⚡ Performance Analysis and Optimization

Version: 2.0.0 Last Updated: 2025-11-22 Priority: ⭐⭐⭐ (P2 Level) Purpose: Rustアプリケーションのパフォーマンス分析と最適化

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📋 概要

CPUプロファイリング、ベンチマーク、メモリ分析を通じた パフォーマンス問題の特定と最適化を提供します。

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🎯 P0: 呼び出しトリガー

トリガー	例
遅い	"this is slow"
メモリ使用	"why is memory usage so high?"
最適化	"optimize this function"
プロファイリング	"profile this code"
ベンチマーク	"benchmark performance"

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🔧 P1: 分析ツール一覧

ツール優先順位

ツール	用途	対象	コマンド
criterion	ベンチマーク	関数	cargo bench
flamegraph	CPUプロファイル	プロセス	cargo flamegraph
perf	詳細プロファイル	Linux	perf record
valgrind	メモリ	ヒープ	valgrind --tool=massif
heaptrack	ヒープ追跡	割り当て	heaptrack ./binary
cargo-bloat	バイナリサイズ	サイズ	cargo bloat
tokio-console	非同期	タスク	tokio-console

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🚀 P2: 分析パターン

Pattern 1: ベンチマーク（criterion）

// benches/my_benchmark.rs
use criterion::{black_box, criterion_group, criterion_main, Criterion};

fn bench_function(c: &mut Criterion) {
    c.bench_function("my_function", |b| {
        b.iter(|| my_function(black_box(input)))
    });
}

criterion_group!(benches, bench_function);
criterion_main!(benches);

cargo bench

Pattern 2: Flamegraph

# フレームグラフ生成
cargo flamegraph --bin miyabi -- --issue 270

# 出力: flamegraph.svg

Pattern 3: メモリプロファイル

# valgrind massif
valgrind --tool=massif ./target/release/miyabi
ms_print massif.out.*

# heaptrack（推奨）
heaptrack ./target/release/miyabi
heaptrack_gui heaptrack.miyabi.*

Pattern 4: バイナリサイズ分析

# サイズ分析
cargo bloat --release --crates

# シンボル別
cargo bloat --release -n 20

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⚡ P3: 最適化戦略

最適化優先順位

優先度	戦略	効果	難易度
1	アルゴリズム改善	高	中
2	データ構造変更	高	中
3	メモリ割り当て削減	中	低
4	並列化	中	高
5	キャッシュ活用	中	中
6	SIMD/低レベル	低	高

よくある最適化

// ❌ 毎回allocate
for item in items {
    let s = item.to_string();
    // ...
}

// ✅ 事前allocate
let mut buf = String::with_capacity(1024);
for item in items {
    buf.clear();
    write!(&mut buf, "{}", item).unwrap();
    // ...
}

// ❌ Clone多用
fn process(data: Vec<T>) -> Vec<T> {
    data.clone()
}

// ✅ 参照で渡す
fn process(data: &[T]) -> Vec<T> {
    // ...
}

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📊 パフォーマンス目標

メトリクス	目標	測定方法
ビルド時間	<5分	CI計測
テスト時間	<2分	cargo test
バイナリサイズ	<50MB	cargo bloat
メモリ使用量	<500MB	runtime計測

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🛡️ 注意事項

リリースビルドで測定

# ❌ デバッグビルド（遅い）
cargo run

# ✅ リリースビルド
cargo run --release

PGO（Profile-Guided Optimization）

# Step 1: インストルメント
RUSTFLAGS="-Cprofile-generate=/tmp/pgo" cargo build --release

# Step 2: プロファイル収集
./target/release/miyabi [typical workload]

# Step 3: 最適化ビルド
llvm-profdata merge -o /tmp/pgo/merged.profdata /tmp/pgo
RUSTFLAGS="-Cprofile-use=/tmp/pgo/merged.profdata" cargo build --release

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✅ 成功基準

チェック項目	基準
ボトルネック特定	上位3箇所
ベンチマーク	改善前後比較
メモリリーク	なし
回帰テスト	パフォーマンス維持

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🔗 関連Skills

• Rust Development: ビルド最適化
• Debugging: 問題箇所特定
• Security Audit: セキュリティとのトレードオフ