修正）