[sgen] Use the idle object ops for worker jobs
[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 int sgen_max_pause_time = SGEN_MAX_PAUSE_TIME;
292 static float sgen_max_pause_margin = SGEN_MAX_PAUSE_MARGIN;
293
294 static SGEN_TV_DECLARE (time_major_conc_collection_start);
295 static SGEN_TV_DECLARE (time_major_conc_collection_end);
296
297 int gc_debug_level = 0;
298 FILE* gc_debug_file;
299 static char* gc_params_options;
300 static char* gc_debug_options;
301
302 /*
303 void
304 mono_gc_flush_info (void)
305 {
306         fflush (gc_debug_file);
307 }
308 */
309
310 #define TV_DECLARE SGEN_TV_DECLARE
311 #define TV_GETTIME SGEN_TV_GETTIME
312 #define TV_ELAPSED SGEN_TV_ELAPSED
313
314 static SGEN_TV_DECLARE (sgen_init_timestamp);
315
316 NurseryClearPolicy nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION;
317
318 #define object_is_forwarded     SGEN_OBJECT_IS_FORWARDED
319 #define object_is_pinned        SGEN_OBJECT_IS_PINNED
320 #define pin_object              SGEN_PIN_OBJECT
321
322 #define ptr_in_nursery sgen_ptr_in_nursery
323
324 #define LOAD_VTABLE     SGEN_LOAD_VTABLE
325
326 gboolean
327 nursery_canaries_enabled (void)
328 {
329         return enable_nursery_canaries;
330 }
331
332 #define safe_object_get_size    sgen_safe_object_get_size
333
334 #if defined(HAVE_CONC_GC_AS_DEFAULT)
335 /* Use concurrent major on deskstop platforms */
336 #define DEFAULT_MAJOR_INIT sgen_marksweep_conc_init
337 #define DEFAULT_MAJOR_NAME "marksweep-conc"
338 #else
339 #define DEFAULT_MAJOR_INIT sgen_marksweep_init
340 #define DEFAULT_MAJOR_NAME "marksweep"
341 #endif
342
343 /*
344  * ######################################################################
345  * ########  Global data.
346  * ######################################################################
347  */
348 MonoCoopMutex gc_mutex;
349
350 #define SCAN_START_SIZE SGEN_SCAN_START_SIZE
351
352 size_t degraded_mode = 0;
353
354 static mword bytes_pinned_from_failed_allocation = 0;
355
356 GCMemSection *nursery_section = NULL;
357 static volatile mword lowest_heap_address = ~(mword)0;
358 static volatile mword highest_heap_address = 0;
359
360 MonoCoopMutex sgen_interruption_mutex;
361
362 int current_collection_generation = -1;
363 volatile gboolean concurrent_collection_in_progress = FALSE;
364
365 /* objects that are ready to be finalized */
366 static SgenPointerQueue fin_ready_queue = SGEN_POINTER_QUEUE_INIT (INTERNAL_MEM_FINALIZE_READY);
367 static SgenPointerQueue critical_fin_queue = SGEN_POINTER_QUEUE_INIT (INTERNAL_MEM_FINALIZE_READY);
368
369 /* registered roots: the key to the hash is the root start address */
370 /* 
371  * Different kinds of roots are kept separate to speed up pin_from_roots () for example.
372  */
373 SgenHashTable roots_hash [ROOT_TYPE_NUM] = {
374         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL),
375         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL),
376         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL)
377 };
378 static mword roots_size = 0; /* amount of memory in the root set */
379
380 /* The size of a TLAB */
381 /* The bigger the value, the less often we have to go to the slow path to allocate a new 
382  * one, but the more space is wasted by threads not allocating much memory.
383  * FIXME: Tune this.
384  * FIXME: Make this self-tuning for each thread.
385  */
386 guint32 tlab_size = (1024 * 4);
387
388 #define MAX_SMALL_OBJ_SIZE      SGEN_MAX_SMALL_OBJ_SIZE
389
390 #define ALLOC_ALIGN             SGEN_ALLOC_ALIGN
391
392 #define ALIGN_UP                SGEN_ALIGN_UP
393
394 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
395 MonoNativeThreadId main_gc_thread = NULL;
396 #endif
397
398 /*Object was pinned during the current collection*/
399 static mword objects_pinned;
400
401 /*
402  * ######################################################################
403  * ########  Macros and function declarations.
404  * ######################################################################
405  */
406
407 /* forward declarations */
408 static void scan_from_registered_roots (char *addr_start, char *addr_end, int root_type, ScanCopyContext ctx);
409
410 static void pin_from_roots (void *start_nursery, void *end_nursery, ScanCopyContext ctx);
411 static void finish_gray_stack (int generation, ScanCopyContext ctx);
412
413
414 SgenMajorCollector major_collector;
415 SgenMinorCollector sgen_minor_collector;
416
417 static SgenRememberedSet remset;
418
419 /*
420  * The gray queue a worker job must use.  If we're not parallel or
421  * concurrent, we use the main gray queue.
422  */
423 static SgenGrayQueue*
424 sgen_workers_get_job_gray_queue (WorkerData *worker_data, SgenGrayQueue *default_gray_queue)
425 {
426         if (worker_data)
427                 return &worker_data->private_gray_queue;
428         SGEN_ASSERT (0, default_gray_queue, "Why don't we have a default gray queue when we're not running in a worker thread?");
429         return default_gray_queue;
430 }
431
432 static void
433 gray_queue_redirect (SgenGrayQueue *queue)
434 {
435         sgen_workers_take_from_queue (queue);
436 }
437
438 void
439 sgen_scan_area_with_callback (char *start, char *end, IterateObjectCallbackFunc callback, void *data, gboolean allow_flags, gboolean fail_on_canaries)
440 {
441         while (start < end) {
442                 size_t size;
443                 char *obj;
444
445                 if (!*(void**)start) {
446                         start += sizeof (void*); /* should be ALLOC_ALIGN, really */
447                         continue;
448                 }
449
450                 if (allow_flags) {
451                         if (!(obj = (char *)SGEN_OBJECT_IS_FORWARDED (start)))
452                                 obj = start;
453                 } else {
454                         obj = start;
455                 }
456
457                 if (!sgen_client_object_is_array_fill ((GCObject*)obj)) {
458                         CHECK_CANARY_FOR_OBJECT ((GCObject*)obj, fail_on_canaries);
459                         size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((GCObject*)obj));
460                         callback ((GCObject*)obj, size, data);
461                         CANARIFY_SIZE (size);
462                 } else {
463                         size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((GCObject*)obj));
464                 }
465
466                 start += size;
467         }
468 }
469
470 /*
471  * sgen_add_to_global_remset:
472  *
473  *   The global remset contains locations which point into newspace after
474  * a minor collection. This can happen if the objects they point to are pinned.
475  *
476  * LOCKING: If called from a parallel collector, the global remset
477  * lock must be held.  For serial collectors that is not necessary.
478  */
479 void
480 sgen_add_to_global_remset (gpointer ptr, GCObject *obj)
481 {
482         SGEN_ASSERT (5, sgen_ptr_in_nursery (obj), "Target pointer of global remset must be in the nursery");
483
484         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_add_to_global_remset);
485
486         if (!major_collector.is_concurrent) {
487                 SGEN_ASSERT (5, current_collection_generation != -1, "Global remsets can only be added during collections");
488         } else {
489                 if (current_collection_generation == -1)
490                         SGEN_ASSERT (5, sgen_concurrent_collection_in_progress (), "Global remsets outside of collection pauses can only be added by the concurrent collector");
491         }
492
493         if (!object_is_pinned (obj))
494                 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");
495         else if (sgen_cement_lookup_or_register (obj))
496                 return;
497
498         remset.record_pointer (ptr);
499
500         sgen_pin_stats_register_global_remset (obj);
501
502         SGEN_LOG (8, "Adding global remset for %p", ptr);
503         binary_protocol_global_remset (ptr, obj, (gpointer)SGEN_LOAD_VTABLE (obj));
504 }
505
506 /*
507  * sgen_drain_gray_stack:
508  *
509  *   Scan objects in the gray stack until the stack is empty. This should be called
510  * frequently after each object is copied, to achieve better locality and cache
511  * usage.
512  *
513  */
514 gboolean
515 sgen_drain_gray_stack (ScanCopyContext ctx)
516 {
517         SGEN_ASSERT (0, ctx.ops->drain_gray_stack, "Why do we have a scan/copy context with a missing drain gray stack function?");
518
519         return ctx.ops->drain_gray_stack (ctx.queue);
520 }
521
522 /*
523  * Addresses in the pin queue are already sorted. This function finds
524  * the object header for each address and pins the object. The
525  * addresses must be inside the nursery section.  The (start of the)
526  * address array is overwritten with the addresses of the actually
527  * pinned objects.  Return the number of pinned objects.
528  */
529 static int
530 pin_objects_from_nursery_pin_queue (gboolean do_scan_objects, ScanCopyContext ctx)
531 {
532         GCMemSection *section = nursery_section;
533         void **start =  sgen_pinning_get_entry (section->pin_queue_first_entry);
534         void **end = sgen_pinning_get_entry (section->pin_queue_last_entry);
535         void *start_nursery = section->data;
536         void *end_nursery = section->end_data;
537         void *last = NULL;
538         int count = 0;
539         void *search_start;
540         void *addr;
541         void *pinning_front = start_nursery;
542         size_t idx;
543         void **definitely_pinned = start;
544         ScanObjectFunc scan_func = ctx.ops->scan_object;
545         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
546
547         sgen_nursery_allocator_prepare_for_pinning ();
548
549         while (start < end) {
550                 GCObject *obj_to_pin = NULL;
551                 size_t obj_to_pin_size = 0;
552                 SgenDescriptor desc;
553
554                 addr = *start;
555
556                 SGEN_ASSERT (0, addr >= start_nursery && addr < end_nursery, "Potential pinning address out of range");
557                 SGEN_ASSERT (0, addr >= last, "Pin queue not sorted");
558
559                 if (addr == last) {
560                         ++start;
561                         continue;
562                 }
563
564                 SGEN_LOG (5, "Considering pinning addr %p", addr);
565                 /* We've already processed everything up to pinning_front. */
566                 if (addr < pinning_front) {
567                         start++;
568                         continue;
569                 }
570
571                 /*
572                  * Find the closest scan start <= addr.  We might search backward in the
573                  * scan_starts array because entries might be NULL.  In the worst case we
574                  * start at start_nursery.
575                  */
576                 idx = ((char*)addr - (char*)section->data) / SCAN_START_SIZE;
577                 SGEN_ASSERT (0, idx < section->num_scan_start, "Scan start index out of range");
578                 search_start = (void*)section->scan_starts [idx];
579                 if (!search_start || search_start > addr) {
580                         while (idx) {
581                                 --idx;
582                                 search_start = section->scan_starts [idx];
583                                 if (search_start && search_start <= addr)
584                                         break;
585                         }
586                         if (!search_start || search_start > addr)
587                                 search_start = start_nursery;
588                 }
589
590                 /*
591                  * If the pinning front is closer than the scan start we found, start
592                  * searching at the front.
593                  */
594                 if (search_start < pinning_front)
595                         search_start = pinning_front;
596
597                 /*
598                  * Now addr should be in an object a short distance from search_start.
599                  *
600                  * search_start must point to zeroed mem or point to an object.
601                  */
602                 do {
603                         size_t obj_size, canarified_obj_size;
604
605                         /* Skip zeros. */
606                         if (!*(void**)search_start) {
607                                 search_start = (void*)ALIGN_UP ((mword)search_start + sizeof (gpointer));
608                                 /* The loop condition makes sure we don't overrun addr. */
609                                 continue;
610                         }
611
612                         canarified_obj_size = obj_size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((GCObject*)search_start));
613
614                         /*
615                          * Filler arrays are marked by an invalid sync word.  We don't
616                          * consider them for pinning.  They are not delimited by canaries,
617                          * either.
618                          */
619                         if (!sgen_client_object_is_array_fill ((GCObject*)search_start)) {
620                                 CHECK_CANARY_FOR_OBJECT (search_start, TRUE);
621                                 CANARIFY_SIZE (canarified_obj_size);
622
623                                 if (addr >= search_start && (char*)addr < (char*)search_start + obj_size) {
624                                         /* This is the object we're looking for. */
625                                         obj_to_pin = (GCObject*)search_start;
626                                         obj_to_pin_size = canarified_obj_size;
627                                         break;
628                                 }
629                         }
630
631                         /* Skip to the next object */
632                         search_start = (void*)((char*)search_start + canarified_obj_size);
633                 } while (search_start <= addr);
634
635                 /* We've searched past the address we were looking for. */
636                 if (!obj_to_pin) {
637                         pinning_front = search_start;
638                         goto next_pin_queue_entry;
639                 }
640
641                 /*
642                  * We've found an object to pin.  It might still be a dummy array, but we
643                  * can advance the pinning front in any case.
644                  */
645                 pinning_front = (char*)obj_to_pin + obj_to_pin_size;
646
647                 /*
648                  * If this is a dummy array marking the beginning of a nursery
649                  * fragment, we don't pin it.
650                  */
651                 if (sgen_client_object_is_array_fill (obj_to_pin))
652                         goto next_pin_queue_entry;
653
654                 /*
655                  * Finally - pin the object!
656                  */
657                 desc = sgen_obj_get_descriptor_safe (obj_to_pin);
658                 if (do_scan_objects) {
659                         scan_func (obj_to_pin, desc, queue);
660                 } else {
661                         SGEN_LOG (4, "Pinned object %p, vtable %p (%s), count %d\n",
662                                         obj_to_pin, *(void**)obj_to_pin, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj_to_pin)), count);
663                         binary_protocol_pin (obj_to_pin,
664                                         (gpointer)LOAD_VTABLE (obj_to_pin),
665                                         safe_object_get_size (obj_to_pin));
666
667                         pin_object (obj_to_pin);
668                         GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (queue, obj_to_pin, desc);
669                         sgen_pin_stats_register_object (obj_to_pin, GENERATION_NURSERY);
670                         definitely_pinned [count] = obj_to_pin;
671                         count++;
672                 }
673                 if (concurrent_collection_in_progress)
674                         sgen_pinning_register_pinned_in_nursery (obj_to_pin);
675
676         next_pin_queue_entry:
677                 last = addr;
678                 ++start;
679         }
680         sgen_client_nursery_objects_pinned (definitely_pinned, count);
681         stat_pinned_objects += count;
682         return count;
683 }
684
685 static void
686 pin_objects_in_nursery (gboolean do_scan_objects, ScanCopyContext ctx)
687 {
688         size_t reduced_to;
689
690         if (nursery_section->pin_queue_first_entry == nursery_section->pin_queue_last_entry)
691                 return;
692
693         reduced_to = pin_objects_from_nursery_pin_queue (do_scan_objects, ctx);
694         nursery_section->pin_queue_last_entry = nursery_section->pin_queue_first_entry + reduced_to;
695 }
696
697 /*
698  * This function is only ever called (via `collector_pin_object()` in `sgen-copy-object.h`)
699  * when we can't promote an object because we're out of memory.
700  */
701 void
702 sgen_pin_object (GCObject *object, SgenGrayQueue *queue)
703 {
704         SGEN_ASSERT (0, sgen_ptr_in_nursery (object), "We're only supposed to use this for pinning nursery objects when out of memory.");
705
706         /*
707          * All pinned objects are assumed to have been staged, so we need to stage as well.
708          * Also, the count of staged objects shows that "late pinning" happened.
709          */
710         sgen_pin_stage_ptr (object);
711
712         SGEN_PIN_OBJECT (object);
713         binary_protocol_pin (object, (gpointer)LOAD_VTABLE (object), safe_object_get_size (object));
714
715         ++objects_pinned;
716         sgen_pin_stats_register_object (object, GENERATION_NURSERY);
717
718         GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (queue, object, sgen_obj_get_descriptor_safe (object));
719 }
720
721 /* Sort the addresses in array in increasing order.
722  * Done using a by-the book heap sort. Which has decent and stable performance, is pretty cache efficient.
723  */
724 void
725 sgen_sort_addresses (void **array, size_t size)
726 {
727         size_t i;
728         void *tmp;
729
730         for (i = 1; i < size; ++i) {
731                 size_t child = i;
732                 while (child > 0) {
733                         size_t parent = (child - 1) / 2;
734
735                         if (array [parent] >= array [child])
736                                 break;
737
738                         tmp = array [parent];
739                         array [parent] = array [child];
740                         array [child] = tmp;
741
742                         child = parent;
743                 }
744         }
745
746         for (i = size - 1; i > 0; --i) {
747                 size_t end, root;
748                 tmp = array [i];
749                 array [i] = array [0];
750                 array [0] = tmp;
751
752                 end = i - 1;
753                 root = 0;
754
755                 while (root * 2 + 1 <= end) {
756                         size_t child = root * 2 + 1;
757
758                         if (child < end && array [child] < array [child + 1])
759                                 ++child;
760                         if (array [root] >= array [child])
761                                 break;
762
763                         tmp = array [root];
764                         array [root] = array [child];
765                         array [child] = tmp;
766
767                         root = child;
768                 }
769         }
770 }
771
772 /* 
773  * Scan the memory between start and end and queue values which could be pointers
774  * to the area between start_nursery and end_nursery for later consideration.
775  * Typically used for thread stacks.
776  */
777 void
778 sgen_conservatively_pin_objects_from (void **start, void **end, void *start_nursery, void *end_nursery, int pin_type)
779 {
780         int count = 0;
781
782         SGEN_ASSERT (0, ((mword)start & (SIZEOF_VOID_P - 1)) == 0, "Why are we scanning for references in unaligned memory ?");
783
784 #if defined(VALGRIND_MAKE_MEM_DEFINED_IF_ADDRESSABLE) && !defined(_WIN64)
785         VALGRIND_MAKE_MEM_DEFINED_IF_ADDRESSABLE (start, (char*)end - (char*)start);
786 #endif
787
788         while (start < end) {
789                 /*
790                  * *start can point to the middle of an object
791                  * note: should we handle pointing at the end of an object?
792                  * pinning in C# code disallows pointing at the end of an object
793                  * but there is some small chance that an optimizing C compiler
794                  * may keep the only reference to an object by pointing
795                  * at the end of it. We ignore this small chance for now.
796                  * Pointers to the end of an object are indistinguishable
797                  * from pointers to the start of the next object in memory
798                  * so if we allow that we'd need to pin two objects...
799                  * We queue the pointer in an array, the
800                  * array will then be sorted and uniqued. This way
801                  * we can coalesce several pinning pointers and it should
802                  * be faster since we'd do a memory scan with increasing
803                  * addresses. Note: we can align the address to the allocation
804                  * alignment, so the unique process is more effective.
805                  */
806                 mword addr = (mword)*start;
807                 addr &= ~(ALLOC_ALIGN - 1);
808                 if (addr >= (mword)start_nursery && addr < (mword)end_nursery) {
809                         SGEN_LOG (6, "Pinning address %p from %p", (void*)addr, start);
810                         sgen_pin_stage_ptr ((void*)addr);
811                         binary_protocol_pin_stage (start, (void*)addr);
812                         sgen_pin_stats_register_address ((char*)addr, pin_type);
813                         count++;
814                 }
815                 start++;
816         }
817         if (count)
818                 SGEN_LOG (7, "found %d potential pinned heap pointers", count);
819 }
820
821 /*
822  * The first thing we do in a collection is to identify pinned objects.
823  * This function considers all the areas of memory that need to be
824  * conservatively scanned.
825  */
826 static void
827 pin_from_roots (void *start_nursery, void *end_nursery, ScanCopyContext ctx)
828 {
829         void **start_root;
830         RootRecord *root;
831         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);
832         /* objects pinned from the API are inside these roots */
833         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_PINNED], void **, start_root, RootRecord *, root) {
834                 SGEN_LOG (6, "Pinned roots %p-%p", start_root, root->end_root);
835                 sgen_conservatively_pin_objects_from (start_root, (void**)root->end_root, start_nursery, end_nursery, PIN_TYPE_OTHER);
836         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
837         /* now deal with the thread stacks
838          * in the future we should be able to conservatively scan only:
839          * *) the cpu registers
840          * *) the unmanaged stack frames
841          * *) the _last_ managed stack frame
842          * *) pointers slots in managed frames
843          */
844         sgen_client_scan_thread_data (start_nursery, end_nursery, FALSE, ctx);
845 }
846
847 static void
848 single_arg_user_copy_or_mark (GCObject **obj, void *gc_data)
849 {
850         ScanCopyContext *ctx = (ScanCopyContext *)gc_data;
851         ctx->ops->copy_or_mark_object (obj, ctx->queue);
852 }
853
854 /*
855  * The memory area from start_root to end_root contains pointers to objects.
856  * Their position is precisely described by @desc (this means that the pointer
857  * can be either NULL or the pointer to the start of an object).
858  * This functions copies them to to_space updates them.
859  *
860  * This function is not thread-safe!
861  */
862 static void
863 precisely_scan_objects_from (void** start_root, void** end_root, char* n_start, char *n_end, SgenDescriptor desc, ScanCopyContext ctx)
864 {
865         CopyOrMarkObjectFunc copy_func = ctx.ops->copy_or_mark_object;
866         ScanPtrFieldFunc scan_field_func = ctx.ops->scan_ptr_field;
867         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
868
869         switch (desc & ROOT_DESC_TYPE_MASK) {
870         case ROOT_DESC_BITMAP:
871                 desc >>= ROOT_DESC_TYPE_SHIFT;
872                 while (desc) {
873                         if ((desc & 1) && *start_root) {
874                                 copy_func ((GCObject**)start_root, queue);
875                                 SGEN_LOG (9, "Overwrote root at %p with %p", start_root, *start_root);
876                         }
877                         desc >>= 1;
878                         start_root++;
879                 }
880                 return;
881         case ROOT_DESC_COMPLEX: {
882                 gsize *bitmap_data = (gsize *)sgen_get_complex_descriptor_bitmap (desc);
883                 gsize bwords = (*bitmap_data) - 1;
884                 void **start_run = start_root;
885                 bitmap_data++;
886                 while (bwords-- > 0) {
887                         gsize bmap = *bitmap_data++;
888                         void **objptr = start_run;
889                         while (bmap) {
890                                 if ((bmap & 1) && *objptr) {
891                                         copy_func ((GCObject**)objptr, queue);
892                                         SGEN_LOG (9, "Overwrote root at %p with %p", objptr, *objptr);
893                                 }
894                                 bmap >>= 1;
895                                 ++objptr;
896                         }
897                         start_run += GC_BITS_PER_WORD;
898                 }
899                 break;
900         }
901         case ROOT_DESC_VECTOR: {
902                 void **p;
903
904                 for (p = start_root; p < end_root; p++) {
905                         if (*p)
906                                 scan_field_func (NULL, (GCObject**)p, queue);
907                 }
908                 break;
909         }
910         case ROOT_DESC_USER: {
911                 SgenUserRootMarkFunc marker = sgen_get_user_descriptor_func (desc);
912                 marker (start_root, single_arg_user_copy_or_mark, &ctx);
913                 break;
914         }
915         case ROOT_DESC_RUN_LEN:
916                 g_assert_not_reached ();
917         default:
918                 g_assert_not_reached ();
919         }
920 }
921
922 static void
923 reset_heap_boundaries (void)
924 {
925         lowest_heap_address = ~(mword)0;
926         highest_heap_address = 0;
927 }
928
929 void
930 sgen_update_heap_boundaries (mword low, mword high)
931 {
932         mword old;
933
934         do {
935                 old = lowest_heap_address;
936                 if (low >= old)
937                         break;
938         } while (SGEN_CAS_PTR ((gpointer*)&lowest_heap_address, (gpointer)low, (gpointer)old) != (gpointer)old);
939
940         do {
941                 old = highest_heap_address;
942                 if (high <= old)
943                         break;
944         } while (SGEN_CAS_PTR ((gpointer*)&highest_heap_address, (gpointer)high, (gpointer)old) != (gpointer)old);
945 }
946
947 /*
948  * Allocate and setup the data structures needed to be able to allocate objects
949  * in the nursery. The nursery is stored in nursery_section.
950  */
951 static void
952 alloc_nursery (gboolean dynamic, size_t min_size, size_t max_size)
953 {
954         char *data;
955         size_t scan_starts;
956
957         if (dynamic) {
958                 if (!min_size)
959                         min_size = SGEN_DEFAULT_NURSERY_MIN_SIZE;
960                 if (!max_size)
961                         max_size = SGEN_DEFAULT_NURSERY_MAX_SIZE;
962         } else {
963                 SGEN_ASSERT (0, min_size == max_size, "We can't have nursery ranges for static configuration.");
964                 if (!min_size)
965                         min_size = max_size = SGEN_DEFAULT_NURSERY_SIZE;
966         }
967
968         SGEN_ASSERT (0, !nursery_section, "Why are we allocating the nursery twice?");
969         SGEN_LOG (2, "Allocating nursery size: %zu, initial %zu", max_size, min_size);
970
971         /* FIXME: handle OOM */
972         nursery_section = (GCMemSection *)sgen_alloc_internal (INTERNAL_MEM_SECTION);
973
974         /* If there isn't enough space even for the nursery we should simply abort. */
975         g_assert (sgen_memgov_try_alloc_space (max_size, SPACE_NURSERY));
976
977         /*
978          * The nursery section range represents the memory section where objects
979          * can be found. This is used when iterating for objects in the nursery,
980          * pinning etc. sgen_nursery_max_size represents the total allocated space
981          * for the nursery. sgen_nursery_size represents the current size of the
982          * nursery and it is used for allocation limits, heuristics etc. The
983          * nursery section is not always identical to the current nursery size
984          * because it can contain pinned objects from when the nursery was larger.
985          *
986          * sgen_nursery_size <= nursery_section size <= sgen_nursery_max_size
987          */
988         data = (char *)major_collector.alloc_heap (max_size, max_size);
989         sgen_update_heap_boundaries ((mword)data, (mword)(data + max_size));
990         nursery_section->data = data;
991         nursery_section->end_data = data + min_size;
992         scan_starts = (max_size + SCAN_START_SIZE - 1) / SCAN_START_SIZE;
993         nursery_section->scan_starts = (char **)sgen_alloc_internal_dynamic (sizeof (char*) * scan_starts, INTERNAL_MEM_SCAN_STARTS, TRUE);
994         nursery_section->num_scan_start = scan_starts;
995
996         sgen_nursery_allocator_set_nursery_bounds (data, min_size, max_size);
997 }
998
999 FILE *
1000 mono_gc_get_logfile (void)
1001 {
1002         return gc_debug_file;
1003 }
1004
1005 void
1006 mono_gc_params_set (const char* options)
1007 {
1008         if (gc_params_options)
1009                 g_free (gc_params_options);
1010
1011         gc_params_options = g_strdup (options);
1012 }
1013
1014 void
1015 mono_gc_debug_set (const char* options)
1016 {
1017         if (gc_debug_options)
1018                 g_free (gc_debug_options);
1019
1020         gc_debug_options = g_strdup (options);
1021 }
1022
1023 static void
1024 scan_finalizer_entries (SgenPointerQueue *fin_queue, ScanCopyContext ctx)
1025 {
1026         CopyOrMarkObjectFunc copy_func = ctx.ops->copy_or_mark_object;
1027         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
1028         size_t i;
1029
1030         for (i = 0; i < fin_queue->next_slot; ++i) {
1031                 GCObject *obj = (GCObject *)fin_queue->data [i];
1032                 if (!obj)
1033                         continue;
1034                 SGEN_LOG (5, "Scan of fin ready object: %p (%s)\n", obj, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj)));
1035                 copy_func ((GCObject**)&fin_queue->data [i], queue);
1036         }
1037 }
1038
1039 static const char*
1040 generation_name (int generation)
1041 {
1042         switch (generation) {
1043         case GENERATION_NURSERY: return "nursery";
1044         case GENERATION_OLD: return "old";
1045         default: g_assert_not_reached ();
1046         }
1047 }
1048
1049 const char*
1050 sgen_generation_name (int generation)
1051 {
1052         return generation_name (generation);
1053 }
1054
1055 static void
1056 finish_gray_stack (int generation, ScanCopyContext ctx)
1057 {
1058         TV_DECLARE (atv);
1059         TV_DECLARE (btv);
1060         int done_with_ephemerons, ephemeron_rounds = 0;
1061         char *start_addr = generation == GENERATION_NURSERY ? sgen_get_nursery_start () : NULL;
1062         char *end_addr = generation == GENERATION_NURSERY ? sgen_get_nursery_end () : (char*)-1;
1063         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
1064
1065         binary_protocol_finish_gray_stack_start (sgen_timestamp (), generation);
1066         /*
1067          * We copied all the reachable objects. Now it's the time to copy
1068          * the objects that were not referenced by the roots, but by the copied objects.
1069          * we built a stack of objects pointed to by gray_start: they are
1070          * additional roots and we may add more items as we go.
1071          * We loop until gray_start == gray_objects which means no more objects have
1072          * been added. Note this is iterative: no recursion is involved.
1073          * We need to walk the LO list as well in search of marked big objects
1074          * (use a flag since this is needed only on major collections). We need to loop
1075          * here as well, so keep a counter of marked LO (increasing it in copy_object).
1076          *   To achieve better cache locality and cache usage, we drain the gray stack 
1077          * frequently, after each object is copied, and just finish the work here.
1078          */
1079         sgen_drain_gray_stack (ctx);
1080         TV_GETTIME (atv);
1081         SGEN_LOG (2, "%s generation done", generation_name (generation));
1082
1083         /*
1084         Reset bridge data, we might have lingering data from a previous collection if this is a major
1085         collection trigged by minor overflow.
1086
1087         We must reset the gathered bridges since their original block might be evacuated due to major
1088         fragmentation in the meanwhile and the bridge code should not have to deal with that.
1089         */
1090         if (sgen_client_bridge_need_processing ())
1091                 sgen_client_bridge_reset_data ();
1092
1093         /*
1094          * Mark all strong toggleref objects. This must be done before we walk ephemerons or finalizers
1095          * to ensure they see the full set of live objects.
1096          */
1097         sgen_client_mark_togglerefs (start_addr, end_addr, ctx);
1098
1099         /*
1100          * Walk the ephemeron tables marking all values with reachable keys. This must be completely done
1101          * before processing finalizable objects and non-tracking weak links to avoid finalizing/clearing
1102          * objects that are in fact reachable.
1103          */
1104         done_with_ephemerons = 0;
1105         do {
1106                 done_with_ephemerons = sgen_client_mark_ephemerons (ctx);
1107                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1108                 ++ephemeron_rounds;
1109         } while (!done_with_ephemerons);
1110
1111         if (sgen_client_bridge_need_processing ()) {
1112                 /*Make sure the gray stack is empty before we process bridge objects so we get liveness right*/
1113                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1114                 sgen_collect_bridge_objects (generation, ctx);
1115                 if (generation == GENERATION_OLD)
1116                         sgen_collect_bridge_objects (GENERATION_NURSERY, ctx);
1117
1118                 /*
1119                 Do the first bridge step here, as the collector liveness state will become useless after that.
1120
1121                 An important optimization is to only proccess the possibly dead part of the object graph and skip
1122                 over all live objects as we transitively know everything they point must be alive too.
1123
1124                 The above invariant is completely wrong if we let the gray queue be drained and mark/copy everything.
1125
1126                 This has the unfortunate side effect of making overflow collections perform the first step twice, but
1127                 given we now have heuristics that perform major GC in anticipation of minor overflows this should not
1128                 be a big deal.
1129                 */
1130                 sgen_client_bridge_processing_stw_step ();
1131         }
1132
1133         /*
1134         Make sure we drain the gray stack before processing disappearing links and finalizers.
1135         If we don't make sure it is empty we might wrongly see a live object as dead.
1136         */
1137         sgen_drain_gray_stack (ctx);
1138
1139         /*
1140         We must clear weak links that don't track resurrection before processing object ready for
1141         finalization so they can be cleared before that.
1142         */
1143         sgen_null_link_in_range (generation, ctx, FALSE);
1144         if (generation == GENERATION_OLD)
1145                 sgen_null_link_in_range (GENERATION_NURSERY, ctx, FALSE);
1146
1147
1148         /* walk the finalization queue and move also the objects that need to be
1149          * finalized: use the finalized objects as new roots so the objects they depend
1150          * on are also not reclaimed. As with the roots above, only objects in the nursery
1151          * are marked/copied.
1152          */
1153         sgen_finalize_in_range (generation, ctx);
1154         if (generation == GENERATION_OLD)
1155                 sgen_finalize_in_range (GENERATION_NURSERY, ctx);
1156         /* drain the new stack that might have been created */
1157         SGEN_LOG (6, "Precise scan of gray area post fin");
1158         sgen_drain_gray_stack (ctx);
1159
1160         /*
1161          * This must be done again after processing finalizable objects since CWL slots are cleared only after the key is finalized.
1162          */
1163         done_with_ephemerons = 0;
1164         do {
1165                 done_with_ephemerons = sgen_client_mark_ephemerons (ctx);
1166                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1167                 ++ephemeron_rounds;
1168         } while (!done_with_ephemerons);
1169
1170         sgen_client_clear_unreachable_ephemerons (ctx);
1171
1172         /*
1173          * We clear togglerefs only after all possible chances of revival are done. 
1174          * This is semantically more inline with what users expect and it allows for
1175          * user finalizers to correctly interact with TR objects.
1176         */
1177         sgen_client_clear_togglerefs (start_addr, end_addr, ctx);
1178
1179         TV_GETTIME (btv);
1180         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);
1181
1182         /*
1183          * handle disappearing links
1184          * Note we do this after checking the finalization queue because if an object
1185          * survives (at least long enough to be finalized) we don't clear the link.
1186          * This also deals with a possible issue with the monitor reclamation: with the Boehm
1187          * GC a finalized object my lose the monitor because it is cleared before the finalizer is
1188          * called.
1189          */
1190         g_assert (sgen_gray_object_queue_is_empty (queue));
1191         for (;;) {
1192                 sgen_null_link_in_range (generation, ctx, TRUE);
1193                 if (generation == GENERATION_OLD)
1194                         sgen_null_link_in_range (GENERATION_NURSERY, ctx, TRUE);
1195                 if (sgen_gray_object_queue_is_empty (queue))
1196                         break;
1197                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1198         }
1199
1200         g_assert (sgen_gray_object_queue_is_empty (queue));
1201
1202         binary_protocol_finish_gray_stack_end (sgen_timestamp (), generation);
1203 }
1204
1205 void
1206 sgen_check_section_scan_starts (GCMemSection *section)
1207 {
1208         size_t i;
1209         for (i = 0; i < section->num_scan_start; ++i) {
1210                 if (section->scan_starts [i]) {
1211                         mword size = safe_object_get_size ((GCObject*) section->scan_starts [i]);
1212                         SGEN_ASSERT (0, size >= SGEN_CLIENT_MINIMUM_OBJECT_SIZE && size <= MAX_SMALL_OBJ_SIZE, "Weird object size at scan starts.");
1213                 }
1214         }
1215 }
1216
1217 static void
1218 check_scan_starts (void)
1219 {
1220         if (!do_scan_starts_check)
1221                 return;
1222         sgen_check_section_scan_starts (nursery_section);
1223         major_collector.check_scan_starts ();
1224 }
1225
1226 static void
1227 scan_from_registered_roots (char *addr_start, char *addr_end, int root_type, ScanCopyContext ctx)
1228 {
1229         void **start_root;
1230         RootRecord *root;
1231         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [root_type], void **, start_root, RootRecord *, root) {
1232                 SGEN_LOG (6, "Precise root scan %p-%p (desc: %p)", start_root, root->end_root, (void*)root->root_desc);
1233                 precisely_scan_objects_from (start_root, (void**)root->end_root, addr_start, addr_end, root->root_desc, ctx);
1234         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
1235 }
1236
1237 static void
1238 init_stats (void)
1239 {
1240         static gboolean inited = FALSE;
1241
1242         if (inited)
1243                 return;
1244
1245         mono_counters_register ("Collection max time",  MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME | MONO_COUNTER_MONOTONIC, &time_max);
1246
1247         mono_counters_register ("Minor fragment clear", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_pre_collection_fragment_clear);
1248         mono_counters_register ("Minor pinning", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_pinning);
1249         mono_counters_register ("Minor scan remembered set", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_remsets);
1250         mono_counters_register ("Minor scan major blocks", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_major_blocks);
1251         mono_counters_register ("Minor scan los", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_los);
1252         mono_counters_register ("Minor scan pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_pinned);
1253         mono_counters_register ("Minor scan roots", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_roots);
1254         mono_counters_register ("Minor fragment creation", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_fragment_creation);
1255
1256         mono_counters_register ("Major fragment clear", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_pre_collection_fragment_clear);
1257         mono_counters_register ("Major pinning", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_pinning);
1258         mono_counters_register ("Major scan pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_pinned);
1259         mono_counters_register ("Major scan roots", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_roots);
1260         mono_counters_register ("Major scan mod union", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_mod_union);
1261         mono_counters_register ("Major finish gray stack", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_finish_gray_stack);
1262         mono_counters_register ("Major free big objects", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_free_bigobjs);
1263         mono_counters_register ("Major LOS sweep", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_los_sweep);
1264         mono_counters_register ("Major sweep", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_sweep);
1265         mono_counters_register ("Major fragment creation", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_fragment_creation);
1266
1267         mono_counters_register ("Number of pinned objects", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_pinned_objects);
1268
1269 #ifdef HEAVY_STATISTICS
1270         mono_counters_register ("WBarrier remember pointer", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_add_to_global_remset);
1271         mono_counters_register ("WBarrier arrayref copy", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_arrayref_copy);
1272         mono_counters_register ("WBarrier generic store called", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_generic_store);
1273         mono_counters_register ("WBarrier generic atomic store called", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_generic_store_atomic);
1274         mono_counters_register ("WBarrier set root", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_set_root);
1275
1276         mono_counters_register ("# objects allocated degraded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_alloced_degraded);
1277         mono_counters_register ("bytes allocated degraded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_bytes_alloced_degraded);
1278
1279         mono_counters_register ("# copy_object() called (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_copy_object_called_nursery);
1280         mono_counters_register ("# objects copied (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_copied_nursery);
1281         mono_counters_register ("# copy_object() called (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_copy_object_called_major);
1282         mono_counters_register ("# objects copied (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_copied_major);
1283
1284         mono_counters_register ("# scan_object() called (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_scan_object_called_nursery);
1285         mono_counters_register ("# scan_object() called (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_scan_object_called_major);
1286
1287         mono_counters_register ("Slots allocated in vain", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_slots_allocated_in_vain);
1288
1289         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed from space", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_from_space);
1290         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed forwarded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_forwarded);
1291         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_pinned);
1292         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed to space", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_to_space);
1293
1294         sgen_nursery_allocator_init_heavy_stats ();
1295 #endif
1296
1297         inited = TRUE;
1298 }
1299
1300
1301 static void
1302 reset_pinned_from_failed_allocation (void)
1303 {
1304         bytes_pinned_from_failed_allocation = 0;
1305 }
1306
1307 void
1308 sgen_set_pinned_from_failed_allocation (mword objsize)
1309 {
1310         bytes_pinned_from_failed_allocation += objsize;
1311 }
1312
1313 gboolean
1314 sgen_collection_is_concurrent (void)
1315 {
1316         switch (current_collection_generation) {
1317         case GENERATION_NURSERY:
1318                 return FALSE;
1319         case GENERATION_OLD:
1320                 return concurrent_collection_in_progress;
1321         default:
1322                 g_error ("Invalid current generation %d", current_collection_generation);
1323         }
1324         return FALSE;
1325 }
1326
1327 gboolean
1328 sgen_concurrent_collection_in_progress (void)
1329 {
1330         return concurrent_collection_in_progress;
1331 }
1332
1333 typedef struct {
1334         SgenThreadPoolJob job;
1335         SgenObjectOperations *ops;
1336         SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue;
1337 } ScanJob;
1338
1339 typedef struct {
1340         ScanJob scan_job;
1341         int job_index;
1342 } ParallelScanJob;
1343
1344 static ScanCopyContext
1345 scan_copy_context_for_scan_job (void *worker_data_untyped, ScanJob *job)
1346 {
1347         WorkerData *worker_data = (WorkerData *)worker_data_untyped;
1348
1349         if (!job->ops) {
1350                 /*
1351                  * For jobs enqueued on workers we set the ops at job runtime in order
1352                  * to be able to profit from on the fly optimized object ops or other
1353                  * object ops changes, like forced concurrent finish.
1354                  */
1355                 SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_is_worker_thread (mono_native_thread_id_get ()), "We need a context for the scan job");
1356                 job->ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1357         }
1358
1359         return CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (job->ops, sgen_workers_get_job_gray_queue (worker_data, job->gc_thread_gray_queue));
1360 }
1361
1362 typedef struct {
1363         ScanJob scan_job;
1364         char *heap_start;
1365         char *heap_end;
1366         int root_type;
1367 } ScanFromRegisteredRootsJob;
1368
1369 static void
1370 job_scan_from_registered_roots (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1371 {
1372         ScanFromRegisteredRootsJob *job_data = (ScanFromRegisteredRootsJob*)job;
1373         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1374
1375         scan_from_registered_roots (job_data->heap_start, job_data->heap_end, job_data->root_type, ctx);
1376 }
1377
1378 typedef struct {
1379         ScanJob scan_job;
1380         char *heap_start;
1381         char *heap_end;
1382 } ScanThreadDataJob;
1383
1384 static void
1385 job_scan_thread_data (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1386 {
1387         ScanThreadDataJob *job_data = (ScanThreadDataJob*)job;
1388         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1389
1390         sgen_client_scan_thread_data (job_data->heap_start, job_data->heap_end, TRUE, ctx);
1391 }
1392
1393 typedef struct {
1394         ScanJob scan_job;
1395         SgenPointerQueue *queue;
1396 } ScanFinalizerEntriesJob;
1397
1398 static void
1399 job_scan_finalizer_entries (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1400 {
1401         ScanFinalizerEntriesJob *job_data = (ScanFinalizerEntriesJob*)job;
1402         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1403
1404         scan_finalizer_entries (job_data->queue, ctx);
1405 }
1406
1407 static void
1408 job_scan_wbroots (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1409 {
1410         ScanJob *job_data = (ScanJob*)job;
1411         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, job_data);
1412
1413         sgen_wbroots_scan_card_table (ctx);
1414 }
1415
1416 static void
1417 job_scan_major_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1418 {
1419         SGEN_TV_DECLARE (atv);
1420         SGEN_TV_DECLARE (btv);
1421         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1422         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1423
1424         SGEN_TV_GETTIME (atv);
1425         major_collector.scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_GLOBAL, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1426         SGEN_TV_GETTIME (btv);
1427         time_minor_scan_major_blocks += SGEN_TV_ELAPSED (atv, btv);
1428 }
1429
1430 static void
1431 job_scan_los_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1432 {
1433         SGEN_TV_DECLARE (atv);
1434         SGEN_TV_DECLARE (btv);
1435         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1436         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1437
1438         SGEN_TV_GETTIME (atv);
1439         sgen_los_scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_GLOBAL, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1440         SGEN_TV_GETTIME (btv);
1441         time_minor_scan_los += SGEN_TV_ELAPSED (atv, btv);
1442 }
1443
1444 static void
1445 job_scan_major_mod_union_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1446 {
1447         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1448         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1449
1450         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1451         major_collector.scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1452 }
1453
1454 static void
1455 job_scan_los_mod_union_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1456 {
1457         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1458         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1459
1460         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1461         sgen_los_scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1462 }
1463
1464 static void
1465 job_major_mod_union_preclean (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1466 {
1467         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1468         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1469
1470         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1471
1472         major_collector.scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION_PRECLEAN, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1473 }
1474
1475 static void
1476 job_los_mod_union_preclean (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1477 {
1478         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1479         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1480
1481         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1482
1483         sgen_los_scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION_PRECLEAN, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1484 }
1485
1486 static void
1487 job_scan_last_pinned (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1488 {
1489         ScanJob *job_data = (ScanJob*)job;
1490         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, job_data);
1491
1492         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1493
1494         sgen_scan_pin_queue_objects (ctx);
1495 }
1496
1497 static void
1498 workers_finish_callback (void)
1499 {
1500         ParallelScanJob *psj;
1501         ScanJob *sj;
1502         int split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
1503         int i;
1504         /* Mod union preclean jobs */
1505         for (i = 0; i < split_count; i++) {
1506                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("preclean major mod union cardtable", job_major_mod_union_preclean, sizeof (ParallelScanJob));
1507                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = NULL;
1508                 psj->job_index = i;
1509                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, TRUE);
1510         }
1511
1512         for (i = 0; i < split_count; i++) {
1513                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("preclean los mod union cardtable", job_los_mod_union_preclean, sizeof (ParallelScanJob));
1514                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = NULL;
1515                 psj->job_index = i;
1516                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, TRUE);
1517         }
1518
1519         sj = (ScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan last pinned", job_scan_last_pinned, sizeof (ScanJob));
1520         sj->gc_thread_gray_queue = NULL;
1521         sgen_workers_enqueue_job (&sj->job, TRUE);
1522 }
1523
1524 static void
1525 init_gray_queue (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, gboolean use_workers)
1526 {
1527         if (use_workers)
1528                 sgen_workers_init_distribute_gray_queue ();
1529         sgen_gray_object_queue_init (gc_thread_gray_queue, NULL, TRUE);
1530 }
1531
1532 static void
1533 enqueue_scan_remembered_set_jobs (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, SgenObjectOperations *ops, gboolean enqueue)
1534 {
1535         int i, split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
1536         ScanJob *sj;
1537
1538         sj = (ScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan wbroots", job_scan_wbroots, sizeof (ScanJob));
1539         sj->ops = ops;
1540         sj->gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1541         sgen_workers_enqueue_job (&sj->job, enqueue);
1542
1543         for (i = 0; i < split_count; i++) {
1544                 ParallelScanJob *psj;
1545
1546                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan major remsets", job_scan_major_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1547                 psj->scan_job.ops = ops;
1548                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1549                 psj->job_index = i;
1550                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, enqueue);
1551
1552                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan LOS remsets", job_scan_los_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1553                 psj->scan_job.ops = ops;
1554                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1555                 psj->job_index = i;
1556                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, enqueue);
1557         }
1558 }
1559
1560 static void
1561 enqueue_scan_from_roots_jobs (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, char *heap_start, char *heap_end, SgenObjectOperations *ops, gboolean enqueue)
1562 {
1563         ScanFromRegisteredRootsJob *scrrj;
1564         ScanThreadDataJob *stdj;
1565         ScanFinalizerEntriesJob *sfej;
1566
1567         /* registered roots, this includes static fields */
1568
1569         scrrj = (ScanFromRegisteredRootsJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan from registered roots normal", job_scan_from_registered_roots, sizeof (ScanFromRegisteredRootsJob));
1570         scrrj->scan_job.ops = ops;
1571         scrrj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1572         scrrj->heap_start = heap_start;
1573         scrrj->heap_end = heap_end;
1574         scrrj->root_type = ROOT_TYPE_NORMAL;
1575         sgen_workers_enqueue_job (&scrrj->scan_job.job, enqueue);
1576
1577         if (current_collection_generation == GENERATION_OLD) {
1578                 /* During minors we scan the cardtable for these roots instead */
1579                 scrrj = (ScanFromRegisteredRootsJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan from registered roots wbarrier", job_scan_from_registered_roots, sizeof (ScanFromRegisteredRootsJob));
1580                 scrrj->scan_job.ops = ops;
1581                 scrrj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1582                 scrrj->heap_start = heap_start;
1583                 scrrj->heap_end = heap_end;
1584                 scrrj->root_type = ROOT_TYPE_WBARRIER;
1585                 sgen_workers_enqueue_job (&scrrj->scan_job.job, enqueue);
1586         }
1587
1588         /* Threads */
1589
1590         stdj = (ScanThreadDataJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan thread data", job_scan_thread_data, sizeof (ScanThreadDataJob));
1591         stdj->scan_job.ops = ops;
1592         stdj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1593         stdj->heap_start = heap_start;
1594         stdj->heap_end = heap_end;
1595         sgen_workers_enqueue_job (&stdj->scan_job.job, enqueue);
1596
1597         /* Scan the list of objects ready for finalization. */
1598
1599         sfej = (ScanFinalizerEntriesJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan finalizer entries", job_scan_finalizer_entries, sizeof (ScanFinalizerEntriesJob));
1600         sfej->scan_job.ops = ops;
1601         sfej->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1602         sfej->queue = &fin_ready_queue;
1603         sgen_workers_enqueue_job (&sfej->scan_job.job, enqueue);
1604
1605         sfej = (ScanFinalizerEntriesJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan critical finalizer entries", job_scan_finalizer_entries, sizeof (ScanFinalizerEntriesJob));
1606         sfej->scan_job.ops = ops;
1607         sfej->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1608         sfej->queue = &critical_fin_queue;
1609         sgen_workers_enqueue_job (&sfej->scan_job.job, enqueue);
1610 }
1611
1612 /*
1613  * Perform a nursery collection.
1614  *
1615  * Return whether any objects were late-pinned due to being out of memory.
1616  */
1617 static gboolean
1618 collect_nursery (const char *reason, gboolean is_overflow, SgenGrayQueue *unpin_queue)
1619 {
1620         gboolean needs_major, is_parallel = FALSE;
1621         mword fragment_total;
1622         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
1623         SgenObjectOperations *object_ops_nopar, *object_ops_par = NULL;
1624         ScanCopyContext ctx;
1625         int duration;
1626         TV_DECLARE (atv);
1627         TV_DECLARE (btv);
1628         SGEN_TV_DECLARE (last_minor_collection_start_tv);
1629         SGEN_TV_DECLARE (last_minor_collection_end_tv);
1630
1631         if (disable_minor_collections)
1632                 return TRUE;
1633
1634         TV_GETTIME (last_minor_collection_start_tv);
1635         atv = last_minor_collection_start_tv;
1636
1637         binary_protocol_collection_begin (gc_stats.minor_gc_count, GENERATION_NURSERY);
1638
1639         if (sgen_concurrent_collection_in_progress ()) {
1640                 /* FIXME Support parallel nursery collections with concurrent major */
1641                 object_ops_nopar = &sgen_minor_collector.serial_ops_with_concurrent_major;
1642         } else {
1643                 object_ops_nopar = &sgen_minor_collector.serial_ops;
1644                 if (sgen_minor_collector.is_parallel) {
1645                         object_ops_par = &sgen_minor_collector.parallel_ops;
1646                         is_parallel = TRUE;
1647                 }
1648         }
1649
1650         if (do_verify_nursery || do_dump_nursery_content)
1651                 sgen_debug_verify_nursery (do_dump_nursery_content);
1652
1653         current_collection_generation = GENERATION_NURSERY;
1654
1655         SGEN_ASSERT (0, !sgen_collection_is_concurrent (), "Why is the nursery collection concurrent?");
1656
1657         reset_pinned_from_failed_allocation ();
1658
1659         check_scan_starts ();
1660
1661         sgen_nursery_alloc_prepare_for_minor ();
1662
1663         degraded_mode = 0;
1664         objects_pinned = 0;
1665
1666         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));
1667
1668         /* world must be stopped already */
1669         TV_GETTIME (btv);
1670         time_minor_pre_collection_fragment_clear += TV_ELAPSED (atv, btv);
1671
1672         sgen_client_pre_collection_checks ();
1673
1674         major_collector.start_nursery_collection ();
1675
1676         sgen_memgov_minor_collection_start ();
1677
1678         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, is_parallel);
1679         ctx = CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, &gc_thread_gray_queue);
1680
1681         gc_stats.minor_gc_count ++;
1682
1683         sgen_process_fin_stage_entries ();
1684
1685         /* pin from pinned handles */
1686         sgen_init_pinning ();
1687         sgen_client_binary_protocol_mark_start (GENERATION_NURSERY);
1688         pin_from_roots (nursery_section->data, nursery_section->end_data, ctx);
1689         /* pin cemented objects */
1690         sgen_pin_cemented_objects ();
1691         /* identify pinned objects */
1692         sgen_optimize_pin_queue ();
1693         sgen_pinning_setup_section (nursery_section);
1694
1695         pin_objects_in_nursery (FALSE, ctx);
1696         sgen_pinning_trim_queue_to_section (nursery_section);
1697
1698         if (remset_consistency_checks)
1699                 sgen_check_remset_consistency ();
1700
1701         if (whole_heap_check_before_collection) {
1702                 sgen_clear_nursery_fragments ();
1703                 sgen_check_whole_heap (FALSE);
1704         }
1705
1706         TV_GETTIME (atv);
1707         time_minor_pinning += TV_ELAPSED (btv, atv);
1708         SGEN_LOG (2, "Finding pinned pointers: %zd in %lld usecs", sgen_get_pinned_count (), (long long)TV_ELAPSED (btv, atv));
1709         SGEN_LOG (4, "Start scan with %zd pinned objects", sgen_get_pinned_count ());
1710
1711         remset.start_scan_remsets ();
1712
1713         enqueue_scan_remembered_set_jobs (&gc_thread_gray_queue, is_parallel ? NULL : object_ops_nopar, is_parallel);
1714
1715         /* we don't have complete write barrier yet, so we scan all the old generation sections */
1716         TV_GETTIME (btv);
1717         time_minor_scan_remsets += TV_ELAPSED (atv, btv);
1718         SGEN_LOG (2, "Old generation scan: %lld usecs", (long long)TV_ELAPSED (atv, btv));
1719
1720         sgen_pin_stats_report ();
1721
1722         /* FIXME: Why do we do this at this specific, seemingly random, point? */
1723         sgen_client_collecting_minor (&fin_ready_queue, &critical_fin_queue);
1724
1725         TV_GETTIME (atv);
1726         time_minor_scan_pinned += TV_ELAPSED (btv, atv);
1727
1728         enqueue_scan_from_roots_jobs (&gc_thread_gray_queue, nursery_section->data, nursery_section->end_data, is_parallel ? NULL : object_ops_nopar, is_parallel);
1729
1730         if (is_parallel) {
1731                 gray_queue_redirect (&gc_thread_gray_queue);
1732                 sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1733                 sgen_workers_join ();
1734         }
1735
1736         TV_GETTIME (btv);
1737         time_minor_scan_roots += TV_ELAPSED (atv, btv);
1738
1739         finish_gray_stack (GENERATION_NURSERY, ctx);
1740
1741         TV_GETTIME (atv);
1742         time_minor_finish_gray_stack += TV_ELAPSED (btv, atv);
1743         sgen_client_binary_protocol_mark_end (GENERATION_NURSERY);
1744
1745         if (objects_pinned) {
1746                 sgen_optimize_pin_queue ();
1747                 sgen_pinning_setup_section (nursery_section);
1748         }
1749
1750         /*
1751          * This is the latest point at which we can do this check, because
1752          * sgen_build_nursery_fragments() unpins nursery objects again.
1753          */
1754         if (remset_consistency_checks)
1755                 sgen_check_remset_consistency ();
1756
1757
1758         TV_GETTIME (btv);
1759         duration = (int)(TV_ELAPSED (last_minor_collection_start_tv, btv) / 10000);
1760         if (duration > (sgen_max_pause_time * sgen_max_pause_margin))
1761                 sgen_resize_nursery (TRUE);
1762         else
1763                 sgen_resize_nursery (FALSE);
1764
1765         /* walk the pin_queue, build up the fragment list of free memory, unmark
1766          * pinned objects as we go, memzero() the empty fragments so they are ready for the
1767          * next allocations.
1768          */
1769         sgen_client_binary_protocol_reclaim_start (GENERATION_NURSERY);
1770         fragment_total = sgen_build_nursery_fragments (nursery_section, unpin_queue);
1771         if (!fragment_total)
1772                 degraded_mode = 1;
1773
1774         /* Clear TLABs for all threads */
1775         sgen_clear_tlabs ();
1776
1777         sgen_client_binary_protocol_reclaim_end (GENERATION_NURSERY);
1778         TV_GETTIME (btv);
1779         time_minor_fragment_creation += TV_ELAPSED (atv, btv);
1780         SGEN_LOG (2, "Fragment creation: %lld usecs, %lu bytes available", (long long)TV_ELAPSED (atv, btv), (unsigned long)fragment_total);
1781
1782         if (remset_consistency_checks)
1783                 sgen_check_major_refs ();
1784
1785         major_collector.finish_nursery_collection ();
1786
1787         TV_GETTIME (last_minor_collection_end_tv);
1788         gc_stats.minor_gc_time += TV_ELAPSED (last_minor_collection_start_tv, last_minor_collection_end_tv);
1789
1790         sgen_debug_dump_heap ("minor", gc_stats.minor_gc_count - 1, NULL);
1791
1792         /* prepare the pin queue for the next collection */
1793         sgen_finish_pinning ();
1794         if (sgen_have_pending_finalizers ()) {
1795                 SGEN_LOG (4, "Finalizer-thread wakeup");
1796                 sgen_client_finalize_notify ();
1797         }
1798         sgen_pin_stats_reset ();
1799         /* clear cemented hash */
1800         sgen_cement_clear_below_threshold ();
1801
1802         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
1803
1804         check_scan_starts ();
1805
1806         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
1807
1808         sgen_memgov_minor_collection_end (reason, is_overflow);
1809
1810         /*objects are late pinned because of lack of memory, so a major is a good call*/
1811         needs_major = objects_pinned > 0;
1812         current_collection_generation = -1;
1813         objects_pinned = 0;
1814
1815         binary_protocol_collection_end (gc_stats.minor_gc_count - 1, GENERATION_NURSERY, 0, 0);
1816
1817         if (check_nursery_objects_pinned && !sgen_minor_collector.is_split)
1818                 sgen_check_nursery_objects_pinned (unpin_queue != NULL);
1819
1820         return needs_major;
1821 }
1822
1823 typedef enum {
1824         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_SERIAL,
1825         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT,
1826         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT
1827 } CopyOrMarkFromRootsMode;
1828
1829 static void
1830 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)
1831 {
1832         LOSObject *bigobj;
1833         TV_DECLARE (atv);
1834         TV_DECLARE (btv);
1835         /* FIXME: only use these values for the precise scan
1836          * note that to_space pointers should be excluded anyway...
1837          */
1838         char *heap_start = NULL;
1839         char *heap_end = (char*)-1;
1840         ScanCopyContext ctx = CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, gc_thread_gray_queue);
1841         gboolean concurrent = mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_SERIAL;
1842
1843         SGEN_ASSERT (0, !!concurrent == !!concurrent_collection_in_progress, "We've been called with the wrong mode.");
1844
1845         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1846                 /*This cleans up unused fragments */
1847                 sgen_nursery_allocator_prepare_for_pinning ();
1848
1849                 if (do_concurrent_checks)
1850                         sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
1851         } else {
1852                 /* The concurrent collector doesn't touch the nursery. */
1853                 sgen_nursery_alloc_prepare_for_major ();
1854         }
1855
1856         TV_GETTIME (atv);
1857
1858         /* Pinning depends on this */
1859         sgen_clear_nursery_fragments ();
1860
1861         if (whole_heap_check_before_collection)
1862                 sgen_check_whole_heap (TRUE);
1863
1864         TV_GETTIME (btv);
1865         time_major_pre_collection_fragment_clear += TV_ELAPSED (atv, btv);
1866
1867         objects_pinned = 0;
1868
1869         sgen_client_pre_collection_checks ();
1870
1871         if (mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1872                 /* Remsets are not useful for a major collection */
1873                 remset.clear_cards ();
1874         }
1875
1876         sgen_process_fin_stage_entries ();
1877
1878         TV_GETTIME (atv);
1879         sgen_init_pinning ();
1880         SGEN_LOG (6, "Collecting pinned addresses");
1881         pin_from_roots ((void*)lowest_heap_address, (void*)highest_heap_address, ctx);
1882         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1883                 /* Pin cemented objects that were forced */
1884                 sgen_pin_cemented_objects ();
1885         }
1886         sgen_optimize_pin_queue ();
1887         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1888                 /*
1889                  * Cemented objects that are in the pinned list will be marked. When
1890                  * marking concurrently we won't mark mod-union cards for these objects.
1891                  * Instead they will remain cemented until the next major collection,
1892                  * when we will recheck if they are still pinned in the roots.
1893                  */
1894                 sgen_cement_force_pinned ();
1895         }
1896
1897         sgen_client_collecting_major_1 ();
1898
1899         /*
1900          * pin_queue now contains all candidate pointers, sorted and
1901          * uniqued.  We must do two passes now to figure out which
1902          * objects are pinned.
1903          *
1904          * The first is to find within the pin_queue the area for each
1905          * section.  This requires that the pin_queue be sorted.  We
1906          * also process the LOS objects and pinned chunks here.
1907          *
1908          * The second, destructive, pass is to reduce the section
1909          * areas to pointers to the actually pinned objects.
1910          */
1911         SGEN_LOG (6, "Pinning from sections");
1912         /* first pass for the sections */
1913         sgen_find_section_pin_queue_start_end (nursery_section);
1914         /* identify possible pointers to the insize of large objects */
1915         SGEN_LOG (6, "Pinning from large objects");
1916         for (bigobj = los_object_list; bigobj; bigobj = bigobj->next) {
1917                 size_t dummy;
1918                 if (sgen_find_optimized_pin_queue_area ((char*)bigobj->data, (char*)bigobj->data + sgen_los_object_size (bigobj), &dummy, &dummy)) {
1919                         binary_protocol_pin (bigobj->data, (gpointer)LOAD_VTABLE (bigobj->data), safe_object_get_size (bigobj->data));
1920
1921                         if (sgen_los_object_is_pinned (bigobj->data)) {
1922                                 SGEN_ASSERT (0, mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT, "LOS objects can only be pinned here after concurrent marking.");
1923                                 continue;
1924                         }
1925                         sgen_los_pin_object (bigobj->data);
1926                         if (SGEN_OBJECT_HAS_REFERENCES (bigobj->data))
1927                                 GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (gc_thread_gray_queue, bigobj->data, sgen_obj_get_descriptor ((GCObject*)bigobj->data));
1928                         sgen_pin_stats_register_object (bigobj->data, GENERATION_OLD);
1929                         SGEN_LOG (6, "Marked large object %p (%s) size: %lu from roots", bigobj->data,
1930                                         sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (bigobj->data)),
1931                                         (unsigned long)sgen_los_object_size (bigobj));
1932
1933                         sgen_client_pinned_los_object (bigobj->data);
1934                 }
1935         }
1936
1937         pin_objects_in_nursery (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT, ctx);
1938         if (check_nursery_objects_pinned && !sgen_minor_collector.is_split)
1939                 sgen_check_nursery_objects_pinned (mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT);
1940
1941         major_collector.pin_objects (gc_thread_gray_queue);
1942         if (old_next_pin_slot)
1943                 *old_next_pin_slot = sgen_get_pinned_count ();
1944
1945         TV_GETTIME (btv);
1946         time_major_pinning += TV_ELAPSED (atv, btv);
1947         SGEN_LOG (2, "Finding pinned pointers: %zd in %lld usecs", sgen_get_pinned_count (), (long long)TV_ELAPSED (atv, btv));
1948         SGEN_LOG (4, "Start scan with %zd pinned objects", sgen_get_pinned_count ());
1949
1950         major_collector.init_to_space ();
1951
1952         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Why are the workers not done when we start or finish a major collection?");
1953         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1954                 if (object_ops_par != NULL)
1955                         sgen_workers_set_num_active_workers (0);
1956                 if (sgen_workers_have_idle_work ()) {
1957                         /*
1958                          * We force the finish of the worker with the new object ops context
1959                          * which can also do copying. We need to have finished pinning.
1960                          */
1961                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1962
1963                         sgen_workers_join ();
1964                 }
1965         }
1966
1967 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
1968         main_gc_thread = mono_native_thread_self ();
1969 #endif
1970
1971         sgen_client_collecting_major_2 ();
1972
1973         TV_GETTIME (atv);
1974         time_major_scan_pinned += TV_ELAPSED (btv, atv);
1975
1976         sgen_client_collecting_major_3 (&fin_ready_queue, &critical_fin_queue);
1977
1978         enqueue_scan_from_roots_jobs (gc_thread_gray_queue, heap_start, heap_end, object_ops_nopar, FALSE);
1979
1980         TV_GETTIME (btv);
1981         time_major_scan_roots += TV_ELAPSED (atv, btv);
1982
1983         /*
1984          * We start the concurrent worker after pinning and after we scanned the roots
1985          * in order to make sure that the worker does not finish before handling all
1986          * the roots.
1987          */
1988         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1989                 sgen_workers_set_num_active_workers (1);
1990                 gray_queue_redirect (gc_thread_gray_queue);
1991                 if (precleaning_enabled) {
1992                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, workers_finish_callback);
1993                 } else {
1994                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1995                 }
1996         }
1997
1998         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1999                 int i, split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
2000                 gboolean parallel = object_ops_par != NULL;
2001
2002                 /* If we're not parallel we finish the collection on the gc thread */
2003                 if (parallel)
2004                         gray_queue_redirect (gc_thread_gray_queue);
2005
2006                 /* Mod union card table */
2007                 for (i = 0; i < split_count; i++) {
2008                         ParallelScanJob *psj;
2009
2010                         psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan mod union cardtable", job_scan_major_mod_union_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
2011                         psj->scan_job.ops = parallel ? NULL : object_ops_nopar;
2012                         psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
2013                         psj->job_index = i;
2014                         sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, parallel);
2015
2016                         psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan LOS mod union cardtable", job_scan_los_mod_union_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
2017                         psj->scan_job.ops = parallel ? NULL : object_ops_nopar;
2018                         psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
2019                         psj->job_index = i;
2020                         sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, parallel);
2021                 }
2022
2023                 if (parallel) {
2024                         /*
2025                          * If we enqueue a job while workers are running we need to sgen_workers_ensure_awake
2026                          * in order to make sure that we are running the idle func and draining all worker
2027                          * gray queues. The operation of starting workers implies this, so we start them after
2028                          * in order to avoid doing this operation twice. The workers will drain the main gray
2029                          * stack that contained roots and pinned objects and also scan the mod union card
2030                          * table.
2031                          */
2032                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
2033                         sgen_workers_join ();
2034                 }
2035         }
2036
2037         sgen_pin_stats_report ();
2038
2039         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
2040                 sgen_finish_pinning ();
2041
2042                 sgen_pin_stats_reset ();
2043
2044                 if (do_concurrent_checks)
2045                         sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
2046         }
2047 }
2048
2049 static void
2050 major_start_collection (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, const char *reason, gboolean concurrent, size_t *old_next_pin_slot)
2051 {
2052         SgenObjectOperations *object_ops_nopar, *object_ops_par = NULL;
2053
2054         binary_protocol_collection_begin (gc_stats.major_gc_count, GENERATION_OLD);
2055
2056         current_collection_generation = GENERATION_OLD;
2057
2058         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2059
2060         if (!concurrent)
2061                 sgen_cement_reset ();
2062
2063         if (concurrent) {
2064                 g_assert (major_collector.is_concurrent);
2065                 concurrent_collection_in_progress = TRUE;
2066
2067                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_concurrent_start;
2068                 if (major_collector.is_parallel)
2069                         object_ops_par = &major_collector.major_ops_conc_par_start;
2070
2071         } else {
2072                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_serial;
2073         }
2074
2075         reset_pinned_from_failed_allocation ();
2076
2077         sgen_memgov_major_collection_start (concurrent, reason);
2078
2079         //count_ref_nonref_objs ();
2080         //consistency_check ();
2081
2082         check_scan_starts ();
2083
2084         degraded_mode = 0;
2085         SGEN_LOG (1, "Start major collection %d", gc_stats.major_gc_count);
2086         gc_stats.major_gc_count ++;
2087
2088         if (major_collector.start_major_collection)
2089                 major_collector.start_major_collection ();
2090
2091         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);
2092 }
2093
2094 static void
2095 major_finish_collection (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, const char *reason, gboolean is_overflow, size_t old_next_pin_slot, gboolean forced)
2096 {
2097         ScannedObjectCounts counts;
2098         SgenObjectOperations *object_ops_nopar;
2099         mword fragment_total;
2100         TV_DECLARE (atv);
2101         TV_DECLARE (btv);
2102
2103         TV_GETTIME (btv);
2104
2105         if (concurrent_collection_in_progress) {
2106                 SgenObjectOperations *object_ops_par = NULL;
2107
2108                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_concurrent_finish;
2109                 if (major_collector.is_parallel)
2110                         object_ops_par = &major_collector.major_ops_conc_par_finish;
2111
2112                 major_copy_or_mark_from_roots (gc_thread_gray_queue, NULL, COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT, object_ops_nopar, object_ops_par);
2113
2114 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
2115                 main_gc_thread = NULL;
2116 #endif
2117         } else {
2118                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_serial;
2119         }
2120
2121         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2122
2123         finish_gray_stack (GENERATION_OLD, CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, gc_thread_gray_queue));
2124         TV_GETTIME (atv);
2125         time_major_finish_gray_stack += TV_ELAPSED (btv, atv);
2126
2127         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Can't have workers working after joining");
2128
2129         if (objects_pinned) {
2130                 g_assert (!concurrent_collection_in_progress);
2131
2132                 /*
2133                  * This is slow, but we just OOM'd.
2134                  *
2135                  * See comment at `sgen_pin_queue_clear_discarded_entries` for how the pin
2136                  * queue is laid out at this point.
2137                  */
2138                 sgen_pin_queue_clear_discarded_entries (nursery_section, old_next_pin_slot);
2139                 /*
2140                  * We need to reestablish all pinned nursery objects in the pin queue
2141                  * because they're needed for fragment creation.  Unpinning happens by
2142                  * walking the whole queue, so it's not necessary to reestablish where major
2143                  * heap block pins are - all we care is that they're still in there
2144                  * somewhere.
2145                  */
2146                 sgen_optimize_pin_queue ();
2147                 sgen_find_section_pin_queue_start_end (nursery_section);
2148                 objects_pinned = 0;
2149         }
2150
2151         reset_heap_boundaries ();
2152         sgen_update_heap_boundaries ((mword)sgen_get_nursery_start (), (mword)sgen_get_nursery_end ());
2153
2154         /* walk the pin_queue, build up the fragment list of free memory, unmark
2155          * pinned objects as we go, memzero() the empty fragments so they are ready for the
2156          * next allocations.
2157          */
2158         fragment_total = sgen_build_nursery_fragments (nursery_section, NULL);
2159         if (!fragment_total)
2160                 degraded_mode = 1;
2161         SGEN_LOG (4, "Free space in nursery after major %ld", (long)fragment_total);
2162
2163         if (do_concurrent_checks && concurrent_collection_in_progress)
2164                 sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
2165
2166         /* prepare the pin queue for the next collection */
2167         sgen_finish_pinning ();
2168
2169         /* Clear TLABs for all threads */
2170         sgen_clear_tlabs ();
2171
2172         sgen_pin_stats_reset ();
2173
2174         sgen_cement_clear_below_threshold ();
2175
2176         if (check_mark_bits_after_major_collection)
2177                 sgen_check_heap_marked (concurrent_collection_in_progress);
2178
2179         TV_GETTIME (btv);
2180         time_major_fragment_creation += TV_ELAPSED (atv, btv);
2181
2182         binary_protocol_sweep_begin (GENERATION_OLD, !major_collector.sweeps_lazily);
2183         sgen_memgov_major_pre_sweep ();
2184
2185         TV_GETTIME (atv);
2186         time_major_free_bigobjs += TV_ELAPSED (btv, atv);
2187
2188         sgen_los_sweep ();
2189
2190         TV_GETTIME (btv);
2191         time_major_los_sweep += TV_ELAPSED (atv, btv);
2192
2193         major_collector.sweep ();
2194
2195         binary_protocol_sweep_end (GENERATION_OLD, !major_collector.sweeps_lazily);
2196
2197         TV_GETTIME (atv);
2198         time_major_sweep += TV_ELAPSED (btv, atv);
2199
2200         sgen_debug_dump_heap ("major", gc_stats.major_gc_count - 1, reason);
2201
2202         if (sgen_have_pending_finalizers ()) {
2203                 SGEN_LOG (4, "Finalizer-thread wakeup");
2204                 sgen_client_finalize_notify ();
2205         }
2206
2207         sgen_memgov_major_collection_end (forced, concurrent_collection_in_progress, reason, is_overflow);
2208         current_collection_generation = -1;
2209
2210         memset (&counts, 0, sizeof (ScannedObjectCounts));
2211         major_collector.finish_major_collection (&counts);
2212
2213         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2214
2215         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Can't have workers working after major collection has finished");
2216         if (concurrent_collection_in_progress)
2217                 concurrent_collection_in_progress = FALSE;
2218
2219         check_scan_starts ();
2220
2221         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
2222
2223         //consistency_check ();
2224
2225         binary_protocol_collection_end (gc_stats.major_gc_count - 1, GENERATION_OLD, counts.num_scanned_objects, counts.num_unique_scanned_objects);
2226 }
2227
2228 static gboolean
2229 major_do_collection (const char *reason, gboolean is_overflow, gboolean forced)
2230 {
2231         TV_DECLARE (time_start);
2232         TV_DECLARE (time_end);
2233         size_t old_next_pin_slot;
2234         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2235
2236         if (disable_major_collections)
2237                 return FALSE;
2238
2239         if (major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked) {
2240                 long long num_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2241                 g_assert (!num_marked);
2242         }
2243
2244         /* world must be stopped already */
2245         TV_GETTIME (time_start);
2246
2247         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, FALSE);
2248         major_start_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, FALSE, &old_next_pin_slot);
2249         major_finish_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, is_overflow, old_next_pin_slot, forced);
2250         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2251
2252         TV_GETTIME (time_end);
2253         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (time_start, time_end);
2254
2255         /* FIXME: also report this to the user, preferably in gc-end. */
2256         if (major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked)
2257                 major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2258
2259         return bytes_pinned_from_failed_allocation > 0;
2260 }
2261
2262 static void
2263 major_start_concurrent_collection (const char *reason)
2264 {
2265         TV_DECLARE (time_start);
2266         TV_DECLARE (time_end);
2267         long long num_objects_marked;
2268         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2269
2270         if (disable_major_collections)
2271                 return;
2272
2273         TV_GETTIME (time_start);
2274         SGEN_TV_GETTIME (time_major_conc_collection_start);
2275
2276         num_objects_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2277         g_assert (num_objects_marked == 0);
2278
2279         binary_protocol_concurrent_start ();
2280
2281         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, TRUE);
2282         // FIXME: store reason and pass it when finishing
2283         major_start_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, TRUE, NULL);
2284         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2285
2286         num_objects_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2287
2288         TV_GETTIME (time_end);
2289         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (time_start, time_end);
2290
2291         current_collection_generation = -1;
2292 }
2293
2294 /*
2295  * Returns whether the major collection has finished.
2296  */
2297 static gboolean
2298 major_should_finish_concurrent_collection (void)
2299 {
2300         return sgen_workers_all_done ();
2301 }
2302
2303 static void
2304 major_update_concurrent_collection (void)
2305 {
2306         TV_DECLARE (total_start);
2307         TV_DECLARE (total_end);
2308
2309         TV_GETTIME (total_start);
2310
2311         binary_protocol_concurrent_update ();
2312
2313         major_collector.update_cardtable_mod_union ();
2314         sgen_los_update_cardtable_mod_union ();
2315
2316         TV_GETTIME (total_end);
2317         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (total_start, total_end);
2318 }
2319
2320 static void
2321 major_finish_concurrent_collection (gboolean forced)
2322 {
2323         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2324         TV_DECLARE (total_start);
2325         TV_DECLARE (total_end);
2326
2327         TV_GETTIME (total_start);
2328
2329         binary_protocol_concurrent_finish ();
2330
2331         /*
2332          * We need to stop all workers since we're updating the cardtable below.
2333          * The workers will be resumed with a finishing pause context to avoid
2334          * additional cardtable and object scanning.
2335          */
2336         sgen_workers_stop_all_workers ();
2337
2338         SGEN_TV_GETTIME (time_major_conc_collection_end);
2339         gc_stats.major_gc_time_concurrent += SGEN_TV_ELAPSED (time_major_conc_collection_start, time_major_conc_collection_end);
2340
2341         major_collector.update_cardtable_mod_union ();
2342         sgen_los_update_cardtable_mod_union ();
2343
2344         if (mod_union_consistency_check)
2345                 sgen_check_mod_union_consistency ();
2346
2347         current_collection_generation = GENERATION_OLD;
2348         sgen_cement_reset ();
2349         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, FALSE);
2350         major_finish_collection (&gc_thread_gray_queue, "finishing", FALSE, -1, forced);
2351         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2352
2353         TV_GETTIME (total_end);
2354         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (total_start, total_end);
2355
2356         current_collection_generation = -1;
2357 }
2358
2359 /*
2360  * Ensure an allocation request for @size will succeed by freeing enough memory.
2361  *
2362  * LOCKING: The GC lock MUST be held.
2363  */
2364 void
2365 sgen_ensure_free_space (size_t size, int generation)
2366 {
2367         int generation_to_collect = -1;
2368         const char *reason = NULL;
2369
2370         if (generation == GENERATION_OLD) {
2371                 if (sgen_need_major_collection (size)) {
2372                         reason = "LOS overflow";
2373                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2374                 }
2375         } else {
2376                 if (degraded_mode) {
2377                         if (sgen_need_major_collection (size)) {
2378                                 reason = "Degraded mode overflow";
2379                                 generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2380                         }
2381                 } else if (sgen_need_major_collection (size)) {
2382                         reason = concurrent_collection_in_progress ? "Forced finish concurrent collection" : "Minor allowance";
2383                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2384                 } else {
2385                         generation_to_collect = GENERATION_NURSERY;
2386                         reason = "Nursery full";                        
2387                 }
2388         }
2389
2390         if (generation_to_collect == -1) {
2391                 if (concurrent_collection_in_progress && sgen_workers_all_done ()) {
2392                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2393                         reason = "Finish concurrent collection";
2394                 }
2395         }
2396
2397         if (generation_to_collect == -1)
2398                 return;
2399         sgen_perform_collection (size, generation_to_collect, reason, FALSE, TRUE);
2400 }
2401
2402 /*
2403  * LOCKING: Assumes the GC lock is held.
2404  */
2405 void
2406 sgen_perform_collection (size_t requested_size, int generation_to_collect, const char *reason, gboolean wait_to_finish, gboolean stw)
2407 {
2408         TV_DECLARE (gc_total_start);
2409         TV_DECLARE (gc_total_end);
2410         int overflow_generation_to_collect = -1;
2411         int oldest_generation_collected = generation_to_collect;
2412         const char *overflow_reason = NULL;
2413         gboolean finish_concurrent = concurrent_collection_in_progress && (major_should_finish_concurrent_collection () || generation_to_collect == GENERATION_OLD);
2414
2415         binary_protocol_collection_requested (generation_to_collect, requested_size, wait_to_finish ? 1 : 0);
2416
2417         SGEN_ASSERT (0, generation_to_collect == GENERATION_NURSERY || generation_to_collect == GENERATION_OLD, "What generation is this?");
2418
2419         if (stw)
2420                 sgen_stop_world (generation_to_collect);
2421         else
2422                 SGEN_ASSERT (0, sgen_is_world_stopped (), "We can only collect if the world is stopped");
2423                 
2424
2425         TV_GETTIME (gc_total_start);
2426
2427         // FIXME: extract overflow reason
2428         // FIXME: minor overflow for concurrent case
2429         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY && !finish_concurrent) {
2430                 if (concurrent_collection_in_progress)
2431                         major_update_concurrent_collection ();
2432
2433                 if (collect_nursery (reason, FALSE, NULL) && !concurrent_collection_in_progress) {
2434                         overflow_generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2435                         overflow_reason = "Minor overflow";
2436                 }
2437         } else if (finish_concurrent) {
2438                 major_finish_concurrent_collection (wait_to_finish);
2439                 oldest_generation_collected = GENERATION_OLD;
2440         } else {
2441                 SGEN_ASSERT (0, generation_to_collect == GENERATION_OLD, "We should have handled nursery collections above");
2442                 if (major_collector.is_concurrent && !wait_to_finish) {
2443                         collect_nursery ("Concurrent start", FALSE, NULL);
2444                         major_start_concurrent_collection (reason);
2445                         oldest_generation_collected = GENERATION_NURSERY;
2446                 } else if (major_do_collection (reason, FALSE, wait_to_finish)) {
2447                         overflow_generation_to_collect = GENERATION_NURSERY;
2448                         overflow_reason = "Excessive pinning";
2449                 }
2450         }
2451
2452         if (overflow_generation_to_collect != -1) {
2453                 SGEN_ASSERT (0, !concurrent_collection_in_progress, "We don't yet support overflow collections with the concurrent collector");
2454
2455                 /*
2456                  * We need to do an overflow collection, either because we ran out of memory
2457                  * or the nursery is fully pinned.
2458                  */
2459
2460                 if (overflow_generation_to_collect == GENERATION_NURSERY)
2461                         collect_nursery (overflow_reason, TRUE, NULL);
2462                 else
2463                         major_do_collection (overflow_reason, TRUE, wait_to_finish);
2464
2465                 oldest_generation_collected = MAX (oldest_generation_collected, overflow_generation_to_collect);
2466         }
2467
2468         SGEN_LOG (2, "Heap size: %lu, LOS size: %lu", (unsigned long)sgen_gc_get_total_heap_allocation (), (unsigned long)los_memory_usage);
2469
2470         /* this also sets the proper pointers for the next allocation */
2471         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY && !sgen_can_alloc_size (requested_size)) {
2472                 /* TypeBuilder and MonoMethod are killing mcs with fragmentation */
2473                 SGEN_LOG (1, "nursery collection didn't find enough room for %zd alloc (%zd pinned)", requested_size, sgen_get_pinned_count ());
2474                 sgen_dump_pin_queue ();
2475                 degraded_mode = 1;
2476         }
2477
2478         TV_GETTIME (gc_total_end);
2479         time_max = MAX (time_max, TV_ELAPSED (gc_total_start, gc_total_end));
2480
2481         if (stw)
2482                 sgen_restart_world (oldest_generation_collected);
2483 }
2484
2485 /*
2486  * ######################################################################
2487  * ########  Memory allocation from the OS
2488  * ######################################################################
2489  * This section of code deals with getting memory from the OS and
2490  * allocating memory for GC-internal data structures.
2491  * Internal memory can be handled with a freelist for small objects.
2492  */
2493
2494 /*
2495  * Debug reporting.
2496  */
2497 G_GNUC_UNUSED static void
2498 report_internal_mem_usage (void)
2499 {
2500         printf ("Internal memory usage:\n");
2501         sgen_report_internal_mem_usage ();
2502         printf ("Pinned memory usage:\n");
2503         major_collector.report_pinned_memory_usage ();
2504 }
2505
2506 /*
2507  * ######################################################################
2508  * ########  Finalization support
2509  * ######################################################################
2510  */
2511
2512 /*
2513  * If the object has been forwarded it means it's still referenced from a root. 
2514  * If it is pinned it's still alive as well.
2515  * A LOS object is only alive if we have pinned it.
2516  * Return TRUE if @obj is ready to be finalized.
2517  */
2518 static inline gboolean
2519 sgen_is_object_alive (GCObject *object)
2520 {
2521         if (ptr_in_nursery (object))
2522                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
2523
2524         return sgen_major_is_object_alive (object);
2525 }
2526
2527 /*
2528  * This function returns true if @object is either alive and belongs to the
2529  * current collection - major collections are full heap, so old gen objects
2530  * are never alive during a minor collection.
2531  */
2532 static inline int
2533 sgen_is_object_alive_and_on_current_collection (GCObject *object)
2534 {
2535         if (ptr_in_nursery (object))
2536                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
2537
2538         if (current_collection_generation == GENERATION_NURSERY)
2539                 return FALSE;
2540
2541         return sgen_major_is_object_alive (object);
2542 }
2543
2544
2545 gboolean
2546 sgen_gc_is_object_ready_for_finalization (GCObject *object)
2547 {
2548         return !sgen_is_object_alive (object);
2549 }
2550
2551 void
2552 sgen_queue_finalization_entry (GCObject *obj)
2553 {
2554         gboolean critical = sgen_client_object_has_critical_finalizer (obj);
2555
2556         sgen_pointer_queue_add (critical ? &critical_fin_queue : &fin_ready_queue, obj);
2557
2558         sgen_client_object_queued_for_finalization (obj);
2559 }
2560
2561 gboolean
2562 sgen_object_is_live (GCObject *obj)
2563 {
2564         return sgen_is_object_alive_and_on_current_collection (obj);
2565 }
2566
2567 /*
2568  * `System.GC.WaitForPendingFinalizers` first checks `sgen_have_pending_finalizers()` to
2569  * determine whether it can exit quickly.  The latter must therefore only return FALSE if
2570  * all finalizers have really finished running.
2571  *
2572  * `sgen_gc_invoke_finalizers()` first dequeues a finalizable object, and then finalizes it.
2573  * This means that just checking whether the queues are empty leaves the possibility that an
2574  * object might have been dequeued but not yet finalized.  That's why we need the additional
2575  * flag `pending_unqueued_finalizer`.
2576  */
2577
2578 static volatile gboolean pending_unqueued_finalizer = FALSE;
2579 volatile gboolean sgen_suspend_finalizers = FALSE;
2580
2581 void
2582 sgen_set_suspend_finalizers (void)
2583 {
2584         sgen_suspend_finalizers = TRUE;
2585 }
2586
2587 int
2588 sgen_gc_invoke_finalizers (void)
2589 {
2590         int count = 0;
2591
2592         g_assert (!pending_unqueued_finalizer);
2593
2594         /* FIXME: batch to reduce lock contention */
2595         while (sgen_have_pending_finalizers ()) {
2596                 GCObject *obj;
2597
2598                 LOCK_GC;
2599
2600                 /*
2601                  * We need to set `pending_unqueued_finalizer` before dequeing the
2602                  * finalizable object.
2603                  */
2604                 if (!sgen_pointer_queue_is_empty (&fin_ready_queue)) {
2605                         pending_unqueued_finalizer = TRUE;
2606                         mono_memory_write_barrier ();
2607                         obj = (GCObject *)sgen_pointer_queue_pop (&fin_ready_queue);
2608                 } else if (!sgen_pointer_queue_is_empty (&critical_fin_queue)) {
2609                         pending_unqueued_finalizer = TRUE;
2610                         mono_memory_write_barrier ();
2611                         obj = (GCObject *)sgen_pointer_queue_pop (&critical_fin_queue);
2612                 } else {
2613                         obj = NULL;
2614                 }
2615
2616                 if (obj)
2617                         SGEN_LOG (7, "Finalizing object %p (%s)", obj, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj)));
2618
2619                 UNLOCK_GC;
2620
2621                 if (!obj)
2622                         break;
2623
2624                 count++;
2625                 /* the object is on the stack so it is pinned */
2626                 /*g_print ("Calling finalizer for object: %p (%s)\n", obj, sgen_client_object_safe_name (obj));*/
2627                 sgen_client_run_finalize (obj);
2628         }
2629
2630         if (pending_unqueued_finalizer) {
2631                 mono_memory_write_barrier ();
2632                 pending_unqueued_finalizer = FALSE;
2633         }
2634
2635         return count;
2636 }
2637
2638 gboolean
2639 sgen_have_pending_finalizers (void)
2640 {
2641         if (sgen_suspend_finalizers)
2642                 return FALSE;
2643         return pending_unqueued_finalizer || !sgen_pointer_queue_is_empty (&fin_ready_queue) || !sgen_pointer_queue_is_empty (&critical_fin_queue);
2644 }
2645
2646 /*
2647  * ######################################################################
2648  * ########  registered roots support
2649  * ######################################################################
2650  */
2651
2652 /*
2653  * We do not coalesce roots.
2654  */
2655 int
2656 sgen_register_root (char *start, size_t size, SgenDescriptor descr, int root_type, int source, const char *msg)
2657 {
2658         RootRecord new_root;
2659         int i;
2660         LOCK_GC;
2661         for (i = 0; i < ROOT_TYPE_NUM; ++i) {
2662                 RootRecord *root = (RootRecord *)sgen_hash_table_lookup (&roots_hash [i], start);
2663                 /* we allow changing the size and the descriptor (for thread statics etc) */
2664                 if (root) {
2665                         size_t old_size = root->end_root - start;
2666                         root->end_root = start + size;
2667                         SGEN_ASSERT (0, !!root->root_desc == !!descr, "Can't change whether a root is precise or conservative.");
2668                         SGEN_ASSERT (0, root->source == source, "Can't change a root's source identifier.");
2669                         SGEN_ASSERT (0, !!root->msg == !!msg, "Can't change a root's message.");
2670                         root->root_desc = descr;
2671                         roots_size += size;
2672                         roots_size -= old_size;
2673                         UNLOCK_GC;
2674                         return TRUE;
2675                 }
2676         }
2677
2678         new_root.end_root = start + size;
2679         new_root.root_desc = descr;
2680         new_root.source = source;
2681         new_root.msg = msg;
2682
2683         sgen_hash_table_replace (&roots_hash [root_type], start, &new_root, NULL);
2684         roots_size += size;
2685
2686         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);
2687
2688         UNLOCK_GC;
2689         return TRUE;
2690 }
2691
2692 void
2693 sgen_deregister_root (char* addr)
2694 {
2695         int root_type;
2696         RootRecord root;
2697
2698         LOCK_GC;
2699         for (root_type = 0; root_type < ROOT_TYPE_NUM; ++root_type) {
2700                 if (sgen_hash_table_remove (&roots_hash [root_type], addr, &root))
2701                         roots_size -= (root.end_root - addr);
2702         }
2703         UNLOCK_GC;
2704 }
2705
2706 void
2707 sgen_wbroots_iterate_live_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback cb)
2708 {
2709         void **start_root;
2710         RootRecord *root;
2711         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_WBARRIER], void **, start_root, RootRecord *, root) {
2712                 cb ((mword)start_root, (mword)root->end_root - (mword)start_root);
2713         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
2714 }
2715
2716 /* Root equivalent of sgen_client_cardtable_scan_object */
2717 static void
2718 sgen_wbroot_scan_card_table (void** start_root, mword size,  ScanCopyContext ctx)
2719 {
2720         ScanPtrFieldFunc scan_field_func = ctx.ops->scan_ptr_field;
2721         guint8 *card_data = sgen_card_table_get_card_scan_address ((mword)start_root);
2722         guint8 *card_base = card_data;
2723         mword card_count = sgen_card_table_number_of_cards_in_range ((mword)start_root, size);
2724         guint8 *card_data_end = card_data + card_count;
2725         mword extra_idx = 0;
2726         char *obj_start = sgen_card_table_align_pointer (start_root);
2727         char *obj_end = (char*)start_root + size;
2728 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2729         guint8 *overflow_scan_end = NULL;
2730 #endif
2731
2732 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2733         /*Check for overflow and if so, setup to scan in two steps*/
2734         if (card_data_end >= SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END) {
2735                 overflow_scan_end = sgen_shadow_cardtable + (card_data_end - SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END);
2736                 card_data_end = SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END;
2737         }
2738
2739 LOOP_HEAD:
2740 #endif
2741
2742         card_data = sgen_find_next_card (card_data, card_data_end);
2743
2744         for (; card_data < card_data_end; card_data = sgen_find_next_card (card_data + 1, card_data_end)) {
2745                 size_t idx = (card_data - card_base) + extra_idx;
2746                 char *start = (char*)(obj_start + idx * CARD_SIZE_IN_BYTES);
2747                 char *card_end = start + CARD_SIZE_IN_BYTES;
2748                 char *elem = start, *first_elem = start;
2749
2750                 /*
2751                  * Don't clean first and last card on 32bit systems since they
2752                  * may also be part from other roots.
2753                  */
2754                 if (card_data != card_base && card_data != (card_data_end - 1))
2755                         sgen_card_table_prepare_card_for_scanning (card_data);
2756
2757                 card_end = MIN (card_end, obj_end);
2758
2759                 if (elem < (char*)start_root)
2760                         first_elem = elem = (char*)start_root;
2761
2762                 for (; elem < card_end; elem += SIZEOF_VOID_P) {
2763                         if (*(GCObject**)elem)
2764                                 scan_field_func (NULL, (GCObject**)elem, ctx.queue);
2765                 }
2766
2767                 binary_protocol_card_scan (first_elem, elem - first_elem);
2768         }
2769
2770 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2771         if (overflow_scan_end) {
2772                 extra_idx = card_data - card_base;
2773                 card_base = card_data = sgen_shadow_cardtable;
2774                 card_data_end = overflow_scan_end;
2775                 overflow_scan_end = NULL;
2776                 goto LOOP_HEAD;
2777         }
2778 #endif
2779 }
2780
2781 void
2782 sgen_wbroots_scan_card_table (ScanCopyContext ctx)
2783 {
2784         void **start_root;
2785         RootRecord *root;
2786
2787         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_WBARRIER], void **, start_root, RootRecord *, root) {
2788                 SGEN_ASSERT (0, (root->root_desc & ROOT_DESC_TYPE_MASK) == ROOT_DESC_VECTOR, "Unsupported root type");
2789
2790                 sgen_wbroot_scan_card_table (start_root, (mword)root->end_root - (mword)start_root, ctx);
2791         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
2792 }
2793
2794 /*
2795  * ######################################################################
2796  * ########  Thread handling (stop/start code)
2797  * ######################################################################
2798  */
2799
2800 int
2801 sgen_get_current_collection_generation (void)
2802 {
2803         return current_collection_generation;
2804 }
2805
2806 void*
2807 sgen_thread_register (SgenThreadInfo* info, void *stack_bottom_fallback)
2808 {
2809         info->tlab_start = info->tlab_next = info->tlab_temp_end = info->tlab_real_end = NULL;
2810
2811         sgen_client_thread_register (info, stack_bottom_fallback);
2812
2813         return info;
2814 }
2815
2816 void
2817 sgen_thread_unregister (SgenThreadInfo *p)
2818 {
2819         sgen_client_thread_unregister (p);
2820 }
2821
2822 /*
2823  * ######################################################################
2824  * ########  Write barriers
2825  * ######################################################################
2826  */
2827
2828 /*
2829  * Note: the write barriers first do the needed GC work and then do the actual store:
2830  * this way the value is visible to the conservative GC scan after the write barrier
2831  * itself. If a GC interrupts the barrier in the middle, value will be kept alive by
2832  * the conservative scan, otherwise by the remembered set scan.
2833  */
2834
2835 /**
2836  * mono_gc_wbarrier_arrayref_copy:
2837  */
2838 void
2839 mono_gc_wbarrier_arrayref_copy (gpointer dest_ptr, gpointer src_ptr, int count)
2840 {
2841         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_arrayref_copy);
2842         /*This check can be done without taking a lock since dest_ptr array is pinned*/
2843         if (ptr_in_nursery (dest_ptr) || count <= 0) {
2844                 mono_gc_memmove_aligned (dest_ptr, src_ptr, count * sizeof (gpointer));
2845                 return;
2846         }
2847
2848 #ifdef SGEN_HEAVY_BINARY_PROTOCOL
2849         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ()) {
2850                 int i;
2851                 for (i = 0; i < count; ++i) {
2852                         gpointer dest = (gpointer*)dest_ptr + i;
2853                         gpointer obj = *((gpointer*)src_ptr + i);
2854                         if (obj)
2855                                 binary_protocol_wbarrier (dest, obj, (gpointer)LOAD_VTABLE (obj));
2856                 }
2857         }
2858 #endif
2859
2860         remset.wbarrier_arrayref_copy (dest_ptr, src_ptr, count);
2861 }
2862
2863 /**
2864  * mono_gc_wbarrier_generic_nostore:
2865  */
2866 void
2867 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (gpointer ptr)
2868 {
2869         gpointer obj;
2870
2871         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_generic_store);
2872
2873         sgen_client_wbarrier_generic_nostore_check (ptr);
2874
2875         obj = *(gpointer*)ptr;
2876         if (obj)
2877                 binary_protocol_wbarrier (ptr, obj, (gpointer)LOAD_VTABLE (obj));
2878
2879         /*
2880          * We need to record old->old pointer locations for the
2881          * concurrent collector.
2882          */
2883         if (!ptr_in_nursery (obj) && !concurrent_collection_in_progress) {
2884                 SGEN_LOG (8, "Skipping remset at %p", ptr);
2885                 return;
2886         }
2887
2888         SGEN_LOG (8, "Adding remset at %p", ptr);
2889
2890         remset.wbarrier_generic_nostore (ptr);
2891 }
2892
2893 /**
2894  * mono_gc_wbarrier_generic_store:
2895  */
2896 void
2897 mono_gc_wbarrier_generic_store (gpointer ptr, GCObject* value)
2898 {
2899         SGEN_LOG (8, "Wbarrier store at %p to %p (%s)", ptr, value, value ? sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (value)) : "null");
2900         SGEN_UPDATE_REFERENCE_ALLOW_NULL (ptr, value);
2901         if (ptr_in_nursery (value) || concurrent_collection_in_progress)
2902                 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (ptr);
2903         sgen_dummy_use (value);
2904 }
2905
2906 /**
2907  * mono_gc_wbarrier_generic_store_atomic:
2908  * Same as \c mono_gc_wbarrier_generic_store but performs the store
2909  * as an atomic operation with release semantics.
2910  */
2911 void
2912 mono_gc_wbarrier_generic_store_atomic (gpointer ptr, GCObject *value)
2913 {
2914         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_generic_store_atomic);
2915
2916         SGEN_LOG (8, "Wbarrier atomic store at %p to %p (%s)", ptr, value, value ? sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (value)) : "null");
2917
2918         InterlockedWritePointer ((volatile gpointer *)ptr, value);
2919
2920         if (ptr_in_nursery (value) || concurrent_collection_in_progress)
2921                 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (ptr);
2922
2923         sgen_dummy_use (value);
2924 }
2925
2926 void
2927 sgen_wbarrier_range_copy (gpointer _dest, gpointer _src, int size)
2928 {
2929         remset.wbarrier_range_copy (_dest,_src, size);
2930 }
2931
2932 /*
2933  * ######################################################################
2934  * ########  Other mono public interface functions.
2935  * ######################################################################
2936  */
2937
2938 void
2939 sgen_gc_collect (int generation)
2940 {
2941         LOCK_GC;
2942         if (generation > 1)
2943                 generation = 1;
2944         sgen_perform_collection (0, generation, "user request", TRUE, TRUE);
2945         UNLOCK_GC;
2946 }
2947
2948 int
2949 sgen_gc_collection_count (int generation)
2950 {
2951         if (generation == 0)
2952                 return gc_stats.minor_gc_count;
2953         return gc_stats.major_gc_count;
2954 }
2955
2956 size_t
2957 sgen_gc_get_used_size (void)
2958 {
2959         gint64 tot = 0;
2960         LOCK_GC;
2961         tot = los_memory_usage;
2962         tot += nursery_section->end_data - nursery_section->data;
2963         tot += major_collector.get_used_size ();
2964         /* FIXME: account for pinned objects */
2965         UNLOCK_GC;
2966         return tot;
2967 }
2968
2969 void
2970 sgen_env_var_error (const char *env_var, const char *fallback, const char *description_format, ...)
2971 {
2972         va_list ap;
2973
2974         va_start (ap, description_format);
2975
2976         fprintf (stderr, "Warning: In environment variable `%s': ", env_var);
2977         vfprintf (stderr, description_format, ap);
2978         if (fallback)
2979                 fprintf (stderr, " - %s", fallback);
2980         fprintf (stderr, "\n");
2981
2982         va_end (ap);
2983 }
2984
2985 static gboolean
2986 parse_double_in_interval (const char *env_var, const char *opt_name, const char *opt, double min, double max, double *result)
2987 {
2988         char *endptr;
2989         double val = strtod (opt, &endptr);
2990         if (endptr == opt) {
2991                 sgen_env_var_error (env_var, "Using default value.", "`%s` must be a number.", opt_name);
2992                 return FALSE;
2993         }
2994         else if (val < min || val > max) {
2995                 sgen_env_var_error (env_var, "Using default value.", "`%s` must be between %.2f - %.2f.", opt_name, min, max);
2996                 return FALSE;
2997         }
2998         *result = val;
2999         return TRUE;
3000 }
3001
3002 void
3003 sgen_gc_init (void)
3004 {
3005         char *env;
3006         char **opts, **ptr;
3007         char *major_collector_opt = NULL;
3008         char *minor_collector_opt = NULL;
3009         char *params_opts = NULL;
3010         char *debug_opts = NULL;
3011         size_t max_heap = 0;
3012         size_t soft_limit = 0;
3013         int result;
3014         gboolean debug_print_allowance = FALSE;
3015         double allowance_ratio = 0, save_target = 0;
3016         gboolean cement_enabled = TRUE;
3017         gboolean dynamic_nursery = FALSE;
3018         size_t min_nursery_size = 0, max_nursery_size = 0;
3019
3020         do {
3021                 result = InterlockedCompareExchange (&gc_initialized, -1, 0);
3022                 switch (result) {
3023                 case 1:
3024                         /* already inited */
3025                         return;
3026                 case -1:
3027                         /* being inited by another thread */
3028                         mono_thread_info_usleep (1000);
3029                         break;
3030                 case 0:
3031                         /* we will init it */
3032                         break;
3033                 default:
3034                         g_assert_not_reached ();
3035                 }
3036         } while (result != 0);
3037
3038         SGEN_TV_GETTIME (sgen_init_timestamp);
3039
3040 #ifdef SGEN_WITHOUT_MONO
3041         mono_thread_smr_init ();
3042 #endif
3043
3044         mono_coop_mutex_init (&gc_mutex);
3045
3046         gc_debug_file = stderr;
3047
3048         mono_coop_mutex_init (&sgen_interruption_mutex);
3049
3050         if ((env = g_getenv (MONO_GC_PARAMS_NAME)) || gc_params_options) {
3051                 params_opts = g_strdup_printf ("%s,%s", gc_params_options ? gc_params_options : "", env ? env : "");
3052                 g_free (env);
3053         }
3054
3055         if (params_opts) {
3056                 opts = g_strsplit (params_opts, ",", -1);
3057                 for (ptr = opts; *ptr; ++ptr) {
3058                         char *opt = *ptr;
3059                         if (g_str_has_prefix (opt, "major=")) {
3060                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3061                                 major_collector_opt = g_strdup (opt);
3062                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "minor=")) {
3063                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3064                                 minor_collector_opt = g_strdup (opt);
3065                         }
3066                 }
3067         } else {
3068                 opts = NULL;
3069         }
3070
3071         init_stats ();
3072         sgen_init_internal_allocator ();
3073         sgen_init_nursery_allocator ();
3074         sgen_init_fin_weak_hash ();
3075         sgen_init_hash_table ();
3076         sgen_init_descriptors ();
3077         sgen_init_gray_queues ();
3078         sgen_init_allocator ();
3079         sgen_init_gchandles ();
3080
3081         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_SECTION, SGEN_SIZEOF_GC_MEM_SECTION);
3082         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_GRAY_QUEUE, sizeof (GrayQueueSection));
3083
3084         sgen_client_init ();
3085
3086         if (!minor_collector_opt) {
3087                 sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector, FALSE);
3088         } else {
3089                 if (!strcmp (minor_collector_opt, "simple")) {
3090                 use_simple_nursery:
3091                         sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector, FALSE);
3092                 } else if (!strcmp (minor_collector_opt, "simple-par")) {
3093                         sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector, TRUE);
3094                 } else if (!strcmp (minor_collector_opt, "split")) {
3095                         sgen_split_nursery_init (&sgen_minor_collector);
3096                 } else {
3097                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using `simple` instead.", "Unknown minor collector `%s'.", minor_collector_opt);
3098                         goto use_simple_nursery;
3099                 }
3100         }
3101
3102         if (!major_collector_opt) {
3103         use_default_major:
3104                 DEFAULT_MAJOR_INIT (&major_collector);
3105         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep")) {
3106                 sgen_marksweep_init (&major_collector);
3107         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep-conc")) {
3108                 sgen_marksweep_conc_init (&major_collector);
3109         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep-conc-par")) {
3110                 sgen_marksweep_conc_par_init (&major_collector);
3111         } else {
3112                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using `" DEFAULT_MAJOR_NAME "` instead.", "Unknown major collector `%s'.", major_collector_opt);
3113                 goto use_default_major;
3114         }
3115
3116         if (opts) {
3117                 gboolean usage_printed = FALSE;
3118
3119                 for (ptr = opts; *ptr; ++ptr) {
3120                         char *opt = *ptr;
3121                         if (!strcmp (opt, ""))
3122                                 continue;
3123                         if (g_str_has_prefix (opt, "major="))
3124                                 continue;
3125                         if (g_str_has_prefix (opt, "minor="))
3126                                 continue;
3127                         if (g_str_has_prefix (opt, "max-heap-size=")) {
3128                                 size_t page_size = mono_pagesize ();
3129                                 size_t max_heap_candidate = 0;
3130                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3131                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &max_heap_candidate)) {
3132                                         max_heap = (max_heap_candidate + page_size - 1) & ~(size_t)(page_size - 1);
3133                                         if (max_heap != max_heap_candidate)
3134                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Rounding up.", "`max-heap-size` size must be a multiple of %d.", page_size);
3135                                 } else {
3136                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`max-heap-size` must be an integer.");
3137                                 }
3138                                 continue;
3139                         }
3140                         if (g_str_has_prefix (opt, "soft-heap-limit=")) {
3141                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3142                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &soft_limit)) {
3143                                         if (soft_limit <= 0) {
3144                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`soft-heap-limit` must be positive.");
3145                                                 soft_limit = 0;
3146                                         }
3147                                 } else {
3148                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`soft-heap-limit` must be an integer.");
3149                                 }
3150                                 continue;
3151                         }
3152                         if (g_str_has_prefix (opt, "nursery-size=")) {
3153                                 size_t val;
3154                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3155                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &val)) {
3156                                         if ((val & (val - 1))) {
3157                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`nursery-size` must be a power of two.");
3158                                                 continue;
3159                                         }
3160
3161                                         if (val < SGEN_MAX_NURSERY_WASTE) {
3162                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.",
3163                                                                 "`nursery-size` must be at least %d bytes.", SGEN_MAX_NURSERY_WASTE);
3164                                                 continue;
3165                                         }
3166
3167                                         min_nursery_size = max_nursery_size = val;
3168                                         dynamic_nursery = FALSE;
3169                                 } else {
3170                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`nursery-size` must be an integer.");
3171                                         continue;
3172                                 }
3173                                 continue;
3174                         }
3175                         if (g_str_has_prefix (opt, "save-target-ratio=")) {
3176                                 double val;
3177                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3178                                 if (parse_double_in_interval (MONO_GC_PARAMS_NAME, "save-target-ratio", opt,
3179                                                 SGEN_MIN_SAVE_TARGET_RATIO, SGEN_MAX_SAVE_TARGET_RATIO, &val)) {
3180                                         save_target = val;
3181                                 }
3182                                 continue;
3183                         }
3184                         if (g_str_has_prefix (opt, "default-allowance-ratio=")) {
3185                                 double val;
3186                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3187                                 if (parse_double_in_interval (MONO_GC_PARAMS_NAME, "default-allowance-ratio", opt,
3188                                                 SGEN_MIN_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, SGEN_MAX_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, &val)) {
3189                                         allowance_ratio = val;
3190                                 }
3191                                 continue;
3192                         }
3193
3194                         if (!strcmp (opt, "cementing")) {
3195                                 cement_enabled = TRUE;
3196                                 continue;
3197                         }
3198                         if (!strcmp (opt, "no-cementing")) {
3199                                 cement_enabled = FALSE;
3200                                 continue;
3201                         }
3202
3203                         if (!strcmp (opt, "precleaning")) {
3204                                 precleaning_enabled = TRUE;
3205                                 continue;
3206                         }
3207                         if (!strcmp (opt, "no-precleaning")) {
3208                                 precleaning_enabled = FALSE;
3209                                 continue;
3210                         }
3211
3212                         if (!strcmp (opt, "dynamic-nursery")) {
3213                                 if (sgen_minor_collector.is_split)
3214                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.",
3215                                                         "dynamic-nursery not supported with split-nursery.");
3216                                 else
3217                                         dynamic_nursery = TRUE;
3218                                 continue;
3219                         }
3220                         if (!strcmp (opt, "no-dynamic-nursery")) {
3221                                 dynamic_nursery = FALSE;
3222                                 continue;
3223                         }
3224
3225                         if (major_collector.handle_gc_param && major_collector.handle_gc_param (opt))
3226                                 continue;
3227
3228                         if (sgen_minor_collector.handle_gc_param && sgen_minor_collector.handle_gc_param (opt))
3229                                 continue;
3230
3231                         if (sgen_client_handle_gc_param (opt))
3232                                 continue;
3233
3234                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Ignoring.", "Unknown option `%s`.", opt);
3235
3236                         if (usage_printed)
3237                                 continue;
3238
3239                         fprintf (stderr, "\n%s must be a comma-delimited list of one or more of the following:\n", MONO_GC_PARAMS_NAME);
3240                         fprintf (stderr, "  max-heap-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3241                         fprintf (stderr, "  soft-heap-limit=n (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3242                         fprintf (stderr, "  nursery-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3243                         fprintf (stderr, "  major=COLLECTOR (where COLLECTOR is `marksweep', `marksweep-conc', `marksweep-par')\n");
3244                         fprintf (stderr, "  minor=COLLECTOR (where COLLECTOR is `simple' or `split')\n");
3245                         fprintf (stderr, "  wbarrier=WBARRIER (where WBARRIER is `remset' or `cardtable')\n");
3246                         fprintf (stderr, "  [no-]cementing\n");
3247                         fprintf (stderr, "  [no-]dynamic-nursery\n");
3248                         if (major_collector.print_gc_param_usage)
3249                                 major_collector.print_gc_param_usage ();
3250                         if (sgen_minor_collector.print_gc_param_usage)
3251                                 sgen_minor_collector.print_gc_param_usage ();
3252                         sgen_client_print_gc_params_usage ();
3253                         fprintf (stderr, " Experimental options:\n");
3254                         fprintf (stderr, "  save-target-ratio=R (where R must be between %.2f - %.2f).\n", SGEN_MIN_SAVE_TARGET_RATIO, SGEN_MAX_SAVE_TARGET_RATIO);
3255                         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);
3256                         fprintf (stderr, "\n");
3257
3258                         usage_printed = TRUE;
3259                 }
3260                 g_strfreev (opts);
3261         }
3262
3263         if (major_collector_opt)
3264                 g_free (major_collector_opt);
3265
3266         if (minor_collector_opt)
3267                 g_free (minor_collector_opt);
3268
3269         if (params_opts)
3270                 g_free (params_opts);
3271
3272         alloc_nursery (dynamic_nursery, min_nursery_size, max_nursery_size);
3273
3274         sgen_pinning_init ();
3275         sgen_cement_init (cement_enabled);
3276
3277         if ((env = g_getenv (MONO_GC_DEBUG_NAME)) || gc_debug_options) {
3278                 debug_opts = g_strdup_printf ("%s,%s", gc_debug_options ? gc_debug_options  : "", env ? env : "");
3279                 g_free (env);
3280         }
3281
3282         if (debug_opts) {
3283                 gboolean usage_printed = FALSE;
3284
3285                 opts = g_strsplit (debug_opts, ",", -1);
3286                 for (ptr = opts; ptr && *ptr; ptr ++) {
3287                         char *opt = *ptr;
3288                         if (!strcmp (opt, ""))
3289                                 continue;
3290                         if (opt [0] >= '0' && opt [0] <= '9') {
3291                                 gc_debug_level = atoi (opt);
3292                                 opt++;
3293                                 if (opt [0] == ':')
3294                                         opt++;
3295                                 if (opt [0]) {
3296                                         char *rf = g_strdup_printf ("%s.%d", opt, mono_process_current_pid ());
3297                                         gc_debug_file = fopen (rf, "wb");
3298                                         if (!gc_debug_file)
3299                                                 gc_debug_file = stderr;
3300                                         g_free (rf);
3301                                 }
3302                         } else if (!strcmp (opt, "print-allowance")) {
3303                                 debug_print_allowance = TRUE;
3304                         } else if (!strcmp (opt, "print-pinning")) {
3305                                 sgen_pin_stats_enable ();
3306                         } else if (!strcmp (opt, "verify-before-allocs")) {
3307                                 verify_before_allocs = 1;
3308                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3309                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "max-valloc-size=")) {
3310                                 size_t max_valloc_size;
3311                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3312                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (arg, &max_valloc_size)) {
3313                                         mono_valloc_set_limit (max_valloc_size);
3314                                 } else {
3315                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, NULL, "`max-valloc-size` must be an integer.");
3316                                 }
3317                                 continue;
3318                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "verify-before-allocs=")) {
3319                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3320                                 verify_before_allocs = atoi (arg);
3321                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3322                         } else if (!strcmp (opt, "collect-before-allocs")) {
3323                                 collect_before_allocs = 1;
3324                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3325                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "collect-before-allocs=")) {
3326                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3327                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3328                                 collect_before_allocs = atoi (arg);
3329                         } else if (!strcmp (opt, "verify-before-collections")) {
3330                                 whole_heap_check_before_collection = TRUE;
3331                         } else if (!strcmp (opt, "check-remset-consistency")) {
3332                                 remset_consistency_checks = TRUE;
3333                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3334                         } else if (!strcmp (opt, "mod-union-consistency-check")) {
3335                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
3336                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "`mod-union-consistency-check` only works with concurrent major collector.");
3337                                         continue;
3338                                 }
3339                                 mod_union_consistency_check = TRUE;
3340                         } else if (!strcmp (opt, "check-mark-bits")) {
3341                                 check_mark_bits_after_major_collection = TRUE;
3342                         } else if (!strcmp (opt, "check-nursery-pinned")) {
3343                                 check_nursery_objects_pinned = TRUE;
3344                         } else if (!strcmp (opt, "clear-at-gc")) {
3345                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3346                         } else if (!strcmp (opt, "clear-nursery-at-gc")) {
3347                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3348                         } else if (!strcmp (opt, "clear-at-tlab-creation")) {
3349                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION;
3350                         } else if (!strcmp (opt, "debug-clear-at-tlab-creation")) {
3351                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION_DEBUG;
3352                         } else if (!strcmp (opt, "check-scan-starts")) {
3353                                 do_scan_starts_check = TRUE;
3354                         } else if (!strcmp (opt, "verify-nursery-at-minor-gc")) {
3355                                 do_verify_nursery = TRUE;
3356                         } else if (!strcmp (opt, "check-concurrent")) {
3357                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
3358                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "`check-concurrent` only works with concurrent major collectors.");
3359                                         continue;
3360                                 }
3361                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3362                                 do_concurrent_checks = TRUE;
3363                         } else if (!strcmp (opt, "dump-nursery-at-minor-gc")) {
3364                                 do_dump_nursery_content = TRUE;
3365                         } else if (!strcmp (opt, "disable-minor")) {
3366                                 disable_minor_collections = TRUE;
3367                         } else if (!strcmp (opt, "disable-major")) {
3368                                 disable_major_collections = TRUE;
3369                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "heap-dump=")) {
3370                                 char *filename = strchr (opt, '=') + 1;
3371                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3372                                 sgen_debug_enable_heap_dump (filename);
3373                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "binary-protocol=")) {
3374                                 char *filename = strchr (opt, '=') + 1;
3375                                 char *colon = strrchr (filename, ':');
3376                                 size_t limit = 0;
3377                                 if (colon) {
3378                                         if (!mono_gc_parse_environment_string_extract_number (colon + 1, &limit)) {
3379                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring limit.", "Binary protocol file size limit must be an integer.");
3380                                                 limit = -1;
3381                                         }
3382                                         *colon = '\0';
3383                                 }
3384                                 binary_protocol_init (filename, (long long)limit);
3385                         } else if (!strcmp (opt, "nursery-canaries")) {
3386                                 do_verify_nursery = TRUE;
3387                                 enable_nursery_canaries = TRUE;
3388                         } else if (!sgen_client_handle_gc_debug (opt)) {
3389                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "Unknown option `%s`.", opt);
3390
3391                                 if (usage_printed)
3392                                         continue;
3393
3394                                 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);
3395                                 fprintf (stderr, "Valid <option>s are:\n");
3396                                 fprintf (stderr, "  collect-before-allocs[=<n>]\n");
3397                                 fprintf (stderr, "  verify-before-allocs[=<n>]\n");
3398                                 fprintf (stderr, "  max-valloc-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3399                                 fprintf (stderr, "  check-remset-consistency\n");
3400                                 fprintf (stderr, "  check-mark-bits\n");
3401                                 fprintf (stderr, "  check-nursery-pinned\n");
3402                                 fprintf (stderr, "  verify-before-collections\n");
3403                                 fprintf (stderr, "  verify-nursery-at-minor-gc\n");
3404                                 fprintf (stderr, "  dump-nursery-at-minor-gc\n");
3405                                 fprintf (stderr, "  disable-minor\n");
3406                                 fprintf (stderr, "  disable-major\n");
3407                                 fprintf (stderr, "  check-concurrent\n");
3408                                 fprintf (stderr, "  clear-[nursery-]at-gc\n");
3409                                 fprintf (stderr, "  clear-at-tlab-creation\n");
3410                                 fprintf (stderr, "  debug-clear-at-tlab-creation\n");
3411                                 fprintf (stderr, "  check-scan-starts\n");
3412                                 fprintf (stderr, "  print-allowance\n");
3413                                 fprintf (stderr, "  print-pinning\n");
3414                                 fprintf (stderr, "  heap-dump=<filename>\n");
3415                                 fprintf (stderr, "  binary-protocol=<filename>[:<file-size-limit>]\n");
3416                                 fprintf (stderr, "  nursery-canaries\n");
3417                                 sgen_client_print_gc_debug_usage ();
3418                                 fprintf (stderr, "\n");
3419
3420                                 usage_printed = TRUE;
3421                         }
3422                 }
3423                 g_strfreev (opts);
3424         }
3425
3426         if (debug_opts)
3427                 g_free (debug_opts);
3428
3429         if (check_mark_bits_after_major_collection)
3430                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3431
3432         if (major_collector.post_param_init)
3433                 major_collector.post_param_init (&major_collector);
3434
3435         if (major_collector.is_concurrent || sgen_minor_collector.is_parallel) {
3436                 int num_workers = 1;
3437                 if (major_collector.is_parallel || sgen_minor_collector.is_parallel) {
3438                         /* FIXME Detect the number of physical cores, instead of logical */
3439                         num_workers = mono_cpu_count () / 2;
3440                         if (num_workers < 1)
3441                                 num_workers = 1;
3442                 }
3443                 sgen_workers_init (num_workers, (SgenWorkerCallback) major_collector.worker_init_cb);
3444         }
3445
3446         sgen_memgov_init (max_heap, soft_limit, debug_print_allowance, allowance_ratio, save_target);
3447
3448         memset (&remset, 0, sizeof (remset));
3449
3450         sgen_card_table_init (&remset);
3451
3452         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");
3453
3454         gc_initialized = 1;
3455
3456         sgen_init_bridge ();
3457 }
3458
3459 gboolean
3460 sgen_gc_initialized ()
3461 {
3462         return gc_initialized > 0;
3463 }
3464
3465 NurseryClearPolicy
3466 sgen_get_nursery_clear_policy (void)
3467 {
3468         return nursery_clear_policy;
3469 }
3470
3471 void
3472 sgen_gc_lock (void)
3473 {
3474         mono_coop_mutex_lock (&gc_mutex);
3475 }
3476
3477 void
3478 sgen_gc_unlock (void)
3479 {
3480         mono_coop_mutex_unlock (&gc_mutex);
3481 }
3482
3483 void
3484 sgen_major_collector_iterate_live_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback callback)
3485 {
3486         major_collector.iterate_live_block_ranges (callback);
3487 }
3488
3489 void
3490 sgen_major_collector_iterate_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback callback)
3491 {
3492         major_collector.iterate_block_ranges (callback);
3493 }
3494
3495 SgenMajorCollector*
3496 sgen_get_major_collector (void)
3497 {
3498         return &major_collector;
3499 }
3500
3501 SgenMinorCollector*
3502 sgen_get_minor_collector (void)
3503 {
3504         return &sgen_minor_collector;
3505 }
3506
3507 SgenRememberedSet*
3508 sgen_get_remset (void)
3509 {
3510         return &remset;
3511 }
3512
3513 static void
3514 count_cards (long long *major_total, long long *major_marked, long long *los_total, long long *los_marked)
3515 {
3516         sgen_get_major_collector ()->count_cards (major_total, major_marked);
3517         sgen_los_count_cards (los_total, los_marked);
3518 }
3519
3520 static gboolean world_is_stopped = FALSE;
3521
3522 /* LOCKING: assumes the GC lock is held */
3523 void
3524 sgen_stop_world (int generation)
3525 {
3526         long long major_total = -1, major_marked = -1, los_total = -1, los_marked = -1;
3527
3528         SGEN_ASSERT (0, !world_is_stopped, "Why are we stopping a stopped world?");
3529
3530         binary_protocol_world_stopping (generation, sgen_timestamp (), (gpointer) (gsize) mono_native_thread_id_get ());
3531
3532         sgen_client_stop_world (generation);
3533
3534         world_is_stopped = TRUE;
3535
3536         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ())
3537                 count_cards (&major_total, &major_marked, &los_total, &los_marked);
3538         binary_protocol_world_stopped (generation, sgen_timestamp (), major_total, major_marked, los_total, los_marked);
3539 }
3540
3541 /* LOCKING: assumes the GC lock is held */
3542 void
3543 sgen_restart_world (int generation)
3544 {
3545         long long major_total = -1, major_marked = -1, los_total = -1, los_marked = -1;
3546         gint64 stw_time;
3547
3548         SGEN_ASSERT (0, world_is_stopped, "Why are we restarting a running world?");
3549
3550         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ())
3551                 count_cards (&major_total, &major_marked, &los_total, &los_marked);
3552         binary_protocol_world_restarting (generation, sgen_timestamp (), major_total, major_marked, los_total, los_marked);
3553
3554         world_is_stopped = FALSE;
3555
3556         sgen_client_restart_world (generation, &stw_time);
3557
3558         binary_protocol_world_restarted (generation, sgen_timestamp ());
3559
3560         if (sgen_client_bridge_need_processing ())
3561                 sgen_client_bridge_processing_finish (generation);
3562
3563         sgen_memgov_collection_end (generation, stw_time);
3564 }
3565
3566 gboolean
3567 sgen_is_world_stopped (void)
3568 {
3569         return world_is_stopped;
3570 }
3571
3572 void
3573 sgen_check_whole_heap_stw (void)
3574 {
3575         sgen_stop_world (0);
3576         sgen_clear_nursery_fragments ();
3577         sgen_check_whole_heap (TRUE);
3578         sgen_restart_world (0);
3579 }
3580
3581 gint64
3582 sgen_timestamp (void)
3583 {
3584         SGEN_TV_DECLARE (timestamp);
3585         SGEN_TV_GETTIME (timestamp);
3586         return SGEN_TV_ELAPSED (sgen_init_timestamp, timestamp);
3587 }
3588
3589 #endif /* HAVE_SGEN_GC */