tomoaki/hakorune
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hakorune/docs/private/roadmap/phases/phase-20.16/ULTIMATE_RUST_MINIMIZATION.md

8.9 KiB
Raw Blame History

究極的Rust依存最小化戦略 - C‑ABIカーネルへの集約

🎯 目標アーキテクチャ

最終目標のイメージ

Hakorune Native EXE
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                  Hakorune世界                          │
│  ┌───────────────────────────────────────────────┐      │
│  │           Hakoruneランタイム層                 │      │
│  │  ┌─────────────┬─────────────┬─────────────┐   │      │
│  │  │ Frontend    │ VM Engine   │ Plugin      │   │      │
│  │  │ EXEs        │ (Hakorune)  │ Manager     │   │      │
│  │  └─────────────┴─────────────┴─────────────┘   │      │
│  └───────────────────────────────────────────────┘      │
│  ┌───────────────────────────────────────────────┐      │
│  │               C‑ABI境界線                      │      │
│  │  ┌───────────────────────────────────────┐   │      │← ここが最終境界
│  │  │           hakmemカーネル               │   │      │
│  │  │  ┌─────────────┬─────────────────────┐ │   │      │
│  │  │  │ Memory      │ FFI & System       │ │   │      │
│  │  │  │ Manager     │ Interface          │ │   │      │
│  │  │  └─────────────┴─────────────────────┘ │   │      │
│  │  └───────────────────────────────────────┘   │      │
│  └───────────────────────────────────────────────┘      │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
OSの提供するmalloc/free/mmapなど

📊 最小化ポテンシャル再評価

現状から究極への道

Phase Rust LOC 削減率 主な削減対象 残存理由
20.13 115,632 - - 基準点
20.14 35,000 68% Parser/CLI/LLVM C‑ABIカーネル確立
20.15 28,731 75% MIR/Box/VM Core機能保持
20.16 8,000 93% C‑ABIカーネル hakmem研究成果の完全活用

C‑ABIカーネルの具体的構成要素

🧠 Memory Manager (hakmem研究成果の統合)

// hakorune_memory.h - Phase 6研究成果の完全活用
typedef struct {
    // L2.5 LargePool (Phase 6.13成果)
    struct l25_pool* l25_pools[5];  // 64KB-1MB size classes
    
    // Tiny Pool (Phase 6.12成果)  
    struct tiny_pool* tiny_pools[8];  // 8B-1KB size classes
    
    // Whale Cache (Phase 6.11成果)
    struct whale_cache* whale;  // ≥2MB caching 
    
    // BigCache (Phase 6.10.1成果)
    struct big_cache* bigcache;  // 2MB+ allocations
    
    // Site Rules (Phase 6.10成果)
    struct site_registry* sites;
    
    // ELO Evolution (Phase 6.2〜6.11研究成果)
    struct elo_system* elo;
} hakorune_memory_t;

// 最小化された公開API (4関数のみ)
void* hr_malloc(size_t size);
void* hr_calloc(size_t count, size_t size);
void* hr_realloc(void* ptr, size_t size);
void hr_free(void* ptr);

期待効果:

  • mimalloc vs hakmem比較: Phase 6.13でmirシナリオ52%改善達成
  • C‑ABI化: 最小オーバーヘッドでHakoruneから呼び出し可能

🔗 FFI & System Interface

// hakorune_ffi.h
typedef struct {
    // Dynamic Library Loading
    void* (*load_library)(const char* path);
    void* (*get_symbol)(void* lib, const char* symbol);
    void (*unload_library)(void* lib);
    
    // OS Interface  
    int (*file_exists)(const char* path);
    uint64_t (*get_time_ms)(void);
    void (*log_message)(int level, const char* msg);
} hakorune_ffi_t;

// 最小化されたFFI API
hakorune_ffi_t* hr_ffi_init(void);
void* hr_ffi_call(const char* lib_name, const char* func_name, void* args[], int arg_count);

💾 Runtime Configuration

// hakorune_config.h
typedef struct {
    // Memory Configuration (hakmem成果の反映)
    size_t l25_threshold;    // 64KB
    size_t tiny_threshold;   // 1KB  
    size_t whale_threshold;  // 2MB
    
    // FFI Configuration  
    int max_loaded_libs;     // 32
    int ffi_call_timeout;    // 5000ms
    
    // Debug/Diagnostics 
    int enable_profiling;    // Phase 6.11.3成果活用
    int enable_tracing;      // VMトレース連携
} hakorune_config_t;

🎯 最終実装計画

Phase 20.16: C‑ABIカーネル化 (究極の最小化)

Week 1: hakmem研究成果のC‑ABI化

  • hakmem最適化成果 (Phase 6系) の完全移植
  • 4つの核関数 (hr_malloc/free/realloc/calloc) の実装
  • Performance Validation: mimalloc対比テストの確立

Week 2: FFI Interface最小化

  • 動的ライブラリ読み込み の実装
  • System Call Wrapper の最小化
  • Zero-overhead Binding の確立

Week 3: Rust層の完全置換

  • 残存Rustコード (28,731行) のC‑ABI移行
  • Hakorune Runtime との完全疎結合化
  • Single EXE の完成

Week 4: Final Validation

  • Performance Benchmarks の実施
  • 互換性テスト の実行
  • Deployment Pipeline の確立

📊 究極的效果予測

最終結果

項目 現状 Phase 20.16 改善率
Rust LOC 115,632 8,000 93%削減
ビルド時間 ~5分 ~30秒 90%削減
EXEサイズ ~15MB ~3MB 80%削減
起動時間 ~500ms <50ms 90%削減
メモリ使用 ~80MB <30MB 63%削減

技術的優位性

  • ✅ hakmem研究成果の活用: mimalloc対比52%改善がそのままC‑ABIで動作
  • ✅ Zero-overhead C呼び出し: FFIオーバーヘッド < 10 cycles
  • ✅ 完全ネイティブ実行: Rust依存ゼロ、C++レベルの性能
  • ✅ Single EXE配布: 外部依存ゼロ、ポータビリティ最大化

🚀 事業的インパクト

开发面の革新

  • 学習コスト: Rust → C言語への大幅簡素化
  • ビルド複雑度: Cargo依存の完全排除
  • デバッグ容易性: 単一バイナリ、GDB完全サポート

配布面の革新

  • ポータビリティ: Windows/Linux/macOS同時対応
  • モバイル対応: Android/iOS (C-ABIだから可能)
  • 組込対応: リソース制約環境への展開

🎯 結論

究極的なRust依存最小化の答え

はい、C‑ABIのメモリー管理にまで集約可能ですにゃ！

最終到達点

Hakorune Native EXE
  ↓ C‑ABI境界線 (唯一の境界)
hakmemベースのCカーネル (8,000行最終)
  ↓ OS境界線  
malloc/free/mmapなど

Phase 20.16での達成目標

  • Rust依存: 93%削減 (115,632 → 8,000行)
  • 性能: hakmem研究成果そのままのmimalloc対比優位性維持
  • 配布: Single EXE <3MB、外部依赖ゼロ
  • 起動: <50ms cold start

📚 関連ドキュメント

前Phaseからの移行

詳細実行計画

参考資料

Phase 20.16での達成目標

  • Rust依存: 93%削減 (115,632 → 8,000行)
  • 性能: hakmem研究成果そのままのmimalloc対比優位性維持
  • 配布: Single EXE <3MB、外部依赖ゼロ
  • 起動: <50ms cold start

これはHakoruneが真の「Native言語」となるための究極の姿ですにゃ！🐱

究極的最小化ターゲット: Phase 20.16
実現期間: Phase 20.14から追加6ヶ月
達成効果: 93% Rust依存削減 + hakmem完全活用