[sgen] Remove some redundancy with nursery section
[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 #include <mono/utils/mono-mmap-internals.h>
197
198 #undef pthread_create
199 #undef pthread_join
200 #undef pthread_detach
201
202 /*
203  * ######################################################################
204  * ########  Types and constants used by the GC.
205  * ######################################################################
206  */
207
208 /* 0 means not initialized, 1 is initialized, -1 means in progress */
209 static int gc_initialized = 0;
210 /* If set, check if we need to do something every X allocations */
211 gboolean has_per_allocation_action;
212 /* If set, do a heap check every X allocation */
213 guint32 verify_before_allocs = 0;
214 /* If set, do a minor collection before every X allocation */
215 guint32 collect_before_allocs = 0;
216 /* If set, do a whole heap check before each collection */
217 static gboolean whole_heap_check_before_collection = FALSE;
218 /* If set, do a remset consistency check at various opportunities */
219 static gboolean remset_consistency_checks = FALSE;
220 /* If set, do a mod union consistency check before each finishing collection pause */
221 static gboolean mod_union_consistency_check = FALSE;
222 /* If set, check whether mark bits are consistent after major collections */
223 static gboolean check_mark_bits_after_major_collection = FALSE;
224 /* If set, check that all nursery objects are pinned/not pinned, depending on context */
225 static gboolean check_nursery_objects_pinned = FALSE;
226 /* If set, do a few checks when the concurrent collector is used */
227 static gboolean do_concurrent_checks = FALSE;
228 /* If set, do a plausibility check on the scan_starts before and after
229    each collection */
230 static gboolean do_scan_starts_check = FALSE;
231
232 static gboolean disable_minor_collections = FALSE;
233 static gboolean disable_major_collections = FALSE;
234 static gboolean do_verify_nursery = FALSE;
235 static gboolean do_dump_nursery_content = FALSE;
236 static gboolean enable_nursery_canaries = FALSE;
237
238 static gboolean precleaning_enabled = TRUE;
239
240 #ifdef HEAVY_STATISTICS
241 guint64 stat_objects_alloced_degraded = 0;
242 guint64 stat_bytes_alloced_degraded = 0;
243
244 guint64 stat_copy_object_called_nursery = 0;
245 guint64 stat_objects_copied_nursery = 0;
246 guint64 stat_copy_object_called_major = 0;
247 guint64 stat_objects_copied_major = 0;
248
249 guint64 stat_scan_object_called_nursery = 0;
250 guint64 stat_scan_object_called_major = 0;
251
252 guint64 stat_slots_allocated_in_vain;
253
254 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_from_space = 0;
255 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_forwarded = 0;
256 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_pinned = 0;
257 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_to_space = 0;
258
259 static guint64 stat_wbarrier_add_to_global_remset = 0;
260 static guint64 stat_wbarrier_arrayref_copy = 0;
261 static guint64 stat_wbarrier_generic_store = 0;
262 static guint64 stat_wbarrier_generic_store_atomic = 0;
263 static guint64 stat_wbarrier_set_root = 0;
264 #endif
265
266 static guint64 stat_pinned_objects = 0;
267
268 static guint64 time_minor_pre_collection_fragment_clear = 0;
269 static guint64 time_minor_pinning = 0;
270 static guint64 time_minor_scan_remsets = 0;
271 static guint64 time_minor_scan_major_blocks = 0;
272 static guint64 time_minor_scan_los = 0;
273 static guint64 time_minor_scan_pinned = 0;
274 static guint64 time_minor_scan_roots = 0;
275 static guint64 time_minor_finish_gray_stack = 0;
276 static guint64 time_minor_fragment_creation = 0;
277
278 static guint64 time_major_pre_collection_fragment_clear = 0;
279 static guint64 time_major_pinning = 0;
280 static guint64 time_major_scan_pinned = 0;
281 static guint64 time_major_scan_roots = 0;
282 static guint64 time_major_scan_mod_union = 0;
283 static guint64 time_major_finish_gray_stack = 0;
284 static guint64 time_major_free_bigobjs = 0;
285 static guint64 time_major_los_sweep = 0;
286 static guint64 time_major_sweep = 0;
287 static guint64 time_major_fragment_creation = 0;
288
289 static guint64 time_max = 0;
290
291 static SGEN_TV_DECLARE (time_major_conc_collection_start);
292 static SGEN_TV_DECLARE (time_major_conc_collection_end);
293
294 int gc_debug_level = 0;
295 FILE* gc_debug_file;
296 static char* gc_params_options;
297 static char* gc_debug_options;
298
299 /*
300 void
301 mono_gc_flush_info (void)
302 {
303         fflush (gc_debug_file);
304 }
305 */
306
307 #define TV_DECLARE SGEN_TV_DECLARE
308 #define TV_GETTIME SGEN_TV_GETTIME
309 #define TV_ELAPSED SGEN_TV_ELAPSED
310
311 static SGEN_TV_DECLARE (sgen_init_timestamp);
312
313 NurseryClearPolicy nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION;
314
315 #define object_is_forwarded     SGEN_OBJECT_IS_FORWARDED
316 #define object_is_pinned        SGEN_OBJECT_IS_PINNED
317 #define pin_object              SGEN_PIN_OBJECT
318
319 #define ptr_in_nursery sgen_ptr_in_nursery
320
321 #define LOAD_VTABLE     SGEN_LOAD_VTABLE
322
323 gboolean
324 nursery_canaries_enabled (void)
325 {
326         return enable_nursery_canaries;
327 }
328
329 #define safe_object_get_size    sgen_safe_object_get_size
330
331 #if defined(HAVE_CONC_GC_AS_DEFAULT)
332 /* Use concurrent major on deskstop platforms */
333 #define DEFAULT_MAJOR_INIT sgen_marksweep_conc_init
334 #define DEFAULT_MAJOR_NAME "marksweep-conc"
335 #else
336 #define DEFAULT_MAJOR_INIT sgen_marksweep_init
337 #define DEFAULT_MAJOR_NAME "marksweep"
338 #endif
339
340 /*
341  * ######################################################################
342  * ########  Global data.
343  * ######################################################################
344  */
345 MonoCoopMutex gc_mutex;
346
347 #define SCAN_START_SIZE SGEN_SCAN_START_SIZE
348
349 size_t degraded_mode = 0;
350
351 static mword bytes_pinned_from_failed_allocation = 0;
352
353 GCMemSection *nursery_section = NULL;
354 static volatile mword lowest_heap_address = ~(mword)0;
355 static volatile mword highest_heap_address = 0;
356
357 MonoCoopMutex sgen_interruption_mutex;
358
359 int current_collection_generation = -1;
360 volatile gboolean concurrent_collection_in_progress = FALSE;
361
362 /* objects that are ready to be finalized */
363 static SgenPointerQueue fin_ready_queue = SGEN_POINTER_QUEUE_INIT (INTERNAL_MEM_FINALIZE_READY);
364 static SgenPointerQueue critical_fin_queue = SGEN_POINTER_QUEUE_INIT (INTERNAL_MEM_FINALIZE_READY);
365
366 /* registered roots: the key to the hash is the root start address */
367 /* 
368  * Different kinds of roots are kept separate to speed up pin_from_roots () for example.
369  */
370 SgenHashTable roots_hash [ROOT_TYPE_NUM] = {
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         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL)
374 };
375 static mword roots_size = 0; /* amount of memory in the root set */
376
377 /* The size of a TLAB */
378 /* The bigger the value, the less often we have to go to the slow path to allocate a new 
379  * one, but the more space is wasted by threads not allocating much memory.
380  * FIXME: Tune this.
381  * FIXME: Make this self-tuning for each thread.
382  */
383 guint32 tlab_size = (1024 * 4);
384
385 #define MAX_SMALL_OBJ_SIZE      SGEN_MAX_SMALL_OBJ_SIZE
386
387 #define ALLOC_ALIGN             SGEN_ALLOC_ALIGN
388
389 #define ALIGN_UP                SGEN_ALIGN_UP
390
391 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
392 MonoNativeThreadId main_gc_thread = NULL;
393 #endif
394
395 /*Object was pinned during the current collection*/
396 static mword objects_pinned;
397
398 /*
399  * ######################################################################
400  * ########  Macros and function declarations.
401  * ######################################################################
402  */
403
404 /* forward declarations */
405 static void scan_from_registered_roots (char *addr_start, char *addr_end, int root_type, ScanCopyContext ctx);
406
407 static void pin_from_roots (void *start_nursery, void *end_nursery, ScanCopyContext ctx);
408 static void finish_gray_stack (int generation, ScanCopyContext ctx);
409
410
411 SgenMajorCollector major_collector;
412 SgenMinorCollector sgen_minor_collector;
413
414 static SgenRememberedSet remset;
415
416 /*
417  * The gray queue a worker job must use.  If we're not parallel or
418  * concurrent, we use the main gray queue.
419  */
420 static SgenGrayQueue*
421 sgen_workers_get_job_gray_queue (WorkerData *worker_data, SgenGrayQueue *default_gray_queue)
422 {
423         if (worker_data)
424                 return &worker_data->private_gray_queue;
425         SGEN_ASSERT (0, default_gray_queue, "Why don't we have a default gray queue when we're not running in a worker thread?");
426         return default_gray_queue;
427 }
428
429 static void
430 gray_queue_redirect (SgenGrayQueue *queue)
431 {
432         sgen_workers_take_from_queue (queue);
433 }
434
435 void
436 sgen_scan_area_with_callback (char *start, char *end, IterateObjectCallbackFunc callback, void *data, gboolean allow_flags, gboolean fail_on_canaries)
437 {
438         while (start < end) {
439                 size_t size;
440                 char *obj;
441
442                 if (!*(void**)start) {
443                         start += sizeof (void*); /* should be ALLOC_ALIGN, really */
444                         continue;
445                 }
446
447                 if (allow_flags) {
448                         if (!(obj = (char *)SGEN_OBJECT_IS_FORWARDED (start)))
449                                 obj = start;
450                 } else {
451                         obj = start;
452                 }
453
454                 if (!sgen_client_object_is_array_fill ((GCObject*)obj)) {
455                         CHECK_CANARY_FOR_OBJECT ((GCObject*)obj, fail_on_canaries);
456                         size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((GCObject*)obj));
457                         callback ((GCObject*)obj, size, data);
458                         CANARIFY_SIZE (size);
459                 } else {
460                         size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((GCObject*)obj));
461                 }
462
463                 start += size;
464         }
465 }
466
467 /*
468  * sgen_add_to_global_remset:
469  *
470  *   The global remset contains locations which point into newspace after
471  * a minor collection. This can happen if the objects they point to are pinned.
472  *
473  * LOCKING: If called from a parallel collector, the global remset
474  * lock must be held.  For serial collectors that is not necessary.
475  */
476 void
477 sgen_add_to_global_remset (gpointer ptr, GCObject *obj)
478 {
479         SGEN_ASSERT (5, sgen_ptr_in_nursery (obj), "Target pointer of global remset must be in the nursery");
480
481         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_add_to_global_remset);
482
483         if (!major_collector.is_concurrent) {
484                 SGEN_ASSERT (5, current_collection_generation != -1, "Global remsets can only be added during collections");
485         } else {
486                 if (current_collection_generation == -1)
487                         SGEN_ASSERT (5, sgen_concurrent_collection_in_progress (), "Global remsets outside of collection pauses can only be added by the concurrent collector");
488         }
489
490         if (!object_is_pinned (obj))
491                 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");
492         else if (sgen_cement_lookup_or_register (obj))
493                 return;
494
495         remset.record_pointer (ptr);
496
497         sgen_pin_stats_register_global_remset (obj);
498
499         SGEN_LOG (8, "Adding global remset for %p", ptr);
500         binary_protocol_global_remset (ptr, obj, (gpointer)SGEN_LOAD_VTABLE (obj));
501 }
502
503 /*
504  * sgen_drain_gray_stack:
505  *
506  *   Scan objects in the gray stack until the stack is empty. This should be called
507  * frequently after each object is copied, to achieve better locality and cache
508  * usage.
509  *
510  */
511 gboolean
512 sgen_drain_gray_stack (ScanCopyContext ctx)
513 {
514         SGEN_ASSERT (0, ctx.ops->drain_gray_stack, "Why do we have a scan/copy context with a missing drain gray stack function?");
515
516         return ctx.ops->drain_gray_stack (ctx.queue);
517 }
518
519 /*
520  * Addresses in the pin queue are already sorted. This function finds
521  * the object header for each address and pins the object. The
522  * addresses must be inside the nursery section.  The (start of the)
523  * address array is overwritten with the addresses of the actually
524  * pinned objects.  Return the number of pinned objects.
525  */
526 static int
527 pin_objects_from_nursery_pin_queue (gboolean do_scan_objects, ScanCopyContext ctx)
528 {
529         GCMemSection *section = nursery_section;
530         void **start =  sgen_pinning_get_entry (section->pin_queue_first_entry);
531         void **end = sgen_pinning_get_entry (section->pin_queue_last_entry);
532         void *start_nursery = section->data;
533         void *end_nursery = section->end_data;
534         void *last = NULL;
535         int count = 0;
536         void *search_start;
537         void *addr;
538         void *pinning_front = start_nursery;
539         size_t idx;
540         void **definitely_pinned = start;
541         ScanObjectFunc scan_func = ctx.ops->scan_object;
542         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
543
544         sgen_nursery_allocator_prepare_for_pinning ();
545
546         while (start < end) {
547                 GCObject *obj_to_pin = NULL;
548                 size_t obj_to_pin_size = 0;
549                 SgenDescriptor desc;
550
551                 addr = *start;
552
553                 SGEN_ASSERT (0, addr >= start_nursery && addr < end_nursery, "Potential pinning address out of range");
554                 SGEN_ASSERT (0, addr >= last, "Pin queue not sorted");
555
556                 if (addr == last) {
557                         ++start;
558                         continue;
559                 }
560
561                 SGEN_LOG (5, "Considering pinning addr %p", addr);
562                 /* We've already processed everything up to pinning_front. */
563                 if (addr < pinning_front) {
564                         start++;
565                         continue;
566                 }
567
568                 /*
569                  * Find the closest scan start <= addr.  We might search backward in the
570                  * scan_starts array because entries might be NULL.  In the worst case we
571                  * start at start_nursery.
572                  */
573                 idx = ((char*)addr - (char*)section->data) / SCAN_START_SIZE;
574                 SGEN_ASSERT (0, idx < section->num_scan_start, "Scan start index out of range");
575                 search_start = (void*)section->scan_starts [idx];
576                 if (!search_start || search_start > addr) {
577                         while (idx) {
578                                 --idx;
579                                 search_start = section->scan_starts [idx];
580                                 if (search_start && search_start <= addr)
581                                         break;
582                         }
583                         if (!search_start || search_start > addr)
584                                 search_start = start_nursery;
585                 }
586
587                 /*
588                  * If the pinning front is closer than the scan start we found, start
589                  * searching at the front.
590                  */
591                 if (search_start < pinning_front)
592                         search_start = pinning_front;
593
594                 /*
595                  * Now addr should be in an object a short distance from search_start.
596                  *
597                  * search_start must point to zeroed mem or point to an object.
598                  */
599                 do {
600                         size_t obj_size, canarified_obj_size;
601
602                         /* Skip zeros. */
603                         if (!*(void**)search_start) {
604                                 search_start = (void*)ALIGN_UP ((mword)search_start + sizeof (gpointer));
605                                 /* The loop condition makes sure we don't overrun addr. */
606                                 continue;
607                         }
608
609                         canarified_obj_size = obj_size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((GCObject*)search_start));
610
611                         /*
612                          * Filler arrays are marked by an invalid sync word.  We don't
613                          * consider them for pinning.  They are not delimited by canaries,
614                          * either.
615                          */
616                         if (!sgen_client_object_is_array_fill ((GCObject*)search_start)) {
617                                 CHECK_CANARY_FOR_OBJECT (search_start, TRUE);
618                                 CANARIFY_SIZE (canarified_obj_size);
619
620                                 if (addr >= search_start && (char*)addr < (char*)search_start + obj_size) {
621                                         /* This is the object we're looking for. */
622                                         obj_to_pin = (GCObject*)search_start;
623                                         obj_to_pin_size = canarified_obj_size;
624                                         break;
625                                 }
626                         }
627
628                         /* Skip to the next object */
629                         search_start = (void*)((char*)search_start + canarified_obj_size);
630                 } while (search_start <= addr);
631
632                 /* We've searched past the address we were looking for. */
633                 if (!obj_to_pin) {
634                         pinning_front = search_start;
635                         goto next_pin_queue_entry;
636                 }
637
638                 /*
639                  * We've found an object to pin.  It might still be a dummy array, but we
640                  * can advance the pinning front in any case.
641                  */
642                 pinning_front = (char*)obj_to_pin + obj_to_pin_size;
643
644                 /*
645                  * If this is a dummy array marking the beginning of a nursery
646                  * fragment, we don't pin it.
647                  */
648                 if (sgen_client_object_is_array_fill (obj_to_pin))
649                         goto next_pin_queue_entry;
650
651                 /*
652                  * Finally - pin the object!
653                  */
654                 desc = sgen_obj_get_descriptor_safe (obj_to_pin);
655                 if (do_scan_objects) {
656                         scan_func (obj_to_pin, desc, queue);
657                 } else {
658                         SGEN_LOG (4, "Pinned object %p, vtable %p (%s), count %d\n",
659                                         obj_to_pin, *(void**)obj_to_pin, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj_to_pin)), count);
660                         binary_protocol_pin (obj_to_pin,
661                                         (gpointer)LOAD_VTABLE (obj_to_pin),
662                                         safe_object_get_size (obj_to_pin));
663
664                         pin_object (obj_to_pin);
665                         GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (queue, obj_to_pin, desc);
666                         sgen_pin_stats_register_object (obj_to_pin, GENERATION_NURSERY);
667                         definitely_pinned [count] = obj_to_pin;
668                         count++;
669                 }
670                 if (concurrent_collection_in_progress)
671                         sgen_pinning_register_pinned_in_nursery (obj_to_pin);
672
673         next_pin_queue_entry:
674                 last = addr;
675                 ++start;
676         }
677         sgen_client_nursery_objects_pinned (definitely_pinned, count);
678         stat_pinned_objects += count;
679         return count;
680 }
681
682 static void
683 pin_objects_in_nursery (gboolean do_scan_objects, ScanCopyContext ctx)
684 {
685         size_t reduced_to;
686
687         if (nursery_section->pin_queue_first_entry == nursery_section->pin_queue_last_entry)
688                 return;
689
690         reduced_to = pin_objects_from_nursery_pin_queue (do_scan_objects, ctx);
691         nursery_section->pin_queue_last_entry = nursery_section->pin_queue_first_entry + reduced_to;
692 }
693
694 /*
695  * This function is only ever called (via `collector_pin_object()` in `sgen-copy-object.h`)
696  * when we can't promote an object because we're out of memory.
697  */
698 void
699 sgen_pin_object (GCObject *object, SgenGrayQueue *queue)
700 {
701         SGEN_ASSERT (0, sgen_ptr_in_nursery (object), "We're only supposed to use this for pinning nursery objects when out of memory.");
702
703         /*
704          * All pinned objects are assumed to have been staged, so we need to stage as well.
705          * Also, the count of staged objects shows that "late pinning" happened.
706          */
707         sgen_pin_stage_ptr (object);
708
709         SGEN_PIN_OBJECT (object);
710         binary_protocol_pin (object, (gpointer)LOAD_VTABLE (object), safe_object_get_size (object));
711
712         ++objects_pinned;
713         sgen_pin_stats_register_object (object, GENERATION_NURSERY);
714
715         GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (queue, object, sgen_obj_get_descriptor_safe (object));
716 }
717
718 /* Sort the addresses in array in increasing order.
719  * Done using a by-the book heap sort. Which has decent and stable performance, is pretty cache efficient.
720  */
721 void
722 sgen_sort_addresses (void **array, size_t size)
723 {
724         size_t i;
725         void *tmp;
726
727         for (i = 1; i < size; ++i) {
728                 size_t child = i;
729                 while (child > 0) {
730                         size_t parent = (child - 1) / 2;
731
732                         if (array [parent] >= array [child])
733                                 break;
734
735                         tmp = array [parent];
736                         array [parent] = array [child];
737                         array [child] = tmp;
738
739                         child = parent;
740                 }
741         }
742
743         for (i = size - 1; i > 0; --i) {
744                 size_t end, root;
745                 tmp = array [i];
746                 array [i] = array [0];
747                 array [0] = tmp;
748
749                 end = i - 1;
750                 root = 0;
751
752                 while (root * 2 + 1 <= end) {
753                         size_t child = root * 2 + 1;
754
755                         if (child < end && array [child] < array [child + 1])
756                                 ++child;
757                         if (array [root] >= array [child])
758                                 break;
759
760                         tmp = array [root];
761                         array [root] = array [child];
762                         array [child] = tmp;
763
764                         root = child;
765                 }
766         }
767 }
768
769 /* 
770  * Scan the memory between start and end and queue values which could be pointers
771  * to the area between start_nursery and end_nursery for later consideration.
772  * Typically used for thread stacks.
773  */
774 void
775 sgen_conservatively_pin_objects_from (void **start, void **end, void *start_nursery, void *end_nursery, int pin_type)
776 {
777         int count = 0;
778
779         SGEN_ASSERT (0, ((mword)start & (SIZEOF_VOID_P - 1)) == 0, "Why are we scanning for references in unaligned memory ?");
780
781 #if defined(VALGRIND_MAKE_MEM_DEFINED_IF_ADDRESSABLE) && !defined(_WIN64)
782         VALGRIND_MAKE_MEM_DEFINED_IF_ADDRESSABLE (start, (char*)end - (char*)start);
783 #endif
784
785         while (start < end) {
786                 /*
787                  * *start can point to the middle of an object
788                  * note: should we handle pointing at the end of an object?
789                  * pinning in C# code disallows pointing at the end of an object
790                  * but there is some small chance that an optimizing C compiler
791                  * may keep the only reference to an object by pointing
792                  * at the end of it. We ignore this small chance for now.
793                  * Pointers to the end of an object are indistinguishable
794                  * from pointers to the start of the next object in memory
795                  * so if we allow that we'd need to pin two objects...
796                  * We queue the pointer in an array, the
797                  * array will then be sorted and uniqued. This way
798                  * we can coalesce several pinning pointers and it should
799                  * be faster since we'd do a memory scan with increasing
800                  * addresses. Note: we can align the address to the allocation
801                  * alignment, so the unique process is more effective.
802                  */
803                 mword addr = (mword)*start;
804                 addr &= ~(ALLOC_ALIGN - 1);
805                 if (addr >= (mword)start_nursery && addr < (mword)end_nursery) {
806                         SGEN_LOG (6, "Pinning address %p from %p", (void*)addr, start);
807                         sgen_pin_stage_ptr ((void*)addr);
808                         binary_protocol_pin_stage (start, (void*)addr);
809                         sgen_pin_stats_register_address ((char*)addr, pin_type);
810                         count++;
811                 }
812                 start++;
813         }
814         if (count)
815                 SGEN_LOG (7, "found %d potential pinned heap pointers", count);
816 }
817
818 /*
819  * The first thing we do in a collection is to identify pinned objects.
820  * This function considers all the areas of memory that need to be
821  * conservatively scanned.
822  */
823 static void
824 pin_from_roots (void *start_nursery, void *end_nursery, ScanCopyContext ctx)
825 {
826         void **start_root;
827         RootRecord *root;
828         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);
829         /* objects pinned from the API are inside these roots */
830         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_PINNED], void **, start_root, RootRecord *, root) {
831                 SGEN_LOG (6, "Pinned roots %p-%p", start_root, root->end_root);
832                 sgen_conservatively_pin_objects_from (start_root, (void**)root->end_root, start_nursery, end_nursery, PIN_TYPE_OTHER);
833         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
834         /* now deal with the thread stacks
835          * in the future we should be able to conservatively scan only:
836          * *) the cpu registers
837          * *) the unmanaged stack frames
838          * *) the _last_ managed stack frame
839          * *) pointers slots in managed frames
840          */
841         sgen_client_scan_thread_data (start_nursery, end_nursery, FALSE, ctx);
842 }
843
844 static void
845 single_arg_user_copy_or_mark (GCObject **obj, void *gc_data)
846 {
847         ScanCopyContext *ctx = (ScanCopyContext *)gc_data;
848         ctx->ops->copy_or_mark_object (obj, ctx->queue);
849 }
850
851 /*
852  * The memory area from start_root to end_root contains pointers to objects.
853  * Their position is precisely described by @desc (this means that the pointer
854  * can be either NULL or the pointer to the start of an object).
855  * This functions copies them to to_space updates them.
856  *
857  * This function is not thread-safe!
858  */
859 static void
860 precisely_scan_objects_from (void** start_root, void** end_root, char* n_start, char *n_end, SgenDescriptor desc, ScanCopyContext ctx)
861 {
862         CopyOrMarkObjectFunc copy_func = ctx.ops->copy_or_mark_object;
863         ScanPtrFieldFunc scan_field_func = ctx.ops->scan_ptr_field;
864         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
865
866         switch (desc & ROOT_DESC_TYPE_MASK) {
867         case ROOT_DESC_BITMAP:
868                 desc >>= ROOT_DESC_TYPE_SHIFT;
869                 while (desc) {
870                         if ((desc & 1) && *start_root) {
871                                 copy_func ((GCObject**)start_root, queue);
872                                 SGEN_LOG (9, "Overwrote root at %p with %p", start_root, *start_root);
873                         }
874                         desc >>= 1;
875                         start_root++;
876                 }
877                 return;
878         case ROOT_DESC_COMPLEX: {
879                 gsize *bitmap_data = (gsize *)sgen_get_complex_descriptor_bitmap (desc);
880                 gsize bwords = (*bitmap_data) - 1;
881                 void **start_run = start_root;
882                 bitmap_data++;
883                 while (bwords-- > 0) {
884                         gsize bmap = *bitmap_data++;
885                         void **objptr = start_run;
886                         while (bmap) {
887                                 if ((bmap & 1) && *objptr) {
888                                         copy_func ((GCObject**)objptr, queue);
889                                         SGEN_LOG (9, "Overwrote root at %p with %p", objptr, *objptr);
890                                 }
891                                 bmap >>= 1;
892                                 ++objptr;
893                         }
894                         start_run += GC_BITS_PER_WORD;
895                 }
896                 break;
897         }
898         case ROOT_DESC_VECTOR: {
899                 void **p;
900
901                 for (p = start_root; p < end_root; p++) {
902                         if (*p)
903                                 scan_field_func (NULL, (GCObject**)p, queue);
904                 }
905                 break;
906         }
907         case ROOT_DESC_USER: {
908                 SgenUserRootMarkFunc marker = sgen_get_user_descriptor_func (desc);
909                 marker (start_root, single_arg_user_copy_or_mark, &ctx);
910                 break;
911         }
912         case ROOT_DESC_RUN_LEN:
913                 g_assert_not_reached ();
914         default:
915                 g_assert_not_reached ();
916         }
917 }
918
919 static void
920 reset_heap_boundaries (void)
921 {
922         lowest_heap_address = ~(mword)0;
923         highest_heap_address = 0;
924 }
925
926 void
927 sgen_update_heap_boundaries (mword low, mword high)
928 {
929         mword old;
930
931         do {
932                 old = lowest_heap_address;
933                 if (low >= old)
934                         break;
935         } while (SGEN_CAS_PTR ((gpointer*)&lowest_heap_address, (gpointer)low, (gpointer)old) != (gpointer)old);
936
937         do {
938                 old = highest_heap_address;
939                 if (high <= old)
940                         break;
941         } while (SGEN_CAS_PTR ((gpointer*)&highest_heap_address, (gpointer)high, (gpointer)old) != (gpointer)old);
942 }
943
944 /*
945  * Allocate and setup the data structures needed to be able to allocate objects
946  * in the nursery. The nursery is stored in nursery_section.
947  */
948 static void
949 alloc_nursery (void)
950 {
951         GCMemSection *section;
952         char *data;
953         size_t scan_starts;
954         size_t alloc_size;
955
956         if (nursery_section)
957                 return;
958         SGEN_LOG (2, "Allocating nursery size: %zu", (size_t)sgen_nursery_size);
959         /* later we will alloc a larger area for the nursery but only activate
960          * what we need. The rest will be used as expansion if we have too many pinned
961          * objects in the existing nursery.
962          */
963         /* FIXME: handle OOM */
964         section = (GCMemSection *)sgen_alloc_internal (INTERNAL_MEM_SECTION);
965
966         alloc_size = sgen_nursery_size;
967
968         /* If there isn't enough space even for the nursery we should simply abort. */
969         g_assert (sgen_memgov_try_alloc_space (alloc_size, SPACE_NURSERY));
970
971         data = (char *)major_collector.alloc_heap (alloc_size, alloc_size, sgen_nursery_bits);
972         sgen_update_heap_boundaries ((mword)data, (mword)(data + sgen_nursery_size));
973         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 ());
974         section->data = data;
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         mword fragment_total;
1601         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
1602         SgenObjectOperations *object_ops_nopar, *object_ops_par = NULL;
1603         ScanCopyContext ctx;
1604         TV_DECLARE (atv);
1605         TV_DECLARE (btv);
1606         SGEN_TV_DECLARE (last_minor_collection_start_tv);
1607         SGEN_TV_DECLARE (last_minor_collection_end_tv);
1608
1609         if (disable_minor_collections)
1610                 return TRUE;
1611
1612         TV_GETTIME (last_minor_collection_start_tv);
1613         atv = last_minor_collection_start_tv;
1614
1615         binary_protocol_collection_begin (gc_stats.minor_gc_count, GENERATION_NURSERY);
1616
1617         if (sgen_concurrent_collection_in_progress ()) {
1618                 /* FIXME Support parallel nursery collections with concurrent major */
1619                 object_ops_nopar = &sgen_minor_collector.serial_ops_with_concurrent_major;
1620         } else {
1621                 object_ops_nopar = &sgen_minor_collector.serial_ops;
1622                 if (sgen_minor_collector.is_parallel) {
1623                         object_ops_par = &sgen_minor_collector.parallel_ops;
1624                         is_parallel = TRUE;
1625                 }
1626         }
1627
1628         if (do_verify_nursery || do_dump_nursery_content)
1629                 sgen_debug_verify_nursery (do_dump_nursery_content);
1630
1631         current_collection_generation = GENERATION_NURSERY;
1632
1633         SGEN_ASSERT (0, !sgen_collection_is_concurrent (), "Why is the nursery collection concurrent?");
1634
1635         reset_pinned_from_failed_allocation ();
1636
1637         check_scan_starts ();
1638
1639         sgen_nursery_alloc_prepare_for_minor ();
1640
1641         degraded_mode = 0;
1642         objects_pinned = 0;
1643
1644         SGEN_LOG (1, "Start nursery collection %d %p-%p, size: %d", gc_stats.minor_gc_count, nursery_section->data, nursery_section->end_data, (int)(nursery_section->end_data - nursery_section->data));
1645
1646         /* world must be stopped already */
1647         TV_GETTIME (btv);
1648         time_minor_pre_collection_fragment_clear += TV_ELAPSED (atv, btv);
1649
1650         sgen_client_pre_collection_checks ();
1651
1652         major_collector.start_nursery_collection ();
1653
1654         sgen_memgov_minor_collection_start ();
1655
1656         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, is_parallel);
1657         ctx = CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, &gc_thread_gray_queue);
1658
1659         gc_stats.minor_gc_count ++;
1660
1661         sgen_process_fin_stage_entries ();
1662
1663         /* pin from pinned handles */
1664         sgen_init_pinning ();
1665         sgen_client_binary_protocol_mark_start (GENERATION_NURSERY);
1666         pin_from_roots (nursery_section->data, nursery_section->end_data, ctx);
1667         /* pin cemented objects */
1668         sgen_pin_cemented_objects ();
1669         /* identify pinned objects */
1670         sgen_optimize_pin_queue ();
1671         sgen_pinning_setup_section (nursery_section);
1672
1673         pin_objects_in_nursery (FALSE, ctx);
1674         sgen_pinning_trim_queue_to_section (nursery_section);
1675
1676         if (remset_consistency_checks)
1677                 sgen_check_remset_consistency ();
1678
1679         if (whole_heap_check_before_collection) {
1680                 sgen_clear_nursery_fragments ();
1681                 sgen_check_whole_heap (FALSE);
1682         }
1683
1684         TV_GETTIME (atv);
1685         time_minor_pinning += TV_ELAPSED (btv, atv);
1686         SGEN_LOG (2, "Finding pinned pointers: %zd in %lld usecs", sgen_get_pinned_count (), (long long)TV_ELAPSED (btv, atv));
1687         SGEN_LOG (4, "Start scan with %zd pinned objects", sgen_get_pinned_count ());
1688
1689         remset.start_scan_remsets ();
1690
1691         enqueue_scan_remembered_set_jobs (&gc_thread_gray_queue, is_parallel ? object_ops_par : object_ops_nopar, is_parallel);
1692
1693         /* we don't have complete write barrier yet, so we scan all the old generation sections */
1694         TV_GETTIME (btv);
1695         time_minor_scan_remsets += TV_ELAPSED (atv, btv);
1696         SGEN_LOG (2, "Old generation scan: %lld usecs", (long long)TV_ELAPSED (atv, btv));
1697
1698         sgen_pin_stats_report ();
1699
1700         /* FIXME: Why do we do this at this specific, seemingly random, point? */
1701         sgen_client_collecting_minor (&fin_ready_queue, &critical_fin_queue);
1702
1703         TV_GETTIME (atv);
1704         time_minor_scan_pinned += TV_ELAPSED (btv, atv);
1705
1706         enqueue_scan_from_roots_jobs (&gc_thread_gray_queue, nursery_section->data, nursery_section->end_data, is_parallel ? object_ops_par : object_ops_nopar, is_parallel);
1707
1708         if (is_parallel) {
1709                 gray_queue_redirect (&gc_thread_gray_queue);
1710                 sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1711                 sgen_workers_join ();
1712         }
1713
1714         TV_GETTIME (btv);
1715         time_minor_scan_roots += TV_ELAPSED (atv, btv);
1716
1717         finish_gray_stack (GENERATION_NURSERY, ctx);
1718
1719         TV_GETTIME (atv);
1720         time_minor_finish_gray_stack += TV_ELAPSED (btv, atv);
1721         sgen_client_binary_protocol_mark_end (GENERATION_NURSERY);
1722
1723         if (objects_pinned) {
1724                 sgen_optimize_pin_queue ();
1725                 sgen_pinning_setup_section (nursery_section);
1726         }
1727
1728         /*
1729          * This is the latest point at which we can do this check, because
1730          * sgen_build_nursery_fragments() unpins nursery objects again.
1731          */
1732         if (remset_consistency_checks)
1733                 sgen_check_remset_consistency ();
1734
1735         /* walk the pin_queue, build up the fragment list of free memory, unmark
1736          * pinned objects as we go, memzero() the empty fragments so they are ready for the
1737          * next allocations.
1738          */
1739         sgen_client_binary_protocol_reclaim_start (GENERATION_NURSERY);
1740         fragment_total = sgen_build_nursery_fragments (nursery_section, unpin_queue);
1741         if (!fragment_total)
1742                 degraded_mode = 1;
1743
1744         /* Clear TLABs for all threads */
1745         sgen_clear_tlabs ();
1746
1747         sgen_client_binary_protocol_reclaim_end (GENERATION_NURSERY);
1748         TV_GETTIME (btv);
1749         time_minor_fragment_creation += TV_ELAPSED (atv, btv);
1750         SGEN_LOG (2, "Fragment creation: %lld usecs, %lu bytes available", (long long)TV_ELAPSED (atv, btv), (unsigned long)fragment_total);
1751
1752         if (remset_consistency_checks)
1753                 sgen_check_major_refs ();
1754
1755         major_collector.finish_nursery_collection ();
1756
1757         TV_GETTIME (last_minor_collection_end_tv);
1758         gc_stats.minor_gc_time += TV_ELAPSED (last_minor_collection_start_tv, last_minor_collection_end_tv);
1759
1760         sgen_debug_dump_heap ("minor", gc_stats.minor_gc_count - 1, NULL);
1761
1762         /* prepare the pin queue for the next collection */
1763         sgen_finish_pinning ();
1764         if (sgen_have_pending_finalizers ()) {
1765                 SGEN_LOG (4, "Finalizer-thread wakeup");
1766                 sgen_client_finalize_notify ();
1767         }
1768         sgen_pin_stats_reset ();
1769         /* clear cemented hash */
1770         sgen_cement_clear_below_threshold ();
1771
1772         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
1773
1774         check_scan_starts ();
1775
1776         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
1777
1778         sgen_memgov_minor_collection_end (reason, is_overflow);
1779
1780         /*objects are late pinned because of lack of memory, so a major is a good call*/
1781         needs_major = objects_pinned > 0;
1782         current_collection_generation = -1;
1783         objects_pinned = 0;
1784
1785         binary_protocol_collection_end (gc_stats.minor_gc_count - 1, GENERATION_NURSERY, 0, 0);
1786
1787         if (check_nursery_objects_pinned && !sgen_minor_collector.is_split)
1788                 sgen_check_nursery_objects_pinned (unpin_queue != NULL);
1789
1790         return needs_major;
1791 }
1792
1793 typedef enum {
1794         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_SERIAL,
1795         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT,
1796         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT
1797 } CopyOrMarkFromRootsMode;
1798
1799 static void
1800 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)
1801 {
1802         LOSObject *bigobj;
1803         TV_DECLARE (atv);
1804         TV_DECLARE (btv);
1805         /* FIXME: only use these values for the precise scan
1806          * note that to_space pointers should be excluded anyway...
1807          */
1808         char *heap_start = NULL;
1809         char *heap_end = (char*)-1;
1810         ScanCopyContext ctx = CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, gc_thread_gray_queue);
1811         gboolean concurrent = mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_SERIAL;
1812
1813         SGEN_ASSERT (0, !!concurrent == !!concurrent_collection_in_progress, "We've been called with the wrong mode.");
1814
1815         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1816                 /*This cleans up unused fragments */
1817                 sgen_nursery_allocator_prepare_for_pinning ();
1818
1819                 if (do_concurrent_checks)
1820                         sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
1821         } else {
1822                 /* The concurrent collector doesn't touch the nursery. */
1823                 sgen_nursery_alloc_prepare_for_major ();
1824         }
1825
1826         TV_GETTIME (atv);
1827
1828         /* Pinning depends on this */
1829         sgen_clear_nursery_fragments ();
1830
1831         if (whole_heap_check_before_collection)
1832                 sgen_check_whole_heap (TRUE);
1833
1834         TV_GETTIME (btv);
1835         time_major_pre_collection_fragment_clear += TV_ELAPSED (atv, btv);
1836
1837         objects_pinned = 0;
1838
1839         sgen_client_pre_collection_checks ();
1840
1841         if (mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1842                 /* Remsets are not useful for a major collection */
1843                 remset.clear_cards ();
1844         }
1845
1846         sgen_process_fin_stage_entries ();
1847
1848         TV_GETTIME (atv);
1849         sgen_init_pinning ();
1850         SGEN_LOG (6, "Collecting pinned addresses");
1851         pin_from_roots ((void*)lowest_heap_address, (void*)highest_heap_address, ctx);
1852         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1853                 /* Pin cemented objects that were forced */
1854                 sgen_pin_cemented_objects ();
1855         }
1856         sgen_optimize_pin_queue ();
1857         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1858                 /*
1859                  * Cemented objects that are in the pinned list will be marked. When
1860                  * marking concurrently we won't mark mod-union cards for these objects.
1861                  * Instead they will remain cemented until the next major collection,
1862                  * when we will recheck if they are still pinned in the roots.
1863                  */
1864                 sgen_cement_force_pinned ();
1865         }
1866
1867         sgen_client_collecting_major_1 ();
1868
1869         /*
1870          * pin_queue now contains all candidate pointers, sorted and
1871          * uniqued.  We must do two passes now to figure out which
1872          * objects are pinned.
1873          *
1874          * The first is to find within the pin_queue the area for each
1875          * section.  This requires that the pin_queue be sorted.  We
1876          * also process the LOS objects and pinned chunks here.
1877          *
1878          * The second, destructive, pass is to reduce the section
1879          * areas to pointers to the actually pinned objects.
1880          */
1881         SGEN_LOG (6, "Pinning from sections");
1882         /* first pass for the sections */
1883         sgen_find_section_pin_queue_start_end (nursery_section);
1884         /* identify possible pointers to the insize of large objects */
1885         SGEN_LOG (6, "Pinning from large objects");
1886         for (bigobj = los_object_list; bigobj; bigobj = bigobj->next) {
1887                 size_t dummy;
1888                 if (sgen_find_optimized_pin_queue_area ((char*)bigobj->data, (char*)bigobj->data + sgen_los_object_size (bigobj), &dummy, &dummy)) {
1889                         binary_protocol_pin (bigobj->data, (gpointer)LOAD_VTABLE (bigobj->data), safe_object_get_size (bigobj->data));
1890
1891                         if (sgen_los_object_is_pinned (bigobj->data)) {
1892                                 SGEN_ASSERT (0, mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT, "LOS objects can only be pinned here after concurrent marking.");
1893                                 continue;
1894                         }
1895                         sgen_los_pin_object (bigobj->data);
1896                         if (SGEN_OBJECT_HAS_REFERENCES (bigobj->data))
1897                                 GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (gc_thread_gray_queue, bigobj->data, sgen_obj_get_descriptor ((GCObject*)bigobj->data));
1898                         sgen_pin_stats_register_object (bigobj->data, GENERATION_OLD);
1899                         SGEN_LOG (6, "Marked large object %p (%s) size: %lu from roots", bigobj->data,
1900                                         sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (bigobj->data)),
1901                                         (unsigned long)sgen_los_object_size (bigobj));
1902
1903                         sgen_client_pinned_los_object (bigobj->data);
1904                 }
1905         }
1906
1907         pin_objects_in_nursery (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT, ctx);
1908         if (check_nursery_objects_pinned && !sgen_minor_collector.is_split)
1909                 sgen_check_nursery_objects_pinned (mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT);
1910
1911         major_collector.pin_objects (gc_thread_gray_queue);
1912         if (old_next_pin_slot)
1913                 *old_next_pin_slot = sgen_get_pinned_count ();
1914
1915         TV_GETTIME (btv);
1916         time_major_pinning += TV_ELAPSED (atv, btv);
1917         SGEN_LOG (2, "Finding pinned pointers: %zd in %lld usecs", sgen_get_pinned_count (), (long long)TV_ELAPSED (atv, btv));
1918         SGEN_LOG (4, "Start scan with %zd pinned objects", sgen_get_pinned_count ());
1919
1920         major_collector.init_to_space ();
1921
1922         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Why are the workers not done when we start or finish a major collection?");
1923         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1924                 if (object_ops_par != NULL)
1925                         sgen_workers_set_num_active_workers (0);
1926                 if (sgen_workers_have_idle_work ()) {
1927                         /*
1928                          * We force the finish of the worker with the new object ops context
1929                          * which can also do copying. We need to have finished pinning.
1930                          */
1931                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1932
1933                         sgen_workers_join ();
1934                 }
1935         }
1936
1937 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
1938         main_gc_thread = mono_native_thread_self ();
1939 #endif
1940
1941         sgen_client_collecting_major_2 ();
1942
1943         TV_GETTIME (atv);
1944         time_major_scan_pinned += TV_ELAPSED (btv, atv);
1945
1946         sgen_client_collecting_major_3 (&fin_ready_queue, &critical_fin_queue);
1947
1948         enqueue_scan_from_roots_jobs (gc_thread_gray_queue, heap_start, heap_end, object_ops_nopar, FALSE);
1949
1950         TV_GETTIME (btv);
1951         time_major_scan_roots += TV_ELAPSED (atv, btv);
1952
1953         /*
1954          * We start the concurrent worker after pinning and after we scanned the roots
1955          * in order to make sure that the worker does not finish before handling all
1956          * the roots.
1957          */
1958         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1959                 sgen_workers_set_num_active_workers (1);
1960                 gray_queue_redirect (gc_thread_gray_queue);
1961                 if (precleaning_enabled) {
1962                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, workers_finish_callback);
1963                 } else {
1964                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1965                 }
1966         }
1967
1968         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1969                 int i, split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
1970                 gboolean parallel = object_ops_par != NULL;
1971
1972                 /* If we're not parallel we finish the collection on the gc thread */
1973                 if (parallel)
1974                         gray_queue_redirect (gc_thread_gray_queue);
1975
1976                 /* Mod union card table */
1977                 for (i = 0; i < split_count; i++) {
1978                         ParallelScanJob *psj;
1979
1980                         psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan mod union cardtable", job_scan_major_mod_union_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1981                         psj->scan_job.ops = object_ops_par ? object_ops_par : object_ops_nopar;
1982                         psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1983                         psj->job_index = i;
1984                         sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, parallel);
1985
1986                         psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan LOS mod union cardtable", job_scan_los_mod_union_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1987                         psj->scan_job.ops = object_ops_par ? object_ops_par : object_ops_nopar;
1988                         psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1989                         psj->job_index = i;
1990                         sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, parallel);
1991                 }
1992
1993                 if (parallel) {
1994                         /*
1995                          * If we enqueue a job while workers are running we need to sgen_workers_ensure_awake
1996                          * in order to make sure that we are running the idle func and draining all worker
1997                          * gray queues. The operation of starting workers implies this, so we start them after
1998                          * in order to avoid doing this operation twice. The workers will drain the main gray
1999                          * stack that contained roots and pinned objects and also scan the mod union card
2000                          * table.
2001                          */
2002                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
2003                         sgen_workers_join ();
2004                 }
2005         }
2006
2007         sgen_pin_stats_report ();
2008
2009         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
2010                 sgen_finish_pinning ();
2011
2012                 sgen_pin_stats_reset ();
2013
2014                 if (do_concurrent_checks)
2015                         sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
2016         }
2017 }
2018
2019 static void
2020 major_start_collection (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, const char *reason, gboolean concurrent, size_t *old_next_pin_slot)
2021 {
2022         SgenObjectOperations *object_ops_nopar, *object_ops_par = NULL;
2023
2024         binary_protocol_collection_begin (gc_stats.major_gc_count, GENERATION_OLD);
2025
2026         current_collection_generation = GENERATION_OLD;
2027
2028         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2029
2030         if (!concurrent)
2031                 sgen_cement_reset ();
2032
2033         if (concurrent) {
2034                 g_assert (major_collector.is_concurrent);
2035                 concurrent_collection_in_progress = TRUE;
2036
2037                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_concurrent_start;
2038                 if (major_collector.is_parallel)
2039                         object_ops_par = &major_collector.major_ops_conc_par_start;
2040
2041         } else {
2042                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_serial;
2043         }
2044
2045         reset_pinned_from_failed_allocation ();
2046
2047         sgen_memgov_major_collection_start (concurrent, reason);
2048
2049         //count_ref_nonref_objs ();
2050         //consistency_check ();
2051
2052         check_scan_starts ();
2053
2054         degraded_mode = 0;
2055         SGEN_LOG (1, "Start major collection %d", gc_stats.major_gc_count);
2056         gc_stats.major_gc_count ++;
2057
2058         if (major_collector.start_major_collection)
2059                 major_collector.start_major_collection ();
2060
2061         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);
2062 }
2063
2064 static void
2065 major_finish_collection (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, const char *reason, gboolean is_overflow, size_t old_next_pin_slot, gboolean forced)
2066 {
2067         ScannedObjectCounts counts;
2068         SgenObjectOperations *object_ops_nopar;
2069         mword fragment_total;
2070         TV_DECLARE (atv);
2071         TV_DECLARE (btv);
2072
2073         TV_GETTIME (btv);
2074
2075         if (concurrent_collection_in_progress) {
2076                 SgenObjectOperations *object_ops_par = NULL;
2077
2078                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_concurrent_finish;
2079                 if (major_collector.is_parallel)
2080                         object_ops_par = &major_collector.major_ops_conc_par_finish;
2081
2082                 major_copy_or_mark_from_roots (gc_thread_gray_queue, NULL, COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT, object_ops_nopar, object_ops_par);
2083
2084 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
2085                 main_gc_thread = NULL;
2086 #endif
2087         } else {
2088                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_serial;
2089         }
2090
2091         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2092
2093         finish_gray_stack (GENERATION_OLD, CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, gc_thread_gray_queue));
2094         TV_GETTIME (atv);
2095         time_major_finish_gray_stack += TV_ELAPSED (btv, atv);
2096
2097         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Can't have workers working after joining");
2098
2099         if (objects_pinned) {
2100                 g_assert (!concurrent_collection_in_progress);
2101
2102                 /*
2103                  * This is slow, but we just OOM'd.
2104                  *
2105                  * See comment at `sgen_pin_queue_clear_discarded_entries` for how the pin
2106                  * queue is laid out at this point.
2107                  */
2108                 sgen_pin_queue_clear_discarded_entries (nursery_section, old_next_pin_slot);
2109                 /*
2110                  * We need to reestablish all pinned nursery objects in the pin queue
2111                  * because they're needed for fragment creation.  Unpinning happens by
2112                  * walking the whole queue, so it's not necessary to reestablish where major
2113                  * heap block pins are - all we care is that they're still in there
2114                  * somewhere.
2115                  */
2116                 sgen_optimize_pin_queue ();
2117                 sgen_find_section_pin_queue_start_end (nursery_section);
2118                 objects_pinned = 0;
2119         }
2120
2121         reset_heap_boundaries ();
2122         sgen_update_heap_boundaries ((mword)sgen_get_nursery_start (), (mword)sgen_get_nursery_end ());
2123
2124         /* walk the pin_queue, build up the fragment list of free memory, unmark
2125          * pinned objects as we go, memzero() the empty fragments so they are ready for the
2126          * next allocations.
2127          */
2128         fragment_total = sgen_build_nursery_fragments (nursery_section, NULL);
2129         if (!fragment_total)
2130                 degraded_mode = 1;
2131         SGEN_LOG (4, "Free space in nursery after major %ld", (long)fragment_total);
2132
2133         if (do_concurrent_checks && concurrent_collection_in_progress)
2134                 sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
2135
2136         /* prepare the pin queue for the next collection */
2137         sgen_finish_pinning ();
2138
2139         /* Clear TLABs for all threads */
2140         sgen_clear_tlabs ();
2141
2142         sgen_pin_stats_reset ();
2143
2144         sgen_cement_clear_below_threshold ();
2145
2146         if (check_mark_bits_after_major_collection)
2147                 sgen_check_heap_marked (concurrent_collection_in_progress);
2148
2149         TV_GETTIME (btv);
2150         time_major_fragment_creation += TV_ELAPSED (atv, btv);
2151
2152         binary_protocol_sweep_begin (GENERATION_OLD, !major_collector.sweeps_lazily);
2153         sgen_memgov_major_pre_sweep ();
2154
2155         TV_GETTIME (atv);
2156         time_major_free_bigobjs += TV_ELAPSED (btv, atv);
2157
2158         sgen_los_sweep ();
2159
2160         TV_GETTIME (btv);
2161         time_major_los_sweep += TV_ELAPSED (atv, btv);
2162
2163         major_collector.sweep ();
2164
2165         binary_protocol_sweep_end (GENERATION_OLD, !major_collector.sweeps_lazily);
2166
2167         TV_GETTIME (atv);
2168         time_major_sweep += TV_ELAPSED (btv, atv);
2169
2170         sgen_debug_dump_heap ("major", gc_stats.major_gc_count - 1, reason);
2171
2172         if (sgen_have_pending_finalizers ()) {
2173                 SGEN_LOG (4, "Finalizer-thread wakeup");
2174                 sgen_client_finalize_notify ();
2175         }
2176
2177         sgen_memgov_major_collection_end (forced, concurrent_collection_in_progress, reason, is_overflow);
2178         current_collection_generation = -1;
2179
2180         memset (&counts, 0, sizeof (ScannedObjectCounts));
2181         major_collector.finish_major_collection (&counts);
2182
2183         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2184
2185         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Can't have workers working after major collection has finished");
2186         if (concurrent_collection_in_progress)
2187                 concurrent_collection_in_progress = FALSE;
2188
2189         check_scan_starts ();
2190
2191         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
2192
2193         //consistency_check ();
2194
2195         binary_protocol_collection_end (gc_stats.major_gc_count - 1, GENERATION_OLD, counts.num_scanned_objects, counts.num_unique_scanned_objects);
2196 }
2197
2198 static gboolean
2199 major_do_collection (const char *reason, gboolean is_overflow, gboolean forced)
2200 {
2201         TV_DECLARE (time_start);
2202         TV_DECLARE (time_end);
2203         size_t old_next_pin_slot;
2204         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2205
2206         if (disable_major_collections)
2207                 return FALSE;
2208
2209         if (major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked) {
2210                 long long num_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2211                 g_assert (!num_marked);
2212         }
2213
2214         /* world must be stopped already */
2215         TV_GETTIME (time_start);
2216
2217         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, FALSE);
2218         major_start_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, FALSE, &old_next_pin_slot);
2219         major_finish_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, is_overflow, old_next_pin_slot, forced);
2220         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2221
2222         TV_GETTIME (time_end);
2223         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (time_start, time_end);
2224
2225         /* FIXME: also report this to the user, preferably in gc-end. */
2226         if (major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked)
2227                 major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2228
2229         return bytes_pinned_from_failed_allocation > 0;
2230 }
2231
2232 static void
2233 major_start_concurrent_collection (const char *reason)
2234 {
2235         TV_DECLARE (time_start);
2236         TV_DECLARE (time_end);
2237         long long num_objects_marked;
2238         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2239
2240         if (disable_major_collections)
2241                 return;
2242
2243         TV_GETTIME (time_start);
2244         SGEN_TV_GETTIME (time_major_conc_collection_start);
2245
2246         num_objects_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2247         g_assert (num_objects_marked == 0);
2248
2249         binary_protocol_concurrent_start ();
2250
2251         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, TRUE);
2252         // FIXME: store reason and pass it when finishing
2253         major_start_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, TRUE, NULL);
2254         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2255
2256         num_objects_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2257
2258         TV_GETTIME (time_end);
2259         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (time_start, time_end);
2260
2261         current_collection_generation = -1;
2262 }
2263
2264 /*
2265  * Returns whether the major collection has finished.
2266  */
2267 static gboolean
2268 major_should_finish_concurrent_collection (void)
2269 {
2270         return sgen_workers_all_done ();
2271 }
2272
2273 static void
2274 major_update_concurrent_collection (void)
2275 {
2276         TV_DECLARE (total_start);
2277         TV_DECLARE (total_end);
2278
2279         TV_GETTIME (total_start);
2280
2281         binary_protocol_concurrent_update ();
2282
2283         major_collector.update_cardtable_mod_union ();
2284         sgen_los_update_cardtable_mod_union ();
2285
2286         TV_GETTIME (total_end);
2287         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (total_start, total_end);
2288 }
2289
2290 static void
2291 major_finish_concurrent_collection (gboolean forced)
2292 {
2293         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2294         TV_DECLARE (total_start);
2295         TV_DECLARE (total_end);
2296
2297         TV_GETTIME (total_start);
2298
2299         binary_protocol_concurrent_finish ();
2300
2301         /*
2302          * We need to stop all workers since we're updating the cardtable below.
2303          * The workers will be resumed with a finishing pause context to avoid
2304          * additional cardtable and object scanning.
2305          */
2306         sgen_workers_stop_all_workers ();
2307
2308         SGEN_TV_GETTIME (time_major_conc_collection_end);
2309         gc_stats.major_gc_time_concurrent += SGEN_TV_ELAPSED (time_major_conc_collection_start, time_major_conc_collection_end);
2310
2311         major_collector.update_cardtable_mod_union ();
2312         sgen_los_update_cardtable_mod_union ();
2313
2314         if (mod_union_consistency_check)
2315                 sgen_check_mod_union_consistency ();
2316
2317         current_collection_generation = GENERATION_OLD;
2318         sgen_cement_reset ();
2319         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, FALSE);
2320         major_finish_collection (&gc_thread_gray_queue, "finishing", FALSE, -1, forced);
2321         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2322
2323         TV_GETTIME (total_end);
2324         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (total_start, total_end);
2325
2326         current_collection_generation = -1;
2327 }
2328
2329 /*
2330  * Ensure an allocation request for @size will succeed by freeing enough memory.
2331  *
2332  * LOCKING: The GC lock MUST be held.
2333  */
2334 void
2335 sgen_ensure_free_space (size_t size, int generation)
2336 {
2337         int generation_to_collect = -1;
2338         const char *reason = NULL;
2339
2340         if (generation == GENERATION_OLD) {
2341                 if (sgen_need_major_collection (size)) {
2342                         reason = "LOS overflow";
2343                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2344                 }
2345         } else {
2346                 if (degraded_mode) {
2347                         if (sgen_need_major_collection (size)) {
2348                                 reason = "Degraded mode overflow";
2349                                 generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2350                         }
2351                 } else if (sgen_need_major_collection (size)) {
2352                         reason = concurrent_collection_in_progress ? "Forced finish concurrent collection" : "Minor allowance";
2353                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2354                 } else {
2355                         generation_to_collect = GENERATION_NURSERY;
2356                         reason = "Nursery full";                        
2357                 }
2358         }
2359
2360         if (generation_to_collect == -1) {
2361                 if (concurrent_collection_in_progress && sgen_workers_all_done ()) {
2362                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2363                         reason = "Finish concurrent collection";
2364                 }
2365         }
2366
2367         if (generation_to_collect == -1)
2368                 return;
2369         sgen_perform_collection (size, generation_to_collect, reason, FALSE, TRUE);
2370 }
2371
2372 /*
2373  * LOCKING: Assumes the GC lock is held.
2374  */
2375 void
2376 sgen_perform_collection (size_t requested_size, int generation_to_collect, const char *reason, gboolean wait_to_finish, gboolean stw)
2377 {
2378         TV_DECLARE (gc_total_start);
2379         TV_DECLARE (gc_total_end);
2380         int overflow_generation_to_collect = -1;
2381         int oldest_generation_collected = generation_to_collect;
2382         const char *overflow_reason = NULL;
2383         gboolean finish_concurrent = concurrent_collection_in_progress && (major_should_finish_concurrent_collection () || generation_to_collect == GENERATION_OLD);
2384
2385         binary_protocol_collection_requested (generation_to_collect, requested_size, wait_to_finish ? 1 : 0);
2386
2387         SGEN_ASSERT (0, generation_to_collect == GENERATION_NURSERY || generation_to_collect == GENERATION_OLD, "What generation is this?");
2388
2389         if (stw)
2390                 sgen_stop_world (generation_to_collect);
2391         else
2392                 SGEN_ASSERT (0, sgen_is_world_stopped (), "We can only collect if the world is stopped");
2393                 
2394
2395         TV_GETTIME (gc_total_start);
2396
2397         // FIXME: extract overflow reason
2398         // FIXME: minor overflow for concurrent case
2399         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY && !finish_concurrent) {
2400                 if (concurrent_collection_in_progress)
2401                         major_update_concurrent_collection ();
2402
2403                 if (collect_nursery (reason, FALSE, NULL) && !concurrent_collection_in_progress) {
2404                         overflow_generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2405                         overflow_reason = "Minor overflow";
2406                 }
2407         } else if (finish_concurrent) {
2408                 major_finish_concurrent_collection (wait_to_finish);
2409                 oldest_generation_collected = GENERATION_OLD;
2410         } else {
2411                 SGEN_ASSERT (0, generation_to_collect == GENERATION_OLD, "We should have handled nursery collections above");
2412                 if (major_collector.is_concurrent && !wait_to_finish) {
2413                         collect_nursery ("Concurrent start", FALSE, NULL);
2414                         major_start_concurrent_collection (reason);
2415                         oldest_generation_collected = GENERATION_NURSERY;
2416                 } else if (major_do_collection (reason, FALSE, wait_to_finish)) {
2417                         overflow_generation_to_collect = GENERATION_NURSERY;
2418                         overflow_reason = "Excessive pinning";
2419                 }
2420         }
2421
2422         if (overflow_generation_to_collect != -1) {
2423                 SGEN_ASSERT (0, !concurrent_collection_in_progress, "We don't yet support overflow collections with the concurrent collector");
2424
2425                 /*
2426                  * We need to do an overflow collection, either because we ran out of memory
2427                  * or the nursery is fully pinned.
2428                  */
2429
2430                 if (overflow_generation_to_collect == GENERATION_NURSERY)
2431                         collect_nursery (overflow_reason, TRUE, NULL);
2432                 else
2433                         major_do_collection (overflow_reason, TRUE, wait_to_finish);
2434
2435                 oldest_generation_collected = MAX (oldest_generation_collected, overflow_generation_to_collect);
2436         }
2437
2438         SGEN_LOG (2, "Heap size: %lu, LOS size: %lu", (unsigned long)sgen_gc_get_total_heap_allocation (), (unsigned long)los_memory_usage);
2439
2440         /* this also sets the proper pointers for the next allocation */
2441         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY && !sgen_can_alloc_size (requested_size)) {
2442                 /* TypeBuilder and MonoMethod are killing mcs with fragmentation */
2443                 SGEN_LOG (1, "nursery collection didn't find enough room for %zd alloc (%zd pinned)", requested_size, sgen_get_pinned_count ());
2444                 sgen_dump_pin_queue ();
2445                 degraded_mode = 1;
2446         }
2447
2448         TV_GETTIME (gc_total_end);
2449         time_max = MAX (time_max, TV_ELAPSED (gc_total_start, gc_total_end));
2450
2451         if (stw)
2452                 sgen_restart_world (oldest_generation_collected);
2453 }
2454
2455 /*
2456  * ######################################################################
2457  * ########  Memory allocation from the OS
2458  * ######################################################################
2459  * This section of code deals with getting memory from the OS and
2460  * allocating memory for GC-internal data structures.
2461  * Internal memory can be handled with a freelist for small objects.
2462  */
2463
2464 /*
2465  * Debug reporting.
2466  */
2467 G_GNUC_UNUSED static void
2468 report_internal_mem_usage (void)
2469 {
2470         printf ("Internal memory usage:\n");
2471         sgen_report_internal_mem_usage ();
2472         printf ("Pinned memory usage:\n");
2473         major_collector.report_pinned_memory_usage ();
2474 }
2475
2476 /*
2477  * ######################################################################
2478  * ########  Finalization support
2479  * ######################################################################
2480  */
2481
2482 /*
2483  * If the object has been forwarded it means it's still referenced from a root. 
2484  * If it is pinned it's still alive as well.
2485  * A LOS object is only alive if we have pinned it.
2486  * Return TRUE if @obj is ready to be finalized.
2487  */
2488 static inline gboolean
2489 sgen_is_object_alive (GCObject *object)
2490 {
2491         if (ptr_in_nursery (object))
2492                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
2493
2494         return sgen_major_is_object_alive (object);
2495 }
2496
2497 /*
2498  * This function returns true if @object is either alive and belongs to the
2499  * current collection - major collections are full heap, so old gen objects
2500  * are never alive during a minor collection.
2501  */
2502 static inline int
2503 sgen_is_object_alive_and_on_current_collection (GCObject *object)
2504 {
2505         if (ptr_in_nursery (object))
2506                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
2507
2508         if (current_collection_generation == GENERATION_NURSERY)
2509                 return FALSE;
2510
2511         return sgen_major_is_object_alive (object);
2512 }
2513
2514
2515 gboolean
2516 sgen_gc_is_object_ready_for_finalization (GCObject *object)
2517 {
2518         return !sgen_is_object_alive (object);
2519 }
2520
2521 void
2522 sgen_queue_finalization_entry (GCObject *obj)
2523 {
2524         gboolean critical = sgen_client_object_has_critical_finalizer (obj);
2525
2526         sgen_pointer_queue_add (critical ? &critical_fin_queue : &fin_ready_queue, obj);
2527
2528         sgen_client_object_queued_for_finalization (obj);
2529 }
2530
2531 gboolean
2532 sgen_object_is_live (GCObject *obj)
2533 {
2534         return sgen_is_object_alive_and_on_current_collection (obj);
2535 }
2536
2537 /*
2538  * `System.GC.WaitForPendingFinalizers` first checks `sgen_have_pending_finalizers()` to
2539  * determine whether it can exit quickly.  The latter must therefore only return FALSE if
2540  * all finalizers have really finished running.
2541  *
2542  * `sgen_gc_invoke_finalizers()` first dequeues a finalizable object, and then finalizes it.
2543  * This means that just checking whether the queues are empty leaves the possibility that an
2544  * object might have been dequeued but not yet finalized.  That's why we need the additional
2545  * flag `pending_unqueued_finalizer`.
2546  */
2547
2548 static volatile gboolean pending_unqueued_finalizer = FALSE;
2549 volatile gboolean sgen_suspend_finalizers = FALSE;
2550
2551 void
2552 sgen_set_suspend_finalizers (void)
2553 {
2554         sgen_suspend_finalizers = TRUE;
2555 }
2556
2557 int
2558 sgen_gc_invoke_finalizers (void)
2559 {
2560         int count = 0;
2561
2562         g_assert (!pending_unqueued_finalizer);
2563
2564         /* FIXME: batch to reduce lock contention */
2565         while (sgen_have_pending_finalizers ()) {
2566                 GCObject *obj;
2567
2568                 LOCK_GC;
2569
2570                 /*
2571                  * We need to set `pending_unqueued_finalizer` before dequeing the
2572                  * finalizable object.
2573                  */
2574                 if (!sgen_pointer_queue_is_empty (&fin_ready_queue)) {
2575                         pending_unqueued_finalizer = TRUE;
2576                         mono_memory_write_barrier ();
2577                         obj = (GCObject *)sgen_pointer_queue_pop (&fin_ready_queue);
2578                 } else if (!sgen_pointer_queue_is_empty (&critical_fin_queue)) {
2579                         pending_unqueued_finalizer = TRUE;
2580                         mono_memory_write_barrier ();
2581                         obj = (GCObject *)sgen_pointer_queue_pop (&critical_fin_queue);
2582                 } else {
2583                         obj = NULL;
2584                 }
2585
2586                 if (obj)
2587                         SGEN_LOG (7, "Finalizing object %p (%s)", obj, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj)));
2588
2589                 UNLOCK_GC;
2590
2591                 if (!obj)
2592                         break;
2593
2594                 count++;
2595                 /* the object is on the stack so it is pinned */
2596                 /*g_print ("Calling finalizer for object: %p (%s)\n", obj, sgen_client_object_safe_name (obj));*/
2597                 sgen_client_run_finalize (obj);
2598         }
2599
2600         if (pending_unqueued_finalizer) {
2601                 mono_memory_write_barrier ();
2602                 pending_unqueued_finalizer = FALSE;
2603         }
2604
2605         return count;
2606 }
2607
2608 gboolean
2609 sgen_have_pending_finalizers (void)
2610 {
2611         if (sgen_suspend_finalizers)
2612                 return FALSE;
2613         return pending_unqueued_finalizer || !sgen_pointer_queue_is_empty (&fin_ready_queue) || !sgen_pointer_queue_is_empty (&critical_fin_queue);
2614 }
2615
2616 /*
2617  * ######################################################################
2618  * ########  registered roots support
2619  * ######################################################################
2620  */
2621
2622 /*
2623  * We do not coalesce roots.
2624  */
2625 int
2626 sgen_register_root (char *start, size_t size, SgenDescriptor descr, int root_type, int source, const char *msg)
2627 {
2628         RootRecord new_root;
2629         int i;
2630         LOCK_GC;
2631         for (i = 0; i < ROOT_TYPE_NUM; ++i) {
2632                 RootRecord *root = (RootRecord *)sgen_hash_table_lookup (&roots_hash [i], start);
2633                 /* we allow changing the size and the descriptor (for thread statics etc) */
2634                 if (root) {
2635                         size_t old_size = root->end_root - start;
2636                         root->end_root = start + size;
2637                         SGEN_ASSERT (0, !!root->root_desc == !!descr, "Can't change whether a root is precise or conservative.");
2638                         SGEN_ASSERT (0, root->source == source, "Can't change a root's source identifier.");
2639                         SGEN_ASSERT (0, !!root->msg == !!msg, "Can't change a root's message.");
2640                         root->root_desc = descr;
2641                         roots_size += size;
2642                         roots_size -= old_size;
2643                         UNLOCK_GC;
2644                         return TRUE;
2645                 }
2646         }
2647
2648         new_root.end_root = start + size;
2649         new_root.root_desc = descr;
2650         new_root.source = source;
2651         new_root.msg = msg;
2652
2653         sgen_hash_table_replace (&roots_hash [root_type], start, &new_root, NULL);
2654         roots_size += size;
2655
2656         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);
2657
2658         UNLOCK_GC;
2659         return TRUE;
2660 }
2661
2662 void
2663 sgen_deregister_root (char* addr)
2664 {
2665         int root_type;
2666         RootRecord root;
2667
2668         LOCK_GC;
2669         for (root_type = 0; root_type < ROOT_TYPE_NUM; ++root_type) {
2670                 if (sgen_hash_table_remove (&roots_hash [root_type], addr, &root))
2671                         roots_size -= (root.end_root - addr);
2672         }
2673         UNLOCK_GC;
2674 }
2675
2676 void
2677 sgen_wbroots_iterate_live_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback cb)
2678 {
2679         void **start_root;
2680         RootRecord *root;
2681         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_WBARRIER], void **, start_root, RootRecord *, root) {
2682                 cb ((mword)start_root, (mword)root->end_root - (mword)start_root);
2683         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
2684 }
2685
2686 /* Root equivalent of sgen_client_cardtable_scan_object */
2687 static void
2688 sgen_wbroot_scan_card_table (void** start_root, mword size,  ScanCopyContext ctx)
2689 {
2690         ScanPtrFieldFunc scan_field_func = ctx.ops->scan_ptr_field;
2691         guint8 *card_data = sgen_card_table_get_card_scan_address ((mword)start_root);
2692         guint8 *card_base = card_data;
2693         mword card_count = sgen_card_table_number_of_cards_in_range ((mword)start_root, size);
2694         guint8 *card_data_end = card_data + card_count;
2695         mword extra_idx = 0;
2696         char *obj_start = sgen_card_table_align_pointer (start_root);
2697         char *obj_end = (char*)start_root + size;
2698 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2699         guint8 *overflow_scan_end = NULL;
2700 #endif
2701
2702 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2703         /*Check for overflow and if so, setup to scan in two steps*/
2704         if (card_data_end >= SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END) {
2705                 overflow_scan_end = sgen_shadow_cardtable + (card_data_end - SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END);
2706                 card_data_end = SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END;
2707         }
2708
2709 LOOP_HEAD:
2710 #endif
2711
2712         card_data = sgen_find_next_card (card_data, card_data_end);
2713
2714         for (; card_data < card_data_end; card_data = sgen_find_next_card (card_data + 1, card_data_end)) {
2715                 size_t idx = (card_data - card_base) + extra_idx;
2716                 char *start = (char*)(obj_start + idx * CARD_SIZE_IN_BYTES);
2717                 char *card_end = start + CARD_SIZE_IN_BYTES;
2718                 char *elem = start, *first_elem = start;
2719
2720                 /*
2721                  * Don't clean first and last card on 32bit systems since they
2722                  * may also be part from other roots.
2723                  */
2724                 if (card_data != card_base && card_data != (card_data_end - 1))
2725                         sgen_card_table_prepare_card_for_scanning (card_data);
2726
2727                 card_end = MIN (card_end, obj_end);
2728
2729                 if (elem < (char*)start_root)
2730                         first_elem = elem = (char*)start_root;
2731
2732                 for (; elem < card_end; elem += SIZEOF_VOID_P) {
2733                         if (*(GCObject**)elem)
2734                                 scan_field_func (NULL, (GCObject**)elem, ctx.queue);
2735                 }
2736
2737                 binary_protocol_card_scan (first_elem, elem - first_elem);
2738         }
2739
2740 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2741         if (overflow_scan_end) {
2742                 extra_idx = card_data - card_base;
2743                 card_base = card_data = sgen_shadow_cardtable;
2744                 card_data_end = overflow_scan_end;
2745                 overflow_scan_end = NULL;
2746                 goto LOOP_HEAD;
2747         }
2748 #endif
2749 }
2750
2751 void
2752 sgen_wbroots_scan_card_table (ScanCopyContext ctx)
2753 {
2754         void **start_root;
2755         RootRecord *root;
2756
2757         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_WBARRIER], void **, start_root, RootRecord *, root) {
2758                 SGEN_ASSERT (0, (root->root_desc & ROOT_DESC_TYPE_MASK) == ROOT_DESC_VECTOR, "Unsupported root type");
2759
2760                 sgen_wbroot_scan_card_table (start_root, (mword)root->end_root - (mword)start_root, ctx);
2761         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
2762 }
2763
2764 /*
2765  * ######################################################################
2766  * ########  Thread handling (stop/start code)
2767  * ######################################################################
2768  */
2769
2770 int
2771 sgen_get_current_collection_generation (void)
2772 {
2773         return current_collection_generation;
2774 }
2775
2776 void*
2777 sgen_thread_register (SgenThreadInfo* info, void *stack_bottom_fallback)
2778 {
2779         info->tlab_start = info->tlab_next = info->tlab_temp_end = info->tlab_real_end = NULL;
2780
2781         sgen_client_thread_register (info, stack_bottom_fallback);
2782
2783         return info;
2784 }
2785
2786 void
2787 sgen_thread_unregister (SgenThreadInfo *p)
2788 {
2789         sgen_client_thread_unregister (p);
2790 }
2791
2792 /*
2793  * ######################################################################
2794  * ########  Write barriers
2795  * ######################################################################
2796  */
2797
2798 /*
2799  * Note: the write barriers first do the needed GC work and then do the actual store:
2800  * this way the value is visible to the conservative GC scan after the write barrier
2801  * itself. If a GC interrupts the barrier in the middle, value will be kept alive by
2802  * the conservative scan, otherwise by the remembered set scan.
2803  */
2804
2805 /**
2806  * mono_gc_wbarrier_arrayref_copy:
2807  */
2808 void
2809 mono_gc_wbarrier_arrayref_copy (gpointer dest_ptr, gpointer src_ptr, int count)
2810 {
2811         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_arrayref_copy);
2812         /*This check can be done without taking a lock since dest_ptr array is pinned*/
2813         if (ptr_in_nursery (dest_ptr) || count <= 0) {
2814                 mono_gc_memmove_aligned (dest_ptr, src_ptr, count * sizeof (gpointer));
2815                 return;
2816         }
2817
2818 #ifdef SGEN_HEAVY_BINARY_PROTOCOL
2819         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ()) {
2820                 int i;
2821                 for (i = 0; i < count; ++i) {
2822                         gpointer dest = (gpointer*)dest_ptr + i;
2823                         gpointer obj = *((gpointer*)src_ptr + i);
2824                         if (obj)
2825                                 binary_protocol_wbarrier (dest, obj, (gpointer)LOAD_VTABLE (obj));
2826                 }
2827         }
2828 #endif
2829
2830         remset.wbarrier_arrayref_copy (dest_ptr, src_ptr, count);
2831 }
2832
2833 /**
2834  * mono_gc_wbarrier_generic_nostore:
2835  */
2836 void
2837 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (gpointer ptr)
2838 {
2839         gpointer obj;
2840
2841         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_generic_store);
2842
2843         sgen_client_wbarrier_generic_nostore_check (ptr);
2844
2845         obj = *(gpointer*)ptr;
2846         if (obj)
2847                 binary_protocol_wbarrier (ptr, obj, (gpointer)LOAD_VTABLE (obj));
2848
2849         /*
2850          * We need to record old->old pointer locations for the
2851          * concurrent collector.
2852          */
2853         if (!ptr_in_nursery (obj) && !concurrent_collection_in_progress) {
2854                 SGEN_LOG (8, "Skipping remset at %p", ptr);
2855                 return;
2856         }
2857
2858         SGEN_LOG (8, "Adding remset at %p", ptr);
2859
2860         remset.wbarrier_generic_nostore (ptr);
2861 }
2862
2863 /**
2864  * mono_gc_wbarrier_generic_store:
2865  */
2866 void
2867 mono_gc_wbarrier_generic_store (gpointer ptr, GCObject* value)
2868 {
2869         SGEN_LOG (8, "Wbarrier store at %p to %p (%s)", ptr, value, value ? sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (value)) : "null");
2870         SGEN_UPDATE_REFERENCE_ALLOW_NULL (ptr, value);
2871         if (ptr_in_nursery (value) || concurrent_collection_in_progress)
2872                 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (ptr);
2873         sgen_dummy_use (value);
2874 }
2875
2876 /**
2877  * mono_gc_wbarrier_generic_store_atomic:
2878  * Same as \c mono_gc_wbarrier_generic_store but performs the store
2879  * as an atomic operation with release semantics.
2880  */
2881 void
2882 mono_gc_wbarrier_generic_store_atomic (gpointer ptr, GCObject *value)
2883 {
2884         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_generic_store_atomic);
2885
2886         SGEN_LOG (8, "Wbarrier atomic store at %p to %p (%s)", ptr, value, value ? sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (value)) : "null");
2887
2888         InterlockedWritePointer ((volatile gpointer *)ptr, value);
2889
2890         if (ptr_in_nursery (value) || concurrent_collection_in_progress)
2891                 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (ptr);
2892
2893         sgen_dummy_use (value);
2894 }
2895
2896 void
2897 sgen_wbarrier_range_copy (gpointer _dest, gpointer _src, int size)
2898 {
2899         remset.wbarrier_range_copy (_dest,_src, size);
2900 }
2901
2902 /*
2903  * ######################################################################
2904  * ########  Other mono public interface functions.
2905  * ######################################################################
2906  */
2907
2908 void
2909 sgen_gc_collect (int generation)
2910 {
2911         LOCK_GC;
2912         if (generation > 1)
2913                 generation = 1;
2914         sgen_perform_collection (0, generation, "user request", TRUE, TRUE);
2915         UNLOCK_GC;
2916 }
2917
2918 int
2919 sgen_gc_collection_count (int generation)
2920 {
2921         if (generation == 0)
2922                 return gc_stats.minor_gc_count;
2923         return gc_stats.major_gc_count;
2924 }
2925
2926 size_t
2927 sgen_gc_get_used_size (void)
2928 {
2929         gint64 tot = 0;
2930         LOCK_GC;
2931         tot = los_memory_usage;
2932         tot += nursery_section->end_data - nursery_section->data;
2933         tot += major_collector.get_used_size ();
2934         /* FIXME: account for pinned objects */
2935         UNLOCK_GC;
2936         return tot;
2937 }
2938
2939 void
2940 sgen_env_var_error (const char *env_var, const char *fallback, const char *description_format, ...)
2941 {
2942         va_list ap;
2943
2944         va_start (ap, description_format);
2945
2946         fprintf (stderr, "Warning: In environment variable `%s': ", env_var);
2947         vfprintf (stderr, description_format, ap);
2948         if (fallback)
2949                 fprintf (stderr, " - %s", fallback);
2950         fprintf (stderr, "\n");
2951
2952         va_end (ap);
2953 }
2954
2955 static gboolean
2956 parse_double_in_interval (const char *env_var, const char *opt_name, const char *opt, double min, double max, double *result)
2957 {
2958         char *endptr;
2959         double val = strtod (opt, &endptr);
2960         if (endptr == opt) {
2961                 sgen_env_var_error (env_var, "Using default value.", "`%s` must be a number.", opt_name);
2962                 return FALSE;
2963         }
2964         else if (val < min || val > max) {
2965                 sgen_env_var_error (env_var, "Using default value.", "`%s` must be between %.2f - %.2f.", opt_name, min, max);
2966                 return FALSE;
2967         }
2968         *result = val;
2969         return TRUE;
2970 }
2971
2972 void
2973 sgen_gc_init (void)
2974 {
2975         char *env;
2976         char **opts, **ptr;
2977         char *major_collector_opt = NULL;
2978         char *minor_collector_opt = NULL;
2979         char *params_opts = NULL;
2980         char *debug_opts = NULL;
2981         size_t max_heap = 0;
2982         size_t soft_limit = 0;
2983         int result;
2984         gboolean debug_print_allowance = FALSE;
2985         double allowance_ratio = 0, save_target = 0;
2986         gboolean cement_enabled = TRUE;
2987
2988         do {
2989                 result = InterlockedCompareExchange (&gc_initialized, -1, 0);
2990                 switch (result) {
2991                 case 1:
2992                         /* already inited */
2993                         return;
2994                 case -1:
2995                         /* being inited by another thread */
2996                         mono_thread_info_usleep (1000);
2997                         break;
2998                 case 0:
2999                         /* we will init it */
3000                         break;
3001                 default:
3002                         g_assert_not_reached ();
3003                 }
3004         } while (result != 0);
3005
3006         SGEN_TV_GETTIME (sgen_init_timestamp);
3007
3008 #ifdef SGEN_WITHOUT_MONO
3009         mono_thread_smr_init ();
3010 #endif
3011
3012         mono_coop_mutex_init (&gc_mutex);
3013
3014         gc_debug_file = stderr;
3015
3016         mono_coop_mutex_init (&sgen_interruption_mutex);
3017
3018         if ((env = g_getenv (MONO_GC_PARAMS_NAME)) || gc_params_options) {
3019                 params_opts = g_strdup_printf ("%s,%s", gc_params_options ? gc_params_options : "", env ? env : "");
3020                 g_free (env);
3021         }
3022
3023         if (params_opts) {
3024                 opts = g_strsplit (params_opts, ",", -1);
3025                 for (ptr = opts; *ptr; ++ptr) {
3026                         char *opt = *ptr;
3027                         if (g_str_has_prefix (opt, "major=")) {
3028                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3029                                 major_collector_opt = g_strdup (opt);
3030                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "minor=")) {
3031                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3032                                 minor_collector_opt = g_strdup (opt);
3033                         }
3034                 }
3035         } else {
3036                 opts = NULL;
3037         }
3038
3039         init_stats ();
3040         sgen_init_internal_allocator ();
3041         sgen_init_nursery_allocator ();
3042         sgen_init_fin_weak_hash ();
3043         sgen_init_hash_table ();
3044         sgen_init_descriptors ();
3045         sgen_init_gray_queues ();
3046         sgen_init_allocator ();
3047         sgen_init_gchandles ();
3048
3049         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_SECTION, SGEN_SIZEOF_GC_MEM_SECTION);
3050         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_GRAY_QUEUE, sizeof (GrayQueueSection));
3051
3052         sgen_client_init ();
3053
3054         if (!minor_collector_opt) {
3055                 sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector, FALSE);
3056         } else {
3057                 if (!strcmp (minor_collector_opt, "simple")) {
3058                 use_simple_nursery:
3059                         sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector, FALSE);
3060                 } else if (!strcmp (minor_collector_opt, "simple-par")) {
3061                         sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector, TRUE);
3062                 } else if (!strcmp (minor_collector_opt, "split")) {
3063                         sgen_split_nursery_init (&sgen_minor_collector);
3064                 } else {
3065                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using `simple` instead.", "Unknown minor collector `%s'.", minor_collector_opt);
3066                         goto use_simple_nursery;
3067                 }
3068         }
3069
3070         if (!major_collector_opt) {
3071         use_default_major:
3072                 DEFAULT_MAJOR_INIT (&major_collector);
3073         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep")) {
3074                 sgen_marksweep_init (&major_collector);
3075         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep-conc")) {
3076                 sgen_marksweep_conc_init (&major_collector);
3077         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep-conc-par")) {
3078                 sgen_marksweep_conc_par_init (&major_collector);
3079         } else {
3080                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using `" DEFAULT_MAJOR_NAME "` instead.", "Unknown major collector `%s'.", major_collector_opt);
3081                 goto use_default_major;
3082         }
3083
3084         if (opts) {
3085                 gboolean usage_printed = FALSE;
3086
3087                 for (ptr = opts; *ptr; ++ptr) {
3088                         char *opt = *ptr;
3089                         if (!strcmp (opt, ""))
3090                                 continue;
3091                         if (g_str_has_prefix (opt, "major="))
3092                                 continue;
3093                         if (g_str_has_prefix (opt, "minor="))
3094                                 continue;
3095                         if (g_str_has_prefix (opt, "max-heap-size=")) {
3096                                 size_t page_size = mono_pagesize ();
3097                                 size_t max_heap_candidate = 0;
3098                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3099                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &max_heap_candidate)) {
3100                                         max_heap = (max_heap_candidate + page_size - 1) & ~(size_t)(page_size - 1);
3101                                         if (max_heap != max_heap_candidate)
3102                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Rounding up.", "`max-heap-size` size must be a multiple of %d.", page_size);
3103                                 } else {
3104                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`max-heap-size` must be an integer.");
3105                                 }
3106                                 continue;
3107                         }
3108                         if (g_str_has_prefix (opt, "soft-heap-limit=")) {
3109                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3110                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &soft_limit)) {
3111                                         if (soft_limit <= 0) {
3112                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`soft-heap-limit` must be positive.");
3113                                                 soft_limit = 0;
3114                                         }
3115                                 } else {
3116                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`soft-heap-limit` must be an integer.");
3117                                 }
3118                                 continue;
3119                         }
3120                         if (g_str_has_prefix (opt, "nursery-size=")) {
3121                                 size_t val;
3122                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3123                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &val)) {
3124                                         if ((val & (val - 1))) {
3125                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`nursery-size` must be a power of two.");
3126                                                 continue;
3127                                         }
3128
3129                                         if (val < SGEN_MAX_NURSERY_WASTE) {
3130                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.",
3131                                                                 "`nursery-size` must be at least %d bytes.", SGEN_MAX_NURSERY_WASTE);
3132                                                 continue;
3133                                         }
3134
3135                                         sgen_nursery_size = val;
3136                                         sgen_nursery_bits = 0;
3137                                         while (ONE_P << (++ sgen_nursery_bits) != sgen_nursery_size)
3138                                                 ;
3139                                 } else {
3140                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`nursery-size` must be an integer.");
3141                                         continue;
3142                                 }
3143                                 continue;
3144                         }
3145                         if (g_str_has_prefix (opt, "save-target-ratio=")) {
3146                                 double val;
3147                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3148                                 if (parse_double_in_interval (MONO_GC_PARAMS_NAME, "save-target-ratio", opt,
3149                                                 SGEN_MIN_SAVE_TARGET_RATIO, SGEN_MAX_SAVE_TARGET_RATIO, &val)) {
3150                                         save_target = val;
3151                                 }
3152                                 continue;
3153                         }
3154                         if (g_str_has_prefix (opt, "default-allowance-ratio=")) {
3155                                 double val;
3156                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3157                                 if (parse_double_in_interval (MONO_GC_PARAMS_NAME, "default-allowance-ratio", opt,
3158                                                 SGEN_MIN_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, SGEN_MAX_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, &val)) {
3159                                         allowance_ratio = val;
3160                                 }
3161                                 continue;
3162                         }
3163
3164                         if (!strcmp (opt, "cementing")) {
3165                                 cement_enabled = TRUE;
3166                                 continue;
3167                         }
3168                         if (!strcmp (opt, "no-cementing")) {
3169                                 cement_enabled = FALSE;
3170                                 continue;
3171                         }
3172
3173                         if (!strcmp (opt, "precleaning")) {
3174                                 precleaning_enabled = TRUE;
3175                                 continue;
3176                         }
3177                         if (!strcmp (opt, "no-precleaning")) {
3178                                 precleaning_enabled = FALSE;
3179                                 continue;
3180                         }
3181
3182                         if (major_collector.handle_gc_param && major_collector.handle_gc_param (opt))
3183                                 continue;
3184
3185                         if (sgen_minor_collector.handle_gc_param && sgen_minor_collector.handle_gc_param (opt))
3186                                 continue;
3187
3188                         if (sgen_client_handle_gc_param (opt))
3189                                 continue;
3190
3191                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Ignoring.", "Unknown option `%s`.", opt);
3192
3193                         if (usage_printed)
3194                                 continue;
3195
3196                         fprintf (stderr, "\n%s must be a comma-delimited list of one or more of the following:\n", MONO_GC_PARAMS_NAME);
3197                         fprintf (stderr, "  max-heap-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3198                         fprintf (stderr, "  soft-heap-limit=n (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3199                         fprintf (stderr, "  nursery-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3200                         fprintf (stderr, "  major=COLLECTOR (where COLLECTOR is `marksweep', `marksweep-conc', `marksweep-par')\n");
3201                         fprintf (stderr, "  minor=COLLECTOR (where COLLECTOR is `simple' or `split')\n");
3202                         fprintf (stderr, "  wbarrier=WBARRIER (where WBARRIER is `remset' or `cardtable')\n");
3203                         fprintf (stderr, "  [no-]cementing\n");
3204                         if (major_collector.print_gc_param_usage)
3205                                 major_collector.print_gc_param_usage ();
3206                         if (sgen_minor_collector.print_gc_param_usage)
3207                                 sgen_minor_collector.print_gc_param_usage ();
3208                         sgen_client_print_gc_params_usage ();
3209                         fprintf (stderr, " Experimental options:\n");
3210                         fprintf (stderr, "  save-target-ratio=R (where R must be between %.2f - %.2f).\n", SGEN_MIN_SAVE_TARGET_RATIO, SGEN_MAX_SAVE_TARGET_RATIO);
3211                         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);
3212                         fprintf (stderr, "\n");
3213
3214                         usage_printed = TRUE;
3215                 }
3216                 g_strfreev (opts);
3217         }
3218
3219         if (major_collector_opt)
3220                 g_free (major_collector_opt);
3221
3222         if (minor_collector_opt)
3223                 g_free (minor_collector_opt);
3224
3225         if (params_opts)
3226                 g_free (params_opts);
3227
3228         alloc_nursery ();
3229
3230         sgen_pinning_init ();
3231         sgen_cement_init (cement_enabled);
3232
3233         if ((env = g_getenv (MONO_GC_DEBUG_NAME)) || gc_debug_options) {
3234                 debug_opts = g_strdup_printf ("%s,%s", gc_debug_options ? gc_debug_options  : "", env ? env : "");
3235                 g_free (env);
3236         }
3237
3238         if (debug_opts) {
3239                 gboolean usage_printed = FALSE;
3240
3241                 opts = g_strsplit (debug_opts, ",", -1);
3242                 for (ptr = opts; ptr && *ptr; ptr ++) {
3243                         char *opt = *ptr;
3244                         if (!strcmp (opt, ""))
3245                                 continue;
3246                         if (opt [0] >= '0' && opt [0] <= '9') {
3247                                 gc_debug_level = atoi (opt);
3248                                 opt++;
3249                                 if (opt [0] == ':')
3250                                         opt++;
3251                                 if (opt [0]) {
3252                                         char *rf = g_strdup_printf ("%s.%d", opt, mono_process_current_pid ());
3253                                         gc_debug_file = fopen (rf, "wb");
3254                                         if (!gc_debug_file)
3255                                                 gc_debug_file = stderr;
3256                                         g_free (rf);
3257                                 }
3258                         } else if (!strcmp (opt, "print-allowance")) {
3259                                 debug_print_allowance = TRUE;
3260                         } else if (!strcmp (opt, "print-pinning")) {
3261                                 sgen_pin_stats_enable ();
3262                         } else if (!strcmp (opt, "verify-before-allocs")) {
3263                                 verify_before_allocs = 1;
3264                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3265                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "max-valloc-size=")) {
3266                                 size_t max_valloc_size;
3267                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3268                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (arg, &max_valloc_size)) {
3269                                         mono_valloc_set_limit (max_valloc_size);
3270                                 } else {
3271                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, NULL, "`max-valloc-size` must be an integer.");
3272                                 }
3273                                 continue;
3274                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "verify-before-allocs=")) {
3275                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3276                                 verify_before_allocs = atoi (arg);
3277                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3278                         } else if (!strcmp (opt, "collect-before-allocs")) {
3279                                 collect_before_allocs = 1;
3280                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3281                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "collect-before-allocs=")) {
3282                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3283                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3284                                 collect_before_allocs = atoi (arg);
3285                         } else if (!strcmp (opt, "verify-before-collections")) {
3286                                 whole_heap_check_before_collection = TRUE;
3287                         } else if (!strcmp (opt, "check-remset-consistency")) {
3288                                 remset_consistency_checks = TRUE;
3289                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3290                         } else if (!strcmp (opt, "mod-union-consistency-check")) {
3291                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
3292                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "`mod-union-consistency-check` only works with concurrent major collector.");
3293                                         continue;
3294                                 }
3295                                 mod_union_consistency_check = TRUE;
3296                         } else if (!strcmp (opt, "check-mark-bits")) {
3297                                 check_mark_bits_after_major_collection = TRUE;
3298                         } else if (!strcmp (opt, "check-nursery-pinned")) {
3299                                 check_nursery_objects_pinned = TRUE;
3300                         } else if (!strcmp (opt, "clear-at-gc")) {
3301                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3302                         } else if (!strcmp (opt, "clear-nursery-at-gc")) {
3303                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3304                         } else if (!strcmp (opt, "clear-at-tlab-creation")) {
3305                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION;
3306                         } else if (!strcmp (opt, "debug-clear-at-tlab-creation")) {
3307                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION_DEBUG;
3308                         } else if (!strcmp (opt, "check-scan-starts")) {
3309                                 do_scan_starts_check = TRUE;
3310                         } else if (!strcmp (opt, "verify-nursery-at-minor-gc")) {
3311                                 do_verify_nursery = TRUE;
3312                         } else if (!strcmp (opt, "check-concurrent")) {
3313                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
3314                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "`check-concurrent` only works with concurrent major collectors.");
3315                                         continue;
3316                                 }
3317                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3318                                 do_concurrent_checks = TRUE;
3319                         } else if (!strcmp (opt, "dump-nursery-at-minor-gc")) {
3320                                 do_dump_nursery_content = TRUE;
3321                         } else if (!strcmp (opt, "disable-minor")) {
3322                                 disable_minor_collections = TRUE;
3323                         } else if (!strcmp (opt, "disable-major")) {
3324                                 disable_major_collections = TRUE;
3325                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "heap-dump=")) {
3326                                 char *filename = strchr (opt, '=') + 1;
3327                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3328                                 sgen_debug_enable_heap_dump (filename);
3329                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "binary-protocol=")) {
3330                                 char *filename = strchr (opt, '=') + 1;
3331                                 char *colon = strrchr (filename, ':');
3332                                 size_t limit = 0;
3333                                 if (colon) {
3334                                         if (!mono_gc_parse_environment_string_extract_number (colon + 1, &limit)) {
3335                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring limit.", "Binary protocol file size limit must be an integer.");
3336                                                 limit = -1;
3337                                         }
3338                                         *colon = '\0';
3339                                 }
3340                                 binary_protocol_init (filename, (long long)limit);
3341                         } else if (!strcmp (opt, "nursery-canaries")) {
3342                                 do_verify_nursery = TRUE;
3343                                 enable_nursery_canaries = TRUE;
3344                         } else if (!sgen_client_handle_gc_debug (opt)) {
3345                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "Unknown option `%s`.", opt);
3346
3347                                 if (usage_printed)
3348                                         continue;
3349
3350                                 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);
3351                                 fprintf (stderr, "Valid <option>s are:\n");
3352                                 fprintf (stderr, "  collect-before-allocs[=<n>]\n");
3353                                 fprintf (stderr, "  verify-before-allocs[=<n>]\n");
3354                                 fprintf (stderr, "  max-valloc-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3355                                 fprintf (stderr, "  check-remset-consistency\n");
3356                                 fprintf (stderr, "  check-mark-bits\n");
3357                                 fprintf (stderr, "  check-nursery-pinned\n");
3358                                 fprintf (stderr, "  verify-before-collections\n");
3359                                 fprintf (stderr, "  verify-nursery-at-minor-gc\n");
3360                                 fprintf (stderr, "  dump-nursery-at-minor-gc\n");
3361                                 fprintf (stderr, "  disable-minor\n");
3362                                 fprintf (stderr, "  disable-major\n");
3363                                 fprintf (stderr, "  check-concurrent\n");
3364                                 fprintf (stderr, "  clear-[nursery-]at-gc\n");
3365                                 fprintf (stderr, "  clear-at-tlab-creation\n");
3366                                 fprintf (stderr, "  debug-clear-at-tlab-creation\n");
3367                                 fprintf (stderr, "  check-scan-starts\n");
3368                                 fprintf (stderr, "  print-allowance\n");
3369                                 fprintf (stderr, "  print-pinning\n");
3370                                 fprintf (stderr, "  heap-dump=<filename>\n");
3371                                 fprintf (stderr, "  binary-protocol=<filename>[:<file-size-limit>]\n");
3372                                 fprintf (stderr, "  nursery-canaries\n");
3373                                 sgen_client_print_gc_debug_usage ();
3374                                 fprintf (stderr, "\n");
3375
3376                                 usage_printed = TRUE;
3377                         }
3378                 }
3379                 g_strfreev (opts);
3380         }
3381
3382         if (debug_opts)
3383                 g_free (debug_opts);
3384
3385         if (check_mark_bits_after_major_collection)
3386                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3387
3388         if (major_collector.post_param_init)
3389                 major_collector.post_param_init (&major_collector);
3390
3391         if (major_collector.is_concurrent || sgen_minor_collector.is_parallel) {
3392                 int num_workers = 1;
3393                 if (major_collector.is_parallel || sgen_minor_collector.is_parallel) {
3394                         /* FIXME Detect the number of physical cores, instead of logical */
3395                         num_workers = mono_cpu_count () / 2;
3396                         if (num_workers < 1)
3397                                 num_workers = 1;
3398                 }
3399                 sgen_workers_init (num_workers, (SgenWorkerCallback) major_collector.worker_init_cb);
3400         }
3401
3402         sgen_memgov_init (max_heap, soft_limit, debug_print_allowance, allowance_ratio, save_target);
3403
3404         memset (&remset, 0, sizeof (remset));
3405
3406         sgen_card_table_init (&remset);
3407
3408         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");
3409
3410         gc_initialized = 1;
3411
3412         sgen_init_bridge ();
3413 }
3414
3415 gboolean
3416 sgen_gc_initialized ()
3417 {
3418         return gc_initialized > 0;
3419 }
3420
3421 NurseryClearPolicy
3422 sgen_get_nursery_clear_policy (void)
3423 {
3424         return nursery_clear_policy;
3425 }
3426
3427 void
3428 sgen_gc_lock (void)
3429 {
3430         mono_coop_mutex_lock (&gc_mutex);
3431 }
3432
3433 void
3434 sgen_gc_unlock (void)
3435 {
3436         mono_coop_mutex_unlock (&gc_mutex);
3437 }
3438
3439 void
3440 sgen_major_collector_iterate_live_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback callback)
3441 {
3442         major_collector.iterate_live_block_ranges (callback);
3443 }
3444
3445 void
3446 sgen_major_collector_iterate_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback callback)
3447 {
3448         major_collector.iterate_block_ranges (callback);
3449 }
3450
3451 SgenMajorCollector*
3452 sgen_get_major_collector (void)
3453 {
3454         return &major_collector;
3455 }
3456
3457 SgenMinorCollector*
3458 sgen_get_minor_collector (void)
3459 {
3460         return &sgen_minor_collector;
3461 }
3462
3463 SgenRememberedSet*
3464 sgen_get_remset (void)
3465 {
3466         return &remset;
3467 }
3468
3469 static void
3470 count_cards (long long *major_total, long long *major_marked, long long *los_total, long long *los_marked)
3471 {
3472         sgen_get_major_collector ()->count_cards (major_total, major_marked);
3473         sgen_los_count_cards (los_total, los_marked);
3474 }
3475
3476 static gboolean world_is_stopped = FALSE;
3477
3478 /* LOCKING: assumes the GC lock is held */
3479 void
3480 sgen_stop_world (int generation)
3481 {
3482         long long major_total = -1, major_marked = -1, los_total = -1, los_marked = -1;
3483
3484         SGEN_ASSERT (0, !world_is_stopped, "Why are we stopping a stopped world?");
3485
3486         binary_protocol_world_stopping (generation, sgen_timestamp (), (gpointer) (gsize) mono_native_thread_id_get ());
3487
3488         sgen_client_stop_world (generation);
3489
3490         world_is_stopped = TRUE;
3491
3492         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ())
3493                 count_cards (&major_total, &major_marked, &los_total, &los_marked);
3494         binary_protocol_world_stopped (generation, sgen_timestamp (), major_total, major_marked, los_total, los_marked);
3495 }
3496
3497 /* LOCKING: assumes the GC lock is held */
3498 void
3499 sgen_restart_world (int generation)
3500 {
3501         long long major_total = -1, major_marked = -1, los_total = -1, los_marked = -1;
3502         gint64 stw_time;
3503
3504         SGEN_ASSERT (0, world_is_stopped, "Why are we restarting a running world?");
3505
3506         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ())
3507                 count_cards (&major_total, &major_marked, &los_total, &los_marked);
3508         binary_protocol_world_restarting (generation, sgen_timestamp (), major_total, major_marked, los_total, los_marked);
3509
3510         world_is_stopped = FALSE;
3511
3512         sgen_client_restart_world (generation, &stw_time);
3513
3514         binary_protocol_world_restarted (generation, sgen_timestamp ());
3515
3516         if (sgen_client_bridge_need_processing ())
3517                 sgen_client_bridge_processing_finish (generation);
3518
3519         sgen_memgov_collection_end (generation, stw_time);
3520 }
3521
3522 gboolean
3523 sgen_is_world_stopped (void)
3524 {
3525         return world_is_stopped;
3526 }
3527
3528 void
3529 sgen_check_whole_heap_stw (void)
3530 {
3531         sgen_stop_world (0);
3532         sgen_clear_nursery_fragments ();
3533         sgen_check_whole_heap (TRUE);
3534         sgen_restart_world (0);
3535 }
3536
3537 gint64
3538 sgen_timestamp (void)
3539 {
3540         SGEN_TV_DECLARE (timestamp);
3541         SGEN_TV_GETTIME (timestamp);
3542         return SGEN_TV_ELAPSED (sgen_init_timestamp, timestamp);
3543 }
3544
3545 #endif /* HAVE_SGEN_GC */