mono/metadata/sgen-gc.c

   1 /*
   2  * sgen-gc.c: Simple generational GC.
   3  *
   4  * Author:
   5  *      Paolo Molaro (lupus@ximian.com)
   6  *  Rodrigo Kumpera (kumpera@gmail.com)
   7  *
   8  * Copyright 2005-2011 Novell, Inc (http://www.novell.com)
   9  * Copyright 2011 Xamarin Inc (http://www.xamarin.com)
  10  *
  11  * Thread start/stop adapted from Boehm's GC:
  12  * Copyright (c) 1994 by Xerox Corporation.  All rights reserved.
  13  * Copyright (c) 1996 by Silicon Graphics.  All rights reserved.
  14  * Copyright (c) 1998 by Fergus Henderson.  All rights reserved.
  15  * Copyright (c) 2000-2004 by Hewlett-Packard Company.  All rights reserved.
  16  * Copyright 2001-2003 Ximian, Inc
  17  * Copyright 2003-2010 Novell, Inc.
  18  * Copyright 2011 Xamarin, Inc.
  19  * Copyright (C) 2012 Xamarin Inc
  20  *
  21  * This library is free software; you can redistribute it and/or
  22  * modify it under the terms of the GNU Library General Public
  23  * License 2.0 as published by the Free Software Foundation;
  24  *
  25  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  26  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  27  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  28  * Library General Public License for more details.
  29  *
  30  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
  31  * License 2.0 along with this library; if not, write to the Free
  32  * Software Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  33  *
  34  * Important: allocation provides always zeroed memory, having to do
  35  * a memset after allocation is deadly for performance.
  36  * Memory usage at startup is currently as follows:
  37  * 64 KB pinned space
  38  * 64 KB internal space
  39  * size of nursery
  40  * We should provide a small memory config with half the sizes
  41  *
  42  * We currently try to make as few mono assumptions as possible:
  43  * 1) 2-word header with no GC pointers in it (first vtable, second to store the
  44  *    forwarding ptr)
  45  * 2) gc descriptor is the second word in the vtable (first word in the class)
  46  * 3) 8 byte alignment is the minimum and enough (not true for special structures (SIMD), FIXME)
  47  * 4) there is a function to get an object's size and the number of
  48  *    elements in an array.
  49  * 5) we know the special way bounds are allocated for complex arrays
  50  * 6) we know about proxies and how to treat them when domains are unloaded
  51  *
  52  * Always try to keep stack usage to a minimum: no recursive behaviour
  53  * and no large stack allocs.
  54  *
  55  * General description.
  56  * Objects are initially allocated in a nursery using a fast bump-pointer technique.
  57  * When the nursery is full we start a nursery collection: this is performed with a
  58  * copying GC.
  59  * When the old generation is full we start a copying GC of the old generation as well:
  60  * this will be changed to mark&sweep with copying when fragmentation becomes to severe
  61  * in the future.  Maybe we'll even do both during the same collection like IMMIX.
  62  *
  63  * The things that complicate this description are:
  64  * *) pinned objects: we can't move them so we need to keep track of them
  65  * *) no precise info of the thread stacks and registers: we need to be able to
  66  *    quickly find the objects that may be referenced conservatively and pin them
  67  *    (this makes the first issues more important)
  68  * *) large objects are too expensive to be dealt with using copying GC: we handle them
  69  *    with mark/sweep during major collections
  70  * *) some objects need to not move even if they are small (interned strings, Type handles):
  71  *    we use mark/sweep for them, too: they are not allocated in the nursery, but inside
  72  *    PinnedChunks regions
  73  */
  74
  75 /*
  76  * TODO:
  77
  78  *) we could have a function pointer in MonoClass to implement
  79   customized write barriers for value types
  80
  81  *) investigate the stuff needed to advance a thread to a GC-safe
  82   point (single-stepping, read from unmapped memory etc) and implement it.
  83   This would enable us to inline allocations and write barriers, for example,
  84   or at least parts of them, like the write barrier checks.
  85   We may need this also for handling precise info on stacks, even simple things
  86   as having uninitialized data on the stack and having to wait for the prolog
  87   to zero it. Not an issue for the last frame that we scan conservatively.
  88   We could always not trust the value in the slots anyway.
  89
  90  *) modify the jit to save info about references in stack locations:
  91   this can be done just for locals as a start, so that at least
  92   part of the stack is handled precisely.
  93
  94  *) test/fix endianess issues
  95
  96  *) Implement a card table as the write barrier instead of remembered
  97     sets?  Card tables are not easy to implement with our current
  98     memory layout.  We have several different kinds of major heap
  99     objects: Small objects in regular blocks, small objects in pinned
 100     chunks and LOS objects.  If we just have a pointer we have no way
 101     to tell which kind of object it points into, therefore we cannot
 102     know where its card table is.  The least we have to do to make
 103     this happen is to get rid of write barriers for indirect stores.
 104     (See next item)
 105
 106  *) Get rid of write barriers for indirect stores.  We can do this by
 107     telling the GC to wbarrier-register an object once we do an ldloca
 108     or ldelema on it, and to unregister it once it's not used anymore
 109     (it can only travel downwards on the stack).  The problem with
 110     unregistering is that it needs to happen eventually no matter
 111     what, even if exceptions are thrown, the thread aborts, etc.
 112     Rodrigo suggested that we could do only the registering part and
 113     let the collector find out (pessimistically) when it's safe to
 114     unregister, namely when the stack pointer of the thread that
 115     registered the object is higher than it was when the registering
 116     happened.  This might make for a good first implementation to get
 117     some data on performance.
 118
 119  *) Some sort of blacklist support?  Blacklists is a concept from the
 120     Boehm GC: if during a conservative scan we find pointers to an
 121     area which we might use as heap, we mark that area as unusable, so
 122     pointer retention by random pinning pointers is reduced.
 123
 124  *) experiment with max small object size (very small right now - 2kb,
 125     because it's tied to the max freelist size)
 126
 127   *) add an option to mmap the whole heap in one chunk: it makes for many
 128      simplifications in the checks (put the nursery at the top and just use a single
 129      check for inclusion/exclusion): the issue this has is that on 32 bit systems it's
 130      not flexible (too much of the address space may be used by default or we can't
 131      increase the heap as needed) and we'd need a race-free mechanism to return memory
 132      back to the system (mprotect(PROT_NONE) will still keep the memory allocated if it
 133      was written to, munmap is needed, but the following mmap may not find the same segment
 134      free...)
 135
 136  *) memzero the major fragments after restarting the world and optionally a smaller
 137     chunk at a time
 138
 139  *) investigate having fragment zeroing threads
 140
 141  *) separate locks for finalization and other minor stuff to reduce
 142     lock contention
 143
 144  *) try a different copying order to improve memory locality
 145
 146  *) a thread abort after a store but before the write barrier will
 147     prevent the write barrier from executing
 148
 149  *) specialized dynamically generated markers/copiers
 150
 151  *) Dynamically adjust TLAB size to the number of threads.  If we have
 152     too many threads that do allocation, we might need smaller TLABs,
 153     and we might get better performance with larger TLABs if we only
 154     have a handful of threads.  We could sum up the space left in all
 155     assigned TLABs and if that's more than some percentage of the
 156     nursery size, reduce the TLAB size.
 157
 158  *) Explore placing unreachable objects on unused nursery memory.
 159         Instead of memset'ng a region to zero, place an int[] covering it.
 160         A good place to start is add_nursery_frag. The tricky thing here is
 161         placing those objects atomically outside of a collection.
 162
 163  *) Allocation should use asymmetric Dekker synchronization:
 164         http://blogs.oracle.com/dave/resource/Asymmetric-Dekker-Synchronization.txt
 165         This should help weak consistency archs.
 166  */
 167 #include "config.h"
 168 #ifdef HAVE_SGEN_GC
 169
 170 #ifdef __MACH__
 171 #undef _XOPEN_SOURCE
 172 #define _XOPEN_SOURCE
 173 #define _DARWIN_C_SOURCE
 174 #endif
 175
 176 #ifdef HAVE_UNISTD_H
 177 #include <unistd.h>
 178 #endif
 179 #ifdef HAVE_PTHREAD_H
 180 #include <pthread.h>
 181 #endif
 182 #ifdef HAVE_PTHREAD_NP_H
 183 #include <pthread_np.h>
 184 #endif
 185 #ifdef HAVE_SEMAPHORE_H
 186 #include <semaphore.h>
 187 #endif
 188 #include <stdio.h>
 189 #include <string.h>
 190 #include <errno.h>
 191 #include <assert.h>
 192
 193 #include "metadata/sgen-gc.h"
 194 #include "metadata/metadata-internals.h"
 195 #include "metadata/class-internals.h"
 196 #include "metadata/gc-internal.h"
 197 #include "metadata/object-internals.h"
 198 #include "metadata/threads.h"
 199 #include "metadata/sgen-cardtable.h"
 200 #include "metadata/sgen-protocol.h"
 201 #include "metadata/sgen-archdep.h"
 202 #include "metadata/sgen-bridge.h"
 203 #include "metadata/sgen-memory-governor.h"
 204 #include "metadata/sgen-hash-table.h"
 205 #include "metadata/mono-gc.h"
 206 #include "metadata/method-builder.h"
 207 #include "metadata/profiler-private.h"
 208 #include "metadata/monitor.h"
 209 #include "metadata/mempool-internals.h"
 210 #include "metadata/marshal.h"
 211 #include "metadata/runtime.h"
 212 #include "metadata/sgen-cardtable.h"
 213 #include "metadata/sgen-pinning.h"
 214 #include "metadata/sgen-workers.h"
 215 #include "metadata/sgen-layout-stats.h"
 216 #include "utils/mono-mmap.h"
 217 #include "utils/mono-time.h"
 218 #include "utils/mono-semaphore.h"
 219 #include "utils/mono-counters.h"
 220 #include "utils/mono-proclib.h"
 221 #include "utils/mono-memory-model.h"
 222 #include "utils/mono-logger-internal.h"
 223 #include "utils/dtrace.h"
 224
 225 #include <mono/utils/mono-logger-internal.h>
 226 #include <mono/utils/memcheck.h>
 227
 228 #if defined(__MACH__)
 229 #include "utils/mach-support.h"
 230 #endif
 231
 232 #define OPDEF(a,b,c,d,e,f,g,h,i,j) \
 233         a = i,
 234
 235 enum {
 236 #include "mono/cil/opcode.def"
 237         CEE_LAST
 238 };
 239
 240 #undef OPDEF
 241
 242 #undef pthread_create
 243 #undef pthread_join
 244 #undef pthread_detach
 245
 246 /*
 247  * ######################################################################
 248  * ########  Types and constants used by the GC.
 249  * ######################################################################
 250  */
 251
 252 /* 0 means not initialized, 1 is initialized, -1 means in progress */
 253 static int gc_initialized = 0;
 254 /* If set, check if we need to do something every X allocations */
 255 gboolean has_per_allocation_action;
 256 /* If set, do a heap check every X allocation */
 257 guint32 verify_before_allocs = 0;
 258 /* If set, do a minor collection before every X allocation */
 259 guint32 collect_before_allocs = 0;
 260 /* If set, do a whole heap check before each collection */
 261 static gboolean whole_heap_check_before_collection = FALSE;
 262 /* If set, do a heap consistency check before each minor collection */
 263 static gboolean consistency_check_at_minor_collection = FALSE;
 264 /* If set, do a mod union consistency check before each finishing collection pause */
 265 static gboolean mod_union_consistency_check = FALSE;
 266 /* If set, check whether mark bits are consistent after major collections */
 267 static gboolean check_mark_bits_after_major_collection = FALSE;
 268 /* If set, check that all nursery objects are pinned/not pinned, depending on context */
 269 static gboolean check_nursery_objects_pinned = FALSE;
 270 /* If set, do a few checks when the concurrent collector is used */
 271 static gboolean do_concurrent_checks = FALSE;
 272 /* If set, check that there are no references to the domain left at domain unload */
 273 static gboolean xdomain_checks = FALSE;
 274 /* If not null, dump the heap after each collection into this file */
 275 static FILE *heap_dump_file = NULL;
 276 /* If set, mark stacks conservatively, even if precise marking is possible */
 277 static gboolean conservative_stack_mark = FALSE;
 278 /* If set, do a plausibility check on the scan_starts before and after
 279    each collection */
 280 static gboolean do_scan_starts_check = FALSE;
 281 /*
 282  * If the major collector is concurrent and this is FALSE, we will
 283  * never initiate a synchronous major collection, unless requested via
 284  * GC.Collect().
 285  */
 286 static gboolean allow_synchronous_major = TRUE;
 287 static gboolean disable_minor_collections = FALSE;
 288 static gboolean disable_major_collections = FALSE;
 289 gboolean do_pin_stats = FALSE;
 290 static gboolean do_verify_nursery = FALSE;
 291 static gboolean do_dump_nursery_content = FALSE;
 292 static gboolean enable_nursery_canaries = FALSE;
 293
 294 #ifdef HEAVY_STATISTICS
 295 guint64 stat_objects_alloced_degraded = 0;
 296 guint64 stat_bytes_alloced_degraded = 0;
 297
 298 guint64 stat_copy_object_called_nursery = 0;
 299 guint64 stat_objects_copied_nursery = 0;
 300 guint64 stat_copy_object_called_major = 0;
 301 guint64 stat_objects_copied_major = 0;
 302
 303 guint64 stat_scan_object_called_nursery = 0;
 304 guint64 stat_scan_object_called_major = 0;
 305
 306 guint64 stat_slots_allocated_in_vain;
 307
 308 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_from_space = 0;
 309 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_forwarded = 0;
 310 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_pinned = 0;
 311 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_to_space = 0;
 312
 313 static int stat_wbarrier_add_to_global_remset = 0;
 314 static int stat_wbarrier_set_field = 0;
 315 static int stat_wbarrier_set_arrayref = 0;
 316 static int stat_wbarrier_arrayref_copy = 0;
 317 static int stat_wbarrier_generic_store = 0;
 318 static int stat_wbarrier_generic_store_atomic = 0;
 319 static int stat_wbarrier_set_root = 0;
 320 static int stat_wbarrier_value_copy = 0;
 321 static int stat_wbarrier_object_copy = 0;
 322 #endif
 323
 324 static guint64 stat_pinned_objects = 0;
 325
 326 static guint64 time_minor_pre_collection_fragment_clear = 0;
 327 static guint64 time_minor_pinning = 0;
 328 static guint64 time_minor_scan_remsets = 0;
 329 static guint64 time_minor_scan_pinned = 0;
 330 static guint64 time_minor_scan_registered_roots = 0;
 331 static guint64 time_minor_scan_thread_data = 0;
 332 static guint64 time_minor_finish_gray_stack = 0;
 333 static guint64 time_minor_fragment_creation = 0;
 334
 335 static guint64 time_major_pre_collection_fragment_clear = 0;
 336 static guint64 time_major_pinning = 0;
 337 static guint64 time_major_scan_pinned = 0;
 338 static guint64 time_major_scan_registered_roots = 0;
 339 static guint64 time_major_scan_thread_data = 0;
 340 static guint64 time_major_scan_alloc_pinned = 0;
 341 static guint64 time_major_scan_finalized = 0;
 342 static guint64 time_major_scan_big_objects = 0;
 343 static guint64 time_major_finish_gray_stack = 0;
 344 static guint64 time_major_free_bigobjs = 0;
 345 static guint64 time_major_los_sweep = 0;
 346 static guint64 time_major_sweep = 0;
 347 static guint64 time_major_fragment_creation = 0;
 348
 349 static guint64 time_max = 0;
 350
 351 static SGEN_TV_DECLARE (time_major_conc_collection_start);
 352 static SGEN_TV_DECLARE (time_major_conc_collection_end);
 353
 354 static SGEN_TV_DECLARE (last_minor_collection_start_tv);
 355 static SGEN_TV_DECLARE (last_minor_collection_end_tv);
 356
 357 int gc_debug_level = 0;
 358 FILE* gc_debug_file;
 359
 360 static MonoGCFinalizerCallbacks fin_callbacks;
 361
 362 /*
 363 void
 364 mono_gc_flush_info (void)
 365 {
 366         fflush (gc_debug_file);
 367 }
 368 */
 369
 370 #define TV_DECLARE SGEN_TV_DECLARE
 371 #define TV_GETTIME SGEN_TV_GETTIME
 372 #define TV_ELAPSED SGEN_TV_ELAPSED
 373
 374 SGEN_TV_DECLARE (sgen_init_timestamp);
 375
 376 #define ALIGN_TO(val,align) ((((guint64)val) + ((align) - 1)) & ~((align) - 1))
 377
 378 NurseryClearPolicy nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION;
 379
 380 #define object_is_forwarded     SGEN_OBJECT_IS_FORWARDED
 381 #define object_is_pinned        SGEN_OBJECT_IS_PINNED
 382 #define pin_object              SGEN_PIN_OBJECT
 383
 384 #define ptr_in_nursery sgen_ptr_in_nursery
 385
 386 #define LOAD_VTABLE     SGEN_LOAD_VTABLE
 387
 388 static const char*
 389 safe_name (void* obj)
 390 {
 391         MonoVTable *vt = (MonoVTable*)LOAD_VTABLE (obj);
 392         return vt->klass->name;
 393 }
 394
 395 gboolean
 396 nursery_canaries_enabled (void)
 397 {
 398         return enable_nursery_canaries;
 399 }
 400
 401 #define safe_object_get_size    sgen_safe_object_get_size
 402
 403 const char*
 404 sgen_safe_name (void* obj)
 405 {
 406         return safe_name (obj);
 407 }
 408
 409 /*
 410  * ######################################################################
 411  * ########  Global data.
 412  * ######################################################################
 413  */
 414 LOCK_DECLARE (gc_mutex);
 415 gboolean sgen_try_free_some_memory;
 416
 417 #define SCAN_START_SIZE SGEN_SCAN_START_SIZE
 418
 419 static mword pagesize = 4096;
 420 size_t degraded_mode = 0;
 421
 422 static mword bytes_pinned_from_failed_allocation = 0;
 423
 424 GCMemSection *nursery_section = NULL;
 425 static volatile mword lowest_heap_address = ~(mword)0;
 426 static volatile mword highest_heap_address = 0;
 427
 428 LOCK_DECLARE (sgen_interruption_mutex);
 429
 430 typedef struct _FinalizeReadyEntry FinalizeReadyEntry;
 431 struct _FinalizeReadyEntry {
 432         FinalizeReadyEntry *next;
 433         void *object;
 434 };
 435
 436 typedef struct _EphemeronLinkNode EphemeronLinkNode;
 437
 438 struct _EphemeronLinkNode {
 439         EphemeronLinkNode *next;
 440         char *array;
 441 };
 442
 443 typedef struct {
 444        void *key;
 445        void *value;
 446 } Ephemeron;
 447
 448 int current_collection_generation = -1;
 449 volatile gboolean concurrent_collection_in_progress = FALSE;
 450
 451 /* objects that are ready to be finalized */
 452 static FinalizeReadyEntry *fin_ready_list = NULL;
 453 static FinalizeReadyEntry *critical_fin_list = NULL;
 454
 455 static EphemeronLinkNode *ephemeron_list;
 456
 457 /* registered roots: the key to the hash is the root start address */
 458 /*
 459  * Different kinds of roots are kept separate to speed up pin_from_roots () for example.
 460  */
 461 SgenHashTable roots_hash [ROOT_TYPE_NUM] = {
 462         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), mono_aligned_addr_hash, NULL),
 463         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), mono_aligned_addr_hash, NULL),
 464         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), mono_aligned_addr_hash, NULL)
 465 };
 466 static mword roots_size = 0; /* amount of memory in the root set */
 467
 468 #define GC_ROOT_NUM 32
 469 typedef struct {
 470         int count;              /* must be the first field */
 471         void *objects [GC_ROOT_NUM];
 472         int root_types [GC_ROOT_NUM];
 473         uintptr_t extra_info [GC_ROOT_NUM];
 474 } GCRootReport;
 475
 476 static void
 477 notify_gc_roots (GCRootReport *report)
 478 {
 479         if (!report->count)
 480                 return;
 481         mono_profiler_gc_roots (report->count, report->objects, report->root_types, report->extra_info);
 482         report->count = 0;
 483 }
 484
 485 static void
 486 add_profile_gc_root (GCRootReport *report, void *object, int rtype, uintptr_t extra_info)
 487 {
 488         if (report->count == GC_ROOT_NUM)
 489                 notify_gc_roots (report);
 490         report->objects [report->count] = object;
 491         report->root_types [report->count] = rtype;
 492         report->extra_info [report->count++] = (uintptr_t)((MonoVTable*)LOAD_VTABLE (object))->klass;
 493 }
 494
 495 MonoNativeTlsKey thread_info_key;
 496
 497 #ifdef HAVE_KW_THREAD
 498 __thread SgenThreadInfo *sgen_thread_info;
 499 __thread char *stack_end;
 500 #endif
 501
 502 /* The size of a TLAB */
 503 /* The bigger the value, the less often we have to go to the slow path to allocate a new
 504  * one, but the more space is wasted by threads not allocating much memory.
 505  * FIXME: Tune this.
 506  * FIXME: Make this self-tuning for each thread.
 507  */
 508 guint32 tlab_size = (1024 * 4);
 509
 510 #define MAX_SMALL_OBJ_SIZE      SGEN_MAX_SMALL_OBJ_SIZE
 511
 512 /* Functions supplied by the runtime to be called by the GC */
 513 static MonoGCCallbacks gc_callbacks;
 514
 515 #define ALLOC_ALIGN             SGEN_ALLOC_ALIGN
 516
 517 #define ALIGN_UP                SGEN_ALIGN_UP
 518
 519 #define MOVED_OBJECTS_NUM 64
 520 static void *moved_objects [MOVED_OBJECTS_NUM];
 521 static int moved_objects_idx = 0;
 522
 523 /* Vtable of the objects used to fill out nursery fragments before a collection */
 524 static MonoVTable *array_fill_vtable;
 525
 526 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
 527 MonoNativeThreadId main_gc_thread = NULL;
 528 #endif
 529
 530 /*Object was pinned during the current collection*/
 531 static mword objects_pinned;
 532
 533 /*
 534  * ######################################################################
 535  * ########  Macros and function declarations.
 536  * ######################################################################
 537  */
 538
 539 inline static void*
 540 align_pointer (void *ptr)
 541 {
 542         mword p = (mword)ptr;
 543         p += sizeof (gpointer) - 1;
 544         p &= ~ (sizeof (gpointer) - 1);
 545         return (void*)p;
 546 }
 547
 548 typedef SgenGrayQueue GrayQueue;
 549
 550 /* forward declarations */
 551 static void scan_thread_data (void *start_nursery, void *end_nursery, gboolean precise, GrayQueue *queue);
 552 static void scan_from_registered_roots (char *addr_start, char *addr_end, int root_type, ScanCopyContext ctx);
 553 static void scan_finalizer_entries (FinalizeReadyEntry *list, ScanCopyContext ctx);
 554 static void report_finalizer_roots (void);
 555 static void report_registered_roots (void);
 556
 557 static void pin_from_roots (void *start_nursery, void *end_nursery, GrayQueue *queue);
 558 static void finish_gray_stack (int generation, GrayQueue *queue);
 559
 560 void mono_gc_scan_for_specific_ref (MonoObject *key, gboolean precise);
 561
 562
 563 static void init_stats (void);
 564
 565 static int mark_ephemerons_in_range (ScanCopyContext ctx);
 566 static void clear_unreachable_ephemerons (ScanCopyContext ctx);
 567 static void null_ephemerons_for_domain (MonoDomain *domain);
 568
 569 SgenObjectOperations current_object_ops;
 570 SgenMajorCollector major_collector;
 571 SgenMinorCollector sgen_minor_collector;
 572 static GrayQueue gray_queue;
 573
 574 static SgenRemeberedSet remset;
 575
 576 /* The gray queue to use from the main collection thread. */
 577 #define WORKERS_DISTRIBUTE_GRAY_QUEUE   (&gray_queue)
 578
 579 /*
 580  * The gray queue a worker job must use.  If we're not parallel or
 581  * concurrent, we use the main gray queue.
 582  */
 583 static SgenGrayQueue*
 584 sgen_workers_get_job_gray_queue (WorkerData *worker_data)
 585 {
 586         return worker_data ? &worker_data->private_gray_queue : WORKERS_DISTRIBUTE_GRAY_QUEUE;
 587 }
 588
 589 static void
 590 gray_queue_redirect (SgenGrayQueue *queue)
 591 {
 592         gboolean wake = FALSE;
 593
 594         for (;;) {
 595                 GrayQueueSection *section = sgen_gray_object_dequeue_section (queue);
 596                 if (!section)
 597                         break;
 598                 sgen_section_gray_queue_enqueue (queue->alloc_prepare_data, section);
 599                 wake = TRUE;
 600         }
 601
 602         if (wake) {
 603                 g_assert (concurrent_collection_in_progress);
 604                 if (sgen_workers_have_started ()) {
 605                         sgen_workers_ensure_awake ();
 606                 } else {
 607                         if (concurrent_collection_in_progress)
 608                                 g_assert (current_collection_generation == -1);
 609                 }
 610         }
 611 }
 612
 613 static void
 614 gray_queue_enable_redirect (SgenGrayQueue *queue)
 615 {
 616         if (!concurrent_collection_in_progress)
 617                 return;
 618
 619         sgen_gray_queue_set_alloc_prepare (queue, gray_queue_redirect, sgen_workers_get_distribute_section_gray_queue ());
 620         gray_queue_redirect (queue);
 621 }
 622
 623 void
 624 sgen_scan_area_with_callback (char *start, char *end, IterateObjectCallbackFunc callback, void *data, gboolean allow_flags)
 625 {
 626         while (start < end) {
 627                 size_t size;
 628                 char *obj;
 629
 630                 if (!*(void**)start) {
 631                         start += sizeof (void*); /* should be ALLOC_ALIGN, really */
 632                         continue;
 633                 }
 634
 635                 if (allow_flags) {
 636                         if (!(obj = SGEN_OBJECT_IS_FORWARDED (start)))
 637                                 obj = start;
 638                 } else {
 639                         obj = start;
 640                 }
 641
 642                 if ((MonoVTable*)SGEN_LOAD_VTABLE (obj) != array_fill_vtable) {
 643                         CHECK_CANARY_FOR_OBJECT (obj);
 644                         size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((MonoObject*)obj));
 645                         callback (obj, size, data);
 646                         CANARIFY_SIZE (size);
 647                 } else {
 648                         size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((MonoObject*)obj));
 649                 }
 650
 651                 start += size;
 652         }
 653 }
 654
 655 static gboolean
 656 need_remove_object_for_domain (char *start, MonoDomain *domain)
 657 {
 658         if (mono_object_domain (start) == domain) {
 659                 SGEN_LOG (4, "Need to cleanup object %p", start);
 660                 binary_protocol_cleanup (start, (gpointer)LOAD_VTABLE (start), safe_object_get_size ((MonoObject*)start));
 661                 return TRUE;
 662         }
 663         return FALSE;
 664 }
 665
 666 static void
 667 process_object_for_domain_clearing (char *start, MonoDomain *domain)
 668 {
 669         GCVTable *vt = (GCVTable*)LOAD_VTABLE (start);
 670         if (vt->klass == mono_defaults.internal_thread_class)
 671                 g_assert (mono_object_domain (start) == mono_get_root_domain ());
 672         /* The object could be a proxy for an object in the domain
 673            we're deleting. */
 674 #ifndef DISABLE_REMOTING
 675         if (mono_defaults.real_proxy_class->supertypes && mono_class_has_parent_fast (vt->klass, mono_defaults.real_proxy_class)) {
 676                 MonoObject *server = ((MonoRealProxy*)start)->unwrapped_server;
 677
 678                 /* The server could already have been zeroed out, so
 679                    we need to check for that, too. */
 680                 if (server && (!LOAD_VTABLE (server) || mono_object_domain (server) == domain)) {
 681                         SGEN_LOG (4, "Cleaning up remote pointer in %p to object %p", start, server);
 682                         ((MonoRealProxy*)start)->unwrapped_server = NULL;
 683                 }
 684         }
 685 #endif
 686 }
 687
 688 static gboolean
 689 clear_domain_process_object (char *obj, MonoDomain *domain)
 690 {
 691         gboolean remove;
 692
 693         process_object_for_domain_clearing (obj, domain);
 694         remove = need_remove_object_for_domain (obj, domain);
 695
 696         if (remove && ((MonoObject*)obj)->synchronisation) {
 697                 void **dislink = mono_monitor_get_object_monitor_weak_link ((MonoObject*)obj);
 698                 if (dislink)
 699                         sgen_register_disappearing_link (NULL, dislink, FALSE, TRUE);
 700         }
 701
 702         return remove;
 703 }
 704
 705 static void
 706 clear_domain_process_minor_object_callback (char *obj, size_t size, MonoDomain *domain)
 707 {
 708         if (clear_domain_process_object (obj, domain)) {
 709                 CANARIFY_SIZE (size);
 710                 memset (obj, 0, size);
 711         }
 712 }
 713
 714 static void
 715 clear_domain_process_major_object_callback (char *obj, size_t size, MonoDomain *domain)
 716 {
 717         clear_domain_process_object (obj, domain);
 718 }
 719
 720 static void
 721 clear_domain_free_major_non_pinned_object_callback (char *obj, size_t size, MonoDomain *domain)
 722 {
 723         if (need_remove_object_for_domain (obj, domain))
 724                 major_collector.free_non_pinned_object (obj, size);
 725 }
 726
 727 static void
 728 clear_domain_free_major_pinned_object_callback (char *obj, size_t size, MonoDomain *domain)
 729 {
 730         if (need_remove_object_for_domain (obj, domain))
 731                 major_collector.free_pinned_object (obj, size);
 732 }
 733
 734 /*
 735  * When appdomains are unloaded we can easily remove objects that have finalizers,
 736  * but all the others could still be present in random places on the heap.
 737  * We need a sweep to get rid of them even though it's going to be costly
 738  * with big heaps.
 739  * The reason we need to remove them is because we access the vtable and class
 740  * structures to know the object size and the reference bitmap: once the domain is
 741  * unloaded the point to random memory.
 742  */
 743 void
 744 mono_gc_clear_domain (MonoDomain * domain)
 745 {
 746         LOSObject *bigobj, *prev;
 747         int i;
 748
 749         LOCK_GC;
 750
 751         binary_protocol_domain_unload_begin (domain);
 752
 753         sgen_stop_world (0);
 754
 755         if (concurrent_collection_in_progress)
 756                 sgen_perform_collection (0, GENERATION_OLD, "clear domain", TRUE);
 757         g_assert (!concurrent_collection_in_progress);
 758
 759         sgen_process_fin_stage_entries ();
 760         sgen_process_dislink_stage_entries ();
 761
 762         sgen_clear_nursery_fragments ();
 763
 764         if (xdomain_checks && domain != mono_get_root_domain ()) {
 765                 sgen_scan_for_registered_roots_in_domain (domain, ROOT_TYPE_NORMAL);
 766                 sgen_scan_for_registered_roots_in_domain (domain, ROOT_TYPE_WBARRIER);
 767                 sgen_check_for_xdomain_refs ();
 768         }
 769
 770         /*Ephemerons and dislinks must be processed before LOS since they might end up pointing
 771         to memory returned to the OS.*/
 772         null_ephemerons_for_domain (domain);
 773
 774         for (i = GENERATION_NURSERY; i < GENERATION_MAX; ++i)
 775                 sgen_null_links_for_domain (domain, i);
 776
 777         for (i = GENERATION_NURSERY; i < GENERATION_MAX; ++i)
 778                 sgen_remove_finalizers_for_domain (domain, i);
 779
 780         sgen_scan_area_with_callback (nursery_section->data, nursery_section->end_data,
 781                         (IterateObjectCallbackFunc)clear_domain_process_minor_object_callback, domain, FALSE);
 782
 783         /* We need two passes over major and large objects because
 784            freeing such objects might give their memory back to the OS
 785            (in the case of large objects) or obliterate its vtable
 786            (pinned objects with major-copying or pinned and non-pinned
 787            objects with major-mark&sweep), but we might need to
 788            dereference a pointer from an object to another object if
 789            the first object is a proxy. */
 790         major_collector.iterate_objects (ITERATE_OBJECTS_SWEEP_ALL, (IterateObjectCallbackFunc)clear_domain_process_major_object_callback, domain);
 791         for (bigobj = los_object_list; bigobj; bigobj = bigobj->next)
 792                 clear_domain_process_object (bigobj->data, domain);
 793
 794         prev = NULL;
 795         for (bigobj = los_object_list; bigobj;) {
 796                 if (need_remove_object_for_domain (bigobj->data, domain)) {
 797                         LOSObject *to_free = bigobj;
 798                         if (prev)
 799                                 prev->next = bigobj->next;
 800                         else
 801                                 los_object_list = bigobj->next;
 802                         bigobj = bigobj->next;
 803                         SGEN_LOG (4, "Freeing large object %p", bigobj->data);
 804                         sgen_los_free_object (to_free);
 805                         continue;
 806                 }
 807                 prev = bigobj;
 808                 bigobj = bigobj->next;
 809         }
 810         major_collector.iterate_objects (ITERATE_OBJECTS_SWEEP_NON_PINNED, (IterateObjectCallbackFunc)clear_domain_free_major_non_pinned_object_callback, domain);
 811         major_collector.iterate_objects (ITERATE_OBJECTS_SWEEP_PINNED, (IterateObjectCallbackFunc)clear_domain_free_major_pinned_object_callback, domain);
 812
 813         if (domain == mono_get_root_domain ()) {
 814                 if (G_UNLIKELY (do_pin_stats))
 815                         sgen_pin_stats_print_class_stats ();
 816                 sgen_object_layout_dump (stdout);
 817         }
 818
 819         sgen_restart_world (0, NULL);
 820
 821         binary_protocol_domain_unload_end (domain);
 822         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
 823
 824         UNLOCK_GC;
 825 }
 826
 827 /*
 828  * sgen_add_to_global_remset:
 829  *
 830  *   The global remset contains locations which point into newspace after
 831  * a minor collection. This can happen if the objects they point to are pinned.
 832  *
 833  * LOCKING: If called from a parallel collector, the global remset
 834  * lock must be held.  For serial collectors that is not necessary.
 835  */
 836 void
 837 sgen_add_to_global_remset (gpointer ptr, gpointer obj)
 838 {
 839         SGEN_ASSERT (5, sgen_ptr_in_nursery (obj), "Target pointer of global remset must be in the nursery");
 840
 841         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_add_to_global_remset);
 842
 843         if (!major_collector.is_concurrent) {
 844                 SGEN_ASSERT (5, current_collection_generation != -1, "Global remsets can only be added during collections");
 845         } else {
 846                 if (current_collection_generation == -1)
 847                         SGEN_ASSERT (5, sgen_concurrent_collection_in_progress (), "Global remsets outside of collection pauses can only be added by the concurrent collector");
 848         }
 849
 850         if (!object_is_pinned (obj))
 851                 SGEN_ASSERT (5, sgen_minor_collector.is_split || sgen_concurrent_collection_in_progress (), "Non-pinned objects can only remain in nursery if it is a split nursery");
 852         else if (sgen_cement_lookup_or_register (obj))
 853                 return;
 854
 855         remset.record_pointer (ptr);
 856
 857         if (G_UNLIKELY (do_pin_stats))
 858                 sgen_pin_stats_register_global_remset (obj);
 859
 860         SGEN_LOG (8, "Adding global remset for %p", ptr);
 861         binary_protocol_global_remset (ptr, obj, (gpointer)SGEN_LOAD_VTABLE (obj));
 862
 863
 864 #ifdef ENABLE_DTRACE
 865         if (G_UNLIKELY (MONO_GC_GLOBAL_REMSET_ADD_ENABLED ())) {
 866                 MonoVTable *vt = (MonoVTable*)LOAD_VTABLE (obj);
 867                 MONO_GC_GLOBAL_REMSET_ADD ((mword)ptr, (mword)obj, sgen_safe_object_get_size (obj),
 868                                 vt->klass->name_space, vt->klass->name);
 869         }
 870 #endif
 871 }
 872
 873 /*
 874  * sgen_drain_gray_stack:
 875  *
 876  *   Scan objects in the gray stack until the stack is empty. This should be called
 877  * frequently after each object is copied, to achieve better locality and cache
 878  * usage.
 879  *
 880  * max_objs is the maximum number of objects to scan, or -1 to scan until the stack is
 881  * empty.
 882  */
 883 gboolean
 884 sgen_drain_gray_stack (int max_objs, ScanCopyContext ctx)
 885 {
 886         ScanObjectFunc scan_func = ctx.scan_func;
 887         GrayQueue *queue = ctx.queue;
 888
 889         if (current_collection_generation == GENERATION_OLD && major_collector.drain_gray_stack)
 890                 return major_collector.drain_gray_stack (ctx);
 891
 892         do {
 893                 int i;
 894                 for (i = 0; i != max_objs; ++i) {
 895                         char *obj;
 896                         mword desc;
 897                         GRAY_OBJECT_DEQUEUE (queue, &obj, &desc);
 898                         if (!obj)
 899                                 return TRUE;
 900                         SGEN_LOG (9, "Precise gray object scan %p (%s)", obj, safe_name (obj));
 901                         scan_func (obj, desc, queue);
 902                 }
 903         } while (max_objs < 0);
 904         return FALSE;
 905 }
 906
 907 /*
 908  * Addresses in the pin queue are already sorted. This function finds
 909  * the object header for each address and pins the object. The
 910  * addresses must be inside the nursery section.  The (start of the)
 911  * address array is overwritten with the addresses of the actually
 912  * pinned objects.  Return the number of pinned objects.
 913  */
 914 static int
 915 pin_objects_from_nursery_pin_queue (ScanCopyContext ctx)
 916 {
 917         GCMemSection *section = nursery_section;
 918         void **start =  sgen_pinning_get_entry (section->pin_queue_first_entry);
 919         void **end = sgen_pinning_get_entry (section->pin_queue_last_entry);
 920         void *start_nursery = section->data;
 921         void *end_nursery = section->next_data;
 922         void *last = NULL;
 923         int count = 0;
 924         void *search_start;
 925         void *addr;
 926         void *pinning_front = start_nursery;
 927         size_t idx;
 928         void **definitely_pinned = start;
 929         ScanObjectFunc scan_func = ctx.scan_func;
 930         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
 931
 932         sgen_nursery_allocator_prepare_for_pinning ();
 933
 934         while (start < end) {
 935                 void *obj_to_pin = NULL;
 936                 size_t obj_to_pin_size = 0;
 937                 mword desc;
 938
 939                 addr = *start;
 940
 941                 SGEN_ASSERT (0, addr >= start_nursery && addr < end_nursery, "Potential pinning address out of range");
 942                 SGEN_ASSERT (0, addr >= last, "Pin queue not sorted");
 943
 944                 if (addr == last) {
 945                         ++start;
 946                         continue;
 947                 }
 948
 949                 SGEN_LOG (5, "Considering pinning addr %p", addr);
 950                 /* We've already processed everything up to pinning_front. */
 951                 if (addr < pinning_front) {
 952                         start++;
 953                         continue;
 954                 }
 955
 956                 /*
 957                  * Find the closest scan start <= addr.  We might search backward in the
 958                  * scan_starts array because entries might be NULL.  In the worst case we
 959                  * start at start_nursery.
 960                  */
 961                 idx = ((char*)addr - (char*)section->data) / SCAN_START_SIZE;
 962                 SGEN_ASSERT (0, idx < section->num_scan_start, "Scan start index out of range");
 963                 search_start = (void*)section->scan_starts [idx];
 964                 if (!search_start || search_start > addr) {
 965                         while (idx) {
 966                                 --idx;
 967                                 search_start = section->scan_starts [idx];
 968                                 if (search_start && search_start <= addr)
 969                                         break;
 970                         }
 971                         if (!search_start || search_start > addr)
 972                                 search_start = start_nursery;
 973                 }
 974
 975                 /*
 976                  * If the pinning front is closer than the scan start we found, start
 977                  * searching at the front.
 978                  */
 979                 if (search_start < pinning_front)
 980                         search_start = pinning_front;
 981
 982                 /*
 983                  * Now addr should be in an object a short distance from search_start.
 984                  *
 985                  * search_start must point to zeroed mem or point to an object.
 986                  */
 987                 do {
 988                         size_t obj_size, canarified_obj_size;
 989
 990                         /* Skip zeros. */
 991                         if (!*(void**)search_start) {
 992                                 search_start = (void*)ALIGN_UP ((mword)search_start + sizeof (gpointer));
 993                                 /* The loop condition makes sure we don't overrun addr. */
 994                                 continue;
 995                         }
 996
 997                         canarified_obj_size = obj_size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((MonoObject*)search_start));
 998
 999                         /*
1000                          * Filler arrays are marked by an invalid sync word.  We don't
1001                          * consider them for pinning.  They are not delimited by canaries,
1002                          * either.
1003                          */
1004                         if (((MonoObject*)search_start)->synchronisation != GINT_TO_POINTER (-1)) {
1005                                 CHECK_CANARY_FOR_OBJECT (search_start);
1006                                 CANARIFY_SIZE (canarified_obj_size);
1007
1008                                 if (addr >= search_start && (char*)addr < (char*)search_start + obj_size) {
1009                                         /* This is the object we're looking for. */
1010                                         obj_to_pin = search_start;
1011                                         obj_to_pin_size = canarified_obj_size;
1012                                         break;
1013                                 }
1014                         }
1015
1016                         /* Skip to the next object */
1017                         search_start = (void*)((char*)search_start + canarified_obj_size);
1018                 } while (search_start <= addr);
1019
1020                 /* We've searched past the address we were looking for. */
1021                 if (!obj_to_pin) {
1022                         pinning_front = search_start;
1023                         goto next_pin_queue_entry;
1024                 }
1025
1026                 /*
1027                  * We've found an object to pin.  It might still be a dummy array, but we
1028                  * can advance the pinning front in any case.
1029                  */
1030                 pinning_front = (char*)obj_to_pin + obj_to_pin_size;
1031
1032                 /*
1033                  * If this is a dummy array marking the beginning of a nursery
1034                  * fragment, we don't pin it.
1035                  */
1036                 if (((MonoObject*)obj_to_pin)->synchronisation == GINT_TO_POINTER (-1))
1037                         goto next_pin_queue_entry;
1038
1039                 /*
1040                  * Finally - pin the object!
1041                  */
1042                 desc = sgen_obj_get_descriptor_safe (obj_to_pin);
1043                 if (scan_func) {
1044                         scan_func (obj_to_pin, desc, queue);
1045                 } else {
1046                         SGEN_LOG (4, "Pinned object %p, vtable %p (%s), count %d\n",
1047                                         obj_to_pin, *(void**)obj_to_pin, safe_name (obj_to_pin), count);
1048                         binary_protocol_pin (obj_to_pin,
1049                                         (gpointer)LOAD_VTABLE (obj_to_pin),
1050                                         safe_object_get_size (obj_to_pin));
1051
1052 #ifdef ENABLE_DTRACE
1053                         if (G_UNLIKELY (MONO_GC_OBJ_PINNED_ENABLED ())) {
1054                                 int gen = sgen_ptr_in_nursery (obj_to_pin) ? GENERATION_NURSERY : GENERATION_OLD;
1055                                 MonoVTable *vt = (MonoVTable*)LOAD_VTABLE (obj_to_pin);
1056                                 MONO_GC_OBJ_PINNED ((mword)obj_to_pin,
1057                                                 sgen_safe_object_get_size (obj_to_pin),
1058                                                 vt->klass->name_space, vt->klass->name, gen);
1059                         }
1060 #endif
1061
1062                         pin_object (obj_to_pin);
1063                         GRAY_OBJECT_ENQUEUE (queue, obj_to_pin, desc);
1064                         if (G_UNLIKELY (do_pin_stats))
1065                                 sgen_pin_stats_register_object (obj_to_pin, obj_to_pin_size);
1066                         definitely_pinned [count] = obj_to_pin;
1067                         count++;
1068                 }
1069
1070         next_pin_queue_entry:
1071                 last = addr;
1072                 ++start;
1073         }
1074         //printf ("effective pinned: %d (at the end: %d)\n", count, (char*)end_nursery - (char*)last);
1075         if (mono_profiler_get_events () & MONO_PROFILE_GC_ROOTS) {
1076                 GCRootReport report;
1077                 report.count = 0;
1078                 for (idx = 0; idx < count; ++idx)
1079                         add_profile_gc_root (&report, definitely_pinned [idx], MONO_PROFILE_GC_ROOT_PINNING | MONO_PROFILE_GC_ROOT_MISC, 0);
1080                 notify_gc_roots (&report);
1081         }
1082         stat_pinned_objects += count;
1083         return count;
1084 }
1085
1086 static void
1087 pin_objects_in_nursery (ScanCopyContext ctx)
1088 {
1089         size_t reduced_to;
1090
1091         if (nursery_section->pin_queue_first_entry == nursery_section->pin_queue_last_entry)
1092                 return;
1093
1094         reduced_to = pin_objects_from_nursery_pin_queue (ctx);
1095         nursery_section->pin_queue_last_entry = nursery_section->pin_queue_first_entry + reduced_to;
1096 }
1097
1098
1099 void
1100 sgen_pin_object (void *object, GrayQueue *queue)
1101 {
1102         SGEN_PIN_OBJECT (object);
1103         sgen_pin_stage_ptr (object);
1104         ++objects_pinned;
1105         if (G_UNLIKELY (do_pin_stats))
1106                 sgen_pin_stats_register_object (object, safe_object_get_size (object));
1107
1108         GRAY_OBJECT_ENQUEUE (queue, object, sgen_obj_get_descriptor_safe (object));
1109         binary_protocol_pin (object, (gpointer)LOAD_VTABLE (object), safe_object_get_size (object));
1110
1111 #ifdef ENABLE_DTRACE
1112         if (G_UNLIKELY (MONO_GC_OBJ_PINNED_ENABLED ())) {
1113                 int gen = sgen_ptr_in_nursery (object) ? GENERATION_NURSERY : GENERATION_OLD;
1114                 MonoVTable *vt = (MonoVTable*)LOAD_VTABLE (object);
1115                 MONO_GC_OBJ_PINNED ((mword)object, sgen_safe_object_get_size (object), vt->klass->name_space, vt->klass->name, gen);
1116         }
1117 #endif
1118 }
1119
1120 void
1121 sgen_parallel_pin_or_update (void **ptr, void *obj, MonoVTable *vt, SgenGrayQueue *queue)
1122 {
1123         for (;;) {
1124                 mword vtable_word;
1125                 gboolean major_pinned = FALSE;
1126
1127                 if (sgen_ptr_in_nursery (obj)) {
1128                         if (SGEN_CAS_PTR (obj, SGEN_POINTER_TAG_PINNED (vt), vt) == vt) {
1129                                 sgen_pin_object (obj, queue);
1130                                 break;
1131                         }
1132                 } else {
1133                         major_collector.pin_major_object (obj, queue);
1134                         major_pinned = TRUE;
1135                 }
1136
1137                 vtable_word = *(mword*)obj;
1138                 /*someone else forwarded it, update the pointer and bail out*/
1139                 if (SGEN_POINTER_IS_TAGGED_FORWARDED (vtable_word)) {
1140                         *ptr = SGEN_POINTER_UNTAG_VTABLE (vtable_word);
1141                         break;
1142                 }
1143
1144                 /*someone pinned it, nothing to do.*/
1145                 if (SGEN_POINTER_IS_TAGGED_PINNED (vtable_word) || major_pinned)
1146                         break;
1147         }
1148 }
1149
1150 /* Sort the addresses in array in increasing order.
1151  * Done using a by-the book heap sort. Which has decent and stable performance, is pretty cache efficient.
1152  */
1153 void
1154 sgen_sort_addresses (void **array, size_t size)
1155 {
1156         size_t i;
1157         void *tmp;
1158
1159         for (i = 1; i < size; ++i) {
1160                 size_t child = i;
1161                 while (child > 0) {
1162                         size_t parent = (child - 1) / 2;
1163
1164                         if (array [parent] >= array [child])
1165                                 break;
1166
1167                         tmp = array [parent];
1168                         array [parent] = array [child];
1169                         array [child] = tmp;
1170
1171                         child = parent;
1172                 }
1173         }
1174
1175         for (i = size - 1; i > 0; --i) {
1176                 size_t end, root;
1177                 tmp = array [i];
1178                 array [i] = array [0];
1179                 array [0] = tmp;
1180
1181                 end = i - 1;
1182                 root = 0;
1183
1184                 while (root * 2 + 1 <= end) {
1185                         size_t child = root * 2 + 1;
1186
1187                         if (child < end && array [child] < array [child + 1])
1188                                 ++child;
1189                         if (array [root] >= array [child])
1190                                 break;
1191
1192                         tmp = array [root];
1193                         array [root] = array [child];
1194                         array [child] = tmp;
1195
1196                         root = child;
1197                 }
1198         }
1199 }
1200
1201 /*
1202  * Scan the memory between start and end and queue values which could be pointers
1203  * to the area between start_nursery and end_nursery for later consideration.
1204  * Typically used for thread stacks.
1205  */
1206 static void
1207 conservatively_pin_objects_from (void **start, void **end, void *start_nursery, void *end_nursery, int pin_type)
1208 {
1209         int count = 0;
1210
1211 #ifdef VALGRIND_MAKE_MEM_DEFINED_IF_ADDRESSABLE
1212         VALGRIND_MAKE_MEM_DEFINED_IF_ADDRESSABLE (start, (char*)end - (char*)start);
1213 #endif
1214
1215         while (start < end) {
1216                 if (*start >= start_nursery && *start < end_nursery) {
1217                         /*
1218                          * *start can point to the middle of an object
1219                          * note: should we handle pointing at the end of an object?
1220                          * pinning in C# code disallows pointing at the end of an object
1221                          * but there is some small chance that an optimizing C compiler
1222                          * may keep the only reference to an object by pointing
1223                          * at the end of it. We ignore this small chance for now.
1224                          * Pointers to the end of an object are indistinguishable
1225                          * from pointers to the start of the next object in memory
1226                          * so if we allow that we'd need to pin two objects...
1227                          * We queue the pointer in an array, the
1228                          * array will then be sorted and uniqued. This way
1229                          * we can coalesce several pinning pointers and it should
1230                          * be faster since we'd do a memory scan with increasing
1231                          * addresses. Note: we can align the address to the allocation
1232                          * alignment, so the unique process is more effective.
1233                          */
1234                         mword addr = (mword)*start;
1235                         addr &= ~(ALLOC_ALIGN - 1);
1236                         if (addr >= (mword)start_nursery && addr < (mword)end_nursery) {
1237                                 SGEN_LOG (6, "Pinning address %p from %p", (void*)addr, start);
1238                                 sgen_pin_stage_ptr ((void*)addr);
1239                                 binary_protocol_pin_stage (start, (void*)addr);
1240                                 count++;
1241                         }
1242                         if (G_UNLIKELY (do_pin_stats)) {
1243                                 if (ptr_in_nursery ((void*)addr))
1244                                         sgen_pin_stats_register_address ((char*)addr, pin_type);
1245                         }
1246                 }
1247                 start++;
1248         }
1249         if (count)
1250                 SGEN_LOG (7, "found %d potential pinned heap pointers", count);
1251 }
1252
1253 /*
1254  * The first thing we do in a collection is to identify pinned objects.
1255  * This function considers all the areas of memory that need to be
1256  * conservatively scanned.
1257  */
1258 static void
1259 pin_from_roots (void *start_nursery, void *end_nursery, GrayQueue *queue)
1260 {
1261         void **start_root;
1262         RootRecord *root;
1263         SGEN_LOG (2, "Scanning pinned roots (%d bytes, %d/%d entries)", (int)roots_size, roots_hash [ROOT_TYPE_NORMAL].num_entries, roots_hash [ROOT_TYPE_PINNED].num_entries);
1264         /* objects pinned from the API are inside these roots */
1265         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_PINNED], start_root, root) {
1266                 SGEN_LOG (6, "Pinned roots %p-%p", start_root, root->end_root);
1267                 conservatively_pin_objects_from (start_root, (void**)root->end_root, start_nursery, end_nursery, PIN_TYPE_OTHER);
1268         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
1269         /* now deal with the thread stacks
1270          * in the future we should be able to conservatively scan only:
1271          * *) the cpu registers
1272          * *) the unmanaged stack frames
1273          * *) the _last_ managed stack frame
1274          * *) pointers slots in managed frames
1275          */
1276         scan_thread_data (start_nursery, end_nursery, FALSE, queue);
1277 }
1278
1279 static void
1280 unpin_objects_from_queue (SgenGrayQueue *queue)
1281 {
1282         for (;;) {
1283                 char *addr;
1284                 mword desc;
1285                 GRAY_OBJECT_DEQUEUE (queue, &addr, &desc);
1286                 if (!addr)
1287                         break;
1288                 g_assert (SGEN_OBJECT_IS_PINNED (addr));
1289                 SGEN_UNPIN_OBJECT (addr);
1290         }
1291 }
1292
1293 typedef struct {
1294         CopyOrMarkObjectFunc func;
1295         GrayQueue *queue;
1296 } UserCopyOrMarkData;
1297
1298 static void
1299 single_arg_user_copy_or_mark (void **obj, void *gc_data)
1300 {
1301         UserCopyOrMarkData *data = gc_data;
1302
1303         data->func (obj, data->queue);
1304 }
1305
1306 /*
1307  * The memory area from start_root to end_root contains pointers to objects.
1308  * Their position is precisely described by @desc (this means that the pointer
1309  * can be either NULL or the pointer to the start of an object).
1310  * This functions copies them to to_space updates them.
1311  *
1312  * This function is not thread-safe!
1313  */
1314 static void
1315 precisely_scan_objects_from (void** start_root, void** end_root, char* n_start, char *n_end, mword desc, ScanCopyContext ctx)
1316 {
1317         CopyOrMarkObjectFunc copy_func = ctx.copy_func;
1318         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
1319
1320         switch (desc & ROOT_DESC_TYPE_MASK) {
1321         case ROOT_DESC_BITMAP:
1322                 desc >>= ROOT_DESC_TYPE_SHIFT;
1323                 while (desc) {
1324                         if ((desc & 1) && *start_root) {
1325                                 copy_func (start_root, queue);
1326                                 SGEN_LOG (9, "Overwrote root at %p with %p", start_root, *start_root);
1327                         }
1328                         desc >>= 1;
1329                         start_root++;
1330                 }
1331                 return;
1332         case ROOT_DESC_COMPLEX: {
1333                 gsize *bitmap_data = sgen_get_complex_descriptor_bitmap (desc);
1334                 gsize bwords = (*bitmap_data) - 1;
1335                 void **start_run = start_root;
1336                 bitmap_data++;
1337                 while (bwords-- > 0) {
1338                         gsize bmap = *bitmap_data++;
1339                         void **objptr = start_run;
1340                         while (bmap) {
1341                                 if ((bmap & 1) && *objptr) {
1342                                         copy_func (objptr, queue);
1343                                         SGEN_LOG (9, "Overwrote root at %p with %p", objptr, *objptr);
1344                                 }
1345                                 bmap >>= 1;
1346                                 ++objptr;
1347                         }
1348                         start_run += GC_BITS_PER_WORD;
1349                 }
1350                 break;
1351         }
1352         case ROOT_DESC_USER: {
1353                 UserCopyOrMarkData data = { copy_func, queue };
1354                 MonoGCRootMarkFunc marker = sgen_get_user_descriptor_func (desc);
1355                 marker (start_root, single_arg_user_copy_or_mark, &data);
1356                 break;
1357         }
1358         case ROOT_DESC_RUN_LEN:
1359                 g_assert_not_reached ();
1360         default:
1361                 g_assert_not_reached ();
1362         }
1363 }
1364
1365 static void
1366 reset_heap_boundaries (void)
1367 {
1368         lowest_heap_address = ~(mword)0;
1369         highest_heap_address = 0;
1370 }
1371
1372 void
1373 sgen_update_heap_boundaries (mword low, mword high)
1374 {
1375         mword old;
1376
1377         do {
1378                 old = lowest_heap_address;
1379                 if (low >= old)
1380                         break;
1381         } while (SGEN_CAS_PTR ((gpointer*)&lowest_heap_address, (gpointer)low, (gpointer)old) != (gpointer)old);
1382
1383         do {
1384                 old = highest_heap_address;
1385                 if (high <= old)
1386                         break;
1387         } while (SGEN_CAS_PTR ((gpointer*)&highest_heap_address, (gpointer)high, (gpointer)old) != (gpointer)old);
1388 }
1389
1390 /*
1391  * Allocate and setup the data structures needed to be able to allocate objects
1392  * in the nursery. The nursery is stored in nursery_section.
1393  */
1394 static void
1395 alloc_nursery (void)
1396 {
1397         GCMemSection *section;
1398         char *data;
1399         size_t scan_starts;
1400         size_t alloc_size;
1401
1402         if (nursery_section)
1403                 return;
1404         SGEN_LOG (2, "Allocating nursery size: %zu", (size_t)sgen_nursery_size);
1405         /* later we will alloc a larger area for the nursery but only activate
1406          * what we need. The rest will be used as expansion if we have too many pinned
1407          * objects in the existing nursery.
1408          */
1409         /* FIXME: handle OOM */
1410         section = sgen_alloc_internal (INTERNAL_MEM_SECTION);
1411
1412         alloc_size = sgen_nursery_size;
1413
1414         /* If there isn't enough space even for the nursery we should simply abort. */
1415         g_assert (sgen_memgov_try_alloc_space (alloc_size, SPACE_NURSERY));
1416
1417 #ifdef SGEN_ALIGN_NURSERY
1418         data = major_collector.alloc_heap (alloc_size, alloc_size, DEFAULT_NURSERY_BITS);
1419 #else
1420         data = major_collector.alloc_heap (alloc_size, 0, DEFAULT_NURSERY_BITS);
1421 #endif
1422         sgen_update_heap_boundaries ((mword)data, (mword)(data + sgen_nursery_size));
1423         SGEN_LOG (4, "Expanding nursery size (%p-%p): %lu, total: %lu", data, data + alloc_size, (unsigned long)sgen_nursery_size, (unsigned long)mono_gc_get_heap_size ());
1424         section->data = section->next_data = data;
1425         section->size = alloc_size;
1426         section->end_data = data + sgen_nursery_size;
1427         scan_starts = (alloc_size + SCAN_START_SIZE - 1) / SCAN_START_SIZE;
1428         section->scan_starts = sgen_alloc_internal_dynamic (sizeof (char*) * scan_starts, INTERNAL_MEM_SCAN_STARTS, TRUE);
1429         section->num_scan_start = scan_starts;
1430
1431         nursery_section = section;
1432
1433         sgen_nursery_allocator_set_nursery_bounds (data, data + sgen_nursery_size);
1434 }
1435
1436 void*
1437 mono_gc_get_nursery (int *shift_bits, size_t *size)
1438 {
1439         *size = sgen_nursery_size;
1440 #ifdef SGEN_ALIGN_NURSERY
1441         *shift_bits = DEFAULT_NURSERY_BITS;
1442 #else
1443         *shift_bits = -1;
1444 #endif
1445         return sgen_get_nursery_start ();
1446 }
1447
1448 void
1449 mono_gc_set_current_thread_appdomain (MonoDomain *domain)
1450 {
1451         SgenThreadInfo *info = mono_thread_info_current ();
1452
1453         /* Could be called from sgen_thread_unregister () with a NULL info */
1454         if (domain) {
1455                 g_assert (info);
1456                 info->stopped_domain = domain;
1457         }
1458 }
1459
1460 gboolean
1461 mono_gc_precise_stack_mark_enabled (void)
1462 {
1463         return !conservative_stack_mark;
1464 }
1465
1466 FILE *
1467 mono_gc_get_logfile (void)
1468 {
1469         return gc_debug_file;
1470 }
1471
1472 static void
1473 report_finalizer_roots_list (FinalizeReadyEntry *list)
1474 {
1475         GCRootReport report;
1476         FinalizeReadyEntry *fin;
1477
1478         report.count = 0;
1479         for (fin = list; fin; fin = fin->next) {
1480                 if (!fin->object)
1481                         continue;
1482                 add_profile_gc_root (&report, fin->object, MONO_PROFILE_GC_ROOT_FINALIZER, 0);
1483         }
1484         notify_gc_roots (&report);
1485 }
1486
1487 static void
1488 report_finalizer_roots (void)
1489 {
1490         report_finalizer_roots_list (fin_ready_list);
1491         report_finalizer_roots_list (critical_fin_list);
1492 }
1493
1494 static GCRootReport *root_report;
1495
1496 static void
1497 single_arg_report_root (void **obj, void *gc_data)
1498 {
1499         if (*obj)
1500                 add_profile_gc_root (root_report, *obj, MONO_PROFILE_GC_ROOT_OTHER, 0);
1501 }
1502
1503 static void
1504 precisely_report_roots_from (GCRootReport *report, void** start_root, void** end_root, mword desc)
1505 {
1506         switch (desc & ROOT_DESC_TYPE_MASK) {
1507         case ROOT_DESC_BITMAP:
1508                 desc >>= ROOT_DESC_TYPE_SHIFT;
1509                 while (desc) {
1510                         if ((desc & 1) && *start_root) {
1511                                 add_profile_gc_root (report, *start_root, MONO_PROFILE_GC_ROOT_OTHER, 0);
1512                         }
1513                         desc >>= 1;
1514                         start_root++;
1515                 }
1516                 return;
1517         case ROOT_DESC_COMPLEX: {
1518                 gsize *bitmap_data = sgen_get_complex_descriptor_bitmap (desc);
1519                 gsize bwords = (*bitmap_data) - 1;
1520                 void **start_run = start_root;
1521                 bitmap_data++;
1522                 while (bwords-- > 0) {
1523                         gsize bmap = *bitmap_data++;
1524                         void **objptr = start_run;
1525                         while (bmap) {
1526                                 if ((bmap & 1) && *objptr) {
1527                                         add_profile_gc_root (report, *objptr, MONO_PROFILE_GC_ROOT_OTHER, 0);
1528                                 }
1529                                 bmap >>= 1;
1530                                 ++objptr;
1531                         }
1532                         start_run += GC_BITS_PER_WORD;
1533                 }
1534                 break;
1535         }
1536         case ROOT_DESC_USER: {
1537                 MonoGCRootMarkFunc marker = sgen_get_user_descriptor_func (desc);
1538                 root_report = report;
1539                 marker (start_root, single_arg_report_root, NULL);
1540                 break;
1541         }
1542         case ROOT_DESC_RUN_LEN:
1543                 g_assert_not_reached ();
1544         default:
1545                 g_assert_not_reached ();
1546         }
1547 }
1548
1549 static void
1550 report_registered_roots_by_type (int root_type)
1551 {
1552         GCRootReport report;
1553         void **start_root;
1554         RootRecord *root;
1555         report.count = 0;
1556         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [root_type], start_root, root) {
1557                 SGEN_LOG (6, "Precise root scan %p-%p (desc: %p)", start_root, root->end_root, (void*)root->root_desc);
1558                 precisely_report_roots_from (&report, start_root, (void**)root->end_root, root->root_desc);
1559         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
1560         notify_gc_roots (&report);
1561 }
1562
1563 static void
1564 report_registered_roots (void)
1565 {
1566         report_registered_roots_by_type (ROOT_TYPE_NORMAL);
1567         report_registered_roots_by_type (ROOT_TYPE_WBARRIER);
1568 }
1569
1570 static void
1571 scan_finalizer_entries (FinalizeReadyEntry *list, ScanCopyContext ctx)
1572 {
1573         CopyOrMarkObjectFunc copy_func = ctx.copy_func;
1574         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
1575         FinalizeReadyEntry *fin;
1576
1577         for (fin = list; fin; fin = fin->next) {
1578                 if (!fin->object)
1579                         continue;
1580                 SGEN_LOG (5, "Scan of fin ready object: %p (%s)\n", fin->object, safe_name (fin->object));
1581                 copy_func (&fin->object, queue);
1582         }
1583 }
1584
1585 static const char*
1586 generation_name (int generation)
1587 {
1588         switch (generation) {
1589         case GENERATION_NURSERY: return "nursery";
1590         case GENERATION_OLD: return "old";
1591         default: g_assert_not_reached ();
1592         }
1593 }
1594
1595 const char*
1596 sgen_generation_name (int generation)
1597 {
1598         return generation_name (generation);
1599 }
1600
1601 SgenObjectOperations *
1602 sgen_get_current_object_ops (void){
1603         return &current_object_ops;
1604 }
1605
1606
1607 static void
1608 finish_gray_stack (int generation, GrayQueue *queue)
1609 {
1610         TV_DECLARE (atv);
1611         TV_DECLARE (btv);
1612         int done_with_ephemerons, ephemeron_rounds = 0;
1613         CopyOrMarkObjectFunc copy_func = current_object_ops.copy_or_mark_object;
1614         ScanObjectFunc scan_func = current_object_ops.scan_object;
1615         ScanCopyContext ctx = { scan_func, copy_func, queue };
1616         char *start_addr = generation == GENERATION_NURSERY ? sgen_get_nursery_start () : NULL;
1617         char *end_addr = generation == GENERATION_NURSERY ? sgen_get_nursery_end () : (char*)-1;
1618
1619         /*
1620          * We copied all the reachable objects. Now it's the time to copy
1621          * the objects that were not referenced by the roots, but by the copied objects.
1622          * we built a stack of objects pointed to by gray_start: they are
1623          * additional roots and we may add more items as we go.
1624          * We loop until gray_start == gray_objects which means no more objects have
1625          * been added. Note this is iterative: no recursion is involved.
1626          * We need to walk the LO list as well in search of marked big objects
1627          * (use a flag since this is needed only on major collections). We need to loop
1628          * here as well, so keep a counter of marked LO (increasing it in copy_object).
1629          *   To achieve better cache locality and cache usage, we drain the gray stack
1630          * frequently, after each object is copied, and just finish the work here.
1631          */
1632         sgen_drain_gray_stack (-1, ctx);
1633         TV_GETTIME (atv);
1634         SGEN_LOG (2, "%s generation done", generation_name (generation));
1635
1636         /*
1637         Reset bridge data, we might have lingering data from a previous collection if this is a major
1638         collection trigged by minor overflow.
1639
1640         We must reset the gathered bridges since their original block might be evacuated due to major
1641         fragmentation in the meanwhile and the bridge code should not have to deal with that.
1642         */
1643         if (sgen_need_bridge_processing ())
1644                 sgen_bridge_reset_data ();
1645
1646         /*
1647          * Walk the ephemeron tables marking all values with reachable keys. This must be completely done
1648          * before processing finalizable objects and non-tracking weak links to avoid finalizing/clearing
1649          * objects that are in fact reachable.
1650          */
1651         done_with_ephemerons = 0;
1652         do {
1653                 done_with_ephemerons = mark_ephemerons_in_range (ctx);
1654                 sgen_drain_gray_stack (-1, ctx);
1655                 ++ephemeron_rounds;
1656         } while (!done_with_ephemerons);
1657
1658         sgen_mark_togglerefs (start_addr, end_addr, ctx);
1659
1660         if (sgen_need_bridge_processing ()) {
1661                 /*Make sure the gray stack is empty before we process bridge objects so we get liveness right*/
1662                 sgen_drain_gray_stack (-1, ctx);
1663                 sgen_collect_bridge_objects (generation, ctx);
1664                 if (generation == GENERATION_OLD)
1665                         sgen_collect_bridge_objects (GENERATION_NURSERY, ctx);
1666
1667                 /*
1668                 Do the first bridge step here, as the collector liveness state will become useless after that.
1669
1670                 An important optimization is to only proccess the possibly dead part of the object graph and skip
1671                 over all live objects as we transitively know everything they point must be alive too.
1672
1673                 The above invariant is completely wrong if we let the gray queue be drained and mark/copy everything.
1674
1675                 This has the unfortunate side effect of making overflow collections perform the first step twice, but
1676                 given we now have heuristics that perform major GC in anticipation of minor overflows this should not
1677                 be a big deal.
1678                 */
1679                 sgen_bridge_processing_stw_step ();
1680         }
1681
1682         /*
1683         Make sure we drain the gray stack before processing disappearing links and finalizers.
1684         If we don't make sure it is empty we might wrongly see a live object as dead.
1685         */
1686         sgen_drain_gray_stack (-1, ctx);
1687
1688         /*
1689         We must clear weak links that don't track resurrection before processing object ready for
1690         finalization so they can be cleared before that.
1691         */
1692         sgen_null_link_in_range (generation, TRUE, ctx);
1693         if (generation == GENERATION_OLD)
1694                 sgen_null_link_in_range (GENERATION_NURSERY, TRUE, ctx);
1695
1696
1697         /* walk the finalization queue and move also the objects that need to be
1698          * finalized: use the finalized objects as new roots so the objects they depend
1699          * on are also not reclaimed. As with the roots above, only objects in the nursery
1700          * are marked/copied.
1701          */
1702         sgen_finalize_in_range (generation, ctx);
1703         if (generation == GENERATION_OLD)
1704                 sgen_finalize_in_range (GENERATION_NURSERY, ctx);
1705         /* drain the new stack that might have been created */
1706         SGEN_LOG (6, "Precise scan of gray area post fin");
1707         sgen_drain_gray_stack (-1, ctx);
1708
1709         /*
1710          * This must be done again after processing finalizable objects since CWL slots are cleared only after the key is finalized.
1711          */
1712         done_with_ephemerons = 0;
1713         do {
1714                 done_with_ephemerons = mark_ephemerons_in_range (ctx);
1715                 sgen_drain_gray_stack (-1, ctx);
1716                 ++ephemeron_rounds;
1717         } while (!done_with_ephemerons);
1718
1719         /*
1720          * Clear ephemeron pairs with unreachable keys.
1721          * We pass the copy func so we can figure out if an array was promoted or not.
1722          */
1723         clear_unreachable_ephemerons (ctx);
1724
1725         /*
1726          * We clear togglerefs only after all possible chances of revival are done.
1727          * This is semantically more inline with what users expect and it allows for
1728          * user finalizers to correctly interact with TR objects.
1729         */
1730         sgen_clear_togglerefs (start_addr, end_addr, ctx);
1731
1732         TV_GETTIME (btv);
1733         SGEN_LOG (2, "Finalize queue handling scan for %s generation: %d usecs %d ephemeron rounds", generation_name (generation), TV_ELAPSED (atv, btv), ephemeron_rounds);
1734
1735         /*
1736          * handle disappearing links
1737          * Note we do this after checking the finalization queue because if an object
1738          * survives (at least long enough to be finalized) we don't clear the link.
1739          * This also deals with a possible issue with the monitor reclamation: with the Boehm
1740          * GC a finalized object my lose the monitor because it is cleared before the finalizer is
1741          * called.
1742          */
1743         g_assert (sgen_gray_object_queue_is_empty (queue));
1744         for (;;) {
1745                 sgen_null_link_in_range (generation, FALSE, ctx);
1746                 if (generation == GENERATION_OLD)
1747                         sgen_null_link_in_range (GENERATION_NURSERY, FALSE, ctx);
1748                 if (sgen_gray_object_queue_is_empty (queue))
1749                         break;
1750                 sgen_drain_gray_stack (-1, ctx);
1751         }
1752
1753         g_assert (sgen_gray_object_queue_is_empty (queue));
1754
1755         sgen_gray_object_queue_trim_free_list (queue);
1756 }
1757
1758 void
1759 sgen_check_section_scan_starts (GCMemSection *section)
1760 {
1761         size_t i;
1762         for (i = 0; i < section->num_scan_start; ++i) {
1763                 if (section->scan_starts [i]) {
1764                         mword size = safe_object_get_size ((MonoObject*) section->scan_starts [i]);
1765                         g_assert (size >= sizeof (MonoObject) && size <= MAX_SMALL_OBJ_SIZE);
1766                 }
1767         }
1768 }
1769
1770 static void
1771 check_scan_starts (void)
1772 {
1773         if (!do_scan_starts_check)
1774                 return;
1775         sgen_check_section_scan_starts (nursery_section);
1776         major_collector.check_scan_starts ();
1777 }
1778
1779 static void
1780 scan_from_registered_roots (char *addr_start, char *addr_end, int root_type, ScanCopyContext ctx)
1781 {
1782         void **start_root;
1783         RootRecord *root;
1784         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [root_type], start_root, root) {
1785                 SGEN_LOG (6, "Precise root scan %p-%p (desc: %p)", start_root, root->end_root, (void*)root->root_desc);
1786                 precisely_scan_objects_from (start_root, (void**)root->end_root, addr_start, addr_end, root->root_desc, ctx);
1787         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
1788 }
1789
1790 void
1791 sgen_dump_occupied (char *start, char *end, char *section_start)
1792 {
1793         fprintf (heap_dump_file, "<occupied offset=\"%td\" size=\"%td\"/>\n", start - section_start, end - start);
1794 }
1795
1796 void
1797 sgen_dump_section (GCMemSection *section, const char *type)
1798 {
1799         char *start = section->data;
1800         char *end = section->data + section->size;
1801         char *occ_start = NULL;
1802         GCVTable *vt;
1803         char *old_start = NULL; /* just for debugging */
1804
1805         fprintf (heap_dump_file, "<section type=\"%s\" size=\"%lu\">\n", type, (unsigned long)section->size);
1806
1807         while (start < end) {
1808                 guint size;
1809                 MonoClass *class;
1810
1811                 if (!*(void**)start) {
1812                         if (occ_start) {
1813                                 sgen_dump_occupied (occ_start, start, section->data);
1814                                 occ_start = NULL;
1815                         }
1816                         start += sizeof (void*); /* should be ALLOC_ALIGN, really */
1817                         continue;
1818                 }
1819                 g_assert (start < section->next_data);
1820
1821                 if (!occ_start)
1822                         occ_start = start;
1823
1824                 vt = (GCVTable*)LOAD_VTABLE (start);
1825                 class = vt->klass;
1826
1827                 size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((MonoObject*) start));
1828
1829                 /*
1830                 fprintf (heap_dump_file, "<object offset=\"%d\" class=\"%s.%s\" size=\"%d\"/>\n",
1831                                 start - section->data,
1832                                 vt->klass->name_space, vt->klass->name,
1833                                 size);
1834                 */
1835
1836                 old_start = start;
1837                 start += size;
1838         }
1839         if (occ_start)
1840                 sgen_dump_occupied (occ_start, start, section->data);
1841
1842         fprintf (heap_dump_file, "</section>\n");
1843 }
1844
1845 static void
1846 dump_object (MonoObject *obj, gboolean dump_location)
1847 {
1848         static char class_name [1024];
1849
1850         MonoClass *class = mono_object_class (obj);
1851         int i, j;
1852
1853         /*
1854          * Python's XML parser is too stupid to parse angle brackets
1855          * in strings, so we just ignore them;
1856          */
1857         i = j = 0;
1858         while (class->name [i] && j < sizeof (class_name) - 1) {
1859                 if (!strchr ("<>\"", class->name [i]))
1860                         class_name [j++] = class->name [i];
1861                 ++i;
1862         }
1863         g_assert (j < sizeof (class_name));
1864         class_name [j] = 0;
1865
1866         fprintf (heap_dump_file, "<object class=\"%s.%s\" size=\"%zd\"",
1867                         class->name_space, class_name,
1868                         safe_object_get_size (obj));
1869         if (dump_location) {
1870                 const char *location;
1871                 if (ptr_in_nursery (obj))
1872                         location = "nursery";
1873                 else if (safe_object_get_size (obj) <= MAX_SMALL_OBJ_SIZE)
1874                         location = "major";
1875                 else
1876                         location = "LOS";
1877                 fprintf (heap_dump_file, " location=\"%s\"", location);
1878         }
1879         fprintf (heap_dump_file, "/>\n");
1880 }
1881
1882 static void
1883 dump_heap (const char *type, int num, const char *reason)
1884 {
1885         ObjectList *list;
1886         LOSObject *bigobj;
1887
1888         fprintf (heap_dump_file, "<collection type=\"%s\" num=\"%d\"", type, num);
1889         if (reason)
1890                 fprintf (heap_dump_file, " reason=\"%s\"", reason);
1891         fprintf (heap_dump_file, ">\n");
1892         fprintf (heap_dump_file, "<other-mem-usage type=\"mempools\" size=\"%ld\"/>\n", mono_mempool_get_bytes_allocated ());
1893         sgen_dump_internal_mem_usage (heap_dump_file);
1894         fprintf (heap_dump_file, "<pinned type=\"stack\" bytes=\"%zu\"/>\n", sgen_pin_stats_get_pinned_byte_count (PIN_TYPE_STACK));
1895         /* fprintf (heap_dump_file, "<pinned type=\"static-data\" bytes=\"%d\"/>\n", pinned_byte_counts [PIN_TYPE_STATIC_DATA]); */
1896         fprintf (heap_dump_file, "<pinned type=\"other\" bytes=\"%zu\"/>\n", sgen_pin_stats_get_pinned_byte_count (PIN_TYPE_OTHER));
1897
1898         fprintf (heap_dump_file, "<pinned-objects>\n");
1899         for (list = sgen_pin_stats_get_object_list (); list; list = list->next)
1900                 dump_object (list->obj, TRUE);
1901         fprintf (heap_dump_file, "</pinned-objects>\n");
1902
1903         sgen_dump_section (nursery_section, "nursery");
1904
1905         major_collector.dump_heap (heap_dump_file);
1906
1907         fprintf (heap_dump_file, "<los>\n");
1908         for (bigobj = los_object_list; bigobj; bigobj = bigobj->next)
1909                 dump_object ((MonoObject*)bigobj->data, FALSE);
1910         fprintf (heap_dump_file, "</los>\n");
1911
1912         fprintf (heap_dump_file, "</collection>\n");
1913 }
1914
1915 void
1916 sgen_register_moved_object (void *obj, void *destination)
1917 {
1918         g_assert (mono_profiler_events & MONO_PROFILE_GC_MOVES);
1919
1920         if (moved_objects_idx == MOVED_OBJECTS_NUM) {
1921                 mono_profiler_gc_moves (moved_objects, moved_objects_idx);
1922                 moved_objects_idx = 0;
1923         }
1924         moved_objects [moved_objects_idx++] = obj;
1925         moved_objects [moved_objects_idx++] = destination;
1926 }
1927
1928 static void
1929 init_stats (void)
1930 {
1931         static gboolean inited = FALSE;
1932
1933         if (inited)
1934                 return;
1935
1936         mono_counters_register ("Collection max time",  MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME | MONO_COUNTER_MONOTONIC, &time_max);
1937
1938         mono_counters_register ("Minor fragment clear", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_pre_collection_fragment_clear);
1939         mono_counters_register ("Minor pinning", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_pinning);
1940         mono_counters_register ("Minor scan remembered set", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_remsets);
1941         mono_counters_register ("Minor scan pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_pinned);
1942         mono_counters_register ("Minor scan registered roots", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_registered_roots);
1943         mono_counters_register ("Minor scan thread data", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_thread_data);
1944         mono_counters_register ("Minor finish gray stack", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_finish_gray_stack);
1945         mono_counters_register ("Minor fragment creation", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_fragment_creation);
1946
1947         mono_counters_register ("Major fragment clear", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_pre_collection_fragment_clear);
1948         mono_counters_register ("Major pinning", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_pinning);
1949         mono_counters_register ("Major scan pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_pinned);
1950         mono_counters_register ("Major scan registered roots", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_registered_roots);
1951         mono_counters_register ("Major scan thread data", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_thread_data);
1952         mono_counters_register ("Major scan alloc_pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_alloc_pinned);
1953         mono_counters_register ("Major scan finalized", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_finalized);
1954         mono_counters_register ("Major scan big objects", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_big_objects);
1955         mono_counters_register ("Major finish gray stack", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_finish_gray_stack);
1956         mono_counters_register ("Major free big objects", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_free_bigobjs);
1957         mono_counters_register ("Major LOS sweep", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_los_sweep);
1958         mono_counters_register ("Major sweep", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_sweep);
1959         mono_counters_register ("Major fragment creation", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_fragment_creation);
1960
1961         mono_counters_register ("Number of pinned objects", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_pinned_objects);
1962
1963 #ifdef HEAVY_STATISTICS
1964         mono_counters_register ("WBarrier remember pointer", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stat_wbarrier_add_to_global_remset);
1965         mono_counters_register ("WBarrier set field", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stat_wbarrier_set_field);
1966         mono_counters_register ("WBarrier set arrayref", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stat_wbarrier_set_arrayref);
1967         mono_counters_register ("WBarrier arrayref copy", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stat_wbarrier_arrayref_copy);
1968         mono_counters_register ("WBarrier generic store called", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stat_wbarrier_generic_store);
1969         mono_counters_register ("WBarrier generic atomic store called", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stat_wbarrier_generic_store_atomic);
1970         mono_counters_register ("WBarrier set root", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stat_wbarrier_set_root);
1971         mono_counters_register ("WBarrier value copy", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stat_wbarrier_value_copy);
1972         mono_counters_register ("WBarrier object copy", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_INT, &stat_wbarrier_object_copy);
1973
1974         mono_counters_register ("# objects allocated degraded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_alloced_degraded);
1975         mono_counters_register ("bytes allocated degraded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_bytes_alloced_degraded);
1976
1977         mono_counters_register ("# copy_object() called (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_copy_object_called_nursery);
1978         mono_counters_register ("# objects copied (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_copied_nursery);
1979         mono_counters_register ("# copy_object() called (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_copy_object_called_major);
1980         mono_counters_register ("# objects copied (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_copied_major);
1981
1982         mono_counters_register ("# scan_object() called (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_scan_object_called_nursery);
1983         mono_counters_register ("# scan_object() called (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_scan_object_called_major);
1984
1985         mono_counters_register ("Slots allocated in vain", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_slots_allocated_in_vain);
1986
1987         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed from space", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_from_space);
1988         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed forwarded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_forwarded);
1989         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_pinned);
1990         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed to space", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_to_space);
1991
1992         sgen_nursery_allocator_init_heavy_stats ();
1993         sgen_alloc_init_heavy_stats ();
1994 #endif
1995
1996         inited = TRUE;
1997 }
1998
1999
2000 static void
2001 reset_pinned_from_failed_allocation (void)
2002 {
2003         bytes_pinned_from_failed_allocation = 0;
2004 }
2005
2006 void
2007 sgen_set_pinned_from_failed_allocation (mword objsize)
2008 {
2009         bytes_pinned_from_failed_allocation += objsize;
2010 }
2011
2012 gboolean
2013 sgen_collection_is_concurrent (void)
2014 {
2015         switch (current_collection_generation) {
2016         case GENERATION_NURSERY:
2017                 return FALSE;
2018         case GENERATION_OLD:
2019                 return concurrent_collection_in_progress;
2020         default:
2021                 g_error ("Invalid current generation %d", current_collection_generation);
2022         }
2023 }
2024
2025 gboolean
2026 sgen_concurrent_collection_in_progress (void)
2027 {
2028         return concurrent_collection_in_progress;
2029 }
2030
2031 typedef struct
2032 {
2033         char *heap_start;
2034         char *heap_end;
2035 } FinishRememberedSetScanJobData;
2036
2037 static void
2038 job_finish_remembered_set_scan (WorkerData *worker_data, void *job_data_untyped)
2039 {
2040         FinishRememberedSetScanJobData *job_data = job_data_untyped;
2041
2042         remset.finish_scan_remsets (job_data->heap_start, job_data->heap_end, sgen_workers_get_job_gray_queue (worker_data));
2043         sgen_free_internal_dynamic (job_data, sizeof (FinishRememberedSetScanJobData), INTERNAL_MEM_WORKER_JOB_DATA);
2044 }
2045
2046 typedef struct
2047 {
2048         CopyOrMarkObjectFunc copy_or_mark_func;
2049         ScanObjectFunc scan_func;
2050         char *heap_start;
2051         char *heap_end;
2052         int root_type;
2053 } ScanFromRegisteredRootsJobData;
2054
2055 static void
2056 job_scan_from_registered_roots (WorkerData *worker_data, void *job_data_untyped)
2057 {
2058         ScanFromRegisteredRootsJobData *job_data = job_data_untyped;
2059         ScanCopyContext ctx = { job_data->scan_func, job_data->copy_or_mark_func,
2060                 sgen_workers_get_job_gray_queue (worker_data) };
2061
2062         scan_from_registered_roots (job_data->heap_start, job_data->heap_end, job_data->root_type, ctx);
2063         sgen_free_internal_dynamic (job_data, sizeof (ScanFromRegisteredRootsJobData), INTERNAL_MEM_WORKER_JOB_DATA);
2064 }
2065
2066 typedef struct
2067 {
2068         char *heap_start;
2069         char *heap_end;
2070 } ScanThreadDataJobData;
2071
2072 static void
2073 job_scan_thread_data (WorkerData *worker_data, void *job_data_untyped)
2074 {
2075         ScanThreadDataJobData *job_data = job_data_untyped;
2076
2077         scan_thread_data (job_data->heap_start, job_data->heap_end, TRUE,
2078                         sgen_workers_get_job_gray_queue (worker_data));
2079         sgen_free_internal_dynamic (job_data, sizeof (ScanThreadDataJobData), INTERNAL_MEM_WORKER_JOB_DATA);
2080 }
2081
2082 static void
2083 job_scan_finalizer_entries (WorkerData *worker_data, void *job_data_untyped)
2084 {
2085         FinalizeReadyEntry *list = job_data_untyped;
2086         ScanCopyContext ctx = { NULL, current_object_ops.copy_or_mark_object, sgen_workers_get_job_gray_queue (worker_data) };
2087
2088         scan_finalizer_entries (list, ctx);
2089 }
2090
2091 static void
2092 job_scan_major_mod_union_cardtable (WorkerData *worker_data, void *job_data_untyped)
2093 {
2094         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
2095         major_collector.scan_card_table (TRUE, sgen_workers_get_job_gray_queue (worker_data));
2096 }
2097
2098 static void
2099 job_scan_los_mod_union_cardtable (WorkerData *worker_data, void *job_data_untyped)
2100 {
2101         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
2102         sgen_los_scan_card_table (TRUE, sgen_workers_get_job_gray_queue (worker_data));
2103 }
2104
2105 static void
2106 verify_scan_starts (char *start, char *end)
2107 {
2108         size_t i;
2109
2110         for (i = 0; i < nursery_section->num_scan_start; ++i) {
2111                 char *addr = nursery_section->scan_starts [i];
2112                 if (addr > start && addr < end)
2113                         SGEN_LOG (1, "NFC-BAD SCAN START [%zu] %p for obj [%p %p]", i, addr, start, end);
2114         }
2115 }
2116
2117 static void
2118 verify_nursery (void)
2119 {
2120         char *start, *end, *cur, *hole_start;
2121
2122         if (!do_verify_nursery)
2123                 return;
2124
2125         if (nursery_canaries_enabled ())
2126                 SGEN_LOG (1, "Checking nursery canaries...");
2127
2128         /*This cleans up unused fragments */
2129         sgen_nursery_allocator_prepare_for_pinning ();
2130
2131         hole_start = start = cur = sgen_get_nursery_start ();
2132         end = sgen_get_nursery_end ();
2133
2134         while (cur < end) {
2135                 size_t ss, size;
2136
2137                 if (!*(void**)cur) {
2138                         cur += sizeof (void*);
2139                         continue;
2140                 }
2141
2142                 if (object_is_forwarded (cur))
2143                         SGEN_LOG (1, "FORWARDED OBJ %p", cur);
2144                 else if (object_is_pinned (cur))
2145                         SGEN_LOG (1, "PINNED OBJ %p", cur);
2146
2147                 ss = safe_object_get_size ((MonoObject*)cur);
2148                 size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((MonoObject*)cur));
2149                 verify_scan_starts (cur, cur + size);
2150                 if (do_dump_nursery_content) {
2151                         if (cur > hole_start)
2152                                 SGEN_LOG (1, "HOLE [%p %p %d]", hole_start, cur, (int)(cur - hole_start));
2153                         SGEN_LOG (1, "OBJ  [%p %p %d %d %s %d]", cur, cur + size, (int)size, (int)ss, sgen_safe_name ((MonoObject*)cur), (gpointer)LOAD_VTABLE (cur) == sgen_get_array_fill_vtable ());
2154                 }
2155                 if (nursery_canaries_enabled () && (MonoVTable*)SGEN_LOAD_VTABLE (cur) != array_fill_vtable) {
2156                         CHECK_CANARY_FOR_OBJECT (cur);
2157                         CANARIFY_SIZE (size);
2158                 }
2159                 cur += size;
2160                 hole_start = cur;
2161         }
2162 }
2163
2164 /*
2165  * Checks that no objects in the nursery are fowarded or pinned.  This
2166  * is a precondition to restarting the mutator while doing a
2167  * concurrent collection.  Note that we don't clear fragments because
2168  * we depend on that having happened earlier.
2169  */
2170 static void
2171 check_nursery_is_clean (void)
2172 {
2173         char *start, *end, *cur;
2174
2175         start = cur = sgen_get_nursery_start ();
2176         end = sgen_get_nursery_end ();
2177
2178         while (cur < end) {
2179                 size_t ss, size;
2180
2181                 if (!*(void**)cur) {
2182                         cur += sizeof (void*);
2183                         continue;
2184                 }
2185
2186                 g_assert (!object_is_forwarded (cur));
2187                 g_assert (!object_is_pinned (cur));
2188
2189                 ss = safe_object_get_size ((MonoObject*)cur);
2190                 size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((MonoObject*)cur));
2191                 verify_scan_starts (cur, cur + size);
2192
2193                 cur += size;
2194         }
2195 }
2196
2197 static void
2198 init_gray_queue (void)
2199 {
2200         if (sgen_collection_is_concurrent ())
2201                 sgen_workers_init_distribute_gray_queue ();
2202         sgen_gray_object_queue_init (&gray_queue, NULL);
2203 }
2204
2205 /*
2206  * Perform a nursery collection.
2207  *
2208  * Return whether any objects were late-pinned due to being out of memory.
2209  */
2210 static gboolean
2211 collect_nursery (SgenGrayQueue *unpin_queue, gboolean finish_up_concurrent_mark)
2212 {
2213         gboolean needs_major;
2214         size_t max_garbage_amount;
2215         char *nursery_next;
2216         FinishRememberedSetScanJobData *frssjd;
2217         ScanFromRegisteredRootsJobData *scrrjd_normal, *scrrjd_wbarrier;
2218         ScanThreadDataJobData *stdjd;
2219         mword fragment_total;
2220         ScanCopyContext ctx;
2221         TV_DECLARE (atv);
2222         TV_DECLARE (btv);
2223
2224         if (disable_minor_collections)
2225                 return TRUE;
2226
2227         TV_GETTIME (last_minor_collection_start_tv);
2228         atv = last_minor_collection_start_tv;
2229
2230         MONO_GC_BEGIN (GENERATION_NURSERY);
2231         binary_protocol_collection_begin (gc_stats.minor_gc_count, GENERATION_NURSERY);
2232
2233         verify_nursery ();
2234
2235 #ifndef DISABLE_PERFCOUNTERS
2236         mono_perfcounters->gc_collections0++;
2237 #endif
2238
2239         current_collection_generation = GENERATION_NURSERY;
2240         current_object_ops = sgen_minor_collector.serial_ops;
2241
2242         reset_pinned_from_failed_allocation ();
2243
2244         check_scan_starts ();
2245
2246         sgen_nursery_alloc_prepare_for_minor ();
2247
2248         degraded_mode = 0;
2249         objects_pinned = 0;
2250         nursery_next = sgen_nursery_alloc_get_upper_alloc_bound ();
2251         /* FIXME: optimize later to use the higher address where an object can be present */
2252         nursery_next = MAX (nursery_next, sgen_get_nursery_end ());
2253
2254         SGEN_LOG (1, "Start nursery collection %d %p-%p, size: %d", gc_stats.minor_gc_count, sgen_get_nursery_start (), nursery_next, (int)(nursery_next - sgen_get_nursery_start ()));
2255         max_garbage_amount = nursery_next - sgen_get_nursery_start ();
2256         g_assert (nursery_section->size >= max_garbage_amount);
2257
2258         /* world must be stopped already */
2259         TV_GETTIME (btv);
2260         time_minor_pre_collection_fragment_clear += TV_ELAPSED (atv, btv);
2261
2262         if (xdomain_checks) {
2263                 sgen_clear_nursery_fragments ();
2264                 sgen_check_for_xdomain_refs ();
2265         }
2266
2267         nursery_section->next_data = nursery_next;
2268
2269         major_collector.start_nursery_collection ();
2270
2271         sgen_memgov_minor_collection_start ();
2272
2273         init_gray_queue ();
2274
2275         gc_stats.minor_gc_count ++;
2276
2277         if (whole_heap_check_before_collection) {
2278                 sgen_clear_nursery_fragments ();
2279                 sgen_check_whole_heap (finish_up_concurrent_mark);
2280         }
2281         if (consistency_check_at_minor_collection)
2282                 sgen_check_consistency ();
2283
2284         MONO_GC_CHECKPOINT_1 (GENERATION_NURSERY);
2285
2286         sgen_process_fin_stage_entries ();
2287         sgen_process_dislink_stage_entries ();
2288
2289         MONO_GC_CHECKPOINT_2 (GENERATION_NURSERY);
2290
2291         /* pin from pinned handles */
2292         sgen_init_pinning ();
2293         mono_profiler_gc_event (MONO_GC_EVENT_MARK_START, 0);
2294         pin_from_roots (sgen_get_nursery_start (), nursery_next, WORKERS_DISTRIBUTE_GRAY_QUEUE);
2295         /* pin cemented objects */
2296         sgen_pin_cemented_objects ();
2297         /* identify pinned objects */
2298         sgen_optimize_pin_queue ();
2299         sgen_pinning_setup_section (nursery_section);
2300         ctx.scan_func = NULL;
2301         ctx.copy_func = NULL;
2302         ctx.queue = WORKERS_DISTRIBUTE_GRAY_QUEUE;
2303         pin_objects_in_nursery (ctx);
2304         sgen_pinning_trim_queue_to_section (nursery_section);
2305
2306         TV_GETTIME (atv);
2307         time_minor_pinning += TV_ELAPSED (btv, atv);
2308         SGEN_LOG (2, "Finding pinned pointers: %zd in %d usecs", sgen_get_pinned_count (), TV_ELAPSED (btv, atv));
2309         SGEN_LOG (4, "Start scan with %zd pinned objects", sgen_get_pinned_count ());
2310
2311         MONO_GC_CHECKPOINT_3 (GENERATION_NURSERY);
2312
2313         frssjd = sgen_alloc_internal_dynamic (sizeof (FinishRememberedSetScanJobData), INTERNAL_MEM_WORKER_JOB_DATA, TRUE);
2314         frssjd->heap_start = sgen_get_nursery_start ();
2315         frssjd->heap_end = nursery_next;
2316         sgen_workers_enqueue_job (job_finish_remembered_set_scan, frssjd);
2317
2318         /* we don't have complete write barrier yet, so we scan all the old generation sections */
2319         TV_GETTIME (btv);
2320         time_minor_scan_remsets += TV_ELAPSED (atv, btv);
2321         SGEN_LOG (2, "Old generation scan: %d usecs", TV_ELAPSED (atv, btv));
2322
2323         MONO_GC_CHECKPOINT_4 (GENERATION_NURSERY);
2324
2325         /* FIXME: why is this here? */
2326         ctx.scan_func = current_object_ops.scan_object;
2327         ctx.copy_func = NULL;
2328         ctx.queue = &gray_queue;
2329         sgen_drain_gray_stack (-1, ctx);
2330
2331         if (mono_profiler_get_events () & MONO_PROFILE_GC_ROOTS)
2332                 report_registered_roots ();
2333         if (mono_profiler_get_events () & MONO_PROFILE_GC_ROOTS)
2334                 report_finalizer_roots ();
2335         TV_GETTIME (atv);
2336         time_minor_scan_pinned += TV_ELAPSED (btv, atv);
2337
2338         MONO_GC_CHECKPOINT_5 (GENERATION_NURSERY);
2339
2340         /* registered roots, this includes static fields */
2341         scrrjd_normal = sgen_alloc_internal_dynamic (sizeof (ScanFromRegisteredRootsJobData), INTERNAL_MEM_WORKER_JOB_DATA, TRUE);
2342         scrrjd_normal->copy_or_mark_func = current_object_ops.copy_or_mark_object;
2343         scrrjd_normal->scan_func = current_object_ops.scan_object;
2344         scrrjd_normal->heap_start = sgen_get_nursery_start ();
2345         scrrjd_normal->heap_end = nursery_next;
2346         scrrjd_normal->root_type = ROOT_TYPE_NORMAL;
2347         sgen_workers_enqueue_job (job_scan_from_registered_roots, scrrjd_normal);
2348
2349         scrrjd_wbarrier = sgen_alloc_internal_dynamic (sizeof (ScanFromRegisteredRootsJobData), INTERNAL_MEM_WORKER_JOB_DATA, TRUE);
2350         scrrjd_wbarrier->copy_or_mark_func = current_object_ops.copy_or_mark_object;
2351         scrrjd_wbarrier->scan_func = current_object_ops.scan_object;
2352         scrrjd_wbarrier->heap_start = sgen_get_nursery_start ();
2353         scrrjd_wbarrier->heap_end = nursery_next;
2354         scrrjd_wbarrier->root_type = ROOT_TYPE_WBARRIER;
2355         sgen_workers_enqueue_job (job_scan_from_registered_roots, scrrjd_wbarrier);
2356
2357         TV_GETTIME (btv);
2358         time_minor_scan_registered_roots += TV_ELAPSED (atv, btv);
2359
2360         MONO_GC_CHECKPOINT_6 (GENERATION_NURSERY);
2361
2362         /* thread data */
2363         stdjd = sgen_alloc_internal_dynamic (sizeof (ScanThreadDataJobData), INTERNAL_MEM_WORKER_JOB_DATA, TRUE);
2364         stdjd->heap_start = sgen_get_nursery_start ();
2365         stdjd->heap_end = nursery_next;
2366         sgen_workers_enqueue_job (job_scan_thread_data, stdjd);
2367
2368         TV_GETTIME (atv);
2369         time_minor_scan_thread_data += TV_ELAPSED (btv, atv);
2370         btv = atv;
2371
2372         MONO_GC_CHECKPOINT_7 (GENERATION_NURSERY);
2373
2374         g_assert (!sgen_collection_is_concurrent ());
2375
2376         /* Scan the list of objects ready for finalization. If */
2377         sgen_workers_enqueue_job (job_scan_finalizer_entries, fin_ready_list);
2378         sgen_workers_enqueue_job (job_scan_finalizer_entries, critical_fin_list);
2379
2380         MONO_GC_CHECKPOINT_8 (GENERATION_NURSERY);
2381
2382         finish_gray_stack (GENERATION_NURSERY, &gray_queue);
2383         TV_GETTIME (atv);
2384         time_minor_finish_gray_stack += TV_ELAPSED (btv, atv);
2385         mono_profiler_gc_event (MONO_GC_EVENT_MARK_END, 0);
2386
2387         MONO_GC_CHECKPOINT_9 (GENERATION_NURSERY);
2388
2389         /*
2390          * The (single-threaded) finalization code might have done
2391          * some copying/marking so we can only reset the GC thread's
2392          * worker data here instead of earlier when we joined the
2393          * workers.
2394          */
2395         sgen_workers_reset_data ();
2396
2397         if (objects_pinned) {
2398                 sgen_optimize_pin_queue ();
2399                 sgen_pinning_setup_section (nursery_section);
2400         }
2401
2402         /* walk the pin_queue, build up the fragment list of free memory, unmark
2403          * pinned objects as we go, memzero() the empty fragments so they are ready for the
2404          * next allocations.
2405          */
2406         mono_profiler_gc_event (MONO_GC_EVENT_RECLAIM_START, 0);
2407         fragment_total = sgen_build_nursery_fragments (nursery_section, unpin_queue);
2408         if (!fragment_total)
2409                 degraded_mode = 1;
2410
2411         /* Clear TLABs for all threads */
2412         sgen_clear_tlabs ();
2413
2414         mono_profiler_gc_event (MONO_GC_EVENT_RECLAIM_END, 0);
2415         TV_GETTIME (btv);
2416         time_minor_fragment_creation += TV_ELAPSED (atv, btv);
2417         SGEN_LOG (2, "Fragment creation: %d usecs, %lu bytes available", TV_ELAPSED (atv, btv), (unsigned long)fragment_total);
2418
2419         if (consistency_check_at_minor_collection)
2420                 sgen_check_major_refs ();
2421
2422         major_collector.finish_nursery_collection ();
2423
2424         TV_GETTIME (last_minor_collection_end_tv);
2425         gc_stats.minor_gc_time += TV_ELAPSED (last_minor_collection_start_tv, last_minor_collection_end_tv);
2426
2427         if (heap_dump_file)
2428                 dump_heap ("minor", gc_stats.minor_gc_count - 1, NULL);
2429
2430         /* prepare the pin queue for the next collection */
2431         sgen_finish_pinning ();
2432         if (fin_ready_list || critical_fin_list) {
2433                 SGEN_LOG (4, "Finalizer-thread wakeup: ready %d", num_ready_finalizers);
2434                 mono_gc_finalize_notify ();
2435         }
2436         sgen_pin_stats_reset ();
2437         /* clear cemented hash */
2438         sgen_cement_clear_below_threshold ();
2439
2440         g_assert (sgen_gray_object_queue_is_empty (&gray_queue));
2441
2442         remset.finish_minor_collection ();
2443
2444         check_scan_starts ();
2445
2446         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
2447
2448         sgen_memgov_minor_collection_end ();
2449
2450         /*objects are late pinned because of lack of memory, so a major is a good call*/
2451         needs_major = objects_pinned > 0;
2452         current_collection_generation = -1;
2453         objects_pinned = 0;
2454
2455         MONO_GC_END (GENERATION_NURSERY);
2456         binary_protocol_collection_end (gc_stats.minor_gc_count - 1, GENERATION_NURSERY, 0, 0);
2457
2458         if (check_nursery_objects_pinned && !sgen_minor_collector.is_split)
2459                 sgen_check_nursery_objects_pinned (unpin_queue != NULL);
2460
2461         return needs_major;
2462 }
2463
2464 static void
2465 scan_nursery_objects_callback (char *obj, size_t size, ScanCopyContext *ctx)
2466 {
2467         /*
2468          * This is called on all objects in the nursery, including pinned ones, so we need
2469          * to use sgen_obj_get_descriptor_safe(), which masks out the vtable tag bits.
2470          */
2471         ctx->scan_func (obj, sgen_obj_get_descriptor_safe (obj), ctx->queue);
2472 }
2473
2474 static void
2475 scan_nursery_objects (ScanCopyContext ctx)
2476 {
2477         sgen_scan_area_with_callback (nursery_section->data, nursery_section->end_data,
2478                         (IterateObjectCallbackFunc)scan_nursery_objects_callback, (void*)&ctx, FALSE);
2479 }
2480
2481 static void
2482 major_copy_or_mark_from_roots (size_t *old_next_pin_slot, gboolean start_concurrent_mark, gboolean finish_up_concurrent_mark, gboolean scan_mod_union, gboolean scan_whole_nursery)
2483 {
2484         LOSObject *bigobj;
2485         TV_DECLARE (atv);
2486         TV_DECLARE (btv);
2487         /* FIXME: only use these values for the precise scan
2488          * note that to_space pointers should be excluded anyway...
2489          */
2490         char *heap_start = NULL;
2491         char *heap_end = (char*)-1;
2492         gboolean profile_roots = mono_profiler_get_events () & MONO_PROFILE_GC_ROOTS;
2493         GCRootReport root_report = { 0 };
2494         ScanFromRegisteredRootsJobData *scrrjd_normal, *scrrjd_wbarrier;
2495         ScanThreadDataJobData *stdjd;
2496         ScanCopyContext ctx;
2497
2498         if (concurrent_collection_in_progress) {
2499                 /*This cleans up unused fragments */
2500                 sgen_nursery_allocator_prepare_for_pinning ();
2501
2502                 if (do_concurrent_checks)
2503                         check_nursery_is_clean ();
2504         } else {
2505                 /* The concurrent collector doesn't touch the nursery. */
2506                 sgen_nursery_alloc_prepare_for_major ();
2507         }
2508
2509         init_gray_queue ();
2510
2511         TV_GETTIME (atv);
2512
2513         /* Pinning depends on this */
2514         sgen_clear_nursery_fragments ();
2515
2516         if (whole_heap_check_before_collection)
2517                 sgen_check_whole_heap (finish_up_concurrent_mark);
2518
2519         TV_GETTIME (btv);
2520         time_major_pre_collection_fragment_clear += TV_ELAPSED (atv, btv);
2521
2522         if (!sgen_collection_is_concurrent ())
2523                 nursery_section->next_data = sgen_get_nursery_end ();
2524         /* we should also coalesce scanning from sections close to each other
2525          * and deal with pointers outside of the sections later.
2526          */
2527
2528         objects_pinned = 0;
2529         *major_collector.have_swept = FALSE;
2530
2531         if (xdomain_checks) {
2532                 sgen_clear_nursery_fragments ();
2533                 sgen_check_for_xdomain_refs ();
2534         }
2535
2536         if (!concurrent_collection_in_progress) {
2537                 /* Remsets are not useful for a major collection */
2538                 remset.prepare_for_major_collection ();
2539         }
2540
2541         sgen_process_fin_stage_entries ();
2542         sgen_process_dislink_stage_entries ();
2543
2544         TV_GETTIME (atv);
2545         sgen_init_pinning ();
2546         SGEN_LOG (6, "Collecting pinned addresses");
2547         pin_from_roots ((void*)lowest_heap_address, (void*)highest_heap_address, WORKERS_DISTRIBUTE_GRAY_QUEUE);
2548
2549         if (!concurrent_collection_in_progress || finish_up_concurrent_mark) {
2550                 if (major_collector.is_concurrent) {
2551                         /*
2552                          * The concurrent major collector cannot evict
2553                          * yet, so we need to pin cemented objects to
2554                          * not break some asserts.
2555                          *
2556                          * FIXME: We could evict now!
2557                          */
2558                         sgen_pin_cemented_objects ();
2559                 }
2560
2561                 if (!concurrent_collection_in_progress)
2562                         sgen_cement_reset ();
2563         }
2564
2565         sgen_optimize_pin_queue ();
2566
2567         /*
2568          * pin_queue now contains all candidate pointers, sorted and
2569          * uniqued.  We must do two passes now to figure out which
2570          * objects are pinned.
2571          *
2572          * The first is to find within the pin_queue the area for each
2573          * section.  This requires that the pin_queue be sorted.  We
2574          * also process the LOS objects and pinned chunks here.
2575          *
2576          * The second, destructive, pass is to reduce the section
2577          * areas to pointers to the actually pinned objects.
2578          */
2579         SGEN_LOG (6, "Pinning from sections");
2580         /* first pass for the sections */
2581         sgen_find_section_pin_queue_start_end (nursery_section);
2582         major_collector.find_pin_queue_start_ends (WORKERS_DISTRIBUTE_GRAY_QUEUE);
2583         /* identify possible pointers to the insize of large objects */
2584         SGEN_LOG (6, "Pinning from large objects");
2585         for (bigobj = los_object_list; bigobj; bigobj = bigobj->next) {
2586                 size_t dummy;
2587                 if (sgen_find_optimized_pin_queue_area (bigobj->data, (char*)bigobj->data + sgen_los_object_size (bigobj), &dummy, &dummy)) {
2588                         binary_protocol_pin (bigobj->data, (gpointer)LOAD_VTABLE (bigobj->data), safe_object_get_size (((MonoObject*)(bigobj->data))));
2589
2590 #ifdef ENABLE_DTRACE
2591                         if (G_UNLIKELY (MONO_GC_OBJ_PINNED_ENABLED ())) {
2592                                 MonoVTable *vt = (MonoVTable*)LOAD_VTABLE (bigobj->data);
2593                                 MONO_GC_OBJ_PINNED ((mword)bigobj->data, sgen_safe_object_get_size ((MonoObject*)bigobj->data), vt->klass->name_space, vt->klass->name, GENERATION_OLD);
2594                         }
2595 #endif
2596
2597                         if (sgen_los_object_is_pinned (bigobj->data)) {
2598                                 g_assert (finish_up_concurrent_mark);
2599                                 continue;
2600                         }
2601                         sgen_los_pin_object (bigobj->data);
2602                         if (SGEN_OBJECT_HAS_REFERENCES (bigobj->data))
2603                                 GRAY_OBJECT_ENQUEUE (WORKERS_DISTRIBUTE_GRAY_QUEUE, bigobj->data, sgen_obj_get_descriptor (bigobj->data));
2604                         if (G_UNLIKELY (do_pin_stats))
2605                                 sgen_pin_stats_register_object ((char*) bigobj->data, safe_object_get_size ((MonoObject*) bigobj->data));
2606                         SGEN_LOG (6, "Marked large object %p (%s) size: %lu from roots", bigobj->data, safe_name (bigobj->data), (unsigned long)sgen_los_object_size (bigobj));
2607
2608                         if (profile_roots)
2609                                 add_profile_gc_root (&root_report, bigobj->data, MONO_PROFILE_GC_ROOT_PINNING | MONO_PROFILE_GC_ROOT_MISC, 0);
2610                 }
2611         }
2612         if (profile_roots)
2613                 notify_gc_roots (&root_report);
2614         /* second pass for the sections */
2615         ctx.scan_func = concurrent_collection_in_progress ? current_object_ops.scan_object : NULL;
2616         ctx.copy_func = NULL;
2617         ctx.queue = WORKERS_DISTRIBUTE_GRAY_QUEUE;
2618
2619         /*
2620          * Concurrent mark never follows references into the nursery.  In the start and
2621          * finish pauses we must scan live nursery objects, though.
2622          *
2623          * In the finish pause we do this conservatively by scanning all nursery objects.
2624          * Previously we would only scan pinned objects here.  We assumed that all objects
2625          * that were pinned during the nursery collection immediately preceding this finish
2626          * mark would be pinned again here.  Due to the way we get the stack end for the GC
2627          * thread, however, that's not necessarily the case: we scan part of the stack used
2628          * by the GC itself, which changes constantly, so pinning isn't entirely
2629          * deterministic.
2630          *
2631          * The split nursery also complicates things because non-pinned objects can survive
2632          * in the nursery.  That's why we need to do a full scan of the nursery for it, too.
2633          *
2634          * In the future we shouldn't do a preceding nursery collection at all and instead
2635          * do the finish pause with promotion from the nursery.
2636          *
2637          * A further complication arises when we have late-pinned objects from the preceding
2638          * nursery collection.  Those are the result of being out of memory when trying to
2639          * evacuate objects.  They won't be found from the roots, so we just scan the whole
2640          * nursery.
2641          *
2642          * Non-concurrent mark evacuates from the nursery, so it's
2643          * sufficient to just scan pinned nursery objects.
2644          */
2645         if (scan_whole_nursery || finish_up_concurrent_mark || (concurrent_collection_in_progress && sgen_minor_collector.is_split)) {
2646                 scan_nursery_objects (ctx);
2647         } else {
2648                 pin_objects_in_nursery (ctx);
2649                 if (check_nursery_objects_pinned && !sgen_minor_collector.is_split)
2650                         sgen_check_nursery_objects_pinned (!concurrent_collection_in_progress || finish_up_concurrent_mark);
2651         }
2652
2653         major_collector.pin_objects (WORKERS_DISTRIBUTE_GRAY_QUEUE);
2654         if (old_next_pin_slot)
2655                 *old_next_pin_slot = sgen_get_pinned_count ();
2656
2657         TV_GETTIME (btv);
2658         time_major_pinning += TV_ELAPSED (atv, btv);
2659         SGEN_LOG (2, "Finding pinned pointers: %zd in %d usecs", sgen_get_pinned_count (), TV_ELAPSED (atv, btv));
2660         SGEN_LOG (4, "Start scan with %zd pinned objects", sgen_get_pinned_count ());
2661
2662         major_collector.init_to_space ();
2663
2664         /*
2665          * The concurrent collector doesn't move objects, neither on
2666          * the major heap nor in the nursery, so we can mark even
2667          * before pinning has finished.  For the non-concurrent
2668          * collector we start the workers after pinning.
2669          */
2670         if (start_concurrent_mark) {
2671                 sgen_workers_start_all_workers ();
2672                 gray_queue_enable_redirect (WORKERS_DISTRIBUTE_GRAY_QUEUE);
2673         }
2674
2675 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
2676         main_gc_thread = mono_native_thread_self ();
2677 #endif
2678
2679         if (mono_profiler_get_events () & MONO_PROFILE_GC_ROOTS)
2680                 report_registered_roots ();
2681         TV_GETTIME (atv);
2682         time_major_scan_pinned += TV_ELAPSED (btv, atv);
2683
2684         /* registered roots, this includes static fields */
2685         scrrjd_normal = sgen_alloc_internal_dynamic (sizeof (ScanFromRegisteredRootsJobData), INTERNAL_MEM_WORKER_JOB_DATA, TRUE);
2686         scrrjd_normal->copy_or_mark_func = current_object_ops.copy_or_mark_object;
2687         scrrjd_normal->scan_func = current_object_ops.scan_object;
2688         scrrjd_normal->heap_start = heap_start;
2689         scrrjd_normal->heap_end = heap_end;
2690         scrrjd_normal->root_type = ROOT_TYPE_NORMAL;
2691         sgen_workers_enqueue_job (job_scan_from_registered_roots, scrrjd_normal);
2692
2693         scrrjd_wbarrier = sgen_alloc_internal_dynamic (sizeof (ScanFromRegisteredRootsJobData), INTERNAL_MEM_WORKER_JOB_DATA, TRUE);
2694         scrrjd_wbarrier->copy_or_mark_func = current_object_ops.copy_or_mark_object;
2695         scrrjd_wbarrier->scan_func = current_object_ops.scan_object;
2696         scrrjd_wbarrier->heap_start = heap_start;
2697         scrrjd_wbarrier->heap_end = heap_end;
2698         scrrjd_wbarrier->root_type = ROOT_TYPE_WBARRIER;
2699         sgen_workers_enqueue_job (job_scan_from_registered_roots, scrrjd_wbarrier);
2700
2701         TV_GETTIME (btv);
2702         time_major_scan_registered_roots += TV_ELAPSED (atv, btv);
2703
2704         /* Threads */
2705         stdjd = sgen_alloc_internal_dynamic (sizeof (ScanThreadDataJobData), INTERNAL_MEM_WORKER_JOB_DATA, TRUE);
2706         stdjd->heap_start = heap_start;
2707         stdjd->heap_end = heap_end;
2708         sgen_workers_enqueue_job (job_scan_thread_data, stdjd);
2709
2710         TV_GETTIME (atv);
2711         time_major_scan_thread_data += TV_ELAPSED (btv, atv);
2712
2713         TV_GETTIME (btv);
2714         time_major_scan_alloc_pinned += TV_ELAPSED (atv, btv);
2715
2716         if (mono_profiler_get_events () & MONO_PROFILE_GC_ROOTS)
2717                 report_finalizer_roots ();
2718
2719         /* scan the list of objects ready for finalization */
2720         sgen_workers_enqueue_job (job_scan_finalizer_entries, fin_ready_list);
2721         sgen_workers_enqueue_job (job_scan_finalizer_entries, critical_fin_list);
2722
2723         if (scan_mod_union) {
2724                 g_assert (finish_up_concurrent_mark);
2725
2726                 /* Mod union card table */
2727                 sgen_workers_enqueue_job (job_scan_major_mod_union_cardtable, NULL);
2728                 sgen_workers_enqueue_job (job_scan_los_mod_union_cardtable, NULL);
2729         }
2730
2731         TV_GETTIME (atv);
2732         time_major_scan_finalized += TV_ELAPSED (btv, atv);
2733         SGEN_LOG (2, "Root scan: %d usecs", TV_ELAPSED (btv, atv));
2734
2735         TV_GETTIME (btv);
2736         time_major_scan_big_objects += TV_ELAPSED (atv, btv);
2737
2738         if (concurrent_collection_in_progress) {
2739                 /* prepare the pin queue for the next collection */
2740                 sgen_finish_pinning ();
2741
2742                 sgen_pin_stats_reset ();
2743
2744                 if (do_concurrent_checks)
2745                         check_nursery_is_clean ();
2746         }
2747 }
2748
2749 static void
2750 major_start_collection (gboolean concurrent, size_t *old_next_pin_slot)
2751 {
2752         MONO_GC_BEGIN (GENERATION_OLD);
2753         binary_protocol_collection_begin (gc_stats.major_gc_count, GENERATION_OLD);
2754
2755         current_collection_generation = GENERATION_OLD;
2756 #ifndef DISABLE_PERFCOUNTERS
2757         mono_perfcounters->gc_collections1++;
2758 #endif
2759
2760         g_assert (sgen_section_gray_queue_is_empty (sgen_workers_get_distribute_section_gray_queue ()));
2761
2762         if (concurrent) {
2763                 g_assert (major_collector.is_concurrent);
2764                 concurrent_collection_in_progress = TRUE;
2765
2766                 sgen_cement_concurrent_start ();
2767
2768                 current_object_ops = major_collector.major_concurrent_ops;
2769         } else {
2770                 current_object_ops = major_collector.major_ops;
2771         }
2772
2773         reset_pinned_from_failed_allocation ();
2774
2775         sgen_memgov_major_collection_start ();
2776
2777         //count_ref_nonref_objs ();
2778         //consistency_check ();
2779
2780         check_scan_starts ();
2781
2782         degraded_mode = 0;
2783         SGEN_LOG (1, "Start major collection %d", gc_stats.major_gc_count);
2784         gc_stats.major_gc_count ++;
2785
2786         if (major_collector.start_major_collection)
2787                 major_collector.start_major_collection ();
2788
2789         major_copy_or_mark_from_roots (old_next_pin_slot, concurrent, FALSE, FALSE, FALSE);
2790 }
2791
2792 static void
2793 wait_for_workers_to_finish (void)
2794 {
2795         while (!sgen_workers_all_done ())
2796                 g_usleep (200);
2797 }
2798
2799 static void
2800 major_finish_collection (const char *reason, size_t old_next_pin_slot, gboolean scan_mod_union, gboolean scan_whole_nursery)
2801 {
2802         ScannedObjectCounts counts;
2803         LOSObject *bigobj, *prevbo;
2804         TV_DECLARE (atv);
2805         TV_DECLARE (btv);
2806
2807         TV_GETTIME (btv);
2808
2809         if (concurrent_collection_in_progress) {
2810                 sgen_workers_signal_start_nursery_collection_and_wait ();
2811
2812                 current_object_ops = major_collector.major_concurrent_ops;
2813
2814                 major_copy_or_mark_from_roots (NULL, FALSE, TRUE, scan_mod_union, scan_whole_nursery);
2815
2816                 sgen_workers_signal_finish_nursery_collection ();
2817                 gray_queue_enable_redirect (WORKERS_DISTRIBUTE_GRAY_QUEUE);
2818
2819                 sgen_workers_join ();
2820
2821                 SGEN_ASSERT (0, sgen_gray_object_queue_is_empty (&gray_queue), "Why is the gray queue not empty after workers have finished working?");
2822
2823 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
2824                 main_gc_thread = NULL;
2825 #endif
2826
2827                 if (do_concurrent_checks)
2828                         check_nursery_is_clean ();
2829         } else {
2830                 SGEN_ASSERT (0, !scan_whole_nursery, "scan_whole_nursery only applies to concurrent collections");
2831                 current_object_ops = major_collector.major_ops;
2832         }
2833
2834         /*
2835          * The workers have stopped so we need to finish gray queue
2836          * work that might result from finalization in the main GC
2837          * thread.  Redirection must therefore be turned off.
2838          */
2839         sgen_gray_object_queue_disable_alloc_prepare (&gray_queue);
2840         g_assert (sgen_section_gray_queue_is_empty (sgen_workers_get_distribute_section_gray_queue ()));
2841
2842         /* all the objects in the heap */
2843         finish_gray_stack (GENERATION_OLD, &gray_queue);
2844         TV_GETTIME (atv);
2845         time_major_finish_gray_stack += TV_ELAPSED (btv, atv);
2846
2847         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Can't have workers working after joining");
2848
2849         /*
2850          * The (single-threaded) finalization code might have done
2851          * some copying/marking so we can only reset the GC thread's
2852          * worker data here instead of earlier when we joined the
2853          * workers.
2854          */
2855         sgen_workers_reset_data ();
2856
2857         if (objects_pinned) {
2858                 g_assert (!concurrent_collection_in_progress);
2859
2860                 /*
2861                  * This is slow, but we just OOM'd.
2862                  *
2863                  * See comment at `sgen_pin_queue_clear_discarded_entries` for how the pin
2864                  * queue is laid out at this point.
2865                  */
2866                 sgen_pin_queue_clear_discarded_entries (nursery_section, old_next_pin_slot);
2867                 /*
2868                  * We need to reestablish all pinned nursery objects in the pin queue
2869                  * because they're needed for fragment creation.  Unpinning happens by
2870                  * walking the whole queue, so it's not necessary to reestablish where major
2871                  * heap block pins are - all we care is that they're still in there
2872                  * somewhere.
2873                  */
2874                 sgen_optimize_pin_queue ();
2875                 sgen_find_section_pin_queue_start_end (nursery_section);
2876                 objects_pinned = 0;
2877         }
2878
2879         reset_heap_boundaries ();
2880         sgen_update_heap_boundaries ((mword)sgen_get_nursery_start (), (mword)sgen_get_nursery_end ());
2881
2882         if (!concurrent_collection_in_progress) {
2883                 /* walk the pin_queue, build up the fragment list of free memory, unmark
2884                  * pinned objects as we go, memzero() the empty fragments so they are ready for the
2885                  * next allocations.
2886                  */
2887                 if (!sgen_build_nursery_fragments (nursery_section, NULL))
2888                         degraded_mode = 1;
2889
2890                 /* prepare the pin queue for the next collection */
2891                 sgen_finish_pinning ();
2892
2893                 /* Clear TLABs for all threads */
2894                 sgen_clear_tlabs ();
2895
2896                 sgen_pin_stats_reset ();
2897         }
2898
2899         if (concurrent_collection_in_progress)
2900                 sgen_cement_concurrent_finish ();
2901         sgen_cement_clear_below_threshold ();
2902
2903         if (check_mark_bits_after_major_collection)
2904                 sgen_check_heap_marked (concurrent_collection_in_progress);
2905
2906         TV_GETTIME (btv);
2907         time_major_fragment_creation += TV_ELAPSED (atv, btv);
2908
2909
2910         MONO_GC_SWEEP_BEGIN (GENERATION_OLD, !major_collector.sweeps_lazily);
2911
2912         /* sweep the big objects list */
2913         prevbo = NULL;
2914         for (bigobj = los_object_list; bigobj;) {
2915                 g_assert (!object_is_pinned (bigobj->data));
2916                 if (sgen_los_object_is_pinned (bigobj->data)) {
2917                         sgen_los_unpin_object (bigobj->data);
2918                         sgen_update_heap_boundaries ((mword)bigobj->data, (mword)bigobj->data + sgen_los_object_size (bigobj));
2919                 } else {
2920                         LOSObject *to_free;
2921                         /* not referenced anywhere, so we can free it */
2922                         if (prevbo)
2923                                 prevbo->next = bigobj->next;
2924                         else
2925                                 los_object_list = bigobj->next;
2926                         to_free = bigobj;
2927                         bigobj = bigobj->next;
2928                         sgen_los_free_object (to_free);
2929                         continue;
2930                 }
2931                 prevbo = bigobj;
2932                 bigobj = bigobj->next;
2933         }
2934
2935         TV_GETTIME (atv);
2936         time_major_free_bigobjs += TV_ELAPSED (btv, atv);
2937
2938         sgen_los_sweep ();
2939
2940         TV_GETTIME (btv);
2941         time_major_los_sweep += TV_ELAPSED (atv, btv);
2942
2943         major_collector.sweep ();
2944
2945         MONO_GC_SWEEP_END (GENERATION_OLD, !major_collector.sweeps_lazily);
2946
2947         TV_GETTIME (atv);
2948         time_major_sweep += TV_ELAPSED (btv, atv);
2949
2950         if (heap_dump_file)
2951                 dump_heap ("major", gc_stats.major_gc_count - 1, reason);
2952
2953         if (fin_ready_list || critical_fin_list) {
2954                 SGEN_LOG (4, "Finalizer-thread wakeup: ready %d", num_ready_finalizers);
2955                 mono_gc_finalize_notify ();
2956         }
2957
2958         g_assert (sgen_gray_object_queue_is_empty (&gray_queue));
2959
2960         sgen_memgov_major_collection_end ();
2961         current_collection_generation = -1;
2962
2963         memset (&counts, 0, sizeof (ScannedObjectCounts));
2964         major_collector.finish_major_collection (&counts);
2965
2966         g_assert (sgen_section_gray_queue_is_empty (sgen_workers_get_distribute_section_gray_queue ()));
2967
2968         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Can't have workers working after major collection has finished");
2969         if (concurrent_collection_in_progress)
2970                 concurrent_collection_in_progress = FALSE;
2971
2972         check_scan_starts ();
2973
2974         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
2975
2976         //consistency_check ();
2977
2978         MONO_GC_END (GENERATION_OLD);
2979         binary_protocol_collection_end (gc_stats.major_gc_count - 1, GENERATION_OLD, counts.num_scanned_objects, counts.num_unique_scanned_objects);
2980 }
2981
2982 static gboolean
2983 major_do_collection (const char *reason)
2984 {
2985         TV_DECLARE (time_start);
2986         TV_DECLARE (time_end);
2987         size_t old_next_pin_slot;
2988
2989         if (disable_major_collections)
2990                 return FALSE;
2991
2992         if (major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked) {
2993                 long long num_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2994                 g_assert (!num_marked);
2995         }
2996
2997         /* world must be stopped already */
2998         TV_GETTIME (time_start);
2999
3000         major_start_collection (FALSE, &old_next_pin_slot);
3001         major_finish_collection (reason, old_next_pin_slot, FALSE, FALSE);
3002
3003         TV_GETTIME (time_end);
3004         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (time_start, time_end);
3005
3006         /* FIXME: also report this to the user, preferably in gc-end. */
3007         if (major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked)
3008                 major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
3009
3010         return bytes_pinned_from_failed_allocation > 0;
3011 }
3012
3013 static void
3014 major_start_concurrent_collection (const char *reason)
3015 {
3016         TV_DECLARE (time_start);
3017         TV_DECLARE (time_end);
3018         long long num_objects_marked;
3019
3020         if (disable_major_collections)
3021                 return;
3022
3023         TV_GETTIME (time_start);
3024         SGEN_TV_GETTIME (time_major_conc_collection_start);
3025
3026         num_objects_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
3027         g_assert (num_objects_marked == 0);
3028
3029         MONO_GC_CONCURRENT_START_BEGIN (GENERATION_OLD);
3030         binary_protocol_concurrent_start ();
3031
3032         // FIXME: store reason and pass it when finishing
3033         major_start_collection (TRUE, NULL);
3034
3035         gray_queue_redirect (&gray_queue);
3036         sgen_workers_wait_for_jobs_finished ();
3037
3038         num_objects_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
3039         MONO_GC_CONCURRENT_START_END (GENERATION_OLD, num_objects_marked);
3040
3041         TV_GETTIME (time_end);
3042         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (time_start, time_end);
3043
3044         current_collection_generation = -1;
3045 }
3046
3047 /*
3048  * Returns whether the major collection has finished.
3049  */
3050 static gboolean
3051 major_should_finish_concurrent_collection (void)
3052 {
3053         SGEN_ASSERT (0, sgen_gray_object_queue_is_empty (&gray_queue), "Why is the gray queue not empty before we have started doing anything?");
3054         return sgen_workers_all_done ();
3055 }
3056
3057 static void
3058 major_update_concurrent_collection (void)
3059 {
3060         TV_DECLARE (total_start);
3061         TV_DECLARE (total_end);
3062
3063         TV_GETTIME (total_start);
3064
3065         MONO_GC_CONCURRENT_UPDATE_FINISH_BEGIN (GENERATION_OLD, major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ());
3066         binary_protocol_concurrent_update ();
3067
3068         major_collector.update_cardtable_mod_union ();
3069         sgen_los_update_cardtable_mod_union ();
3070
3071         MONO_GC_CONCURRENT_UPDATE_END (GENERATION_OLD, major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ());
3072
3073         TV_GETTIME (total_end);
3074         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (total_start, total_end);
3075 }
3076
3077 static void
3078 major_finish_concurrent_collection (void)
3079 {
3080         TV_DECLARE (total_start);
3081         TV_DECLARE (total_end);
3082         gboolean late_pinned;
3083         SgenGrayQueue unpin_queue;
3084         memset (&unpin_queue, 0, sizeof (unpin_queue));
3085
3086         TV_GETTIME (total_start);
3087
3088         MONO_GC_CONCURRENT_UPDATE_FINISH_BEGIN (GENERATION_OLD, major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ());
3089         binary_protocol_concurrent_finish ();
3090
3091         /*
3092          * The major collector can add global remsets which are processed in the finishing
3093          * nursery collection, below.  That implies that the workers must have finished
3094          * marking before the nursery collection is allowed to run, otherwise we might miss
3095          * some remsets.
3096          */
3097         wait_for_workers_to_finish ();
3098
3099         SGEN_TV_GETTIME (time_major_conc_collection_end);
3100         gc_stats.major_gc_time_concurrent += SGEN_TV_ELAPSED (time_major_conc_collection_start, time_major_conc_collection_end);
3101
3102         major_collector.update_cardtable_mod_union ();
3103         sgen_los_update_cardtable_mod_union ();
3104
3105         late_pinned = collect_nursery (&unpin_queue, TRUE);
3106
3107         if (mod_union_consistency_check)
3108                 sgen_check_mod_union_consistency ();
3109
3110         current_collection_generation = GENERATION_OLD;
3111         major_finish_collection ("finishing", -1, TRUE, late_pinned);
3112
3113         if (whole_heap_check_before_collection)
3114                 sgen_check_whole_heap (FALSE);
3115
3116         unpin_objects_from_queue (&unpin_queue);
3117         sgen_gray_object_queue_deinit (&unpin_queue);
3118
3119         MONO_GC_CONCURRENT_FINISH_END (GENERATION_OLD, major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ());
3120
3121         TV_GETTIME (total_end);
3122         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (total_start, total_end) - TV_ELAPSED (last_minor_collection_start_tv, last_minor_collection_end_tv);
3123
3124         current_collection_generation = -1;
3125 }
3126
3127 /*
3128  * Ensure an allocation request for @size will succeed by freeing enough memory.
3129  *
3130  * LOCKING: The GC lock MUST be held.
3131  */
3132 void
3133 sgen_ensure_free_space (size_t size)
3134 {
3135         int generation_to_collect = -1;
3136         const char *reason = NULL;
3137
3138
3139         if (size > SGEN_MAX_SMALL_OBJ_SIZE) {
3140                 if (sgen_need_major_collection (size)) {
3141                         reason = "LOS overflow";
3142                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
3143                 }
3144         } else {
3145                 if (degraded_mode) {
3146                         if (sgen_need_major_collection (size)) {
3147                                 reason = "Degraded mode overflow";
3148                                 generation_to_collect = GENERATION_OLD;
3149                         }
3150                 } else if (sgen_need_major_collection (size)) {
3151                         reason = "Minor allowance";
3152                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
3153                 } else {
3154                         generation_to_collect = GENERATION_NURSERY;
3155                         reason = "Nursery full";
3156                 }
3157         }
3158
3159         if (generation_to_collect == -1) {
3160                 if (concurrent_collection_in_progress && sgen_workers_all_done ()) {
3161                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
3162                         reason = "Finish concurrent collection";
3163                 }
3164         }
3165
3166         if (generation_to_collect == -1)
3167                 return;
3168         sgen_perform_collection (size, generation_to_collect, reason, FALSE);
3169 }
3170
3171 /*
3172  * LOCKING: Assumes the GC lock is held.
3173  */
3174 void
3175 sgen_perform_collection (size_t requested_size, int generation_to_collect, const char *reason, gboolean wait_to_finish)
3176 {
3177         TV_DECLARE (gc_start);
3178         TV_DECLARE (gc_end);
3179         TV_DECLARE (gc_total_start);
3180         TV_DECLARE (gc_total_end);
3181         GGTimingInfo infos [2];
3182         int overflow_generation_to_collect = -1;
3183         int oldest_generation_collected = generation_to_collect;
3184         const char *overflow_reason = NULL;
3185
3186         MONO_GC_REQUESTED (generation_to_collect, requested_size, wait_to_finish ? 1 : 0);
3187         if (wait_to_finish)
3188                 binary_protocol_collection_force (generation_to_collect);
3189
3190         SGEN_ASSERT (0, generation_to_collect == GENERATION_NURSERY || generation_to_collect == GENERATION_OLD, "What generation is this?");
3191
3192         mono_profiler_gc_event (MONO_GC_EVENT_START, generation_to_collect);
3193
3194         TV_GETTIME (gc_start);
3195
3196         sgen_stop_world (generation_to_collect);
3197
3198         TV_GETTIME (gc_total_start);
3199
3200         if (concurrent_collection_in_progress) {
3201                 /*
3202                  * We update the concurrent collection.  If it finished, we're done.  If
3203                  * not, and we've been asked to do a nursery collection, we do that.
3204                  */
3205                 gboolean finish = major_should_finish_concurrent_collection () || (wait_to_finish && generation_to_collect == GENERATION_OLD);
3206
3207                 if (finish) {
3208                         major_finish_concurrent_collection ();
3209                         oldest_generation_collected = GENERATION_OLD;
3210                 } else {
3211                         sgen_workers_signal_start_nursery_collection_and_wait ();
3212
3213                         major_update_concurrent_collection ();
3214                         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY)
3215                                 collect_nursery (NULL, FALSE);
3216
3217                         sgen_workers_signal_finish_nursery_collection ();
3218                 }
3219
3220                 goto done;
3221         }
3222
3223         /*
3224          * If we've been asked to do a major collection, and the major collector wants to
3225          * run synchronously (to evacuate), we set the flag to do that.
3226          */
3227         if (generation_to_collect == GENERATION_OLD &&
3228                         allow_synchronous_major &&
3229                         major_collector.want_synchronous_collection &&
3230                         *major_collector.want_synchronous_collection) {
3231                 wait_to_finish = TRUE;
3232         }
3233
3234         SGEN_ASSERT (0, !concurrent_collection_in_progress, "Why did this not get handled above?");
3235
3236         /*
3237          * There's no concurrent collection in progress.  Collect the generation we're asked
3238          * to collect.  If the major collector is concurrent and we're not forced to wait,
3239          * start a concurrent collection.
3240          */
3241         // FIXME: extract overflow reason
3242         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY) {
3243                 if (collect_nursery (NULL, FALSE)) {
3244                         overflow_generation_to_collect = GENERATION_OLD;
3245                         overflow_reason = "Minor overflow";
3246                 }
3247         } else {
3248                 if (major_collector.is_concurrent && !wait_to_finish) {
3249                         collect_nursery (NULL, FALSE);
3250                         major_start_concurrent_collection (reason);
3251                         // FIXME: set infos[0] properly
3252                         goto done;
3253                 }
3254
3255                 if (major_do_collection (reason)) {
3256                         overflow_generation_to_collect = GENERATION_NURSERY;
3257                         overflow_reason = "Excessive pinning";
3258                 }
3259         }
3260
3261         TV_GETTIME (gc_end);
3262
3263         memset (infos, 0, sizeof (infos));
3264         infos [0].generation = generation_to_collect;
3265         infos [0].reason = reason;
3266         infos [0].is_overflow = FALSE;
3267         infos [1].generation = -1;
3268         infos [0].total_time = SGEN_TV_ELAPSED (gc_start, gc_end);
3269
3270         SGEN_ASSERT (0, !concurrent_collection_in_progress, "Why did this not get handled above?");
3271
3272         if (overflow_generation_to_collect != -1) {
3273                 /*
3274                  * We need to do an overflow collection, either because we ran out of memory
3275                  * or the nursery is fully pinned.
3276                  */
3277
3278                 mono_profiler_gc_event (MONO_GC_EVENT_START, overflow_generation_to_collect);
3279                 infos [1].generation = overflow_generation_to_collect;
3280                 infos [1].reason = overflow_reason;
3281                 infos [1].is_overflow = TRUE;
3282                 infos [1].total_time = gc_end;
3283
3284                 if (overflow_generation_to_collect == GENERATION_NURSERY)
3285                         collect_nursery (NULL, FALSE);
3286                 else
3287                         major_do_collection (overflow_reason);
3288
3289                 TV_GETTIME (gc_end);
3290                 infos [1].total_time = SGEN_TV_ELAPSED (infos [1].total_time, gc_end);
3291
3292                 /* keep events symmetric */
3293                 mono_profiler_gc_event (MONO_GC_EVENT_END, overflow_generation_to_collect);
3294
3295                 oldest_generation_collected = MAX (oldest_generation_collected, overflow_generation_to_collect);
3296         }
3297
3298         SGEN_LOG (2, "Heap size: %lu, LOS size: %lu", (unsigned long)mono_gc_get_heap_size (), (unsigned long)los_memory_usage);
3299
3300         /* this also sets the proper pointers for the next allocation */
3301         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY && !sgen_can_alloc_size (requested_size)) {
3302                 /* TypeBuilder and MonoMethod are killing mcs with fragmentation */
3303                 SGEN_LOG (1, "nursery collection didn't find enough room for %zd alloc (%zd pinned)", requested_size, sgen_get_pinned_count ());
3304                 sgen_dump_pin_queue ();
3305                 degraded_mode = 1;
3306         }
3307
3308  done:
3309         g_assert (sgen_gray_object_queue_is_empty (&gray_queue));
3310
3311         TV_GETTIME (gc_total_end);
3312         time_max = MAX (time_max, TV_ELAPSED (gc_total_start, gc_total_end));
3313
3314         sgen_restart_world (oldest_generation_collected, infos);
3315
3316         mono_profiler_gc_event (MONO_GC_EVENT_END, generation_to_collect);
3317 }
3318
3319 /*
3320  * ######################################################################
3321  * ########  Memory allocation from the OS
3322  * ######################################################################
3323  * This section of code deals with getting memory from the OS and
3324  * allocating memory for GC-internal data structures.
3325  * Internal memory can be handled with a freelist for small objects.
3326  */
3327
3328 /*
3329  * Debug reporting.
3330  */
3331 G_GNUC_UNUSED static void
3332 report_internal_mem_usage (void)
3333 {
3334         printf ("Internal memory usage:\n");
3335         sgen_report_internal_mem_usage ();
3336         printf ("Pinned memory usage:\n");
3337         major_collector.report_pinned_memory_usage ();
3338 }
3339
3340 /*
3341  * ######################################################################
3342  * ########  Finalization support
3343  * ######################################################################
3344  */
3345
3346 static inline gboolean
3347 sgen_major_is_object_alive (void *object)
3348 {
3349         mword objsize;
3350
3351         /* Oldgen objects can be pinned and forwarded too */
3352         if (SGEN_OBJECT_IS_PINNED (object) || SGEN_OBJECT_IS_FORWARDED (object))
3353                 return TRUE;
3354
3355         /*
3356          * FIXME: major_collector.is_object_live() also calculates the
3357          * size.  Avoid the double calculation.
3358          */
3359         objsize = SGEN_ALIGN_UP (sgen_safe_object_get_size ((MonoObject*)object));
3360         if (objsize > SGEN_MAX_SMALL_OBJ_SIZE)
3361                 return sgen_los_object_is_pinned (object);
3362
3363         return major_collector.is_object_live (object);
3364 }
3365
3366 /*
3367  * If the object has been forwarded it means it's still referenced from a root.
3368  * If it is pinned it's still alive as well.
3369  * A LOS object is only alive if we have pinned it.
3370  * Return TRUE if @obj is ready to be finalized.
3371  */
3372 static inline gboolean
3373 sgen_is_object_alive (void *object)
3374 {
3375         if (ptr_in_nursery (object))
3376                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
3377
3378         return sgen_major_is_object_alive (object);
3379 }
3380
3381 /*
3382  * This function returns true if @object is either alive or it belongs to the old gen
3383  * and we're currently doing a minor collection.
3384  */
3385 static inline int
3386 sgen_is_object_alive_for_current_gen (char *object)
3387 {
3388         if (ptr_in_nursery (object))
3389                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
3390
3391         if (current_collection_generation == GENERATION_NURSERY)
3392                 return TRUE;
3393
3394         return sgen_major_is_object_alive (object);
3395 }
3396
3397 /*
3398  * This function returns true if @object is either alive and belongs to the
3399  * current collection - major collections are full heap, so old gen objects
3400  * are never alive during a minor collection.
3401  */
3402 static inline int
3403 sgen_is_object_alive_and_on_current_collection (char *object)
3404 {
3405         if (ptr_in_nursery (object))
3406                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
3407
3408         if (current_collection_generation == GENERATION_NURSERY)
3409                 return FALSE;
3410
3411         return sgen_major_is_object_alive (object);
3412 }
3413
3414
3415 gboolean
3416 sgen_gc_is_object_ready_for_finalization (void *object)
3417 {
3418         return !sgen_is_object_alive (object);
3419 }
3420
3421 static gboolean
3422 has_critical_finalizer (MonoObject *obj)
3423 {
3424         MonoClass *class;
3425
3426         if (!mono_defaults.critical_finalizer_object)
3427                 return FALSE;
3428
3429         class = ((MonoVTable*)LOAD_VTABLE (obj))->klass;
3430
3431         return mono_class_has_parent_fast (class, mono_defaults.critical_finalizer_object);
3432 }
3433
3434 static gboolean
3435 is_finalization_aware (MonoObject *obj)
3436 {
3437         MonoVTable *vt = ((MonoVTable*)LOAD_VTABLE (obj));
3438         return (vt->gc_bits & SGEN_GC_BIT_FINALIZER_AWARE) == SGEN_GC_BIT_FINALIZER_AWARE;
3439 }
3440
3441 void
3442 sgen_queue_finalization_entry (MonoObject *obj)
3443 {
3444         FinalizeReadyEntry *entry = sgen_alloc_internal (INTERNAL_MEM_FINALIZE_READY_ENTRY);
3445         gboolean critical = has_critical_finalizer (obj);
3446         entry->object = obj;
3447         if (critical) {
3448                 entry->next = critical_fin_list;
3449                 critical_fin_list = entry;
3450         } else {
3451                 entry->next = fin_ready_list;
3452                 fin_ready_list = entry;
3453         }
3454
3455         if (fin_callbacks.object_queued_for_finalization && is_finalization_aware (obj))
3456                 fin_callbacks.object_queued_for_finalization (obj);
3457
3458 #ifdef ENABLE_DTRACE
3459         if (G_UNLIKELY (MONO_GC_FINALIZE_ENQUEUE_ENABLED ())) {
3460                 int gen = sgen_ptr_in_nursery (obj) ? GENERATION_NURSERY : GENERATION_OLD;
3461                 MonoVTable *vt = (MonoVTable*)LOAD_VTABLE (obj);
3462                 MONO_GC_FINALIZE_ENQUEUE ((mword)obj, sgen_safe_object_get_size (obj),
3463                                 vt->klass->name_space, vt->klass->name, gen, critical);
3464         }
3465 #endif
3466 }
3467
3468 gboolean
3469 sgen_object_is_live (void *obj)
3470 {
3471         return sgen_is_object_alive_and_on_current_collection (obj);
3472 }
3473
3474 /* LOCKING: requires that the GC lock is held */
3475 static void
3476 null_ephemerons_for_domain (MonoDomain *domain)
3477 {
3478         EphemeronLinkNode *current = ephemeron_list, *prev = NULL;
3479
3480         while (current) {
3481                 MonoObject *object = (MonoObject*)current->array;
3482
3483                 if (object && !object->vtable) {
3484                         EphemeronLinkNode *tmp = current;
3485
3486                         if (prev)
3487                                 prev->next = current->next;
3488                         else
3489                                 ephemeron_list = current->next;
3490
3491                         current = current->next;
3492                         sgen_free_internal (tmp, INTERNAL_MEM_EPHEMERON_LINK);
3493                 } else {
3494                         prev = current;
3495                         current = current->next;
3496                 }
3497         }
3498 }
3499
3500 /* LOCKING: requires that the GC lock is held */
3501 static void
3502 clear_unreachable_ephemerons (ScanCopyContext ctx)
3503 {
3504         CopyOrMarkObjectFunc copy_func = ctx.copy_func;
3505         GrayQueue *queue = ctx.queue;
3506         EphemeronLinkNode *current = ephemeron_list, *prev = NULL;
3507         MonoArray *array;
3508         Ephemeron *cur, *array_end;
3509         char *tombstone;
3510
3511         while (current) {
3512                 char *object = current->array;
3513
3514                 if (!sgen_is_object_alive_for_current_gen (object)) {
3515                         EphemeronLinkNode *tmp = current;
3516
3517                         SGEN_LOG (5, "Dead Ephemeron array at %p", object);
3518
3519                         if (prev)
3520                                 prev->next = current->next;
3521                         else
3522                                 ephemeron_list = current->next;
3523
3524                         current = current->next;
3525                         sgen_free_internal (tmp, INTERNAL_MEM_EPHEMERON_LINK);
3526
3527                         continue;
3528                 }
3529
3530                 copy_func ((void**)&object, queue);
3531                 current->array = object;
3532
3533                 SGEN_LOG (5, "Clearing unreachable entries for ephemeron array at %p", object);
3534
3535                 array = (MonoArray*)object;
3536                 cur = mono_array_addr (array, Ephemeron, 0);
3537                 array_end = cur + mono_array_length_fast (array);
3538                 tombstone = (char*)((MonoVTable*)LOAD_VTABLE (object))->domain->ephemeron_tombstone;
3539
3540                 for (; cur < array_end; ++cur) {
3541                         char *key = (char*)cur->key;
3542
3543                         if (!key || key == tombstone)
3544                                 continue;
3545
3546                         SGEN_LOG (5, "[%td] key %p (%s) value %p (%s)", cur - mono_array_addr (array, Ephemeron, 0),
3547                                 key, sgen_is_object_alive_for_current_gen (key) ? "reachable" : "unreachable",
3548                                 cur->value, cur->value && sgen_is_object_alive_for_current_gen (cur->value) ? "reachable" : "unreachable");
3549
3550                         if (!sgen_is_object_alive_for_current_gen (key)) {
3551                                 cur->key = tombstone;
3552                                 cur->value = NULL;
3553                                 continue;
3554                         }
3555                 }
3556                 prev = current;
3557                 current = current->next;
3558         }
3559 }
3560
3561 /*
3562 LOCKING: requires that the GC lock is held
3563
3564 Limitations: We scan all ephemerons on every collection since the current design doesn't allow for a simple nursery/mature split.
3565 */
3566 static int
3567 mark_ephemerons_in_range (ScanCopyContext ctx)
3568 {
3569         CopyOrMarkObjectFunc copy_func = ctx.copy_func;
3570         GrayQueue *queue = ctx.queue;
3571         int nothing_marked = 1;
3572         EphemeronLinkNode *current = ephemeron_list;
3573         MonoArray *array;
3574         Ephemeron *cur, *array_end;
3575         char *tombstone;
3576
3577         for (current = ephemeron_list; current; current = current->next) {
3578                 char *object = current->array;
3579                 SGEN_LOG (5, "Ephemeron array at %p", object);
3580
3581                 /*It has to be alive*/
3582                 if (!sgen_is_object_alive_for_current_gen (object)) {
3583                         SGEN_LOG (5, "\tnot reachable");
3584                         continue;
3585                 }
3586
3587                 copy_func ((void**)&object, queue);
3588
3589                 array = (MonoArray*)object;
3590                 cur = mono_array_addr (array, Ephemeron, 0);
3591                 array_end = cur + mono_array_length_fast (array);
3592                 tombstone = (char*)((MonoVTable*)LOAD_VTABLE (object))->domain->ephemeron_tombstone;
3593
3594                 for (; cur < array_end; ++cur) {
3595                         char *key = cur->key;
3596
3597                         if (!key || key == tombstone)
3598                                 continue;
3599
3600                         SGEN_LOG (5, "[%td] key %p (%s) value %p (%s)", cur - mono_array_addr (array, Ephemeron, 0),
3601                                 key, sgen_is_object_alive_for_current_gen (key) ? "reachable" : "unreachable",
3602                                 cur->value, cur->value && sgen_is_object_alive_for_current_gen (cur->value) ? "reachable" : "unreachable");
3603
3604                         if (sgen_is_object_alive_for_current_gen (key)) {
3605                                 char *value = cur->value;
3606
3607                                 copy_func ((void**)&cur->key, queue);
3608                                 if (value) {
3609                                         if (!sgen_is_object_alive_for_current_gen (value))
3610                                                 nothing_marked = 0;
3611                                         copy_func ((void**)&cur->value, queue);
3612                                 }
3613                         }
3614                 }
3615         }
3616
3617         SGEN_LOG (5, "Ephemeron run finished. Is it done %d", nothing_marked);
3618         return nothing_marked;
3619 }
3620
3621 int
3622 mono_gc_invoke_finalizers (void)
3623 {
3624         FinalizeReadyEntry *entry = NULL;
3625         gboolean entry_is_critical = FALSE;
3626         int count = 0;
3627         void *obj;
3628         /* FIXME: batch to reduce lock contention */
3629         while (fin_ready_list || critical_fin_list) {
3630                 LOCK_GC;
3631
3632                 if (entry) {
3633                         FinalizeReadyEntry **list = entry_is_critical ? &critical_fin_list : &fin_ready_list;
3634
3635                         /* We have finalized entry in the last
3636                            interation, now we need to remove it from
3637                            the list. */
3638                         if (*list == entry)
3639                                 *list = entry->next;
3640                         else {
3641                                 FinalizeReadyEntry *e = *list;
3642                                 while (e->next != entry)
3643                                         e = e->next;
3644                                 e->next = entry->next;
3645                         }
3646                         sgen_free_internal (entry, INTERNAL_MEM_FINALIZE_READY_ENTRY);
3647                         entry = NULL;
3648                 }
3649
3650                 /* Now look for the first non-null entry. */
3651                 for (entry = fin_ready_list; entry && !entry->object; entry = entry->next)
3652                         ;
3653                 if (entry) {
3654                         entry_is_critical = FALSE;
3655                 } else {
3656                         entry_is_critical = TRUE;
3657                         for (entry = critical_fin_list; entry && !entry->object; entry = entry->next)
3658                                 ;
3659                 }
3660
3661                 if (entry) {
3662                         g_assert (entry->object);
3663                         num_ready_finalizers--;
3664                         obj = entry->object;
3665                         entry->object = NULL;
3666                         SGEN_LOG (7, "Finalizing object %p (%s)", obj, safe_name (obj));
3667                 }
3668
3669                 UNLOCK_GC;
3670
3671                 if (!entry)
3672                         break;
3673
3674                 g_assert (entry->object == NULL);
3675                 count++;
3676                 /* the object is on the stack so it is pinned */
3677                 /*g_print ("Calling finalizer for object: %p (%s)\n", entry->object, safe_name (entry->object));*/
3678                 mono_gc_run_finalize (obj, NULL);
3679         }
3680         g_assert (!entry);
3681         return count;
3682 }
3683
3684 gboolean
3685 mono_gc_pending_finalizers (void)
3686 {
3687         return fin_ready_list || critical_fin_list;
3688 }
3689
3690 /*
3691  * ######################################################################
3692  * ########  registered roots support
3693  * ######################################################################
3694  */
3695
3696 /*
3697  * We do not coalesce roots.
3698  */
3699 static int
3700 mono_gc_register_root_inner (char *start, size_t size, void *descr, int root_type)
3701 {
3702         RootRecord new_root;
3703         int i;
3704         LOCK_GC;
3705         for (i = 0; i < ROOT_TYPE_NUM; ++i) {
3706                 RootRecord *root = sgen_hash_table_lookup (&roots_hash [i], start);
3707                 /* we allow changing the size and the descriptor (for thread statics etc) */
3708                 if (root) {
3709                         size_t old_size = root->end_root - start;
3710                         root->end_root = start + size;
3711                         g_assert (((root->root_desc != 0) && (descr != NULL)) ||
3712                                           ((root->root_desc == 0) && (descr == NULL)));
3713                         root->root_desc = (mword)descr;
3714                         roots_size += size;
3715                         roots_size -= old_size;
3716                         UNLOCK_GC;
3717                         return TRUE;
3718                 }
3719         }
3720
3721         new_root.end_root = start + size;
3722         new_root.root_desc = (mword)descr;
3723
3724         sgen_hash_table_replace (&roots_hash [root_type], start, &new_root, NULL);
3725         roots_size += size;
3726
3727         SGEN_LOG (3, "Added root for range: %p-%p, descr: %p  (%d/%d bytes)", start, new_root.end_root, descr, (int)size, (int)roots_size);
3728
3729         UNLOCK_GC;
3730         return TRUE;
3731 }
3732
3733 int
3734 mono_gc_register_root (char *start, size_t size, void *descr)
3735 {
3736         return mono_gc_register_root_inner (start, size, descr, descr ? ROOT_TYPE_NORMAL : ROOT_TYPE_PINNED);
3737 }
3738
3739 int
3740 mono_gc_register_root_wbarrier (char *start, size_t size, void *descr)
3741 {
3742         return mono_gc_register_root_inner (start, size, descr, ROOT_TYPE_WBARRIER);
3743 }
3744
3745 void
3746 mono_gc_deregister_root (char* addr)
3747 {
3748         int root_type;
3749         RootRecord root;
3750
3751         LOCK_GC;
3752         for (root_type = 0; root_type < ROOT_TYPE_NUM; ++root_type) {
3753                 if (sgen_hash_table_remove (&roots_hash [root_type], addr, &root))
3754                         roots_size -= (root.end_root - addr);
3755         }
3756         UNLOCK_GC;
3757 }
3758
3759 /*
3760  * ######################################################################
3761  * ########  Thread handling (stop/start code)
3762  * ######################################################################
3763  */
3764
3765 unsigned int sgen_global_stop_count = 0;
3766
3767 int
3768 sgen_get_current_collection_generation (void)
3769 {
3770         return current_collection_generation;
3771 }
3772
3773 void
3774 mono_gc_set_gc_callbacks (MonoGCCallbacks *callbacks)
3775 {
3776         gc_callbacks = *callbacks;
3777 }
3778
3779 MonoGCCallbacks *
3780 mono_gc_get_gc_callbacks ()
3781 {
3782         return &gc_callbacks;
3783 }
3784
3785 /* Variables holding start/end nursery so it won't have to be passed at every call */
3786 static void *scan_area_arg_start, *scan_area_arg_end;
3787
3788 void
3789 mono_gc_conservatively_scan_area (void *start, void *end)
3790 {
3791         conservatively_pin_objects_from (start, end, scan_area_arg_start, scan_area_arg_end, PIN_TYPE_STACK);
3792 }
3793
3794 void*
3795 mono_gc_scan_object (void *obj, void *gc_data)
3796 {
3797         UserCopyOrMarkData *data = gc_data;
3798         current_object_ops.copy_or_mark_object (&obj, data->queue);
3799         return obj;
3800 }
3801
3802 /*
3803  * Mark from thread stacks and registers.
3804  */
3805 static void
3806 scan_thread_data (void *start_nursery, void *end_nursery, gboolean precise, GrayQueue *queue)
3807 {
3808         SgenThreadInfo *info;
3809
3810         scan_area_arg_start = start_nursery;
3811         scan_area_arg_end = end_nursery;
3812
3813         FOREACH_THREAD (info) {
3814                 if (info->skip) {
3815                         SGEN_LOG (3, "Skipping dead thread %p, range: %p-%p, size: %td", info, info->stack_start, info->stack_end, (char*)info->stack_end - (char*)info->stack_start);
3816                         continue;
3817                 }
3818                 if (info->gc_disabled) {
3819                         SGEN_LOG (3, "GC disabled for thread %p, range: %p-%p, size: %td", info, info->stack_start, info->stack_end, (char*)info->stack_end - (char*)info->stack_start);
3820                         continue;
3821                 }
3822                 if (mono_thread_info_run_state (info) != STATE_RUNNING) {
3823                         SGEN_LOG (3, "Skipping non-running thread %p, range: %p-%p, size: %td (state %d)", info, info->stack_start, info->stack_end, (char*)info->stack_end - (char*)info->stack_start, mono_thread_info_run_state (info));
3824                         continue;
3825                 }
3826                 SGEN_LOG (3, "Scanning thread %p, range: %p-%p, size: %td, pinned=%zd", info, info->stack_start, info->stack_end, (char*)info->stack_end - (char*)info->stack_start, sgen_get_pinned_count ());
3827                 if (gc_callbacks.thread_mark_func && !conservative_stack_mark) {
3828                         UserCopyOrMarkData data = { NULL, queue };
3829                         gc_callbacks.thread_mark_func (info->runtime_data, info->stack_start, info->stack_end, precise, &data);
3830                 } else if (!precise) {
3831                         if (!conservative_stack_mark) {
3832                                 fprintf (stderr, "Precise stack mark not supported - disabling.\n");
3833                                 conservative_stack_mark = TRUE;
3834                         }
3835                         conservatively_pin_objects_from (info->stack_start, info->stack_end, start_nursery, end_nursery, PIN_TYPE_STACK);
3836                 }
3837
3838                 if (!precise) {
3839 #ifdef USE_MONO_CTX
3840                         conservatively_pin_objects_from ((void**)&info->ctx, (void**)&info->ctx + ARCH_NUM_REGS,
3841                                 start_nursery, end_nursery, PIN_TYPE_STACK);
3842 #else
3843                         conservatively_pin_objects_from ((void**)&info->regs, (void**)&info->regs + ARCH_NUM_REGS,
3844                                         start_nursery, end_nursery, PIN_TYPE_STACK);
3845 #endif
3846                 }
3847         } END_FOREACH_THREAD
3848 }
3849
3850 static gboolean
3851 ptr_on_stack (void *ptr)
3852 {
3853         gpointer stack_start = &stack_start;
3854         SgenThreadInfo *info = mono_thread_info_current ();
3855
3856         if (ptr >= stack_start && ptr < (gpointer)info->stack_end)
3857                 return TRUE;
3858         return FALSE;
3859 }
3860
3861 static void*
3862 sgen_thread_register (SgenThreadInfo* info, void *addr)
3863 {
3864         size_t stsize = 0;
3865         guint8 *staddr = NULL;
3866
3867 #ifndef HAVE_KW_THREAD
3868         info->tlab_start = info->tlab_next = info->tlab_temp_end = info->tlab_real_end = NULL;
3869
3870         g_assert (!mono_native_tls_get_value (thread_info_key));
3871         mono_native_tls_set_value (thread_info_key, info);
3872 #else
3873         sgen_thread_info = info;
3874 #endif
3875
3876 #ifdef SGEN_POSIX_STW
3877         info->stop_count = -1;
3878         info->signal = 0;
3879 #endif
3880         info->skip = 0;
3881         info->stack_start = NULL;
3882         info->stopped_ip = NULL;
3883         info->stopped_domain = NULL;
3884 #ifdef USE_MONO_CTX
3885         memset (&info->ctx, 0, sizeof (MonoContext));
3886 #else
3887         memset (&info->regs, 0, sizeof (info->regs));
3888 #endif
3889
3890         sgen_init_tlab_info (info);
3891
3892         binary_protocol_thread_register ((gpointer)mono_thread_info_get_tid (info));
3893
3894         /* On win32, stack_start_limit should be 0, since the stack can grow dynamically */
3895         mono_thread_info_get_stack_bounds (&staddr, &stsize);
3896         if (staddr) {
3897 #ifndef HOST_WIN32
3898                 info->stack_start_limit = staddr;
3899 #endif
3900                 info->stack_end = staddr + stsize;
3901         } else {
3902                 gsize stack_bottom = (gsize)addr;
3903                 stack_bottom += 4095;
3904                 stack_bottom &= ~4095;
3905                 info->stack_end = (char*)stack_bottom;
3906         }
3907
3908 #ifdef HAVE_KW_THREAD
3909         stack_end = info->stack_end;
3910 #endif
3911
3912         SGEN_LOG (3, "registered thread %p (%p) stack end %p", info, (gpointer)mono_thread_info_get_tid (info), info->stack_end);
3913
3914         if (gc_callbacks.thread_attach_func)
3915                 info->runtime_data = gc_callbacks.thread_attach_func ();
3916         return info;
3917 }
3918
3919 static void
3920 sgen_thread_detach (SgenThreadInfo *p)
3921 {
3922         /* If a delegate is passed to native code and invoked on a thread we dont
3923          * know about, the jit will register it with mono_jit_thread_attach, but
3924          * we have no way of knowing when that thread goes away.  SGen has a TSD
3925          * so we assume that if the domain is still registered, we can detach
3926          * the thread
3927          */
3928         if (mono_domain_get ())
3929                 mono_thread_detach_internal (mono_thread_internal_current ());
3930 }
3931
3932 static void
3933 sgen_thread_unregister (SgenThreadInfo *p)
3934 {
3935         MonoNativeThreadId tid;
3936
3937         tid = mono_thread_info_get_tid (p);
3938         binary_protocol_thread_unregister ((gpointer)tid);
3939         SGEN_LOG (3, "unregister thread %p (%p)", p, (gpointer)tid);
3940
3941 #ifndef HAVE_KW_THREAD
3942         mono_native_tls_set_value (thread_info_key, NULL);
3943 #else
3944         sgen_thread_info = NULL;
3945 #endif
3946
3947         if (p->info.runtime_thread)
3948                 mono_threads_add_joinable_thread ((gpointer)tid);
3949
3950         if (gc_callbacks.thread_detach_func) {
3951                 gc_callbacks.thread_detach_func (p->runtime_data);
3952                 p->runtime_data = NULL;
3953         }
3954 }
3955
3956
3957 static void
3958 sgen_thread_attach (SgenThreadInfo *info)
3959 {
3960         LOCK_GC;
3961         /*this is odd, can we get attached before the gc is inited?*/
3962         init_stats ();
3963         UNLOCK_GC;
3964
3965         if (gc_callbacks.thread_attach_func && !info->runtime_data)
3966                 info->runtime_data = gc_callbacks.thread_attach_func ();
3967 }
3968 gboolean
3969 mono_gc_register_thread (void *baseptr)
3970 {
3971         return mono_thread_info_attach (baseptr) != NULL;
3972 }
3973
3974 /*
3975  * mono_gc_set_stack_end:
3976  *
3977  *   Set the end of the current threads stack to STACK_END. The stack space between
3978  * STACK_END and the real end of the threads stack will not be scanned during collections.
3979  */
3980 void
3981 mono_gc_set_stack_end (void *stack_end)
3982 {
3983         SgenThreadInfo *info;
3984
3985         LOCK_GC;
3986         info = mono_thread_info_current ();
3987         if (info) {
3988                 g_assert (stack_end < info->stack_end);
3989                 info->stack_end = stack_end;
3990         }
3991         UNLOCK_GC;
3992 }
3993
3994 #if USE_PTHREAD_INTERCEPT
3995
3996
3997 int
3998 mono_gc_pthread_create (pthread_t *new_thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void *), void *arg)
3999 {
4000         return pthread_create (new_thread, attr, start_routine, arg);
4001 }
4002
4003 int
4004 mono_gc_pthread_join (pthread_t thread, void **retval)
4005 {
4006         return pthread_join (thread, retval);
4007 }
4008
4009 int
4010 mono_gc_pthread_detach (pthread_t thread)
4011 {
4012         return pthread_detach (thread);
4013 }
4014
4015 void
4016 mono_gc_pthread_exit (void *retval)
4017 {
4018         mono_thread_info_detach ();
4019         pthread_exit (retval);
4020         g_assert_not_reached ();
4021 }
4022
4023 #endif /* USE_PTHREAD_INTERCEPT */
4024
4025 /*
4026  * ######################################################################
4027  * ########  Write barriers
4028  * ######################################################################
4029  */
4030
4031 /*
4032  * Note: the write barriers first do the needed GC work and then do the actual store:
4033  * this way the value is visible to the conservative GC scan after the write barrier
4034  * itself. If a GC interrupts the barrier in the middle, value will be kept alive by
4035  * the conservative scan, otherwise by the remembered set scan.
4036  */
4037 void
4038 mono_gc_wbarrier_set_field (MonoObject *obj, gpointer field_ptr, MonoObject* value)
4039 {
4040         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_set_field);
4041         if (ptr_in_nursery (field_ptr)) {
4042                 *(void**)field_ptr = value;
4043                 return;
4044         }
4045         SGEN_LOG (8, "Adding remset at %p", field_ptr);
4046         if (value)
4047                 binary_protocol_wbarrier (field_ptr, value, value->vtable);
4048
4049         remset.wbarrier_set_field (obj, field_ptr, value);
4050 }
4051
4052 void
4053 mono_gc_wbarrier_set_arrayref (MonoArray *arr, gpointer slot_ptr, MonoObject* value)
4054 {
4055         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_set_arrayref);
4056         if (ptr_in_nursery (slot_ptr)) {
4057                 *(void**)slot_ptr = value;
4058                 return;
4059         }
4060         SGEN_LOG (8, "Adding remset at %p", slot_ptr);
4061         if (value)
4062                 binary_protocol_wbarrier (slot_ptr, value, value->vtable);
4063
4064         remset.wbarrier_set_arrayref (arr, slot_ptr, value);
4065 }
4066
4067 void
4068 mono_gc_wbarrier_arrayref_copy (gpointer dest_ptr, gpointer src_ptr, int count)
4069 {
4070         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_arrayref_copy);
4071         /*This check can be done without taking a lock since dest_ptr array is pinned*/
4072         if (ptr_in_nursery (dest_ptr) || count <= 0) {
4073                 mono_gc_memmove_aligned (dest_ptr, src_ptr, count * sizeof (gpointer));
4074                 return;
4075         }
4076
4077 #ifdef SGEN_HEAVY_BINARY_PROTOCOL
4078         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ()) {
4079                 int i;
4080                 for (i = 0; i < count; ++i) {
4081                         gpointer dest = (gpointer*)dest_ptr + i;
4082                         gpointer obj = *((gpointer*)src_ptr + i);
4083                         if (obj)
4084                                 binary_protocol_wbarrier (dest, obj, (gpointer)LOAD_VTABLE (obj));
4085                 }
4086         }
4087 #endif
4088
4089         remset.wbarrier_arrayref_copy (dest_ptr, src_ptr, count);
4090 }
4091
4092 static char *found_obj;
4093
4094 static void
4095 find_object_for_ptr_callback (char *obj, size_t size, void *user_data)
4096 {
4097         char *ptr = user_data;
4098
4099         if (ptr >= obj && ptr < obj + size) {
4100                 g_assert (!found_obj);
4101                 found_obj = obj;
4102         }
4103 }
4104
4105 /* for use in the debugger */
4106 char* find_object_for_ptr (char *ptr);
4107 char*
4108 find_object_for_ptr (char *ptr)
4109 {
4110         if (ptr >= nursery_section->data && ptr < nursery_section->end_data) {
4111                 found_obj = NULL;
4112                 sgen_scan_area_with_callback (nursery_section->data, nursery_section->end_data,
4113                                 find_object_for_ptr_callback, ptr, TRUE);
4114                 if (found_obj)
4115                         return found_obj;
4116         }
4117
4118         found_obj = NULL;
4119         sgen_los_iterate_objects (find_object_for_ptr_callback, ptr);
4120         if (found_obj)
4121                 return found_obj;
4122
4123         /*
4124          * Very inefficient, but this is debugging code, supposed to
4125          * be called from gdb, so we don't care.
4126          */
4127         found_obj = NULL;
4128         major_collector.iterate_objects (ITERATE_OBJECTS_SWEEP_ALL, find_object_for_ptr_callback, ptr);
4129         return found_obj;
4130 }
4131
4132 void
4133 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (gpointer ptr)
4134 {
4135         gpointer obj;
4136
4137         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_generic_store);
4138
4139 #ifdef XDOMAIN_CHECKS_IN_WBARRIER
4140         /* FIXME: ptr_in_heap must be called with the GC lock held */
4141         if (xdomain_checks && *(MonoObject**)ptr && ptr_in_heap (ptr)) {
4142                 char *start = find_object_for_ptr (ptr);
4143                 MonoObject *value = *(MonoObject**)ptr;
4144                 LOCK_GC;
4145                 g_assert (start);
4146                 if (start) {
4147                         MonoObject *obj = (MonoObject*)start;
4148                         if (obj->vtable->domain != value->vtable->domain)
4149                                 g_assert (is_xdomain_ref_allowed (ptr, start, obj->vtable->domain));
4150                 }
4151                 UNLOCK_GC;
4152         }
4153 #endif
4154
4155         obj = *(gpointer*)ptr;
4156         if (obj)
4157                 binary_protocol_wbarrier (ptr, obj, (gpointer)LOAD_VTABLE (obj));
4158
4159         if (ptr_in_nursery (ptr) || ptr_on_stack (ptr)) {
4160                 SGEN_LOG (8, "Skipping remset at %p", ptr);
4161                 return;
4162         }
4163
4164         /*
4165          * We need to record old->old pointer locations for the
4166          * concurrent collector.
4167          */
4168         if (!ptr_in_nursery (obj) && !concurrent_collection_in_progress) {
4169                 SGEN_LOG (8, "Skipping remset at %p", ptr);
4170                 return;
4171         }
4172
4173         SGEN_LOG (8, "Adding remset at %p", ptr);
4174
4175         remset.wbarrier_generic_nostore (ptr);
4176 }
4177
4178 void
4179 mono_gc_wbarrier_generic_store (gpointer ptr, MonoObject* value)
4180 {
4181         SGEN_LOG (8, "Wbarrier store at %p to %p (%s)", ptr, value, value ? safe_name (value) : "null");
4182         SGEN_UPDATE_REFERENCE_ALLOW_NULL (ptr, value);
4183         if (ptr_in_nursery (value))
4184                 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (ptr);
4185         sgen_dummy_use (value);
4186 }
4187
4188 /* Same as mono_gc_wbarrier_generic_store () but performs the store
4189  * as an atomic operation with release semantics.
4190  */
4191 void
4192 mono_gc_wbarrier_generic_store_atomic (gpointer ptr, MonoObject *value)
4193 {
4194         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_generic_store_atomic);
4195
4196         SGEN_LOG (8, "Wbarrier atomic store at %p to %p (%s)", ptr, value, value ? safe_name (value) : "null");
4197
4198         InterlockedWritePointer (ptr, value);
4199
4200         if (ptr_in_nursery (value))
4201                 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (ptr);
4202
4203         sgen_dummy_use (value);
4204 }
4205
4206 void mono_gc_wbarrier_value_copy_bitmap (gpointer _dest, gpointer _src, int size, unsigned bitmap)
4207 {
4208         mword *dest = _dest;
4209         mword *src = _src;
4210
4211         while (size) {
4212                 if (bitmap & 0x1)
4213                         mono_gc_wbarrier_generic_store (dest, (MonoObject*)*src);
4214                 else
4215                         SGEN_UPDATE_REFERENCE_ALLOW_NULL (dest, *src);
4216                 ++src;
4217                 ++dest;
4218                 size -= SIZEOF_VOID_P;
4219                 bitmap >>= 1;
4220         }
4221 }
4222
4223 #ifdef SGEN_HEAVY_BINARY_PROTOCOL
4224 #undef HANDLE_PTR
4225 #define HANDLE_PTR(ptr,obj) do {                                        \
4226                 gpointer o = *(gpointer*)(ptr);                         \
4227                 if ((o)) {                                              \
4228                         gpointer d = ((char*)dest) + ((char*)(ptr) - (char*)(obj)); \
4229                         binary_protocol_wbarrier (d, o, (gpointer) LOAD_VTABLE (o)); \
4230                 }                                                       \
4231         } while (0)
4232
4233 static void
4234 scan_object_for_binary_protocol_copy_wbarrier (gpointer dest, char *start, mword desc)
4235 {
4236 #define SCAN_OBJECT_NOVTABLE
4237 #include "sgen-scan-object.h"
4238 }
4239 #endif
4240
4241 void
4242 mono_gc_wbarrier_value_copy (gpointer dest, gpointer src, int count, MonoClass *klass)
4243 {
4244         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_value_copy);
4245         g_assert (klass->valuetype);
4246
4247         SGEN_LOG (8, "Adding value remset at %p, count %d, descr %p for class %s (%p)", dest, count, klass->gc_descr, klass->name, klass);
4248
4249         if (ptr_in_nursery (dest) || ptr_on_stack (dest) || !SGEN_CLASS_HAS_REFERENCES (klass)) {
4250                 size_t element_size = mono_class_value_size (klass, NULL);
4251                 size_t size = count * element_size;
4252                 mono_gc_memmove_atomic (dest, src, size);
4253                 return;
4254         }
4255
4256 #ifdef SGEN_HEAVY_BINARY_PROTOCOL
4257         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ()) {
4258                 size_t element_size = mono_class_value_size (klass, NULL);
4259                 int i;
4260                 for (i = 0; i < count; ++i) {
4261                         scan_object_for_binary_protocol_copy_wbarrier ((char*)dest + i * element_size,
4262                                         (char*)src + i * element_size - sizeof (MonoObject),
4263                                         (mword) klass->gc_descr);
4264                 }
4265         }
4266 #endif
4267
4268         remset.wbarrier_value_copy (dest, src, count, klass);
4269 }
4270
4271 /**
4272  * mono_gc_wbarrier_object_copy:
4273  *
4274  * Write barrier to call when obj is the result of a clone or copy of an object.
4275  */
4276 void
4277 mono_gc_wbarrier_object_copy (MonoObject* obj, MonoObject *src)
4278 {
4279         int size;
4280
4281         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_object_copy);
4282
4283         if (ptr_in_nursery (obj) || ptr_on_stack (obj)) {
4284                 size = mono_object_class (obj)->instance_size;
4285                 mono_gc_memmove_aligned ((char*)obj + sizeof (MonoObject), (char*)src + sizeof (MonoObject),
4286                                 size - sizeof (MonoObject));
4287                 return;
4288         }
4289
4290 #ifdef SGEN_HEAVY_BINARY_PROTOCOL
4291         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ())
4292                 scan_object_for_binary_protocol_copy_wbarrier (obj, (char*)src, (mword) src->vtable->gc_descr);
4293 #endif
4294
4295         remset.wbarrier_object_copy (obj, src);
4296 }
4297
4298
4299 /*
4300  * ######################################################################
4301  * ########  Other mono public interface functions.
4302  * ######################################################################
4303  */
4304
4305 #define REFS_SIZE 128
4306 typedef struct {
4307         void *data;
4308         MonoGCReferences callback;
4309         int flags;
4310         int count;
4311         int called;
4312         MonoObject *refs [REFS_SIZE];
4313         uintptr_t offsets [REFS_SIZE];
4314 } HeapWalkInfo;
4315
4316 #undef HANDLE_PTR
4317 #define HANDLE_PTR(ptr,obj)     do {    \
4318                 if (*(ptr)) {   \
4319                         if (hwi->count == REFS_SIZE) {  \
4320                                 hwi->callback ((MonoObject*)start, mono_object_class (start), hwi->called? 0: size, hwi->count, hwi->refs, hwi->offsets, hwi->data);    \
4321                                 hwi->count = 0; \
4322                                 hwi->called = 1;        \
4323                         }       \
4324                         hwi->offsets [hwi->count] = (char*)(ptr)-(char*)start;  \
4325                         hwi->refs [hwi->count++] = *(ptr);      \
4326                 }       \
4327         } while (0)
4328
4329 static void
4330 collect_references (HeapWalkInfo *hwi, char *start, size_t size)
4331 {
4332         mword desc = sgen_obj_get_descriptor (start);
4333
4334 #include "sgen-scan-object.h"
4335 }
4336
4337 static void
4338 walk_references (char *start, size_t size, void *data)
4339 {
4340         HeapWalkInfo *hwi = data;
4341         hwi->called = 0;
4342         hwi->count = 0;
4343         collect_references (hwi, start, size);
4344         if (hwi->count || !hwi->called)
4345                 hwi->callback ((MonoObject*)start, mono_object_class (start), hwi->called? 0: size, hwi->count, hwi->refs, hwi->offsets, hwi->data);
4346 }
4347
4348 /**
4349  * mono_gc_walk_heap:
4350  * @flags: flags for future use
4351  * @callback: a function pointer called for each object in the heap
4352  * @data: a user data pointer that is passed to callback
4353  *
4354  * This function can be used to iterate over all the live objects in the heap:
4355  * for each object, @callback is invoked, providing info about the object's
4356  * location in memory, its class, its size and the objects it references.
4357  * For each referenced object it's offset from the object address is
4358  * reported in the offsets array.
4359  * The object references may be buffered, so the callback may be invoked
4360  * multiple times for the same object: in all but the first call, the size
4361  * argument will be zero.
4362  * Note that this function can be only called in the #MONO_GC_EVENT_PRE_START_WORLD
4363  * profiler event handler.
4364  *
4365  * Returns: a non-zero value if the GC doesn't support heap walking
4366  */
4367 int
4368 mono_gc_walk_heap (int flags, MonoGCReferences callback, void *data)
4369 {
4370         HeapWalkInfo hwi;
4371
4372         hwi.flags = flags;
4373         hwi.callback = callback;
4374         hwi.data = data;
4375
4376         sgen_clear_nursery_fragments ();
4377         sgen_scan_area_with_callback (nursery_section->data, nursery_section->end_data, walk_references, &hwi, FALSE);
4378
4379         major_collector.iterate_objects (ITERATE_OBJECTS_SWEEP_ALL, walk_references, &hwi);
4380         sgen_los_iterate_objects (walk_references, &hwi);
4381
4382         return 0;
4383 }
4384
4385 void
4386 mono_gc_collect (int generation)
4387 {
4388         LOCK_GC;
4389         if (generation > 1)
4390                 generation = 1;
4391         sgen_perform_collection (0, generation, "user request", TRUE);
4392         UNLOCK_GC;
4393 }
4394
4395 int
4396 mono_gc_max_generation (void)
4397 {
4398         return 1;
4399 }
4400
4401 int
4402 mono_gc_collection_count (int generation)
4403 {
4404         if (generation == 0)
4405                 return gc_stats.minor_gc_count;
4406         return gc_stats.major_gc_count;
4407 }
4408
4409 int64_t
4410 mono_gc_get_used_size (void)
4411 {
4412         gint64 tot = 0;
4413         LOCK_GC;
4414         tot = los_memory_usage;
4415         tot += nursery_section->next_data - nursery_section->data;
4416         tot += major_collector.get_used_size ();
4417         /* FIXME: account for pinned objects */
4418         UNLOCK_GC;
4419         return tot;
4420 }
4421
4422 int
4423 mono_gc_get_los_limit (void)
4424 {
4425         return MAX_SMALL_OBJ_SIZE;
4426 }
4427
4428 void
4429 mono_gc_set_string_length (MonoString *str, gint32 new_length)
4430 {
4431         mono_unichar2 *new_end = str->chars + new_length;
4432
4433         /* zero the discarded string. This null-delimits the string and allows
4434          * the space to be reclaimed by SGen. */
4435
4436         if (nursery_canaries_enabled () && sgen_ptr_in_nursery (str)) {
4437                 CHECK_CANARY_FOR_OBJECT (str);
4438                 memset (new_end, 0, (str->length - new_length + 1) * sizeof (mono_unichar2) + CANARY_SIZE);
4439                 memcpy (new_end + 1 , CANARY_STRING, CANARY_SIZE);
4440         } else {
4441                 memset (new_end, 0, (str->length - new_length + 1) * sizeof (mono_unichar2));
4442         }
4443
4444         str->length = new_length;
4445 }
4446
4447 gboolean
4448 mono_gc_user_markers_supported (void)
4449 {
4450         return TRUE;
4451 }
4452
4453 gboolean
4454 mono_object_is_alive (MonoObject* o)
4455 {
4456         return TRUE;
4457 }
4458
4459 int
4460 mono_gc_get_generation (MonoObject *obj)
4461 {
4462         if (ptr_in_nursery (obj))
4463                 return 0;
4464         return 1;
4465 }
4466
4467 void
4468 mono_gc_enable_events (void)
4469 {
4470 }
4471
4472 void
4473 mono_gc_weak_link_add (void **link_addr, MonoObject *obj, gboolean track)
4474 {
4475         sgen_register_disappearing_link (obj, link_addr, track, FALSE);
4476 }
4477
4478 void
4479 mono_gc_weak_link_remove (void **link_addr, gboolean track)
4480 {
4481         sgen_register_disappearing_link (NULL, link_addr, track, FALSE);
4482 }
4483
4484 MonoObject*
4485 mono_gc_weak_link_get (void **link_addr)
4486 {
4487         void * volatile *link_addr_volatile;
4488         void *ptr;
4489         MonoObject *obj;
4490  retry:
4491         link_addr_volatile = link_addr;
4492         ptr = (void*)*link_addr_volatile;
4493         /*
4494          * At this point we have a hidden pointer.  If the GC runs
4495          * here, it will not recognize the hidden pointer as a
4496          * reference, and if the object behind it is not referenced
4497          * elsewhere, it will be freed.  Once the world is restarted
4498          * we reveal the pointer, giving us a pointer to a freed
4499          * object.  To make sure we don't return it, we load the
4500          * hidden pointer again.  If it's still the same, we can be
4501          * sure the object reference is valid.
4502          */
4503         if (ptr)
4504                 obj = (MonoObject*) REVEAL_POINTER (ptr);
4505         else
4506                 return NULL;
4507
4508         mono_memory_barrier ();
4509
4510         /*
4511          * During the second bridge processing step the world is
4512          * running again.  That step processes all weak links once
4513          * more to null those that refer to dead objects.  Before that
4514          * is completed, those links must not be followed, so we
4515          * conservatively wait for bridge processing when any weak
4516          * link is dereferenced.
4517          */
4518         if (G_UNLIKELY (bridge_processing_in_progress))
4519                 mono_gc_wait_for_bridge_processing ();
4520
4521         if ((void*)*link_addr_volatile != ptr)
4522                 goto retry;
4523
4524         return obj;
4525 }
4526
4527 gboolean
4528 mono_gc_ephemeron_array_add (MonoObject *obj)
4529 {
4530         EphemeronLinkNode *node;
4531
4532         LOCK_GC;
4533
4534         node = sgen_alloc_internal (INTERNAL_MEM_EPHEMERON_LINK);
4535         if (!node) {
4536                 UNLOCK_GC;
4537                 return FALSE;
4538         }
4539         node->array = (char*)obj;
4540         node->next = ephemeron_list;
4541         ephemeron_list = node;
4542
4543         SGEN_LOG (5, "Registered ephemeron array %p", obj);
4544
4545         UNLOCK_GC;
4546         return TRUE;
4547 }
4548
4549 gboolean
4550 mono_gc_set_allow_synchronous_major (gboolean flag)
4551 {
4552         if (!major_collector.is_concurrent)
4553                 return flag;
4554
4555         allow_synchronous_major = flag;
4556         return TRUE;
4557 }
4558
4559 void*
4560 mono_gc_invoke_with_gc_lock (MonoGCLockedCallbackFunc func, void *data)
4561 {
4562         void *result;
4563         LOCK_INTERRUPTION;
4564         result = func (data);
4565         UNLOCK_INTERRUPTION;
4566         return result;
4567 }
4568
4569 gboolean
4570 mono_gc_is_gc_thread (void)
4571 {
4572         gboolean result;
4573         LOCK_GC;
4574         result = mono_thread_info_current () != NULL;
4575         UNLOCK_GC;
4576         return result;
4577 }
4578
4579 static gboolean
4580 is_critical_method (MonoMethod *method)
4581 {
4582         return mono_runtime_is_critical_method (method) || sgen_is_critical_method (method);
4583 }
4584
4585 void
4586 sgen_env_var_error (const char *env_var, const char *fallback, const char *description_format, ...)
4587 {
4588         va_list ap;
4589
4590         va_start (ap, description_format);
4591
4592         fprintf (stderr, "Warning: In environment variable `%s': ", env_var);
4593         vfprintf (stderr, description_format, ap);
4594         if (fallback)
4595                 fprintf (stderr, " - %s", fallback);
4596         fprintf (stderr, "\n");
4597
4598         va_end (ap);
4599 }
4600
4601 static gboolean
4602 parse_double_in_interval (const char *env_var, const char *opt_name, const char *opt, double min, double max, double *result)
4603 {
4604         char *endptr;
4605         double val = strtod (opt, &endptr);
4606         if (endptr == opt) {
4607                 sgen_env_var_error (env_var, "Using default value.", "`%s` must be a number.", opt_name);
4608                 return FALSE;
4609         }
4610         else if (val < min || val > max) {
4611                 sgen_env_var_error (env_var, "Using default value.", "`%s` must be between %.2f - %.2f.", opt_name, min, max);
4612                 return FALSE;
4613         }
4614         *result = val;
4615         return TRUE;
4616 }
4617
4618 void
4619 mono_gc_base_init (void)
4620 {
4621         MonoThreadInfoCallbacks cb;
4622         const char *env;
4623         char **opts, **ptr;
4624         char *major_collector_opt = NULL;
4625         char *minor_collector_opt = NULL;
4626         size_t max_heap = 0;
4627         size_t soft_limit = 0;
4628         int result;
4629         int dummy;
4630         gboolean debug_print_allowance = FALSE;
4631         double allowance_ratio = 0, save_target = 0;
4632         gboolean have_split_nursery = FALSE;
4633         gboolean cement_enabled = TRUE;
4634
4635         mono_counters_init ();
4636
4637         do {
4638                 result = InterlockedCompareExchange (&gc_initialized, -1, 0);
4639                 switch (result) {
4640                 case 1:
4641                         /* already inited */
4642                         return;
4643                 case -1:
4644                         /* being inited by another thread */
4645                         g_usleep (1000);
4646                         break;
4647                 case 0:
4648                         /* we will init it */
4649                         break;
4650                 default:
4651                         g_assert_not_reached ();
4652                 }
4653         } while (result != 0);
4654
4655         SGEN_TV_GETTIME (sgen_init_timestamp);
4656
4657         LOCK_INIT (gc_mutex);
4658
4659         pagesize = mono_pagesize ();
4660         gc_debug_file = stderr;
4661
4662         cb.thread_register = sgen_thread_register;
4663         cb.thread_detach = sgen_thread_detach;
4664         cb.thread_unregister = sgen_thread_unregister;
4665         cb.thread_attach = sgen_thread_attach;
4666         cb.mono_method_is_critical = (gpointer)is_critical_method;
4667 #ifndef HOST_WIN32
4668         cb.thread_exit = mono_gc_pthread_exit;
4669         cb.mono_gc_pthread_create = (gpointer)mono_gc_pthread_create;
4670 #endif
4671
4672         mono_threads_init (&cb, sizeof (SgenThreadInfo));
4673
4674         LOCK_INIT (sgen_interruption_mutex);
4675
4676         if ((env = g_getenv (MONO_GC_PARAMS_NAME))) {
4677                 opts = g_strsplit (env, ",", -1);
4678                 for (ptr = opts; *ptr; ++ptr) {
4679                         char *opt = *ptr;
4680                         if (g_str_has_prefix (opt, "major=")) {
4681                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
4682                                 major_collector_opt = g_strdup (opt);
4683                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "minor=")) {
4684                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
4685                                 minor_collector_opt = g_strdup (opt);
4686                         }
4687                 }
4688         } else {
4689                 opts = NULL;
4690         }
4691
4692         init_stats ();
4693         sgen_init_internal_allocator ();
4694         sgen_init_nursery_allocator ();
4695         sgen_init_fin_weak_hash ();
4696         sgen_init_stw ();
4697         sgen_init_hash_table ();
4698         sgen_init_descriptors ();
4699         sgen_init_gray_queues ();
4700
4701         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_SECTION, SGEN_SIZEOF_GC_MEM_SECTION);
4702         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_FINALIZE_READY_ENTRY, sizeof (FinalizeReadyEntry));
4703         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_GRAY_QUEUE, sizeof (GrayQueueSection));
4704         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_EPHEMERON_LINK, sizeof (EphemeronLinkNode));
4705
4706 #ifndef HAVE_KW_THREAD
4707         mono_native_tls_alloc (&thread_info_key, NULL);
4708 #if defined(__APPLE__) || defined (HOST_WIN32)
4709         /*
4710          * CEE_MONO_TLS requires the tls offset, not the key, so the code below only works on darwin,
4711          * where the two are the same.
4712          */
4713         mono_tls_key_set_offset (TLS_KEY_SGEN_THREAD_INFO, thread_info_key);
4714 #endif
4715 #else
4716         {
4717                 int tls_offset = -1;
4718                 MONO_THREAD_VAR_OFFSET (sgen_thread_info, tls_offset);
4719                 mono_tls_key_set_offset (TLS_KEY_SGEN_THREAD_INFO, tls_offset);
4720         }
4721 #endif
4722
4723         /*
4724          * This needs to happen before any internal allocations because
4725          * it inits the small id which is required for hazard pointer
4726          * operations.
4727          */
4728         sgen_os_init ();
4729
4730         mono_thread_info_attach (&dummy);
4731
4732         if (!minor_collector_opt) {
4733                 sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector);
4734         } else {
4735                 if (!strcmp (minor_collector_opt, "simple")) {
4736                 use_simple_nursery:
4737                         sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector);
4738                 } else if (!strcmp (minor_collector_opt, "split")) {
4739                         sgen_split_nursery_init (&sgen_minor_collector);
4740                         have_split_nursery = TRUE;
4741                 } else {
4742                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using `simple` instead.", "Unknown minor collector `%s'.", minor_collector_opt);
4743                         goto use_simple_nursery;
4744                 }
4745         }
4746
4747         if (!major_collector_opt || !strcmp (major_collector_opt, "marksweep")) {
4748         use_marksweep_major:
4749                 sgen_marksweep_init (&major_collector);
4750         } else if (!major_collector_opt || !strcmp (major_collector_opt, "marksweep-conc")) {
4751                 sgen_marksweep_conc_init (&major_collector);
4752         } else {
4753                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using `marksweep` instead.", "Unknown major collector `%s'.", major_collector_opt);
4754                 goto use_marksweep_major;
4755         }
4756
4757         ///* Keep this the default for now */
4758         /* Precise marking is broken on all supported targets. Disable until fixed. */
4759         conservative_stack_mark = TRUE;
4760
4761         sgen_nursery_size = DEFAULT_NURSERY_SIZE;
4762
4763         if (opts) {
4764                 gboolean usage_printed = FALSE;
4765
4766                 for (ptr = opts; *ptr; ++ptr) {
4767                         char *opt = *ptr;
4768                         if (!strcmp (opt, ""))
4769                                 continue;
4770                         if (g_str_has_prefix (opt, "major="))
4771                                 continue;
4772                         if (g_str_has_prefix (opt, "minor="))
4773                                 continue;
4774                         if (g_str_has_prefix (opt, "max-heap-size=")) {
4775                                 size_t max_heap_candidate = 0;
4776                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
4777                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &max_heap_candidate)) {
4778                                         max_heap = (max_heap_candidate + mono_pagesize () - 1) & ~(size_t)(mono_pagesize () - 1);
4779                                         if (max_heap != max_heap_candidate)
4780                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Rounding up.", "`max-heap-size` size must be a multiple of %d.", mono_pagesize ());
4781                                 } else {
4782                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`max-heap-size` must be an integer.");
4783                                 }
4784                                 continue;
4785                         }
4786                         if (g_str_has_prefix (opt, "soft-heap-limit=")) {
4787                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
4788                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &soft_limit)) {
4789                                         if (soft_limit <= 0) {
4790                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`soft-heap-limit` must be positive.");
4791                                                 soft_limit = 0;
4792                                         }
4793                                 } else {
4794                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`soft-heap-limit` must be an integer.");
4795                                 }
4796                                 continue;
4797                         }
4798                         if (g_str_has_prefix (opt, "stack-mark=")) {
4799                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
4800                                 if (!strcmp (opt, "precise")) {
4801                                         conservative_stack_mark = FALSE;
4802                                 } else if (!strcmp (opt, "conservative")) {
4803                                         conservative_stack_mark = TRUE;
4804                                 } else {
4805                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, conservative_stack_mark ? "Using `conservative`." : "Using `precise`.",
4806                                                         "Invalid value `%s` for `stack-mark` option, possible values are: `precise`, `conservative`.", opt);
4807                                 }
4808                                 continue;
4809                         }
4810                         if (g_str_has_prefix (opt, "bridge-implementation=")) {
4811                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
4812                                 sgen_set_bridge_implementation (opt);
4813                                 continue;
4814                         }
4815                         if (g_str_has_prefix (opt, "toggleref-test")) {
4816                                 sgen_register_test_toggleref_callback ();
4817                                 continue;
4818                         }
4819
4820 #ifdef USER_CONFIG
4821                         if (g_str_has_prefix (opt, "nursery-size=")) {
4822                                 size_t val;
4823                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
4824                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &val)) {
4825 #ifdef SGEN_ALIGN_NURSERY
4826                                         if ((val & (val - 1))) {
4827                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`nursery-size` must be a power of two.");
4828                                                 continue;
4829                                         }
4830
4831                                         if (val < SGEN_MAX_NURSERY_WASTE) {
4832                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.",
4833                                                                 "`nursery-size` must be at least %d bytes.", SGEN_MAX_NURSERY_WASTE);
4834                                                 continue;
4835                                         }
4836
4837                                         sgen_nursery_size = val;
4838                                         sgen_nursery_bits = 0;
4839                                         while (ONE_P << (++ sgen_nursery_bits) != sgen_nursery_size)
4840                                                 ;
4841 #else
4842                                         sgen_nursery_size = val;
4843 #endif
4844                                 } else {
4845                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`nursery-size` must be an integer.");
4846                                         continue;
4847                                 }
4848                                 continue;
4849                         }
4850 #endif
4851                         if (g_str_has_prefix (opt, "save-target-ratio=")) {
4852                                 double val;
4853                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
4854                                 if (parse_double_in_interval (MONO_GC_PARAMS_NAME, "save-target-ratio", opt,
4855                                                 SGEN_MIN_SAVE_TARGET_RATIO, SGEN_MAX_SAVE_TARGET_RATIO, &val)) {
4856                                         save_target = val;
4857                                 }
4858                                 continue;
4859                         }
4860                         if (g_str_has_prefix (opt, "default-allowance-ratio=")) {
4861                                 double val;
4862                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
4863                                 if (parse_double_in_interval (MONO_GC_PARAMS_NAME, "default-allowance-ratio", opt,
4864                                                 SGEN_MIN_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, SGEN_MIN_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, &val)) {
4865                                         allowance_ratio = val;
4866                                 }
4867                                 continue;
4868                         }
4869                         if (g_str_has_prefix (opt, "allow-synchronous-major=")) {
4870                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
4871                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Ignoring.", "`allow-synchronous-major` is only valid for the concurrent major collector.");
4872                                         continue;
4873                                 }
4874
4875                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
4876
4877                                 if (!strcmp (opt, "yes")) {
4878                                         allow_synchronous_major = TRUE;
4879                                 } else if (!strcmp (opt, "no")) {
4880                                         allow_synchronous_major = FALSE;
4881                                 } else {
4882                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`allow-synchronous-major` must be either `yes' or `no'.");
4883                                         continue;
4884                                 }
4885                         }
4886
4887                         if (!strcmp (opt, "cementing")) {
4888                                 cement_enabled = TRUE;
4889                                 continue;
4890                         }
4891                         if (!strcmp (opt, "no-cementing")) {
4892                                 cement_enabled = FALSE;
4893                                 continue;
4894                         }
4895
4896                         if (major_collector.handle_gc_param && major_collector.handle_gc_param (opt))
4897                                 continue;
4898
4899                         if (sgen_minor_collector.handle_gc_param && sgen_minor_collector.handle_gc_param (opt))
4900                                 continue;
4901
4902                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Ignoring.", "Unknown option `%s`.", opt);
4903
4904                         if (usage_printed)
4905                                 continue;
4906
4907                         fprintf (stderr, "\n%s must be a comma-delimited list of one or more of the following:\n", MONO_GC_PARAMS_NAME);
4908                         fprintf (stderr, "  max-heap-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
4909                         fprintf (stderr, "  soft-heap-limit=n (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
4910                         fprintf (stderr, "  nursery-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
4911                         fprintf (stderr, "  major=COLLECTOR (where COLLECTOR is `marksweep', `marksweep-conc', `marksweep-par')\n");
4912                         fprintf (stderr, "  minor=COLLECTOR (where COLLECTOR is `simple' or `split')\n");
4913                         fprintf (stderr, "  wbarrier=WBARRIER (where WBARRIER is `remset' or `cardtable')\n");
4914                         fprintf (stderr, "  stack-mark=MARK-METHOD (where MARK-METHOD is 'precise' or 'conservative')\n");
4915                         fprintf (stderr, "  [no-]cementing\n");
4916                         if (major_collector.is_concurrent)
4917                                 fprintf (stderr, "  allow-synchronous-major=FLAG (where FLAG is `yes' or `no')\n");
4918                         if (major_collector.print_gc_param_usage)
4919                                 major_collector.print_gc_param_usage ();
4920                         if (sgen_minor_collector.print_gc_param_usage)
4921                                 sgen_minor_collector.print_gc_param_usage ();
4922                         fprintf (stderr, " Experimental options:\n");
4923                         fprintf (stderr, "  save-target-ratio=R (where R must be between %.2f - %.2f).\n", SGEN_MIN_SAVE_TARGET_RATIO, SGEN_MAX_SAVE_TARGET_RATIO);
4924                         fprintf (stderr, "  default-allowance-ratio=R (where R must be between %.2f - %.2f).\n", SGEN_MIN_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, SGEN_MAX_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO);
4925                         fprintf (stderr, "\n");
4926
4927                         usage_printed = TRUE;
4928                 }
4929                 g_strfreev (opts);
4930         }
4931
4932         if (major_collector.is_concurrent)
4933                 sgen_workers_init (1);
4934
4935         if (major_collector_opt)
4936                 g_free (major_collector_opt);
4937
4938         if (minor_collector_opt)
4939                 g_free (minor_collector_opt);
4940
4941         alloc_nursery ();
4942
4943         sgen_cement_init (cement_enabled);
4944
4945         if ((env = g_getenv (MONO_GC_DEBUG_NAME))) {
4946                 gboolean usage_printed = FALSE;
4947
4948                 opts = g_strsplit (env, ",", -1);
4949                 for (ptr = opts; ptr && *ptr; ptr ++) {
4950                         char *opt = *ptr;
4951                         if (!strcmp (opt, ""))
4952                                 continue;
4953                         if (opt [0] >= '0' && opt [0] <= '9') {
4954                                 gc_debug_level = atoi (opt);
4955                                 opt++;
4956                                 if (opt [0] == ':')
4957                                         opt++;
4958                                 if (opt [0]) {
4959                                         char *rf = g_strdup_printf ("%s.%d", opt, mono_process_current_pid ());
4960                                         gc_debug_file = fopen (rf, "wb");
4961                                         if (!gc_debug_file)
4962                                                 gc_debug_file = stderr;
4963                                         g_free (rf);
4964                                 }
4965                         } else if (!strcmp (opt, "print-allowance")) {
4966                                 debug_print_allowance = TRUE;
4967                         } else if (!strcmp (opt, "print-pinning")) {
4968                                 do_pin_stats = TRUE;
4969                         } else if (!strcmp (opt, "verify-before-allocs")) {
4970                                 verify_before_allocs = 1;
4971                                 has_per_allocation_action = TRUE;
4972                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "verify-before-allocs=")) {
4973                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
4974                                 verify_before_allocs = atoi (arg);
4975                                 has_per_allocation_action = TRUE;
4976                         } else if (!strcmp (opt, "collect-before-allocs")) {
4977                                 collect_before_allocs = 1;
4978                                 has_per_allocation_action = TRUE;
4979                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "collect-before-allocs=")) {
4980                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
4981                                 has_per_allocation_action = TRUE;
4982                                 collect_before_allocs = atoi (arg);
4983                         } else if (!strcmp (opt, "verify-before-collections")) {
4984                                 whole_heap_check_before_collection = TRUE;
4985                         } else if (!strcmp (opt, "check-at-minor-collections")) {
4986                                 consistency_check_at_minor_collection = TRUE;
4987                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
4988                         } else if (!strcmp (opt, "mod-union-consistency-check")) {
4989                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
4990                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "`mod-union-consistency-check` only works with concurrent major collector.");
4991                                         continue;
4992                                 }
4993                                 mod_union_consistency_check = TRUE;
4994                         } else if (!strcmp (opt, "check-mark-bits")) {
4995                                 check_mark_bits_after_major_collection = TRUE;
4996                         } else if (!strcmp (opt, "check-nursery-pinned")) {
4997                                 check_nursery_objects_pinned = TRUE;
4998                         } else if (!strcmp (opt, "xdomain-checks")) {
4999                                 xdomain_checks = TRUE;
5000                         } else if (!strcmp (opt, "clear-at-gc")) {
5001                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
5002                         } else if (!strcmp (opt, "clear-nursery-at-gc")) {
5003                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
5004                         } else if (!strcmp (opt, "clear-at-tlab-creation")) {
5005                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION;
5006                         } else if (!strcmp (opt, "debug-clear-at-tlab-creation")) {
5007                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION_DEBUG;
5008                         } else if (!strcmp (opt, "check-scan-starts")) {
5009                                 do_scan_starts_check = TRUE;
5010                         } else if (!strcmp (opt, "verify-nursery-at-minor-gc")) {
5011                                 do_verify_nursery = TRUE;
5012                         } else if (!strcmp (opt, "check-concurrent")) {
5013                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
5014                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "`check-concurrent` only works with concurrent major collectors.");
5015                                         continue;
5016                                 }
5017                                 do_concurrent_checks = TRUE;
5018                         } else if (!strcmp (opt, "dump-nursery-at-minor-gc")) {
5019                                 do_dump_nursery_content = TRUE;
5020                         } else if (!strcmp (opt, "no-managed-allocator")) {
5021                                 sgen_set_use_managed_allocator (FALSE);
5022                         } else if (!strcmp (opt, "disable-minor")) {
5023                                 disable_minor_collections = TRUE;
5024                         } else if (!strcmp (opt, "disable-major")) {
5025                                 disable_major_collections = TRUE;
5026                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "heap-dump=")) {
5027                                 char *filename = strchr (opt, '=') + 1;
5028                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
5029                                 heap_dump_file = fopen (filename, "w");
5030                                 if (heap_dump_file) {
5031                                         fprintf (heap_dump_file, "<sgen-dump>\n");
5032                                         do_pin_stats = TRUE;
5033                                 }
5034                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "binary-protocol=")) {
5035                                 char *filename = strchr (opt, '=') + 1;
5036                                 char *colon = strrchr (filename, ':');
5037                                 size_t limit = -1;
5038                                 if (colon) {
5039                                         if (!mono_gc_parse_environment_string_extract_number (colon + 1, &limit)) {
5040                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring limit.", "Binary protocol file size limit must be an integer.");
5041                                                 limit = -1;
5042                                         }
5043                                         *colon = '\0';
5044                                 }
5045                                 binary_protocol_init (filename, (long long)limit);
5046                         } else if (!strcmp (opt, "nursery-canaries")) {
5047                                 do_verify_nursery = TRUE;
5048                                 sgen_set_use_managed_allocator (FALSE);
5049                                 enable_nursery_canaries = TRUE;
5050                         } else if (!sgen_bridge_handle_gc_debug (opt)) {
5051                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "Unknown option `%s`.", opt);
5052
5053                                 if (usage_printed)
5054                                         continue;
5055
5056                                 fprintf (stderr, "\n%s must be of the format [<l>[:<filename>]|<option>]+ where <l> is a debug level 0-9.\n", MONO_GC_DEBUG_NAME);
5057                                 fprintf (stderr, "Valid <option>s are:\n");
5058                                 fprintf (stderr, "  collect-before-allocs[=<n>]\n");
5059                                 fprintf (stderr, "  verify-before-allocs[=<n>]\n");
5060                                 fprintf (stderr, "  check-at-minor-collections\n");
5061                                 fprintf (stderr, "  check-mark-bits\n");
5062                                 fprintf (stderr, "  check-nursery-pinned\n");
5063                                 fprintf (stderr, "  verify-before-collections\n");
5064                                 fprintf (stderr, "  verify-nursery-at-minor-gc\n");
5065                                 fprintf (stderr, "  dump-nursery-at-minor-gc\n");
5066                                 fprintf (stderr, "  disable-minor\n");
5067                                 fprintf (stderr, "  disable-major\n");
5068                                 fprintf (stderr, "  xdomain-checks\n");
5069                                 fprintf (stderr, "  check-concurrent\n");
5070                                 fprintf (stderr, "  clear-[nursery-]at-gc\n");
5071                                 fprintf (stderr, "  clear-at-tlab-creation\n");
5072                                 fprintf (stderr, "  debug-clear-at-tlab-creation\n");
5073                                 fprintf (stderr, "  check-scan-starts\n");
5074                                 fprintf (stderr, "  no-managed-allocator\n");
5075                                 fprintf (stderr, "  print-allowance\n");
5076                                 fprintf (stderr, "  print-pinning\n");
5077                                 fprintf (stderr, "  heap-dump=<filename>\n");
5078                                 fprintf (stderr, "  binary-protocol=<filename>[:<file-size-limit>]\n");
5079                                 fprintf (stderr, "  nursery-canaries\n");
5080                                 sgen_bridge_print_gc_debug_usage ();
5081                                 fprintf (stderr, "\n");
5082
5083                                 usage_printed = TRUE;
5084                         }
5085                 }
5086                 g_strfreev (opts);
5087         }
5088
5089         if (check_mark_bits_after_major_collection)
5090                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
5091
5092         if (major_collector.post_param_init)
5093                 major_collector.post_param_init (&major_collector);
5094
5095         sgen_memgov_init (max_heap, soft_limit, debug_print_allowance, allowance_ratio, save_target);
5096
5097         memset (&remset, 0, sizeof (remset));
5098
5099         sgen_card_table_init (&remset);
5100
5101         gc_initialized = 1;
5102 }
5103
5104 const char *
5105 mono_gc_get_gc_name (void)
5106 {
5107         return "sgen";
5108 }
5109
5110 static MonoMethod *write_barrier_method;
5111
5112 gboolean
5113 sgen_is_critical_method (MonoMethod *method)
5114 {
5115         return (method == write_barrier_method || sgen_is_managed_allocator (method));
5116 }
5117
5118 gboolean
5119 sgen_has_critical_method (void)
5120 {
5121         return write_barrier_method || sgen_has_managed_allocator ();
5122 }
5123
5124 #ifndef DISABLE_JIT
5125
5126 static void
5127 emit_nursery_check (MonoMethodBuilder *mb, int *nursery_check_return_labels)
5128 {
5129         memset (nursery_check_return_labels, 0, sizeof (int) * 3);
5130 #ifdef SGEN_ALIGN_NURSERY
5131         // if (ptr_in_nursery (ptr)) return;
5132         /*
5133          * Masking out the bits might be faster, but we would have to use 64 bit
5134          * immediates, which might be slower.
5135          */
5136         mono_mb_emit_ldarg (mb, 0);
5137         mono_mb_emit_icon (mb, DEFAULT_NURSERY_BITS);
5138         mono_mb_emit_byte (mb, CEE_SHR_UN);
5139         mono_mb_emit_ptr (mb, (gpointer)((mword)sgen_get_nursery_start () >> DEFAULT_NURSERY_BITS));
5140         nursery_check_return_labels [0] = mono_mb_emit_branch (mb, CEE_BEQ);
5141
5142         if (!major_collector.is_concurrent) {
5143                 // if (!ptr_in_nursery (*ptr)) return;
5144                 mono_mb_emit_ldarg (mb, 0);
5145                 mono_mb_emit_byte (mb, CEE_LDIND_I);
5146                 mono_mb_emit_icon (mb, DEFAULT_NURSERY_BITS);
5147                 mono_mb_emit_byte (mb, CEE_SHR_UN);
5148                 mono_mb_emit_ptr (mb, (gpointer)((mword)sgen_get_nursery_start () >> DEFAULT_NURSERY_BITS));
5149                 nursery_check_return_labels [1] = mono_mb_emit_branch (mb, CEE_BNE_UN);
5150         }
5151 #else
5152         int label_continue1, label_continue2;
5153         int dereferenced_var;
5154
5155         // if (ptr < (sgen_get_nursery_start ())) goto continue;
5156         mono_mb_emit_ldarg (mb, 0);
5157         mono_mb_emit_ptr (mb, (gpointer) sgen_get_nursery_start ());
5158         label_continue_1 = mono_mb_emit_branch (mb, CEE_BLT);
5159
5160         // if (ptr >= sgen_get_nursery_end ())) goto continue;
5161         mono_mb_emit_ldarg (mb, 0);
5162         mono_mb_emit_ptr (mb, (gpointer) sgen_get_nursery_end ());
5163         label_continue_2 = mono_mb_emit_branch (mb, CEE_BGE);
5164
5165         // Otherwise return
5166         nursery_check_return_labels [0] = mono_mb_emit_branch (mb, CEE_BR);
5167
5168         // continue:
5169         mono_mb_patch_branch (mb, label_continue_1);
5170         mono_mb_patch_branch (mb, label_continue_2);
5171
5172         // Dereference and store in local var
5173         dereferenced_var = mono_mb_add_local (mb, &mono_defaults.int_class->byval_arg);
5174         mono_mb_emit_ldarg (mb, 0);
5175         mono_mb_emit_byte (mb, CEE_LDIND_I);
5176         mono_mb_emit_stloc (mb, dereferenced_var);
5177
5178         if (!major_collector.is_concurrent) {
5179                 // if (*ptr < sgen_get_nursery_start ()) return;
5180                 mono_mb_emit_ldloc (mb, dereferenced_var);
5181                 mono_mb_emit_ptr (mb, (gpointer) sgen_get_nursery_start ());
5182                 nursery_check_return_labels [1] = mono_mb_emit_branch (mb, CEE_BLT);
5183
5184                 // if (*ptr >= sgen_get_nursery_end ()) return;
5185                 mono_mb_emit_ldloc (mb, dereferenced_var);
5186                 mono_mb_emit_ptr (mb, (gpointer) sgen_get_nursery_end ());
5187                 nursery_check_return_labels [2] = mono_mb_emit_branch (mb, CEE_BGE);
5188         }
5189 #endif
5190 }
5191 #endif
5192
5193 MonoMethod*
5194 mono_gc_get_write_barrier (void)
5195 {
5196         MonoMethod *res;
5197         MonoMethodBuilder *mb;
5198         MonoMethodSignature *sig;
5199 #ifdef MANAGED_WBARRIER
5200         int i, nursery_check_labels [3];
5201
5202 #ifdef HAVE_KW_THREAD
5203         int stack_end_offset = -1;
5204
5205         MONO_THREAD_VAR_OFFSET (stack_end, stack_end_offset);
5206         g_assert (stack_end_offset != -1);
5207 #endif
5208 #endif
5209
5210         // FIXME: Maybe create a separate version for ctors (the branch would be
5211         // correctly predicted more times)
5212         if (write_barrier_method)
5213                 return write_barrier_method;
5214
5215         /* Create the IL version of mono_gc_barrier_generic_store () */
5216         sig = mono_metadata_signature_alloc (mono_defaults.corlib, 1);
5217         sig->ret = &mono_defaults.void_class->byval_arg;
5218         sig->params [0] = &mono_defaults.int_class->byval_arg;
5219
5220         mb = mono_mb_new (mono_defaults.object_class, "wbarrier", MONO_WRAPPER_WRITE_BARRIER);
5221
5222 #ifndef DISABLE_JIT
5223 #ifdef MANAGED_WBARRIER
5224         emit_nursery_check (mb, nursery_check_labels);
5225         /*
5226         addr = sgen_cardtable + ((address >> CARD_BITS) & CARD_MASK)
5227         *addr = 1;
5228
5229         sgen_cardtable:
5230                 LDC_PTR sgen_cardtable
5231
5232         address >> CARD_BITS
5233                 LDARG_0
5234                 LDC_I4 CARD_BITS
5235                 SHR_UN
5236         if (SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS) {
5237                 LDC_PTR card_table_mask
5238                 AND
5239         }
5240         AND
5241         ldc_i4_1
5242         stind_i1
5243         */
5244         mono_mb_emit_ptr (mb, sgen_cardtable);
5245         mono_mb_emit_ldarg (mb, 0);
5246         mono_mb_emit_icon (mb, CARD_BITS);
5247         mono_mb_emit_byte (mb, CEE_SHR_UN);
5248 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
5249         mono_mb_emit_ptr (mb, (gpointer)CARD_MASK);
5250         mono_mb_emit_byte (mb, CEE_AND);
5251 #endif
5252         mono_mb_emit_byte (mb, CEE_ADD);
5253         mono_mb_emit_icon (mb, 1);
5254         mono_mb_emit_byte (mb, CEE_STIND_I1);
5255
5256         // return;
5257         for (i = 0; i < 3; ++i) {
5258                 if (nursery_check_labels [i])
5259                         mono_mb_patch_branch (mb, nursery_check_labels [i]);
5260         }
5261         mono_mb_emit_byte (mb, CEE_RET);
5262 #else
5263         mono_mb_emit_ldarg (mb, 0);
5264         mono_mb_emit_icall (mb, mono_gc_wbarrier_generic_nostore);
5265         mono_mb_emit_byte (mb, CEE_RET);
5266 #endif
5267 #endif
5268         res = mono_mb_create_method (mb, sig, 16);
5269         mono_mb_free (mb);
5270
5271         LOCK_GC;
5272         if (write_barrier_method) {
5273                 /* Already created */
5274                 mono_free_method (res);
5275         } else {
5276                 /* double-checked locking */
5277                 mono_memory_barrier ();
5278                 write_barrier_method = res;
5279         }
5280         UNLOCK_GC;
5281
5282         return write_barrier_method;
5283 }
5284
5285 char*
5286 mono_gc_get_description (void)
5287 {
5288         return g_strdup ("sgen");
5289 }
5290
5291 void
5292 mono_gc_set_desktop_mode (void)
5293 {
5294 }
5295
5296 gboolean
5297 mono_gc_is_moving (void)
5298 {
5299         return TRUE;
5300 }
5301
5302 gboolean
5303 mono_gc_is_disabled (void)
5304 {
5305         return FALSE;
5306 }
5307
5308 #ifdef HOST_WIN32
5309 BOOL APIENTRY mono_gc_dllmain (HMODULE module_handle, DWORD reason, LPVOID reserved)
5310 {
5311         return TRUE;
5312 }
5313 #endif
5314
5315 NurseryClearPolicy
5316 sgen_get_nursery_clear_policy (void)
5317 {
5318         return nursery_clear_policy;
5319 }
5320
5321 MonoVTable*
5322 sgen_get_array_fill_vtable (void)
5323 {
5324         if (!array_fill_vtable) {
5325                 static MonoClass klass;
5326                 static char _vtable[sizeof(MonoVTable)+8];
5327                 MonoVTable* vtable = (MonoVTable*) ALIGN_TO(_vtable, 8);
5328                 gsize bmap;
5329
5330                 MonoDomain *domain = mono_get_root_domain ();
5331                 g_assert (domain);
5332
5333                 klass.element_class = mono_defaults.byte_class;
5334                 klass.rank = 1;
5335                 klass.instance_size = sizeof (MonoArray);
5336                 klass.sizes.element_size = 1;
5337                 klass.name = "array_filler_type";
5338
5339                 vtable->klass = &klass;
5340                 bmap = 0;
5341                 vtable->gc_descr = mono_gc_make_descr_for_array (TRUE, &bmap, 0, 1);
5342                 vtable->rank = 1;
5343
5344                 array_fill_vtable = vtable;
5345         }
5346         return array_fill_vtable;
5347 }
5348
5349 void
5350 sgen_gc_lock (void)
5351 {
5352         LOCK_GC;
5353 }
5354
5355 void
5356 sgen_gc_unlock (void)
5357 {
5358         gboolean try_free = sgen_try_free_some_memory;
5359         sgen_try_free_some_memory = FALSE;
5360         mono_mutex_unlock (&gc_mutex);
5361         MONO_GC_UNLOCKED ();
5362         if (try_free)
5363                 mono_thread_hazardous_try_free_some ();
5364 }
5365
5366 void
5367 sgen_major_collector_iterate_live_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback callback)
5368 {
5369         major_collector.iterate_live_block_ranges (callback);
5370 }
5371
5372 void
5373 sgen_major_collector_scan_card_table (SgenGrayQueue *queue)
5374 {
5375         major_collector.scan_card_table (FALSE, queue);
5376 }
5377
5378 SgenMajorCollector*
5379 sgen_get_major_collector (void)
5380 {
5381         return &major_collector;
5382 }
5383
5384 void mono_gc_set_skip_thread (gboolean skip)
5385 {
5386         SgenThreadInfo *info = mono_thread_info_current ();
5387
5388         LOCK_GC;
5389         info->gc_disabled = skip;
5390         UNLOCK_GC;
5391 }
5392
5393 SgenRemeberedSet*
5394 sgen_get_remset (void)
5395 {
5396         return &remset;
5397 }
5398
5399 guint
5400 mono_gc_get_vtable_bits (MonoClass *class)
5401 {
5402         guint res = 0;
5403         /* FIXME move this to the bridge code */
5404         if (sgen_need_bridge_processing ()) {
5405                 switch (sgen_bridge_class_kind (class)) {
5406                 case GC_BRIDGE_TRANSPARENT_BRIDGE_CLASS:
5407                 case GC_BRIDGE_OPAQUE_BRIDGE_CLASS:
5408                         res = SGEN_GC_BIT_BRIDGE_OBJECT;
5409                         break;
5410                 case GC_BRIDGE_OPAQUE_CLASS:
5411                         res = SGEN_GC_BIT_BRIDGE_OPAQUE_OBJECT;
5412                         break;
5413                 }
5414         }
5415         if (fin_callbacks.is_class_finalization_aware) {
5416                 if (fin_callbacks.is_class_finalization_aware (class))
5417                         res |= SGEN_GC_BIT_FINALIZER_AWARE;
5418         }
5419         return res;
5420 }
5421
5422 void
5423 mono_gc_register_altstack (gpointer stack, gint32 stack_size, gpointer altstack, gint32 altstack_size)
5424 {
5425         // FIXME:
5426 }
5427
5428
5429 void
5430 sgen_check_whole_heap_stw (void)
5431 {
5432         sgen_stop_world (0);
5433         sgen_clear_nursery_fragments ();
5434         sgen_check_whole_heap (FALSE);
5435         sgen_restart_world (0, NULL);
5436 }
5437
5438 void
5439 sgen_gc_event_moves (void)
5440 {
5441         if (moved_objects_idx) {
5442                 mono_profiler_gc_moves (moved_objects, moved_objects_idx);
5443                 moved_objects_idx = 0;
5444         }
5445 }
5446
5447 gint64
5448 sgen_timestamp (void)
5449 {
5450         SGEN_TV_DECLARE (timestamp);
5451         SGEN_TV_GETTIME (timestamp);
5452         return SGEN_TV_ELAPSED (sgen_init_timestamp, timestamp);
5453 }
5454
5455 void
5456 mono_gc_register_finalizer_callbacks (MonoGCFinalizerCallbacks *callbacks)
5457 {
5458         if (callbacks->version != MONO_GC_FINALIZER_EXTENSION_VERSION)
5459                 g_error ("Invalid finalizer callback version. Expected %d but got %d\n", MONO_GC_FINALIZER_EXTENSION_VERSION, callbacks->version);
5460
5461         fin_callbacks = *callbacks;
5462 }
5463
5464
5465
5466
5467
5468 #endif /* HAVE_SGEN_GC */