公開 · 技術詳細解説

SlimePython PoC 0–11 ― Hybrid Bit-Exact Isolate 実証 deep-dive

実機(WSL2 / CPython 3.12.3 / RustPython 0.5.0 / wasmtime 40 / x86_64)で行った PoC 0–11 の実ソース・変換コード・実測・再現手順です。数字はすべて固定 CPython・同一マシンでの実測値。AI 罠 17(empirical claim 捏造)回避方針に従い、未測定範囲は 100% と主張しません。

公開 deep-dive。「第三者再現可能」を本物にするため、サンプル・変換コード・実測・再現スクリプトをすべて公開します(下部からダウンロード可)。透明性こそが moat です。質問・商談はお問い合わせへ。

0. モデル(2 領域 + 2 tier)

領域	変換先	保証
静的領域	Slot IR → 純 Rust	構造的に bit-exact
動的領域	Python 断片のまま Deterministic CPython Isolate へ委譲	同一環境で bit-exact(矛盾は保存、reject は非決定性のみ)

tier	実装	忠実度	速度	移植
Full	CPython 静的 Isolate	40/40 bit-exact	python3 同等以上	x86_64/glibc
Light	RustPython → WASM	19/20(差は例外文面)	~3–6×	WASM/aarch64 へ移植可

1. Isolate runner(全 PoC 共通・~20 行)

動的 Python 断片を、決定論制約下の埋め込み CPython にそのまま渡して実行。stdout を SHA-256 で python3 と突き合わせる。

// PoC 2/3 Isolate runner — PYTHONHASHSEED=0 固定、.py を埋込 CPython で実行
use pyo3::prelude::*;
fn main() {
    std::env::set_var("PYTHONHASHSEED", "0");
    std::env::set_var("PYTHONUNBUFFERED", "1");
    let path = std::env::args().nth(1).unwrap();
    let code = std::fs::read_to_string(&path).unwrap();
    Python::with_gil(|py| {
        if let Err(e) = py.run_bound(&code, None, None) { e.print(py); std::process::exit(1); }
        let _ = py.run_bound("import sys\nsys.stdout.flush()", None, None);
    });
}

動的サンプル例(§13 で reject だった構文も bit-exact)

# monkey patch + decorator + kwargs forwarding(PoC 2 #15)
def add_log(fn):
    def wrapped(*args, **kwargs): return f"LOG:{fn(*args, **kwargs)}"
    return wrapped
class Service:
    def compute(self, x): return x * 100
Service.compute = add_log(Service.compute)   # 実行時クラス書換
print(Service().compute(7))                   # LOG:700 — Python=Isolate で SHA-256 一致

2. 正しさ ― 累計 40/40 bit-exact

PoC	内容	結果
1	`Any` 5	5/5
2	`args/*kwargs` + 動的 getattr/setattr + monkey 15	15/15
3	巷の実コード動的 20(metaclass / 記述子 / dataclass / generator / eval-exec …)	20/20

3. Full tier 速度 ― 「遅い」はビルド構成の問題だった(PoC 4→6)

当初、埋め込みは hot loop で python3 より ~18–38% 遅かった(PoC 4 のクロスオーバー)。根本原因は 共有 libpython.so の PIC(GOT/PLT 間接化)。/usr/bin/python3 は libpython を静的埋め込み(非 PIC)していた(ldd に libpython 行なし)。

# PoC 6: ソースから静的ビルド = production レシピ(スタブ不要・PIE/ASLR 維持)
./configure --prefix=<pfx> --disable-shared --enable-optimizations --with-lto
make -j$(nproc) && make altinstall
# Isolate を静的 libpython にリンク(PyO3 shared=false / prepare_freethreaded_python 手動)
PYO3_CONFIG_FILE=pyo3-source.cfg LIBPY_KIND=source cargo build --release

M(work/launch)	iso_source / python3
1(短命)	0.60×(速い)
1,000,000(hot)	0.99×(同等)

共有 .so のみ 1.19–1.34× で遅い ― これを Py_BytesMain ランナー(CLI 完全同一経路)+ distro の非PIC/PIC/.so 3 variant で切り分け確定(PoC 4.5/5)。

4. Light tier ― RustPython → WASM(PoC 7/8)

同 20 サンプルで 19/20 bit-exact(唯一の差は abc 例外メッセージ文面、意味論は一致)。wasm32-wasip1 にクロスコンパイルし wasmtime で実行 ― wasm = native RustPython 20/20。CPython 埋め込みが不能な WASI を Light tier が完動。

5. 自動振り分け + 実行時プロファイル(PoC 9/10)

# PoC 9 router(静的): reject は非決定性のみ。誤ルート 0/20
if target in ("wasm","aarch64"):        return Decision("light", "Full 不能")
if sig.unsupported:                     return Decision("full", "非対応")
if sig.exc_text_dep and exact_exceptions: return Decision("full", "例外文面の完全一致")
if sig.hot_loop and perf == "fast":     return Decision("full", "hot loop 回避")
return Decision("light", "Light で十分")

PoC 10: 静的に出ない計算重(range(変数)・再帰)を実行時プロファイルで捕捉 → 次回 Full へ。hot_varrange Light 633ms→Full 212ms(3×)、hot_fib 1260ms→135ms(9×)。

6. reject 対象 = 非決定性のみ(PoC 11 実測 4 クラス)

クラス	例	扱い
A 既定で保全	hash/set順(seed0)・dict・float演算・GIL threading	そのまま bit-exact
B Isolate注入で保全	seedなし random・time	seed/clock 固定で決定論(値は正規化)
C 同一環境のみ保全	os.environ・file I/O・subprocess	同一環境では一致、環境間は CI 範囲
D 真に非決定論	id()・default repr(アドレス)・getpid・uuid4	保証対象外(= Python の性)

「矛盾は保存、reject は非決定性のみ」。保全不能の核はメモリアドレス・プロセス ID・OS エントロピーの 3 種だけ。

7. ダウンロード(再現一式)

PoC ソース一式 (tar.gz, ~72KB) ↓ engine/poc2–11(samples + Rust runner + 静的ビルド + WASM + router + run scripts)+ レポート MD。build 成果物(target/)は除外。レポート PDF 束 (tar.gz, ~7.5MB) ↓ PoC 0–11 + 総括の 13 レポート PDF。

再現には CPython 3.12 / Rust 1.93 / PyO3 0.22 / RustPython 0.5 / wasmtime が必要。各 PoC ディレクトリの run_*.sh 参照。質問はお問い合わせへ。