hakmem/docs/analysis/PHASE3_CACHE_LOCALITY_NEXT_INSTRUCTIONS.md

# Phase 3: Cache Locality - D1/D2 Validation Complete

## 現在地（Status）

### BASELINE_PHASE3 (10-run, Mixed, ws=400, 20M iters)
- Mean: 46.04M ops/s, Median: 46.04M ops/s, StdDev: 0.14M ops/s
- Baseline established: 2025-12-13

### C3: Static Routing ✅ ADOPT
- `HAKMEM_TINY_STATIC_ROUTE=1` を `MIXED_TINYV3_C7_SAFE` のデフォルトへ昇格（policy_snapshot bypass）
- Gain: +2.20% proven
- 設計メモ: `docs/analysis/PHASE3_C3_STATIC_ROUTING_1_DESIGN.md`

### C1: TLS Prefetch 🔬 NEUTRAL / FREEZE
- `HAKMEM_TINY_PREFETCH=1` は Mixed で平均が伸びず（±1%域）→ default OFF 維持
- 設計メモ: `docs/analysis/PHASE3_C1_TLS_PREFETCH_1_DESIGN.md`

### C2: Metadata Cache 🔬 NEUTRAL / FREEZE
- `HAKMEM_TINY_METADATA_CACHE=1` は Mixed で平均が伸びず（±1%域）→ default OFF 維持
- 設計メモ: `docs/analysis/PHASE3_C2_METADATA_CACHE_1_DESIGN.md`

### C4: MIXED MID_V3 Routing Fix ✅ ADOPT（大きい勝ち）
- `MIXED_TINYV3_C7_SAFE` のデフォルトを **MID_V3 OFF** に変更（C6 を LEGACY 側へ戻す）
- A/B（Mixed, ws=400, 20M iters, 10-run）で **+13%** を確認

### D1: Free Path Route Cache ✅ ADOPT (20-run validated, PROMOTED TO DEFAULT)
- `HAKMEM_FREE_STATIC_ROUTE=1` を `MIXED_TINYV3_C7_SAFE` のデフォルトへ昇格
- 20-run validation results:
  - Baseline (ROUTE=0): Mean 46.30M ops/s, Median 46.30M ops/s, StdDev 0.10M
  - Optimized (ROUTE=1): Mean 47.32M ops/s, Median 47.39M ops/s, StdDev 0.11M
  - Gain: Mean +2.19%, Median +2.37% (both criteria met)
- 設計メモ: `docs/analysis/PHASE3_D1_FREE_ROUTE_CACHE_1_DESIGN.md`

### D2: Wrapper Env Cache ❌ NO-GO / FROZEN
- `HAKMEM_WRAP_ENV_CACHE=1` showed -1.44% regression
- Root cause: TLS overhead > benefit in Mixed workload
- Status: Research box frozen (default OFF, do not pursue)
- 設計メモ: `docs/analysis/PHASE3_D2_WRAPPER_ENV_CACHE_1_DESIGN.md`

## 次の指示（ガツン）

### Step 0: Baseline 固定（Mixed）

1. まず “現行デフォルト” で 10-run を取る（比較の基準線）
   ```bash
   HAKMEM_PROFILE=MIXED_TINYV3_C7_SAFE ./bench_random_mixed_hakmem 20000000 400 1
   ```
2. A/B の比較は **同じ iter / ws / threads** を厳守。

### Step 1: MID_V3 の扱いを “本線 SSOT” にする

目的: Mixed 本線は **MID_V3 を常時 OFF**、C6-heavy のみ ON を維持する。

- `core/bench_profile.h`（プリセット）
  - Mixed: `HAKMEM_MID_V3_ENABLED=0`, `HAKMEM_MID_V3_CLASSES=0x0`
  - C6-heavy: 既存通り `HAKMEM_MID_V3_ENABLED=1`, `HAKMEM_MID_V3_CLASSES=0x40`
- `docs/analysis/ENV_PROFILE_PRESETS.md`（人間向け SSOT）
  - Mixed 本線: MID_V3 OFF を明記
  - C6-heavy: MID_V3 ON 推奨を明記

GO/NO-GO:
- Mixed (10-run mean): **+1.0% 以上で GO**（既に +13% を観測）
- C6-heavy: 参考（Mixed を最優先）

### Step 2: 次のボトルネックを “数字で” 決める

MID_V3 を切った後に、改めて perf を取り直して “次の芯” を決める。

```bash
perf record -F 99 --call-graph dwarf -- \
  HAKMEM_PROFILE=MIXED_TINYV3_C7_SAFE ./bench_random_mixed_hakmem 20000000 400 1
perf report --stdio
```

判定ルール:
- self% が **5% 未満の箱は NO-GO（後回し）**
- 5% 以上の関数/箱だけを次のフェーズ候補にする

### Step 3: Phase 3 D2 は NO-GO（凍結）

`HAKMEM_WRAP_ENV_CACHE=1` は **-1.44% 回帰**のため、研究箱として freeze（default OFF）。
次は D3（alloc 側）に進むか、Phase 3 を総括して次フェーズへ移る。

### Step 4: Phase 3 D3（Alloc Gate Specialization）は “perf で 5%超えたら” 着手

狙い: Mixed 本線の固定構成に合わせ、alloc gate の分岐を削って 1–2% 詰める。

- 実装指示書: `docs/analysis/PHASE4_ALLOC_GATE_SPECIALIZATION_NEXT_INSTRUCTIONS.md`
- 設計メモ（最新版）: `docs/analysis/PHASE4_D3_ALLOC_GATE_SPECIALIZATION_1_DESIGN.md`
- ENV: `HAKMEM_ALLOC_GATE_SHAPE=0/1`（default 0）
- 注意: “safe enable 判定” を必ず入れて、ENV 組み合わせで壊れないようにする

## 次候補（perf で 5% 超なら着手）

1. `tiny_alloc_gate_fast` / `malloc_tiny_fast_for_class`（alloc 側の形最適化）
2. `free_tiny_fast_*`（free 側第2ホットの追加短絡）
3. wrapper（`malloc`/`free`）の hot 入口の更なる短縮（B4 の次）