Phase 5 E5-1: Promote to preset + next target instructions

E5-1 Promotion:
- Added HAKMEM_FREE_TINY_DIRECT=1 to MIXED_TINYV3_C7_SAFE preset
- Updated ENV_PROFILE_PRESETS.md with rollback instructions
- Rollback: HAKMEM_FREE_TINY_DIRECT=0

A/B Test Clarification:
- Documented bench_setenv_default vs export ENV=0 interaction
- bench_setenv_default only sets if ENV is unset
- To force OFF in A/B: use value that differs from default

Next Target Selection (E5-2 vs E5-3):
- E5-2: Header write reduction (tiny_region_id_write_header)
- E5-3: ENV snapshot gate shape optimization
- Decision requires fresh perf profile on new baseline

Deliverables:
- docs/analysis/PHASE5_E5_1_FREE_TINY_DIRECT_NEXT_INSTRUCTIONS.md
- docs/analysis/PHASE5_E5_NEXT_INSTRUCTIONS.md (updated)
- docs/analysis/ENV_PROFILE_PRESETS.md (E5-1 added)
- docs/analysis/PHASE5_E5_1_FREE_TINY_DIRECT_1_AB_TEST_RESULTS.md (clarified)
- CURRENT_TASK.md (progress links)
- docs/analysis/PHASE5_POST_E1_NEXT_INSTRUCTIONS.md (progress links)

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Co-Authored-By: Claude Sonnet 4.5 <noreply@anthropic.com>

docs/analysis/ENV_PROFILE_PRESETS.md

@@ -45,6 +45,7 @@ HAKMEM_BENCH_MAX_SIZE=1024
 - `HAKMEM_MID_V3_ENABLED=0`（Mixed 本線では OFF。C6-heavy のみ推奨ON）
 - `HAKMEM_MID_V3_CLASSES=0x0`（Mixed 本線では未使用）
 - `HAKMEM_MID_V35_ENABLED=0`（Phase v11a-5: Mixed では MID v3.5 OFF が最速）
+- `HAKMEM_FREE_TINY_DIRECT=1`（Phase 5 E5-1: free() で Tiny を直通、重複排除）
 
 ### 任意オプション
 - stats を見たいとき:
@@ -131,6 +132,13 @@ HAKMEM_MALLOC_WRAPPER_ENV_SNAPSHOT=1
   - **Status**: ✅ GO（Mixed 10-run: **+21.83% mean / +22.86% median**）→ ✅ Promoted to `MIXED_TINYV3_C7_SAFE` preset default（opt-out 可）
   - **Effect**: `malloc()` wrapper の tiny fast 判定を TLS snapshot で短絡し、hot path の関数呼び出し/判定を削減（特に `tiny_get_max_size()`）
   - **Rollback**: `HAKMEM_MALLOC_WRAPPER_ENV_SNAPSHOT=0`
+- **Phase 5 E5-1（Free Tiny Direct Path）** ✅ GO (PROMOTED TO DEFAULT):
+```sh
+HAKMEM_FREE_TINY_DIRECT=1
+```
+  - **Status**: ✅ GO（Mixed 10-run: **+3.35% mean / +3.36% median**）→ ✅ Promoted to `MIXED_TINYV3_C7_SAFE` preset default（opt-out 可）
+  - **Effect**: free wrapper で Tiny header を 1 回だけ検証し、Tiny free を直通（重複/コールド分岐を回避）
+  - **Rollback**: `HAKMEM_FREE_TINY_DIRECT=0`
 - v2 系は触らない（C7_SAFE では Pool v2 / Tiny v2 は常時 OFF）。
 - FREE_POLICY/THP を触る実験例（現在の HEAD では必須ではなく、組み合わせによっては微マイナスになる場合もある）:
 ```sh

docs/analysis/PHASE5_E5_1_FREE_TINY_DIRECT_1_AB_TEST_RESULTS.md

@@ -11,7 +11,7 @@
 ## Test Configuration
 
 **Workload**: Mixed (16-1024B, ws=400, 20M iterations)
-**Baseline Profile**: `MIXED_TINYV3_C7_SAFE` (E4-1+E4-2 ON)
+**Baseline Profile**: `MIXED_TINYV3_C7_SAFE`（E4-1+E4-2 を含む既定設定）
 **Test Runs**: 10-run A/B test (same binary, ENV toggle)
 **Platform**: Linux 6.8.0-87-generic
 
@@ -129,10 +129,9 @@ Run 10: 45799630 ops/s
 - **E5-1 baseline differs**: 44.38M ops/s (note: slightly lower, session variance)
 - E5-1 ON: 45.87M ops/s (+3.35% from its baseline)
 
-**Note**: E5-1 was tested on a different baseline (44.38M vs 47.34M). This variance is due to:
-- Different test session (cache/TLB state)
-- Thermal throttling
-- Kernel scheduler variance
+**Note**: `bench_setenv_default()` は “未設定の ENV だけ” を注入するため、
+過去の実験で `HAKMEM_FREE_WRAPPER_ENV_SNAPSHOT=0` / `HAKMEM_MALLOC_WRAPPER_ENV_SNAPSHOT=0` を export したままだと、
+プリセットの既定 ON が効かずベースラインが下がることがあります。
 
 **To measure true cumulative effect**, we should test E4+E5-1 together vs E4 alone in the same session.
 

docs/analysis/PHASE5_E5_1_FREE_TINY_DIRECT_NEXT_INSTRUCTIONS.md

@@ -0,0 +1,86 @@
+# Phase 5 E5-1: Free Tiny Direct Path（GO後の指示書）
+
+## Status（2025-12-14）
+
+- E5-1 は ✅ GO（Mixed 10-run: **+3.35% mean / +3.36% median**）
+- 次は「昇格（preset default）→ 再 baseline → E5-2/E5-3 の順」で進める
+
+参照:
+- Design: `docs/analysis/PHASE5_E5_1_FREE_TINY_DIRECT_1_DESIGN.md`
+- Results: `docs/analysis/PHASE5_E5_1_FREE_TINY_DIRECT_1_AB_TEST_RESULTS.md`
+
+---
+
+## Step 1: プリセット昇格（MIXED の default ON）
+
+対象:
+- `core/bench_profile.h` の `MIXED_TINYV3_C7_SAFE`
+
+設定（opt-out 可）:
+- `bench_setenv_default("HAKMEM_FREE_TINY_DIRECT", "1");`
+
+Rollback:
+- `HAKMEM_FREE_TINY_DIRECT=0`
+
+---
+
+## Step 2: ドキュメント反映（プリセット定義）
+
+- `docs/analysis/ENV_PROFILE_PRESETS.md`
+  - `MIXED_TINYV3_C7_SAFE` の “自動設定される主な ENV” に `HAKMEM_FREE_TINY_DIRECT=1` を追記
+  - Phase 5 E5-1 の項目を追加（A/B と rollback）
+
+---
+
+## Step 3: 同一バイナリでの A/B（昇格確認）
+
+注意: `bench_setenv_default()` は “未設定の ENV だけ” を注入するため、
+過去の A/B で `HAKMEM_*_WRAPPER_ENV_SNAPSHOT=0` を export したままだと、プリセット ON が効かない。
+
+### A: Baseline（E5-1 を明示 OFF）
+```sh
+HAKMEM_PROFILE=MIXED_TINYV3_C7_SAFE \
+  HAKMEM_FREE_TINY_DIRECT=0 \
+  ./bench_random_mixed_hakmem 20000000 400 1
+```
+
+### B: Optimized（プリセット default ON を使用）
+```sh
+HAKMEM_PROFILE=MIXED_TINYV3_C7_SAFE \
+  ./bench_random_mixed_hakmem 20000000 400 1
+```
+
+GO/NO-GO:
+- Mean +1.0% 以上で OK（既に +3.35% 実績なので基本は通る）
+
+---
+
+## Step 4: 健康診断（必須）
+
+```sh
+scripts/verify_health_profiles.sh
+```
+
+---
+
+## Step 5: 新 baseline で perf（次の芯を選ぶ）
+
+```sh
+HAKMEM_PROFILE=MIXED_TINYV3_C7_SAFE perf record -F 99 -- \
+  ./bench_random_mixed_hakmem 20000000 400 1
+perf report --stdio --no-children
+```
+
+判断基準（self% ≥ 5%）:
+- `tiny_region_id_write_header` が依然 5% 以上 → **E5-2** 優先
+- `hakmem_env_snapshot_enabled` / `tiny_get_max_size` が 5% 付近まで上がる → **E5-3** 優先
+
+---
+
+## Next（E5-2 / E5-3）
+
+- E5-2: Header write を refill 境界へ（prefill box）
+  - 目標: `tiny_region_id_write_header` の hot path stores を減らす（A3 の “always_inline” は NO-GO 済み）
+- E5-3: `hakmem_env_snapshot_enabled()` の分岐形/配置を “enabled 前提” に寄せる
+  - 目標: mispredict を避け、`malloc_tiny_fast.h` 内の繰り返し gate を軽くする
+

docs/analysis/PHASE5_E5_NEXT_INSTRUCTIONS.md

@@ -13,6 +13,9 @@
 
 狙い: “形” 最適化は一段落。次は **free 内部** と **ヘッダ書き込み**、そして **ENV snapshot gate の常時コスト**を削る。
 
+Update:
+- E5-1（Free Tiny Direct Path）✅ GO（+3.35% mean / +3.36% median）→ 指示書: `docs/analysis/PHASE5_E5_1_FREE_TINY_DIRECT_NEXT_INSTRUCTIONS.md`
+
 ---
 
 ## Step 0: Baseline 固定（Mixed）
@@ -60,7 +63,7 @@ perf report --stdio --no-children --symbol free
 
 ### 実装ルール
 - 境界は 1 箇所（`free()` wrapper の先頭分岐で確定）
-- `ENV gate`: `HAKMEM_FREE_TINY_DIRECT=0/1`（default 0）
+- `ENV gate`: `HAKMEM_FREE_TINY_DIRECT=0/1`（default 0 / preset(MIXED)=1）
 - 可視化はカウンタのみ（`direct_hit`, `direct_miss`, `invalid_header`）
 
 ### GO/NO-GO
@@ -127,4 +130,3 @@ scripts/verify_health_profiles.sh
 - `core/bench_profile.h` の `MIXED_TINYV3_C7_SAFE` に default 化（opt-out 可能）
 - `docs/analysis/ENV_PROFILE_PRESETS.md` に A/B と rollback を追記
 - `CURRENT_TASK.md` を更新（結果と “次の芯” を 1 行で）
-

docs/analysis/PHASE5_POST_E1_NEXT_INSTRUCTIONS.md

@@ -72,3 +72,4 @@ scripts/verify_health_profiles.sh
 - E4-2 設計/実装: `docs/analysis/PHASE5_E4_2_MALLOC_WRAPPER_ENV_SNAPSHOT_NEXT_INSTRUCTIONS.md`
 - E4 合算 A/B: `docs/analysis/PHASE5_E4_COMBINED_AB_TEST_NEXT_INSTRUCTIONS.md`
 - E5 次の芯: `docs/analysis/PHASE5_E5_NEXT_INSTRUCTIONS.md`
+- E5-1 昇格: `docs/analysis/PHASE5_E5_1_FREE_TINY_DIRECT_NEXT_INSTRUCTIONS.md`