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hakmem/docs/analysis/TINY_HEAP_BOX_DESIGN.md
Moe Charm (CI) 8f18963ad5 Phase 36-37: TinyHotHeap v2 HotBox redesign and C7 current_page policy fixes 
- Redefine TinyHotHeap v2 as per-thread Hot Box with clear boundaries
- Add comprehensive OS statistics tracking for SS allocations
- Implement route-based free handling for TinyHeap v2
- Add C6/C7 debugging and statistics improvements
- Update documentation with implementation guidelines and analysis
- Add new box headers for stats, routing, and front-end management
2025-12-08 21:30:21 +09:00

24 KiB
Raw Blame History

TinyHeapBox Design (C7 先行載せ替え)

概要

  • 目的: Unified Cache を経由せず、mimalloc 風の TinyHeap (page 内 freelist + current/partial/full) を 1 箱に閉じ込める。
  • Box 境界: Superslab / Warm / Tier / Guard との接続は
    • alloc 側: tiny_heap_alloc_slow_from_class() (ページ枯渇時だけ)
    • free 側: tiny_heap_page_becomes_empty() (全 free になった瞬間だけ) の 1 箇所に集約し、ホットパスは TinyHeap 内で完結させる。
  • A/B: HAKMEM_TINY_HEAP_BOX=0 → 従来 Unified front、=1 → TinyHeap front (いまは C7 のみ)。

TinyHeap Profile (ENV ショートカット)

  • HAKMEM_TINY_HEAP_PROFILE を新設し、プロファイルで TinyHeap のデフォルト構成を切り替え可能にした（ENV が未指定のときのデフォルトを決める箱）。
    • LEGACY (デフォルト): TinyHeap OFF（class mask=0x00, meta_mode=0）。
    • C7_SAFE: TinyHeap ON, class mask=0x80 (C7 のみ), C7 meta_mode=1（SAFE）、HAKMEM_TINY_HEAP_BOX も自動 ON。C7_HOT は別途 1 にする。
    • C7_ULTRA_BENCH: class mask=0x80, meta_mode=2（ULTRA, bench専用）、HAKMEM_TINY_HEAP_BOX も ON。
    • CUSTOM: HAKMEM_TINY_HEAP_CLASSES / HAKMEM_TINY_C7_META_MODE を直接指定する従来挙動。
  • 優先順位:
    1. HAKMEM_TINY_HEAP_BOX=0 なら TinyHeap 無効。
    2. HAKMEM_TINY_HEAP_CLASSES があればそのビットマスクを最優先。
    3. 無ければ HAKMEM_TINY_HEAP_PROFILE からデフォルト mask/meta_mode を決める。
    4. HAKMEM_TINY_C7_META_MODE があれば C7 meta_mode はそれを優先（無ければ profile→旧 HAKMEM_TINY_C7_META_LIGHT の順）。
  • 推奨フラグ例:
    • C7-only 比較: HAKMEM_BENCH_C7_ONLY=1 HAKMEM_TINY_HEAP_PROFILE=C7_SAFE HAKMEM_TINY_C7_HOT=1 HAKMEM_TINY_LARSON_FIX=1
    • Mixed 16–1024B: HAKMEM_BENCH_MIN_SIZE=16 HAKMEM_BENCH_MAX_SIZE=1024 HAKMEM_TINY_HEAP_PROFILE=C7_SAFE HAKMEM_TINY_C7_HOT=1（C6 TinyHeap はデフォルト OFF のまま）

標準プロファイル (v1 締め)

  • 推奨候補:
    • LEGACY … TinyHeap 全無効（基準）。
    • C7_SAFE … class mask=0x80, meta_mode=1（SAFE）に加え HAKMEM_TINY_STATS_BOX=1 HAKMEM_TINY_STATS_BATCH=0 をセットするのが標準。C6 は OFF。
  • bench/実験専用:
    • C7_ULTRA_BENCH（meta_mode=2）、C6 TinyHeap マスク (0x40/0xC0)、HAKMEM_TINY_STATS_BATCH=1。
  • デフォルト運用: PROFILE=LEGACY か PROFILE=C7_SAFE を手で選択し、C6 は明示しない限り OFF。詳細の次ステップ案は docs/analysis/TINY_NEXT_STEPS.md に記載。
  • Phase 20 追加: C6 Hot front を C7 と対称に導入（ENV HAKMEM_TINY_C6_HOT=1 + class mask で有効化）。Front を薄くしても C6 TinyHeap は依然回帰が大きい。C6 は v1 では bench/実験用の位置づけに凍結。

主要構造 (core/box/tiny_heap_box.h)

  • tiny_heap_page_t: ページ内 freelist/used/capacity と Superslab メタ (ss/meta/slab_idx/base) を保持。
  • tiny_heap_class_t: class ごとの current_page / partial_pages / full_pages と固定ノード配列 (TINY_HEAP_MAX_PAGES_PER_CLASS デフォルト4) に加え、stride をキャッシュ。
  • tiny_heap_ctx_t: TLS の TinyHeap コンテキスト。全クラス分の tiny_heap_class_t を持ち、初回だけ memset で初期化。
  • API (static inline):
    • tiny_heap_ctx_for_thread() / tiny_heap_class() アクセサ
    • tiny_heap_attach_page(ctx, cls, ss, slab_idx) / tiny_heap_page_of(ctx, cls, base) (TLS fast-first → fallback lookup)
    • tiny_heap_alloc_class_fast() / tiny_heap_alloc_slow_from_class() ホット/スロー境界
    • tiny_heap_free_class_fast_with_meta() / tiny_heap_free_class_fast() free ホットパス
  • ポリシー:
    • freelist pop で meta->used / ss_active_add をインクリメント。carve は meta->carved++ を併走させ、Unified/旧経路との整合を維持。
    • free で meta->used / ss_active_dec_one をデクリメント。empty になったら ss_partial_publish() のヒントだけ出してノードを解放。

C7HotBox への適用 (core/box/tiny_c7_hotbox.h)

  • tiny_c7_* 型は TinyHeapBox の型 alias。C7 固有 API は薄いラッパのみ:
    • tiny_c7_alloc_fast(size) → tiny_heap_alloc_class_fast(ctx, 7, size)
    • tiny_c7_free_fast_with_meta(ss, slab_idx, base) → tiny_heap_free_class_fast_with_meta(ctx, 7, ...)
    • tiny_c7_page_of(base) → tiny_heap_page_of(ctx, 7, base)
  • ENV: HAKMEM_TINY_HEAP_BOX=1 かつ HAKMEM_TINY_C7_HOT=1 のときだけ Gate で class7 を TinyHeap 経路に切り替え。
  • 既存の C7 専用 TLS 状態 (g_tiny_c7_hot_heap) は廃止し、共通 g_tiny_heap_ctx に統合。

Front Gate (core/front/malloc_tiny_fast.h)

  • alloc: class_idx==7 & size==1024 かつ TinyHeapBox ON で tiny_c7_alloc_fast() に直行。それ以外は Unified Cache front。
  • free : Larson owner 判定に関係なく、TinyHeapBox ON + class7 なら meta 渡し free (tiny_c7_free_fast_with_meta) を優先。ss_fast_lookup 失敗時は tiny_c7_free_fast() で安全側。
  • Phase16: Route Snapshot Box (tiny_route_env_box.h) を追加し、起動時に g_tiny_route_class[cls] に TinyHeap/Legacy を確定。malloc_tiny_fast / free_tiny_fast は「size→class→route LUT→heap or legacy」の 1 分岐構造に整理。HAKMEM_TINY_FRONT_CLASS_STATS(_DUMP)=1 で front クラス分布も取得可能。

C7 は TLS SLL を使わない（TinyHeap front ON 時）

  • ENV 結合: tiny_c7_heap_mode_enabled() = HAKMEM_TINY_HEAP_BOX=1 かつ HAKMEM_TINY_C7_HOT=1。
  • Refill/prewarm: sll_refill_small_from_ss() / sll_refill_batch_from_ss() は C7 を即 return。hak_tiny_prewarm_tls_cache() も C7 prewarm を skip。
  • Push ガード: tls_sll_push_impl() で class7+TinyHeap front を拒否（False return）。
  • Slow path バイパス: hak_tiny_alloc_slow() で同条件なら TinyHeapBox (tiny_c7_alloc_fast) に委譲し、旧 slow 経路を通さない。
  • ベンチ: HAKMEM_BENCH_C7_ONLY=1 20k ループ / HAKMEM_TINY_SLL_LOG_ANY=1 でも C7 の TLS SLL ログは 0、HAKMEM_TINY_HEAP_BOX=1 で SEGV なく完走 (≈42–46M ops/s)。レガシー (HEAP_BOX=0) も ≈41.8M ops/s で回帰なし。

Phase 2: 可視化と警告抑止

  • HAKMEM_TINY_C7_HEAP_STATS で C7 TinyHeap のステップ別カウンタを取得（alloc_fast_current / alloc_slow_prepare / free_fast_local / free_slow_fallback / alloc_prepare_fail / alloc_fail）。HAKMEM_TINY_C7_HEAP_STATS_DUMP=1 で終了時に stderr ダンプ。
  • meta-light フラグ HAKMEM_TINY_C7_META_LIGHT を追加（Phase 3 でベンチ用実装を追加）。ON のときは meta->used / ss_active_* の per-alloc 更新をスキップし、page->used のみで管理するベンチ専用モード。
  • Tiny lane failed 警告は TinyHeap front ON の C7 では出さないように hak_alloc_at で C7 を TinyHeapBox 扱いに統一。
  • 参考値（C7-only 20k, stats ON）: alloc_fast_current=10052 / alloc_slow_prepare=7681 / free_fast_local=10053 / free_slow_fallback=0 / alloc_prepare_fail=0 / alloc_fail=0。

Phase 3: stride キャッシュ + meta-light（bench）

  • ctx 初期化時に全クラスの stride を前計算し、tiny_heap_page_pop() などで hcls->stride を直接利用。
  • free 側で class7 は「free した page を current_page に優先」するように変更し、alloc_slow_prepare の頻度を低減。
  • HAKMEM_TINY_C7_META_LIGHT=1 で meta->used / ss_active_* を per-alloc 更新しない実験モードを実装（デフォルト OFF、Superslab/Tier stats は本番向けでは正しく減算されないため bench 用）。
  • ベンチ（C7-only 20k/ws=64, Release):
    • legacy (HEAP_BOX=0 HOT=1): ≈42.5M ops/s
    • TinyHeap front (HEAP_BOX=1 HOT=1 LARSON_FIX=1, META_LIGHT=0): ≈43.2M ops/s、stats=alloc_fast_current=10052 / alloc_slow_prepare=7681 / free_fast_local=10053
    • TinyHeap front + meta-light (META_LIGHT=1): ≈48.1M ops/s、stats=alloc_fast_current=5837 / alloc_slow_prepare=5179 / free_fast_local=8727

Phase 4: meta-light をページ境界バッチ flush 化（bench 用）

  • tiny_heap_page_t に C7 用 delta (c7_used_delta / c7_active_delta) を追加し、meta-light ON では per-alloc で delta のみ更新。
  • tiny_c7_meta_flush_page() を導入し、ページが空になる/ノード解放時に delta をまとめて meta->used / total_active_blocks に反映（負 delta は ss_active_dec_one ループで処理する素朴版）。
  • Box 境界は従来通り tiny_heap_alloc_slow_from_class() と tiny_heap_page_becomes_empty() に集約。meta-light は bench/研究用でデフォルト OFF。
  • ベンチ（C7-only 20k/ws=64, Release):
    • META_LIGHT=0: ≈41.9M ops/s（alloc_fast_current=10052 / alloc_slow_prepare=7681 / free_fast_local=10053）
    • META_LIGHT=1（バッチ flush）: ≈53.5M ops/s（alloc_fast_current=11013 / alloc_slow_prepare=3 / free_fast_local=9294）

Phase 5: delta debug フック + 長時間ラン確認

  • HAKMEM_TINY_C7_DELTA_DEBUG を追加し、meta-light ON 時に tiny_c7_heap_debug_dump_deltas() で class7 ノードの c7_used_delta / c7_active_delta をダンプ可能にした。per-TU static だが ENV ゲート付き。
  • core/hakmem_tiny.c の destructor からも同 helper を呼び、HAKMEM_TINY_C7_META_LIGHT=1 HAKMEM_TINY_C7_DELTA_DEBUG=1 でベンチ終了時に自動チェック。
  • 長時間 C7-only (ws=64, Release) の例:
    • 100k: META_LIGHT=1+DELTA_DEBUG ≈51.3M ops/s、delta 残 = idx0 used_delta=7669 active_delta=7669 used=6。
    • 200k: META_LIGHT=1+DELTA_DEBUG ≈48.1M ops/s、delta 残 = idx0 used_delta=14727 active_delta=14727 used=6。
  • delta が live page に積み上がる（empty/release でのみ flush する設計のため）ことが確認できた。今後は閾値 flush や partial→current の調整で長時間ランでも delta を抑える方針。

Phase 6: delta 閾値 flush + attach 時 clamp（bench）

  • tiny_c7_delta_should_flush() を追加し、C7 meta-light ON 時に |delta| >= max(256, capacity*16) で tiny_c7_meta_flush_page() をホットパスから呼ぶ。per-alloc atomic なしで delta を capacity の数倍以内に抑える。
  • tiny_heap_attach_page() で C7 meta-light が有効なら used を capacity に clamp し、過去ラン由来の meta->used が異常に大きくても current/partial を復帰できるようにした（同時に c7_*_delta を 0 にリセット）。
  • 長時間 C7-only (ws=64, Release, DELTA_DEBUG=1):
    • 100k: delta summary = nonzero_pages=0 used_delta_sum=0 active_delta_sum=0
    • 200k: 同上（delta=0）
  • ベンチ (C7-only 20k/ws=64, Release):
    • Legacy HEAP_BOX=0 HOT=1: ≈42.5M ops/s
    • TinyHeap HEAP_BOX=1 HOT=1 LARSON_FIX=1 META_LIGHT=0: ≈43.1M ops/s
    • TinyHeap META_LIGHT=1 (閾値 flush/clamp): ≈42.6M ops/s、delta debug なしでも off と同等レンジに戻った。

Phase 7: クラス選択式 TinyHeap（C6 拡張の足場）

  • ENV HAKMEM_TINY_HEAP_CLASSES を追加（bitmask, デフォルト 0x80=C7 のみ）。tiny_heap_class_route_enabled(cls) で TinyHeap front を使うクラスを判定し、C6/C5 を段階的に載せ替える A/B を可能にした。
  • Front gate: malloc_tiny_fast / free_tiny_fast がクラスごとに TinyHeap 経路を選択。C7 は従来通り tiny_c7_heap_mode_enabled()（HAKMEM_TINY_C7_HOT 連動）でガードし、C6 などは tiny_heap_alloc/free_class_fast() に直行。
  • TLS SLL との切り離しをクラス単位に拡張: sll_refill_small_from_ss / sll_refill_batch_from_ss / hak_tiny_prewarm_tls_cache は tiny_heap_class_route_enabled(cls) なら即 return/skip。TinyHeap クラスは Superslab↔TinyHeapBox のみを通る。
  • 例: HAKMEM_TINY_HEAP_CLASSES=0x40 で C6 だけ TinyHeap、0xC0 で C6+C7 TinyHeap。今後のベンチで C6-only / mixed ワークロードの hit 率と slow_prepare 割合を確認する。

Phase 8: C6 TinyHeap A/B と経路確認

  • ルート（C6 を TinyHeap に載せた場合）
    • alloc: malloc_tiny_fast → class_idx=6 → tiny_heap_class_route_enabled(6)=1 → tiny_heap_alloc_class_fast(ctx,6,size) → current/partial を使い、枯渇時のみ Superslab/Tier/Guard に降りる。
    • free : free_tiny_fast → header→class_idx=6 → tiny_heap_class_route_enabled(6)=1 → tiny_heap_free_class_fast(ctx,6,ptr) → page 内 free_list で完結し、empty 時だけ slow 境界へ。
  • SLL/Prewarm 切り離し: sll_refill_small_from_ss / sll_refill_batch_from_ss / hak_tiny_prewarm_tls_cache が tiny_heap_class_route_enabled(cls) で C6 も early return/skip するため、TinyHeap クラスは TLS SLL を一切踏まない。
  • ベンチ (Release, iters=20k, ws=256, min=257 max=768)
    • TinyHeap OFF (HEAP_BOX=0): ≈45.7M ops/s。
    • C6 だけ TinyHeap (HEAP_BOX=1 HEAP_CLASSES=0x40 C7_HOT=0): ≈39.7M ops/s。
    • C6+C7 TinyHeap (HEAP_BOX=1 HEAP_CLASSES=0xC0 C7_HOT=1): ≈34.1M ops/s、Tiny lane failed 警告が発生（要調査）。
  • Mixed 16–1024B (iters=20k, ws=256)
    • TinyHeap OFF: ≈46.8M ops/s。
    • C7 のみ TinyHeap (HEAP_CLASSES=0x80): ≈39.4M ops/s（Tiny lane failed 警告あり）。
    • C6+C7 TinyHeap (HEAP_CLASSES=0xC0): ≈33.8M ops/s（Tiny lane failed 警告あり）。
  • メモ: C6/C7 を TinyHeap に載せた際に Tiny lane failed 警告が出るケースがある。現状は A/B 計測を優先し、次フェーズで lane 判定の整合・TinyHeap fallback の整理が必要。

Phase 9: Tiny lane 判定の整理（TinyHeap を「成功」とみなす）

  • 問題: C6/C7 を TinyHeap に載せた mixed ワークロードで Tiny lane failed 警告が出ていた（Gate 目線で Tiny が失敗扱いになっていた）。TLS SLL は踏んでいないので、TinyHeap 成功を Tiny lane 成功として扱うのが正しい。
  • 変更 (core/box/hak_alloc_api.inc.h):
    • hak_alloc_at に Tiny route 状態を保持するフラグ（class_idx / TinyHeap route on/off）を追加。
    • Tiny front が NULL でも、TinyHeap route が有効なクラスは TinyHeap を直接試し、成功したら Tiny lane 成功として即 return。
    • Tiny lane 失敗ログは「TinyHeap route off かつ tiny_tried」時のみ出す。TinyHeap route の NULL はベンチ用フォールバック扱いで静かに ENOMEM を返す。
  • 結果 (警告抑止後、Release, iters=20k, ws=256):
    • C6 偏重 (min=257 max=768): OFF≈47.8M / C6のみ TinyHeap≈39.2M / C6+C7≈31.3M（警告なし）。
    • Mixed 16–1024B: OFF≈47.6M / C7のみ TinyHeap≈36.9M / C6+C7≈30.3M（警告なし）。
  • 今後: TinyHeap route の性能はまだ OFF より下がるケースがあるため、slow_prepare/hit 率の改善や C6 向け最適化を別フェーズで実施する。

Phase ULTRA: C7 meta モードの三段化（bench 専用 ULTRA 追加）

  • ENV HAKMEM_TINY_C7_META_MODE を追加（0:OFF, 1:SAFE meta-light=従来の delta+閾値 flush/clamp, 2:ULTRA）。従来の HAKMEM_TINY_C7_META_LIGHT は mode 未指定時の後方互換ゲートとして残し、mode を指定しない場合は SAFE=1 相当。
  • ULTRA (mode=2) は C7-only ベンチ専用。per-alloc で meta->used / ss_active_* を一切更新せず、delta/flush もスキップする。2024-xx-xx 時点で pop/push の meta->freelist/carved atomic も省略してオーバーヘッドを削減（Box 境界は維持するが Superslab/Tier の統計整合性は保証しない）。
  • SAFE (mode=1) はこれまでのページ境界 flush + 閾値 flush + attach clamp を維持し、本番で使うならこちら。
  • ベンチ (C7-only 20k/ws=64, Release, HEAP_BOX=1, HEAP_CLASSES=0x80, HOT=1, LARSON_FIX=1):
    • mode=0 (meta-light OFF): ≈38.7M ops/s（alloc_fast_current=10052 / alloc_slow_prepare=7681）
    • mode=1 (SAFE): ≈34.1M ops/s（alloc_fast_current=5837 / alloc_slow_prepare=5179）
    • mode=2 (ULTRA, bench): ≈41.6M ops/s（alloc_fast_current=5948 / alloc_slow_prepare=5068）
  • C7 current_page 固定化（ULTRA 専用）:
    • ULTRA で tiny_heap_page_becomes_empty / mark_full の unlink を避け、free で常に current_page に据え置くように調整。
    • prepare は current_page が生きていれば即 return する軽量パスに変更し、C7-only 20k/ws=64 (mode=2) で ops≈52.0M / alloc_fast_current=11015 / alloc_slow_prepare=1 / prepare_calls=1 まで改善。
    • SAFE への逆輸入可否は別途検討（ULTRA は bench 限定、本番は OFF/SAFE を推奨）。
  • C7 current_page 可視化: g_c7_page_stats（prepare_calls / prepare_with_current_null / prepare_from_partial / current_set_from_free / current_dropped_to_partial）を HAKMEM_TINY_C7_HEAP_STATS=1 で出力。現状 C7-only ULTRA では prepare_with_current_null=prepare_calls で free 側が current を保持できていないことが判明（要ポリシー見直し）。
  • 本番ドキュメントでは ULTRA を必ず OFF（mode=0/1）にすること。ULTRA で得た知見は安全側に逆輸入する前提。

Phase 12: SAFE (mode=1) への current_page 逆輸入

  • SAFE でも C7 current_page を極力保持するように変更:
    • free: used>0 かつ free_list がある page は current に据え直し、empty でも delta を flush したうえで detach/publish せず current を保持（meta/active 整合性は維持）。
    • mark_full: C7 meta_light が current を指す場合は unlink せず据え置き。
    • prepare_page: C7 meta_light で current に空きがあれば即 return（refill へ降りない）。
  • ベンチ (C7-only, ws=64, HEAP_BOX=1, HEAP_CLASSES=0x80, HOT=1, LARSON_FIX=1):
    • SAFE mode=1 (meta-light) 20k: ≈46.6M ops/s、alloc_fast_current=11015 / alloc_slow_prepare=1 / free_fast_local=8726、C7_PAGE_STATS: prepare_calls=1。
    • SAFE 長時間: 100k≈46.7M、200k≈44.99M。HAKMEM_TINY_C7_DELTA_DEBUG=1 でも [C7_DELTA_SUMMARY] nonzero_pages=0 used_delta_sum=0 active_delta_sum=0 を確認。
  • ULTRA(mode=2) は bench 専用のまま。SAFE は meta/active の整合性を保ちつつ slow_prepare をほぼゼロに抑える構成になった。

今後の拡張ステップ

  • C5〜C6 を TinyHeapBox に移す際は tiny_heap_alloc_class_fast() を流用し、Box 境界 (ページ補給/返却) の 1 箇所化を維持する。
  • TINY_HEAP_MAX_PAGES_PER_CLASS の調整と stats/Tier 更新の扱いは次フェーズで検証。
  • TLS SLL は今後 C0〜C6 のための箱として維持し、C7 は TinyHeapBox↔Superslab/Tier/Guard の二層構造に限定する。

Phase 13: クラス汎用 TinyHeap stats + C6/C7 混在ベンチ

  • Stats をクラス配列 TinyHeapClassStats g_tiny_heap_stats[TINY_NUM_CLASSES] に拡張。ENV は HAKMEM_TINY_HEAP_STATS / _DUMP（従来の _C7_ も互換）。fast/slow/fallback/prepare_fail/fail をクラスごとに記録できる。
  • Mixed 16–1024B (iters=20k, ws=256, LARSON_FIX=1):
    • TinyHeap OFF: ≈43.7M ops/s。
    • C7 SAFE のみ TinyHeap (HEAP_BOX=1 HEAP_CLASSES=0x80 META_MODE=1 HOT=1): ≈44.9M ops/s、HEAP_STATS[7] fast=5691 slow_prepare=1。
    • C6+C7 TinyHeap (HEAP_CLASSES=0xC0 同条件): ≈39.3M ops/s、HEAP_STATS[6] fast=2744 slow=1, HEAP_STATS[7] fast=5691 slow=1。
  • C6 偏重 (min=257 max=768, iters=20k, ws=256):
    • TinyHeap OFF: ≈43.8M ops/s。
    • C6 TinyHeap のみ (HEAP_CLASSES=0x40, C7 legacy): ≈38.5M ops/s、HEAP_STATS[6] fast=5372 slow=1。
    • C6+C7 TinyHeap (HEAP_CLASSES=0xC0, C7 SAFE): ≈40.6M ops/s、HEAP_STATS[6] fast=5372 slow=1, HEAP_STATS[7] fast=5691 slow=1。
  • 示唆:
    • C7 SAFE は mixed でも悪化せず、C7-only では legacy 超え → デフォルトで TinyHeap に載せる候補。
    • C6 は slow_prepare はほぼ 0 でも経路オーバーヘッドで throughput が落ちるため、当面は bench/実験用 (HEAP_CLASSES=0x40/0xC0) に留める。C6 を本格移行するなら current_page ポリシーや meta-light 相当の最適化が必要。
    • 推奨例: 本番寄せ C7 = HEAP_BOX=1 HEAP_CLASSES=0x80 META_MODE=1、C7-only bench = META_MODE=2（ULTRA, bench 専用）。C6 TinyHeap はデフォルト OFF のまま。

Phase 18: C6 SAFE 再計測とメタモード足場（挙動は安全寄せのまま）

  • ENV HAKMEM_TINY_C6_META_MODE を追加（0/1）。現状は整合優先のため behavior mode=0 扱い（C6 は meta/active を per-alloc 更新、delta/flush は未使用）。C6 を TinyHeap に載せるときは HAKMEM_TINY_HEAP_BOX=1 HAKMEM_TINY_HEAP_CLASSES=0x40/0xC0 を明示。
  • ベンチ (Release, iters=20k, ws=256, LARSON_FIX=1):
    • C6 偏重 (257–768B):
      • LEGACY (TinyHeap OFF): ≈44.28M ops/s。
      • C6 TinyHeap mask=0x40, META_MODE=0: ≈38.81M ops/s（cls6 fast=5372 / slow_prepare=1）。
      • C6 TinyHeap mask=0x40, META_MODE=1: ≈38.59M ops/s（同じく slow_prepare≒1）。
      • C6+C7 TinyHeap mask=0xC0, C6 META=1 / C7 META=1: ≈39.94M ops/s（cls6 fast=5372/slow=1, cls7 fast=5691/slow=1）。
    • Mixed 16–1024B:
      • LEGACY: ≈44.27M ops/s。
      • PROFILE=C7_SAFE (mask=0x80, C7 META=1): ≈43.64M ops/s。
      • C6 TinyHeap mask=0x40, META_MODE=0: ≈38.48M ops/s（cls6 fast=2744/slow=1）。
      • C6 TinyHeap mask=0x40, META_MODE=1: ≈38.66M ops/s（cls6 fast=2744/slow=1）。
      • C6+C7 TinyHeap mask=0xC0, C6 META=1 / C7 META=1: ≈39.49M ops/s（cls6 fast=2744/slow=1, cls7 fast=5691/slow=1）。
  • メモ: C6 は slow_prepare がほぼゼロでも回帰しているため、次は meta-light の安全な適用か Gate/Route 側の命令削減を検討。現状の C6 SAFE は「挙動は mode 0 相当（安全重視）」で、ベンチ比較用のスイッチとして位置付け。

Phase 17: C7 フロント超直線化（Gate→Heap を 1 本に）

  • Route Snapshot ベースのヘルパ tiny_c7_front_uses_heap() を追加し、class7 が TinyHeap route かどうかを 1 LUT で判定。
  • malloc_tiny_fast 冒頭に C7 専用パスを追加: size==1024 && tiny_c7_front_uses_heap() のとき class/LUT/route を飛ばして tiny_c7_alloc_fast へ直行、miss 時だけ tiny_cold_refill_and_alloc(7) に静かにフォールバック。他クラスは従来の route LUT 経由を維持。
  • free_tiny_fast も class7 が Heap route のときに先に判定し、Larson owner 一致後は tiny_c7_free_fast_with_meta へ直行（route はスナップショットから 1 回だけ読む）。C7 以外は既存の Larson/SLL/UC 経路を継続。
  • ベンチ (Release, iters=20k, LARSON_FIX=1):
    • C7-only ws=64: PROFILE=LEGACY ≈37.1M / C7_SAFE ≈38.2M / C7_ULTRA_BENCH ≈45.3M ops/s。
    • Mixed 16–1024B ws=256: PROFILE=LEGACY ≈40.3M / C7_SAFE ≈40.7M ops/s（回帰を ~-1M まで圧縮）。
  • 次の選択肢メモ: (A) C6 TinyHeap を C7 SAFE 流（current 固定＋meta-light SAFE）に寄せて再評価するか、(B) Tiny front/gate/UC の命令数削減を perf で詰めるかを検討。