Merge pull request #4618 from BrzVlad/feature-par-nrs
[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_major_blocks = 0;
271 static guint64 time_minor_scan_los = 0;
272 static guint64 time_minor_scan_pinned = 0;
273 static guint64 time_minor_scan_roots = 0;
274 static guint64 time_minor_finish_gray_stack = 0;
275 static guint64 time_minor_fragment_creation = 0;
276
277 static guint64 time_major_pre_collection_fragment_clear = 0;
278 static guint64 time_major_pinning = 0;
279 static guint64 time_major_scan_pinned = 0;
280 static guint64 time_major_scan_roots = 0;
281 static guint64 time_major_scan_mod_union = 0;
282 static guint64 time_major_finish_gray_stack = 0;
283 static guint64 time_major_free_bigobjs = 0;
284 static guint64 time_major_los_sweep = 0;
285 static guint64 time_major_sweep = 0;
286 static guint64 time_major_fragment_creation = 0;
287
288 static guint64 time_max = 0;
289
290 static SGEN_TV_DECLARE (time_major_conc_collection_start);
291 static SGEN_TV_DECLARE (time_major_conc_collection_end);
292
293 int gc_debug_level = 0;
294 FILE* gc_debug_file;
295 static char* gc_params_options;
296 static char* gc_debug_options;
297
298 /*
299 void
300 mono_gc_flush_info (void)
301 {
302         fflush (gc_debug_file);
303 }
304 */
305
306 #define TV_DECLARE SGEN_TV_DECLARE
307 #define TV_GETTIME SGEN_TV_GETTIME
308 #define TV_ELAPSED SGEN_TV_ELAPSED
309
310 static SGEN_TV_DECLARE (sgen_init_timestamp);
311
312 NurseryClearPolicy nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION;
313
314 #define object_is_forwarded     SGEN_OBJECT_IS_FORWARDED
315 #define object_is_pinned        SGEN_OBJECT_IS_PINNED
316 #define pin_object              SGEN_PIN_OBJECT
317
318 #define ptr_in_nursery sgen_ptr_in_nursery
319
320 #define LOAD_VTABLE     SGEN_LOAD_VTABLE
321
322 gboolean
323 nursery_canaries_enabled (void)
324 {
325         return enable_nursery_canaries;
326 }
327
328 #define safe_object_get_size    sgen_safe_object_get_size
329
330 #if defined(HAVE_CONC_GC_AS_DEFAULT)
331 /* Use concurrent major on deskstop platforms */
332 #define DEFAULT_MAJOR_INIT sgen_marksweep_conc_init
333 #define DEFAULT_MAJOR_NAME "marksweep-conc"
334 #else
335 #define DEFAULT_MAJOR_INIT sgen_marksweep_init
336 #define DEFAULT_MAJOR_NAME "marksweep"
337 #endif
338
339 /*
340  * ######################################################################
341  * ########  Global data.
342  * ######################################################################
343  */
344 MonoCoopMutex gc_mutex;
345
346 #define SCAN_START_SIZE SGEN_SCAN_START_SIZE
347
348 size_t degraded_mode = 0;
349
350 static mword bytes_pinned_from_failed_allocation = 0;
351
352 GCMemSection *nursery_section = NULL;
353 static volatile mword lowest_heap_address = ~(mword)0;
354 static volatile mword highest_heap_address = 0;
355
356 MonoCoopMutex sgen_interruption_mutex;
357
358 int current_collection_generation = -1;
359 static volatile gboolean concurrent_collection_in_progress = FALSE;
360
361 /* objects that are ready to be finalized */
362 static SgenPointerQueue fin_ready_queue = SGEN_POINTER_QUEUE_INIT (INTERNAL_MEM_FINALIZE_READY);
363 static SgenPointerQueue critical_fin_queue = SGEN_POINTER_QUEUE_INIT (INTERNAL_MEM_FINALIZE_READY);
364
365 /* registered roots: the key to the hash is the root start address */
366 /* 
367  * Different kinds of roots are kept separate to speed up pin_from_roots () for example.
368  */
369 SgenHashTable roots_hash [ROOT_TYPE_NUM] = {
370         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL),
371         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL),
372         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL)
373 };
374 static mword roots_size = 0; /* amount of memory in the root set */
375
376 /* The size of a TLAB */
377 /* The bigger the value, the less often we have to go to the slow path to allocate a new 
378  * one, but the more space is wasted by threads not allocating much memory.
379  * FIXME: Tune this.
380  * FIXME: Make this self-tuning for each thread.
381  */
382 guint32 tlab_size = (1024 * 4);
383
384 #define MAX_SMALL_OBJ_SIZE      SGEN_MAX_SMALL_OBJ_SIZE
385
386 #define ALLOC_ALIGN             SGEN_ALLOC_ALIGN
387
388 #define ALIGN_UP                SGEN_ALIGN_UP
389
390 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
391 MonoNativeThreadId main_gc_thread = NULL;
392 #endif
393
394 /*Object was pinned during the current collection*/
395 static mword objects_pinned;
396
397 /*
398  * ######################################################################
399  * ########  Macros and function declarations.
400  * ######################################################################
401  */
402
403 /* forward declarations */
404 static void scan_from_registered_roots (char *addr_start, char *addr_end, int root_type, ScanCopyContext ctx);
405
406 static void pin_from_roots (void *start_nursery, void *end_nursery, ScanCopyContext ctx);
407 static void finish_gray_stack (int generation, ScanCopyContext ctx);
408
409
410 SgenMajorCollector major_collector;
411 SgenMinorCollector sgen_minor_collector;
412
413 static SgenRememberedSet remset;
414
415 /*
416  * The gray queue a worker job must use.  If we're not parallel or
417  * concurrent, we use the main gray queue.
418  */
419 static SgenGrayQueue*
420 sgen_workers_get_job_gray_queue (WorkerData *worker_data, SgenGrayQueue *default_gray_queue)
421 {
422         if (worker_data)
423                 return &worker_data->private_gray_queue;
424         SGEN_ASSERT (0, default_gray_queue, "Why don't we have a default gray queue when we're not running in a worker thread?");
425         return default_gray_queue;
426 }
427
428 static void
429 gray_queue_redirect (SgenGrayQueue *queue)
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 major blocks", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_major_blocks);
1237         mono_counters_register ("Minor scan los", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_los);
1238         mono_counters_register ("Minor scan pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_pinned);
1239         mono_counters_register ("Minor scan roots", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_roots);
1240         mono_counters_register ("Minor fragment creation", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_fragment_creation);
1241
1242         mono_counters_register ("Major fragment clear", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_pre_collection_fragment_clear);
1243         mono_counters_register ("Major pinning", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_pinning);
1244         mono_counters_register ("Major scan pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_pinned);
1245         mono_counters_register ("Major scan roots", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_roots);
1246         mono_counters_register ("Major scan mod union", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_mod_union);
1247         mono_counters_register ("Major finish gray stack", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_finish_gray_stack);
1248         mono_counters_register ("Major free big objects", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_free_bigobjs);
1249         mono_counters_register ("Major LOS sweep", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_los_sweep);
1250         mono_counters_register ("Major sweep", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_sweep);
1251         mono_counters_register ("Major fragment creation", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_fragment_creation);
1252
1253         mono_counters_register ("Number of pinned objects", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_pinned_objects);
1254
1255 #ifdef HEAVY_STATISTICS
1256         mono_counters_register ("WBarrier remember pointer", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_add_to_global_remset);
1257         mono_counters_register ("WBarrier arrayref copy", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_arrayref_copy);
1258         mono_counters_register ("WBarrier generic store called", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_generic_store);
1259         mono_counters_register ("WBarrier generic atomic store called", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_generic_store_atomic);
1260         mono_counters_register ("WBarrier set root", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_set_root);
1261
1262         mono_counters_register ("# objects allocated degraded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_alloced_degraded);
1263         mono_counters_register ("bytes allocated degraded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_bytes_alloced_degraded);
1264
1265         mono_counters_register ("# copy_object() called (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_copy_object_called_nursery);
1266         mono_counters_register ("# objects copied (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_copied_nursery);
1267         mono_counters_register ("# copy_object() called (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_copy_object_called_major);
1268         mono_counters_register ("# objects copied (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_copied_major);
1269
1270         mono_counters_register ("# scan_object() called (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_scan_object_called_nursery);
1271         mono_counters_register ("# scan_object() called (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_scan_object_called_major);
1272
1273         mono_counters_register ("Slots allocated in vain", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_slots_allocated_in_vain);
1274
1275         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed from space", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_from_space);
1276         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed forwarded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_forwarded);
1277         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_pinned);
1278         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed to space", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_to_space);
1279
1280         sgen_nursery_allocator_init_heavy_stats ();
1281 #endif
1282
1283         inited = TRUE;
1284 }
1285
1286
1287 static void
1288 reset_pinned_from_failed_allocation (void)
1289 {
1290         bytes_pinned_from_failed_allocation = 0;
1291 }
1292
1293 void
1294 sgen_set_pinned_from_failed_allocation (mword objsize)
1295 {
1296         bytes_pinned_from_failed_allocation += objsize;
1297 }
1298
1299 gboolean
1300 sgen_collection_is_concurrent (void)
1301 {
1302         switch (current_collection_generation) {
1303         case GENERATION_NURSERY:
1304                 return FALSE;
1305         case GENERATION_OLD:
1306                 return concurrent_collection_in_progress;
1307         default:
1308                 g_error ("Invalid current generation %d", current_collection_generation);
1309         }
1310         return FALSE;
1311 }
1312
1313 gboolean
1314 sgen_concurrent_collection_in_progress (void)
1315 {
1316         return concurrent_collection_in_progress;
1317 }
1318
1319 typedef struct {
1320         SgenThreadPoolJob job;
1321         SgenObjectOperations *ops;
1322         SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue;
1323 } ScanJob;
1324
1325 typedef struct {
1326         ScanJob scan_job;
1327         int job_index;
1328 } ParallelScanJob;
1329
1330 static ScanCopyContext
1331 scan_copy_context_for_scan_job (void *worker_data_untyped, ScanJob *job)
1332 {
1333         WorkerData *worker_data = (WorkerData *)worker_data_untyped;
1334
1335         return CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (job->ops, sgen_workers_get_job_gray_queue (worker_data, job->gc_thread_gray_queue));
1336 }
1337
1338 typedef struct {
1339         ScanJob scan_job;
1340         char *heap_start;
1341         char *heap_end;
1342         int root_type;
1343 } ScanFromRegisteredRootsJob;
1344
1345 static void
1346 job_scan_from_registered_roots (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1347 {
1348         ScanFromRegisteredRootsJob *job_data = (ScanFromRegisteredRootsJob*)job;
1349         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1350
1351         scan_from_registered_roots (job_data->heap_start, job_data->heap_end, job_data->root_type, ctx);
1352 }
1353
1354 typedef struct {
1355         ScanJob scan_job;
1356         char *heap_start;
1357         char *heap_end;
1358 } ScanThreadDataJob;
1359
1360 static void
1361 job_scan_thread_data (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1362 {
1363         ScanThreadDataJob *job_data = (ScanThreadDataJob*)job;
1364         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1365
1366         sgen_client_scan_thread_data (job_data->heap_start, job_data->heap_end, TRUE, ctx);
1367 }
1368
1369 typedef struct {
1370         ScanJob scan_job;
1371         SgenPointerQueue *queue;
1372 } ScanFinalizerEntriesJob;
1373
1374 static void
1375 job_scan_finalizer_entries (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1376 {
1377         ScanFinalizerEntriesJob *job_data = (ScanFinalizerEntriesJob*)job;
1378         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1379
1380         scan_finalizer_entries (job_data->queue, ctx);
1381 }
1382
1383 static void
1384 job_scan_wbroots (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1385 {
1386         ScanJob *job_data = (ScanJob*)job;
1387         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, job_data);
1388
1389         sgen_wbroots_scan_card_table (ctx);
1390 }
1391
1392 static void
1393 job_scan_major_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1394 {
1395         SGEN_TV_DECLARE (atv);
1396         SGEN_TV_DECLARE (btv);
1397         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1398         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1399
1400         SGEN_TV_GETTIME (atv);
1401         major_collector.scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_GLOBAL, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1402         SGEN_TV_GETTIME (btv);
1403         time_minor_scan_major_blocks += SGEN_TV_ELAPSED (atv, btv);
1404 }
1405
1406 static void
1407 job_scan_los_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1408 {
1409         SGEN_TV_DECLARE (atv);
1410         SGEN_TV_DECLARE (btv);
1411         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1412         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1413
1414         SGEN_TV_GETTIME (atv);
1415         sgen_los_scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_GLOBAL, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1416         SGEN_TV_GETTIME (btv);
1417         time_minor_scan_los += SGEN_TV_ELAPSED (atv, btv);
1418 }
1419
1420 static void
1421 job_scan_major_mod_union_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1422 {
1423         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1424         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1425
1426         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1427         major_collector.scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1428 }
1429
1430 static void
1431 job_scan_los_mod_union_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1432 {
1433         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1434         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1435
1436         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1437         sgen_los_scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1438 }
1439
1440 static void
1441 job_major_mod_union_preclean (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1442 {
1443         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1444         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1445
1446         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1447
1448         major_collector.scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION_PRECLEAN, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1449 }
1450
1451 static void
1452 job_los_mod_union_preclean (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1453 {
1454         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1455         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1456
1457         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1458
1459         sgen_los_scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION_PRECLEAN, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1460 }
1461
1462 static void
1463 job_scan_last_pinned (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1464 {
1465         ScanJob *job_data = (ScanJob*)job;
1466         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, job_data);
1467
1468         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1469
1470         sgen_scan_pin_queue_objects (ctx);
1471 }
1472
1473 static void
1474 workers_finish_callback (void)
1475 {
1476         ParallelScanJob *psj;
1477         ScanJob *sj;
1478         int split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
1479         int i;
1480         /* Mod union preclean jobs */
1481         for (i = 0; i < split_count; i++) {
1482                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("preclean major mod union cardtable", job_major_mod_union_preclean, sizeof (ParallelScanJob));
1483                 psj->scan_job.ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1484                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = NULL;
1485                 psj->job_index = i;
1486                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, TRUE);
1487         }
1488
1489         for (i = 0; i < split_count; i++) {
1490                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("preclean los mod union cardtable", job_los_mod_union_preclean, sizeof (ParallelScanJob));
1491                 psj->scan_job.ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1492                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = NULL;
1493                 psj->job_index = i;
1494                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, TRUE);
1495         }
1496
1497         sj = (ScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan last pinned", job_scan_last_pinned, sizeof (ScanJob));
1498         sj->ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1499         sj->gc_thread_gray_queue = NULL;
1500         sgen_workers_enqueue_job (&sj->job, TRUE);
1501 }
1502
1503 static void
1504 init_gray_queue (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, gboolean use_workers)
1505 {
1506         if (use_workers)
1507                 sgen_workers_init_distribute_gray_queue ();
1508         sgen_gray_object_queue_init (gc_thread_gray_queue, NULL, TRUE);
1509 }
1510
1511 static void
1512 enqueue_scan_remembered_set_jobs (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, SgenObjectOperations *ops, gboolean enqueue)
1513 {
1514         int i, split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
1515         ScanJob *sj;
1516
1517         sj = (ScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan wbroots", job_scan_wbroots, sizeof (ScanJob));
1518         sj->ops = ops;
1519         sj->gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1520         sgen_workers_enqueue_job (&sj->job, enqueue);
1521
1522         for (i = 0; i < split_count; i++) {
1523                 ParallelScanJob *psj;
1524
1525                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan major remsets", job_scan_major_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1526                 psj->scan_job.ops = ops;
1527                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1528                 psj->job_index = i;
1529                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, enqueue);
1530
1531                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan LOS remsets", job_scan_los_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1532                 psj->scan_job.ops = ops;
1533                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1534                 psj->job_index = i;
1535                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, enqueue);
1536         }
1537 }
1538
1539 static void
1540 enqueue_scan_from_roots_jobs (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, char *heap_start, char *heap_end, SgenObjectOperations *ops, gboolean enqueue)
1541 {
1542         ScanFromRegisteredRootsJob *scrrj;
1543         ScanThreadDataJob *stdj;
1544         ScanFinalizerEntriesJob *sfej;
1545
1546         /* registered roots, this includes static fields */
1547
1548         scrrj = (ScanFromRegisteredRootsJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan from registered roots normal", job_scan_from_registered_roots, sizeof (ScanFromRegisteredRootsJob));
1549         scrrj->scan_job.ops = ops;
1550         scrrj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1551         scrrj->heap_start = heap_start;
1552         scrrj->heap_end = heap_end;
1553         scrrj->root_type = ROOT_TYPE_NORMAL;
1554         sgen_workers_enqueue_job (&scrrj->scan_job.job, enqueue);
1555
1556         if (current_collection_generation == GENERATION_OLD) {
1557                 /* During minors we scan the cardtable for these roots instead */
1558                 scrrj = (ScanFromRegisteredRootsJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan from registered roots wbarrier", job_scan_from_registered_roots, sizeof (ScanFromRegisteredRootsJob));
1559                 scrrj->scan_job.ops = ops;
1560                 scrrj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1561                 scrrj->heap_start = heap_start;
1562                 scrrj->heap_end = heap_end;
1563                 scrrj->root_type = ROOT_TYPE_WBARRIER;
1564                 sgen_workers_enqueue_job (&scrrj->scan_job.job, enqueue);
1565         }
1566
1567         /* Threads */
1568
1569         stdj = (ScanThreadDataJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan thread data", job_scan_thread_data, sizeof (ScanThreadDataJob));
1570         stdj->scan_job.ops = ops;
1571         stdj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1572         stdj->heap_start = heap_start;
1573         stdj->heap_end = heap_end;
1574         sgen_workers_enqueue_job (&stdj->scan_job.job, enqueue);
1575
1576         /* Scan the list of objects ready for finalization. */
1577
1578         sfej = (ScanFinalizerEntriesJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan finalizer entries", job_scan_finalizer_entries, sizeof (ScanFinalizerEntriesJob));
1579         sfej->scan_job.ops = ops;
1580         sfej->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1581         sfej->queue = &fin_ready_queue;
1582         sgen_workers_enqueue_job (&sfej->scan_job.job, enqueue);
1583
1584         sfej = (ScanFinalizerEntriesJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan critical finalizer entries", job_scan_finalizer_entries, sizeof (ScanFinalizerEntriesJob));
1585         sfej->scan_job.ops = ops;
1586         sfej->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1587         sfej->queue = &critical_fin_queue;
1588         sgen_workers_enqueue_job (&sfej->scan_job.job, enqueue);
1589 }
1590
1591 /*
1592  * Perform a nursery collection.
1593  *
1594  * Return whether any objects were late-pinned due to being out of memory.
1595  */
1596 static gboolean
1597 collect_nursery (const char *reason, gboolean is_overflow, SgenGrayQueue *unpin_queue)
1598 {
1599         gboolean needs_major, is_parallel = FALSE;
1600         size_t max_garbage_amount;
1601         char *nursery_next;
1602         mword fragment_total;
1603         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
1604         SgenObjectOperations *object_ops_nopar, *object_ops_par = NULL;
1605         ScanCopyContext ctx;
1606         TV_DECLARE (atv);
1607         TV_DECLARE (btv);
1608         SGEN_TV_DECLARE (last_minor_collection_start_tv);
1609         SGEN_TV_DECLARE (last_minor_collection_end_tv);
1610
1611         if (disable_minor_collections)
1612                 return TRUE;
1613
1614         TV_GETTIME (last_minor_collection_start_tv);
1615         atv = last_minor_collection_start_tv;
1616
1617         binary_protocol_collection_begin (gc_stats.minor_gc_count, GENERATION_NURSERY);
1618
1619         if (sgen_concurrent_collection_in_progress ()) {
1620                 /* FIXME Support parallel nursery collections with concurrent major */
1621                 object_ops_nopar = &sgen_minor_collector.serial_ops_with_concurrent_major;
1622         } else {
1623                 object_ops_nopar = &sgen_minor_collector.serial_ops;
1624                 if (sgen_minor_collector.is_parallel) {
1625                         object_ops_par = &sgen_minor_collector.parallel_ops;
1626                         is_parallel = TRUE;
1627                 }
1628         }
1629
1630         if (do_verify_nursery || do_dump_nursery_content)
1631                 sgen_debug_verify_nursery (do_dump_nursery_content);
1632
1633         current_collection_generation = GENERATION_NURSERY;
1634
1635         SGEN_ASSERT (0, !sgen_collection_is_concurrent (), "Why is the nursery collection concurrent?");
1636
1637         reset_pinned_from_failed_allocation ();
1638
1639         check_scan_starts ();
1640
1641         sgen_nursery_alloc_prepare_for_minor ();
1642
1643         degraded_mode = 0;
1644         objects_pinned = 0;
1645         nursery_next = sgen_nursery_alloc_get_upper_alloc_bound ();
1646         /* FIXME: optimize later to use the higher address where an object can be present */
1647         nursery_next = MAX (nursery_next, sgen_get_nursery_end ());
1648
1649         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 ()));
1650         max_garbage_amount = nursery_next - sgen_get_nursery_start ();
1651         g_assert (nursery_section->size >= max_garbage_amount);
1652
1653         /* world must be stopped already */
1654         TV_GETTIME (btv);
1655         time_minor_pre_collection_fragment_clear += TV_ELAPSED (atv, btv);
1656
1657         sgen_client_pre_collection_checks ();
1658
1659         nursery_section->next_data = nursery_next;
1660
1661         major_collector.start_nursery_collection ();
1662
1663         sgen_memgov_minor_collection_start ();
1664
1665         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, is_parallel);
1666         ctx = CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, &gc_thread_gray_queue);
1667
1668         gc_stats.minor_gc_count ++;
1669
1670         sgen_process_fin_stage_entries ();
1671
1672         /* pin from pinned handles */
1673         sgen_init_pinning ();
1674         sgen_client_binary_protocol_mark_start (GENERATION_NURSERY);
1675         pin_from_roots (sgen_get_nursery_start (), nursery_next, ctx);
1676         /* pin cemented objects */
1677         sgen_pin_cemented_objects ();
1678         /* identify pinned objects */
1679         sgen_optimize_pin_queue ();
1680         sgen_pinning_setup_section (nursery_section);
1681
1682         pin_objects_in_nursery (FALSE, ctx);
1683         sgen_pinning_trim_queue_to_section (nursery_section);
1684
1685         if (remset_consistency_checks)
1686                 sgen_check_remset_consistency ();
1687
1688         if (whole_heap_check_before_collection) {
1689                 sgen_clear_nursery_fragments ();
1690                 sgen_check_whole_heap (FALSE);
1691         }
1692
1693         TV_GETTIME (atv);
1694         time_minor_pinning += TV_ELAPSED (btv, atv);
1695         SGEN_LOG (2, "Finding pinned pointers: %zd in %lld usecs", sgen_get_pinned_count (), (long long)TV_ELAPSED (btv, atv));
1696         SGEN_LOG (4, "Start scan with %zd pinned objects", sgen_get_pinned_count ());
1697
1698         remset.start_scan_remsets ();
1699
1700         enqueue_scan_remembered_set_jobs (&gc_thread_gray_queue, is_parallel ? object_ops_par : object_ops_nopar, is_parallel);
1701
1702         /* we don't have complete write barrier yet, so we scan all the old generation sections */
1703         TV_GETTIME (btv);
1704         time_minor_scan_remsets += TV_ELAPSED (atv, btv);
1705         SGEN_LOG (2, "Old generation scan: %lld usecs", (long long)TV_ELAPSED (atv, btv));
1706
1707         sgen_pin_stats_report ();
1708
1709         /* FIXME: Why do we do this at this specific, seemingly random, point? */
1710         sgen_client_collecting_minor (&fin_ready_queue, &critical_fin_queue);
1711
1712         TV_GETTIME (atv);
1713         time_minor_scan_pinned += TV_ELAPSED (btv, atv);
1714
1715         enqueue_scan_from_roots_jobs (&gc_thread_gray_queue, sgen_get_nursery_start (), nursery_next, is_parallel ? object_ops_par : object_ops_nopar, is_parallel);
1716
1717         if (is_parallel) {
1718                 gray_queue_redirect (&gc_thread_gray_queue);
1719                 sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1720                 sgen_workers_join ();
1721         }
1722
1723         TV_GETTIME (btv);
1724         time_minor_scan_roots += TV_ELAPSED (atv, btv);
1725
1726         finish_gray_stack (GENERATION_NURSERY, ctx);
1727
1728         TV_GETTIME (atv);
1729         time_minor_finish_gray_stack += TV_ELAPSED (btv, atv);
1730         sgen_client_binary_protocol_mark_end (GENERATION_NURSERY);
1731
1732         if (objects_pinned) {
1733                 sgen_optimize_pin_queue ();
1734                 sgen_pinning_setup_section (nursery_section);
1735         }
1736
1737         /*
1738          * This is the latest point at which we can do this check, because
1739          * sgen_build_nursery_fragments() unpins nursery objects again.
1740          */
1741         if (remset_consistency_checks)
1742                 sgen_check_remset_consistency ();
1743
1744         /* walk the pin_queue, build up the fragment list of free memory, unmark
1745          * pinned objects as we go, memzero() the empty fragments so they are ready for the
1746          * next allocations.
1747          */
1748         sgen_client_binary_protocol_reclaim_start (GENERATION_NURSERY);
1749         fragment_total = sgen_build_nursery_fragments (nursery_section, unpin_queue);
1750         if (!fragment_total)
1751                 degraded_mode = 1;
1752
1753         /* Clear TLABs for all threads */
1754         sgen_clear_tlabs ();
1755
1756         sgen_client_binary_protocol_reclaim_end (GENERATION_NURSERY);
1757         TV_GETTIME (btv);
1758         time_minor_fragment_creation += TV_ELAPSED (atv, btv);
1759         SGEN_LOG (2, "Fragment creation: %lld usecs, %lu bytes available", (long long)TV_ELAPSED (atv, btv), (unsigned long)fragment_total);
1760
1761         if (remset_consistency_checks)
1762                 sgen_check_major_refs ();
1763
1764         major_collector.finish_nursery_collection ();
1765
1766         TV_GETTIME (last_minor_collection_end_tv);
1767         gc_stats.minor_gc_time += TV_ELAPSED (last_minor_collection_start_tv, last_minor_collection_end_tv);
1768
1769         sgen_debug_dump_heap ("minor", gc_stats.minor_gc_count - 1, NULL);
1770
1771         /* prepare the pin queue for the next collection */
1772         sgen_finish_pinning ();
1773         if (sgen_have_pending_finalizers ()) {
1774                 SGEN_LOG (4, "Finalizer-thread wakeup");
1775                 sgen_client_finalize_notify ();
1776         }
1777         sgen_pin_stats_reset ();
1778         /* clear cemented hash */
1779         sgen_cement_clear_below_threshold ();
1780
1781         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
1782
1783         check_scan_starts ();
1784
1785         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
1786
1787         sgen_memgov_minor_collection_end (reason, is_overflow);
1788
1789         /*objects are late pinned because of lack of memory, so a major is a good call*/
1790         needs_major = objects_pinned > 0;
1791         current_collection_generation = -1;
1792         objects_pinned = 0;
1793
1794         binary_protocol_collection_end (gc_stats.minor_gc_count - 1, GENERATION_NURSERY, 0, 0);
1795
1796         if (check_nursery_objects_pinned && !sgen_minor_collector.is_split)
1797                 sgen_check_nursery_objects_pinned (unpin_queue != NULL);
1798
1799         return needs_major;
1800 }
1801
1802 typedef enum {
1803         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_SERIAL,
1804         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT,
1805         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT
1806 } CopyOrMarkFromRootsMode;
1807
1808 static void
1809 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)
1810 {
1811         LOSObject *bigobj;
1812         TV_DECLARE (atv);
1813         TV_DECLARE (btv);
1814         /* FIXME: only use these values for the precise scan
1815          * note that to_space pointers should be excluded anyway...
1816          */
1817         char *heap_start = NULL;
1818         char *heap_end = (char*)-1;
1819         ScanCopyContext ctx = CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, gc_thread_gray_queue);
1820         gboolean concurrent = mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_SERIAL;
1821
1822         SGEN_ASSERT (0, !!concurrent == !!concurrent_collection_in_progress, "We've been called with the wrong mode.");
1823
1824         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1825                 /*This cleans up unused fragments */
1826                 sgen_nursery_allocator_prepare_for_pinning ();
1827
1828                 if (do_concurrent_checks)
1829                         sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
1830         } else {
1831                 /* The concurrent collector doesn't touch the nursery. */
1832                 sgen_nursery_alloc_prepare_for_major ();
1833         }
1834
1835         TV_GETTIME (atv);
1836
1837         /* Pinning depends on this */
1838         sgen_clear_nursery_fragments ();
1839
1840         if (whole_heap_check_before_collection)
1841                 sgen_check_whole_heap (TRUE);
1842
1843         TV_GETTIME (btv);
1844         time_major_pre_collection_fragment_clear += TV_ELAPSED (atv, btv);
1845
1846         if (!sgen_collection_is_concurrent ())
1847                 nursery_section->next_data = sgen_get_nursery_end ();
1848         /* we should also coalesce scanning from sections close to each other
1849          * and deal with pointers outside of the sections later.
1850          */
1851
1852         objects_pinned = 0;
1853
1854         sgen_client_pre_collection_checks ();
1855
1856         if (mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1857                 /* Remsets are not useful for a major collection */
1858                 remset.clear_cards ();
1859         }
1860
1861         sgen_process_fin_stage_entries ();
1862
1863         TV_GETTIME (atv);
1864         sgen_init_pinning ();
1865         SGEN_LOG (6, "Collecting pinned addresses");
1866         pin_from_roots ((void*)lowest_heap_address, (void*)highest_heap_address, ctx);
1867         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1868                 /* Pin cemented objects that were forced */
1869                 sgen_pin_cemented_objects ();
1870         }
1871         sgen_optimize_pin_queue ();
1872         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1873                 /*
1874                  * Cemented objects that are in the pinned list will be marked. When
1875                  * marking concurrently we won't mark mod-union cards for these objects.
1876                  * Instead they will remain cemented until the next major collection,
1877                  * when we will recheck if they are still pinned in the roots.
1878                  */
1879                 sgen_cement_force_pinned ();
1880         }
1881
1882         sgen_client_collecting_major_1 ();
1883
1884         /*
1885          * pin_queue now contains all candidate pointers, sorted and
1886          * uniqued.  We must do two passes now to figure out which
1887          * objects are pinned.
1888          *
1889          * The first is to find within the pin_queue the area for each
1890          * section.  This requires that the pin_queue be sorted.  We
1891          * also process the LOS objects and pinned chunks here.
1892          *
1893          * The second, destructive, pass is to reduce the section
1894          * areas to pointers to the actually pinned objects.
1895          */
1896         SGEN_LOG (6, "Pinning from sections");
1897         /* first pass for the sections */
1898         sgen_find_section_pin_queue_start_end (nursery_section);
1899         /* identify possible pointers to the insize of large objects */
1900         SGEN_LOG (6, "Pinning from large objects");
1901         for (bigobj = los_object_list; bigobj; bigobj = bigobj->next) {
1902                 size_t dummy;
1903                 if (sgen_find_optimized_pin_queue_area ((char*)bigobj->data, (char*)bigobj->data + sgen_los_object_size (bigobj), &dummy, &dummy)) {
1904                         binary_protocol_pin (bigobj->data, (gpointer)LOAD_VTABLE (bigobj->data), safe_object_get_size (bigobj->data));
1905
1906                         if (sgen_los_object_is_pinned (bigobj->data)) {
1907                                 SGEN_ASSERT (0, mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT, "LOS objects can only be pinned here after concurrent marking.");
1908                                 continue;
1909                         }
1910                         sgen_los_pin_object (bigobj->data);
1911                         if (SGEN_OBJECT_HAS_REFERENCES (bigobj->data))
1912                                 GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (gc_thread_gray_queue, bigobj->data, sgen_obj_get_descriptor ((GCObject*)bigobj->data));
1913                         sgen_pin_stats_register_object (bigobj->data, GENERATION_OLD);
1914                         SGEN_LOG (6, "Marked large object %p (%s) size: %lu from roots", bigobj->data,
1915                                         sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (bigobj->data)),
1916                                         (unsigned long)sgen_los_object_size (bigobj));
1917
1918                         sgen_client_pinned_los_object (bigobj->data);
1919                 }
1920         }
1921
1922         pin_objects_in_nursery (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT, ctx);
1923         if (check_nursery_objects_pinned && !sgen_minor_collector.is_split)
1924                 sgen_check_nursery_objects_pinned (mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT);
1925
1926         major_collector.pin_objects (gc_thread_gray_queue);
1927         if (old_next_pin_slot)
1928                 *old_next_pin_slot = sgen_get_pinned_count ();
1929
1930         TV_GETTIME (btv);
1931         time_major_pinning += TV_ELAPSED (atv, btv);
1932         SGEN_LOG (2, "Finding pinned pointers: %zd in %lld usecs", sgen_get_pinned_count (), (long long)TV_ELAPSED (atv, btv));
1933         SGEN_LOG (4, "Start scan with %zd pinned objects", sgen_get_pinned_count ());
1934
1935         major_collector.init_to_space ();
1936
1937         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Why are the workers not done when we start or finish a major collection?");
1938         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1939                 if (object_ops_par != NULL)
1940                         sgen_workers_set_num_active_workers (0);
1941                 if (sgen_workers_have_idle_work ()) {
1942                         /*
1943                          * We force the finish of the worker with the new object ops context
1944                          * which can also do copying. We need to have finished pinning.
1945                          */
1946                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1947
1948                         sgen_workers_join ();
1949                 }
1950         }
1951
1952 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
1953         main_gc_thread = mono_native_thread_self ();
1954 #endif
1955
1956         sgen_client_collecting_major_2 ();
1957
1958         TV_GETTIME (atv);
1959         time_major_scan_pinned += TV_ELAPSED (btv, atv);
1960
1961         sgen_client_collecting_major_3 (&fin_ready_queue, &critical_fin_queue);
1962
1963         enqueue_scan_from_roots_jobs (gc_thread_gray_queue, heap_start, heap_end, object_ops_nopar, FALSE);
1964
1965         TV_GETTIME (btv);
1966         time_major_scan_roots += TV_ELAPSED (atv, btv);
1967
1968         /*
1969          * We start the concurrent worker after pinning and after we scanned the roots
1970          * in order to make sure that the worker does not finish before handling all
1971          * the roots.
1972          */
1973         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1974                 sgen_workers_set_num_active_workers (1);
1975                 gray_queue_redirect (gc_thread_gray_queue);
1976                 if (precleaning_enabled) {
1977                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, workers_finish_callback);
1978                 } else {
1979                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1980                 }
1981         }
1982
1983         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1984                 int i, split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
1985                 gboolean parallel = object_ops_par != NULL;
1986
1987                 /* If we're not parallel we finish the collection on the gc thread */
1988                 if (parallel)
1989                         gray_queue_redirect (gc_thread_gray_queue);
1990
1991                 /* Mod union card table */
1992                 for (i = 0; i < split_count; i++) {
1993                         ParallelScanJob *psj;
1994
1995                         psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan mod union cardtable", job_scan_major_mod_union_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1996                         psj->scan_job.ops = object_ops_par ? object_ops_par : object_ops_nopar;
1997                         psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1998                         psj->job_index = i;
1999                         sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, parallel);
2000
2001                         psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan LOS mod union cardtable", job_scan_los_mod_union_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
2002                         psj->scan_job.ops = object_ops_par ? object_ops_par : object_ops_nopar;
2003                         psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
2004                         psj->job_index = i;
2005                         sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, parallel);
2006                 }
2007
2008                 if (parallel) {
2009                         /*
2010                          * If we enqueue a job while workers are running we need to sgen_workers_ensure_awake
2011                          * in order to make sure that we are running the idle func and draining all worker
2012                          * gray queues. The operation of starting workers implies this, so we start them after
2013                          * in order to avoid doing this operation twice. The workers will drain the main gray
2014                          * stack that contained roots and pinned objects and also scan the mod union card
2015                          * table.
2016                          */
2017                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
2018                         sgen_workers_join ();
2019                 }
2020         }
2021
2022         sgen_pin_stats_report ();
2023
2024         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
2025                 sgen_finish_pinning ();
2026
2027                 sgen_pin_stats_reset ();
2028
2029                 if (do_concurrent_checks)
2030                         sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
2031         }
2032 }
2033
2034 static void
2035 major_start_collection (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, const char *reason, gboolean concurrent, size_t *old_next_pin_slot)
2036 {
2037         SgenObjectOperations *object_ops_nopar, *object_ops_par = NULL;
2038
2039         binary_protocol_collection_begin (gc_stats.major_gc_count, GENERATION_OLD);
2040
2041         current_collection_generation = GENERATION_OLD;
2042
2043         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2044
2045         if (!concurrent)
2046                 sgen_cement_reset ();
2047
2048         if (concurrent) {
2049                 g_assert (major_collector.is_concurrent);
2050                 concurrent_collection_in_progress = TRUE;
2051
2052                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_concurrent_start;
2053                 if (major_collector.is_parallel)
2054                         object_ops_par = &major_collector.major_ops_conc_par_start;
2055
2056         } else {
2057                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_serial;
2058         }
2059
2060         reset_pinned_from_failed_allocation ();
2061
2062         sgen_memgov_major_collection_start (concurrent, reason);
2063
2064         //count_ref_nonref_objs ();
2065         //consistency_check ();
2066
2067         check_scan_starts ();
2068
2069         degraded_mode = 0;
2070         SGEN_LOG (1, "Start major collection %d", gc_stats.major_gc_count);
2071         gc_stats.major_gc_count ++;
2072
2073         if (major_collector.start_major_collection)
2074                 major_collector.start_major_collection ();
2075
2076         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);
2077 }
2078
2079 static void
2080 major_finish_collection (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, const char *reason, gboolean is_overflow, size_t old_next_pin_slot, gboolean forced)
2081 {
2082         ScannedObjectCounts counts;
2083         SgenObjectOperations *object_ops_nopar;
2084         mword fragment_total;
2085         TV_DECLARE (atv);
2086         TV_DECLARE (btv);
2087
2088         TV_GETTIME (btv);
2089
2090         if (concurrent_collection_in_progress) {
2091                 SgenObjectOperations *object_ops_par = NULL;
2092
2093                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_concurrent_finish;
2094                 if (major_collector.is_parallel)
2095                         object_ops_par = &major_collector.major_ops_conc_par_finish;
2096
2097                 major_copy_or_mark_from_roots (gc_thread_gray_queue, NULL, COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT, object_ops_nopar, object_ops_par);
2098
2099 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
2100                 main_gc_thread = NULL;
2101 #endif
2102         } else {
2103                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_serial;
2104         }
2105
2106         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2107
2108         finish_gray_stack (GENERATION_OLD, CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, gc_thread_gray_queue));
2109         TV_GETTIME (atv);
2110         time_major_finish_gray_stack += TV_ELAPSED (btv, atv);
2111
2112         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Can't have workers working after joining");
2113
2114         if (objects_pinned) {
2115                 g_assert (!concurrent_collection_in_progress);
2116
2117                 /*
2118                  * This is slow, but we just OOM'd.
2119                  *
2120                  * See comment at `sgen_pin_queue_clear_discarded_entries` for how the pin
2121                  * queue is laid out at this point.
2122                  */
2123                 sgen_pin_queue_clear_discarded_entries (nursery_section, old_next_pin_slot);
2124                 /*
2125                  * We need to reestablish all pinned nursery objects in the pin queue
2126                  * because they're needed for fragment creation.  Unpinning happens by
2127                  * walking the whole queue, so it's not necessary to reestablish where major
2128                  * heap block pins are - all we care is that they're still in there
2129                  * somewhere.
2130                  */
2131                 sgen_optimize_pin_queue ();
2132                 sgen_find_section_pin_queue_start_end (nursery_section);
2133                 objects_pinned = 0;
2134         }
2135
2136         reset_heap_boundaries ();
2137         sgen_update_heap_boundaries ((mword)sgen_get_nursery_start (), (mword)sgen_get_nursery_end ());
2138
2139         /* walk the pin_queue, build up the fragment list of free memory, unmark
2140          * pinned objects as we go, memzero() the empty fragments so they are ready for the
2141          * next allocations.
2142          */
2143         fragment_total = sgen_build_nursery_fragments (nursery_section, NULL);
2144         if (!fragment_total)
2145                 degraded_mode = 1;
2146         SGEN_LOG (4, "Free space in nursery after major %ld", (long)fragment_total);
2147
2148         if (do_concurrent_checks && concurrent_collection_in_progress)
2149                 sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
2150
2151         /* prepare the pin queue for the next collection */
2152         sgen_finish_pinning ();
2153
2154         /* Clear TLABs for all threads */
2155         sgen_clear_tlabs ();
2156
2157         sgen_pin_stats_reset ();
2158
2159         sgen_cement_clear_below_threshold ();
2160
2161         if (check_mark_bits_after_major_collection)
2162                 sgen_check_heap_marked (concurrent_collection_in_progress);
2163
2164         TV_GETTIME (btv);
2165         time_major_fragment_creation += TV_ELAPSED (atv, btv);
2166
2167         binary_protocol_sweep_begin (GENERATION_OLD, !major_collector.sweeps_lazily);
2168         sgen_memgov_major_pre_sweep ();
2169
2170         TV_GETTIME (atv);
2171         time_major_free_bigobjs += TV_ELAPSED (btv, atv);
2172
2173         sgen_los_sweep ();
2174
2175         TV_GETTIME (btv);
2176         time_major_los_sweep += TV_ELAPSED (atv, btv);
2177
2178         major_collector.sweep ();
2179
2180         binary_protocol_sweep_end (GENERATION_OLD, !major_collector.sweeps_lazily);
2181
2182         TV_GETTIME (atv);
2183         time_major_sweep += TV_ELAPSED (btv, atv);
2184
2185         sgen_debug_dump_heap ("major", gc_stats.major_gc_count - 1, reason);
2186
2187         if (sgen_have_pending_finalizers ()) {
2188                 SGEN_LOG (4, "Finalizer-thread wakeup");
2189                 sgen_client_finalize_notify ();
2190         }
2191
2192         sgen_memgov_major_collection_end (forced, concurrent_collection_in_progress, reason, is_overflow);
2193         current_collection_generation = -1;
2194
2195         memset (&counts, 0, sizeof (ScannedObjectCounts));
2196         major_collector.finish_major_collection (&counts);
2197
2198         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2199
2200         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Can't have workers working after major collection has finished");
2201         if (concurrent_collection_in_progress)
2202                 concurrent_collection_in_progress = FALSE;
2203
2204         check_scan_starts ();
2205
2206         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
2207
2208         //consistency_check ();
2209
2210         binary_protocol_collection_end (gc_stats.major_gc_count - 1, GENERATION_OLD, counts.num_scanned_objects, counts.num_unique_scanned_objects);
2211 }
2212
2213 static gboolean
2214 major_do_collection (const char *reason, gboolean is_overflow, gboolean forced)
2215 {
2216         TV_DECLARE (time_start);
2217         TV_DECLARE (time_end);
2218         size_t old_next_pin_slot;
2219         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2220
2221         if (disable_major_collections)
2222                 return FALSE;
2223
2224         if (major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked) {
2225                 long long num_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2226                 g_assert (!num_marked);
2227         }
2228
2229         /* world must be stopped already */
2230         TV_GETTIME (time_start);
2231
2232         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, FALSE);
2233         major_start_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, FALSE, &old_next_pin_slot);
2234         major_finish_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, is_overflow, old_next_pin_slot, forced);
2235         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2236
2237         TV_GETTIME (time_end);
2238         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (time_start, time_end);
2239
2240         /* FIXME: also report this to the user, preferably in gc-end. */
2241         if (major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked)
2242                 major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2243
2244         return bytes_pinned_from_failed_allocation > 0;
2245 }
2246
2247 static void
2248 major_start_concurrent_collection (const char *reason)
2249 {
2250         TV_DECLARE (time_start);
2251         TV_DECLARE (time_end);
2252         long long num_objects_marked;
2253         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2254
2255         if (disable_major_collections)
2256                 return;
2257
2258         TV_GETTIME (time_start);
2259         SGEN_TV_GETTIME (time_major_conc_collection_start);
2260
2261         num_objects_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2262         g_assert (num_objects_marked == 0);
2263
2264         binary_protocol_concurrent_start ();
2265
2266         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, TRUE);
2267         // FIXME: store reason and pass it when finishing
2268         major_start_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, TRUE, NULL);
2269         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2270
2271         num_objects_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2272
2273         TV_GETTIME (time_end);
2274         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (time_start, time_end);
2275
2276         current_collection_generation = -1;
2277 }
2278
2279 /*
2280  * Returns whether the major collection has finished.
2281  */
2282 static gboolean
2283 major_should_finish_concurrent_collection (void)
2284 {
2285         return sgen_workers_all_done ();
2286 }
2287
2288 static void
2289 major_update_concurrent_collection (void)
2290 {
2291         TV_DECLARE (total_start);
2292         TV_DECLARE (total_end);
2293
2294         TV_GETTIME (total_start);
2295
2296         binary_protocol_concurrent_update ();
2297
2298         major_collector.update_cardtable_mod_union ();
2299         sgen_los_update_cardtable_mod_union ();
2300
2301         TV_GETTIME (total_end);
2302         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (total_start, total_end);
2303 }
2304
2305 static void
2306 major_finish_concurrent_collection (gboolean forced)
2307 {
2308         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2309         TV_DECLARE (total_start);
2310         TV_DECLARE (total_end);
2311
2312         TV_GETTIME (total_start);
2313
2314         binary_protocol_concurrent_finish ();
2315
2316         /*
2317          * We need to stop all workers since we're updating the cardtable below.
2318          * The workers will be resumed with a finishing pause context to avoid
2319          * additional cardtable and object scanning.
2320          */
2321         sgen_workers_stop_all_workers ();
2322
2323         SGEN_TV_GETTIME (time_major_conc_collection_end);
2324         gc_stats.major_gc_time_concurrent += SGEN_TV_ELAPSED (time_major_conc_collection_start, time_major_conc_collection_end);
2325
2326         major_collector.update_cardtable_mod_union ();
2327         sgen_los_update_cardtable_mod_union ();
2328
2329         if (mod_union_consistency_check)
2330                 sgen_check_mod_union_consistency ();
2331
2332         current_collection_generation = GENERATION_OLD;
2333         sgen_cement_reset ();
2334         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, FALSE);
2335         major_finish_collection (&gc_thread_gray_queue, "finishing", FALSE, -1, forced);
2336         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2337
2338         TV_GETTIME (total_end);
2339         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (total_start, total_end);
2340
2341         current_collection_generation = -1;
2342 }
2343
2344 /*
2345  * Ensure an allocation request for @size will succeed by freeing enough memory.
2346  *
2347  * LOCKING: The GC lock MUST be held.
2348  */
2349 void
2350 sgen_ensure_free_space (size_t size, int generation)
2351 {
2352         int generation_to_collect = -1;
2353         const char *reason = NULL;
2354
2355         if (generation == GENERATION_OLD) {
2356                 if (sgen_need_major_collection (size)) {
2357                         reason = "LOS overflow";
2358                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2359                 }
2360         } else {
2361                 if (degraded_mode) {
2362                         if (sgen_need_major_collection (size)) {
2363                                 reason = "Degraded mode overflow";
2364                                 generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2365                         }
2366                 } else if (sgen_need_major_collection (size)) {
2367                         reason = concurrent_collection_in_progress ? "Forced finish concurrent collection" : "Minor allowance";
2368                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2369                 } else {
2370                         generation_to_collect = GENERATION_NURSERY;
2371                         reason = "Nursery full";                        
2372                 }
2373         }
2374
2375         if (generation_to_collect == -1) {
2376                 if (concurrent_collection_in_progress && sgen_workers_all_done ()) {
2377                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2378                         reason = "Finish concurrent collection";
2379                 }
2380         }
2381
2382         if (generation_to_collect == -1)
2383                 return;
2384         sgen_perform_collection (size, generation_to_collect, reason, FALSE, TRUE);
2385 }
2386
2387 /*
2388  * LOCKING: Assumes the GC lock is held.
2389  */
2390 void
2391 sgen_perform_collection (size_t requested_size, int generation_to_collect, const char *reason, gboolean wait_to_finish, gboolean stw)
2392 {
2393         TV_DECLARE (gc_total_start);
2394         TV_DECLARE (gc_total_end);
2395         int overflow_generation_to_collect = -1;
2396         int oldest_generation_collected = generation_to_collect;
2397         const char *overflow_reason = NULL;
2398         gboolean finish_concurrent = concurrent_collection_in_progress && (major_should_finish_concurrent_collection () || generation_to_collect == GENERATION_OLD);
2399
2400         binary_protocol_collection_requested (generation_to_collect, requested_size, wait_to_finish ? 1 : 0);
2401
2402         SGEN_ASSERT (0, generation_to_collect == GENERATION_NURSERY || generation_to_collect == GENERATION_OLD, "What generation is this?");
2403
2404         if (stw)
2405                 sgen_stop_world (generation_to_collect);
2406         else
2407                 SGEN_ASSERT (0, sgen_is_world_stopped (), "We can only collect if the world is stopped");
2408                 
2409
2410         TV_GETTIME (gc_total_start);
2411
2412         // FIXME: extract overflow reason
2413         // FIXME: minor overflow for concurrent case
2414         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY && !finish_concurrent) {
2415                 if (concurrent_collection_in_progress)
2416                         major_update_concurrent_collection ();
2417
2418                 if (collect_nursery (reason, FALSE, NULL) && !concurrent_collection_in_progress) {
2419                         overflow_generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2420                         overflow_reason = "Minor overflow";
2421                 }
2422         } else if (finish_concurrent) {
2423                 major_finish_concurrent_collection (wait_to_finish);
2424                 oldest_generation_collected = GENERATION_OLD;
2425         } else {
2426                 SGEN_ASSERT (0, generation_to_collect == GENERATION_OLD, "We should have handled nursery collections above");
2427                 if (major_collector.is_concurrent && !wait_to_finish) {
2428                         collect_nursery ("Concurrent start", FALSE, NULL);
2429                         major_start_concurrent_collection (reason);
2430                         oldest_generation_collected = GENERATION_NURSERY;
2431                 } else if (major_do_collection (reason, FALSE, wait_to_finish)) {
2432                         overflow_generation_to_collect = GENERATION_NURSERY;
2433                         overflow_reason = "Excessive pinning";
2434                 }
2435         }
2436
2437         if (overflow_generation_to_collect != -1) {
2438                 SGEN_ASSERT (0, !concurrent_collection_in_progress, "We don't yet support overflow collections with the concurrent collector");
2439
2440                 /*
2441                  * We need to do an overflow collection, either because we ran out of memory
2442                  * or the nursery is fully pinned.
2443                  */
2444
2445                 if (overflow_generation_to_collect == GENERATION_NURSERY)
2446                         collect_nursery (overflow_reason, TRUE, NULL);
2447                 else
2448                         major_do_collection (overflow_reason, TRUE, wait_to_finish);
2449
2450                 oldest_generation_collected = MAX (oldest_generation_collected, overflow_generation_to_collect);
2451         }
2452
2453         SGEN_LOG (2, "Heap size: %lu, LOS size: %lu", (unsigned long)sgen_gc_get_total_heap_allocation (), (unsigned long)los_memory_usage);
2454
2455         /* this also sets the proper pointers for the next allocation */
2456         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY && !sgen_can_alloc_size (requested_size)) {
2457                 /* TypeBuilder and MonoMethod are killing mcs with fragmentation */
2458                 SGEN_LOG (1, "nursery collection didn't find enough room for %zd alloc (%zd pinned)", requested_size, sgen_get_pinned_count ());
2459                 sgen_dump_pin_queue ();
2460                 degraded_mode = 1;
2461         }
2462
2463         TV_GETTIME (gc_total_end);
2464         time_max = MAX (time_max, TV_ELAPSED (gc_total_start, gc_total_end));
2465
2466         if (stw)
2467                 sgen_restart_world (oldest_generation_collected);
2468 }
2469
2470 /*
2471  * ######################################################################
2472  * ########  Memory allocation from the OS
2473  * ######################################################################
2474  * This section of code deals with getting memory from the OS and
2475  * allocating memory for GC-internal data structures.
2476  * Internal memory can be handled with a freelist for small objects.
2477  */
2478
2479 /*
2480  * Debug reporting.
2481  */
2482 G_GNUC_UNUSED static void
2483 report_internal_mem_usage (void)
2484 {
2485         printf ("Internal memory usage:\n");
2486         sgen_report_internal_mem_usage ();
2487         printf ("Pinned memory usage:\n");
2488         major_collector.report_pinned_memory_usage ();
2489 }
2490
2491 /*
2492  * ######################################################################
2493  * ########  Finalization support
2494  * ######################################################################
2495  */
2496
2497 /*
2498  * If the object has been forwarded it means it's still referenced from a root. 
2499  * If it is pinned it's still alive as well.
2500  * A LOS object is only alive if we have pinned it.
2501  * Return TRUE if @obj is ready to be finalized.
2502  */
2503 static inline gboolean
2504 sgen_is_object_alive (GCObject *object)
2505 {
2506         if (ptr_in_nursery (object))
2507                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
2508
2509         return sgen_major_is_object_alive (object);
2510 }
2511
2512 /*
2513  * This function returns true if @object is either alive and belongs to the
2514  * current collection - major collections are full heap, so old gen objects
2515  * are never alive during a minor collection.
2516  */
2517 static inline int
2518 sgen_is_object_alive_and_on_current_collection (GCObject *object)
2519 {
2520         if (ptr_in_nursery (object))
2521                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
2522
2523         if (current_collection_generation == GENERATION_NURSERY)
2524                 return FALSE;
2525
2526         return sgen_major_is_object_alive (object);
2527 }
2528
2529
2530 gboolean
2531 sgen_gc_is_object_ready_for_finalization (GCObject *object)
2532 {
2533         return !sgen_is_object_alive (object);
2534 }
2535
2536 void
2537 sgen_queue_finalization_entry (GCObject *obj)
2538 {
2539         gboolean critical = sgen_client_object_has_critical_finalizer (obj);
2540
2541         sgen_pointer_queue_add (critical ? &critical_fin_queue : &fin_ready_queue, obj);
2542
2543         sgen_client_object_queued_for_finalization (obj);
2544 }
2545
2546 gboolean
2547 sgen_object_is_live (GCObject *obj)
2548 {
2549         return sgen_is_object_alive_and_on_current_collection (obj);
2550 }
2551
2552 /*
2553  * `System.GC.WaitForPendingFinalizers` first checks `sgen_have_pending_finalizers()` to
2554  * determine whether it can exit quickly.  The latter must therefore only return FALSE if
2555  * all finalizers have really finished running.
2556  *
2557  * `sgen_gc_invoke_finalizers()` first dequeues a finalizable object, and then finalizes it.
2558  * This means that just checking whether the queues are empty leaves the possibility that an
2559  * object might have been dequeued but not yet finalized.  That's why we need the additional
2560  * flag `pending_unqueued_finalizer`.
2561  */
2562
2563 static volatile gboolean pending_unqueued_finalizer = FALSE;
2564 volatile gboolean sgen_suspend_finalizers = FALSE;
2565
2566 void
2567 sgen_set_suspend_finalizers (void)
2568 {
2569         sgen_suspend_finalizers = TRUE;
2570 }
2571
2572 int
2573 sgen_gc_invoke_finalizers (void)
2574 {
2575         int count = 0;
2576
2577         g_assert (!pending_unqueued_finalizer);
2578
2579         /* FIXME: batch to reduce lock contention */
2580         while (sgen_have_pending_finalizers ()) {
2581                 GCObject *obj;
2582
2583                 LOCK_GC;
2584
2585                 /*
2586                  * We need to set `pending_unqueued_finalizer` before dequeing the
2587                  * finalizable object.
2588                  */
2589                 if (!sgen_pointer_queue_is_empty (&fin_ready_queue)) {
2590                         pending_unqueued_finalizer = TRUE;
2591                         mono_memory_write_barrier ();
2592                         obj = (GCObject *)sgen_pointer_queue_pop (&fin_ready_queue);
2593                 } else if (!sgen_pointer_queue_is_empty (&critical_fin_queue)) {
2594                         pending_unqueued_finalizer = TRUE;
2595                         mono_memory_write_barrier ();
2596                         obj = (GCObject *)sgen_pointer_queue_pop (&critical_fin_queue);
2597                 } else {
2598                         obj = NULL;
2599                 }
2600
2601                 if (obj)
2602                         SGEN_LOG (7, "Finalizing object %p (%s)", obj, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj)));
2603
2604                 UNLOCK_GC;
2605
2606                 if (!obj)
2607                         break;
2608
2609                 count++;
2610                 /* the object is on the stack so it is pinned */
2611                 /*g_print ("Calling finalizer for object: %p (%s)\n", obj, sgen_client_object_safe_name (obj));*/
2612                 sgen_client_run_finalize (obj);
2613         }
2614
2615         if (pending_unqueued_finalizer) {
2616                 mono_memory_write_barrier ();
2617                 pending_unqueued_finalizer = FALSE;
2618         }
2619
2620         return count;
2621 }
2622
2623 gboolean
2624 sgen_have_pending_finalizers (void)
2625 {
2626         if (sgen_suspend_finalizers)
2627                 return FALSE;
2628         return pending_unqueued_finalizer || !sgen_pointer_queue_is_empty (&fin_ready_queue) || !sgen_pointer_queue_is_empty (&critical_fin_queue);
2629 }
2630
2631 /*
2632  * ######################################################################
2633  * ########  registered roots support
2634  * ######################################################################
2635  */
2636
2637 /*
2638  * We do not coalesce roots.
2639  */
2640 int
2641 sgen_register_root (char *start, size_t size, SgenDescriptor descr, int root_type, int source, const char *msg)
2642 {
2643         RootRecord new_root;
2644         int i;
2645         LOCK_GC;
2646         for (i = 0; i < ROOT_TYPE_NUM; ++i) {
2647                 RootRecord *root = (RootRecord *)sgen_hash_table_lookup (&roots_hash [i], start);
2648                 /* we allow changing the size and the descriptor (for thread statics etc) */
2649                 if (root) {
2650                         size_t old_size = root->end_root - start;
2651                         root->end_root = start + size;
2652                         SGEN_ASSERT (0, !!root->root_desc == !!descr, "Can't change whether a root is precise or conservative.");
2653                         SGEN_ASSERT (0, root->source == source, "Can't change a root's source identifier.");
2654                         SGEN_ASSERT (0, !!root->msg == !!msg, "Can't change a root's message.");
2655                         root->root_desc = descr;
2656                         roots_size += size;
2657                         roots_size -= old_size;
2658                         UNLOCK_GC;
2659                         return TRUE;
2660                 }
2661         }
2662
2663         new_root.end_root = start + size;
2664         new_root.root_desc = descr;
2665         new_root.source = source;
2666         new_root.msg = msg;
2667
2668         sgen_hash_table_replace (&roots_hash [root_type], start, &new_root, NULL);
2669         roots_size += size;
2670
2671         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);
2672
2673         UNLOCK_GC;
2674         return TRUE;
2675 }
2676
2677 void
2678 sgen_deregister_root (char* addr)
2679 {
2680         int root_type;
2681         RootRecord root;
2682
2683         LOCK_GC;
2684         for (root_type = 0; root_type < ROOT_TYPE_NUM; ++root_type) {
2685                 if (sgen_hash_table_remove (&roots_hash [root_type], addr, &root))
2686                         roots_size -= (root.end_root - addr);
2687         }
2688         UNLOCK_GC;
2689 }
2690
2691 void
2692 sgen_wbroots_iterate_live_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback cb)
2693 {
2694         void **start_root;
2695         RootRecord *root;
2696         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_WBARRIER], void **, start_root, RootRecord *, root) {
2697                 cb ((mword)start_root, (mword)root->end_root - (mword)start_root);
2698         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
2699 }
2700
2701 /* Root equivalent of sgen_client_cardtable_scan_object */
2702 static void
2703 sgen_wbroot_scan_card_table (void** start_root, mword size,  ScanCopyContext ctx)
2704 {
2705         ScanPtrFieldFunc scan_field_func = ctx.ops->scan_ptr_field;
2706         guint8 *card_data = sgen_card_table_get_card_scan_address ((mword)start_root);
2707         guint8 *card_base = card_data;
2708         mword card_count = sgen_card_table_number_of_cards_in_range ((mword)start_root, size);
2709         guint8 *card_data_end = card_data + card_count;
2710         mword extra_idx = 0;
2711         char *obj_start = sgen_card_table_align_pointer (start_root);
2712         char *obj_end = (char*)start_root + size;
2713 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2714         guint8 *overflow_scan_end = NULL;
2715 #endif
2716
2717 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2718         /*Check for overflow and if so, setup to scan in two steps*/
2719         if (card_data_end >= SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END) {
2720                 overflow_scan_end = sgen_shadow_cardtable + (card_data_end - SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END);
2721                 card_data_end = SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END;
2722         }
2723
2724 LOOP_HEAD:
2725 #endif
2726
2727         card_data = sgen_find_next_card (card_data, card_data_end);
2728
2729         for (; card_data < card_data_end; card_data = sgen_find_next_card (card_data + 1, card_data_end)) {
2730                 size_t idx = (card_data - card_base) + extra_idx;
2731                 char *start = (char*)(obj_start + idx * CARD_SIZE_IN_BYTES);
2732                 char *card_end = start + CARD_SIZE_IN_BYTES;
2733                 char *elem = start, *first_elem = start;
2734
2735                 /*
2736                  * Don't clean first and last card on 32bit systems since they
2737                  * may also be part from other roots.
2738                  */
2739                 if (card_data != card_base && card_data != (card_data_end - 1))
2740                         sgen_card_table_prepare_card_for_scanning (card_data);
2741
2742                 card_end = MIN (card_end, obj_end);
2743
2744                 if (elem < (char*)start_root)
2745                         first_elem = elem = (char*)start_root;
2746
2747                 for (; elem < card_end; elem += SIZEOF_VOID_P) {
2748                         if (*(GCObject**)elem)
2749                                 scan_field_func (NULL, (GCObject**)elem, ctx.queue);
2750                 }
2751
2752                 binary_protocol_card_scan (first_elem, elem - first_elem);
2753         }
2754
2755 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2756         if (overflow_scan_end) {
2757                 extra_idx = card_data - card_base;
2758                 card_base = card_data = sgen_shadow_cardtable;
2759                 card_data_end = overflow_scan_end;
2760                 overflow_scan_end = NULL;
2761                 goto LOOP_HEAD;
2762         }
2763 #endif
2764 }
2765
2766 void
2767 sgen_wbroots_scan_card_table (ScanCopyContext ctx)
2768 {
2769         void **start_root;
2770         RootRecord *root;
2771
2772         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_WBARRIER], void **, start_root, RootRecord *, root) {
2773                 SGEN_ASSERT (0, (root->root_desc & ROOT_DESC_TYPE_MASK) == ROOT_DESC_VECTOR, "Unsupported root type");
2774
2775                 sgen_wbroot_scan_card_table (start_root, (mword)root->end_root - (mword)start_root, ctx);
2776         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
2777 }
2778
2779 /*
2780  * ######################################################################
2781  * ########  Thread handling (stop/start code)
2782  * ######################################################################
2783  */
2784
2785 int
2786 sgen_get_current_collection_generation (void)
2787 {
2788         return current_collection_generation;
2789 }
2790
2791 void*
2792 sgen_thread_register (SgenThreadInfo* info, void *stack_bottom_fallback)
2793 {
2794         info->tlab_start = info->tlab_next = info->tlab_temp_end = info->tlab_real_end = NULL;
2795
2796         sgen_client_thread_register (info, stack_bottom_fallback);
2797
2798         return info;
2799 }
2800
2801 void
2802 sgen_thread_unregister (SgenThreadInfo *p)
2803 {
2804         sgen_client_thread_unregister (p);
2805 }
2806
2807 /*
2808  * ######################################################################
2809  * ########  Write barriers
2810  * ######################################################################
2811  */
2812
2813 /*
2814  * Note: the write barriers first do the needed GC work and then do the actual store:
2815  * this way the value is visible to the conservative GC scan after the write barrier
2816  * itself. If a GC interrupts the barrier in the middle, value will be kept alive by
2817  * the conservative scan, otherwise by the remembered set scan.
2818  */
2819
2820 /**
2821  * mono_gc_wbarrier_arrayref_copy:
2822  */
2823 void
2824 mono_gc_wbarrier_arrayref_copy (gpointer dest_ptr, gpointer src_ptr, int count)
2825 {
2826         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_arrayref_copy);
2827         /*This check can be done without taking a lock since dest_ptr array is pinned*/
2828         if (ptr_in_nursery (dest_ptr) || count <= 0) {
2829                 mono_gc_memmove_aligned (dest_ptr, src_ptr, count * sizeof (gpointer));
2830                 return;
2831         }
2832
2833 #ifdef SGEN_HEAVY_BINARY_PROTOCOL
2834         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ()) {
2835                 int i;
2836                 for (i = 0; i < count; ++i) {
2837                         gpointer dest = (gpointer*)dest_ptr + i;
2838                         gpointer obj = *((gpointer*)src_ptr + i);
2839                         if (obj)
2840                                 binary_protocol_wbarrier (dest, obj, (gpointer)LOAD_VTABLE (obj));
2841                 }
2842         }
2843 #endif
2844
2845         remset.wbarrier_arrayref_copy (dest_ptr, src_ptr, count);
2846 }
2847
2848 /**
2849  * mono_gc_wbarrier_generic_nostore:
2850  */
2851 void
2852 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (gpointer ptr)
2853 {
2854         gpointer obj;
2855
2856         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_generic_store);
2857
2858         sgen_client_wbarrier_generic_nostore_check (ptr);
2859
2860         obj = *(gpointer*)ptr;
2861         if (obj)
2862                 binary_protocol_wbarrier (ptr, obj, (gpointer)LOAD_VTABLE (obj));
2863
2864         /*
2865          * We need to record old->old pointer locations for the
2866          * concurrent collector.
2867          */
2868         if (!ptr_in_nursery (obj) && !concurrent_collection_in_progress) {
2869                 SGEN_LOG (8, "Skipping remset at %p", ptr);
2870                 return;
2871         }
2872
2873         SGEN_LOG (8, "Adding remset at %p", ptr);
2874
2875         remset.wbarrier_generic_nostore (ptr);
2876 }
2877
2878 /**
2879  * mono_gc_wbarrier_generic_store:
2880  */
2881 void
2882 mono_gc_wbarrier_generic_store (gpointer ptr, GCObject* value)
2883 {
2884         SGEN_LOG (8, "Wbarrier store at %p to %p (%s)", ptr, value, value ? sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (value)) : "null");
2885         SGEN_UPDATE_REFERENCE_ALLOW_NULL (ptr, value);
2886         if (ptr_in_nursery (value) || concurrent_collection_in_progress)
2887                 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (ptr);
2888         sgen_dummy_use (value);
2889 }
2890
2891 /**
2892  * mono_gc_wbarrier_generic_store_atomic:
2893  * Same as \c mono_gc_wbarrier_generic_store but performs the store
2894  * as an atomic operation with release semantics.
2895  */
2896 void
2897 mono_gc_wbarrier_generic_store_atomic (gpointer ptr, GCObject *value)
2898 {
2899         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_generic_store_atomic);
2900
2901         SGEN_LOG (8, "Wbarrier atomic store at %p to %p (%s)", ptr, value, value ? sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (value)) : "null");
2902
2903         InterlockedWritePointer ((volatile gpointer *)ptr, value);
2904
2905         if (ptr_in_nursery (value) || concurrent_collection_in_progress)
2906                 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (ptr);
2907
2908         sgen_dummy_use (value);
2909 }
2910
2911 void
2912 sgen_wbarrier_value_copy_bitmap (gpointer _dest, gpointer _src, int size, unsigned bitmap)
2913 {
2914         GCObject **dest = (GCObject **)_dest;
2915         GCObject **src = (GCObject **)_src;
2916
2917         while (size) {
2918                 if (bitmap & 0x1)
2919                         mono_gc_wbarrier_generic_store (dest, *src);
2920                 else
2921                         *dest = *src;
2922                 ++src;
2923                 ++dest;
2924                 size -= SIZEOF_VOID_P;
2925                 bitmap >>= 1;
2926         }
2927 }
2928
2929 /*
2930  * ######################################################################
2931  * ########  Other mono public interface functions.
2932  * ######################################################################
2933  */
2934
2935 void
2936 sgen_gc_collect (int generation)
2937 {
2938         LOCK_GC;
2939         if (generation > 1)
2940                 generation = 1;
2941         sgen_perform_collection (0, generation, "user request", TRUE, TRUE);
2942         UNLOCK_GC;
2943 }
2944
2945 int
2946 sgen_gc_collection_count (int generation)
2947 {
2948         if (generation == 0)
2949                 return gc_stats.minor_gc_count;
2950         return gc_stats.major_gc_count;
2951 }
2952
2953 size_t
2954 sgen_gc_get_used_size (void)
2955 {
2956         gint64 tot = 0;
2957         LOCK_GC;
2958         tot = los_memory_usage;
2959         tot += nursery_section->next_data - nursery_section->data;
2960         tot += major_collector.get_used_size ();
2961         /* FIXME: account for pinned objects */
2962         UNLOCK_GC;
2963         return tot;
2964 }
2965
2966 void
2967 sgen_env_var_error (const char *env_var, const char *fallback, const char *description_format, ...)
2968 {
2969         va_list ap;
2970
2971         va_start (ap, description_format);
2972
2973         fprintf (stderr, "Warning: In environment variable `%s': ", env_var);
2974         vfprintf (stderr, description_format, ap);
2975         if (fallback)
2976                 fprintf (stderr, " - %s", fallback);
2977         fprintf (stderr, "\n");
2978
2979         va_end (ap);
2980 }
2981
2982 static gboolean
2983 parse_double_in_interval (const char *env_var, const char *opt_name, const char *opt, double min, double max, double *result)
2984 {
2985         char *endptr;
2986         double val = strtod (opt, &endptr);
2987         if (endptr == opt) {
2988                 sgen_env_var_error (env_var, "Using default value.", "`%s` must be a number.", opt_name);
2989                 return FALSE;
2990         }
2991         else if (val < min || val > max) {
2992                 sgen_env_var_error (env_var, "Using default value.", "`%s` must be between %.2f - %.2f.", opt_name, min, max);
2993                 return FALSE;
2994         }
2995         *result = val;
2996         return TRUE;
2997 }
2998
2999 void
3000 sgen_gc_init (void)
3001 {
3002         char *env;
3003         char **opts, **ptr;
3004         char *major_collector_opt = NULL;
3005         char *minor_collector_opt = NULL;
3006         char *params_opts = NULL;
3007         char *debug_opts = NULL;
3008         size_t max_heap = 0;
3009         size_t soft_limit = 0;
3010         int result;
3011         gboolean debug_print_allowance = FALSE;
3012         double allowance_ratio = 0, save_target = 0;
3013         gboolean cement_enabled = TRUE;
3014
3015         do {
3016                 result = InterlockedCompareExchange (&gc_initialized, -1, 0);
3017                 switch (result) {
3018                 case 1:
3019                         /* already inited */
3020                         return;
3021                 case -1:
3022                         /* being inited by another thread */
3023                         mono_thread_info_usleep (1000);
3024                         break;
3025                 case 0:
3026                         /* we will init it */
3027                         break;
3028                 default:
3029                         g_assert_not_reached ();
3030                 }
3031         } while (result != 0);
3032
3033         SGEN_TV_GETTIME (sgen_init_timestamp);
3034
3035 #ifdef SGEN_WITHOUT_MONO
3036         mono_thread_smr_init ();
3037 #endif
3038
3039         mono_coop_mutex_init (&gc_mutex);
3040
3041         gc_debug_file = stderr;
3042
3043         mono_coop_mutex_init (&sgen_interruption_mutex);
3044
3045         if ((env = g_getenv (MONO_GC_PARAMS_NAME)) || gc_params_options) {
3046                 params_opts = g_strdup_printf ("%s,%s", gc_params_options ? gc_params_options : "", env ? env : "");
3047                 g_free (env);
3048         }
3049
3050         if (params_opts) {
3051                 opts = g_strsplit (params_opts, ",", -1);
3052                 for (ptr = opts; *ptr; ++ptr) {
3053                         char *opt = *ptr;
3054                         if (g_str_has_prefix (opt, "major=")) {
3055                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3056                                 major_collector_opt = g_strdup (opt);
3057                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "minor=")) {
3058                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3059                                 minor_collector_opt = g_strdup (opt);
3060                         }
3061                 }
3062         } else {
3063                 opts = NULL;
3064         }
3065
3066         init_stats ();
3067         sgen_init_internal_allocator ();
3068         sgen_init_nursery_allocator ();
3069         sgen_init_fin_weak_hash ();
3070         sgen_init_hash_table ();
3071         sgen_init_descriptors ();
3072         sgen_init_gray_queues ();
3073         sgen_init_allocator ();
3074         sgen_init_gchandles ();
3075
3076         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_SECTION, SGEN_SIZEOF_GC_MEM_SECTION);
3077         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_GRAY_QUEUE, sizeof (GrayQueueSection));
3078
3079         sgen_client_init ();
3080
3081         if (!minor_collector_opt) {
3082                 sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector, FALSE);
3083         } else {
3084                 if (!strcmp (minor_collector_opt, "simple")) {
3085                 use_simple_nursery:
3086                         sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector, FALSE);
3087                 } else if (!strcmp (minor_collector_opt, "simple-par")) {
3088                         sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector, TRUE);
3089                 } else if (!strcmp (minor_collector_opt, "split")) {
3090                         sgen_split_nursery_init (&sgen_minor_collector);
3091                 } else {
3092                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using `simple` instead.", "Unknown minor collector `%s'.", minor_collector_opt);
3093                         goto use_simple_nursery;
3094                 }
3095         }
3096
3097         if (!major_collector_opt) {
3098         use_default_major:
3099                 DEFAULT_MAJOR_INIT (&major_collector);
3100         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep")) {
3101                 sgen_marksweep_init (&major_collector);
3102         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep-conc")) {
3103                 sgen_marksweep_conc_init (&major_collector);
3104         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep-conc-par")) {
3105                 sgen_marksweep_conc_par_init (&major_collector);
3106         } else {
3107                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using `" DEFAULT_MAJOR_NAME "` instead.", "Unknown major collector `%s'.", major_collector_opt);
3108                 goto use_default_major;
3109         }
3110
3111         sgen_nursery_size = DEFAULT_NURSERY_SIZE;
3112
3113         if (opts) {
3114                 gboolean usage_printed = FALSE;
3115
3116                 for (ptr = opts; *ptr; ++ptr) {
3117                         char *opt = *ptr;
3118                         if (!strcmp (opt, ""))
3119                                 continue;
3120                         if (g_str_has_prefix (opt, "major="))
3121                                 continue;
3122                         if (g_str_has_prefix (opt, "minor="))
3123                                 continue;
3124                         if (g_str_has_prefix (opt, "max-heap-size=")) {
3125                                 size_t page_size = mono_pagesize ();
3126                                 size_t max_heap_candidate = 0;
3127                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3128                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &max_heap_candidate)) {
3129                                         max_heap = (max_heap_candidate + page_size - 1) & ~(size_t)(page_size - 1);
3130                                         if (max_heap != max_heap_candidate)
3131                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Rounding up.", "`max-heap-size` size must be a multiple of %d.", page_size);
3132                                 } else {
3133                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`max-heap-size` must be an integer.");
3134                                 }
3135                                 continue;
3136                         }
3137                         if (g_str_has_prefix (opt, "soft-heap-limit=")) {
3138                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3139                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &soft_limit)) {
3140                                         if (soft_limit <= 0) {
3141                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`soft-heap-limit` must be positive.");
3142                                                 soft_limit = 0;
3143                                         }
3144                                 } else {
3145                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`soft-heap-limit` must be an integer.");
3146                                 }
3147                                 continue;
3148                         }
3149
3150 #ifdef USER_CONFIG
3151                         if (g_str_has_prefix (opt, "nursery-size=")) {
3152                                 size_t val;
3153                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3154                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &val)) {
3155                                         if ((val & (val - 1))) {
3156                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`nursery-size` must be a power of two.");
3157                                                 continue;
3158                                         }
3159
3160                                         if (val < SGEN_MAX_NURSERY_WASTE) {
3161                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.",
3162                                                                 "`nursery-size` must be at least %d bytes.", SGEN_MAX_NURSERY_WASTE);
3163                                                 continue;
3164                                         }
3165
3166                                         sgen_nursery_size = val;
3167                                         sgen_nursery_bits = 0;
3168                                         while (ONE_P << (++ sgen_nursery_bits) != sgen_nursery_size)
3169                                                 ;
3170                                 } else {
3171                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`nursery-size` must be an integer.");
3172                                         continue;
3173                                 }
3174                                 continue;
3175                         }
3176 #endif
3177                         if (g_str_has_prefix (opt, "save-target-ratio=")) {
3178                                 double val;
3179                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3180                                 if (parse_double_in_interval (MONO_GC_PARAMS_NAME, "save-target-ratio", opt,
3181                                                 SGEN_MIN_SAVE_TARGET_RATIO, SGEN_MAX_SAVE_TARGET_RATIO, &val)) {
3182                                         save_target = val;
3183                                 }
3184                                 continue;
3185                         }
3186                         if (g_str_has_prefix (opt, "default-allowance-ratio=")) {
3187                                 double val;
3188                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3189                                 if (parse_double_in_interval (MONO_GC_PARAMS_NAME, "default-allowance-ratio", opt,
3190                                                 SGEN_MIN_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, SGEN_MAX_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, &val)) {
3191                                         allowance_ratio = val;
3192                                 }
3193                                 continue;
3194                         }
3195
3196                         if (!strcmp (opt, "cementing")) {
3197                                 cement_enabled = TRUE;
3198                                 continue;
3199                         }
3200                         if (!strcmp (opt, "no-cementing")) {
3201                                 cement_enabled = FALSE;
3202                                 continue;
3203                         }
3204
3205                         if (!strcmp (opt, "precleaning")) {
3206                                 precleaning_enabled = TRUE;
3207                                 continue;
3208                         }
3209                         if (!strcmp (opt, "no-precleaning")) {
3210                                 precleaning_enabled = FALSE;
3211                                 continue;
3212                         }
3213
3214                         if (major_collector.handle_gc_param && major_collector.handle_gc_param (opt))
3215                                 continue;
3216
3217                         if (sgen_minor_collector.handle_gc_param && sgen_minor_collector.handle_gc_param (opt))
3218                                 continue;
3219
3220                         if (sgen_client_handle_gc_param (opt))
3221                                 continue;
3222
3223                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Ignoring.", "Unknown option `%s`.", opt);
3224
3225                         if (usage_printed)
3226                                 continue;
3227
3228                         fprintf (stderr, "\n%s must be a comma-delimited list of one or more of the following:\n", MONO_GC_PARAMS_NAME);
3229                         fprintf (stderr, "  max-heap-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3230                         fprintf (stderr, "  soft-heap-limit=n (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3231                         fprintf (stderr, "  nursery-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3232                         fprintf (stderr, "  major=COLLECTOR (where COLLECTOR is `marksweep', `marksweep-conc', `marksweep-par')\n");
3233                         fprintf (stderr, "  minor=COLLECTOR (where COLLECTOR is `simple' or `split')\n");
3234                         fprintf (stderr, "  wbarrier=WBARRIER (where WBARRIER is `remset' or `cardtable')\n");
3235                         fprintf (stderr, "  [no-]cementing\n");
3236                         if (major_collector.print_gc_param_usage)
3237                                 major_collector.print_gc_param_usage ();
3238                         if (sgen_minor_collector.print_gc_param_usage)
3239                                 sgen_minor_collector.print_gc_param_usage ();
3240                         sgen_client_print_gc_params_usage ();
3241                         fprintf (stderr, " Experimental options:\n");
3242                         fprintf (stderr, "  save-target-ratio=R (where R must be between %.2f - %.2f).\n", SGEN_MIN_SAVE_TARGET_RATIO, SGEN_MAX_SAVE_TARGET_RATIO);
3243                         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);
3244                         fprintf (stderr, "\n");
3245
3246                         usage_printed = TRUE;
3247                 }
3248                 g_strfreev (opts);
3249         }
3250
3251         if (major_collector_opt)
3252                 g_free (major_collector_opt);
3253
3254         if (minor_collector_opt)
3255                 g_free (minor_collector_opt);
3256
3257         if (params_opts)
3258                 g_free (params_opts);
3259
3260         alloc_nursery ();
3261
3262         sgen_pinning_init ();
3263         sgen_cement_init (cement_enabled);
3264
3265         if ((env = g_getenv (MONO_GC_DEBUG_NAME)) || gc_debug_options) {
3266                 debug_opts = g_strdup_printf ("%s,%s", gc_debug_options ? gc_debug_options  : "", env ? env : "");
3267                 g_free (env);
3268         }
3269
3270         if (debug_opts) {
3271                 gboolean usage_printed = FALSE;
3272
3273                 opts = g_strsplit (debug_opts, ",", -1);
3274                 for (ptr = opts; ptr && *ptr; ptr ++) {
3275                         char *opt = *ptr;
3276                         if (!strcmp (opt, ""))
3277                                 continue;
3278                         if (opt [0] >= '0' && opt [0] <= '9') {
3279                                 gc_debug_level = atoi (opt);
3280                                 opt++;
3281                                 if (opt [0] == ':')
3282                                         opt++;
3283                                 if (opt [0]) {
3284                                         char *rf = g_strdup_printf ("%s.%d", opt, mono_process_current_pid ());
3285                                         gc_debug_file = fopen (rf, "wb");
3286                                         if (!gc_debug_file)
3287                                                 gc_debug_file = stderr;
3288                                         g_free (rf);
3289                                 }
3290                         } else if (!strcmp (opt, "print-allowance")) {
3291                                 debug_print_allowance = TRUE;
3292                         } else if (!strcmp (opt, "print-pinning")) {
3293                                 sgen_pin_stats_enable ();
3294                         } else if (!strcmp (opt, "verify-before-allocs")) {
3295                                 verify_before_allocs = 1;
3296                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3297                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "verify-before-allocs=")) {
3298                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3299                                 verify_before_allocs = atoi (arg);
3300                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3301                         } else if (!strcmp (opt, "collect-before-allocs")) {
3302                                 collect_before_allocs = 1;
3303                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3304                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "collect-before-allocs=")) {
3305                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3306                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3307                                 collect_before_allocs = atoi (arg);
3308                         } else if (!strcmp (opt, "verify-before-collections")) {
3309                                 whole_heap_check_before_collection = TRUE;
3310                         } else if (!strcmp (opt, "check-remset-consistency")) {
3311                                 remset_consistency_checks = TRUE;
3312                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3313                         } else if (!strcmp (opt, "mod-union-consistency-check")) {
3314                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
3315                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "`mod-union-consistency-check` only works with concurrent major collector.");
3316                                         continue;
3317                                 }
3318                                 mod_union_consistency_check = TRUE;
3319                         } else if (!strcmp (opt, "check-mark-bits")) {
3320                                 check_mark_bits_after_major_collection = TRUE;
3321                         } else if (!strcmp (opt, "check-nursery-pinned")) {
3322                                 check_nursery_objects_pinned = TRUE;
3323                         } else if (!strcmp (opt, "clear-at-gc")) {
3324                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3325                         } else if (!strcmp (opt, "clear-nursery-at-gc")) {
3326                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3327                         } else if (!strcmp (opt, "clear-at-tlab-creation")) {
3328                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION;
3329                         } else if (!strcmp (opt, "debug-clear-at-tlab-creation")) {
3330                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION_DEBUG;
3331                         } else if (!strcmp (opt, "check-scan-starts")) {
3332                                 do_scan_starts_check = TRUE;
3333                         } else if (!strcmp (opt, "verify-nursery-at-minor-gc")) {
3334                                 do_verify_nursery = TRUE;
3335                         } else if (!strcmp (opt, "check-concurrent")) {
3336                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
3337                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "`check-concurrent` only works with concurrent major collectors.");
3338                                         continue;
3339                                 }
3340                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3341                                 do_concurrent_checks = TRUE;
3342                         } else if (!strcmp (opt, "dump-nursery-at-minor-gc")) {
3343                                 do_dump_nursery_content = TRUE;
3344                         } else if (!strcmp (opt, "disable-minor")) {
3345                                 disable_minor_collections = TRUE;
3346                         } else if (!strcmp (opt, "disable-major")) {
3347                                 disable_major_collections = TRUE;
3348                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "heap-dump=")) {
3349                                 char *filename = strchr (opt, '=') + 1;
3350                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3351                                 sgen_debug_enable_heap_dump (filename);
3352                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "binary-protocol=")) {
3353                                 char *filename = strchr (opt, '=') + 1;
3354                                 char *colon = strrchr (filename, ':');
3355                                 size_t limit = 0;
3356                                 if (colon) {
3357                                         if (!mono_gc_parse_environment_string_extract_number (colon + 1, &limit)) {
3358                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring limit.", "Binary protocol file size limit must be an integer.");
3359                                                 limit = -1;
3360                                         }
3361                                         *colon = '\0';
3362                                 }
3363                                 binary_protocol_init (filename, (long long)limit);
3364                         } else if (!strcmp (opt, "nursery-canaries")) {
3365                                 do_verify_nursery = TRUE;
3366                                 enable_nursery_canaries = TRUE;
3367                         } else if (!sgen_client_handle_gc_debug (opt)) {
3368                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "Unknown option `%s`.", opt);
3369
3370                                 if (usage_printed)
3371                                         continue;
3372
3373                                 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);
3374                                 fprintf (stderr, "Valid <option>s are:\n");
3375                                 fprintf (stderr, "  collect-before-allocs[=<n>]\n");
3376                                 fprintf (stderr, "  verify-before-allocs[=<n>]\n");
3377                                 fprintf (stderr, "  check-remset-consistency\n");
3378                                 fprintf (stderr, "  check-mark-bits\n");
3379                                 fprintf (stderr, "  check-nursery-pinned\n");
3380                                 fprintf (stderr, "  verify-before-collections\n");
3381                                 fprintf (stderr, "  verify-nursery-at-minor-gc\n");
3382                                 fprintf (stderr, "  dump-nursery-at-minor-gc\n");
3383                                 fprintf (stderr, "  disable-minor\n");
3384                                 fprintf (stderr, "  disable-major\n");
3385                                 fprintf (stderr, "  check-concurrent\n");
3386                                 fprintf (stderr, "  clear-[nursery-]at-gc\n");
3387                                 fprintf (stderr, "  clear-at-tlab-creation\n");
3388                                 fprintf (stderr, "  debug-clear-at-tlab-creation\n");
3389                                 fprintf (stderr, "  check-scan-starts\n");
3390                                 fprintf (stderr, "  print-allowance\n");
3391                                 fprintf (stderr, "  print-pinning\n");
3392                                 fprintf (stderr, "  heap-dump=<filename>\n");
3393                                 fprintf (stderr, "  binary-protocol=<filename>[:<file-size-limit>]\n");
3394                                 fprintf (stderr, "  nursery-canaries\n");
3395                                 sgen_client_print_gc_debug_usage ();
3396                                 fprintf (stderr, "\n");
3397
3398                                 usage_printed = TRUE;
3399                         }
3400                 }
3401                 g_strfreev (opts);
3402         }
3403
3404         if (debug_opts)
3405                 g_free (debug_opts);
3406
3407         if (check_mark_bits_after_major_collection)
3408                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3409
3410         if (major_collector.post_param_init)
3411                 major_collector.post_param_init (&major_collector);
3412
3413         if (major_collector.is_concurrent || sgen_minor_collector.is_parallel) {
3414                 int num_workers = 1;
3415                 if (major_collector.is_parallel || sgen_minor_collector.is_parallel) {
3416                         /* FIXME Detect the number of physical cores, instead of logical */
3417                         num_workers = mono_cpu_count () / 2;
3418                         if (num_workers < 1)
3419                                 num_workers = 1;
3420                 }
3421                 sgen_workers_init (num_workers, (SgenWorkerCallback) major_collector.worker_init_cb);
3422         }
3423
3424         sgen_memgov_init (max_heap, soft_limit, debug_print_allowance, allowance_ratio, save_target);
3425
3426         memset (&remset, 0, sizeof (remset));
3427
3428         sgen_card_table_init (&remset);
3429
3430         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");
3431
3432         gc_initialized = 1;
3433
3434         sgen_init_bridge ();
3435 }
3436
3437 gboolean
3438 sgen_gc_initialized ()
3439 {
3440         return gc_initialized > 0;
3441 }
3442
3443 NurseryClearPolicy
3444 sgen_get_nursery_clear_policy (void)
3445 {
3446         return nursery_clear_policy;
3447 }
3448
3449 void
3450 sgen_gc_lock (void)
3451 {
3452         mono_coop_mutex_lock (&gc_mutex);
3453 }
3454
3455 void
3456 sgen_gc_unlock (void)
3457 {
3458         mono_coop_mutex_unlock (&gc_mutex);
3459 }
3460
3461 void
3462 sgen_major_collector_iterate_live_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback callback)
3463 {
3464         major_collector.iterate_live_block_ranges (callback);
3465 }
3466
3467 void
3468 sgen_major_collector_iterate_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback callback)
3469 {
3470         major_collector.iterate_block_ranges (callback);
3471 }
3472
3473 SgenMajorCollector*
3474 sgen_get_major_collector (void)
3475 {
3476         return &major_collector;
3477 }
3478
3479 SgenMinorCollector*
3480 sgen_get_minor_collector (void)
3481 {
3482         return &sgen_minor_collector;
3483 }
3484
3485 SgenRememberedSet*
3486 sgen_get_remset (void)
3487 {
3488         return &remset;
3489 }
3490
3491 static void
3492 count_cards (long long *major_total, long long *major_marked, long long *los_total, long long *los_marked)
3493 {
3494         sgen_get_major_collector ()->count_cards (major_total, major_marked);
3495         sgen_los_count_cards (los_total, los_marked);
3496 }
3497
3498 static gboolean world_is_stopped = FALSE;
3499
3500 /* LOCKING: assumes the GC lock is held */
3501 void
3502 sgen_stop_world (int generation)
3503 {
3504         long long major_total = -1, major_marked = -1, los_total = -1, los_marked = -1;
3505
3506         SGEN_ASSERT (0, !world_is_stopped, "Why are we stopping a stopped world?");
3507
3508         binary_protocol_world_stopping (generation, sgen_timestamp (), (gpointer) (gsize) mono_native_thread_id_get ());
3509
3510         sgen_client_stop_world (generation);
3511
3512         world_is_stopped = TRUE;
3513
3514         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ())
3515                 count_cards (&major_total, &major_marked, &los_total, &los_marked);
3516         binary_protocol_world_stopped (generation, sgen_timestamp (), major_total, major_marked, los_total, los_marked);
3517 }
3518
3519 /* LOCKING: assumes the GC lock is held */
3520 void
3521 sgen_restart_world (int generation)
3522 {
3523         long long major_total = -1, major_marked = -1, los_total = -1, los_marked = -1;
3524         gint64 stw_time;
3525
3526         SGEN_ASSERT (0, world_is_stopped, "Why are we restarting a running world?");
3527
3528         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ())
3529                 count_cards (&major_total, &major_marked, &los_total, &los_marked);
3530         binary_protocol_world_restarting (generation, sgen_timestamp (), major_total, major_marked, los_total, los_marked);
3531
3532         world_is_stopped = FALSE;
3533
3534         sgen_client_restart_world (generation, &stw_time);
3535
3536         binary_protocol_world_restarted (generation, sgen_timestamp ());
3537
3538         if (sgen_client_bridge_need_processing ())
3539                 sgen_client_bridge_processing_finish (generation);
3540
3541         sgen_memgov_collection_end (generation, stw_time);
3542 }
3543
3544 gboolean
3545 sgen_is_world_stopped (void)
3546 {
3547         return world_is_stopped;
3548 }
3549
3550 void
3551 sgen_check_whole_heap_stw (void)
3552 {
3553         sgen_stop_world (0);
3554         sgen_clear_nursery_fragments ();
3555         sgen_check_whole_heap (TRUE);
3556         sgen_restart_world (0);
3557 }
3558
3559 gint64
3560 sgen_timestamp (void)
3561 {
3562         SGEN_TV_DECLARE (timestamp);
3563         SGEN_TV_GETTIME (timestamp);
3564         return SGEN_TV_ELAPSED (sgen_init_timestamp, timestamp);
3565 }
3566
3567 #endif /* HAVE_SGEN_GC */