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Random Mixed ボトルネック分析 - 完全レポート

Analysis Date: 2025-11-16
Status: Complete & Implementation Ready
Priority: 🔴 HIGHEST
Expected Gain: +13-29% (19.4M → 22-25M ops/s)

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ドキュメント一覧

1. RANDOM_MIXED_SUMMARY.md (推奨・最初に読む)

用途: エグゼクティブサマリー + 優先度付き推奨施策
対象: マネージャー、意思決定者
内容:

• Cycles 分布（表形式）
• FrontMetrics 現状
• Class別プロファイル
• 優先度付き候補（A/B/C/D）
• 最終推奨（1-4優先度順）

読む時間: 5分
ファイル: /mnt/workdisk/public_share/hakmem/RANDOM_MIXED_SUMMARY.md

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2. RANDOM_MIXED_BOTTLENECK_ANALYSIS.md (詳細分析)

用途: 深掘りボトルネック分析、技術的根拠の確認
対象: エンジニア、最適化担当者
内容:

• Executive Summary
• Cycles 分布分析（詳細）
• FrontMetrics 状況確認
• Class別パフォーマンスプロファイル
• 次の一手候補の詳細分析（A/B/C/D）
• 優先順位付け結論
• 推奨施策（スクリプト付き）
• 長期ロードマップ
• 技術的根拠（Fixed vs Mixed 比較、Refill Cost 見積もり）

読む時間: 15-20分
ファイル: /mnt/workdisk/public_share/hakmem/RANDOM_MIXED_BOTTLENECK_ANALYSIS.md

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3. RING_CACHE_ACTIVATION_GUIDE.md (即実施ガイド)

用途: Ring Cache C4-C7 有効化の実施手順書
対象: 実装者
内容:

• 概要（なぜ Ring Cache か）
• Ring Cache アーキテクチャ解説
• 実装状況確認方法
• テスト実施手順（Step 1-5）
  • Baseline 測定
  • C2/C3 Ring テスト
  • C4-C7 Ring テスト（推奨） ← これを実施すること
  • Combined テスト
• ENV変数リファレンス
• トラブルシューティング
• 成功基準
• 次のステップ

読む時間: 10分
実施時間: 30分～1時間
ファイル: /mnt/workdisk/public_share/hakmem/RING_CACHE_ACTIVATION_GUIDE.md

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クイックスタート

最速で結果を見たい場合（5分）

# 1. このガイドを読む
cat /mnt/workdisk/public_share/hakmem/RING_CACHE_ACTIVATION_GUIDE.md

# 2. Baseline 測定
./out/release/bench_random_mixed_hakmem 500000 256 42

# 3. Ring Cache C4-C7 有効化してテスト
export HAKMEM_TINY_HOT_RING_ENABLE=1
export HAKMEM_TINY_HOT_RING_C4=128
export HAKMEM_TINY_HOT_RING_C5=128
export HAKMEM_TINY_HOT_RING_C6=64
export HAKMEM_TINY_HOT_RING_C7=64
./out/release/bench_random_mixed_hakmem 500000 256 42

# 期待結果: 19.4M → 22-25M ops/s (+13-29%)

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ボトルネック要約

根本原因

Random Mixed が 23% で停滞している理由:

1. Class切り替え多発:

   • Random Mixed は C2-C7 を均等に使用（16B-1040B）
   • 毎iteration ごとに異なるクラスを処理
   • TLS SLL（per-class）が複数classで頻繁に空になる

2. 最適化カバレッジ不足:

   • C0-C3: HeapV2 で 88-99% ヒット率 ✅
   • C4-C7: 最適化なし ❌（Random Mixed の 50%）
   • Ring Cache は実装済みだが デフォルト OFF
   • HeapV2 拡張試験で効果薄（+0.3%）

3. 支配的ボトルネック:

   • SuperSlab refill: 50-200 cycles/回
   • TLS SLL ポインタチェイス: 3 mem accesses
   • Metadata 走査: 32 slab iteration

解決策

Ring Cache C4-C7 有効化:

• ポインタチェイス: 3 mem → 2 mem (-33%)
• キャッシュミス削減（配列アクセス）
• 既実装（有効化のみ）、低リスク
• 期待: +13-29% (19.4M → 22-25M ops/s)

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推奨実施順序

Phase 0: 理解

1. RANDOM_MIXED_SUMMARY.md を読む（5分）
2. なぜ C4-C7 が遅いかを理解

Phase 1: Baseline 測定

1. RING_CACHE_ACTIVATION_GUIDE.md Step 1-2 を実施
2. 現在の性能 (19.4M ops/s) を確認

Phase 2: Ring Cache 有効化テスト

1. RING_CACHE_ACTIVATION_GUIDE.md Step 4 を実施
2. C4-C7 Ring Cache を有効化
3. 性能向上を測定（目標: 22-25M ops/s）

Phase 3: 詳細分析（必要に応じて）

1. RANDOM_MIXED_BOTTLENECK_ANALYSIS.md で深掘り
2. FrontMetrics で Ring hit rate 確認
3. 次の最適化への道筋を検討

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予想される性能向上パス

Now:           19.4M ops/s (23.4% of system)
                ↓
Phase 21-1 (Ring C4/C7): 22-25M ops/s (25-28%) ← これを実施
                ↓
Phase 21-2 (Hot Slab):   25-30M ops/s (28-33%)
                ↓
Phase 21-3 (Minimal Meta): 28-35M ops/s (31-39%)
                ↓
Phase 12 (Shared SS Pool): 70-90M ops/s (70-90%) 🎯

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関連ファイル

実装ファイル

• /mnt/workdisk/public_share/hakmem/core/front/tiny_ring_cache.h - Ring Cache header
• /mnt/workdisk/public_share/hakmem/core/front/tiny_ring_cache.c - Ring Cache impl
• /mnt/workdisk/public_share/hakmem/core/tiny_alloc_fast.inc.h - Alloc fast path
• /mnt/workdisk/public_share/hakmem/core/box/tls_sll_box.h - TLS SLL API

参考ドキュメント

• /mnt/workdisk/public_share/hakmem/CURRENT_TASK.md - Phase 21-22 計画
• /mnt/workdisk/public_share/hakmem/bench_random_mixed.c - ベンチマーク実装

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チェックリスト

• RANDOM_MIXED_SUMMARY.md を読む
• RING_CACHE_ACTIVATION_GUIDE.md を読む
• Baseline を測定 (19.4M ops/s 確認)
• Ring Cache C4-C7 を有効化
• テスト実施 (22-25M ops/s 目標)
• 結果が目標値を達成したら ✓ 成功！
• 詳細分析が必要ならば RANDOM_MIXED_BOTTLENECK_ANALYSIS.md を参照
• Phase 21-2 計画に進む

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準備完了。実施をお待ちしています。