Merge pull request #4621 from alexanderkyte/strdup_env
[mono.git] / mono / sgen / sgen-gc.c
1 /**
2  * \file
3  * Simple generational GC.
4  *
5  * Author:
6  *      Paolo Molaro (lupus@ximian.com)
7  *  Rodrigo Kumpera (kumpera@gmail.com)
8  *
9  * Copyright 2005-2011 Novell, Inc (http://www.novell.com)
10  * Copyright 2011 Xamarin Inc (http://www.xamarin.com)
11  *
12  * Thread start/stop adapted from Boehm's GC:
13  * Copyright (c) 1994 by Xerox Corporation.  All rights reserved.
14  * Copyright (c) 1996 by Silicon Graphics.  All rights reserved.
15  * Copyright (c) 1998 by Fergus Henderson.  All rights reserved.
16  * Copyright (c) 2000-2004 by Hewlett-Packard Company.  All rights reserved.
17  * Copyright 2001-2003 Ximian, Inc
18  * Copyright 2003-2010 Novell, Inc.
19  * Copyright 2011 Xamarin, Inc.
20  * Copyright (C) 2012 Xamarin Inc
21  *
22  * Licensed under the MIT license. See LICENSE file in the project root for full license information.
23  *
24  * Important: allocation provides always zeroed memory, having to do
25  * a memset after allocation is deadly for performance.
26  * Memory usage at startup is currently as follows:
27  * 64 KB pinned space
28  * 64 KB internal space
29  * size of nursery
30  * We should provide a small memory config with half the sizes
31  *
32  * We currently try to make as few mono assumptions as possible:
33  * 1) 2-word header with no GC pointers in it (first vtable, second to store the
34  *    forwarding ptr)
35  * 2) gc descriptor is the second word in the vtable (first word in the class)
36  * 3) 8 byte alignment is the minimum and enough (not true for special structures (SIMD), FIXME)
37  * 4) there is a function to get an object's size and the number of
38  *    elements in an array.
39  * 5) we know the special way bounds are allocated for complex arrays
40  * 6) we know about proxies and how to treat them when domains are unloaded
41  *
42  * Always try to keep stack usage to a minimum: no recursive behaviour
43  * and no large stack allocs.
44  *
45  * General description.
46  * Objects are initially allocated in a nursery using a fast bump-pointer technique.
47  * When the nursery is full we start a nursery collection: this is performed with a
48  * copying GC.
49  * When the old generation is full we start a copying GC of the old generation as well:
50  * this will be changed to mark&sweep with copying when fragmentation becomes to severe
51  * in the future.  Maybe we'll even do both during the same collection like IMMIX.
52  *
53  * The things that complicate this description are:
54  * *) pinned objects: we can't move them so we need to keep track of them
55  * *) no precise info of the thread stacks and registers: we need to be able to
56  *    quickly find the objects that may be referenced conservatively and pin them
57  *    (this makes the first issues more important)
58  * *) large objects are too expensive to be dealt with using copying GC: we handle them
59  *    with mark/sweep during major collections
60  * *) some objects need to not move even if they are small (interned strings, Type handles):
61  *    we use mark/sweep for them, too: they are not allocated in the nursery, but inside
62  *    PinnedChunks regions
63  */
64
65 /*
66  * TODO:
67
68  *) we could have a function pointer in MonoClass to implement
69   customized write barriers for value types
70
71  *) investigate the stuff needed to advance a thread to a GC-safe
72   point (single-stepping, read from unmapped memory etc) and implement it.
73   This would enable us to inline allocations and write barriers, for example,
74   or at least parts of them, like the write barrier checks.
75   We may need this also for handling precise info on stacks, even simple things
76   as having uninitialized data on the stack and having to wait for the prolog
77   to zero it. Not an issue for the last frame that we scan conservatively.
78   We could always not trust the value in the slots anyway.
79
80  *) modify the jit to save info about references in stack locations:
81   this can be done just for locals as a start, so that at least
82   part of the stack is handled precisely.
83
84  *) test/fix endianess issues
85
86  *) Implement a card table as the write barrier instead of remembered
87     sets?  Card tables are not easy to implement with our current
88     memory layout.  We have several different kinds of major heap
89     objects: Small objects in regular blocks, small objects in pinned
90     chunks and LOS objects.  If we just have a pointer we have no way
91     to tell which kind of object it points into, therefore we cannot
92     know where its card table is.  The least we have to do to make
93     this happen is to get rid of write barriers for indirect stores.
94     (See next item)
95
96  *) Get rid of write barriers for indirect stores.  We can do this by
97     telling the GC to wbarrier-register an object once we do an ldloca
98     or ldelema on it, and to unregister it once it's not used anymore
99     (it can only travel downwards on the stack).  The problem with
100     unregistering is that it needs to happen eventually no matter
101     what, even if exceptions are thrown, the thread aborts, etc.
102     Rodrigo suggested that we could do only the registering part and
103     let the collector find out (pessimistically) when it's safe to
104     unregister, namely when the stack pointer of the thread that
105     registered the object is higher than it was when the registering
106     happened.  This might make for a good first implementation to get
107     some data on performance.
108
109  *) Some sort of blacklist support?  Blacklists is a concept from the
110     Boehm GC: if during a conservative scan we find pointers to an
111     area which we might use as heap, we mark that area as unusable, so
112     pointer retention by random pinning pointers is reduced.
113
114  *) experiment with max small object size (very small right now - 2kb,
115     because it's tied to the max freelist size)
116
117   *) add an option to mmap the whole heap in one chunk: it makes for many
118      simplifications in the checks (put the nursery at the top and just use a single
119      check for inclusion/exclusion): the issue this has is that on 32 bit systems it's
120      not flexible (too much of the address space may be used by default or we can't
121      increase the heap as needed) and we'd need a race-free mechanism to return memory
122      back to the system (mprotect(PROT_NONE) will still keep the memory allocated if it
123      was written to, munmap is needed, but the following mmap may not find the same segment
124      free...)
125
126  *) memzero the major fragments after restarting the world and optionally a smaller
127     chunk at a time
128
129  *) investigate having fragment zeroing threads
130
131  *) separate locks for finalization and other minor stuff to reduce
132     lock contention
133
134  *) try a different copying order to improve memory locality
135
136  *) a thread abort after a store but before the write barrier will
137     prevent the write barrier from executing
138
139  *) specialized dynamically generated markers/copiers
140
141  *) Dynamically adjust TLAB size to the number of threads.  If we have
142     too many threads that do allocation, we might need smaller TLABs,
143     and we might get better performance with larger TLABs if we only
144     have a handful of threads.  We could sum up the space left in all
145     assigned TLABs and if that's more than some percentage of the
146     nursery size, reduce the TLAB size.
147
148  *) Explore placing unreachable objects on unused nursery memory.
149         Instead of memset'ng a region to zero, place an int[] covering it.
150         A good place to start is add_nursery_frag. The tricky thing here is
151         placing those objects atomically outside of a collection.
152
153  *) Allocation should use asymmetric Dekker synchronization:
154         http://blogs.oracle.com/dave/resource/Asymmetric-Dekker-Synchronization.txt
155         This should help weak consistency archs.
156  */
157 #include "config.h"
158 #ifdef HAVE_SGEN_GC
159
160 #ifdef __MACH__
161 #undef _XOPEN_SOURCE
162 #define _XOPEN_SOURCE
163 #define _DARWIN_C_SOURCE
164 #endif
165
166 #ifdef HAVE_UNISTD_H
167 #include <unistd.h>
168 #endif
169 #ifdef HAVE_PTHREAD_H
170 #include <pthread.h>
171 #endif
172 #ifdef HAVE_PTHREAD_NP_H
173 #include <pthread_np.h>
174 #endif
175 #include <stdio.h>
176 #include <string.h>
177 #include <errno.h>
178 #include <assert.h>
179 #include <stdlib.h>
180
181 #include "mono/sgen/sgen-gc.h"
182 #include "mono/sgen/sgen-cardtable.h"
183 #include "mono/sgen/sgen-protocol.h"
184 #include "mono/sgen/sgen-memory-governor.h"
185 #include "mono/sgen/sgen-hash-table.h"
186 #include "mono/sgen/sgen-pinning.h"
187 #include "mono/sgen/sgen-workers.h"
188 #include "mono/sgen/sgen-client.h"
189 #include "mono/sgen/sgen-pointer-queue.h"
190 #include "mono/sgen/gc-internal-agnostic.h"
191 #include "mono/utils/mono-proclib.h"
192 #include "mono/utils/mono-memory-model.h"
193 #include "mono/utils/hazard-pointer.h"
194
195 #include <mono/utils/memcheck.h>
196
197 #undef pthread_create
198 #undef pthread_join
199 #undef pthread_detach
200
201 /*
202  * ######################################################################
203  * ########  Types and constants used by the GC.
204  * ######################################################################
205  */
206
207 /* 0 means not initialized, 1 is initialized, -1 means in progress */
208 static int gc_initialized = 0;
209 /* If set, check if we need to do something every X allocations */
210 gboolean has_per_allocation_action;
211 /* If set, do a heap check every X allocation */
212 guint32 verify_before_allocs = 0;
213 /* If set, do a minor collection before every X allocation */
214 guint32 collect_before_allocs = 0;
215 /* If set, do a whole heap check before each collection */
216 static gboolean whole_heap_check_before_collection = FALSE;
217 /* If set, do a remset consistency check at various opportunities */
218 static gboolean remset_consistency_checks = FALSE;
219 /* If set, do a mod union consistency check before each finishing collection pause */
220 static gboolean mod_union_consistency_check = FALSE;
221 /* If set, check whether mark bits are consistent after major collections */
222 static gboolean check_mark_bits_after_major_collection = FALSE;
223 /* If set, check that all nursery objects are pinned/not pinned, depending on context */
224 static gboolean check_nursery_objects_pinned = FALSE;
225 /* If set, do a few checks when the concurrent collector is used */
226 static gboolean do_concurrent_checks = FALSE;
227 /* If set, do a plausibility check on the scan_starts before and after
228    each collection */
229 static gboolean do_scan_starts_check = FALSE;
230
231 static gboolean disable_minor_collections = FALSE;
232 static gboolean disable_major_collections = FALSE;
233 static gboolean do_verify_nursery = FALSE;
234 static gboolean do_dump_nursery_content = FALSE;
235 static gboolean enable_nursery_canaries = FALSE;
236
237 static gboolean precleaning_enabled = TRUE;
238
239 #ifdef HEAVY_STATISTICS
240 guint64 stat_objects_alloced_degraded = 0;
241 guint64 stat_bytes_alloced_degraded = 0;
242
243 guint64 stat_copy_object_called_nursery = 0;
244 guint64 stat_objects_copied_nursery = 0;
245 guint64 stat_copy_object_called_major = 0;
246 guint64 stat_objects_copied_major = 0;
247
248 guint64 stat_scan_object_called_nursery = 0;
249 guint64 stat_scan_object_called_major = 0;
250
251 guint64 stat_slots_allocated_in_vain;
252
253 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_from_space = 0;
254 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_forwarded = 0;
255 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_pinned = 0;
256 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_to_space = 0;
257
258 static guint64 stat_wbarrier_add_to_global_remset = 0;
259 static guint64 stat_wbarrier_arrayref_copy = 0;
260 static guint64 stat_wbarrier_generic_store = 0;
261 static guint64 stat_wbarrier_generic_store_atomic = 0;
262 static guint64 stat_wbarrier_set_root = 0;
263 #endif
264
265 static guint64 stat_pinned_objects = 0;
266
267 static guint64 time_minor_pre_collection_fragment_clear = 0;
268 static guint64 time_minor_pinning = 0;
269 static guint64 time_minor_scan_remsets = 0;
270 static guint64 time_minor_scan_pinned = 0;
271 static guint64 time_minor_scan_roots = 0;
272 static guint64 time_minor_finish_gray_stack = 0;
273 static guint64 time_minor_fragment_creation = 0;
274
275 static guint64 time_major_pre_collection_fragment_clear = 0;
276 static guint64 time_major_pinning = 0;
277 static guint64 time_major_scan_pinned = 0;
278 static guint64 time_major_scan_roots = 0;
279 static guint64 time_major_scan_mod_union = 0;
280 static guint64 time_major_finish_gray_stack = 0;
281 static guint64 time_major_free_bigobjs = 0;
282 static guint64 time_major_los_sweep = 0;
283 static guint64 time_major_sweep = 0;
284 static guint64 time_major_fragment_creation = 0;
285
286 static guint64 time_max = 0;
287
288 static SGEN_TV_DECLARE (time_major_conc_collection_start);
289 static SGEN_TV_DECLARE (time_major_conc_collection_end);
290
291 int gc_debug_level = 0;
292 FILE* gc_debug_file;
293 static char* gc_params_options;
294 static char* gc_debug_options;
295
296 /*
297 void
298 mono_gc_flush_info (void)
299 {
300         fflush (gc_debug_file);
301 }
302 */
303
304 #define TV_DECLARE SGEN_TV_DECLARE
305 #define TV_GETTIME SGEN_TV_GETTIME
306 #define TV_ELAPSED SGEN_TV_ELAPSED
307
308 static SGEN_TV_DECLARE (sgen_init_timestamp);
309
310 NurseryClearPolicy nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION;
311
312 #define object_is_forwarded     SGEN_OBJECT_IS_FORWARDED
313 #define object_is_pinned        SGEN_OBJECT_IS_PINNED
314 #define pin_object              SGEN_PIN_OBJECT
315
316 #define ptr_in_nursery sgen_ptr_in_nursery
317
318 #define LOAD_VTABLE     SGEN_LOAD_VTABLE
319
320 gboolean
321 nursery_canaries_enabled (void)
322 {
323         return enable_nursery_canaries;
324 }
325
326 #define safe_object_get_size    sgen_safe_object_get_size
327
328 #if defined(HAVE_CONC_GC_AS_DEFAULT)
329 /* Use concurrent major on deskstop platforms */
330 #define DEFAULT_MAJOR_INIT sgen_marksweep_conc_init
331 #define DEFAULT_MAJOR_NAME "marksweep-conc"
332 #else
333 #define DEFAULT_MAJOR_INIT sgen_marksweep_init
334 #define DEFAULT_MAJOR_NAME "marksweep"
335 #endif
336
337 /*
338  * ######################################################################
339  * ########  Global data.
340  * ######################################################################
341  */
342 MonoCoopMutex gc_mutex;
343
344 #define SCAN_START_SIZE SGEN_SCAN_START_SIZE
345
346 size_t degraded_mode = 0;
347
348 static mword bytes_pinned_from_failed_allocation = 0;
349
350 GCMemSection *nursery_section = NULL;
351 static volatile mword lowest_heap_address = ~(mword)0;
352 static volatile mword highest_heap_address = 0;
353
354 MonoCoopMutex sgen_interruption_mutex;
355
356 int current_collection_generation = -1;
357 static volatile gboolean concurrent_collection_in_progress = FALSE;
358
359 /* objects that are ready to be finalized */
360 static SgenPointerQueue fin_ready_queue = SGEN_POINTER_QUEUE_INIT (INTERNAL_MEM_FINALIZE_READY);
361 static SgenPointerQueue critical_fin_queue = SGEN_POINTER_QUEUE_INIT (INTERNAL_MEM_FINALIZE_READY);
362
363 /* registered roots: the key to the hash is the root start address */
364 /* 
365  * Different kinds of roots are kept separate to speed up pin_from_roots () for example.
366  */
367 SgenHashTable roots_hash [ROOT_TYPE_NUM] = {
368         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL),
369         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL),
370         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL)
371 };
372 static mword roots_size = 0; /* amount of memory in the root set */
373
374 /* The size of a TLAB */
375 /* The bigger the value, the less often we have to go to the slow path to allocate a new 
376  * one, but the more space is wasted by threads not allocating much memory.
377  * FIXME: Tune this.
378  * FIXME: Make this self-tuning for each thread.
379  */
380 guint32 tlab_size = (1024 * 4);
381
382 #define MAX_SMALL_OBJ_SIZE      SGEN_MAX_SMALL_OBJ_SIZE
383
384 #define ALLOC_ALIGN             SGEN_ALLOC_ALIGN
385
386 #define ALIGN_UP                SGEN_ALIGN_UP
387
388 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
389 MonoNativeThreadId main_gc_thread = NULL;
390 #endif
391
392 /*Object was pinned during the current collection*/
393 static mword objects_pinned;
394
395 /*
396  * ######################################################################
397  * ########  Macros and function declarations.
398  * ######################################################################
399  */
400
401 /* forward declarations */
402 static void scan_from_registered_roots (char *addr_start, char *addr_end, int root_type, ScanCopyContext ctx);
403
404 static void pin_from_roots (void *start_nursery, void *end_nursery, ScanCopyContext ctx);
405 static void finish_gray_stack (int generation, ScanCopyContext ctx);
406
407
408 SgenMajorCollector major_collector;
409 SgenMinorCollector sgen_minor_collector;
410
411 static SgenRememberedSet remset;
412
413 /*
414  * The gray queue a worker job must use.  If we're not parallel or
415  * concurrent, we use the main gray queue.
416  */
417 static SgenGrayQueue*
418 sgen_workers_get_job_gray_queue (WorkerData *worker_data, SgenGrayQueue *default_gray_queue)
419 {
420         if (worker_data)
421                 return &worker_data->private_gray_queue;
422         SGEN_ASSERT (0, default_gray_queue, "Why don't we have a default gray queue when we're not running in a worker thread?");
423         return default_gray_queue;
424 }
425
426 static void
427 gray_queue_redirect (SgenGrayQueue *queue)
428 {
429         SGEN_ASSERT (0, concurrent_collection_in_progress, "Where are we redirecting the gray queue to, without a concurrent collection?");
430
431         sgen_workers_take_from_queue (queue);
432 }
433
434 void
435 sgen_scan_area_with_callback (char *start, char *end, IterateObjectCallbackFunc callback, void *data, gboolean allow_flags, gboolean fail_on_canaries)
436 {
437         while (start < end) {
438                 size_t size;
439                 char *obj;
440
441                 if (!*(void**)start) {
442                         start += sizeof (void*); /* should be ALLOC_ALIGN, really */
443                         continue;
444                 }
445
446                 if (allow_flags) {
447                         if (!(obj = (char *)SGEN_OBJECT_IS_FORWARDED (start)))
448                                 obj = start;
449                 } else {
450                         obj = start;
451                 }
452
453                 if (!sgen_client_object_is_array_fill ((GCObject*)obj)) {
454                         CHECK_CANARY_FOR_OBJECT ((GCObject*)obj, fail_on_canaries);
455                         size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((GCObject*)obj));
456                         callback ((GCObject*)obj, size, data);
457                         CANARIFY_SIZE (size);
458                 } else {
459                         size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((GCObject*)obj));
460                 }
461
462                 start += size;
463         }
464 }
465
466 /*
467  * sgen_add_to_global_remset:
468  *
469  *   The global remset contains locations which point into newspace after
470  * a minor collection. This can happen if the objects they point to are pinned.
471  *
472  * LOCKING: If called from a parallel collector, the global remset
473  * lock must be held.  For serial collectors that is not necessary.
474  */
475 void
476 sgen_add_to_global_remset (gpointer ptr, GCObject *obj)
477 {
478         SGEN_ASSERT (5, sgen_ptr_in_nursery (obj), "Target pointer of global remset must be in the nursery");
479
480         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_add_to_global_remset);
481
482         if (!major_collector.is_concurrent) {
483                 SGEN_ASSERT (5, current_collection_generation != -1, "Global remsets can only be added during collections");
484         } else {
485                 if (current_collection_generation == -1)
486                         SGEN_ASSERT (5, sgen_concurrent_collection_in_progress (), "Global remsets outside of collection pauses can only be added by the concurrent collector");
487         }
488
489         if (!object_is_pinned (obj))
490                 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");
491         else if (sgen_cement_lookup_or_register (obj))
492                 return;
493
494         remset.record_pointer (ptr);
495
496         sgen_pin_stats_register_global_remset (obj);
497
498         SGEN_LOG (8, "Adding global remset for %p", ptr);
499         binary_protocol_global_remset (ptr, obj, (gpointer)SGEN_LOAD_VTABLE (obj));
500 }
501
502 /*
503  * sgen_drain_gray_stack:
504  *
505  *   Scan objects in the gray stack until the stack is empty. This should be called
506  * frequently after each object is copied, to achieve better locality and cache
507  * usage.
508  *
509  */
510 gboolean
511 sgen_drain_gray_stack (ScanCopyContext ctx)
512 {
513         SGEN_ASSERT (0, ctx.ops->drain_gray_stack, "Why do we have a scan/copy context with a missing drain gray stack function?");
514
515         return ctx.ops->drain_gray_stack (ctx.queue);
516 }
517
518 /*
519  * Addresses in the pin queue are already sorted. This function finds
520  * the object header for each address and pins the object. The
521  * addresses must be inside the nursery section.  The (start of the)
522  * address array is overwritten with the addresses of the actually
523  * pinned objects.  Return the number of pinned objects.
524  */
525 static int
526 pin_objects_from_nursery_pin_queue (gboolean do_scan_objects, ScanCopyContext ctx)
527 {
528         GCMemSection *section = nursery_section;
529         void **start =  sgen_pinning_get_entry (section->pin_queue_first_entry);
530         void **end = sgen_pinning_get_entry (section->pin_queue_last_entry);
531         void *start_nursery = section->data;
532         void *end_nursery = section->next_data;
533         void *last = NULL;
534         int count = 0;
535         void *search_start;
536         void *addr;
537         void *pinning_front = start_nursery;
538         size_t idx;
539         void **definitely_pinned = start;
540         ScanObjectFunc scan_func = ctx.ops->scan_object;
541         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
542
543         sgen_nursery_allocator_prepare_for_pinning ();
544
545         while (start < end) {
546                 GCObject *obj_to_pin = NULL;
547                 size_t obj_to_pin_size = 0;
548                 SgenDescriptor desc;
549
550                 addr = *start;
551
552                 SGEN_ASSERT (0, addr >= start_nursery && addr < end_nursery, "Potential pinning address out of range");
553                 SGEN_ASSERT (0, addr >= last, "Pin queue not sorted");
554
555                 if (addr == last) {
556                         ++start;
557                         continue;
558                 }
559
560                 SGEN_LOG (5, "Considering pinning addr %p", addr);
561                 /* We've already processed everything up to pinning_front. */
562                 if (addr < pinning_front) {
563                         start++;
564                         continue;
565                 }
566
567                 /*
568                  * Find the closest scan start <= addr.  We might search backward in the
569                  * scan_starts array because entries might be NULL.  In the worst case we
570                  * start at start_nursery.
571                  */
572                 idx = ((char*)addr - (char*)section->data) / SCAN_START_SIZE;
573                 SGEN_ASSERT (0, idx < section->num_scan_start, "Scan start index out of range");
574                 search_start = (void*)section->scan_starts [idx];
575                 if (!search_start || search_start > addr) {
576                         while (idx) {
577                                 --idx;
578                                 search_start = section->scan_starts [idx];
579                                 if (search_start && search_start <= addr)
580                                         break;
581                         }
582                         if (!search_start || search_start > addr)
583                                 search_start = start_nursery;
584                 }
585
586                 /*
587                  * If the pinning front is closer than the scan start we found, start
588                  * searching at the front.
589                  */
590                 if (search_start < pinning_front)
591                         search_start = pinning_front;
592
593                 /*
594                  * Now addr should be in an object a short distance from search_start.
595                  *
596                  * search_start must point to zeroed mem or point to an object.
597                  */
598                 do {
599                         size_t obj_size, canarified_obj_size;
600
601                         /* Skip zeros. */
602                         if (!*(void**)search_start) {
603                                 search_start = (void*)ALIGN_UP ((mword)search_start + sizeof (gpointer));
604                                 /* The loop condition makes sure we don't overrun addr. */
605                                 continue;
606                         }
607
608                         canarified_obj_size = obj_size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((GCObject*)search_start));
609
610                         /*
611                          * Filler arrays are marked by an invalid sync word.  We don't
612                          * consider them for pinning.  They are not delimited by canaries,
613                          * either.
614                          */
615                         if (!sgen_client_object_is_array_fill ((GCObject*)search_start)) {
616                                 CHECK_CANARY_FOR_OBJECT (search_start, TRUE);
617                                 CANARIFY_SIZE (canarified_obj_size);
618
619                                 if (addr >= search_start && (char*)addr < (char*)search_start + obj_size) {
620                                         /* This is the object we're looking for. */
621                                         obj_to_pin = (GCObject*)search_start;
622                                         obj_to_pin_size = canarified_obj_size;
623                                         break;
624                                 }
625                         }
626
627                         /* Skip to the next object */
628                         search_start = (void*)((char*)search_start + canarified_obj_size);
629                 } while (search_start <= addr);
630
631                 /* We've searched past the address we were looking for. */
632                 if (!obj_to_pin) {
633                         pinning_front = search_start;
634                         goto next_pin_queue_entry;
635                 }
636
637                 /*
638                  * We've found an object to pin.  It might still be a dummy array, but we
639                  * can advance the pinning front in any case.
640                  */
641                 pinning_front = (char*)obj_to_pin + obj_to_pin_size;
642
643                 /*
644                  * If this is a dummy array marking the beginning of a nursery
645                  * fragment, we don't pin it.
646                  */
647                 if (sgen_client_object_is_array_fill (obj_to_pin))
648                         goto next_pin_queue_entry;
649
650                 /*
651                  * Finally - pin the object!
652                  */
653                 desc = sgen_obj_get_descriptor_safe (obj_to_pin);
654                 if (do_scan_objects) {
655                         scan_func (obj_to_pin, desc, queue);
656                 } else {
657                         SGEN_LOG (4, "Pinned object %p, vtable %p (%s), count %d\n",
658                                         obj_to_pin, *(void**)obj_to_pin, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj_to_pin)), count);
659                         binary_protocol_pin (obj_to_pin,
660                                         (gpointer)LOAD_VTABLE (obj_to_pin),
661                                         safe_object_get_size (obj_to_pin));
662
663                         pin_object (obj_to_pin);
664                         GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (queue, obj_to_pin, desc);
665                         sgen_pin_stats_register_object (obj_to_pin, GENERATION_NURSERY);
666                         definitely_pinned [count] = obj_to_pin;
667                         count++;
668                 }
669                 if (concurrent_collection_in_progress)
670                         sgen_pinning_register_pinned_in_nursery (obj_to_pin);
671
672         next_pin_queue_entry:
673                 last = addr;
674                 ++start;
675         }
676         sgen_client_nursery_objects_pinned (definitely_pinned, count);
677         stat_pinned_objects += count;
678         return count;
679 }
680
681 static void
682 pin_objects_in_nursery (gboolean do_scan_objects, ScanCopyContext ctx)
683 {
684         size_t reduced_to;
685
686         if (nursery_section->pin_queue_first_entry == nursery_section->pin_queue_last_entry)
687                 return;
688
689         reduced_to = pin_objects_from_nursery_pin_queue (do_scan_objects, ctx);
690         nursery_section->pin_queue_last_entry = nursery_section->pin_queue_first_entry + reduced_to;
691 }
692
693 /*
694  * This function is only ever called (via `collector_pin_object()` in `sgen-copy-object.h`)
695  * when we can't promote an object because we're out of memory.
696  */
697 void
698 sgen_pin_object (GCObject *object, SgenGrayQueue *queue)
699 {
700         SGEN_ASSERT (0, sgen_ptr_in_nursery (object), "We're only supposed to use this for pinning nursery objects when out of memory.");
701
702         /*
703          * All pinned objects are assumed to have been staged, so we need to stage as well.
704          * Also, the count of staged objects shows that "late pinning" happened.
705          */
706         sgen_pin_stage_ptr (object);
707
708         SGEN_PIN_OBJECT (object);
709         binary_protocol_pin (object, (gpointer)LOAD_VTABLE (object), safe_object_get_size (object));
710
711         ++objects_pinned;
712         sgen_pin_stats_register_object (object, GENERATION_NURSERY);
713
714         GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (queue, object, sgen_obj_get_descriptor_safe (object));
715 }
716
717 /* Sort the addresses in array in increasing order.
718  * Done using a by-the book heap sort. Which has decent and stable performance, is pretty cache efficient.
719  */
720 void
721 sgen_sort_addresses (void **array, size_t size)
722 {
723         size_t i;
724         void *tmp;
725
726         for (i = 1; i < size; ++i) {
727                 size_t child = i;
728                 while (child > 0) {
729                         size_t parent = (child - 1) / 2;
730
731                         if (array [parent] >= array [child])
732                                 break;
733
734                         tmp = array [parent];
735                         array [parent] = array [child];
736                         array [child] = tmp;
737
738                         child = parent;
739                 }
740         }
741
742         for (i = size - 1; i > 0; --i) {
743                 size_t end, root;
744                 tmp = array [i];
745                 array [i] = array [0];
746                 array [0] = tmp;
747
748                 end = i - 1;
749                 root = 0;
750
751                 while (root * 2 + 1 <= end) {
752                         size_t child = root * 2 + 1;
753
754                         if (child < end && array [child] < array [child + 1])
755                                 ++child;
756                         if (array [root] >= array [child])
757                                 break;
758
759                         tmp = array [root];
760                         array [root] = array [child];
761                         array [child] = tmp;
762
763                         root = child;
764                 }
765         }
766 }
767
768 /* 
769  * Scan the memory between start and end and queue values which could be pointers
770  * to the area between start_nursery and end_nursery for later consideration.
771  * Typically used for thread stacks.
772  */
773 void
774 sgen_conservatively_pin_objects_from (void **start, void **end, void *start_nursery, void *end_nursery, int pin_type)
775 {
776         int count = 0;
777
778         SGEN_ASSERT (0, ((mword)start & (SIZEOF_VOID_P - 1)) == 0, "Why are we scanning for references in unaligned memory ?");
779
780 #if defined(VALGRIND_MAKE_MEM_DEFINED_IF_ADDRESSABLE) && !defined(_WIN64)
781         VALGRIND_MAKE_MEM_DEFINED_IF_ADDRESSABLE (start, (char*)end - (char*)start);
782 #endif
783
784         while (start < end) {
785                 /*
786                  * *start can point to the middle of an object
787                  * note: should we handle pointing at the end of an object?
788                  * pinning in C# code disallows pointing at the end of an object
789                  * but there is some small chance that an optimizing C compiler
790                  * may keep the only reference to an object by pointing
791                  * at the end of it. We ignore this small chance for now.
792                  * Pointers to the end of an object are indistinguishable
793                  * from pointers to the start of the next object in memory
794                  * so if we allow that we'd need to pin two objects...
795                  * We queue the pointer in an array, the
796                  * array will then be sorted and uniqued. This way
797                  * we can coalesce several pinning pointers and it should
798                  * be faster since we'd do a memory scan with increasing
799                  * addresses. Note: we can align the address to the allocation
800                  * alignment, so the unique process is more effective.
801                  */
802                 mword addr = (mword)*start;
803                 addr &= ~(ALLOC_ALIGN - 1);
804                 if (addr >= (mword)start_nursery && addr < (mword)end_nursery) {
805                         SGEN_LOG (6, "Pinning address %p from %p", (void*)addr, start);
806                         sgen_pin_stage_ptr ((void*)addr);
807                         binary_protocol_pin_stage (start, (void*)addr);
808                         sgen_pin_stats_register_address ((char*)addr, pin_type);
809                         count++;
810                 }
811                 start++;
812         }
813         if (count)
814                 SGEN_LOG (7, "found %d potential pinned heap pointers", count);
815 }
816
817 /*
818  * The first thing we do in a collection is to identify pinned objects.
819  * This function considers all the areas of memory that need to be
820  * conservatively scanned.
821  */
822 static void
823 pin_from_roots (void *start_nursery, void *end_nursery, ScanCopyContext ctx)
824 {
825         void **start_root;
826         RootRecord *root;
827         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);
828         /* objects pinned from the API are inside these roots */
829         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_PINNED], void **, start_root, RootRecord *, root) {
830                 SGEN_LOG (6, "Pinned roots %p-%p", start_root, root->end_root);
831                 sgen_conservatively_pin_objects_from (start_root, (void**)root->end_root, start_nursery, end_nursery, PIN_TYPE_OTHER);
832         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
833         /* now deal with the thread stacks
834          * in the future we should be able to conservatively scan only:
835          * *) the cpu registers
836          * *) the unmanaged stack frames
837          * *) the _last_ managed stack frame
838          * *) pointers slots in managed frames
839          */
840         sgen_client_scan_thread_data (start_nursery, end_nursery, FALSE, ctx);
841 }
842
843 static void
844 single_arg_user_copy_or_mark (GCObject **obj, void *gc_data)
845 {
846         ScanCopyContext *ctx = (ScanCopyContext *)gc_data;
847         ctx->ops->copy_or_mark_object (obj, ctx->queue);
848 }
849
850 /*
851  * The memory area from start_root to end_root contains pointers to objects.
852  * Their position is precisely described by @desc (this means that the pointer
853  * can be either NULL or the pointer to the start of an object).
854  * This functions copies them to to_space updates them.
855  *
856  * This function is not thread-safe!
857  */
858 static void
859 precisely_scan_objects_from (void** start_root, void** end_root, char* n_start, char *n_end, SgenDescriptor desc, ScanCopyContext ctx)
860 {
861         CopyOrMarkObjectFunc copy_func = ctx.ops->copy_or_mark_object;
862         ScanPtrFieldFunc scan_field_func = ctx.ops->scan_ptr_field;
863         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
864
865         switch (desc & ROOT_DESC_TYPE_MASK) {
866         case ROOT_DESC_BITMAP:
867                 desc >>= ROOT_DESC_TYPE_SHIFT;
868                 while (desc) {
869                         if ((desc & 1) && *start_root) {
870                                 copy_func ((GCObject**)start_root, queue);
871                                 SGEN_LOG (9, "Overwrote root at %p with %p", start_root, *start_root);
872                         }
873                         desc >>= 1;
874                         start_root++;
875                 }
876                 return;
877         case ROOT_DESC_COMPLEX: {
878                 gsize *bitmap_data = (gsize *)sgen_get_complex_descriptor_bitmap (desc);
879                 gsize bwords = (*bitmap_data) - 1;
880                 void **start_run = start_root;
881                 bitmap_data++;
882                 while (bwords-- > 0) {
883                         gsize bmap = *bitmap_data++;
884                         void **objptr = start_run;
885                         while (bmap) {
886                                 if ((bmap & 1) && *objptr) {
887                                         copy_func ((GCObject**)objptr, queue);
888                                         SGEN_LOG (9, "Overwrote root at %p with %p", objptr, *objptr);
889                                 }
890                                 bmap >>= 1;
891                                 ++objptr;
892                         }
893                         start_run += GC_BITS_PER_WORD;
894                 }
895                 break;
896         }
897         case ROOT_DESC_VECTOR: {
898                 void **p;
899
900                 for (p = start_root; p < end_root; p++) {
901                         if (*p)
902                                 scan_field_func (NULL, (GCObject**)p, queue);
903                 }
904                 break;
905         }
906         case ROOT_DESC_USER: {
907                 SgenUserRootMarkFunc marker = sgen_get_user_descriptor_func (desc);
908                 marker (start_root, single_arg_user_copy_or_mark, &ctx);
909                 break;
910         }
911         case ROOT_DESC_RUN_LEN:
912                 g_assert_not_reached ();
913         default:
914                 g_assert_not_reached ();
915         }
916 }
917
918 static void
919 reset_heap_boundaries (void)
920 {
921         lowest_heap_address = ~(mword)0;
922         highest_heap_address = 0;
923 }
924
925 void
926 sgen_update_heap_boundaries (mword low, mword high)
927 {
928         mword old;
929
930         do {
931                 old = lowest_heap_address;
932                 if (low >= old)
933                         break;
934         } while (SGEN_CAS_PTR ((gpointer*)&lowest_heap_address, (gpointer)low, (gpointer)old) != (gpointer)old);
935
936         do {
937                 old = highest_heap_address;
938                 if (high <= old)
939                         break;
940         } while (SGEN_CAS_PTR ((gpointer*)&highest_heap_address, (gpointer)high, (gpointer)old) != (gpointer)old);
941 }
942
943 /*
944  * Allocate and setup the data structures needed to be able to allocate objects
945  * in the nursery. The nursery is stored in nursery_section.
946  */
947 static void
948 alloc_nursery (void)
949 {
950         GCMemSection *section;
951         char *data;
952         size_t scan_starts;
953         size_t alloc_size;
954
955         if (nursery_section)
956                 return;
957         SGEN_LOG (2, "Allocating nursery size: %zu", (size_t)sgen_nursery_size);
958         /* later we will alloc a larger area for the nursery but only activate
959          * what we need. The rest will be used as expansion if we have too many pinned
960          * objects in the existing nursery.
961          */
962         /* FIXME: handle OOM */
963         section = (GCMemSection *)sgen_alloc_internal (INTERNAL_MEM_SECTION);
964
965         alloc_size = sgen_nursery_size;
966
967         /* If there isn't enough space even for the nursery we should simply abort. */
968         g_assert (sgen_memgov_try_alloc_space (alloc_size, SPACE_NURSERY));
969
970         data = (char *)major_collector.alloc_heap (alloc_size, alloc_size, DEFAULT_NURSERY_BITS);
971         sgen_update_heap_boundaries ((mword)data, (mword)(data + sgen_nursery_size));
972         SGEN_LOG (4, "Expanding nursery size (%p-%p): %lu, total: %lu", data, data + alloc_size, (unsigned long)sgen_nursery_size, (unsigned long)sgen_gc_get_total_heap_allocation ());
973         section->data = section->next_data = data;
974         section->size = alloc_size;
975         section->end_data = data + sgen_nursery_size;
976         scan_starts = (alloc_size + SCAN_START_SIZE - 1) / SCAN_START_SIZE;
977         section->scan_starts = (char **)sgen_alloc_internal_dynamic (sizeof (char*) * scan_starts, INTERNAL_MEM_SCAN_STARTS, TRUE);
978         section->num_scan_start = scan_starts;
979
980         nursery_section = section;
981
982         sgen_nursery_allocator_set_nursery_bounds (data, data + sgen_nursery_size);
983 }
984
985 FILE *
986 mono_gc_get_logfile (void)
987 {
988         return gc_debug_file;
989 }
990
991 void
992 mono_gc_params_set (const char* options)
993 {
994         if (gc_params_options)
995                 g_free (gc_params_options);
996
997         gc_params_options = g_strdup (options);
998 }
999
1000 void
1001 mono_gc_debug_set (const char* options)
1002 {
1003         if (gc_debug_options)
1004                 g_free (gc_debug_options);
1005
1006         gc_debug_options = g_strdup (options);
1007 }
1008
1009 static void
1010 scan_finalizer_entries (SgenPointerQueue *fin_queue, ScanCopyContext ctx)
1011 {
1012         CopyOrMarkObjectFunc copy_func = ctx.ops->copy_or_mark_object;
1013         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
1014         size_t i;
1015
1016         for (i = 0; i < fin_queue->next_slot; ++i) {
1017                 GCObject *obj = (GCObject *)fin_queue->data [i];
1018                 if (!obj)
1019                         continue;
1020                 SGEN_LOG (5, "Scan of fin ready object: %p (%s)\n", obj, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj)));
1021                 copy_func ((GCObject**)&fin_queue->data [i], queue);
1022         }
1023 }
1024
1025 static const char*
1026 generation_name (int generation)
1027 {
1028         switch (generation) {
1029         case GENERATION_NURSERY: return "nursery";
1030         case GENERATION_OLD: return "old";
1031         default: g_assert_not_reached ();
1032         }
1033 }
1034
1035 const char*
1036 sgen_generation_name (int generation)
1037 {
1038         return generation_name (generation);
1039 }
1040
1041 static void
1042 finish_gray_stack (int generation, ScanCopyContext ctx)
1043 {
1044         TV_DECLARE (atv);
1045         TV_DECLARE (btv);
1046         int done_with_ephemerons, ephemeron_rounds = 0;
1047         char *start_addr = generation == GENERATION_NURSERY ? sgen_get_nursery_start () : NULL;
1048         char *end_addr = generation == GENERATION_NURSERY ? sgen_get_nursery_end () : (char*)-1;
1049         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
1050
1051         binary_protocol_finish_gray_stack_start (sgen_timestamp (), generation);
1052         /*
1053          * We copied all the reachable objects. Now it's the time to copy
1054          * the objects that were not referenced by the roots, but by the copied objects.
1055          * we built a stack of objects pointed to by gray_start: they are
1056          * additional roots and we may add more items as we go.
1057          * We loop until gray_start == gray_objects which means no more objects have
1058          * been added. Note this is iterative: no recursion is involved.
1059          * We need to walk the LO list as well in search of marked big objects
1060          * (use a flag since this is needed only on major collections). We need to loop
1061          * here as well, so keep a counter of marked LO (increasing it in copy_object).
1062          *   To achieve better cache locality and cache usage, we drain the gray stack 
1063          * frequently, after each object is copied, and just finish the work here.
1064          */
1065         sgen_drain_gray_stack (ctx);
1066         TV_GETTIME (atv);
1067         SGEN_LOG (2, "%s generation done", generation_name (generation));
1068
1069         /*
1070         Reset bridge data, we might have lingering data from a previous collection if this is a major
1071         collection trigged by minor overflow.
1072
1073         We must reset the gathered bridges since their original block might be evacuated due to major
1074         fragmentation in the meanwhile and the bridge code should not have to deal with that.
1075         */
1076         if (sgen_client_bridge_need_processing ())
1077                 sgen_client_bridge_reset_data ();
1078
1079         /*
1080          * Mark all strong toggleref objects. This must be done before we walk ephemerons or finalizers
1081          * to ensure they see the full set of live objects.
1082          */
1083         sgen_client_mark_togglerefs (start_addr, end_addr, ctx);
1084
1085         /*
1086          * Walk the ephemeron tables marking all values with reachable keys. This must be completely done
1087          * before processing finalizable objects and non-tracking weak links to avoid finalizing/clearing
1088          * objects that are in fact reachable.
1089          */
1090         done_with_ephemerons = 0;
1091         do {
1092                 done_with_ephemerons = sgen_client_mark_ephemerons (ctx);
1093                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1094                 ++ephemeron_rounds;
1095         } while (!done_with_ephemerons);
1096
1097         if (sgen_client_bridge_need_processing ()) {
1098                 /*Make sure the gray stack is empty before we process bridge objects so we get liveness right*/
1099                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1100                 sgen_collect_bridge_objects (generation, ctx);
1101                 if (generation == GENERATION_OLD)
1102                         sgen_collect_bridge_objects (GENERATION_NURSERY, ctx);
1103
1104                 /*
1105                 Do the first bridge step here, as the collector liveness state will become useless after that.
1106
1107                 An important optimization is to only proccess the possibly dead part of the object graph and skip
1108                 over all live objects as we transitively know everything they point must be alive too.
1109
1110                 The above invariant is completely wrong if we let the gray queue be drained and mark/copy everything.
1111
1112                 This has the unfortunate side effect of making overflow collections perform the first step twice, but
1113                 given we now have heuristics that perform major GC in anticipation of minor overflows this should not
1114                 be a big deal.
1115                 */
1116                 sgen_client_bridge_processing_stw_step ();
1117         }
1118
1119         /*
1120         Make sure we drain the gray stack before processing disappearing links and finalizers.
1121         If we don't make sure it is empty we might wrongly see a live object as dead.
1122         */
1123         sgen_drain_gray_stack (ctx);
1124
1125         /*
1126         We must clear weak links that don't track resurrection before processing object ready for
1127         finalization so they can be cleared before that.
1128         */
1129         sgen_null_link_in_range (generation, ctx, FALSE);
1130         if (generation == GENERATION_OLD)
1131                 sgen_null_link_in_range (GENERATION_NURSERY, ctx, FALSE);
1132
1133
1134         /* walk the finalization queue and move also the objects that need to be
1135          * finalized: use the finalized objects as new roots so the objects they depend
1136          * on are also not reclaimed. As with the roots above, only objects in the nursery
1137          * are marked/copied.
1138          */
1139         sgen_finalize_in_range (generation, ctx);
1140         if (generation == GENERATION_OLD)
1141                 sgen_finalize_in_range (GENERATION_NURSERY, ctx);
1142         /* drain the new stack that might have been created */
1143         SGEN_LOG (6, "Precise scan of gray area post fin");
1144         sgen_drain_gray_stack (ctx);
1145
1146         /*
1147          * This must be done again after processing finalizable objects since CWL slots are cleared only after the key is finalized.
1148          */
1149         done_with_ephemerons = 0;
1150         do {
1151                 done_with_ephemerons = sgen_client_mark_ephemerons (ctx);
1152                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1153                 ++ephemeron_rounds;
1154         } while (!done_with_ephemerons);
1155
1156         sgen_client_clear_unreachable_ephemerons (ctx);
1157
1158         /*
1159          * We clear togglerefs only after all possible chances of revival are done. 
1160          * This is semantically more inline with what users expect and it allows for
1161          * user finalizers to correctly interact with TR objects.
1162         */
1163         sgen_client_clear_togglerefs (start_addr, end_addr, ctx);
1164
1165         TV_GETTIME (btv);
1166         SGEN_LOG (2, "Finalize queue handling scan for %s generation: %lld usecs %d ephemeron rounds", generation_name (generation), (long long)TV_ELAPSED (atv, btv), ephemeron_rounds);
1167
1168         /*
1169          * handle disappearing links
1170          * Note we do this after checking the finalization queue because if an object
1171          * survives (at least long enough to be finalized) we don't clear the link.
1172          * This also deals with a possible issue with the monitor reclamation: with the Boehm
1173          * GC a finalized object my lose the monitor because it is cleared before the finalizer is
1174          * called.
1175          */
1176         g_assert (sgen_gray_object_queue_is_empty (queue));
1177         for (;;) {
1178                 sgen_null_link_in_range (generation, ctx, TRUE);
1179                 if (generation == GENERATION_OLD)
1180                         sgen_null_link_in_range (GENERATION_NURSERY, ctx, TRUE);
1181                 if (sgen_gray_object_queue_is_empty (queue))
1182                         break;
1183                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1184         }
1185
1186         g_assert (sgen_gray_object_queue_is_empty (queue));
1187
1188         binary_protocol_finish_gray_stack_end (sgen_timestamp (), generation);
1189 }
1190
1191 void
1192 sgen_check_section_scan_starts (GCMemSection *section)
1193 {
1194         size_t i;
1195         for (i = 0; i < section->num_scan_start; ++i) {
1196                 if (section->scan_starts [i]) {
1197                         mword size = safe_object_get_size ((GCObject*) section->scan_starts [i]);
1198                         SGEN_ASSERT (0, size >= SGEN_CLIENT_MINIMUM_OBJECT_SIZE && size <= MAX_SMALL_OBJ_SIZE, "Weird object size at scan starts.");
1199                 }
1200         }
1201 }
1202
1203 static void
1204 check_scan_starts (void)
1205 {
1206         if (!do_scan_starts_check)
1207                 return;
1208         sgen_check_section_scan_starts (nursery_section);
1209         major_collector.check_scan_starts ();
1210 }
1211
1212 static void
1213 scan_from_registered_roots (char *addr_start, char *addr_end, int root_type, ScanCopyContext ctx)
1214 {
1215         void **start_root;
1216         RootRecord *root;
1217         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [root_type], void **, start_root, RootRecord *, root) {
1218                 SGEN_LOG (6, "Precise root scan %p-%p (desc: %p)", start_root, root->end_root, (void*)root->root_desc);
1219                 precisely_scan_objects_from (start_root, (void**)root->end_root, addr_start, addr_end, root->root_desc, ctx);
1220         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
1221 }
1222
1223 static void
1224 init_stats (void)
1225 {
1226         static gboolean inited = FALSE;
1227
1228         if (inited)
1229                 return;
1230
1231         mono_counters_register ("Collection max time",  MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME | MONO_COUNTER_MONOTONIC, &time_max);
1232
1233         mono_counters_register ("Minor fragment clear", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_pre_collection_fragment_clear);
1234         mono_counters_register ("Minor pinning", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_pinning);
1235         mono_counters_register ("Minor scan remembered set", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_remsets);
1236         mono_counters_register ("Minor scan pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_pinned);
1237         mono_counters_register ("Minor scan roots", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_roots);
1238         mono_counters_register ("Minor fragment creation", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_fragment_creation);
1239
1240         mono_counters_register ("Major fragment clear", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_pre_collection_fragment_clear);
1241         mono_counters_register ("Major pinning", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_pinning);
1242         mono_counters_register ("Major scan pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_pinned);
1243         mono_counters_register ("Major scan roots", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_roots);
1244         mono_counters_register ("Major scan mod union", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_mod_union);
1245         mono_counters_register ("Major finish gray stack", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_finish_gray_stack);
1246         mono_counters_register ("Major free big objects", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_free_bigobjs);
1247         mono_counters_register ("Major LOS sweep", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_los_sweep);
1248         mono_counters_register ("Major sweep", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_sweep);
1249         mono_counters_register ("Major fragment creation", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_fragment_creation);
1250
1251         mono_counters_register ("Number of pinned objects", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_pinned_objects);
1252
1253 #ifdef HEAVY_STATISTICS
1254         mono_counters_register ("WBarrier remember pointer", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_add_to_global_remset);
1255         mono_counters_register ("WBarrier arrayref copy", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_arrayref_copy);
1256         mono_counters_register ("WBarrier generic store called", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_generic_store);
1257         mono_counters_register ("WBarrier generic atomic store called", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_generic_store_atomic);
1258         mono_counters_register ("WBarrier set root", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_set_root);
1259
1260         mono_counters_register ("# objects allocated degraded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_alloced_degraded);
1261         mono_counters_register ("bytes allocated degraded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_bytes_alloced_degraded);
1262
1263         mono_counters_register ("# copy_object() called (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_copy_object_called_nursery);
1264         mono_counters_register ("# objects copied (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_copied_nursery);
1265         mono_counters_register ("# copy_object() called (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_copy_object_called_major);
1266         mono_counters_register ("# objects copied (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_copied_major);
1267
1268         mono_counters_register ("# scan_object() called (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_scan_object_called_nursery);
1269         mono_counters_register ("# scan_object() called (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_scan_object_called_major);
1270
1271         mono_counters_register ("Slots allocated in vain", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_slots_allocated_in_vain);
1272
1273         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed from space", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_from_space);
1274         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed forwarded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_forwarded);
1275         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_pinned);
1276         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed to space", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_to_space);
1277
1278         sgen_nursery_allocator_init_heavy_stats ();
1279 #endif
1280
1281         inited = TRUE;
1282 }
1283
1284
1285 static void
1286 reset_pinned_from_failed_allocation (void)
1287 {
1288         bytes_pinned_from_failed_allocation = 0;
1289 }
1290
1291 void
1292 sgen_set_pinned_from_failed_allocation (mword objsize)
1293 {
1294         bytes_pinned_from_failed_allocation += objsize;
1295 }
1296
1297 gboolean
1298 sgen_collection_is_concurrent (void)
1299 {
1300         switch (current_collection_generation) {
1301         case GENERATION_NURSERY:
1302                 return FALSE;
1303         case GENERATION_OLD:
1304                 return concurrent_collection_in_progress;
1305         default:
1306                 g_error ("Invalid current generation %d", current_collection_generation);
1307         }
1308         return FALSE;
1309 }
1310
1311 gboolean
1312 sgen_concurrent_collection_in_progress (void)
1313 {
1314         return concurrent_collection_in_progress;
1315 }
1316
1317 typedef struct {
1318         SgenThreadPoolJob job;
1319         SgenObjectOperations *ops;
1320         SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue;
1321 } ScanJob;
1322
1323 typedef struct {
1324         ScanJob scan_job;
1325         int job_index;
1326 } ParallelScanJob;
1327
1328 static ScanCopyContext
1329 scan_copy_context_for_scan_job (void *worker_data_untyped, ScanJob *job)
1330 {
1331         WorkerData *worker_data = (WorkerData *)worker_data_untyped;
1332
1333         return CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (job->ops, sgen_workers_get_job_gray_queue (worker_data, job->gc_thread_gray_queue));
1334 }
1335
1336 static void
1337 job_remembered_set_scan (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1338 {
1339         remset.scan_remsets (scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job));
1340 }
1341
1342 typedef struct {
1343         ScanJob scan_job;
1344         char *heap_start;
1345         char *heap_end;
1346         int root_type;
1347 } ScanFromRegisteredRootsJob;
1348
1349 static void
1350 job_scan_from_registered_roots (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1351 {
1352         ScanFromRegisteredRootsJob *job_data = (ScanFromRegisteredRootsJob*)job;
1353         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1354
1355         scan_from_registered_roots (job_data->heap_start, job_data->heap_end, job_data->root_type, ctx);
1356 }
1357
1358 typedef struct {
1359         ScanJob scan_job;
1360         char *heap_start;
1361         char *heap_end;
1362 } ScanThreadDataJob;
1363
1364 static void
1365 job_scan_thread_data (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1366 {
1367         ScanThreadDataJob *job_data = (ScanThreadDataJob*)job;
1368         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1369
1370         sgen_client_scan_thread_data (job_data->heap_start, job_data->heap_end, TRUE, ctx);
1371 }
1372
1373 typedef struct {
1374         ScanJob scan_job;
1375         SgenPointerQueue *queue;
1376 } ScanFinalizerEntriesJob;
1377
1378 static void
1379 job_scan_finalizer_entries (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1380 {
1381         ScanFinalizerEntriesJob *job_data = (ScanFinalizerEntriesJob*)job;
1382         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1383
1384         scan_finalizer_entries (job_data->queue, ctx);
1385 }
1386
1387 static void
1388 job_scan_major_mod_union_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1389 {
1390         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1391         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1392
1393         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1394         major_collector.scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1395 }
1396
1397 static void
1398 job_scan_los_mod_union_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1399 {
1400         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1401         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1402
1403         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1404         sgen_los_scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1405 }
1406
1407 static void
1408 job_major_mod_union_preclean (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1409 {
1410         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1411         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1412
1413         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1414
1415         major_collector.scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION_PRECLEAN, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1416 }
1417
1418 static void
1419 job_los_mod_union_preclean (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1420 {
1421         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1422         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1423
1424         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1425
1426         sgen_los_scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION_PRECLEAN, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1427 }
1428
1429 static void
1430 job_scan_last_pinned (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1431 {
1432         ScanJob *job_data = (ScanJob*)job;
1433         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, job_data);
1434
1435         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1436
1437         sgen_scan_pin_queue_objects (ctx);
1438 }
1439
1440 static void
1441 workers_finish_callback (void)
1442 {
1443         ParallelScanJob *psj;
1444         ScanJob *sj;
1445         int split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
1446         int i;
1447         /* Mod union preclean jobs */
1448         for (i = 0; i < split_count; i++) {
1449                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("preclean major mod union cardtable", job_major_mod_union_preclean, sizeof (ParallelScanJob));
1450                 psj->scan_job.ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1451                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = NULL;
1452                 psj->job_index = i;
1453                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, TRUE);
1454         }
1455
1456         for (i = 0; i < split_count; i++) {
1457                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("preclean los mod union cardtable", job_los_mod_union_preclean, sizeof (ParallelScanJob));
1458                 psj->scan_job.ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1459                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = NULL;
1460                 psj->job_index = i;
1461                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, TRUE);
1462         }
1463
1464         sj = (ScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan last pinned", job_scan_last_pinned, sizeof (ScanJob));
1465         sj->ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1466         sj->gc_thread_gray_queue = NULL;
1467         sgen_workers_enqueue_job (&sj->job, TRUE);
1468 }
1469
1470 static void
1471 init_gray_queue (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, gboolean use_workers)
1472 {
1473         if (use_workers)
1474                 sgen_workers_init_distribute_gray_queue ();
1475         sgen_gray_object_queue_init (gc_thread_gray_queue, NULL, TRUE);
1476 }
1477
1478 static void
1479 enqueue_scan_from_roots_jobs (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, char *heap_start, char *heap_end, SgenObjectOperations *ops, gboolean enqueue)
1480 {
1481         ScanFromRegisteredRootsJob *scrrj;
1482         ScanThreadDataJob *stdj;
1483         ScanFinalizerEntriesJob *sfej;
1484
1485         /* registered roots, this includes static fields */
1486
1487         scrrj = (ScanFromRegisteredRootsJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan from registered roots normal", job_scan_from_registered_roots, sizeof (ScanFromRegisteredRootsJob));
1488         scrrj->scan_job.ops = ops;
1489         scrrj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1490         scrrj->heap_start = heap_start;
1491         scrrj->heap_end = heap_end;
1492         scrrj->root_type = ROOT_TYPE_NORMAL;
1493         sgen_workers_enqueue_job (&scrrj->scan_job.job, enqueue);
1494
1495         if (current_collection_generation == GENERATION_OLD) {
1496                 /* During minors we scan the cardtable for these roots instead */
1497                 scrrj = (ScanFromRegisteredRootsJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan from registered roots wbarrier", job_scan_from_registered_roots, sizeof (ScanFromRegisteredRootsJob));
1498                 scrrj->scan_job.ops = ops;
1499                 scrrj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1500                 scrrj->heap_start = heap_start;
1501                 scrrj->heap_end = heap_end;
1502                 scrrj->root_type = ROOT_TYPE_WBARRIER;
1503                 sgen_workers_enqueue_job (&scrrj->scan_job.job, enqueue);
1504         }
1505
1506         /* Threads */
1507
1508         stdj = (ScanThreadDataJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan thread data", job_scan_thread_data, sizeof (ScanThreadDataJob));
1509         stdj->scan_job.ops = ops;
1510         stdj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1511         stdj->heap_start = heap_start;
1512         stdj->heap_end = heap_end;
1513         sgen_workers_enqueue_job (&stdj->scan_job.job, enqueue);
1514
1515         /* Scan the list of objects ready for finalization. */
1516
1517         sfej = (ScanFinalizerEntriesJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan finalizer entries", job_scan_finalizer_entries, sizeof (ScanFinalizerEntriesJob));
1518         sfej->scan_job.ops = ops;
1519         sfej->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1520         sfej->queue = &fin_ready_queue;
1521         sgen_workers_enqueue_job (&sfej->scan_job.job, enqueue);
1522
1523         sfej = (ScanFinalizerEntriesJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan critical finalizer entries", job_scan_finalizer_entries, sizeof (ScanFinalizerEntriesJob));
1524         sfej->scan_job.ops = ops;
1525         sfej->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1526         sfej->queue = &critical_fin_queue;
1527         sgen_workers_enqueue_job (&sfej->scan_job.job, enqueue);
1528 }
1529
1530 /*
1531  * Perform a nursery collection.
1532  *
1533  * Return whether any objects were late-pinned due to being out of memory.
1534  */
1535 static gboolean
1536 collect_nursery (const char *reason, gboolean is_overflow, SgenGrayQueue *unpin_queue)
1537 {
1538         gboolean needs_major;
1539         size_t max_garbage_amount;
1540         char *nursery_next;
1541         mword fragment_total;
1542         ScanJob *sj;
1543         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
1544         SgenObjectOperations *object_ops;
1545         ScanCopyContext ctx;
1546         TV_DECLARE (atv);
1547         TV_DECLARE (btv);
1548         SGEN_TV_DECLARE (last_minor_collection_start_tv);
1549         SGEN_TV_DECLARE (last_minor_collection_end_tv);
1550
1551         if (disable_minor_collections)
1552                 return TRUE;
1553
1554         TV_GETTIME (last_minor_collection_start_tv);
1555         atv = last_minor_collection_start_tv;
1556
1557         binary_protocol_collection_begin (gc_stats.minor_gc_count, GENERATION_NURSERY);
1558
1559         if (sgen_concurrent_collection_in_progress ())
1560                 object_ops = &sgen_minor_collector.serial_ops_with_concurrent_major;
1561         else
1562                 object_ops = &sgen_minor_collector.serial_ops;
1563
1564         if (do_verify_nursery || do_dump_nursery_content)
1565                 sgen_debug_verify_nursery (do_dump_nursery_content);
1566
1567         current_collection_generation = GENERATION_NURSERY;
1568
1569         SGEN_ASSERT (0, !sgen_collection_is_concurrent (), "Why is the nursery collection concurrent?");
1570
1571         reset_pinned_from_failed_allocation ();
1572
1573         check_scan_starts ();
1574
1575         sgen_nursery_alloc_prepare_for_minor ();
1576
1577         degraded_mode = 0;
1578         objects_pinned = 0;
1579         nursery_next = sgen_nursery_alloc_get_upper_alloc_bound ();
1580         /* FIXME: optimize later to use the higher address where an object can be present */
1581         nursery_next = MAX (nursery_next, sgen_get_nursery_end ());
1582
1583         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 ()));
1584         max_garbage_amount = nursery_next - sgen_get_nursery_start ();
1585         g_assert (nursery_section->size >= max_garbage_amount);
1586
1587         /* world must be stopped already */
1588         TV_GETTIME (btv);
1589         time_minor_pre_collection_fragment_clear += TV_ELAPSED (atv, btv);
1590
1591         sgen_client_pre_collection_checks ();
1592
1593         nursery_section->next_data = nursery_next;
1594
1595         major_collector.start_nursery_collection ();
1596
1597         sgen_memgov_minor_collection_start ();
1598
1599         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, FALSE);
1600         ctx = CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops, &gc_thread_gray_queue);
1601
1602         gc_stats.minor_gc_count ++;
1603
1604         sgen_process_fin_stage_entries ();
1605
1606         /* pin from pinned handles */
1607         sgen_init_pinning ();
1608         sgen_client_binary_protocol_mark_start (GENERATION_NURSERY);
1609         pin_from_roots (sgen_get_nursery_start (), nursery_next, ctx);
1610         /* pin cemented objects */
1611         sgen_pin_cemented_objects ();
1612         /* identify pinned objects */
1613         sgen_optimize_pin_queue ();
1614         sgen_pinning_setup_section (nursery_section);
1615
1616         pin_objects_in_nursery (FALSE, ctx);
1617         sgen_pinning_trim_queue_to_section (nursery_section);
1618
1619         if (remset_consistency_checks)
1620                 sgen_check_remset_consistency ();
1621
1622         if (whole_heap_check_before_collection) {
1623                 sgen_clear_nursery_fragments ();
1624                 sgen_check_whole_heap (FALSE);
1625         }
1626
1627         TV_GETTIME (atv);
1628         time_minor_pinning += TV_ELAPSED (btv, atv);
1629         SGEN_LOG (2, "Finding pinned pointers: %zd in %lld usecs", sgen_get_pinned_count (), (long long)TV_ELAPSED (btv, atv));
1630         SGEN_LOG (4, "Start scan with %zd pinned objects", sgen_get_pinned_count ());
1631
1632         sj = (ScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan remset", job_remembered_set_scan, sizeof (ScanJob));
1633         sj->ops = object_ops;
1634         sj->gc_thread_gray_queue = &gc_thread_gray_queue;
1635         sgen_workers_enqueue_job (&sj->job, FALSE);
1636
1637         /* we don't have complete write barrier yet, so we scan all the old generation sections */
1638         TV_GETTIME (btv);
1639         time_minor_scan_remsets += TV_ELAPSED (atv, btv);
1640         SGEN_LOG (2, "Old generation scan: %lld usecs", (long long)TV_ELAPSED (atv, btv));
1641
1642         sgen_pin_stats_report ();
1643
1644         /* FIXME: Why do we do this at this specific, seemingly random, point? */
1645         sgen_client_collecting_minor (&fin_ready_queue, &critical_fin_queue);
1646
1647         TV_GETTIME (atv);
1648         time_minor_scan_pinned += TV_ELAPSED (btv, atv);
1649
1650         enqueue_scan_from_roots_jobs (&gc_thread_gray_queue, sgen_get_nursery_start (), nursery_next, object_ops, FALSE);
1651
1652         TV_GETTIME (btv);
1653         time_minor_scan_roots += TV_ELAPSED (atv, btv);
1654
1655         finish_gray_stack (GENERATION_NURSERY, ctx);
1656
1657         TV_GETTIME (atv);
1658         time_minor_finish_gray_stack += TV_ELAPSED (btv, atv);
1659         sgen_client_binary_protocol_mark_end (GENERATION_NURSERY);
1660
1661         if (objects_pinned) {
1662                 sgen_optimize_pin_queue ();
1663                 sgen_pinning_setup_section (nursery_section);
1664         }
1665
1666         /*
1667          * This is the latest point at which we can do this check, because
1668          * sgen_build_nursery_fragments() unpins nursery objects again.
1669          */
1670         if (remset_consistency_checks)
1671                 sgen_check_remset_consistency ();
1672
1673         /* walk the pin_queue, build up the fragment list of free memory, unmark
1674          * pinned objects as we go, memzero() the empty fragments so they are ready for the
1675          * next allocations.
1676          */
1677         sgen_client_binary_protocol_reclaim_start (GENERATION_NURSERY);
1678         fragment_total = sgen_build_nursery_fragments (nursery_section, unpin_queue);
1679         if (!fragment_total)
1680                 degraded_mode = 1;
1681
1682         /* Clear TLABs for all threads */
1683         sgen_clear_tlabs ();
1684
1685         sgen_client_binary_protocol_reclaim_end (GENERATION_NURSERY);
1686         TV_GETTIME (btv);
1687         time_minor_fragment_creation += TV_ELAPSED (atv, btv);
1688         SGEN_LOG (2, "Fragment creation: %lld usecs, %lu bytes available", (long long)TV_ELAPSED (atv, btv), (unsigned long)fragment_total);
1689
1690         if (remset_consistency_checks)
1691                 sgen_check_major_refs ();
1692
1693         major_collector.finish_nursery_collection ();
1694
1695         TV_GETTIME (last_minor_collection_end_tv);
1696         gc_stats.minor_gc_time += TV_ELAPSED (last_minor_collection_start_tv, last_minor_collection_end_tv);
1697
1698         sgen_debug_dump_heap ("minor", gc_stats.minor_gc_count - 1, NULL);
1699
1700         /* prepare the pin queue for the next collection */
1701         sgen_finish_pinning ();
1702         if (sgen_have_pending_finalizers ()) {
1703                 SGEN_LOG (4, "Finalizer-thread wakeup");
1704                 sgen_client_finalize_notify ();
1705         }
1706         sgen_pin_stats_reset ();
1707         /* clear cemented hash */
1708         sgen_cement_clear_below_threshold ();
1709
1710         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
1711
1712         remset.finish_minor_collection ();
1713
1714         check_scan_starts ();
1715
1716         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
1717
1718         sgen_memgov_minor_collection_end (reason, is_overflow);
1719
1720         /*objects are late pinned because of lack of memory, so a major is a good call*/
1721         needs_major = objects_pinned > 0;
1722         current_collection_generation = -1;
1723         objects_pinned = 0;
1724
1725         binary_protocol_collection_end (gc_stats.minor_gc_count - 1, GENERATION_NURSERY, 0, 0);
1726
1727         if (check_nursery_objects_pinned && !sgen_minor_collector.is_split)
1728                 sgen_check_nursery_objects_pinned (unpin_queue != NULL);
1729
1730         return needs_major;
1731 }
1732
1733 typedef enum {
1734         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_SERIAL,
1735         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT,
1736         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT
1737 } CopyOrMarkFromRootsMode;
1738
1739 static void
1740 major_copy_or_mark_from_roots (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, size_t *old_next_pin_slot, CopyOrMarkFromRootsMode mode, SgenObjectOperations *object_ops_nopar, SgenObjectOperations *object_ops_par)
1741 {
1742         LOSObject *bigobj;
1743         TV_DECLARE (atv);
1744         TV_DECLARE (btv);
1745         /* FIXME: only use these values for the precise scan
1746          * note that to_space pointers should be excluded anyway...
1747          */
1748         char *heap_start = NULL;
1749         char *heap_end = (char*)-1;
1750         ScanCopyContext ctx = CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, gc_thread_gray_queue);
1751         gboolean concurrent = mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_SERIAL;
1752
1753         SGEN_ASSERT (0, !!concurrent == !!concurrent_collection_in_progress, "We've been called with the wrong mode.");
1754
1755         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1756                 /*This cleans up unused fragments */
1757                 sgen_nursery_allocator_prepare_for_pinning ();
1758
1759                 if (do_concurrent_checks)
1760                         sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
1761         } else {
1762                 /* The concurrent collector doesn't touch the nursery. */
1763                 sgen_nursery_alloc_prepare_for_major ();
1764         }
1765
1766         TV_GETTIME (atv);
1767
1768         /* Pinning depends on this */
1769         sgen_clear_nursery_fragments ();
1770
1771         if (whole_heap_check_before_collection)
1772                 sgen_check_whole_heap (TRUE);
1773
1774         TV_GETTIME (btv);
1775         time_major_pre_collection_fragment_clear += TV_ELAPSED (atv, btv);
1776
1777         if (!sgen_collection_is_concurrent ())
1778                 nursery_section->next_data = sgen_get_nursery_end ();
1779         /* we should also coalesce scanning from sections close to each other
1780          * and deal with pointers outside of the sections later.
1781          */
1782
1783         objects_pinned = 0;
1784
1785         sgen_client_pre_collection_checks ();
1786
1787         if (mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1788                 /* Remsets are not useful for a major collection */
1789                 remset.clear_cards ();
1790         }
1791
1792         sgen_process_fin_stage_entries ();
1793
1794         TV_GETTIME (atv);
1795         sgen_init_pinning ();
1796         SGEN_LOG (6, "Collecting pinned addresses");
1797         pin_from_roots ((void*)lowest_heap_address, (void*)highest_heap_address, ctx);
1798         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1799                 /* Pin cemented objects that were forced */
1800                 sgen_pin_cemented_objects ();
1801         }
1802         sgen_optimize_pin_queue ();
1803         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1804                 /*
1805                  * Cemented objects that are in the pinned list will be marked. When
1806                  * marking concurrently we won't mark mod-union cards for these objects.
1807                  * Instead they will remain cemented until the next major collection,
1808                  * when we will recheck if they are still pinned in the roots.
1809                  */
1810                 sgen_cement_force_pinned ();
1811         }
1812
1813         sgen_client_collecting_major_1 ();
1814
1815         /*
1816          * pin_queue now contains all candidate pointers, sorted and
1817          * uniqued.  We must do two passes now to figure out which
1818          * objects are pinned.
1819          *
1820          * The first is to find within the pin_queue the area for each
1821          * section.  This requires that the pin_queue be sorted.  We
1822          * also process the LOS objects and pinned chunks here.
1823          *
1824          * The second, destructive, pass is to reduce the section
1825          * areas to pointers to the actually pinned objects.
1826          */
1827         SGEN_LOG (6, "Pinning from sections");
1828         /* first pass for the sections */
1829         sgen_find_section_pin_queue_start_end (nursery_section);
1830         /* identify possible pointers to the insize of large objects */
1831         SGEN_LOG (6, "Pinning from large objects");
1832         for (bigobj = los_object_list; bigobj; bigobj = bigobj->next) {
1833                 size_t dummy;
1834                 if (sgen_find_optimized_pin_queue_area ((char*)bigobj->data, (char*)bigobj->data + sgen_los_object_size (bigobj), &dummy, &dummy)) {
1835                         binary_protocol_pin (bigobj->data, (gpointer)LOAD_VTABLE (bigobj->data), safe_object_get_size (bigobj->data));
1836
1837                         if (sgen_los_object_is_pinned (bigobj->data)) {
1838                                 SGEN_ASSERT (0, mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT, "LOS objects can only be pinned here after concurrent marking.");
1839                                 continue;
1840                         }
1841                         sgen_los_pin_object (bigobj->data);
1842                         if (SGEN_OBJECT_HAS_REFERENCES (bigobj->data))
1843                                 GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (gc_thread_gray_queue, bigobj->data, sgen_obj_get_descriptor ((GCObject*)bigobj->data));
1844                         sgen_pin_stats_register_object (bigobj->data, GENERATION_OLD);
1845                         SGEN_LOG (6, "Marked large object %p (%s) size: %lu from roots", bigobj->data,
1846                                         sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (bigobj->data)),
1847                                         (unsigned long)sgen_los_object_size (bigobj));
1848
1849                         sgen_client_pinned_los_object (bigobj->data);
1850                 }
1851         }
1852
1853         pin_objects_in_nursery (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT, ctx);
1854         if (check_nursery_objects_pinned && !sgen_minor_collector.is_split)
1855                 sgen_check_nursery_objects_pinned (mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT);
1856
1857         major_collector.pin_objects (gc_thread_gray_queue);
1858         if (old_next_pin_slot)
1859                 *old_next_pin_slot = sgen_get_pinned_count ();
1860
1861         TV_GETTIME (btv);
1862         time_major_pinning += TV_ELAPSED (atv, btv);
1863         SGEN_LOG (2, "Finding pinned pointers: %zd in %lld usecs", sgen_get_pinned_count (), (long long)TV_ELAPSED (atv, btv));
1864         SGEN_LOG (4, "Start scan with %zd pinned objects", sgen_get_pinned_count ());
1865
1866         major_collector.init_to_space ();
1867
1868         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Why are the workers not done when we start or finish a major collection?");
1869         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1870                 sgen_workers_set_num_active_workers (0);
1871                 if (sgen_workers_have_idle_work ()) {
1872                         /*
1873                          * We force the finish of the worker with the new object ops context
1874                          * which can also do copying. We need to have finished pinning.
1875                          */
1876                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1877
1878                         sgen_workers_join ();
1879                 }
1880         }
1881
1882 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
1883         main_gc_thread = mono_native_thread_self ();
1884 #endif
1885
1886         sgen_client_collecting_major_2 ();
1887
1888         TV_GETTIME (atv);
1889         time_major_scan_pinned += TV_ELAPSED (btv, atv);
1890
1891         sgen_client_collecting_major_3 (&fin_ready_queue, &critical_fin_queue);
1892
1893         enqueue_scan_from_roots_jobs (gc_thread_gray_queue, heap_start, heap_end, object_ops_nopar, FALSE);
1894
1895         TV_GETTIME (btv);
1896         time_major_scan_roots += TV_ELAPSED (atv, btv);
1897
1898         /*
1899          * We start the concurrent worker after pinning and after we scanned the roots
1900          * in order to make sure that the worker does not finish before handling all
1901          * the roots.
1902          */
1903         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1904                 sgen_workers_set_num_active_workers (1);
1905                 gray_queue_redirect (gc_thread_gray_queue);
1906                 if (precleaning_enabled) {
1907                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, workers_finish_callback);
1908                 } else {
1909                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1910                 }
1911         }
1912
1913         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1914                 int i, split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
1915
1916                 gray_queue_redirect (gc_thread_gray_queue);
1917
1918                 /* Mod union card table */
1919                 for (i = 0; i < split_count; i++) {
1920                         ParallelScanJob *psj;
1921
1922                         psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan mod union cardtable", job_scan_major_mod_union_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1923                         psj->scan_job.ops = object_ops_par ? object_ops_par : object_ops_nopar;
1924                         psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = NULL;
1925                         psj->job_index = i;
1926                         sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, TRUE);
1927
1928                         psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan LOS mod union cardtable", job_scan_los_mod_union_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1929                         psj->scan_job.ops = object_ops_par ? object_ops_par : object_ops_nopar;
1930                         psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = NULL;
1931                         psj->job_index = i;
1932                         sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, TRUE);
1933                 }
1934
1935                 /*
1936                  * If we enqueue a job while workers are running we need to sgen_workers_ensure_awake
1937                  * in order to make sure that we are running the idle func and draining all worker
1938                  * gray queues. The operation of starting workers implies this, so we start them after
1939                  * in order to avoid doing this operation twice. The workers will drain the main gray
1940                  * stack that contained roots and pinned objects and also scan the mod union card
1941                  * table.
1942                  */
1943                 sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1944                 sgen_workers_join ();
1945         }
1946
1947         sgen_pin_stats_report ();
1948
1949         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1950                 sgen_finish_pinning ();
1951
1952                 sgen_pin_stats_reset ();
1953
1954                 if (do_concurrent_checks)
1955                         sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
1956         }
1957 }
1958
1959 static void
1960 major_start_collection (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, const char *reason, gboolean concurrent, size_t *old_next_pin_slot)
1961 {
1962         SgenObjectOperations *object_ops_nopar, *object_ops_par = NULL;
1963
1964         binary_protocol_collection_begin (gc_stats.major_gc_count, GENERATION_OLD);
1965
1966         current_collection_generation = GENERATION_OLD;
1967
1968         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
1969
1970         if (!concurrent)
1971                 sgen_cement_reset ();
1972
1973         if (concurrent) {
1974                 g_assert (major_collector.is_concurrent);
1975                 concurrent_collection_in_progress = TRUE;
1976
1977                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_concurrent_start;
1978                 if (major_collector.is_parallel)
1979                         object_ops_par = &major_collector.major_ops_conc_par_start;
1980
1981         } else {
1982                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_serial;
1983         }
1984
1985         reset_pinned_from_failed_allocation ();
1986
1987         sgen_memgov_major_collection_start (concurrent, reason);
1988
1989         //count_ref_nonref_objs ();
1990         //consistency_check ();
1991
1992         check_scan_starts ();
1993
1994         degraded_mode = 0;
1995         SGEN_LOG (1, "Start major collection %d", gc_stats.major_gc_count);
1996         gc_stats.major_gc_count ++;
1997
1998         if (major_collector.start_major_collection)
1999                 major_collector.start_major_collection ();
2000
2001         major_copy_or_mark_from_roots (gc_thread_gray_queue, old_next_pin_slot, concurrent ? COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT : COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_SERIAL, object_ops_nopar, object_ops_par);
2002 }
2003
2004 static void
2005 major_finish_collection (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, const char *reason, gboolean is_overflow, size_t old_next_pin_slot, gboolean forced)
2006 {
2007         ScannedObjectCounts counts;
2008         SgenObjectOperations *object_ops_nopar;
2009         mword fragment_total;
2010         TV_DECLARE (atv);
2011         TV_DECLARE (btv);
2012
2013         TV_GETTIME (btv);
2014
2015         if (concurrent_collection_in_progress) {
2016                 SgenObjectOperations *object_ops_par = NULL;
2017
2018                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_concurrent_finish;
2019                 if (major_collector.is_parallel)
2020                         object_ops_par = &major_collector.major_ops_conc_par_finish;
2021
2022                 major_copy_or_mark_from_roots (gc_thread_gray_queue, NULL, COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT, object_ops_nopar, object_ops_par);
2023
2024 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
2025                 main_gc_thread = NULL;
2026 #endif
2027         } else {
2028                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_serial;
2029         }
2030
2031         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2032
2033         finish_gray_stack (GENERATION_OLD, CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, gc_thread_gray_queue));
2034         TV_GETTIME (atv);
2035         time_major_finish_gray_stack += TV_ELAPSED (btv, atv);
2036
2037         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Can't have workers working after joining");
2038
2039         if (objects_pinned) {
2040                 g_assert (!concurrent_collection_in_progress);
2041
2042                 /*
2043                  * This is slow, but we just OOM'd.
2044                  *
2045                  * See comment at `sgen_pin_queue_clear_discarded_entries` for how the pin
2046                  * queue is laid out at this point.
2047                  */
2048                 sgen_pin_queue_clear_discarded_entries (nursery_section, old_next_pin_slot);
2049                 /*
2050                  * We need to reestablish all pinned nursery objects in the pin queue
2051                  * because they're needed for fragment creation.  Unpinning happens by
2052                  * walking the whole queue, so it's not necessary to reestablish where major
2053                  * heap block pins are - all we care is that they're still in there
2054                  * somewhere.
2055                  */
2056                 sgen_optimize_pin_queue ();
2057                 sgen_find_section_pin_queue_start_end (nursery_section);
2058                 objects_pinned = 0;
2059         }
2060
2061         reset_heap_boundaries ();
2062         sgen_update_heap_boundaries ((mword)sgen_get_nursery_start (), (mword)sgen_get_nursery_end ());
2063
2064         /* walk the pin_queue, build up the fragment list of free memory, unmark
2065          * pinned objects as we go, memzero() the empty fragments so they are ready for the
2066          * next allocations.
2067          */
2068         fragment_total = sgen_build_nursery_fragments (nursery_section, NULL);
2069         if (!fragment_total)
2070                 degraded_mode = 1;
2071         SGEN_LOG (4, "Free space in nursery after major %ld", (long)fragment_total);
2072
2073         if (do_concurrent_checks && concurrent_collection_in_progress)
2074                 sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
2075
2076         /* prepare the pin queue for the next collection */
2077         sgen_finish_pinning ();
2078
2079         /* Clear TLABs for all threads */
2080         sgen_clear_tlabs ();
2081
2082         sgen_pin_stats_reset ();
2083
2084         sgen_cement_clear_below_threshold ();
2085
2086         if (check_mark_bits_after_major_collection)
2087                 sgen_check_heap_marked (concurrent_collection_in_progress);
2088
2089         TV_GETTIME (btv);
2090         time_major_fragment_creation += TV_ELAPSED (atv, btv);
2091
2092         binary_protocol_sweep_begin (GENERATION_OLD, !major_collector.sweeps_lazily);
2093         sgen_memgov_major_pre_sweep ();
2094
2095         TV_GETTIME (atv);
2096         time_major_free_bigobjs += TV_ELAPSED (btv, atv);
2097
2098         sgen_los_sweep ();
2099
2100         TV_GETTIME (btv);
2101         time_major_los_sweep += TV_ELAPSED (atv, btv);
2102
2103         major_collector.sweep ();
2104
2105         binary_protocol_sweep_end (GENERATION_OLD, !major_collector.sweeps_lazily);
2106
2107         TV_GETTIME (atv);
2108         time_major_sweep += TV_ELAPSED (btv, atv);
2109
2110         sgen_debug_dump_heap ("major", gc_stats.major_gc_count - 1, reason);
2111
2112         if (sgen_have_pending_finalizers ()) {
2113                 SGEN_LOG (4, "Finalizer-thread wakeup");
2114                 sgen_client_finalize_notify ();
2115         }
2116
2117         sgen_memgov_major_collection_end (forced, concurrent_collection_in_progress, reason, is_overflow);
2118         current_collection_generation = -1;
2119
2120         memset (&counts, 0, sizeof (ScannedObjectCounts));
2121         major_collector.finish_major_collection (&counts);
2122
2123         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2124
2125         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Can't have workers working after major collection has finished");
2126         if (concurrent_collection_in_progress)
2127                 concurrent_collection_in_progress = FALSE;
2128
2129         check_scan_starts ();
2130
2131         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
2132
2133         //consistency_check ();
2134
2135         binary_protocol_collection_end (gc_stats.major_gc_count - 1, GENERATION_OLD, counts.num_scanned_objects, counts.num_unique_scanned_objects);
2136 }
2137
2138 static gboolean
2139 major_do_collection (const char *reason, gboolean is_overflow, gboolean forced)
2140 {
2141         TV_DECLARE (time_start);
2142         TV_DECLARE (time_end);
2143         size_t old_next_pin_slot;
2144         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2145
2146         if (disable_major_collections)
2147                 return FALSE;
2148
2149         if (major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked) {
2150                 long long num_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2151                 g_assert (!num_marked);
2152         }
2153
2154         /* world must be stopped already */
2155         TV_GETTIME (time_start);
2156
2157         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, FALSE);
2158         major_start_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, FALSE, &old_next_pin_slot);
2159         major_finish_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, is_overflow, old_next_pin_slot, forced);
2160         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2161
2162         TV_GETTIME (time_end);
2163         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (time_start, time_end);
2164
2165         /* FIXME: also report this to the user, preferably in gc-end. */
2166         if (major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked)
2167                 major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2168
2169         return bytes_pinned_from_failed_allocation > 0;
2170 }
2171
2172 static void
2173 major_start_concurrent_collection (const char *reason)
2174 {
2175         TV_DECLARE (time_start);
2176         TV_DECLARE (time_end);
2177         long long num_objects_marked;
2178         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2179
2180         if (disable_major_collections)
2181                 return;
2182
2183         TV_GETTIME (time_start);
2184         SGEN_TV_GETTIME (time_major_conc_collection_start);
2185
2186         num_objects_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2187         g_assert (num_objects_marked == 0);
2188
2189         binary_protocol_concurrent_start ();
2190
2191         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, TRUE);
2192         // FIXME: store reason and pass it when finishing
2193         major_start_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, TRUE, NULL);
2194         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2195
2196         num_objects_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2197
2198         TV_GETTIME (time_end);
2199         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (time_start, time_end);
2200
2201         current_collection_generation = -1;
2202 }
2203
2204 /*
2205  * Returns whether the major collection has finished.
2206  */
2207 static gboolean
2208 major_should_finish_concurrent_collection (void)
2209 {
2210         return sgen_workers_all_done ();
2211 }
2212
2213 static void
2214 major_update_concurrent_collection (void)
2215 {
2216         TV_DECLARE (total_start);
2217         TV_DECLARE (total_end);
2218
2219         TV_GETTIME (total_start);
2220
2221         binary_protocol_concurrent_update ();
2222
2223         major_collector.update_cardtable_mod_union ();
2224         sgen_los_update_cardtable_mod_union ();
2225
2226         TV_GETTIME (total_end);
2227         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (total_start, total_end);
2228 }
2229
2230 static void
2231 major_finish_concurrent_collection (gboolean forced)
2232 {
2233         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2234         TV_DECLARE (total_start);
2235         TV_DECLARE (total_end);
2236
2237         TV_GETTIME (total_start);
2238
2239         binary_protocol_concurrent_finish ();
2240
2241         /*
2242          * We need to stop all workers since we're updating the cardtable below.
2243          * The workers will be resumed with a finishing pause context to avoid
2244          * additional cardtable and object scanning.
2245          */
2246         sgen_workers_stop_all_workers ();
2247
2248         SGEN_TV_GETTIME (time_major_conc_collection_end);
2249         gc_stats.major_gc_time_concurrent += SGEN_TV_ELAPSED (time_major_conc_collection_start, time_major_conc_collection_end);
2250
2251         major_collector.update_cardtable_mod_union ();
2252         sgen_los_update_cardtable_mod_union ();
2253
2254         if (mod_union_consistency_check)
2255                 sgen_check_mod_union_consistency ();
2256
2257         current_collection_generation = GENERATION_OLD;
2258         sgen_cement_reset ();
2259         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, FALSE);
2260         major_finish_collection (&gc_thread_gray_queue, "finishing", FALSE, -1, forced);
2261         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2262
2263         TV_GETTIME (total_end);
2264         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (total_start, total_end);
2265
2266         current_collection_generation = -1;
2267 }
2268
2269 /*
2270  * Ensure an allocation request for @size will succeed by freeing enough memory.
2271  *
2272  * LOCKING: The GC lock MUST be held.
2273  */
2274 void
2275 sgen_ensure_free_space (size_t size, int generation)
2276 {
2277         int generation_to_collect = -1;
2278         const char *reason = NULL;
2279
2280         if (generation == GENERATION_OLD) {
2281                 if (sgen_need_major_collection (size)) {
2282                         reason = "LOS overflow";
2283                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2284                 }
2285         } else {
2286                 if (degraded_mode) {
2287                         if (sgen_need_major_collection (size)) {
2288                                 reason = "Degraded mode overflow";
2289                                 generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2290                         }
2291                 } else if (sgen_need_major_collection (size)) {
2292                         reason = concurrent_collection_in_progress ? "Forced finish concurrent collection" : "Minor allowance";
2293                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2294                 } else {
2295                         generation_to_collect = GENERATION_NURSERY;
2296                         reason = "Nursery full";                        
2297                 }
2298         }
2299
2300         if (generation_to_collect == -1) {
2301                 if (concurrent_collection_in_progress && sgen_workers_all_done ()) {
2302                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2303                         reason = "Finish concurrent collection";
2304                 }
2305         }
2306
2307         if (generation_to_collect == -1)
2308                 return;
2309         sgen_perform_collection (size, generation_to_collect, reason, FALSE, TRUE);
2310 }
2311
2312 /*
2313  * LOCKING: Assumes the GC lock is held.
2314  */
2315 void
2316 sgen_perform_collection (size_t requested_size, int generation_to_collect, const char *reason, gboolean wait_to_finish, gboolean stw)
2317 {
2318         TV_DECLARE (gc_total_start);
2319         TV_DECLARE (gc_total_end);
2320         int overflow_generation_to_collect = -1;
2321         int oldest_generation_collected = generation_to_collect;
2322         const char *overflow_reason = NULL;
2323         gboolean finish_concurrent = concurrent_collection_in_progress && (major_should_finish_concurrent_collection () || generation_to_collect == GENERATION_OLD);
2324
2325         binary_protocol_collection_requested (generation_to_collect, requested_size, wait_to_finish ? 1 : 0);
2326
2327         SGEN_ASSERT (0, generation_to_collect == GENERATION_NURSERY || generation_to_collect == GENERATION_OLD, "What generation is this?");
2328
2329         if (stw)
2330                 sgen_stop_world (generation_to_collect);
2331         else
2332                 SGEN_ASSERT (0, sgen_is_world_stopped (), "We can only collect if the world is stopped");
2333                 
2334
2335         TV_GETTIME (gc_total_start);
2336
2337         // FIXME: extract overflow reason
2338         // FIXME: minor overflow for concurrent case
2339         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY && !finish_concurrent) {
2340                 if (concurrent_collection_in_progress)
2341                         major_update_concurrent_collection ();
2342
2343                 if (collect_nursery (reason, FALSE, NULL) && !concurrent_collection_in_progress) {
2344                         overflow_generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2345                         overflow_reason = "Minor overflow";
2346                 }
2347         } else if (finish_concurrent) {
2348                 major_finish_concurrent_collection (wait_to_finish);
2349                 oldest_generation_collected = GENERATION_OLD;
2350         } else {
2351                 SGEN_ASSERT (0, generation_to_collect == GENERATION_OLD, "We should have handled nursery collections above");
2352                 if (major_collector.is_concurrent && !wait_to_finish) {
2353                         collect_nursery ("Concurrent start", FALSE, NULL);
2354                         major_start_concurrent_collection (reason);
2355                         oldest_generation_collected = GENERATION_NURSERY;
2356                 } else if (major_do_collection (reason, FALSE, wait_to_finish)) {
2357                         overflow_generation_to_collect = GENERATION_NURSERY;
2358                         overflow_reason = "Excessive pinning";
2359                 }
2360         }
2361
2362         if (overflow_generation_to_collect != -1) {
2363                 SGEN_ASSERT (0, !concurrent_collection_in_progress, "We don't yet support overflow collections with the concurrent collector");
2364
2365                 /*
2366                  * We need to do an overflow collection, either because we ran out of memory
2367                  * or the nursery is fully pinned.
2368                  */
2369
2370                 if (overflow_generation_to_collect == GENERATION_NURSERY)
2371                         collect_nursery (overflow_reason, TRUE, NULL);
2372                 else
2373                         major_do_collection (overflow_reason, TRUE, wait_to_finish);
2374
2375                 oldest_generation_collected = MAX (oldest_generation_collected, overflow_generation_to_collect);
2376         }
2377
2378         SGEN_LOG (2, "Heap size: %lu, LOS size: %lu", (unsigned long)sgen_gc_get_total_heap_allocation (), (unsigned long)los_memory_usage);
2379
2380         /* this also sets the proper pointers for the next allocation */
2381         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY && !sgen_can_alloc_size (requested_size)) {
2382                 /* TypeBuilder and MonoMethod are killing mcs with fragmentation */
2383                 SGEN_LOG (1, "nursery collection didn't find enough room for %zd alloc (%zd pinned)", requested_size, sgen_get_pinned_count ());
2384                 sgen_dump_pin_queue ();
2385                 degraded_mode = 1;
2386         }
2387
2388         TV_GETTIME (gc_total_end);
2389         time_max = MAX (time_max, TV_ELAPSED (gc_total_start, gc_total_end));
2390
2391         if (stw)
2392                 sgen_restart_world (oldest_generation_collected);
2393 }
2394
2395 /*
2396  * ######################################################################
2397  * ########  Memory allocation from the OS
2398  * ######################################################################
2399  * This section of code deals with getting memory from the OS and
2400  * allocating memory for GC-internal data structures.
2401  * Internal memory can be handled with a freelist for small objects.
2402  */
2403
2404 /*
2405  * Debug reporting.
2406  */
2407 G_GNUC_UNUSED static void
2408 report_internal_mem_usage (void)
2409 {
2410         printf ("Internal memory usage:\n");
2411         sgen_report_internal_mem_usage ();
2412         printf ("Pinned memory usage:\n");
2413         major_collector.report_pinned_memory_usage ();
2414 }
2415
2416 /*
2417  * ######################################################################
2418  * ########  Finalization support
2419  * ######################################################################
2420  */
2421
2422 /*
2423  * If the object has been forwarded it means it's still referenced from a root. 
2424  * If it is pinned it's still alive as well.
2425  * A LOS object is only alive if we have pinned it.
2426  * Return TRUE if @obj is ready to be finalized.
2427  */
2428 static inline gboolean
2429 sgen_is_object_alive (GCObject *object)
2430 {
2431         if (ptr_in_nursery (object))
2432                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
2433
2434         return sgen_major_is_object_alive (object);
2435 }
2436
2437 /*
2438  * This function returns true if @object is either alive and belongs to the
2439  * current collection - major collections are full heap, so old gen objects
2440  * are never alive during a minor collection.
2441  */
2442 static inline int
2443 sgen_is_object_alive_and_on_current_collection (GCObject *object)
2444 {
2445         if (ptr_in_nursery (object))
2446                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
2447
2448         if (current_collection_generation == GENERATION_NURSERY)
2449                 return FALSE;
2450
2451         return sgen_major_is_object_alive (object);
2452 }
2453
2454
2455 gboolean
2456 sgen_gc_is_object_ready_for_finalization (GCObject *object)
2457 {
2458         return !sgen_is_object_alive (object);
2459 }
2460
2461 void
2462 sgen_queue_finalization_entry (GCObject *obj)
2463 {
2464         gboolean critical = sgen_client_object_has_critical_finalizer (obj);
2465
2466         sgen_pointer_queue_add (critical ? &critical_fin_queue : &fin_ready_queue, obj);
2467
2468         sgen_client_object_queued_for_finalization (obj);
2469 }
2470
2471 gboolean
2472 sgen_object_is_live (GCObject *obj)
2473 {
2474         return sgen_is_object_alive_and_on_current_collection (obj);
2475 }
2476
2477 /*
2478  * `System.GC.WaitForPendingFinalizers` first checks `sgen_have_pending_finalizers()` to
2479  * determine whether it can exit quickly.  The latter must therefore only return FALSE if
2480  * all finalizers have really finished running.
2481  *
2482  * `sgen_gc_invoke_finalizers()` first dequeues a finalizable object, and then finalizes it.
2483  * This means that just checking whether the queues are empty leaves the possibility that an
2484  * object might have been dequeued but not yet finalized.  That's why we need the additional
2485  * flag `pending_unqueued_finalizer`.
2486  */
2487
2488 static volatile gboolean pending_unqueued_finalizer = FALSE;
2489 volatile gboolean sgen_suspend_finalizers = FALSE;
2490
2491 void
2492 sgen_set_suspend_finalizers (void)
2493 {
2494         sgen_suspend_finalizers = TRUE;
2495 }
2496
2497 int
2498 sgen_gc_invoke_finalizers (void)
2499 {
2500         int count = 0;
2501
2502         g_assert (!pending_unqueued_finalizer);
2503
2504         /* FIXME: batch to reduce lock contention */
2505         while (sgen_have_pending_finalizers ()) {
2506                 GCObject *obj;
2507
2508                 LOCK_GC;
2509
2510                 /*
2511                  * We need to set `pending_unqueued_finalizer` before dequeing the
2512                  * finalizable object.
2513                  */
2514                 if (!sgen_pointer_queue_is_empty (&fin_ready_queue)) {
2515                         pending_unqueued_finalizer = TRUE;
2516                         mono_memory_write_barrier ();
2517                         obj = (GCObject *)sgen_pointer_queue_pop (&fin_ready_queue);
2518                 } else if (!sgen_pointer_queue_is_empty (&critical_fin_queue)) {
2519                         pending_unqueued_finalizer = TRUE;
2520                         mono_memory_write_barrier ();
2521                         obj = (GCObject *)sgen_pointer_queue_pop (&critical_fin_queue);
2522                 } else {
2523                         obj = NULL;
2524                 }
2525
2526                 if (obj)
2527                         SGEN_LOG (7, "Finalizing object %p (%s)", obj, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj)));
2528
2529                 UNLOCK_GC;
2530
2531                 if (!obj)
2532                         break;
2533
2534                 count++;
2535                 /* the object is on the stack so it is pinned */
2536                 /*g_print ("Calling finalizer for object: %p (%s)\n", obj, sgen_client_object_safe_name (obj));*/
2537                 sgen_client_run_finalize (obj);
2538         }
2539
2540         if (pending_unqueued_finalizer) {
2541                 mono_memory_write_barrier ();
2542                 pending_unqueued_finalizer = FALSE;
2543         }
2544
2545         return count;
2546 }
2547
2548 gboolean
2549 sgen_have_pending_finalizers (void)
2550 {
2551         if (sgen_suspend_finalizers)
2552                 return FALSE;
2553         return pending_unqueued_finalizer || !sgen_pointer_queue_is_empty (&fin_ready_queue) || !sgen_pointer_queue_is_empty (&critical_fin_queue);
2554 }
2555
2556 /*
2557  * ######################################################################
2558  * ########  registered roots support
2559  * ######################################################################
2560  */
2561
2562 /*
2563  * We do not coalesce roots.
2564  */
2565 int
2566 sgen_register_root (char *start, size_t size, SgenDescriptor descr, int root_type, int source, const char *msg)
2567 {
2568         RootRecord new_root;
2569         int i;
2570         LOCK_GC;
2571         for (i = 0; i < ROOT_TYPE_NUM; ++i) {
2572                 RootRecord *root = (RootRecord *)sgen_hash_table_lookup (&roots_hash [i], start);
2573                 /* we allow changing the size and the descriptor (for thread statics etc) */
2574                 if (root) {
2575                         size_t old_size = root->end_root - start;
2576                         root->end_root = start + size;
2577                         SGEN_ASSERT (0, !!root->root_desc == !!descr, "Can't change whether a root is precise or conservative.");
2578                         SGEN_ASSERT (0, root->source == source, "Can't change a root's source identifier.");
2579                         SGEN_ASSERT (0, !!root->msg == !!msg, "Can't change a root's message.");
2580                         root->root_desc = descr;
2581                         roots_size += size;
2582                         roots_size -= old_size;
2583                         UNLOCK_GC;
2584                         return TRUE;
2585                 }
2586         }
2587
2588         new_root.end_root = start + size;
2589         new_root.root_desc = descr;
2590         new_root.source = source;
2591         new_root.msg = msg;
2592
2593         sgen_hash_table_replace (&roots_hash [root_type], start, &new_root, NULL);
2594         roots_size += size;
2595
2596         SGEN_LOG (3, "Added root for range: %p-%p, descr: %llx  (%d/%d bytes)", start, new_root.end_root, (long long)descr, (int)size, (int)roots_size);
2597
2598         UNLOCK_GC;
2599         return TRUE;
2600 }
2601
2602 void
2603 sgen_deregister_root (char* addr)
2604 {
2605         int root_type;
2606         RootRecord root;
2607
2608         LOCK_GC;
2609         for (root_type = 0; root_type < ROOT_TYPE_NUM; ++root_type) {
2610                 if (sgen_hash_table_remove (&roots_hash [root_type], addr, &root))
2611                         roots_size -= (root.end_root - addr);
2612         }
2613         UNLOCK_GC;
2614 }
2615
2616 void
2617 sgen_wbroots_iterate_live_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback cb)
2618 {
2619         void **start_root;
2620         RootRecord *root;
2621         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_WBARRIER], void **, start_root, RootRecord *, root) {
2622                 cb ((mword)start_root, (mword)root->end_root - (mword)start_root);
2623         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
2624 }
2625
2626 /* Root equivalent of sgen_client_cardtable_scan_object */
2627 static void
2628 sgen_wbroot_scan_card_table (void** start_root, mword size,  ScanCopyContext ctx)
2629 {
2630         ScanPtrFieldFunc scan_field_func = ctx.ops->scan_ptr_field;
2631         guint8 *card_data = sgen_card_table_get_card_scan_address ((mword)start_root);
2632         guint8 *card_base = card_data;
2633         mword card_count = sgen_card_table_number_of_cards_in_range ((mword)start_root, size);
2634         guint8 *card_data_end = card_data + card_count;
2635         mword extra_idx = 0;
2636         char *obj_start = sgen_card_table_align_pointer (start_root);
2637         char *obj_end = (char*)start_root + size;
2638 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2639         guint8 *overflow_scan_end = NULL;
2640 #endif
2641
2642 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2643         /*Check for overflow and if so, setup to scan in two steps*/
2644         if (card_data_end >= SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END) {
2645                 overflow_scan_end = sgen_shadow_cardtable + (card_data_end - SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END);
2646                 card_data_end = SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END;
2647         }
2648
2649 LOOP_HEAD:
2650 #endif
2651
2652         card_data = sgen_find_next_card (card_data, card_data_end);
2653
2654         for (; card_data < card_data_end; card_data = sgen_find_next_card (card_data + 1, card_data_end)) {
2655                 size_t idx = (card_data - card_base) + extra_idx;
2656                 char *start = (char*)(obj_start + idx * CARD_SIZE_IN_BYTES);
2657                 char *card_end = start + CARD_SIZE_IN_BYTES;
2658                 char *elem = start, *first_elem = start;
2659
2660                 /*
2661                  * Don't clean first and last card on 32bit systems since they
2662                  * may also be part from other roots.
2663                  */
2664                 if (card_data != card_base && card_data != (card_data_end - 1))
2665                         sgen_card_table_prepare_card_for_scanning (card_data);
2666
2667                 card_end = MIN (card_end, obj_end);
2668
2669                 if (elem < (char*)start_root)
2670                         first_elem = elem = (char*)start_root;
2671
2672                 for (; elem < card_end; elem += SIZEOF_VOID_P) {
2673                         if (*(GCObject**)elem)
2674                                 scan_field_func (NULL, (GCObject**)elem, ctx.queue);
2675                 }
2676
2677                 binary_protocol_card_scan (first_elem, elem - first_elem);
2678         }
2679
2680 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2681         if (overflow_scan_end) {
2682                 extra_idx = card_data - card_base;
2683                 card_base = card_data = sgen_shadow_cardtable;
2684                 card_data_end = overflow_scan_end;
2685                 overflow_scan_end = NULL;
2686                 goto LOOP_HEAD;
2687         }
2688 #endif
2689 }
2690
2691 void
2692 sgen_wbroots_scan_card_table (ScanCopyContext ctx)
2693 {
2694         void **start_root;
2695         RootRecord *root;
2696
2697         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_WBARRIER], void **, start_root, RootRecord *, root) {
2698                 SGEN_ASSERT (0, (root->root_desc & ROOT_DESC_TYPE_MASK) == ROOT_DESC_VECTOR, "Unsupported root type");
2699
2700                 sgen_wbroot_scan_card_table (start_root, (mword)root->end_root - (mword)start_root, ctx);
2701         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
2702 }
2703
2704 /*
2705  * ######################################################################
2706  * ########  Thread handling (stop/start code)
2707  * ######################################################################
2708  */
2709
2710 int
2711 sgen_get_current_collection_generation (void)
2712 {
2713         return current_collection_generation;
2714 }
2715
2716 void*
2717 sgen_thread_register (SgenThreadInfo* info, void *stack_bottom_fallback)
2718 {
2719         info->tlab_start = info->tlab_next = info->tlab_temp_end = info->tlab_real_end = NULL;
2720
2721         sgen_client_thread_register (info, stack_bottom_fallback);
2722
2723         return info;
2724 }
2725
2726 void
2727 sgen_thread_unregister (SgenThreadInfo *p)
2728 {
2729         sgen_client_thread_unregister (p);
2730 }
2731
2732 /*
2733  * ######################################################################
2734  * ########  Write barriers
2735  * ######################################################################
2736  */
2737
2738 /*
2739  * Note: the write barriers first do the needed GC work and then do the actual store:
2740  * this way the value is visible to the conservative GC scan after the write barrier
2741  * itself. If a GC interrupts the barrier in the middle, value will be kept alive by
2742  * the conservative scan, otherwise by the remembered set scan.
2743  */
2744
2745 /**
2746  * mono_gc_wbarrier_arrayref_copy:
2747  */
2748 void
2749 mono_gc_wbarrier_arrayref_copy (gpointer dest_ptr, gpointer src_ptr, int count)
2750 {
2751         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_arrayref_copy);
2752         /*This check can be done without taking a lock since dest_ptr array is pinned*/
2753         if (ptr_in_nursery (dest_ptr) || count <= 0) {
2754                 mono_gc_memmove_aligned (dest_ptr, src_ptr, count * sizeof (gpointer));
2755                 return;
2756         }
2757
2758 #ifdef SGEN_HEAVY_BINARY_PROTOCOL
2759         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ()) {
2760                 int i;
2761                 for (i = 0; i < count; ++i) {
2762                         gpointer dest = (gpointer*)dest_ptr + i;
2763                         gpointer obj = *((gpointer*)src_ptr + i);
2764                         if (obj)
2765                                 binary_protocol_wbarrier (dest, obj, (gpointer)LOAD_VTABLE (obj));
2766                 }
2767         }
2768 #endif
2769
2770         remset.wbarrier_arrayref_copy (dest_ptr, src_ptr, count);
2771 }
2772
2773 /**
2774  * mono_gc_wbarrier_generic_nostore:
2775  */
2776 void
2777 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (gpointer ptr)
2778 {
2779         gpointer obj;
2780
2781         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_generic_store);
2782
2783         sgen_client_wbarrier_generic_nostore_check (ptr);
2784
2785         obj = *(gpointer*)ptr;
2786         if (obj)
2787                 binary_protocol_wbarrier (ptr, obj, (gpointer)LOAD_VTABLE (obj));
2788
2789         /*
2790          * We need to record old->old pointer locations for the
2791          * concurrent collector.
2792          */
2793         if (!ptr_in_nursery (obj) && !concurrent_collection_in_progress) {
2794                 SGEN_LOG (8, "Skipping remset at %p", ptr);
2795                 return;
2796         }
2797
2798         SGEN_LOG (8, "Adding remset at %p", ptr);
2799
2800         remset.wbarrier_generic_nostore (ptr);
2801 }
2802
2803 /**
2804  * mono_gc_wbarrier_generic_store:
2805  */
2806 void
2807 mono_gc_wbarrier_generic_store (gpointer ptr, GCObject* value)
2808 {
2809         SGEN_LOG (8, "Wbarrier store at %p to %p (%s)", ptr, value, value ? sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (value)) : "null");
2810         SGEN_UPDATE_REFERENCE_ALLOW_NULL (ptr, value);
2811         if (ptr_in_nursery (value) || concurrent_collection_in_progress)
2812                 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (ptr);
2813         sgen_dummy_use (value);
2814 }
2815
2816 /**
2817  * mono_gc_wbarrier_generic_store_atomic:
2818  * Same as \c mono_gc_wbarrier_generic_store but performs the store
2819  * as an atomic operation with release semantics.
2820  */
2821 void
2822 mono_gc_wbarrier_generic_store_atomic (gpointer ptr, GCObject *value)
2823 {
2824         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_generic_store_atomic);
2825
2826         SGEN_LOG (8, "Wbarrier atomic store at %p to %p (%s)", ptr, value, value ? sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (value)) : "null");
2827
2828         InterlockedWritePointer ((volatile gpointer *)ptr, value);
2829
2830         if (ptr_in_nursery (value) || concurrent_collection_in_progress)
2831                 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (ptr);
2832
2833         sgen_dummy_use (value);
2834 }
2835
2836 void
2837 sgen_wbarrier_value_copy_bitmap (gpointer _dest, gpointer _src, int size, unsigned bitmap)
2838 {
2839         GCObject **dest = (GCObject **)_dest;
2840         GCObject **src = (GCObject **)_src;
2841
2842         while (size) {
2843                 if (bitmap & 0x1)
2844                         mono_gc_wbarrier_generic_store (dest, *src);
2845                 else
2846                         *dest = *src;
2847                 ++src;
2848                 ++dest;
2849                 size -= SIZEOF_VOID_P;
2850                 bitmap >>= 1;
2851         }
2852 }
2853
2854 /*
2855  * ######################################################################
2856  * ########  Other mono public interface functions.
2857  * ######################################################################
2858  */
2859
2860 void
2861 sgen_gc_collect (int generation)
2862 {
2863         LOCK_GC;
2864         if (generation > 1)
2865                 generation = 1;
2866         sgen_perform_collection (0, generation, "user request", TRUE, TRUE);
2867         UNLOCK_GC;
2868 }
2869
2870 int
2871 sgen_gc_collection_count (int generation)
2872 {
2873         if (generation == 0)
2874                 return gc_stats.minor_gc_count;
2875         return gc_stats.major_gc_count;
2876 }
2877
2878 size_t
2879 sgen_gc_get_used_size (void)
2880 {
2881         gint64 tot = 0;
2882         LOCK_GC;
2883         tot = los_memory_usage;
2884         tot += nursery_section->next_data - nursery_section->data;
2885         tot += major_collector.get_used_size ();
2886         /* FIXME: account for pinned objects */
2887         UNLOCK_GC;
2888         return tot;
2889 }
2890
2891 void
2892 sgen_env_var_error (const char *env_var, const char *fallback, const char *description_format, ...)
2893 {
2894         va_list ap;
2895
2896         va_start (ap, description_format);
2897
2898         fprintf (stderr, "Warning: In environment variable `%s': ", env_var);
2899         vfprintf (stderr, description_format, ap);
2900         if (fallback)
2901                 fprintf (stderr, " - %s", fallback);
2902         fprintf (stderr, "\n");
2903
2904         va_end (ap);
2905 }
2906
2907 static gboolean
2908 parse_double_in_interval (const char *env_var, const char *opt_name, const char *opt, double min, double max, double *result)
2909 {
2910         char *endptr;
2911         double val = strtod (opt, &endptr);
2912         if (endptr == opt) {
2913                 sgen_env_var_error (env_var, "Using default value.", "`%s` must be a number.", opt_name);
2914                 return FALSE;
2915         }
2916         else if (val < min || val > max) {
2917                 sgen_env_var_error (env_var, "Using default value.", "`%s` must be between %.2f - %.2f.", opt_name, min, max);
2918                 return FALSE;
2919         }
2920         *result = val;
2921         return TRUE;
2922 }
2923
2924 void
2925 sgen_gc_init (void)
2926 {
2927         char *env;
2928         char **opts, **ptr;
2929         char *major_collector_opt = NULL;
2930         char *minor_collector_opt = NULL;
2931         char *params_opts = NULL;
2932         char *debug_opts = NULL;
2933         size_t max_heap = 0;
2934         size_t soft_limit = 0;
2935         int result;
2936         gboolean debug_print_allowance = FALSE;
2937         double allowance_ratio = 0, save_target = 0;
2938         gboolean cement_enabled = TRUE;
2939
2940         do {
2941                 result = InterlockedCompareExchange (&gc_initialized, -1, 0);
2942                 switch (result) {
2943                 case 1:
2944                         /* already inited */
2945                         return;
2946                 case -1:
2947                         /* being inited by another thread */
2948                         mono_thread_info_usleep (1000);
2949                         break;
2950                 case 0:
2951                         /* we will init it */
2952                         break;
2953                 default:
2954                         g_assert_not_reached ();
2955                 }
2956         } while (result != 0);
2957
2958         SGEN_TV_GETTIME (sgen_init_timestamp);
2959
2960 #ifdef SGEN_WITHOUT_MONO
2961         mono_thread_smr_init ();
2962 #endif
2963
2964         mono_coop_mutex_init (&gc_mutex);
2965
2966         gc_debug_file = stderr;
2967
2968         mono_coop_mutex_init (&sgen_interruption_mutex);
2969
2970         if ((env = g_getenv (MONO_GC_PARAMS_NAME)) || gc_params_options) {
2971                 params_opts = g_strdup_printf ("%s,%s", gc_params_options ? gc_params_options : "", env ? env : "");
2972                 g_free (env);
2973         }
2974
2975         if (params_opts) {
2976                 opts = g_strsplit (params_opts, ",", -1);
2977                 for (ptr = opts; *ptr; ++ptr) {
2978                         char *opt = *ptr;
2979                         if (g_str_has_prefix (opt, "major=")) {
2980                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
2981                                 major_collector_opt = g_strdup (opt);
2982                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "minor=")) {
2983                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
2984                                 minor_collector_opt = g_strdup (opt);
2985                         }
2986                 }
2987         } else {
2988                 opts = NULL;
2989         }
2990
2991         init_stats ();
2992         sgen_init_internal_allocator ();
2993         sgen_init_nursery_allocator ();
2994         sgen_init_fin_weak_hash ();
2995         sgen_init_hash_table ();
2996         sgen_init_descriptors ();
2997         sgen_init_gray_queues ();
2998         sgen_init_allocator ();
2999         sgen_init_gchandles ();
3000
3001         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_SECTION, SGEN_SIZEOF_GC_MEM_SECTION);
3002         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_GRAY_QUEUE, sizeof (GrayQueueSection));
3003
3004         sgen_client_init ();
3005
3006         if (!minor_collector_opt) {
3007                 sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector);
3008         } else {
3009                 if (!strcmp (minor_collector_opt, "simple")) {
3010                 use_simple_nursery:
3011                         sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector);
3012                 } else if (!strcmp (minor_collector_opt, "split")) {
3013                         sgen_split_nursery_init (&sgen_minor_collector);
3014                 } else {
3015                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using `simple` instead.", "Unknown minor collector `%s'.", minor_collector_opt);
3016                         goto use_simple_nursery;
3017                 }
3018         }
3019
3020         if (!major_collector_opt) {
3021         use_default_major:
3022                 DEFAULT_MAJOR_INIT (&major_collector);
3023         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep")) {
3024                 sgen_marksweep_init (&major_collector);
3025         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep-conc")) {
3026                 sgen_marksweep_conc_init (&major_collector);
3027         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep-conc-par")) {
3028                 sgen_marksweep_conc_par_init (&major_collector);
3029         } else {
3030                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using `" DEFAULT_MAJOR_NAME "` instead.", "Unknown major collector `%s'.", major_collector_opt);
3031                 goto use_default_major;
3032         }
3033
3034         sgen_nursery_size = DEFAULT_NURSERY_SIZE;
3035
3036         if (opts) {
3037                 gboolean usage_printed = FALSE;
3038
3039                 for (ptr = opts; *ptr; ++ptr) {
3040                         char *opt = *ptr;
3041                         if (!strcmp (opt, ""))
3042                                 continue;
3043                         if (g_str_has_prefix (opt, "major="))
3044                                 continue;
3045                         if (g_str_has_prefix (opt, "minor="))
3046                                 continue;
3047                         if (g_str_has_prefix (opt, "max-heap-size=")) {
3048                                 size_t page_size = mono_pagesize ();
3049                                 size_t max_heap_candidate = 0;
3050                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3051                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &max_heap_candidate)) {
3052                                         max_heap = (max_heap_candidate + page_size - 1) & ~(size_t)(page_size - 1);
3053                                         if (max_heap != max_heap_candidate)
3054                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Rounding up.", "`max-heap-size` size must be a multiple of %d.", page_size);
3055                                 } else {
3056                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`max-heap-size` must be an integer.");
3057                                 }
3058                                 continue;
3059                         }
3060                         if (g_str_has_prefix (opt, "soft-heap-limit=")) {
3061                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3062                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &soft_limit)) {
3063                                         if (soft_limit <= 0) {
3064                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`soft-heap-limit` must be positive.");
3065                                                 soft_limit = 0;
3066                                         }
3067                                 } else {
3068                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`soft-heap-limit` must be an integer.");
3069                                 }
3070                                 continue;
3071                         }
3072
3073 #ifdef USER_CONFIG
3074                         if (g_str_has_prefix (opt, "nursery-size=")) {
3075                                 size_t val;
3076                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3077                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &val)) {
3078                                         if ((val & (val - 1))) {
3079                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`nursery-size` must be a power of two.");
3080                                                 continue;
3081                                         }
3082
3083                                         if (val < SGEN_MAX_NURSERY_WASTE) {
3084                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.",
3085                                                                 "`nursery-size` must be at least %d bytes.", SGEN_MAX_NURSERY_WASTE);
3086                                                 continue;
3087                                         }
3088
3089                                         sgen_nursery_size = val;
3090                                         sgen_nursery_bits = 0;
3091                                         while (ONE_P << (++ sgen_nursery_bits) != sgen_nursery_size)
3092                                                 ;
3093                                 } else {
3094                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`nursery-size` must be an integer.");
3095                                         continue;
3096                                 }
3097                                 continue;
3098                         }
3099 #endif
3100                         if (g_str_has_prefix (opt, "save-target-ratio=")) {
3101                                 double val;
3102                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3103                                 if (parse_double_in_interval (MONO_GC_PARAMS_NAME, "save-target-ratio", opt,
3104                                                 SGEN_MIN_SAVE_TARGET_RATIO, SGEN_MAX_SAVE_TARGET_RATIO, &val)) {
3105                                         save_target = val;
3106                                 }
3107                                 continue;
3108                         }
3109                         if (g_str_has_prefix (opt, "default-allowance-ratio=")) {
3110                                 double val;
3111                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3112                                 if (parse_double_in_interval (MONO_GC_PARAMS_NAME, "default-allowance-ratio", opt,
3113                                                 SGEN_MIN_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, SGEN_MAX_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, &val)) {
3114                                         allowance_ratio = val;
3115                                 }
3116                                 continue;
3117                         }
3118
3119                         if (!strcmp (opt, "cementing")) {
3120                                 cement_enabled = TRUE;
3121                                 continue;
3122                         }
3123                         if (!strcmp (opt, "no-cementing")) {
3124                                 cement_enabled = FALSE;
3125                                 continue;
3126                         }
3127
3128                         if (!strcmp (opt, "precleaning")) {
3129                                 precleaning_enabled = TRUE;
3130                                 continue;
3131                         }
3132                         if (!strcmp (opt, "no-precleaning")) {
3133                                 precleaning_enabled = FALSE;
3134                                 continue;
3135                         }
3136
3137                         if (major_collector.handle_gc_param && major_collector.handle_gc_param (opt))
3138                                 continue;
3139
3140                         if (sgen_minor_collector.handle_gc_param && sgen_minor_collector.handle_gc_param (opt))
3141                                 continue;
3142
3143                         if (sgen_client_handle_gc_param (opt))
3144                                 continue;
3145
3146                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Ignoring.", "Unknown option `%s`.", opt);
3147
3148                         if (usage_printed)
3149                                 continue;
3150
3151                         fprintf (stderr, "\n%s must be a comma-delimited list of one or more of the following:\n", MONO_GC_PARAMS_NAME);
3152                         fprintf (stderr, "  max-heap-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3153                         fprintf (stderr, "  soft-heap-limit=n (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3154                         fprintf (stderr, "  nursery-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3155                         fprintf (stderr, "  major=COLLECTOR (where COLLECTOR is `marksweep', `marksweep-conc', `marksweep-par')\n");
3156                         fprintf (stderr, "  minor=COLLECTOR (where COLLECTOR is `simple' or `split')\n");
3157                         fprintf (stderr, "  wbarrier=WBARRIER (where WBARRIER is `remset' or `cardtable')\n");
3158                         fprintf (stderr, "  [no-]cementing\n");
3159                         if (major_collector.print_gc_param_usage)
3160                                 major_collector.print_gc_param_usage ();
3161                         if (sgen_minor_collector.print_gc_param_usage)
3162                                 sgen_minor_collector.print_gc_param_usage ();
3163                         sgen_client_print_gc_params_usage ();
3164                         fprintf (stderr, " Experimental options:\n");
3165                         fprintf (stderr, "  save-target-ratio=R (where R must be between %.2f - %.2f).\n", SGEN_MIN_SAVE_TARGET_RATIO, SGEN_MAX_SAVE_TARGET_RATIO);
3166                         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);
3167                         fprintf (stderr, "\n");
3168
3169                         usage_printed = TRUE;
3170                 }
3171                 g_strfreev (opts);
3172         }
3173
3174         if (major_collector_opt)
3175                 g_free (major_collector_opt);
3176
3177         if (minor_collector_opt)
3178                 g_free (minor_collector_opt);
3179
3180         if (params_opts)
3181                 g_free (params_opts);
3182
3183         alloc_nursery ();
3184
3185         sgen_pinning_init ();
3186         sgen_cement_init (cement_enabled);
3187
3188         if ((env = g_getenv (MONO_GC_DEBUG_NAME)) || gc_debug_options) {
3189                 debug_opts = g_strdup_printf ("%s,%s", gc_debug_options ? gc_debug_options  : "", env ? env : "");
3190                 g_free (env);
3191         }
3192
3193         if (debug_opts) {
3194                 gboolean usage_printed = FALSE;
3195
3196                 opts = g_strsplit (debug_opts, ",", -1);
3197                 for (ptr = opts; ptr && *ptr; ptr ++) {
3198                         char *opt = *ptr;
3199                         if (!strcmp (opt, ""))
3200                                 continue;
3201                         if (opt [0] >= '0' && opt [0] <= '9') {
3202                                 gc_debug_level = atoi (opt);
3203                                 opt++;
3204                                 if (opt [0] == ':')
3205                                         opt++;
3206                                 if (opt [0]) {
3207                                         char *rf = g_strdup_printf ("%s.%d", opt, mono_process_current_pid ());
3208                                         gc_debug_file = fopen (rf, "wb");
3209                                         if (!gc_debug_file)
3210                                                 gc_debug_file = stderr;
3211                                         g_free (rf);
3212                                 }
3213                         } else if (!strcmp (opt, "print-allowance")) {
3214                                 debug_print_allowance = TRUE;
3215                         } else if (!strcmp (opt, "print-pinning")) {
3216                                 sgen_pin_stats_enable ();
3217                         } else if (!strcmp (opt, "verify-before-allocs")) {
3218                                 verify_before_allocs = 1;
3219                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3220                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "verify-before-allocs=")) {
3221                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3222                                 verify_before_allocs = atoi (arg);
3223                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3224                         } else if (!strcmp (opt, "collect-before-allocs")) {
3225                                 collect_before_allocs = 1;
3226                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3227                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "collect-before-allocs=")) {
3228                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3229                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3230                                 collect_before_allocs = atoi (arg);
3231                         } else if (!strcmp (opt, "verify-before-collections")) {
3232                                 whole_heap_check_before_collection = TRUE;
3233                         } else if (!strcmp (opt, "check-remset-consistency")) {
3234                                 remset_consistency_checks = TRUE;
3235                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3236                         } else if (!strcmp (opt, "mod-union-consistency-check")) {
3237                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
3238                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "`mod-union-consistency-check` only works with concurrent major collector.");
3239                                         continue;
3240                                 }
3241                                 mod_union_consistency_check = TRUE;
3242                         } else if (!strcmp (opt, "check-mark-bits")) {
3243                                 check_mark_bits_after_major_collection = TRUE;
3244                         } else if (!strcmp (opt, "check-nursery-pinned")) {
3245                                 check_nursery_objects_pinned = TRUE;
3246                         } else if (!strcmp (opt, "clear-at-gc")) {
3247                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3248                         } else if (!strcmp (opt, "clear-nursery-at-gc")) {
3249                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3250                         } else if (!strcmp (opt, "clear-at-tlab-creation")) {
3251                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION;
3252                         } else if (!strcmp (opt, "debug-clear-at-tlab-creation")) {
3253                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION_DEBUG;
3254                         } else if (!strcmp (opt, "check-scan-starts")) {
3255                                 do_scan_starts_check = TRUE;
3256                         } else if (!strcmp (opt, "verify-nursery-at-minor-gc")) {
3257                                 do_verify_nursery = TRUE;
3258                         } else if (!strcmp (opt, "check-concurrent")) {
3259                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
3260                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "`check-concurrent` only works with concurrent major collectors.");
3261                                         continue;
3262                                 }
3263                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3264                                 do_concurrent_checks = TRUE;
3265                         } else if (!strcmp (opt, "dump-nursery-at-minor-gc")) {
3266                                 do_dump_nursery_content = TRUE;
3267                         } else if (!strcmp (opt, "disable-minor")) {
3268                                 disable_minor_collections = TRUE;
3269                         } else if (!strcmp (opt, "disable-major")) {
3270                                 disable_major_collections = TRUE;
3271                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "heap-dump=")) {
3272                                 char *filename = strchr (opt, '=') + 1;
3273                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3274                                 sgen_debug_enable_heap_dump (filename);
3275                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "binary-protocol=")) {
3276                                 char *filename = strchr (opt, '=') + 1;
3277                                 char *colon = strrchr (filename, ':');
3278                                 size_t limit = 0;
3279                                 if (colon) {
3280                                         if (!mono_gc_parse_environment_string_extract_number (colon + 1, &limit)) {
3281                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring limit.", "Binary protocol file size limit must be an integer.");
3282                                                 limit = -1;
3283                                         }
3284                                         *colon = '\0';
3285                                 }
3286                                 binary_protocol_init (filename, (long long)limit);
3287                         } else if (!strcmp (opt, "nursery-canaries")) {
3288                                 do_verify_nursery = TRUE;
3289                                 enable_nursery_canaries = TRUE;
3290                         } else if (!sgen_client_handle_gc_debug (opt)) {
3291                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "Unknown option `%s`.", opt);
3292
3293                                 if (usage_printed)
3294                                         continue;
3295
3296                                 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);
3297                                 fprintf (stderr, "Valid <option>s are:\n");
3298                                 fprintf (stderr, "  collect-before-allocs[=<n>]\n");
3299                                 fprintf (stderr, "  verify-before-allocs[=<n>]\n");
3300                                 fprintf (stderr, "  check-remset-consistency\n");
3301                                 fprintf (stderr, "  check-mark-bits\n");
3302                                 fprintf (stderr, "  check-nursery-pinned\n");
3303                                 fprintf (stderr, "  verify-before-collections\n");
3304                                 fprintf (stderr, "  verify-nursery-at-minor-gc\n");
3305                                 fprintf (stderr, "  dump-nursery-at-minor-gc\n");
3306                                 fprintf (stderr, "  disable-minor\n");
3307                                 fprintf (stderr, "  disable-major\n");
3308                                 fprintf (stderr, "  check-concurrent\n");
3309                                 fprintf (stderr, "  clear-[nursery-]at-gc\n");
3310                                 fprintf (stderr, "  clear-at-tlab-creation\n");
3311                                 fprintf (stderr, "  debug-clear-at-tlab-creation\n");
3312                                 fprintf (stderr, "  check-scan-starts\n");
3313                                 fprintf (stderr, "  print-allowance\n");
3314                                 fprintf (stderr, "  print-pinning\n");
3315                                 fprintf (stderr, "  heap-dump=<filename>\n");
3316                                 fprintf (stderr, "  binary-protocol=<filename>[:<file-size-limit>]\n");
3317                                 fprintf (stderr, "  nursery-canaries\n");
3318                                 sgen_client_print_gc_debug_usage ();
3319                                 fprintf (stderr, "\n");
3320
3321                                 usage_printed = TRUE;
3322                         }
3323                 }
3324                 g_strfreev (opts);
3325         }
3326
3327         if (debug_opts)
3328                 g_free (debug_opts);
3329
3330         if (check_mark_bits_after_major_collection)
3331                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3332
3333         if (major_collector.post_param_init)
3334                 major_collector.post_param_init (&major_collector);
3335
3336         if (major_collector.needs_thread_pool) {
3337                 int num_workers = 1;
3338                 if (major_collector.is_parallel) {
3339                         /* FIXME Detect the number of physical cores, instead of logical */
3340                         num_workers = mono_cpu_count () / 2;
3341                         if (num_workers < 1)
3342                                 num_workers = 1;
3343                 }
3344                 sgen_workers_init (num_workers, (SgenWorkerCallback) major_collector.worker_init_cb);
3345         }
3346
3347         sgen_memgov_init (max_heap, soft_limit, debug_print_allowance, allowance_ratio, save_target);
3348
3349         memset (&remset, 0, sizeof (remset));
3350
3351         sgen_card_table_init (&remset);
3352
3353         sgen_register_root (NULL, 0, sgen_make_user_root_descriptor (sgen_mark_normal_gc_handles), ROOT_TYPE_NORMAL, MONO_ROOT_SOURCE_GC_HANDLE, "normal gc handles");
3354
3355         gc_initialized = 1;
3356
3357         sgen_init_bridge ();
3358 }
3359
3360 gboolean
3361 sgen_gc_initialized ()
3362 {
3363         return gc_initialized > 0;
3364 }
3365
3366 NurseryClearPolicy
3367 sgen_get_nursery_clear_policy (void)
3368 {
3369         return nursery_clear_policy;
3370 }
3371
3372 void
3373 sgen_gc_lock (void)
3374 {
3375         mono_coop_mutex_lock (&gc_mutex);
3376 }
3377
3378 void
3379 sgen_gc_unlock (void)
3380 {
3381         mono_coop_mutex_unlock (&gc_mutex);
3382 }
3383
3384 void
3385 sgen_major_collector_iterate_live_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback callback)
3386 {
3387         major_collector.iterate_live_block_ranges (callback);
3388 }
3389
3390 void
3391 sgen_major_collector_iterate_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback callback)
3392 {
3393         major_collector.iterate_block_ranges (callback);
3394 }
3395
3396 SgenMajorCollector*
3397 sgen_get_major_collector (void)
3398 {
3399         return &major_collector;
3400 }
3401
3402 SgenRememberedSet*
3403 sgen_get_remset (void)
3404 {
3405         return &remset;
3406 }
3407
3408 static void
3409 count_cards (long long *major_total, long long *major_marked, long long *los_total, long long *los_marked)
3410 {
3411         sgen_get_major_collector ()->count_cards (major_total, major_marked);
3412         sgen_los_count_cards (los_total, los_marked);
3413 }
3414
3415 static gboolean world_is_stopped = FALSE;
3416
3417 /* LOCKING: assumes the GC lock is held */
3418 void
3419 sgen_stop_world (int generation)
3420 {
3421         long long major_total = -1, major_marked = -1, los_total = -1, los_marked = -1;
3422
3423         SGEN_ASSERT (0, !world_is_stopped, "Why are we stopping a stopped world?");
3424
3425         binary_protocol_world_stopping (generation, sgen_timestamp (), (gpointer) (gsize) mono_native_thread_id_get ());
3426
3427         sgen_client_stop_world (generation);
3428
3429         world_is_stopped = TRUE;
3430
3431         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ())
3432                 count_cards (&major_total, &major_marked, &los_total, &los_marked);
3433         binary_protocol_world_stopped (generation, sgen_timestamp (), major_total, major_marked, los_total, los_marked);
3434 }
3435
3436 /* LOCKING: assumes the GC lock is held */
3437 void
3438 sgen_restart_world (int generation)
3439 {
3440         long long major_total = -1, major_marked = -1, los_total = -1, los_marked = -1;
3441         gint64 stw_time;
3442
3443         SGEN_ASSERT (0, world_is_stopped, "Why are we restarting a running world?");
3444
3445         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ())
3446                 count_cards (&major_total, &major_marked, &los_total, &los_marked);
3447         binary_protocol_world_restarting (generation, sgen_timestamp (), major_total, major_marked, los_total, los_marked);
3448
3449         world_is_stopped = FALSE;
3450
3451         sgen_client_restart_world (generation, &stw_time);
3452
3453         binary_protocol_world_restarted (generation, sgen_timestamp ());
3454
3455         if (sgen_client_bridge_need_processing ())
3456                 sgen_client_bridge_processing_finish (generation);
3457
3458         sgen_memgov_collection_end (generation, stw_time);
3459 }
3460
3461 gboolean
3462 sgen_is_world_stopped (void)
3463 {
3464         return world_is_stopped;
3465 }
3466
3467 void
3468 sgen_check_whole_heap_stw (void)
3469 {
3470         sgen_stop_world (0);
3471         sgen_clear_nursery_fragments ();
3472         sgen_check_whole_heap (TRUE);
3473         sgen_restart_world (0);
3474 }
3475
3476 gint64
3477 sgen_timestamp (void)
3478 {
3479         SGEN_TV_DECLARE (timestamp);
3480         SGEN_TV_GETTIME (timestamp);
3481         return SGEN_TV_ELAPSED (sgen_init_timestamp, timestamp);
3482 }
3483
3484 #endif /* HAVE_SGEN_GC */