mono/metadata/sgen-marksweep.c

   1 #include <math.h>
   2
   3 #define MS_BLOCK_SIZE   (16*1024)
   4 #define MAJOR_SECTION_SIZE      MS_BLOCK_SIZE
   5
   6 /*
   7  * Don't allocate single blocks, but alloc a contingent of this many
   8  * blocks in one swoop.
   9  */
  10 #define MS_BLOCK_ALLOC_NUM      32
  11
  12 /*
  13  * Number of bytes before the first object in a block.  At the start
  14  * of a block is the MSBlockHeader, then opional padding, then come
  15  * the objects, so this must be >= sizeof (MSBlockHeader).
  16  */
  17 #define MS_BLOCK_SKIP   16
  18
  19 #define MS_BLOCK_FREE   (MS_BLOCK_SIZE - MS_BLOCK_SKIP)
  20
  21 #define MS_NUM_MARK_WORDS       ((MS_BLOCK_SIZE / ALLOC_ALIGN + sizeof (mword) * 8 - 1) / (sizeof (mword) * 8))
  22
  23 #if MAX_SMALL_OBJ_SIZE > MS_BLOCK_FREE / 2
  24 #error MAX_SMALL_OBJ_SIZE must be at most (MS_BLOCK_SIZE - MS_BLOCK_SKIP) / 2
  25 #endif
  26
  27 typedef struct _MSBlockInfo MSBlockInfo;
  28 struct _MSBlockInfo {
  29         int obj_size;
  30         gboolean pinned;
  31         gboolean has_references;
  32         char *block;
  33         void **free_list;
  34         MSBlockInfo *next_free;
  35         MSBlockInfo *next;
  36         int pin_queue_start;
  37         int pin_queue_end;
  38         mword mark_words [MS_NUM_MARK_WORDS];
  39 };
  40
  41 #define MS_BLOCK_OBJ(b,i)       ((b)->block + MS_BLOCK_SKIP + (b)->obj_size * (i))
  42
  43 typedef struct {
  44         MSBlockInfo *info;
  45 } MSBlockHeader;
  46
  47 #define MS_BLOCK_FOR_OBJ(o)     (((MSBlockHeader*)((mword)(o) & ~(MS_BLOCK_SIZE-1)))->info)
  48
  49 #define MS_BLOCK_OBJ_INDEX(o,b) (((char*)(o) - ((b)->block + MS_BLOCK_SKIP)) / (b)->obj_size)
  50
  51 #define MS_CALC_MARK_BIT(w,b,o,bl)      do {                            \
  52                 int i = ((char*)(o) - (bl)->block) >> ALLOC_ALIGN_BITS; \
  53                 if (sizeof (mword) == 4) {                              \
  54                         (w) = i >> 5;                                   \
  55                         (b) = i & 31;                                   \
  56                 } else {                                                \
  57                         (w) = i >> 6;                                   \
  58                         (b) = i & 63;                                   \
  59                 }                                                       \
  60         } while (0)
  61
  62 #define MS_MARK_BIT(bl,w,b)     ((bl)->mark_words [(w)] & (1L << (b)))
  63 #define MS_SET_MARK_BIT(bl,w,b) ((bl)->mark_words [(w)] |= (1L << (b)))
  64 #define MS_PAR_SET_MARK_BIT(was_marked,bl,w,b)  do {                    \
  65                 mword __old = (bl)->mark_words [(w)];                   \
  66                 mword __bitmask = 1L << (b);                            \
  67                 if (__old & __bitmask) {                                \
  68                         was_marked = TRUE;                              \
  69                         break;                                          \
  70                 }                                                       \
  71                 if (SGEN_CAS_PTR ((gpointer*)&(bl)->mark_words [(w)],   \
  72                                                 (gpointer)(__old | __bitmask), \
  73                                                 (gpointer)__old) ==     \
  74                                 (gpointer)__old) {                      \
  75                         was_marked = FALSE;                             \
  76                         break;                                          \
  77                 }                                                       \
  78         } while (1)
  79
  80 #define MS_OBJ_ALLOCED(o,b)     (*(void**)(o) && (*(char**)(o) < (b)->block || *(char**)(o) >= (b)->block + MS_BLOCK_SIZE))
  81
  82 #define MS_BLOCK_OBJ_SIZE_FACTOR        (sqrt (2.0))
  83
  84 /*
  85  * This way we can lookup block object size indexes for sizes up to
  86  * 256 bytes with a single load.
  87  */
  88 #define MS_NUM_FAST_BLOCK_OBJ_SIZE_INDEXES      32
  89
  90 static int *block_obj_sizes;
  91 static int num_block_obj_sizes;
  92 static int fast_block_obj_size_indexes [MS_NUM_FAST_BLOCK_OBJ_SIZE_INDEXES];
  93
  94 #define MS_BLOCK_FLAG_PINNED    1
  95 #define MS_BLOCK_FLAG_REFS      2
  96
  97 #define MS_BLOCK_TYPE_MAX       4
  98
  99 #ifdef SGEN_PARALLEL_MARK
 100 static LOCK_DECLARE (ms_block_list_mutex);
 101 #define LOCK_MS_BLOCK_LIST pthread_mutex_lock (&ms_block_list_mutex)
 102 #define UNLOCK_MS_BLOCK_LIST pthread_mutex_unlock (&ms_block_list_mutex)
 103 #else
 104 #define LOCK_MS_BLOCK_LIST
 105 #define UNLOCK_MS_BLOCK_LIST
 106 #endif
 107
 108 /* non-allocated block free-list */
 109 static void *empty_blocks = NULL;
 110 static int num_empty_blocks = 0;
 111 /* all allocated blocks in the system */
 112 static MSBlockInfo *all_blocks;
 113 static int num_major_sections = 0;
 114 /* one free block list for each block object size */
 115 static MSBlockInfo **free_block_lists [MS_BLOCK_TYPE_MAX];
 116
 117 static long long stat_major_blocks_alloced = 0;
 118 static long long stat_major_blocks_freed = 0;
 119
 120 static int
 121 ms_find_block_obj_size_index (int size)
 122 {
 123         int i;
 124         DEBUG (9, g_assert (size <= MAX_SMALL_OBJ_SIZE));
 125         for (i = 0; i < num_block_obj_sizes; ++i)
 126                 if (block_obj_sizes [i] >= size)
 127                         return i;
 128         g_assert_not_reached ();
 129 }
 130
 131 #define FREE_BLOCKS(p,r) (free_block_lists [((p) ? MS_BLOCK_FLAG_PINNED : 0) | ((r) ? MS_BLOCK_FLAG_REFS : 0)])
 132
 133 #define MS_BLOCK_OBJ_SIZE_INDEX(s)                              \
 134         (((s)+7)>>3 < MS_NUM_FAST_BLOCK_OBJ_SIZE_INDEXES ?      \
 135          fast_block_obj_size_indexes [((s)+7)>>3] :             \
 136          ms_find_block_obj_size_index ((s)))
 137
 138 static void*
 139 ms_get_empty_block (void)
 140 {
 141         char *p;
 142         int i;
 143         void *block, *empty, *next;
 144
 145  retry:
 146         if (!empty_blocks) {
 147                 p = mono_sgen_alloc_os_memory_aligned (MS_BLOCK_SIZE * MS_BLOCK_ALLOC_NUM, MS_BLOCK_SIZE, TRUE);
 148
 149                 for (i = 0; i < MS_BLOCK_ALLOC_NUM; ++i) {
 150                         block = p;
 151                         /*
 152                          * We do the free list update one after the
 153                          * other so that other threads can use the new
 154                          * blocks as quickly as possible.
 155                          */
 156                         do {
 157                                 empty = empty_blocks;
 158                                 *(void**)block = empty;
 159                         } while (SGEN_CAS_PTR (&empty_blocks, block, empty) != empty);
 160                         p += MS_BLOCK_SIZE;
 161                 }
 162
 163                 SGEN_ATOMIC_ADD (num_empty_blocks, MS_BLOCK_ALLOC_NUM);
 164
 165                 stat_major_blocks_alloced += MS_BLOCK_ALLOC_NUM;
 166         }
 167
 168         do {
 169                 empty = empty_blocks;
 170                 if (!empty)
 171                         goto retry;
 172                 block = empty;
 173                 next = *(void**)block;
 174         } while (SGEN_CAS_PTR (&empty_blocks, next, empty) != empty);
 175
 176         SGEN_ATOMIC_ADD (num_empty_blocks, -1);
 177
 178         *(void**)block = NULL;
 179
 180         g_assert (!((mword)block & (MS_BLOCK_SIZE - 1)));
 181
 182         mono_sgen_update_heap_boundaries ((mword)block, (mword)block + MS_BLOCK_SIZE);
 183
 184         return block;
 185 }
 186
 187 static void
 188 ms_free_block (void *block)
 189 {
 190         void *empty;
 191
 192         memset (block, 0, MS_BLOCK_SIZE);
 193
 194         do {
 195                 empty = empty_blocks;
 196                 *(void**)block = empty;
 197         } while (SGEN_CAS_PTR (&empty_blocks, block, empty) != empty);
 198
 199         SGEN_ATOMIC_ADD (num_empty_blocks, 1);
 200 }
 201
 202 //#define MARKSWEEP_CONSISTENCY_CHECK
 203
 204 #ifdef MARKSWEEP_CONSISTENCY_CHECK
 205 static void
 206 check_block_free_list (MSBlockInfo *block, int size, gboolean pinned)
 207 {
 208         MSBlockInfo *b;
 209
 210         for (; block; block = block->next_free) {
 211                 g_assert (block->obj_size == size);
 212                 g_assert ((pinned && block->pinned) || (!pinned && !block->pinned));
 213
 214                 /* blocks in the free lists must have at least
 215                    one free slot */
 216                 g_assert (block->free_list);
 217
 218                 /* the block must be in the all_blocks list */
 219                 for (b = all_blocks; b; b = b->next) {
 220                         if (b == block)
 221                                 break;
 222                 }
 223                 g_assert (b == block);
 224         }
 225 }
 226
 227 static void
 228 check_empty_blocks (void)
 229 {
 230         void *p;
 231         int i = 0;
 232         for (p = empty_blocks; p; p = *(void**)p)
 233                 ++i;
 234         g_assert (i == num_empty_blocks);
 235 }
 236
 237 static void
 238 consistency_check (void)
 239 {
 240         MSBlockInfo *block;
 241         int i;
 242
 243         /* check all blocks */
 244         for (block = all_blocks; block; block = block->next) {
 245                 int count = MS_BLOCK_FREE / block->obj_size;
 246                 int num_free = 0;
 247                 void **free;
 248
 249                 /* check block header */
 250                 g_assert (((MSBlockHeader*)block->block)->info == block);
 251
 252                 /* count number of free slots */
 253                 for (i = 0; i < count; ++i) {
 254                         void **obj = (void**) MS_BLOCK_OBJ (block, i);
 255                         if (!MS_OBJ_ALLOCED (obj, block))
 256                                 ++num_free;
 257                 }
 258
 259                 /* check free list */
 260                 for (free = block->free_list; free; free = (void**)*free) {
 261                         g_assert (MS_BLOCK_FOR_OBJ (free) == block);
 262                         --num_free;
 263                 }
 264                 g_assert (num_free == 0);
 265
 266                 /* check all mark words are zero */
 267                 for (i = 0; i < MS_NUM_MARK_WORDS; ++i)
 268                         g_assert (block->mark_words [i] == 0);
 269         }
 270
 271         /* check free blocks */
 272         for (i = 0; i < num_block_obj_sizes; ++i) {
 273                 int j;
 274                 for (j = 0; j < MS_BLOCK_TYPE_MAX; ++j)
 275                         check_block_free_list (free_block_lists [j][i], block_obj_sizes [i], j & MS_BLOCK_FLAG_PINNED);
 276         }
 277
 278         check_empty_blocks ();
 279 }
 280 #endif
 281
 282 static void
 283 ms_alloc_block (int size_index, gboolean pinned, gboolean has_references)
 284 {
 285         int size = block_obj_sizes [size_index];
 286         int count = MS_BLOCK_FREE / size;
 287         MSBlockInfo *info = mono_sgen_alloc_internal (INTERNAL_MEM_MS_BLOCK_INFO);
 288         MSBlockHeader *header;
 289         MSBlockInfo **free_blocks = FREE_BLOCKS (pinned, has_references);
 290         char *obj_start;
 291         int i;
 292
 293         DEBUG (9, g_assert (count >= 2));
 294
 295         info->obj_size = size;
 296         info->pinned = pinned;
 297         info->has_references = has_references;
 298         info->block = ms_get_empty_block ();
 299
 300         header = (MSBlockHeader*) info->block;
 301         header->info = info;
 302
 303         /* build free list */
 304         obj_start = info->block + MS_BLOCK_SKIP;
 305         info->free_list = (void**)obj_start;
 306         /* we're skipping the last one - it's already NULL */
 307         for (i = 0; i < count - 1; ++i) {
 308                 char *next_obj_start = obj_start + size;
 309                 *(void**)obj_start = next_obj_start;
 310                 obj_start = next_obj_start;
 311         }
 312
 313         info->next_free = free_blocks [size_index];
 314         free_blocks [size_index] = info;
 315
 316         info->next = all_blocks;
 317         all_blocks = info;
 318
 319         ++num_major_sections;
 320 }
 321
 322 static gboolean
 323 obj_is_from_pinned_alloc (char *obj)
 324 {
 325         MSBlockInfo *block = MS_BLOCK_FOR_OBJ (obj);
 326         return block->pinned;
 327 }
 328
 329 static void*
 330 alloc_obj (int size, gboolean pinned, gboolean has_references)
 331 {
 332         int size_index = MS_BLOCK_OBJ_SIZE_INDEX (size);
 333         MSBlockInfo **free_blocks = FREE_BLOCKS (pinned, has_references);
 334         MSBlockInfo *block;
 335         void *obj;
 336
 337         /* FIXME: try to do this without locking */
 338
 339         LOCK_MS_BLOCK_LIST;
 340
 341         if (!free_blocks [size_index])
 342                 ms_alloc_block (size_index, pinned, has_references);
 343
 344         block = free_blocks [size_index];
 345         DEBUG (9, g_assert (block));
 346
 347         obj = block->free_list;
 348         DEBUG (9, g_assert (obj));
 349
 350         block->free_list = *(void**)obj;
 351         if (!block->free_list) {
 352                 free_blocks [size_index] = block->next_free;
 353                 block->next_free = NULL;
 354         }
 355
 356         UNLOCK_MS_BLOCK_LIST;
 357
 358         /*
 359          * FIXME: This should not be necessary because it'll be
 360          * overwritten by the vtable immediately.
 361          */
 362         *(void**)obj = NULL;
 363
 364         return obj;
 365 }
 366
 367 static void*
 368 ms_alloc_obj (int size, gboolean has_references)
 369 {
 370         return alloc_obj (size, FALSE, has_references);
 371 }
 372
 373 /* FIXME: inline fast path */
 374 #define MAJOR_GET_COPY_OBJECT_SPACE(dest, size, refs) do {      \
 375                 (dest) = ms_alloc_obj ((size), (refs));         \
 376         } while (0)
 377
 378 /*
 379  * We're not freeing the block if it's empty.  We leave that work for
 380  * the next major collection.
 381  *
 382  * This is just called from the domain clearing code, which runs in a
 383  * single thread and has the GC lock, so we don't need an extra lock.
 384  */
 385 static void
 386 free_object (char *obj, size_t size, gboolean pinned)
 387 {
 388         MSBlockInfo *block = MS_BLOCK_FOR_OBJ (obj);
 389         int word, bit;
 390         DEBUG (9, g_assert ((pinned && block->pinned) || (!pinned && !block->pinned)));
 391         DEBUG (9, g_assert (MS_OBJ_ALLOCED (obj, block)));
 392         MS_CALC_MARK_BIT (word, bit, obj, block);
 393         DEBUG (9, g_assert (!MS_MARK_BIT (block, word, bit)));
 394         if (!block->free_list) {
 395                 MSBlockInfo **free_blocks = FREE_BLOCKS (pinned, block->has_references);
 396                 int size_index = MS_BLOCK_OBJ_SIZE_INDEX (size);
 397                 DEBUG (9, g_assert (!block->next_free));
 398                 block->next_free = free_blocks [size_index];
 399                 free_blocks [size_index] = block;
 400         }
 401         memset (obj, 0, size);
 402         *(void**)obj = block->free_list;
 403         block->free_list = (void**)obj;
 404 }
 405
 406 static void
 407 major_free_non_pinned_object (char *obj, size_t size)
 408 {
 409         free_object (obj, size, FALSE);
 410 }
 411
 412 /* size is a multiple of ALLOC_ALIGN */
 413 static void*
 414 major_alloc_small_pinned_obj (size_t size, gboolean has_references)
 415 {
 416         return alloc_obj (size, TRUE, has_references);
 417 }
 418
 419 static void
 420 free_pinned_object (char *obj, size_t size)
 421 {
 422         free_object (obj, size, TRUE);
 423 }
 424
 425 /*
 426  * size is already rounded up and we hold the GC lock.
 427  */
 428 static void*
 429 major_alloc_degraded (MonoVTable *vtable, size_t size)
 430 {
 431         void *obj;
 432         int old_num_sections = num_major_sections;
 433         obj = alloc_obj (size, FALSE, vtable->klass->has_references);
 434         *(MonoVTable**)obj = vtable;
 435         HEAVY_STAT (++stat_objects_alloced_degraded);
 436         HEAVY_STAT (stat_bytes_alloced_degraded += size);
 437         g_assert (num_major_sections >= old_num_sections);
 438         minor_collection_sections_alloced += num_major_sections - old_num_sections;
 439         return obj;
 440 }
 441
 442 #define MAJOR_OBJ_IS_IN_TO_SPACE(obj)   FALSE
 443
 444 /*
 445  * obj is some object.  If it's not in the major heap (i.e. if it's in
 446  * the nursery or LOS), return FALSE.  Otherwise return whether it's
 447  * been marked or copied.
 448  */
 449 static gboolean
 450 major_is_object_live (char *obj)
 451 {
 452         MSBlockInfo *block;
 453         int word, bit;
 454         mword objsize;
 455
 456         if (ptr_in_nursery (obj))
 457                 return FALSE;
 458
 459         objsize = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((MonoObject*)obj));
 460
 461         /* LOS */
 462         if (objsize > MAX_SMALL_OBJ_SIZE)
 463                 return FALSE;
 464
 465         /* now we know it's in a major block */
 466         block = MS_BLOCK_FOR_OBJ (obj);
 467         DEBUG (9, g_assert (!block->pinned));
 468         MS_CALC_MARK_BIT (word, bit, obj, block);
 469         return MS_MARK_BIT (block, word, bit) ? TRUE : FALSE;
 470 }
 471
 472 static gboolean
 473 major_ptr_is_in_non_pinned_space (char *ptr)
 474 {
 475         g_assert_not_reached ();
 476 }
 477
 478 static void
 479 major_iterate_objects (gboolean non_pinned, gboolean pinned, IterateObjectCallbackFunc callback, void *data)
 480 {
 481         MSBlockInfo *block;
 482
 483         for (block = all_blocks; block; block = block->next) {
 484                 int count = MS_BLOCK_FREE / block->obj_size;
 485                 int i;
 486
 487                 if (block->pinned && !pinned)
 488                         continue;
 489                 if (!block->pinned && !non_pinned)
 490                         continue;
 491
 492                 for (i = 0; i < count; ++i) {
 493                         void **obj = (void**) MS_BLOCK_OBJ (block, i);
 494                         if (MS_OBJ_ALLOCED (obj, block))
 495                                 callback ((char*)obj, block->obj_size, data);
 496                 }
 497         }
 498 }
 499
 500 #define major_check_scan_starts()
 501
 502 static void
 503 major_dump_heap (void)
 504 {
 505         MSBlockInfo *block;
 506
 507         for (block = all_blocks; block; block = block->next) {
 508                 int count = MS_BLOCK_FREE / block->obj_size;
 509                 int i;
 510                 int start = -1;
 511
 512                 fprintf (heap_dump_file, "<section type=\"%s\" size=\"%zu\">\n", "old", (size_t)MS_BLOCK_FREE);
 513
 514                 for (i = 0; i <= count; ++i) {
 515                         if ((i < count) && MS_OBJ_ALLOCED (MS_BLOCK_OBJ (block, i), block)) {
 516                                 if (start < 0)
 517                                         start = i;
 518                         } else {
 519                                 if (start >= 0) {
 520                                         dump_occupied (MS_BLOCK_OBJ (block, start), MS_BLOCK_OBJ (block, i), block->block);
 521                                         start = -1;
 522                                 }
 523                         }
 524                 }
 525
 526                 fprintf (heap_dump_file, "</section>\n");
 527         }
 528 }
 529
 530 #define MS_MARK_OBJECT_AND_ENQUEUE_CHECKED(obj,block,queue) do {        \
 531                 int __word, __bit;                                      \
 532                 MS_CALC_MARK_BIT (__word, __bit, (obj), (block));       \
 533                 if (!MS_MARK_BIT ((block), __word, __bit) && MS_OBJ_ALLOCED ((obj), (block))) { \
 534                         MS_SET_MARK_BIT ((block), __word, __bit);       \
 535                         if ((block)->has_references)                    \
 536                                 GRAY_OBJECT_ENQUEUE ((queue), (obj));   \
 537                         binary_protocol_mark ((obj), (gpointer)LOAD_VTABLE ((obj)), safe_object_get_size ((MonoObject*)(obj))); \
 538                 }                                                       \
 539         } while (0)
 540 #define MS_MARK_OBJECT_AND_ENQUEUE(obj,block,queue) do {                \
 541                 int __word, __bit;                                      \
 542                 gboolean __was_marked;                                  \
 543                 DEBUG (9, g_assert (MS_OBJ_ALLOCED ((obj), (block))));  \
 544                 MS_CALC_MARK_BIT (__word, __bit, (obj), (block));       \
 545                 MS_PAR_SET_MARK_BIT (__was_marked, (block), __word, __bit); \
 546                 if (!__was_marked) {                                    \
 547                         if ((block)->has_references)                    \
 548                                 GRAY_OBJECT_ENQUEUE ((queue), (obj));   \
 549                         binary_protocol_mark ((obj), (gpointer)LOAD_VTABLE ((obj)), safe_object_get_size ((MonoObject*)(obj))); \
 550                 }                                                       \
 551         } while (0)
 552
 553 static void
 554 major_copy_or_mark_object (void **ptr, GrayQueue *queue)
 555 {
 556         void *obj = *ptr;
 557         mword vtable_word = *(mword*)obj;
 558         MonoVTable *vt = (MonoVTable*)(vtable_word & ~VTABLE_BITS_MASK);
 559         mword objsize;
 560         MSBlockInfo *block;
 561
 562         HEAVY_STAT (++stat_copy_object_called_major);
 563
 564         DEBUG (9, g_assert (obj));
 565         DEBUG (9, g_assert (current_collection_generation == GENERATION_OLD));
 566
 567         if (ptr_in_nursery (obj)) {
 568                 int word, bit;
 569                 gboolean has_references;
 570                 void *destination;
 571
 572                 if (vtable_word & FORWARDED_BIT) {
 573                         *ptr = (void*)vt;
 574                         return;
 575                 }
 576
 577                 if (vtable_word & PINNED_BIT)
 578                         return;
 579
 580                 HEAVY_STAT (++stat_objects_copied_major);
 581
 582                 objsize = ALIGN_UP (par_object_get_size (vt, (MonoObject*)obj));
 583                 has_references = VTABLE_HAS_REFERENCES (vt);
 584
 585                 destination = ms_alloc_obj (objsize, has_references);
 586
 587                 if (SGEN_CAS_PTR (obj, (void*)((mword)destination | FORWARDED_BIT), vt) == vt) {
 588                         gboolean was_marked;
 589
 590                         par_copy_object_no_checks (destination, vt, obj, objsize, has_references ? queue : NULL);
 591                         obj = destination;
 592                         *ptr = obj;
 593
 594                         /*
 595                          * FIXME: If we make ms_alloc_obj() give us
 596                          * the block info, too, we won't have to
 597                          * re-fetch it here.
 598                          */
 599                         block = MS_BLOCK_FOR_OBJ (obj);
 600                         MS_CALC_MARK_BIT (word, bit, obj, block);
 601                         DEBUG (9, g_assert (!MS_MARK_BIT (block, word, bit)));
 602                         MS_PAR_SET_MARK_BIT (was_marked, block, word, bit);
 603                 } else {
 604                         /*
 605                          * FIXME: We have allocated destination, but
 606                          * we cannot use it.  Give it back to the
 607                          * allocator.
 608                          */
 609                         *(void**)destination = NULL;
 610
 611                         vtable_word = *(mword*)obj;
 612                         g_assert (vtable_word & FORWARDED_BIT);
 613
 614                         obj = (void*)(vtable_word & ~VTABLE_BITS_MASK);
 615
 616                         *ptr = obj;
 617                 }
 618                 return;
 619         }
 620
 621         objsize = ALIGN_UP (par_object_get_size (vt, (MonoObject*)obj));
 622
 623         if (objsize > MAX_SMALL_OBJ_SIZE) {
 624                 if (vtable_word & PINNED_BIT)
 625                         return;
 626                 binary_protocol_pin (obj, vt, safe_object_get_size ((MonoObject*)obj));
 627                 if (SGEN_CAS_PTR (obj, (void*)(vtable_word | PINNED_BIT), (void*)vtable_word) == (void*)vtable_word) {
 628                         if (VTABLE_HAS_REFERENCES (vt))
 629                                 GRAY_OBJECT_ENQUEUE (queue, obj);
 630                 } else {
 631                         g_assert (object_is_pinned (obj));
 632                 }
 633                 return;
 634         }
 635
 636         block = MS_BLOCK_FOR_OBJ (obj);
 637         MS_MARK_OBJECT_AND_ENQUEUE (obj, block, queue);
 638 }
 639
 640 static void
 641 mark_pinned_objects_in_block (MSBlockInfo *block, GrayQueue *queue)
 642 {
 643         int i;
 644         int last_index = -1;
 645         int count = MS_BLOCK_FREE / block->obj_size;
 646
 647         for (i = block->pin_queue_start; i < block->pin_queue_end; ++i) {
 648                 int index = MS_BLOCK_OBJ_INDEX (pin_queue [i], block);
 649                 DEBUG (9, g_assert (index >= 0 && index < count));
 650                 if (index == last_index)
 651                         continue;
 652                 MS_MARK_OBJECT_AND_ENQUEUE_CHECKED (MS_BLOCK_OBJ (block, index), block, queue);
 653                 last_index = index;
 654         }
 655 }
 656
 657 static void
 658 major_sweep (void)
 659 {
 660         MSBlockInfo **iter;
 661         int i;
 662
 663         /* clear all the free lists */
 664         for (i = 0; i < MS_BLOCK_TYPE_MAX; ++i) {
 665                 MSBlockInfo **free_blocks = free_block_lists [i];
 666                 int j;
 667                 for (j = 0; j < num_block_obj_sizes; ++j)
 668                         free_blocks [j] = NULL;
 669         }
 670
 671         /* traverse all blocks, free and zero unmarked objects */
 672         iter = &all_blocks;
 673         while (*iter) {
 674                 MSBlockInfo *block = *iter;
 675                 int count = MS_BLOCK_FREE / block->obj_size;
 676                 gboolean have_live = FALSE;
 677                 int obj_index;
 678
 679                 block->free_list = NULL;
 680
 681                 for (obj_index = 0; obj_index < count; ++obj_index) {
 682                         int word, bit;
 683                         void *obj = MS_BLOCK_OBJ (block, obj_index);
 684
 685                         MS_CALC_MARK_BIT (word, bit, obj, block);
 686                         if (MS_MARK_BIT (block, word, bit)) {
 687                                 DEBUG (9, g_assert (MS_OBJ_ALLOCED (obj, block)));
 688                                 have_live = TRUE;
 689                         } else {
 690                                 /* an unmarked object */
 691                                 if (MS_OBJ_ALLOCED (obj, block)) {
 692                                         binary_protocol_empty (obj, block->obj_size);
 693                                         memset (obj, 0, block->obj_size);
 694                                 }
 695                                 *(void**)obj = block->free_list;
 696                                 block->free_list = obj;
 697                         }
 698                 }
 699
 700                 /* reset mark bits */
 701                 memset (block->mark_words, 0, sizeof (mword) * MS_NUM_MARK_WORDS);
 702
 703                 /*
 704                  * FIXME: reverse free list so that it's in address
 705                  * order
 706                  */
 707
 708                 if (have_live) {
 709                         iter = &block->next;
 710
 711                         /*
 712                          * If there are free slots in the block, add
 713                          * the block to the corresponding free list.
 714                          */
 715                         if (block->free_list) {
 716                                 MSBlockInfo **free_blocks = FREE_BLOCKS (block->pinned, block->has_references);
 717                                 int index = MS_BLOCK_OBJ_SIZE_INDEX (block->obj_size);
 718                                 block->next_free = free_blocks [index];
 719                                 free_blocks [index] = block;
 720                         }
 721                 } else {
 722                         /*
 723                          * Blocks without live objects are removed from the
 724                          * block list and freed.
 725                          */
 726                         *iter = block->next;
 727
 728                         ms_free_block (block->block);
 729                         mono_sgen_free_internal (block, INTERNAL_MEM_MS_BLOCK_INFO);
 730
 731                         --num_major_sections;
 732                 }
 733         }
 734 }
 735
 736 static int count_pinned_ref;
 737 static int count_pinned_nonref;
 738 static int count_nonpinned_ref;
 739 static int count_nonpinned_nonref;
 740
 741 static void
 742 count_nonpinned_callback (char *obj, size_t size, void *data)
 743 {
 744         MonoVTable *vtable = (MonoVTable*)LOAD_VTABLE (obj);
 745
 746         if (vtable->klass->has_references)
 747                 ++count_nonpinned_ref;
 748         else
 749                 ++count_nonpinned_nonref;
 750 }
 751
 752 static void
 753 count_pinned_callback (char *obj, size_t size, void *data)
 754 {
 755         MonoVTable *vtable = (MonoVTable*)LOAD_VTABLE (obj);
 756
 757         if (vtable->klass->has_references)
 758                 ++count_pinned_ref;
 759         else
 760                 ++count_pinned_nonref;
 761 }
 762
 763 static void __attribute__ ((unused))
 764 count_ref_nonref_objs (void)
 765 {
 766         int total;
 767
 768         count_pinned_ref = 0;
 769         count_pinned_nonref = 0;
 770         count_nonpinned_ref = 0;
 771         count_nonpinned_nonref = 0;
 772
 773         major_iterate_objects (TRUE, FALSE, count_nonpinned_callback, NULL);
 774         major_iterate_objects (FALSE, TRUE, count_pinned_callback, NULL);
 775
 776         total = count_pinned_nonref + count_nonpinned_nonref + count_pinned_ref + count_nonpinned_ref;
 777
 778         g_print ("ref: %d pinned %d non-pinned   non-ref: %d pinned %d non-pinned  --  %.1f\n",
 779                         count_pinned_ref, count_nonpinned_ref,
 780                         count_pinned_nonref, count_nonpinned_nonref,
 781                         (count_pinned_nonref + count_nonpinned_nonref) * 100.0 / total);
 782 }
 783
 784 static int
 785 ms_calculate_block_obj_sizes (double factor, int *arr)
 786 {
 787         double target_size = sizeof (MonoObject);
 788         int num_sizes = 0;
 789         int last_size = 0;
 790
 791         do {
 792                 int target_count = ceil (MS_BLOCK_FREE / target_size);
 793                 int size = MIN ((MS_BLOCK_FREE / target_count) & ~(ALLOC_ALIGN - 1), MAX_SMALL_OBJ_SIZE);
 794
 795                 if (size != last_size) {
 796                         if (arr)
 797                                 arr [num_sizes] = size;
 798                         ++num_sizes;
 799                         last_size = size;
 800                 }
 801
 802                 target_size *= factor;
 803         } while (last_size < MAX_SMALL_OBJ_SIZE);
 804
 805         return num_sizes;
 806 }
 807
 808 static void
 809 major_init (void)
 810 {
 811         int i;
 812
 813         mono_sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_MS_BLOCK_INFO, sizeof (MSBlockInfo));
 814
 815         num_block_obj_sizes = ms_calculate_block_obj_sizes (MS_BLOCK_OBJ_SIZE_FACTOR, NULL);
 816         block_obj_sizes = mono_sgen_alloc_internal_dynamic (sizeof (int) * num_block_obj_sizes, INTERNAL_MEM_MS_TABLES);
 817         ms_calculate_block_obj_sizes (MS_BLOCK_OBJ_SIZE_FACTOR, block_obj_sizes);
 818
 819         /*
 820         {
 821                 int i;
 822                 g_print ("block object sizes:\n");
 823                 for (i = 0; i < num_block_obj_sizes; ++i)
 824                         g_print ("%d\n", block_obj_sizes [i]);
 825         }
 826         */
 827
 828         for (i = 0; i < MS_BLOCK_TYPE_MAX; ++i)
 829                 free_block_lists [i] = mono_sgen_alloc_internal_dynamic (sizeof (MSBlockInfo*) * num_block_obj_sizes, INTERNAL_MEM_MS_TABLES);
 830
 831         for (i = 0; i < MS_NUM_FAST_BLOCK_OBJ_SIZE_INDEXES; ++i)
 832                 fast_block_obj_size_indexes [i] = ms_find_block_obj_size_index (i * 8);
 833         for (i = 0; i < MS_NUM_FAST_BLOCK_OBJ_SIZE_INDEXES * 8; ++i)
 834                 g_assert (MS_BLOCK_OBJ_SIZE_INDEX (i) == ms_find_block_obj_size_index (i));
 835
 836         LOCK_INIT (ms_block_list_mutex);
 837
 838         mono_counters_register ("# major blocks allocated", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_LONG, &stat_major_blocks_alloced);
 839         mono_counters_register ("# major blocks freed", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_LONG, &stat_major_blocks_freed);
 840 }
 841
 842 /* only valid during minor collections */
 843 static int old_num_major_sections;
 844
 845 static void
 846 major_start_nursery_collection (void)
 847 {
 848 #ifdef MARKSWEEP_CONSISTENCY_CHECK
 849         consistency_check ();
 850 #endif
 851
 852         old_num_major_sections = num_major_sections;
 853 }
 854
 855 static void
 856 major_finish_nursery_collection (void)
 857 {
 858         int sections_alloced;
 859
 860 #ifdef MARKSWEEP_CONSISTENCY_CHECK
 861         consistency_check ();
 862 #endif
 863
 864         sections_alloced = num_major_sections - old_num_major_sections;
 865         minor_collection_sections_alloced += sections_alloced;
 866 }
 867
 868 static void
 869 major_finish_major_collection (void)
 870 {
 871         int section_reserve = minor_collection_allowance / MS_BLOCK_SIZE;
 872
 873         /*
 874          * FIXME: We don't free blocks on 32 bit platforms because it
 875          * can lead to address space fragmentation, since we're
 876          * allocating blocks in larger contingents.
 877          */
 878         if (sizeof (mword) < 8)
 879                 return;
 880
 881         while (num_empty_blocks > section_reserve) {
 882                 void *next = *(void**)empty_blocks;
 883                 mono_sgen_free_os_memory (empty_blocks, MS_BLOCK_SIZE);
 884                 empty_blocks = next;
 885                 /*
 886                  * Needs not be atomic because this is running
 887                  * single-threaded.
 888                  */
 889                 --num_empty_blocks;
 890
 891                 ++stat_major_blocks_freed;
 892         }
 893 }
 894
 895 static void
 896 major_find_pin_queue_start_ends (GrayQueue *queue)
 897 {
 898         MSBlockInfo *block;
 899
 900         for (block = all_blocks; block; block = block->next) {
 901                 find_optimized_pin_queue_area (block->block + MS_BLOCK_SKIP, block->block + MS_BLOCK_SIZE,
 902                                 &block->pin_queue_start, &block->pin_queue_end);
 903         }
 904 }
 905
 906 static void
 907 major_pin_objects (GrayQueue *queue)
 908 {
 909         MSBlockInfo *block;
 910
 911         for (block = all_blocks; block; block = block->next)
 912                 mark_pinned_objects_in_block (block, queue);
 913 }
 914
 915 static void
 916 major_init_to_space (void)
 917 {
 918 }
 919
 920 static void
 921 major_report_pinned_memory_usage (void)
 922 {
 923         g_assert_not_reached ();
 924 }
 925
 926 static gint64
 927 major_get_used_size (void)
 928 {
 929         gint64 size = 0;
 930         MSBlockInfo *block;
 931
 932         for (block = all_blocks; block; block = block->next) {
 933                 int count = MS_BLOCK_FREE / block->obj_size;
 934                 void **iter;
 935                 size += count * block->obj_size;
 936                 for (iter = block->free_list; iter; iter = (void**)*iter)
 937                         size -= block->obj_size;
 938         }
 939
 940         return size;
 941 }