39a3c53dbc
- SmallSegment_v7: 2MiB segment with TLS slot and free page stack - ColdIface_v7: Page refill/retire between HotBox and SegmentBox - HotBox_v7: Full C6-only alloc/free with header writing (HEADER_MAGIC|class_idx) - Free path early-exit: Check v7 route BEFORE ss_fast_lookup (separate mmap segment) - RegionIdBox: Register v7 segment for ptr->region lookup - Benchmark: v7 ON ~54.5M ops/s (-7% overhead vs 58.6M legacy baseline) v7 correctly balances alloc/free counts and page lifecycle. RegionIdBox overhead identified as primary cost driver. 🤖 Generated with [Claude Code](https://claude.com/claude-code) Co-Authored-By: Claude Haiku 4.5 <noreply@anthropic.com>
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# ULTRA+MID v3 Generation Summary (2025-12-12)
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## 概要
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この世代（2025-12-10～12-12）で、Tiny/ULTRA 層の完成と MID v3 の本線採用により、0-1024B 範囲の性能最適化が完了しました。
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## 層別状態まとめ
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### 0-256B: Tiny/ULTRA（完成・凍結）
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**状態**: Production (frozen)
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**性能**: Mixed 16-1024B = **43.9M ops/s** (baseline 30.6M → +43.5%)
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**完成内容**:
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- C4-C7 ULTRA: 寄生型 TLS cache で legacy 経路を 49% → 4.8% に削減
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- v3 backend: alloc_current_hit=100%, free_retire=0.1% で堅牢に
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- Dispatcher/gate snapshot: ENV/route を hot path から排除
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- C7 ULTRA refill: division → bit shift で +11%
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**設計原則**:
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- Small object (C2-C7) = ULTRA 最適化済み（fast path/slow path 共に）
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- v3 backend = ロジック完全最適化（残り 5% は header write/memcpy 等の内部コスト）
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- 研究箱（v4/v5）は OFF で標準プロファイルに影響なし
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**詳細**: `PERF_EXEC_SUMMARY_ULTRA_PHASE_20251211.md`
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### 257-768B: MID v3（本線採用）
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**状態**: Production (mainline)
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**性能**: C6-heavy = +11.1%, Mixed (257-768B) = **+19.8%**
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**完成内容**:
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- MID-V3-0～5: 型定義、RegionIdBox 統合、alloc/free 実装
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- MID-V3-6: hakmem.c メイン経路統合（箱化モジュール化）
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- Role separation: 257-768B 専用（C7 は ULTRA に任せる）
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- Profile 採用: C6_HEAVY_LEGACY_POOLV1 と MIXED_TINYV3_C7_SAFE でデフォルト ON
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**設計原則**:
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- Lane = TLS cache, Page = authoritative freelist（二重管理回避）
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- RegionIdBox: ptr→page_meta O(1) lookup（TLS cached binary search）
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- Batch refill: 16 items/batch（デフォルト、ENV 調整可能）
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**ENV**:
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```bash
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HAKMEM_PROFILE=C6_HEAVY_LEGACY_POOLV1 # または MIXED_TINYV3_C7_SAFE
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# Auto-enables:
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# HAKMEM_MID_V3_ENABLED=1
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# HAKMEM_MID_V3_CLASSES=0x40 # C6 only
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```
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**詳細**: `MID_POOL_V3_DESIGN.md`
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### 769-1024B: C7 ULTRA（完成・凍結）
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**状態**: Production (frozen)
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**性能**: Optimized for 1KB allocations (ULTRA 層に統合済み)
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**設計原則**:
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- MID v3 から意図的に除外（C7 は ULTRA が最適）
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- v4/v5/v6 研究箱も C7 には適用せず、ULTRA 経路を維持
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### V6 C6-only Headerless（研究箱、V6-HDR-4 完成）
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**状態**: Research box (frozen at V6-HDR-4)
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**性能**: Cost almost neutral / slight positive (~1-2%)
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**完成内容**:
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- V6-HDR-0～3: 型定義、RegionIdBox 統合、alloc/free headerless 実装
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- V6-HDR-4: Cold refill/retire、sanity test、構造検証完了
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- 設計原則: 4層 Box Theory（L0 ULTRA / L1 TLS / L2 Segment / L3 Policy）
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**結論**:
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- Headerless 設計の実証完了
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- コストほぼ相殺〜微プラス（1-2% 程度）
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- 本線採用せず、研究箱として保持（将来の参考実装）
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**詳細**: `SMALL_V6_DESIGN.md`
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## 役割分担の完成形
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```
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Size Range | Allocator | Status | Performance
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---------------|---------------|---------------------|------------------
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0-256B | Tiny/ULTRA | Production (frozen) | +43.5% (Mixed)
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257-768B | MID v3 | Production | +19.8% (257-768B)
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769-1024B | C7 ULTRA | Production (frozen) | Optimized
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1025B-52KB | Pool | Existing path | Stable
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52KB-2MB | ACE | Existing path | Stable
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2MB+ | Large mmap | Existing path | Stable
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```
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## 設計原則の統一
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### Box Modularization Pattern
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全層で統一された箱化設計：
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- **Type Box**: 型定義（`*_box.h`）
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- **ENV Box**: 環境変数ゲート（`*_env_box.h`）
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- **Implementation**: 実装（`*.c`）
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- **Cold Iface**: L1/L2 境界インターフェース（`*_cold_iface*.h`）
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### RegionIdBox Integration
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全層で統合された ptr→meta lookup：
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- Tiny/ULTRA: REGION_KIND_SMALL_V6 / REGION_KIND_C7_ULTRA
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- MID v3: REGION_KIND_MID_V3
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- v6: REGION_KIND_SMALL_V6（headerless）
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- TLS cached binary search で O(1) lookup
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### ENV-Controlled Routing
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研究箱は明示 opt-in：
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- v4/v5: `HAKMEM_SMALL_HEAP_V[4|5]_ENABLED=1` + `HAKMEM_SMALL_HEAP_V[4|5]_CLASSES=0x??`
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- v6: `HAKMEM_SMALL_HEAP_V6_ENABLED=1` + `HAKMEM_SMALL_HEAP_V6_CLASSES=0x40`
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- MID v3: `HAKMEM_MID_V3_ENABLED=1` + `HAKMEM_MID_V3_CLASSES=0x40`（本線では Profile 経由で自動）
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## 本線プロファイル構成（2025-12-12 現在）
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### MIXED_TINYV3_C7_SAFE（標準 Mixed 16-1024B）
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```bash
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HAKMEM_PROFILE=MIXED_TINYV3_C7_SAFE
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# Auto-enables:
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# - Tiny/ULTRA (C7_SAFE profile)
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# - MID v3 (257-768B, C6 only)
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# - SmallObject v3 (C7-only backend)
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# - Tiny front v3 + LUT + fast classify
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# - v4/v5/v6 OFF (研究箱)
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```
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**期待性能**: 42-44M ops/s (Mixed 16-1024B, 1M iter, ws=400)
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### C6_HEAVY_LEGACY_POOLV1（C6-heavy 257-768B）
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```bash
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HAKMEM_PROFILE=C6_HEAVY_LEGACY_POOLV1
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# Auto-enables:
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# - Tiny/ULTRA (C7_SAFE profile)
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# - MID v3 (257-768B, C6 only)
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# - SmallObject v3 (C7-only backend)
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# - Pool v1 (flatten OFF)
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# - v4/v5/v6 OFF (研究箱)
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```
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**期待性能**: 22-23M ops/s (C6-heavy 257-768B, 1M iter, ws=400)
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## 次世代テーマ候補
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### Option A: 小さめテーマ（+数％狙い）
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**so_alloc/so_free 枝削り**:
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- 現状の v3 backend で残っている条件分岐を削減
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- alloc_current_hit=100% だが、内部に header write/check が残存
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- 狙い: +1-3% 程度の微改善
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**メリット**: 安全、既存設計の洗練
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**デメリット**: 大きなジャンプはない
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### Option B: 次世代テーマ（大きめ変更）
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**MID/Pool v3 拡張**:
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- 現在 257-768B (C6 only) を C5 (128B) や C4 (64B) に拡張
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- 狙い: 128-256B 範囲の改善（現在 Tiny/ULTRA が最適だが、さらなる実験）
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**C2/C3 ULTRA 実験**:
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- 16-64B 範囲に ULTRA 適用（現在 legacy 経路が主流）
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- 狙い: 小サイズでも ULTRA の恩恵を受ける
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**メリット**: 新しい最適化領域の開拓
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**デメリット**: 既存の安定領域に影響する可能性
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## まとめ
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### この世代で達成したこと
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1. **Tiny/ULTRA 完成**: 0-256B で +43.5% (Mixed)、設計凍結
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2. **MID v3 本線採用**: 257-768B で +19.8%、Profile デフォルト ON
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3. **C7 ULTRA 凍結**: 769-1024B で最適化完了
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4. **v6 研究箱完成**: C6-only headerless 実証（V6-HDR-4）
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### 設計的な完成度
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- **役割分担**: 各サイズ範囲に最適化された allocator が明確
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- **Box 化**: 全層で統一された箱化設計
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- **RegionIdBox**: 全層で統合された ptr→meta lookup
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- **ENV 制御**: 研究箱は明示 opt-in、本線は Profile 経由で安定
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### この世代の「形」
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0-1024B の性能最適化が完了し、役割分担が明確になりました。この構成を「固定」として、次世代テーマは：
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- 既存設計の洗練（枝削り）
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- 新しい最適化領域の開拓（拡張実験）
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のいずれかから選択できます。
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**作成日**: 2025-12-12
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**関連ドキュメント**:
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- `PERF_EXEC_SUMMARY_ULTRA_PHASE_20251211.md`
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||
- `MID_POOL_V3_DESIGN.md`
|
||
- `SMALL_V6_DESIGN.md`
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||
- `ENV_PROFILE_PRESETS.md`
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||
- `CURRENT_TASK.md`
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