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# Phase 6: Front FastLane（Layer Collapse）Design v1
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## 0. 背景 / ねらい
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直近の勝ち筋は「分岐形」ではなく **重複排除（境界の一本化）** と **ENV/TLS 読み回数の削減**だった。
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一方で “削る（別バイナリ比較）” は配置/LTO の二次効果で壊れやすく **NO-GO**。
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外部レビュー（ML2）では、次の芯は **Front FastLane（wrapper→gate→policy→route の Layer Collapse）**が最優先、という結論になった。
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- 外部回答の記録: `PHASE_ML2_CHATGPT_RESPONSE_FASTLANE.md`
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- 質問状: `PHASE_ML2_CHATGPT_QUESTIONNAIRE_FASTLANE.md`
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## 1. ゴール（Box Theory）
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- **Hot の入口を 1 箱に畳む**（malloc/free の “入口固定費” を減らす）
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- **境界は 1 箇所**（FastLane → ColdFallback の単一フォールバック）
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- **戻せる**（ENV gate で A/B）
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- **見える化は最小**（hit/fallback のカウンタだけ）
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- **Fail-Fast**（確信が持てないものは必ず既存経路へ）
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## 2. 非ゴール（やらない）
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- 凍結箱を「削除して痩せさせる」（E7 NO-GO）
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- 参照: `docs/analysis/PHASE5_E7_FROZEN_BOX_PRUNE_AB_TEST_RESULTS.md`
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- “branch hint” の固定最適化（CPU/モードで逆効果になりやすい）
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## 3. 形（Box 図）
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```
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(ENV: HAKMEM_FRONT_FASTLANE=0/1)
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+---------------------+
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| L0: FastLaneEnvBox |
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+---------------------+
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v
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+--------------------+ +--------------------------+
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| malloc/free wrapper| --> | L1: FrontFastLaneBox |
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| (既存のまま) | | - size->class->route |
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+--------------------+ | - try_alloc / try_free |
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| - fast: 直線 + 早期return|
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+--------------------------+
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| \
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handled->| \ not-handled
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v v
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+------------------+ +-----------------------+
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| L1a: HotHandlers | | L2: ColdFallbackIface |
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| (既存を呼ぶだけ) | | (既存 wrapper 継続) |
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+------------------+ +-----------------------+
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```
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**境界 1 箇所**: `FrontFastLaneBox` が “handled できない” と判断したら即 `ColdFallbackIface`（=既存 wrapper の続き）へ落とす。
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## 4. 既存資産の再利用（重要）
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FastLane を “新規で全部作る” のではなく、既に勝っている箱を **Hot 入口で 1 回だけ読む**形に揃える。
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- Wrapper ENV snapshot:
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- `core/box/malloc_wrapper_env_snapshot_box.h`
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- `core/box/free_wrapper_env_snapshot_box.h`
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- Tiny route snapshot:
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- `core/box/tiny_route_env_box.h`（route_kind を class ごとに決める）
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- ENV snapshot consolidation（ある場合）:
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- `core/box/hakmem_env_snapshot_box.h`
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方針:
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- FastLane 内で “同じ判定を 2 回やらない”。
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- 既存の Hot handler（例: `malloc_tiny_fast_for_class()` / `tiny_alloc_gate_fast()` / `free_tiny_fast()`）を **呼ぶだけ**に留める。
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## 5. FastLane の責務（L1）
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### 5.1 alloc: try_alloc(size) の責務
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- size から class を決める（可能なら LUT / 1 回）
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- class から route を決める（可能なら snapshot / 1 回）
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- “確信が持てる”場合のみ Hot handler に直行し、成功したら即 return
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- 失敗したら **即 not-handled**（Cold へ）
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### 5.2 free: try_free(ptr) の責務
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- **確信が持てる**場合のみ tiny free へ直行（例: header で tiny 物を fail-fast 判定できる）
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- それ以外は not-handled（Cold へ）
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## 6. Fail-Fast（安全ゲート）
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FastLane の原則:
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- “fast path に入る条件” は **必要最小**
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- “fallback 条件” は **広く**
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例（alloc）:
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- `size <= tiny_get_max_size()`（もしくは wrapper snapshot 由来の cheap 判定）
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- class が範囲内
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- route が “既知の tiny hot handler で処理可能”
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例（free）:
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- header magic / class_idx が valid
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- “tiny が確実” と言える場合のみ（曖昧なら必ず Cold）
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## 7. ENV / A/B 方針
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- `HAKMEM_FRONT_FASTLANE=0/1`（default 1, opt-out）
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- optional:
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- `HAKMEM_FRONT_FASTLANE_CLASS_MASK=0x??`（段階導入用）
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A/B:
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- Mixed 10-run は必ず clean env runner を使う（ENV 漏れ防止）
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- `scripts/run_mixed_10_cleanenv.sh`
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GO/NO-GO（運用）:
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- GO: Mixed 10-run mean **+1.0% 以上**
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- NEUTRAL: **±1.0%**（freeze）
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- NO-GO: **-1.0% 以下**（rollback/freeze）
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## 8. 実装方針（小パッチ順）
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1. **ENV gate 箱**（default ON）
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2. **FrontFastLaneBox**（alloc のみ / tiny のみ）
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3. **free を追加**（tiny 直通のみ、曖昧なら落とす）
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4. **最小 stats**（hit/fallback、理由は 3〜6 種類まで）
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5. 健康診断 + Mixed 10-run A/B
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次の具体指示は `docs/analysis/PHASE6_FRONT_FASTLANE_NEXT_INSTRUCTIONS.md` にまとめる。
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