hakmem/docs/status/PHASE_6.21_PLAN_2025_10_24.md

Phase 6.21: ChatGPT Pro 省メモリ案実装

日付: 2025-10-24 目標: メモリ効率最適化（速度維持） 実装時間: 20分（予定）

---

🎯 実装方針

ChatGPT Pro提案の採用理由

Phase 6.20の結果分析：

• CAP 4倍化: メモリ78MB使用、でも速度改善なし
  • Mid 1T: 29% vs mimalloc（変わらず）
  • Mid 4T: 64% vs mimalloc（変わらず）

結論: CAP大きくしても速度に影響しない → ならメモリ節約しよう！

---

📋 実装内容

1. Bridge Classes追加（40KB, 52KB）⭐ Key!

目的: 32-64KB ギャップ解消

現状の問題:

Size classes: 32KB → 64KB (2倍のギャップ)

要求 40KB:
  - W_MAX=1.30 → 64KB使用不可（1.6倍>1.30） → malloc fallback
  - W_MAX=1.60 → 64KB使用（1.6倍≤1.60） → 24KB無駄（60%）

解決策:

Size classes: 32KB → 40KB → 52KB → 64KB

要求 40KB:
  - 40KB class使用（1.0倍） → 無駄ゼロ ✅

実装:

// hakmem_pool.c

// BEFORE: 5 classes
static const size_t g_mid_sizes[5] = {
    2048, 4096, 8192, 16384, 32768
};

// AFTER: 7 classes (40KB, 52KB追加)
static const size_t g_mid_sizes[7] = {
    2048,    // 2KB
    4096,    // 4KB
    8192,    // 8KB
    16384,   // 16KB
    32768,   // 32KB
    40960,   // 40KB  ← NEW!
    53248,   // 52KB  ← NEW!
};

---

2. W_MAX_LARGE 緊縮（1.60 → 1.30）

目的: メモリ無駄削減

Phase 2での変更:

// hakmem_policy.c:77
pol->w_max_large = 1.60f;  // Phase 2: 緩和

Phase 6.21での変更:

pol->w_max_large = 1.30f;  // 戻す（でもBridge classesでカバー）

効果:

• W_MAX厳しくなる → メモリ無駄減る
• でもBridge classesあるから速度低下しない

---

3. CAP 削減（4倍 → 1倍）

目的: メモリフットプリント削減

Phase 2での変更:

// hakmem_policy.c:46-47
uint16_t mid_defaults[5]   = { 256, 256, 256, 128, 64 };  // 60MB
uint16_t large_defaults[5] = { 32, 32, 16, 8, 4 };        // 18MB
// 合計: 78MB

Phase 6.21での変更:

uint16_t mid_defaults[7]   = { 64, 64, 64, 32, 16, 32, 32 };  // 17.25MB
uint16_t large_defaults[5] = { 8, 8, 4, 2, 1 };               // 4.5MB
// 合計: 21.75MB (Bridge 2個分追加で少し増えるが、元より大幅減)

効果: 78MB → 22MB（約1/3.5削減）

---

📊 期待される効果

指標	Phase 6.20 (現状)	Phase 6.21 (予測)	変化
メモリ使用量	78 MB	22 MB	✅ 1/3.5削減
Mid Pool無駄	~60%	<10%	✅ 大幅改善
速度 (Mid 1T)	4.3M (29%)	~4.3M (29%)	➡️ 変わらず
速度 (Mid 4T)	9.6M (64%)	~9.6M (64%)	➡️ 変わらず
Tiny 4T	51.3M (120%)	51.3M (120%)	➡️ 維持

根拠: Phase 6.20でCAP↑でも速度変わらず証明済み

---

🔧 実装手順

Step 1: Bridge Classes追加（10分）

ファイル: hakmem_pool.c

1. POOL_NUM_CLASSES 5→7に変更
2. g_mid_sizes[] 配列に40KB, 52KB追加
3. 配列サイズ依存箇所を確認・修正

Step 2: W_MAX戻し（1分）

ファイル: hakmem_policy.c:77

pol->w_max_large = 1.30f;  // 1.60から戻す

Step 3: CAP戻し（1分）

ファイル: hakmem_policy.c:46-47

// Mid: 7クラス分（Bridge含む）
uint16_t mid_defaults[7] = { 64, 64, 64, 32, 16, 32, 32 };

// Large: 元に戻す
uint16_t large_defaults[5] = { 8, 8, 4, 2, 1 };

Step 4: ビルド＆テスト（5分）

make clean
make
./test_hakmem  # 基本動作確認

Step 5: ベンチマーク（5分）

cd mimalloc-bench/bench/larson
./bench.sh  # Mid Pool重点測定

---

✅ 成功基準

Must Have:

• ✅ ビルド成功
• ✅ test_hakmem通過
• ✅ メモリ使用量削減確認（78MB→22MB）

Should Have:

• ✅ Mid Pool速度維持（29-64%維持）
• ✅ Tiny Pool速度維持（120%維持）

Nice to Have:

• 🎯 Mid Pool速度改善（29%→35%+）
  • Bridge classesのメモリ効率が速度にプラス影響する可能性

---

📁 変更ファイル

hakmem/
├── hakmem_pool.c       # Bridge classes追加
├── hakmem_pool.h       # POOL_NUM_CLASSES変更
├── hakmem_policy.c     # W_MAX/CAP戻し
└── docs/status/
    ├── PHASE_6.21_PLAN_2025_10_24.md     ← このファイル
    └── PHASE_6.21_RESULTS_2025_10_24.md  ← 後で作成

---

🎓 設計思想

Phase 2 vs Phase 6.21

Phase 2 (失敗):

• アプローチ: CAP↑で速度改善狙い
• 結果: メモリ↑、速度変わらず
• 学び: CAPは速度に影響しない

Phase 6.21 (賢い):

• アプローチ: メモリ↓、速度維持
• 根拠: Phase 2の学び活用
• 戦略: Bridge classesで機能カバー

---

計画作成: 2025-10-24 19:50 JST 実装開始: Phase 6.21 実装開始 期待: メモリ効率大幅改善、速度維持