src/mm/boehm-gc/include/private/gc_pmark.h

   1 /*
   2  * Copyright (c) 1991-1994 by Xerox Corporation.  All rights reserved.
   3  * Copyright (c) 2001 by Hewlett-Packard Company. All rights reserved.
   4  *
   5  * THIS MATERIAL IS PROVIDED AS IS, WITH ABSOLUTELY NO WARRANTY EXPRESSED
   6  * OR IMPLIED.  ANY USE IS AT YOUR OWN RISK.
   7  *
   8  * Permission is hereby granted to use or copy this program
   9  * for any purpose,  provided the above notices are retained on all copies.
  10  * Permission to modify the code and to distribute modified code is granted,
  11  * provided the above notices are retained, and a notice that the code was
  12  * modified is included with the above copyright notice.
  13  *
  14  */
  15
  16 /* Private declarations of GC marker data structures and macros */
  17
  18 /*
  19  * Declarations of mark stack.  Needed by marker and client supplied mark
  20  * routines.  Transitively include gc_priv.h.
  21  * (Note that gc_priv.h should not be included before this, since this
  22  * includes dbg_mlc.h, which wants to include gc_priv.h AFTER defining
  23  * I_HIDE_POINTERS.)
  24  */
  25 #ifndef GC_PMARK_H
  26 # define GC_PMARK_H
  27
  28 # if defined(KEEP_BACK_PTRS) || defined(PRINT_BLACK_LIST)
  29 #   include "dbg_mlc.h"
  30 # endif
  31 # ifndef GC_MARK_H
  32 #   include "../gc_mark.h"
  33 # endif
  34 # ifndef GC_PRIVATE_H
  35 #   include "gc_priv.h"
  36 # endif
  37
  38 /* The real declarations of the following is in gc_priv.h, so that      */
  39 /* we can avoid scanning the following table.                           */
  40 /*
  41 extern mark_proc GC_mark_procs[MAX_MARK_PROCS];
  42 */
  43
  44 /*
  45  * Mark descriptor stuff that should remain private for now, mostly
  46  * because it's hard to export WORDSZ without including gcconfig.h.
  47  */
  48 # define BITMAP_BITS (WORDSZ - GC_DS_TAG_BITS)
  49 # define PROC(descr) \
  50         (GC_mark_procs[((descr) >> GC_DS_TAG_BITS) & (GC_MAX_MARK_PROCS-1)])
  51 # define ENV(descr) \
  52         ((descr) >> (GC_DS_TAG_BITS + GC_LOG_MAX_MARK_PROCS))
  53 # define MAX_ENV \
  54         (((word)1 << (WORDSZ - GC_DS_TAG_BITS - GC_LOG_MAX_MARK_PROCS)) - 1)
  55
  56
  57 extern unsigned GC_n_mark_procs;
  58
  59 /* Number of mark stack entries to discard on overflow. */
  60 #define GC_MARK_STACK_DISCARDS (INITIAL_MARK_STACK_SIZE/8)
  61
  62 typedef struct GC_ms_entry {
  63     ptr_t mse_start;   /* First word of object, word aligned  */
  64     GC_word mse_descr;  /* Descriptor; low order two bits are tags,     */
  65                         /* as described in gc_mark.h.                   */
  66 } mse;
  67
  68 extern size_t GC_mark_stack_size;
  69
  70 extern mse * GC_mark_stack_limit;
  71
  72 #ifdef PARALLEL_MARK
  73   extern mse * volatile GC_mark_stack_top;
  74 #else
  75   extern mse * GC_mark_stack_top;
  76 #endif
  77
  78 extern mse * GC_mark_stack;
  79
  80 #ifdef PARALLEL_MARK
  81     /*
  82      * Allow multiple threads to participate in the marking process.
  83      * This works roughly as follows:
  84      *  The main mark stack never shrinks, but it can grow.
  85      *
  86      *  The initiating threads holds the GC lock, and sets GC_help_wanted.
  87      *
  88      *  Other threads:
  89      *     1) update helper_count (while holding mark_lock.)
  90      *     2) allocate a local mark stack
  91      *     repeatedly:
  92      *          3) Steal a global mark stack entry by atomically replacing
  93      *             its descriptor with 0.
  94      *          4) Copy it to the local stack.
  95      *          5) Mark on the local stack until it is empty, or
  96      *             it may be profitable to copy it back.
  97      *          6) If necessary, copy local stack to global one,
  98      *             holding mark lock.
  99      *    7) Stop when the global mark stack is empty.
 100      *    8) decrement helper_count (holding mark_lock).
 101      *
 102      * This is an experiment to see if we can do something along the lines
 103      * of the University of Tokyo SGC in a less intrusive, though probably
 104      * also less performant, way.
 105      */
 106     void GC_do_parallel_mark();
 107                 /* inititate parallel marking.  */
 108
 109     extern GC_bool GC_help_wanted;      /* Protected by mark lock       */
 110     extern unsigned GC_helper_count;    /* Number of running helpers.   */
 111                                         /* Protected by mark lock       */
 112     extern unsigned GC_active_count;    /* Number of active helpers.    */
 113                                         /* Protected by mark lock       */
 114                                         /* May increase and decrease    */
 115                                         /* within each mark cycle.  But */
 116                                         /* once it returns to 0, it     */
 117                                         /* stays zero for the cycle.    */
 118     /* GC_mark_stack_top is also protected by mark lock.        */
 119     /*
 120      * GC_notify_all_marker() is used when GC_help_wanted is first set,
 121      * when the last helper becomes inactive,
 122      * when something is added to the global mark stack, and just after
 123      * GC_mark_no is incremented.
 124      * This could be split into multiple CVs (and probably should be to
 125      * scale to really large numbers of processors.)
 126      */
 127 #endif /* PARALLEL_MARK */
 128
 129 /* Return a pointer to within 1st page of object.       */
 130 /* Set *new_hdr_p to corr. hdr.                         */
 131 ptr_t GC_find_start(ptr_t current, hdr *hhdr, hdr **new_hdr_p);
 132
 133 mse * GC_signal_mark_stack_overflow(mse *msp);
 134
 135 /* Push the object obj with corresponding heap block header hhdr onto   */
 136 /* the mark stack.                                                      */
 137 # define PUSH_OBJ(obj, hhdr, mark_stack_top, mark_stack_limit) \
 138 { \
 139     register word _descr = (hhdr) -> hb_descr; \
 140         \
 141     if (_descr != 0) { \
 142         mark_stack_top++; \
 143         if (mark_stack_top >= mark_stack_limit) { \
 144           mark_stack_top = GC_signal_mark_stack_overflow(mark_stack_top); \
 145         } \
 146         mark_stack_top -> mse_start = (obj); \
 147         mark_stack_top -> mse_descr = _descr; \
 148     } \
 149 }
 150
 151 /* Push the contents of current onto the mark stack if it is a valid    */
 152 /* ptr to a currently unmarked object.  Mark it.                        */
 153 /* If we assumed a standard-conforming compiler, we could probably      */
 154 /* generate the exit_label transparently.                               */
 155 # define PUSH_CONTENTS(current, mark_stack_top, mark_stack_limit, \
 156                        source, exit_label) \
 157 { \
 158     hdr * my_hhdr; \
 159  \
 160     HC_GET_HDR(current, my_hhdr, source, exit_label); \
 161     PUSH_CONTENTS_HDR(current, mark_stack_top, mark_stack_limit, \
 162                   source, exit_label, my_hhdr, TRUE);   \
 163 exit_label: ; \
 164 }
 165
 166 /* Set mark bit, exit if it was already set.    */
 167
 168 # ifdef USE_MARK_BITS
 169 #   ifdef PARALLEL_MARK
 170       /* The following may fail to exit even if the bit was already set.    */
 171       /* For our uses, that's benign:                                       */
 172 #     define OR_WORD_EXIT_IF_SET(addr, bits, exit_label) \
 173         { \
 174           if (!(*(addr) & (mask))) { \
 175             AO_or((AO_t *)(addr), (mask); \
 176           } else { \
 177             goto label; \
 178           } \
 179         }
 180 #   else
 181 #     define OR_WORD_EXIT_IF_SET(addr, bits, exit_label) \
 182         { \
 183            word old = *(addr); \
 184            word my_bits = (bits); \
 185            if (old & my_bits) goto exit_label; \
 186            *(addr) = (old | my_bits); \
 187          }
 188 #   endif /* !PARALLEL_MARK */
 189 #   define SET_MARK_BIT_EXIT_IF_SET(hhdr,bit_no,exit_label) \
 190     { \
 191         word * mark_word_addr = hhdr -> hb_marks + divWORDSZ(bit_no); \
 192       \
 193         OR_WORD_EXIT_IF_SET(mark_word_addr, (word)1 << modWORDSZ(bit_no), \
 194                             exit_label); \
 195     }
 196 # endif
 197
 198
 199 #ifdef USE_MARK_BYTES
 200 # if defined(I386) && defined(__GNUC__)
 201 #  define LONG_MULT(hprod, lprod, x, y) { \
 202         asm("mull %2" : "=a"(lprod), "=d"(hprod) : "g"(y), "0"(x)); \
 203    }
 204 # else /* No in-line X86 assembly code */
 205 #  define LONG_MULT(hprod, lprod, x, y) { \
 206         unsigned long long prod = (unsigned long long)x \
 207                                   * (unsigned long long)y; \
 208         hprod = prod >> 32;  \
 209         lprod = (unsigned32)prod;  \
 210    }
 211 # endif
 212
 213   /* There is a race here, and we may set                               */
 214   /* the bit twice in the concurrent case.  This can result in the      */
 215   /* object being pushed twice.  But that's only a performance issue.   */
 216 # define SET_MARK_BIT_EXIT_IF_SET(hhdr,bit_no,exit_label) \
 217     { \
 218         char * mark_byte_addr = (char *)hhdr -> hb_marks + (bit_no); \
 219         char mark_byte = *mark_byte_addr; \
 220           \
 221         if (mark_byte) goto exit_label; \
 222         *mark_byte_addr = 1;  \
 223     }
 224 #endif /* USE_MARK_BYTES */
 225
 226 #ifdef PARALLEL_MARK
 227 # define INCR_MARKS(hhdr) \
 228         AO_store(&(hhdr -> hb_n_marks), AO_load(&(hhdr -> hb_n_marks))+1);
 229 #else
 230 # define INCR_MARKS(hhdr) ++(hhdr -> hb_n_marks)
 231 #endif
 232
 233 #ifdef ENABLE_TRACE
 234 # define TRACE(source, cmd) \
 235         if (GC_trace_addr != 0 && (ptr_t)(source) == GC_trace_addr) cmd
 236 # define TRACE_TARGET(target, cmd) \
 237         if (GC_trace_addr != 0 && (target) == *(ptr_t *)GC_trace_addr) cmd
 238 #else
 239 # define TRACE(source, cmd)
 240 # define TRACE_TARGET(source, cmd)
 241 #endif
 242 /* If the mark bit corresponding to current is not set, set it, and     */
 243 /* push the contents of the object on the mark stack.  Current points   */
 244 /* to the bginning of the object.  We rely on the fact that the         */
 245 /* preceding header calculation will succeed for a pointer past the     */
 246 /* first page of an object, only if it is in fact a valid pointer       */
 247 /* to the object.  Thus we can omit the otherwise necessary tests       */
 248 /* here.  Note in particular that the "displ" value is the displacement */
 249 /* from the beginning of the heap block, which may itself be in the     */
 250 /* interior of a large object.                                          */
 251 #ifdef MARK_BIT_PER_GRANULE
 252 # define PUSH_CONTENTS_HDR(current, mark_stack_top, mark_stack_limit, \
 253                            source, exit_label, hhdr, do_offset_check) \
 254 { \
 255     size_t displ = HBLKDISPL(current); /* Displacement in block; in bytes. */\
 256     /* displ is always within range.  If current doesn't point to       */ \
 257     /* first block, then we are in the all_interior_pointers case, and  */ \
 258     /* it is safe to use any displacement value.                        */ \
 259     size_t gran_displ = BYTES_TO_GRANULES(displ); \
 260     size_t gran_offset = hhdr -> hb_map[gran_displ];    \
 261     size_t byte_offset = displ & (GRANULE_BYTES - 1); \
 262     ptr_t base = current;  \
 263     /* The following always fails for large block references. */ \
 264     if (EXPECT((gran_offset | byte_offset) != 0, FALSE))  { \
 265         if (hhdr -> hb_large_block) { \
 266           /* gran_offset is bogus.      */ \
 267           size_t obj_displ; \
 268           base = (ptr_t)(hhdr -> hb_block); \
 269           obj_displ = (ptr_t)(current) - base;  \
 270           if (obj_displ != displ) { \
 271             GC_ASSERT(obj_displ < hhdr -> hb_sz); \
 272             /* Must be in all_interior_pointer case, not first block */ \
 273             /* already did validity check on cache miss.             */ \
 274             ; \
 275           } else { \
 276             if (do_offset_check && !GC_valid_offsets[obj_displ]) { \
 277               GC_ADD_TO_BLACK_LIST_NORMAL(current, source); \
 278               goto exit_label; \
 279             } \
 280           } \
 281           gran_displ = 0; \
 282           GC_ASSERT(hhdr -> hb_sz > HBLKSIZE || \
 283                     hhdr -> hb_block == HBLKPTR(current)); \
 284           GC_ASSERT((ptr_t)(hhdr -> hb_block) <= (ptr_t) current); \
 285         } else { \
 286           size_t obj_displ = GRANULES_TO_BYTES(gran_offset) \
 287                              + byte_offset; \
 288           if (do_offset_check && !GC_valid_offsets[obj_displ]) { \
 289             GC_ADD_TO_BLACK_LIST_NORMAL(current, source); \
 290             goto exit_label; \
 291           } \
 292           gran_displ -= gran_offset; \
 293           base -= obj_displ; \
 294         } \
 295     } \
 296     GC_ASSERT(hhdr == GC_find_header(base)); \
 297     GC_ASSERT(gran_displ % BYTES_TO_GRANULES(hhdr -> hb_sz) == 0); \
 298     TRACE(source, GC_log_printf("GC:%d: passed validity tests\n",GC_gc_no)); \
 299     SET_MARK_BIT_EXIT_IF_SET(hhdr, gran_displ, exit_label); \
 300     TRACE(source, GC_log_printf("GC:%d: previously unmarked\n",GC_gc_no)); \
 301     TRACE_TARGET(base, \
 302         GC_log_printf("GC:%d: marking %p from %p instead\n", GC_gc_no, \
 303                       base, source)); \
 304     INCR_MARKS(hhdr); \
 305     GC_STORE_BACK_PTR((ptr_t)source, base); \
 306     PUSH_OBJ(base, hhdr, mark_stack_top, mark_stack_limit); \
 307 }
 308 #endif /* MARK_BIT_PER_GRANULE */
 309
 310 #ifdef MARK_BIT_PER_OBJ
 311 # define PUSH_CONTENTS_HDR(current, mark_stack_top, mark_stack_limit, \
 312                            source, exit_label, hhdr, do_offset_check) \
 313 { \
 314     size_t displ = HBLKDISPL(current); /* Displacement in block; in bytes. */\
 315     unsigned32 low_prod, high_prod, offset_fraction; \
 316     unsigned32 inv_sz = hhdr -> hb_inv_sz; \
 317     ptr_t base = current;  \
 318     LONG_MULT(high_prod, low_prod, displ, inv_sz); \
 319     /* product is > and within sz_in_bytes of displ * sz_in_bytes * 2**32 */ \
 320     if (EXPECT(low_prod >> 16 != 0, FALSE))  { \
 321             FIXME: fails if offset is a multiple of HBLKSIZE which becomes 0 \
 322         if (inv_sz == LARGE_INV_SZ) { \
 323           size_t obj_displ; \
 324           base = (ptr_t)(hhdr -> hb_block); \
 325           obj_displ = (ptr_t)(current) - base;  \
 326           if (obj_displ != displ) { \
 327             GC_ASSERT(obj_displ < hhdr -> hb_sz); \
 328             /* Must be in all_interior_pointer case, not first block */ \
 329             /* already did validity check on cache miss.             */ \
 330             ; \
 331           } else { \
 332             if (do_offset_check && !GC_valid_offsets[obj_displ]) { \
 333               GC_ADD_TO_BLACK_LIST_NORMAL(current, source); \
 334               goto exit_label; \
 335             } \
 336           } \
 337           GC_ASSERT(hhdr -> hb_sz > HBLKSIZE || \
 338                     hhdr -> hb_block == HBLKPTR(current)); \
 339           GC_ASSERT((ptr_t)(hhdr -> hb_block) < (ptr_t) current); \
 340         } else { \
 341           /* Accurate enough if HBLKSIZE <= 2**15.      */ \
 342           GC_ASSERT(HBLKSIZE <= (1 << 15)); \
 343           size_t obj_displ = (((low_prod >> 16) + 1) * (hhdr -> hb_sz)) >> 16; \
 344           if (do_offset_check && !GC_valid_offsets[obj_displ]) { \
 345             GC_ADD_TO_BLACK_LIST_NORMAL(current, source); \
 346             goto exit_label; \
 347           } \
 348           base -= obj_displ; \
 349         } \
 350     } \
 351     /* May get here for pointer to start of block not at        */ \
 352     /* beginning of object.  If so, it's valid, and we're fine. */ \
 353     GC_ASSERT(high_prod >= 0 && high_prod <= HBLK_OBJS(hhdr -> hb_sz)); \
 354     TRACE(source, GC_log_printf("GC:%d: passed validity tests\n",GC_gc_no)); \
 355     SET_MARK_BIT_EXIT_IF_SET(hhdr, high_prod, exit_label); \
 356     TRACE(source, GC_log_printf("GC:%d: previously unmarked\n",GC_gc_no)); \
 357     TRACE_TARGET(base, \
 358         GC_log_printf("GC:%d: marking %p from %p instead\n", GC_gc_no, \
 359                       base, source)); \
 360     INCR_MARKS(hhdr); \
 361     GC_STORE_BACK_PTR((ptr_t)source, base); \
 362     PUSH_OBJ(base, hhdr, mark_stack_top, mark_stack_limit); \
 363 }
 364 #endif /* MARK_BIT_PER_OBJ */
 365
 366 #if defined(PRINT_BLACK_LIST) || defined(KEEP_BACK_PTRS)
 367 #   define PUSH_ONE_CHECKED_STACK(p, source) \
 368         GC_mark_and_push_stack(p, (ptr_t)(source))
 369 #else
 370 #   define PUSH_ONE_CHECKED_STACK(p, source) \
 371         GC_mark_and_push_stack(p)
 372 #endif
 373
 374 /*
 375  * Push a single value onto mark stack. Mark from the object pointed to by p.
 376  * Invoke FIXUP_POINTER(p) before any further processing.
 377  * P is considered valid even if it is an interior pointer.
 378  * Previously marked objects are not pushed.  Hence we make progress even
 379  * if the mark stack overflows.
 380  */
 381
 382 # if NEED_FIXUP_POINTER
 383     /* Try both the raw version and the fixed up one.   */
 384 #   define GC_PUSH_ONE_STACK(p, source) \
 385       if ((p) >= (ptr_t)GC_least_plausible_heap_addr    \
 386          && (p) < (ptr_t)GC_greatest_plausible_heap_addr) {     \
 387          PUSH_ONE_CHECKED_STACK(p, source);     \
 388       } \
 389       FIXUP_POINTER(p); \
 390       if ((p) >= (ptr_t)GC_least_plausible_heap_addr    \
 391          && (p) < (ptr_t)GC_greatest_plausible_heap_addr) {     \
 392          PUSH_ONE_CHECKED_STACK(p, source);     \
 393       }
 394 # else /* !NEED_FIXUP_POINTER */
 395 #   define GC_PUSH_ONE_STACK(p, source) \
 396       if ((ptr_t)(p) >= (ptr_t)GC_least_plausible_heap_addr     \
 397          && (ptr_t)(p) < (ptr_t)GC_greatest_plausible_heap_addr) {      \
 398          PUSH_ONE_CHECKED_STACK(p, source);     \
 399       }
 400 # endif
 401
 402
 403 /*
 404  * As above, but interior pointer recognition as for
 405  * normal heap pointers.
 406  */
 407 # define GC_PUSH_ONE_HEAP(p,source) \
 408     FIXUP_POINTER(p); \
 409     if ((p) >= (ptr_t)GC_least_plausible_heap_addr      \
 410          && (p) < (ptr_t)GC_greatest_plausible_heap_addr) {     \
 411             GC_mark_stack_top = GC_mark_and_push( \
 412                             (void *)(p), GC_mark_stack_top, \
 413                             GC_mark_stack_limit, (void * *)(source)); \
 414     }
 415
 416 /* Mark starting at mark stack entry top (incl.) down to        */
 417 /* mark stack entry bottom (incl.).  Stop after performing      */
 418 /* about one page worth of work.  Return the new mark stack     */
 419 /* top entry.                                                   */
 420 mse * GC_mark_from(mse * top, mse * bottom, mse *limit);
 421
 422 #define MARK_FROM_MARK_STACK() \
 423         GC_mark_stack_top = GC_mark_from(GC_mark_stack_top, \
 424                                          GC_mark_stack, \
 425                                          GC_mark_stack + GC_mark_stack_size);
 426
 427 /*
 428  * Mark from one finalizable object using the specified
 429  * mark proc. May not mark the object pointed to by
 430  * real_ptr. That is the job of the caller, if appropriate.
 431  * Note that this is called with the mutator running, but
 432  * with us holding the allocation lock.  This is safe only if the
 433  * mutator needs tha allocation lock to reveal hidden pointers.
 434  * FIXME: Why do we need the GC_mark_state test below?
 435  */
 436 # define GC_MARK_FO(real_ptr, mark_proc) \
 437 { \
 438     (*(mark_proc))(real_ptr); \
 439     while (!GC_mark_stack_empty()) MARK_FROM_MARK_STACK(); \
 440     if (GC_mark_state != MS_NONE) { \
 441         GC_set_mark_bit(real_ptr); \
 442         while (!GC_mark_some((ptr_t)0)) {} \
 443     } \
 444 }
 445
 446 extern GC_bool GC_mark_stack_too_small;
 447                                 /* We need a larger mark stack.  May be */
 448                                 /* set by client supplied mark routines.*/
 449
 450 typedef int mark_state_t;       /* Current state of marking, as follows:*/
 451                                 /* Used to remember where we are during */
 452                                 /* concurrent marking.                  */
 453
 454                                 /* We say something is dirty if it was  */
 455                                 /* written since the last time we       */
 456                                 /* retrieved dirty bits.  We say it's   */
 457                                 /* grungy if it was marked dirty in the */
 458                                 /* last set of bits we retrieved.       */
 459
 460                                 /* Invariant I: all roots and marked    */
 461                                 /* objects p are either dirty, or point */
 462                                 /* to objects q that are either marked  */
 463                                 /* or a pointer to q appears in a range */
 464                                 /* on the mark stack.                   */
 465
 466 # define MS_NONE 0              /* No marking in progress. I holds.     */
 467                                 /* Mark stack is empty.                 */
 468
 469 # define MS_PUSH_RESCUERS 1     /* Rescuing objects are currently       */
 470                                 /* being pushed.  I holds, except       */
 471                                 /* that grungy roots may point to       */
 472                                 /* unmarked objects, as may marked      */
 473                                 /* grungy objects above scan_ptr.       */
 474
 475 # define MS_PUSH_UNCOLLECTABLE 2
 476                                 /* I holds, except that marked          */
 477                                 /* uncollectable objects above scan_ptr */
 478                                 /* may point to unmarked objects.       */
 479                                 /* Roots may point to unmarked objects  */
 480
 481 # define MS_ROOTS_PUSHED 3      /* I holds, mark stack may be nonempty  */
 482
 483 # define MS_PARTIALLY_INVALID 4 /* I may not hold, e.g. because of M.S. */
 484                                 /* overflow.  However marked heap       */
 485                                 /* objects below scan_ptr point to      */
 486                                 /* marked or stacked objects.           */
 487
 488 # define MS_INVALID 5           /* I may not hold.                      */
 489
 490 extern mark_state_t GC_mark_state;
 491
 492 #endif  /* GC_PMARK_H */
 493