[sgen] Parallel nursery collections
[mono.git] / mono / sgen / sgen-gc.c
1 /**
2  * \file
3  * Simple generational GC.
4  *
5  * Author:
6  *      Paolo Molaro (lupus@ximian.com)
7  *  Rodrigo Kumpera (kumpera@gmail.com)
8  *
9  * Copyright 2005-2011 Novell, Inc (http://www.novell.com)
10  * Copyright 2011 Xamarin Inc (http://www.xamarin.com)
11  *
12  * Thread start/stop adapted from Boehm's GC:
13  * Copyright (c) 1994 by Xerox Corporation.  All rights reserved.
14  * Copyright (c) 1996 by Silicon Graphics.  All rights reserved.
15  * Copyright (c) 1998 by Fergus Henderson.  All rights reserved.
16  * Copyright (c) 2000-2004 by Hewlett-Packard Company.  All rights reserved.
17  * Copyright 2001-2003 Ximian, Inc
18  * Copyright 2003-2010 Novell, Inc.
19  * Copyright 2011 Xamarin, Inc.
20  * Copyright (C) 2012 Xamarin Inc
21  *
22  * Licensed under the MIT license. See LICENSE file in the project root for full license information.
23  *
24  * Important: allocation provides always zeroed memory, having to do
25  * a memset after allocation is deadly for performance.
26  * Memory usage at startup is currently as follows:
27  * 64 KB pinned space
28  * 64 KB internal space
29  * size of nursery
30  * We should provide a small memory config with half the sizes
31  *
32  * We currently try to make as few mono assumptions as possible:
33  * 1) 2-word header with no GC pointers in it (first vtable, second to store the
34  *    forwarding ptr)
35  * 2) gc descriptor is the second word in the vtable (first word in the class)
36  * 3) 8 byte alignment is the minimum and enough (not true for special structures (SIMD), FIXME)
37  * 4) there is a function to get an object's size and the number of
38  *    elements in an array.
39  * 5) we know the special way bounds are allocated for complex arrays
40  * 6) we know about proxies and how to treat them when domains are unloaded
41  *
42  * Always try to keep stack usage to a minimum: no recursive behaviour
43  * and no large stack allocs.
44  *
45  * General description.
46  * Objects are initially allocated in a nursery using a fast bump-pointer technique.
47  * When the nursery is full we start a nursery collection: this is performed with a
48  * copying GC.
49  * When the old generation is full we start a copying GC of the old generation as well:
50  * this will be changed to mark&sweep with copying when fragmentation becomes to severe
51  * in the future.  Maybe we'll even do both during the same collection like IMMIX.
52  *
53  * The things that complicate this description are:
54  * *) pinned objects: we can't move them so we need to keep track of them
55  * *) no precise info of the thread stacks and registers: we need to be able to
56  *    quickly find the objects that may be referenced conservatively and pin them
57  *    (this makes the first issues more important)
58  * *) large objects are too expensive to be dealt with using copying GC: we handle them
59  *    with mark/sweep during major collections
60  * *) some objects need to not move even if they are small (interned strings, Type handles):
61  *    we use mark/sweep for them, too: they are not allocated in the nursery, but inside
62  *    PinnedChunks regions
63  */
64
65 /*
66  * TODO:
67
68  *) we could have a function pointer in MonoClass to implement
69   customized write barriers for value types
70
71  *) investigate the stuff needed to advance a thread to a GC-safe
72   point (single-stepping, read from unmapped memory etc) and implement it.
73   This would enable us to inline allocations and write barriers, for example,
74   or at least parts of them, like the write barrier checks.
75   We may need this also for handling precise info on stacks, even simple things
76   as having uninitialized data on the stack and having to wait for the prolog
77   to zero it. Not an issue for the last frame that we scan conservatively.
78   We could always not trust the value in the slots anyway.
79
80  *) modify the jit to save info about references in stack locations:
81   this can be done just for locals as a start, so that at least
82   part of the stack is handled precisely.
83
84  *) test/fix endianess issues
85
86  *) Implement a card table as the write barrier instead of remembered
87     sets?  Card tables are not easy to implement with our current
88     memory layout.  We have several different kinds of major heap
89     objects: Small objects in regular blocks, small objects in pinned
90     chunks and LOS objects.  If we just have a pointer we have no way
91     to tell which kind of object it points into, therefore we cannot
92     know where its card table is.  The least we have to do to make
93     this happen is to get rid of write barriers for indirect stores.
94     (See next item)
95
96  *) Get rid of write barriers for indirect stores.  We can do this by
97     telling the GC to wbarrier-register an object once we do an ldloca
98     or ldelema on it, and to unregister it once it's not used anymore
99     (it can only travel downwards on the stack).  The problem with
100     unregistering is that it needs to happen eventually no matter
101     what, even if exceptions are thrown, the thread aborts, etc.
102     Rodrigo suggested that we could do only the registering part and
103     let the collector find out (pessimistically) when it's safe to
104     unregister, namely when the stack pointer of the thread that
105     registered the object is higher than it was when the registering
106     happened.  This might make for a good first implementation to get
107     some data on performance.
108
109  *) Some sort of blacklist support?  Blacklists is a concept from the
110     Boehm GC: if during a conservative scan we find pointers to an
111     area which we might use as heap, we mark that area as unusable, so
112     pointer retention by random pinning pointers is reduced.
113
114  *) experiment with max small object size (very small right now - 2kb,
115     because it's tied to the max freelist size)
116
117   *) add an option to mmap the whole heap in one chunk: it makes for many
118      simplifications in the checks (put the nursery at the top and just use a single
119      check for inclusion/exclusion): the issue this has is that on 32 bit systems it's
120      not flexible (too much of the address space may be used by default or we can't
121      increase the heap as needed) and we'd need a race-free mechanism to return memory
122      back to the system (mprotect(PROT_NONE) will still keep the memory allocated if it
123      was written to, munmap is needed, but the following mmap may not find the same segment
124      free...)
125
126  *) memzero the major fragments after restarting the world and optionally a smaller
127     chunk at a time
128
129  *) investigate having fragment zeroing threads
130
131  *) separate locks for finalization and other minor stuff to reduce
132     lock contention
133
134  *) try a different copying order to improve memory locality
135
136  *) a thread abort after a store but before the write barrier will
137     prevent the write barrier from executing
138
139  *) specialized dynamically generated markers/copiers
140
141  *) Dynamically adjust TLAB size to the number of threads.  If we have
142     too many threads that do allocation, we might need smaller TLABs,
143     and we might get better performance with larger TLABs if we only
144     have a handful of threads.  We could sum up the space left in all
145     assigned TLABs and if that's more than some percentage of the
146     nursery size, reduce the TLAB size.
147
148  *) Explore placing unreachable objects on unused nursery memory.
149         Instead of memset'ng a region to zero, place an int[] covering it.
150         A good place to start is add_nursery_frag. The tricky thing here is
151         placing those objects atomically outside of a collection.
152
153  *) Allocation should use asymmetric Dekker synchronization:
154         http://blogs.oracle.com/dave/resource/Asymmetric-Dekker-Synchronization.txt
155         This should help weak consistency archs.
156  */
157 #include "config.h"
158 #ifdef HAVE_SGEN_GC
159
160 #ifdef __MACH__
161 #undef _XOPEN_SOURCE
162 #define _XOPEN_SOURCE
163 #define _DARWIN_C_SOURCE
164 #endif
165
166 #ifdef HAVE_UNISTD_H
167 #include <unistd.h>
168 #endif
169 #ifdef HAVE_PTHREAD_H
170 #include <pthread.h>
171 #endif
172 #ifdef HAVE_PTHREAD_NP_H
173 #include <pthread_np.h>
174 #endif
175 #include <stdio.h>
176 #include <string.h>
177 #include <errno.h>
178 #include <assert.h>
179 #include <stdlib.h>
180
181 #include "mono/sgen/sgen-gc.h"
182 #include "mono/sgen/sgen-cardtable.h"
183 #include "mono/sgen/sgen-protocol.h"
184 #include "mono/sgen/sgen-memory-governor.h"
185 #include "mono/sgen/sgen-hash-table.h"
186 #include "mono/sgen/sgen-pinning.h"
187 #include "mono/sgen/sgen-workers.h"
188 #include "mono/sgen/sgen-client.h"
189 #include "mono/sgen/sgen-pointer-queue.h"
190 #include "mono/sgen/gc-internal-agnostic.h"
191 #include "mono/utils/mono-proclib.h"
192 #include "mono/utils/mono-memory-model.h"
193 #include "mono/utils/hazard-pointer.h"
194
195 #include <mono/utils/memcheck.h>
196
197 #undef pthread_create
198 #undef pthread_join
199 #undef pthread_detach
200
201 /*
202  * ######################################################################
203  * ########  Types and constants used by the GC.
204  * ######################################################################
205  */
206
207 /* 0 means not initialized, 1 is initialized, -1 means in progress */
208 static int gc_initialized = 0;
209 /* If set, check if we need to do something every X allocations */
210 gboolean has_per_allocation_action;
211 /* If set, do a heap check every X allocation */
212 guint32 verify_before_allocs = 0;
213 /* If set, do a minor collection before every X allocation */
214 guint32 collect_before_allocs = 0;
215 /* If set, do a whole heap check before each collection */
216 static gboolean whole_heap_check_before_collection = FALSE;
217 /* If set, do a remset consistency check at various opportunities */
218 static gboolean remset_consistency_checks = FALSE;
219 /* If set, do a mod union consistency check before each finishing collection pause */
220 static gboolean mod_union_consistency_check = FALSE;
221 /* If set, check whether mark bits are consistent after major collections */
222 static gboolean check_mark_bits_after_major_collection = FALSE;
223 /* If set, check that all nursery objects are pinned/not pinned, depending on context */
224 static gboolean check_nursery_objects_pinned = FALSE;
225 /* If set, do a few checks when the concurrent collector is used */
226 static gboolean do_concurrent_checks = FALSE;
227 /* If set, do a plausibility check on the scan_starts before and after
228    each collection */
229 static gboolean do_scan_starts_check = FALSE;
230
231 static gboolean disable_minor_collections = FALSE;
232 static gboolean disable_major_collections = FALSE;
233 static gboolean do_verify_nursery = FALSE;
234 static gboolean do_dump_nursery_content = FALSE;
235 static gboolean enable_nursery_canaries = FALSE;
236
237 static gboolean precleaning_enabled = TRUE;
238
239 #ifdef HEAVY_STATISTICS
240 guint64 stat_objects_alloced_degraded = 0;
241 guint64 stat_bytes_alloced_degraded = 0;
242
243 guint64 stat_copy_object_called_nursery = 0;
244 guint64 stat_objects_copied_nursery = 0;
245 guint64 stat_copy_object_called_major = 0;
246 guint64 stat_objects_copied_major = 0;
247
248 guint64 stat_scan_object_called_nursery = 0;
249 guint64 stat_scan_object_called_major = 0;
250
251 guint64 stat_slots_allocated_in_vain;
252
253 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_from_space = 0;
254 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_forwarded = 0;
255 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_pinned = 0;
256 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_to_space = 0;
257
258 static guint64 stat_wbarrier_add_to_global_remset = 0;
259 static guint64 stat_wbarrier_arrayref_copy = 0;
260 static guint64 stat_wbarrier_generic_store = 0;
261 static guint64 stat_wbarrier_generic_store_atomic = 0;
262 static guint64 stat_wbarrier_set_root = 0;
263 #endif
264
265 static guint64 stat_pinned_objects = 0;
266
267 static guint64 time_minor_pre_collection_fragment_clear = 0;
268 static guint64 time_minor_pinning = 0;
269 static guint64 time_minor_scan_remsets = 0;
270 static guint64 time_minor_scan_major_blocks = 0;
271 static guint64 time_minor_scan_los = 0;
272 static guint64 time_minor_scan_pinned = 0;
273 static guint64 time_minor_scan_roots = 0;
274 static guint64 time_minor_finish_gray_stack = 0;
275 static guint64 time_minor_fragment_creation = 0;
276
277 static guint64 time_major_pre_collection_fragment_clear = 0;
278 static guint64 time_major_pinning = 0;
279 static guint64 time_major_scan_pinned = 0;
280 static guint64 time_major_scan_roots = 0;
281 static guint64 time_major_scan_mod_union = 0;
282 static guint64 time_major_finish_gray_stack = 0;
283 static guint64 time_major_free_bigobjs = 0;
284 static guint64 time_major_los_sweep = 0;
285 static guint64 time_major_sweep = 0;
286 static guint64 time_major_fragment_creation = 0;
287
288 static guint64 time_max = 0;
289
290 static SGEN_TV_DECLARE (time_major_conc_collection_start);
291 static SGEN_TV_DECLARE (time_major_conc_collection_end);
292
293 int gc_debug_level = 0;
294 FILE* gc_debug_file;
295 static char* gc_params_options;
296 static char* gc_debug_options;
297
298 /*
299 void
300 mono_gc_flush_info (void)
301 {
302         fflush (gc_debug_file);
303 }
304 */
305
306 #define TV_DECLARE SGEN_TV_DECLARE
307 #define TV_GETTIME SGEN_TV_GETTIME
308 #define TV_ELAPSED SGEN_TV_ELAPSED
309
310 static SGEN_TV_DECLARE (sgen_init_timestamp);
311
312 NurseryClearPolicy nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION;
313
314 #define object_is_forwarded     SGEN_OBJECT_IS_FORWARDED
315 #define object_is_pinned        SGEN_OBJECT_IS_PINNED
316 #define pin_object              SGEN_PIN_OBJECT
317
318 #define ptr_in_nursery sgen_ptr_in_nursery
319
320 #define LOAD_VTABLE     SGEN_LOAD_VTABLE
321
322 gboolean
323 nursery_canaries_enabled (void)
324 {
325         return enable_nursery_canaries;
326 }
327
328 #define safe_object_get_size    sgen_safe_object_get_size
329
330 #if defined(HAVE_CONC_GC_AS_DEFAULT)
331 /* Use concurrent major on deskstop platforms */
332 #define DEFAULT_MAJOR_INIT sgen_marksweep_conc_init
333 #define DEFAULT_MAJOR_NAME "marksweep-conc"
334 #else
335 #define DEFAULT_MAJOR_INIT sgen_marksweep_init
336 #define DEFAULT_MAJOR_NAME "marksweep"
337 #endif
338
339 /*
340  * ######################################################################
341  * ########  Global data.
342  * ######################################################################
343  */
344 MonoCoopMutex gc_mutex;
345
346 #define SCAN_START_SIZE SGEN_SCAN_START_SIZE
347
348 size_t degraded_mode = 0;
349
350 static mword bytes_pinned_from_failed_allocation = 0;
351
352 GCMemSection *nursery_section = NULL;
353 static volatile mword lowest_heap_address = ~(mword)0;
354 static volatile mword highest_heap_address = 0;
355
356 MonoCoopMutex sgen_interruption_mutex;
357
358 int current_collection_generation = -1;
359 static volatile gboolean concurrent_collection_in_progress = FALSE;
360
361 /* objects that are ready to be finalized */
362 static SgenPointerQueue fin_ready_queue = SGEN_POINTER_QUEUE_INIT (INTERNAL_MEM_FINALIZE_READY);
363 static SgenPointerQueue critical_fin_queue = SGEN_POINTER_QUEUE_INIT (INTERNAL_MEM_FINALIZE_READY);
364
365 /* registered roots: the key to the hash is the root start address */
366 /* 
367  * Different kinds of roots are kept separate to speed up pin_from_roots () for example.
368  */
369 SgenHashTable roots_hash [ROOT_TYPE_NUM] = {
370         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL),
371         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL),
372         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL)
373 };
374 static mword roots_size = 0; /* amount of memory in the root set */
375
376 /* The size of a TLAB */
377 /* The bigger the value, the less often we have to go to the slow path to allocate a new 
378  * one, but the more space is wasted by threads not allocating much memory.
379  * FIXME: Tune this.
380  * FIXME: Make this self-tuning for each thread.
381  */
382 guint32 tlab_size = (1024 * 4);
383
384 #define MAX_SMALL_OBJ_SIZE      SGEN_MAX_SMALL_OBJ_SIZE
385
386 #define ALLOC_ALIGN             SGEN_ALLOC_ALIGN
387
388 #define ALIGN_UP                SGEN_ALIGN_UP
389
390 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
391 MonoNativeThreadId main_gc_thread = NULL;
392 #endif
393
394 /*Object was pinned during the current collection*/
395 static mword objects_pinned;
396
397 /*
398  * ######################################################################
399  * ########  Macros and function declarations.
400  * ######################################################################
401  */
402
403 /* forward declarations */
404 static void scan_from_registered_roots (char *addr_start, char *addr_end, int root_type, ScanCopyContext ctx);
405
406 static void pin_from_roots (void *start_nursery, void *end_nursery, ScanCopyContext ctx);
407 static void finish_gray_stack (int generation, ScanCopyContext ctx);
408
409
410 SgenMajorCollector major_collector;
411 SgenMinorCollector sgen_minor_collector;
412
413 static SgenRememberedSet remset;
414
415 /*
416  * The gray queue a worker job must use.  If we're not parallel or
417  * concurrent, we use the main gray queue.
418  */
419 static SgenGrayQueue*
420 sgen_workers_get_job_gray_queue (WorkerData *worker_data, SgenGrayQueue *default_gray_queue)
421 {
422         if (worker_data)
423                 return &worker_data->private_gray_queue;
424         SGEN_ASSERT (0, default_gray_queue, "Why don't we have a default gray queue when we're not running in a worker thread?");
425         return default_gray_queue;
426 }
427
428 static void
429 gray_queue_redirect (SgenGrayQueue *queue)
430 {
431         sgen_workers_take_from_queue (queue);
432 }
433
434 void
435 sgen_scan_area_with_callback (char *start, char *end, IterateObjectCallbackFunc callback, void *data, gboolean allow_flags, gboolean fail_on_canaries)
436 {
437         while (start < end) {
438                 size_t size;
439                 char *obj;
440
441                 if (!*(void**)start) {
442                         start += sizeof (void*); /* should be ALLOC_ALIGN, really */
443                         continue;
444                 }
445
446                 if (allow_flags) {
447                         if (!(obj = (char *)SGEN_OBJECT_IS_FORWARDED (start)))
448                                 obj = start;
449                 } else {
450                         obj = start;
451                 }
452
453                 if (!sgen_client_object_is_array_fill ((GCObject*)obj)) {
454                         CHECK_CANARY_FOR_OBJECT ((GCObject*)obj, fail_on_canaries);
455                         size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((GCObject*)obj));
456                         callback ((GCObject*)obj, size, data);
457                         CANARIFY_SIZE (size);
458                 } else {
459                         size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((GCObject*)obj));
460                 }
461
462                 start += size;
463         }
464 }
465
466 /*
467  * sgen_add_to_global_remset:
468  *
469  *   The global remset contains locations which point into newspace after
470  * a minor collection. This can happen if the objects they point to are pinned.
471  *
472  * LOCKING: If called from a parallel collector, the global remset
473  * lock must be held.  For serial collectors that is not necessary.
474  */
475 void
476 sgen_add_to_global_remset (gpointer ptr, GCObject *obj)
477 {
478         SGEN_ASSERT (5, sgen_ptr_in_nursery (obj), "Target pointer of global remset must be in the nursery");
479
480         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_add_to_global_remset);
481
482         if (!major_collector.is_concurrent) {
483                 SGEN_ASSERT (5, current_collection_generation != -1, "Global remsets can only be added during collections");
484         } else {
485                 if (current_collection_generation == -1)
486                         SGEN_ASSERT (5, sgen_concurrent_collection_in_progress (), "Global remsets outside of collection pauses can only be added by the concurrent collector");
487         }
488
489         if (!object_is_pinned (obj))
490                 SGEN_ASSERT (5, sgen_minor_collector.is_split || sgen_concurrent_collection_in_progress (), "Non-pinned objects can only remain in nursery if it is a split nursery");
491         else if (sgen_cement_lookup_or_register (obj))
492                 return;
493
494         remset.record_pointer (ptr);
495
496         sgen_pin_stats_register_global_remset (obj);
497
498         SGEN_LOG (8, "Adding global remset for %p", ptr);
499         binary_protocol_global_remset (ptr, obj, (gpointer)SGEN_LOAD_VTABLE (obj));
500 }
501
502 /*
503  * sgen_drain_gray_stack:
504  *
505  *   Scan objects in the gray stack until the stack is empty. This should be called
506  * frequently after each object is copied, to achieve better locality and cache
507  * usage.
508  *
509  */
510 gboolean
511 sgen_drain_gray_stack (ScanCopyContext ctx)
512 {
513         SGEN_ASSERT (0, ctx.ops->drain_gray_stack, "Why do we have a scan/copy context with a missing drain gray stack function?");
514
515         return ctx.ops->drain_gray_stack (ctx.queue);
516 }
517
518 /*
519  * Addresses in the pin queue are already sorted. This function finds
520  * the object header for each address and pins the object. The
521  * addresses must be inside the nursery section.  The (start of the)
522  * address array is overwritten with the addresses of the actually
523  * pinned objects.  Return the number of pinned objects.
524  */
525 static int
526 pin_objects_from_nursery_pin_queue (gboolean do_scan_objects, ScanCopyContext ctx)
527 {
528         GCMemSection *section = nursery_section;
529         void **start =  sgen_pinning_get_entry (section->pin_queue_first_entry);
530         void **end = sgen_pinning_get_entry (section->pin_queue_last_entry);
531         void *start_nursery = section->data;
532         void *end_nursery = section->next_data;
533         void *last = NULL;
534         int count = 0;
535         void *search_start;
536         void *addr;
537         void *pinning_front = start_nursery;
538         size_t idx;
539         void **definitely_pinned = start;
540         ScanObjectFunc scan_func = ctx.ops->scan_object;
541         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
542
543         sgen_nursery_allocator_prepare_for_pinning ();
544
545         while (start < end) {
546                 GCObject *obj_to_pin = NULL;
547                 size_t obj_to_pin_size = 0;
548                 SgenDescriptor desc;
549
550                 addr = *start;
551
552                 SGEN_ASSERT (0, addr >= start_nursery && addr < end_nursery, "Potential pinning address out of range");
553                 SGEN_ASSERT (0, addr >= last, "Pin queue not sorted");
554
555                 if (addr == last) {
556                         ++start;
557                         continue;
558                 }
559
560                 SGEN_LOG (5, "Considering pinning addr %p", addr);
561                 /* We've already processed everything up to pinning_front. */
562                 if (addr < pinning_front) {
563                         start++;
564                         continue;
565                 }
566
567                 /*
568                  * Find the closest scan start <= addr.  We might search backward in the
569                  * scan_starts array because entries might be NULL.  In the worst case we
570                  * start at start_nursery.
571                  */
572                 idx = ((char*)addr - (char*)section->data) / SCAN_START_SIZE;
573                 SGEN_ASSERT (0, idx < section->num_scan_start, "Scan start index out of range");
574                 search_start = (void*)section->scan_starts [idx];
575                 if (!search_start || search_start > addr) {
576                         while (idx) {
577                                 --idx;
578                                 search_start = section->scan_starts [idx];
579                                 if (search_start && search_start <= addr)
580                                         break;
581                         }
582                         if (!search_start || search_start > addr)
583                                 search_start = start_nursery;
584                 }
585
586                 /*
587                  * If the pinning front is closer than the scan start we found, start
588                  * searching at the front.
589                  */
590                 if (search_start < pinning_front)
591                         search_start = pinning_front;
592
593                 /*
594                  * Now addr should be in an object a short distance from search_start.
595                  *
596                  * search_start must point to zeroed mem or point to an object.
597                  */
598                 do {
599                         size_t obj_size, canarified_obj_size;
600
601                         /* Skip zeros. */
602                         if (!*(void**)search_start) {
603                                 search_start = (void*)ALIGN_UP ((mword)search_start + sizeof (gpointer));
604                                 /* The loop condition makes sure we don't overrun addr. */
605                                 continue;
606                         }
607
608                         canarified_obj_size = obj_size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((GCObject*)search_start));
609
610                         /*
611                          * Filler arrays are marked by an invalid sync word.  We don't
612                          * consider them for pinning.  They are not delimited by canaries,
613                          * either.
614                          */
615                         if (!sgen_client_object_is_array_fill ((GCObject*)search_start)) {
616                                 CHECK_CANARY_FOR_OBJECT (search_start, TRUE);
617                                 CANARIFY_SIZE (canarified_obj_size);
618
619                                 if (addr >= search_start && (char*)addr < (char*)search_start + obj_size) {
620                                         /* This is the object we're looking for. */
621                                         obj_to_pin = (GCObject*)search_start;
622                                         obj_to_pin_size = canarified_obj_size;
623                                         break;
624                                 }
625                         }
626
627                         /* Skip to the next object */
628                         search_start = (void*)((char*)search_start + canarified_obj_size);
629                 } while (search_start <= addr);
630
631                 /* We've searched past the address we were looking for. */
632                 if (!obj_to_pin) {
633                         pinning_front = search_start;
634                         goto next_pin_queue_entry;
635                 }
636
637                 /*
638                  * We've found an object to pin.  It might still be a dummy array, but we
639                  * can advance the pinning front in any case.
640                  */
641                 pinning_front = (char*)obj_to_pin + obj_to_pin_size;
642
643                 /*
644                  * If this is a dummy array marking the beginning of a nursery
645                  * fragment, we don't pin it.
646                  */
647                 if (sgen_client_object_is_array_fill (obj_to_pin))
648                         goto next_pin_queue_entry;
649
650                 /*
651                  * Finally - pin the object!
652                  */
653                 desc = sgen_obj_get_descriptor_safe (obj_to_pin);
654                 if (do_scan_objects) {
655                         scan_func (obj_to_pin, desc, queue);
656                 } else {
657                         SGEN_LOG (4, "Pinned object %p, vtable %p (%s), count %d\n",
658                                         obj_to_pin, *(void**)obj_to_pin, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj_to_pin)), count);
659                         binary_protocol_pin (obj_to_pin,
660                                         (gpointer)LOAD_VTABLE (obj_to_pin),
661                                         safe_object_get_size (obj_to_pin));
662
663                         pin_object (obj_to_pin);
664                         GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (queue, obj_to_pin, desc);
665                         sgen_pin_stats_register_object (obj_to_pin, GENERATION_NURSERY);
666                         definitely_pinned [count] = obj_to_pin;
667                         count++;
668                 }
669                 if (concurrent_collection_in_progress)
670                         sgen_pinning_register_pinned_in_nursery (obj_to_pin);
671
672         next_pin_queue_entry:
673                 last = addr;
674                 ++start;
675         }
676         sgen_client_nursery_objects_pinned (definitely_pinned, count);
677         stat_pinned_objects += count;
678         return count;
679 }
680
681 static void
682 pin_objects_in_nursery (gboolean do_scan_objects, ScanCopyContext ctx)
683 {
684         size_t reduced_to;
685
686         if (nursery_section->pin_queue_first_entry == nursery_section->pin_queue_last_entry)
687                 return;
688
689         reduced_to = pin_objects_from_nursery_pin_queue (do_scan_objects, ctx);
690         nursery_section->pin_queue_last_entry = nursery_section->pin_queue_first_entry + reduced_to;
691 }
692
693 /*
694  * This function is only ever called (via `collector_pin_object()` in `sgen-copy-object.h`)
695  * when we can't promote an object because we're out of memory.
696  */
697 void
698 sgen_pin_object (GCObject *object, SgenGrayQueue *queue)
699 {
700         SGEN_ASSERT (0, sgen_ptr_in_nursery (object), "We're only supposed to use this for pinning nursery objects when out of memory.");
701
702         /*
703          * All pinned objects are assumed to have been staged, so we need to stage as well.
704          * Also, the count of staged objects shows that "late pinning" happened.
705          */
706         sgen_pin_stage_ptr (object);
707
708         SGEN_PIN_OBJECT (object);
709         binary_protocol_pin (object, (gpointer)LOAD_VTABLE (object), safe_object_get_size (object));
710
711         ++objects_pinned;
712         sgen_pin_stats_register_object (object, GENERATION_NURSERY);
713
714         GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (queue, object, sgen_obj_get_descriptor_safe (object));
715 }
716
717 /* Sort the addresses in array in increasing order.
718  * Done using a by-the book heap sort. Which has decent and stable performance, is pretty cache efficient.
719  */
720 void
721 sgen_sort_addresses (void **array, size_t size)
722 {
723         size_t i;
724         void *tmp;
725
726         for (i = 1; i < size; ++i) {
727                 size_t child = i;
728                 while (child > 0) {
729                         size_t parent = (child - 1) / 2;
730
731                         if (array [parent] >= array [child])
732                                 break;
733
734                         tmp = array [parent];
735                         array [parent] = array [child];
736                         array [child] = tmp;
737
738                         child = parent;
739                 }
740         }
741
742         for (i = size - 1; i > 0; --i) {
743                 size_t end, root;
744                 tmp = array [i];
745                 array [i] = array [0];
746                 array [0] = tmp;
747
748                 end = i - 1;
749                 root = 0;
750
751                 while (root * 2 + 1 <= end) {
752                         size_t child = root * 2 + 1;
753
754                         if (child < end && array [child] < array [child + 1])
755                                 ++child;
756                         if (array [root] >= array [child])
757                                 break;
758
759                         tmp = array [root];
760                         array [root] = array [child];
761                         array [child] = tmp;
762
763                         root = child;
764                 }
765         }
766 }
767
768 /* 
769  * Scan the memory between start and end and queue values which could be pointers
770  * to the area between start_nursery and end_nursery for later consideration.
771  * Typically used for thread stacks.
772  */
773 void
774 sgen_conservatively_pin_objects_from (void **start, void **end, void *start_nursery, void *end_nursery, int pin_type)
775 {
776         int count = 0;
777
778         SGEN_ASSERT (0, ((mword)start & (SIZEOF_VOID_P - 1)) == 0, "Why are we scanning for references in unaligned memory ?");
779
780 #if defined(VALGRIND_MAKE_MEM_DEFINED_IF_ADDRESSABLE) && !defined(_WIN64)
781         VALGRIND_MAKE_MEM_DEFINED_IF_ADDRESSABLE (start, (char*)end - (char*)start);
782 #endif
783
784         while (start < end) {
785                 /*
786                  * *start can point to the middle of an object
787                  * note: should we handle pointing at the end of an object?
788                  * pinning in C# code disallows pointing at the end of an object
789                  * but there is some small chance that an optimizing C compiler
790                  * may keep the only reference to an object by pointing
791                  * at the end of it. We ignore this small chance for now.
792                  * Pointers to the end of an object are indistinguishable
793                  * from pointers to the start of the next object in memory
794                  * so if we allow that we'd need to pin two objects...
795                  * We queue the pointer in an array, the
796                  * array will then be sorted and uniqued. This way
797                  * we can coalesce several pinning pointers and it should
798                  * be faster since we'd do a memory scan with increasing
799                  * addresses. Note: we can align the address to the allocation
800                  * alignment, so the unique process is more effective.
801                  */
802                 mword addr = (mword)*start;
803                 addr &= ~(ALLOC_ALIGN - 1);
804                 if (addr >= (mword)start_nursery && addr < (mword)end_nursery) {
805                         SGEN_LOG (6, "Pinning address %p from %p", (void*)addr, start);
806                         sgen_pin_stage_ptr ((void*)addr);
807                         binary_protocol_pin_stage (start, (void*)addr);
808                         sgen_pin_stats_register_address ((char*)addr, pin_type);
809                         count++;
810                 }
811                 start++;
812         }
813         if (count)
814                 SGEN_LOG (7, "found %d potential pinned heap pointers", count);
815 }
816
817 /*
818  * The first thing we do in a collection is to identify pinned objects.
819  * This function considers all the areas of memory that need to be
820  * conservatively scanned.
821  */
822 static void
823 pin_from_roots (void *start_nursery, void *end_nursery, ScanCopyContext ctx)
824 {
825         void **start_root;
826         RootRecord *root;
827         SGEN_LOG (2, "Scanning pinned roots (%d bytes, %d/%d entries)", (int)roots_size, roots_hash [ROOT_TYPE_NORMAL].num_entries, roots_hash [ROOT_TYPE_PINNED].num_entries);
828         /* objects pinned from the API are inside these roots */
829         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_PINNED], void **, start_root, RootRecord *, root) {
830                 SGEN_LOG (6, "Pinned roots %p-%p", start_root, root->end_root);
831                 sgen_conservatively_pin_objects_from (start_root, (void**)root->end_root, start_nursery, end_nursery, PIN_TYPE_OTHER);
832         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
833         /* now deal with the thread stacks
834          * in the future we should be able to conservatively scan only:
835          * *) the cpu registers
836          * *) the unmanaged stack frames
837          * *) the _last_ managed stack frame
838          * *) pointers slots in managed frames
839          */
840         sgen_client_scan_thread_data (start_nursery, end_nursery, FALSE, ctx);
841 }
842
843 static void
844 single_arg_user_copy_or_mark (GCObject **obj, void *gc_data)
845 {
846         ScanCopyContext *ctx = (ScanCopyContext *)gc_data;
847         ctx->ops->copy_or_mark_object (obj, ctx->queue);
848 }
849
850 /*
851  * The memory area from start_root to end_root contains pointers to objects.
852  * Their position is precisely described by @desc (this means that the pointer
853  * can be either NULL or the pointer to the start of an object).
854  * This functions copies them to to_space updates them.
855  *
856  * This function is not thread-safe!
857  */
858 static void
859 precisely_scan_objects_from (void** start_root, void** end_root, char* n_start, char *n_end, SgenDescriptor desc, ScanCopyContext ctx)
860 {
861         CopyOrMarkObjectFunc copy_func = ctx.ops->copy_or_mark_object;
862         ScanPtrFieldFunc scan_field_func = ctx.ops->scan_ptr_field;
863         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
864
865         switch (desc & ROOT_DESC_TYPE_MASK) {
866         case ROOT_DESC_BITMAP:
867                 desc >>= ROOT_DESC_TYPE_SHIFT;
868                 while (desc) {
869                         if ((desc & 1) && *start_root) {
870                                 copy_func ((GCObject**)start_root, queue);
871                                 SGEN_LOG (9, "Overwrote root at %p with %p", start_root, *start_root);
872                         }
873                         desc >>= 1;
874                         start_root++;
875                 }
876                 return;
877         case ROOT_DESC_COMPLEX: {
878                 gsize *bitmap_data = (gsize *)sgen_get_complex_descriptor_bitmap (desc);
879                 gsize bwords = (*bitmap_data) - 1;
880                 void **start_run = start_root;
881                 bitmap_data++;
882                 while (bwords-- > 0) {
883                         gsize bmap = *bitmap_data++;
884                         void **objptr = start_run;
885                         while (bmap) {
886                                 if ((bmap & 1) && *objptr) {
887                                         copy_func ((GCObject**)objptr, queue);
888                                         SGEN_LOG (9, "Overwrote root at %p with %p", objptr, *objptr);
889                                 }
890                                 bmap >>= 1;
891                                 ++objptr;
892                         }
893                         start_run += GC_BITS_PER_WORD;
894                 }
895                 break;
896         }
897         case ROOT_DESC_VECTOR: {
898                 void **p;
899
900                 for (p = start_root; p < end_root; p++) {
901                         if (*p)
902                                 scan_field_func (NULL, (GCObject**)p, queue);
903                 }
904                 break;
905         }
906         case ROOT_DESC_USER: {
907                 SgenUserRootMarkFunc marker = sgen_get_user_descriptor_func (desc);
908                 marker (start_root, single_arg_user_copy_or_mark, &ctx);
909                 break;
910         }
911         case ROOT_DESC_RUN_LEN:
912                 g_assert_not_reached ();
913         default:
914                 g_assert_not_reached ();
915         }
916 }
917
918 static void
919 reset_heap_boundaries (void)
920 {
921         lowest_heap_address = ~(mword)0;
922         highest_heap_address = 0;
923 }
924
925 void
926 sgen_update_heap_boundaries (mword low, mword high)
927 {
928         mword old;
929
930         do {
931                 old = lowest_heap_address;
932                 if (low >= old)
933                         break;
934         } while (SGEN_CAS_PTR ((gpointer*)&lowest_heap_address, (gpointer)low, (gpointer)old) != (gpointer)old);
935
936         do {
937                 old = highest_heap_address;
938                 if (high <= old)
939                         break;
940         } while (SGEN_CAS_PTR ((gpointer*)&highest_heap_address, (gpointer)high, (gpointer)old) != (gpointer)old);
941 }
942
943 /*
944  * Allocate and setup the data structures needed to be able to allocate objects
945  * in the nursery. The nursery is stored in nursery_section.
946  */
947 static void
948 alloc_nursery (void)
949 {
950         GCMemSection *section;
951         char *data;
952         size_t scan_starts;
953         size_t alloc_size;
954
955         if (nursery_section)
956                 return;
957         SGEN_LOG (2, "Allocating nursery size: %zu", (size_t)sgen_nursery_size);
958         /* later we will alloc a larger area for the nursery but only activate
959          * what we need. The rest will be used as expansion if we have too many pinned
960          * objects in the existing nursery.
961          */
962         /* FIXME: handle OOM */
963         section = (GCMemSection *)sgen_alloc_internal (INTERNAL_MEM_SECTION);
964
965         alloc_size = sgen_nursery_size;
966
967         /* If there isn't enough space even for the nursery we should simply abort. */
968         g_assert (sgen_memgov_try_alloc_space (alloc_size, SPACE_NURSERY));
969
970         data = (char *)major_collector.alloc_heap (alloc_size, alloc_size, DEFAULT_NURSERY_BITS);
971         sgen_update_heap_boundaries ((mword)data, (mword)(data + sgen_nursery_size));
972         SGEN_LOG (4, "Expanding nursery size (%p-%p): %lu, total: %lu", data, data + alloc_size, (unsigned long)sgen_nursery_size, (unsigned long)sgen_gc_get_total_heap_allocation ());
973         section->data = section->next_data = data;
974         section->size = alloc_size;
975         section->end_data = data + sgen_nursery_size;
976         scan_starts = (alloc_size + SCAN_START_SIZE - 1) / SCAN_START_SIZE;
977         section->scan_starts = (char **)sgen_alloc_internal_dynamic (sizeof (char*) * scan_starts, INTERNAL_MEM_SCAN_STARTS, TRUE);
978         section->num_scan_start = scan_starts;
979
980         nursery_section = section;
981
982         sgen_nursery_allocator_set_nursery_bounds (data, data + sgen_nursery_size);
983 }
984
985 FILE *
986 mono_gc_get_logfile (void)
987 {
988         return gc_debug_file;
989 }
990
991 void
992 mono_gc_params_set (const char* options)
993 {
994         if (gc_params_options)
995                 g_free (gc_params_options);
996
997         gc_params_options = g_strdup (options);
998 }
999
1000 void
1001 mono_gc_debug_set (const char* options)
1002 {
1003         if (gc_debug_options)
1004                 g_free (gc_debug_options);
1005
1006         gc_debug_options = g_strdup (options);
1007 }
1008
1009 static void
1010 scan_finalizer_entries (SgenPointerQueue *fin_queue, ScanCopyContext ctx)
1011 {
1012         CopyOrMarkObjectFunc copy_func = ctx.ops->copy_or_mark_object;
1013         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
1014         size_t i;
1015
1016         for (i = 0; i < fin_queue->next_slot; ++i) {
1017                 GCObject *obj = (GCObject *)fin_queue->data [i];
1018                 if (!obj)
1019                         continue;
1020                 SGEN_LOG (5, "Scan of fin ready object: %p (%s)\n", obj, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj)));
1021                 copy_func ((GCObject**)&fin_queue->data [i], queue);
1022         }
1023 }
1024
1025 static const char*
1026 generation_name (int generation)
1027 {
1028         switch (generation) {
1029         case GENERATION_NURSERY: return "nursery";
1030         case GENERATION_OLD: return "old";
1031         default: g_assert_not_reached ();
1032         }
1033 }
1034
1035 const char*
1036 sgen_generation_name (int generation)
1037 {
1038         return generation_name (generation);
1039 }
1040
1041 static void
1042 finish_gray_stack (int generation, ScanCopyContext ctx)
1043 {
1044         TV_DECLARE (atv);
1045         TV_DECLARE (btv);
1046         int done_with_ephemerons, ephemeron_rounds = 0;
1047         char *start_addr = generation == GENERATION_NURSERY ? sgen_get_nursery_start () : NULL;
1048         char *end_addr = generation == GENERATION_NURSERY ? sgen_get_nursery_end () : (char*)-1;
1049         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
1050
1051         binary_protocol_finish_gray_stack_start (sgen_timestamp (), generation);
1052         /*
1053          * We copied all the reachable objects. Now it's the time to copy
1054          * the objects that were not referenced by the roots, but by the copied objects.
1055          * we built a stack of objects pointed to by gray_start: they are
1056          * additional roots and we may add more items as we go.
1057          * We loop until gray_start == gray_objects which means no more objects have
1058          * been added. Note this is iterative: no recursion is involved.
1059          * We need to walk the LO list as well in search of marked big objects
1060          * (use a flag since this is needed only on major collections). We need to loop
1061          * here as well, so keep a counter of marked LO (increasing it in copy_object).
1062          *   To achieve better cache locality and cache usage, we drain the gray stack 
1063          * frequently, after each object is copied, and just finish the work here.
1064          */
1065         sgen_drain_gray_stack (ctx);
1066         TV_GETTIME (atv);
1067         SGEN_LOG (2, "%s generation done", generation_name (generation));
1068
1069         /*
1070         Reset bridge data, we might have lingering data from a previous collection if this is a major
1071         collection trigged by minor overflow.
1072
1073         We must reset the gathered bridges since their original block might be evacuated due to major
1074         fragmentation in the meanwhile and the bridge code should not have to deal with that.
1075         */
1076         if (sgen_client_bridge_need_processing ())
1077                 sgen_client_bridge_reset_data ();
1078
1079         /*
1080          * Mark all strong toggleref objects. This must be done before we walk ephemerons or finalizers
1081          * to ensure they see the full set of live objects.
1082          */
1083         sgen_client_mark_togglerefs (start_addr, end_addr, ctx);
1084
1085         /*
1086          * Walk the ephemeron tables marking all values with reachable keys. This must be completely done
1087          * before processing finalizable objects and non-tracking weak links to avoid finalizing/clearing
1088          * objects that are in fact reachable.
1089          */
1090         done_with_ephemerons = 0;
1091         do {
1092                 done_with_ephemerons = sgen_client_mark_ephemerons (ctx);
1093                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1094                 ++ephemeron_rounds;
1095         } while (!done_with_ephemerons);
1096
1097         if (sgen_client_bridge_need_processing ()) {
1098                 /*Make sure the gray stack is empty before we process bridge objects so we get liveness right*/
1099                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1100                 sgen_collect_bridge_objects (generation, ctx);
1101                 if (generation == GENERATION_OLD)
1102                         sgen_collect_bridge_objects (GENERATION_NURSERY, ctx);
1103
1104                 /*
1105                 Do the first bridge step here, as the collector liveness state will become useless after that.
1106
1107                 An important optimization is to only proccess the possibly dead part of the object graph and skip
1108                 over all live objects as we transitively know everything they point must be alive too.
1109
1110                 The above invariant is completely wrong if we let the gray queue be drained and mark/copy everything.
1111
1112                 This has the unfortunate side effect of making overflow collections perform the first step twice, but
1113                 given we now have heuristics that perform major GC in anticipation of minor overflows this should not
1114                 be a big deal.
1115                 */
1116                 sgen_client_bridge_processing_stw_step ();
1117         }
1118
1119         /*
1120         Make sure we drain the gray stack before processing disappearing links and finalizers.
1121         If we don't make sure it is empty we might wrongly see a live object as dead.
1122         */
1123         sgen_drain_gray_stack (ctx);
1124
1125         /*
1126         We must clear weak links that don't track resurrection before processing object ready for
1127         finalization so they can be cleared before that.
1128         */
1129         sgen_null_link_in_range (generation, ctx, FALSE);
1130         if (generation == GENERATION_OLD)
1131                 sgen_null_link_in_range (GENERATION_NURSERY, ctx, FALSE);
1132
1133
1134         /* walk the finalization queue and move also the objects that need to be
1135          * finalized: use the finalized objects as new roots so the objects they depend
1136          * on are also not reclaimed. As with the roots above, only objects in the nursery
1137          * are marked/copied.
1138          */
1139         sgen_finalize_in_range (generation, ctx);
1140         if (generation == GENERATION_OLD)
1141                 sgen_finalize_in_range (GENERATION_NURSERY, ctx);
1142         /* drain the new stack that might have been created */
1143         SGEN_LOG (6, "Precise scan of gray area post fin");
1144         sgen_drain_gray_stack (ctx);
1145
1146         /*
1147          * This must be done again after processing finalizable objects since CWL slots are cleared only after the key is finalized.
1148          */
1149         done_with_ephemerons = 0;
1150         do {
1151                 done_with_ephemerons = sgen_client_mark_ephemerons (ctx);
1152                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1153                 ++ephemeron_rounds;
1154         } while (!done_with_ephemerons);
1155
1156         sgen_client_clear_unreachable_ephemerons (ctx);
1157
1158         /*
1159          * We clear togglerefs only after all possible chances of revival are done. 
1160          * This is semantically more inline with what users expect and it allows for
1161          * user finalizers to correctly interact with TR objects.
1162         */
1163         sgen_client_clear_togglerefs (start_addr, end_addr, ctx);
1164
1165         TV_GETTIME (btv);
1166         SGEN_LOG (2, "Finalize queue handling scan for %s generation: %lld usecs %d ephemeron rounds", generation_name (generation), (long long)TV_ELAPSED (atv, btv), ephemeron_rounds);
1167
1168         /*
1169          * handle disappearing links
1170          * Note we do this after checking the finalization queue because if an object
1171          * survives (at least long enough to be finalized) we don't clear the link.
1172          * This also deals with a possible issue with the monitor reclamation: with the Boehm
1173          * GC a finalized object my lose the monitor because it is cleared before the finalizer is
1174          * called.
1175          */
1176         g_assert (sgen_gray_object_queue_is_empty (queue));
1177         for (;;) {
1178                 sgen_null_link_in_range (generation, ctx, TRUE);
1179                 if (generation == GENERATION_OLD)
1180                         sgen_null_link_in_range (GENERATION_NURSERY, ctx, TRUE);
1181                 if (sgen_gray_object_queue_is_empty (queue))
1182                         break;
1183                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1184         }
1185
1186         g_assert (sgen_gray_object_queue_is_empty (queue));
1187
1188         binary_protocol_finish_gray_stack_end (sgen_timestamp (), generation);
1189 }
1190
1191 void
1192 sgen_check_section_scan_starts (GCMemSection *section)
1193 {
1194         size_t i;
1195         for (i = 0; i < section->num_scan_start; ++i) {
1196                 if (section->scan_starts [i]) {
1197                         mword size = safe_object_get_size ((GCObject*) section->scan_starts [i]);
1198                         SGEN_ASSERT (0, size >= SGEN_CLIENT_MINIMUM_OBJECT_SIZE && size <= MAX_SMALL_OBJ_SIZE, "Weird object size at scan starts.");
1199                 }
1200         }
1201 }
1202
1203 static void
1204 check_scan_starts (void)
1205 {
1206         if (!do_scan_starts_check)
1207                 return;
1208         sgen_check_section_scan_starts (nursery_section);
1209         major_collector.check_scan_starts ();
1210 }
1211
1212 static void
1213 scan_from_registered_roots (char *addr_start, char *addr_end, int root_type, ScanCopyContext ctx)
1214 {
1215         void **start_root;
1216         RootRecord *root;
1217         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [root_type], void **, start_root, RootRecord *, root) {
1218                 SGEN_LOG (6, "Precise root scan %p-%p (desc: %p)", start_root, root->end_root, (void*)root->root_desc);
1219                 precisely_scan_objects_from (start_root, (void**)root->end_root, addr_start, addr_end, root->root_desc, ctx);
1220         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
1221 }
1222
1223 static void
1224 init_stats (void)
1225 {
1226         static gboolean inited = FALSE;
1227
1228         if (inited)
1229                 return;
1230
1231         mono_counters_register ("Collection max time",  MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME | MONO_COUNTER_MONOTONIC, &time_max);
1232
1233         mono_counters_register ("Minor fragment clear", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_pre_collection_fragment_clear);
1234         mono_counters_register ("Minor pinning", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_pinning);
1235         mono_counters_register ("Minor scan remembered set", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_remsets);
1236         mono_counters_register ("Minor scan major blocks", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_major_blocks);
1237         mono_counters_register ("Minor scan los", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_los);
1238         mono_counters_register ("Minor scan pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_pinned);
1239         mono_counters_register ("Minor scan roots", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_roots);
1240         mono_counters_register ("Minor fragment creation", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_fragment_creation);
1241
1242         mono_counters_register ("Major fragment clear", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_pre_collection_fragment_clear);
1243         mono_counters_register ("Major pinning", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_pinning);
1244         mono_counters_register ("Major scan pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_pinned);
1245         mono_counters_register ("Major scan roots", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_roots);
1246         mono_counters_register ("Major scan mod union", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_mod_union);
1247         mono_counters_register ("Major finish gray stack", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_finish_gray_stack);
1248         mono_counters_register ("Major free big objects", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_free_bigobjs);
1249         mono_counters_register ("Major LOS sweep", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_los_sweep);
1250         mono_counters_register ("Major sweep", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_sweep);
1251         mono_counters_register ("Major fragment creation", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_fragment_creation);
1252
1253         mono_counters_register ("Number of pinned objects", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_pinned_objects);
1254
1255 #ifdef HEAVY_STATISTICS
1256         mono_counters_register ("WBarrier remember pointer", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_add_to_global_remset);
1257         mono_counters_register ("WBarrier arrayref copy", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_arrayref_copy);
1258         mono_counters_register ("WBarrier generic store called", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_generic_store);
1259         mono_counters_register ("WBarrier generic atomic store called", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_generic_store_atomic);
1260         mono_counters_register ("WBarrier set root", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_set_root);
1261
1262         mono_counters_register ("# objects allocated degraded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_alloced_degraded);
1263         mono_counters_register ("bytes allocated degraded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_bytes_alloced_degraded);
1264
1265         mono_counters_register ("# copy_object() called (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_copy_object_called_nursery);
1266         mono_counters_register ("# objects copied (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_copied_nursery);
1267         mono_counters_register ("# copy_object() called (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_copy_object_called_major);
1268         mono_counters_register ("# objects copied (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_copied_major);
1269
1270         mono_counters_register ("# scan_object() called (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_scan_object_called_nursery);
1271         mono_counters_register ("# scan_object() called (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_scan_object_called_major);
1272
1273         mono_counters_register ("Slots allocated in vain", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_slots_allocated_in_vain);
1274
1275         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed from space", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_from_space);
1276         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed forwarded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_forwarded);
1277         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_pinned);
1278         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed to space", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_to_space);
1279
1280         sgen_nursery_allocator_init_heavy_stats ();
1281 #endif
1282
1283         inited = TRUE;
1284 }
1285
1286
1287 static void
1288 reset_pinned_from_failed_allocation (void)
1289 {
1290         bytes_pinned_from_failed_allocation = 0;
1291 }
1292
1293 void
1294 sgen_set_pinned_from_failed_allocation (mword objsize)
1295 {
1296         bytes_pinned_from_failed_allocation += objsize;
1297 }
1298
1299 gboolean
1300 sgen_collection_is_concurrent (void)
1301 {
1302         switch (current_collection_generation) {
1303         case GENERATION_NURSERY:
1304                 return FALSE;
1305         case GENERATION_OLD:
1306                 return concurrent_collection_in_progress;
1307         default:
1308                 g_error ("Invalid current generation %d", current_collection_generation);
1309         }
1310         return FALSE;
1311 }
1312
1313 gboolean
1314 sgen_concurrent_collection_in_progress (void)
1315 {
1316         return concurrent_collection_in_progress;
1317 }
1318
1319 typedef struct {
1320         SgenThreadPoolJob job;
1321         SgenObjectOperations *ops;
1322         SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue;
1323 } ScanJob;
1324
1325 typedef struct {
1326         ScanJob scan_job;
1327         int job_index;
1328 } ParallelScanJob;
1329
1330 static ScanCopyContext
1331 scan_copy_context_for_scan_job (void *worker_data_untyped, ScanJob *job)
1332 {
1333         WorkerData *worker_data = (WorkerData *)worker_data_untyped;
1334
1335         return CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (job->ops, sgen_workers_get_job_gray_queue (worker_data, job->gc_thread_gray_queue));
1336 }
1337
1338 static void
1339 job_remembered_set_scan (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1340 {
1341         SGEN_TV_DECLARE (atv);
1342         SGEN_TV_DECLARE (btv);
1343         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job);
1344
1345         SGEN_TV_GETTIME (atv);
1346         sgen_get_major_collector ()->scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_GLOBAL, ctx, 0, 1);
1347         SGEN_TV_GETTIME (btv);
1348         time_minor_scan_major_blocks += SGEN_TV_ELAPSED (atv, btv);
1349
1350         sgen_los_scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_GLOBAL, ctx, 0, 1);
1351         SGEN_TV_GETTIME (atv);
1352         time_minor_scan_los += SGEN_TV_ELAPSED (btv, atv);
1353
1354         sgen_wbroots_scan_card_table (ctx);
1355 }
1356
1357 typedef struct {
1358         ScanJob scan_job;
1359         char *heap_start;
1360         char *heap_end;
1361         int root_type;
1362 } ScanFromRegisteredRootsJob;
1363
1364 static void
1365 job_scan_from_registered_roots (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1366 {
1367         ScanFromRegisteredRootsJob *job_data = (ScanFromRegisteredRootsJob*)job;
1368         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1369
1370         scan_from_registered_roots (job_data->heap_start, job_data->heap_end, job_data->root_type, ctx);
1371 }
1372
1373 typedef struct {
1374         ScanJob scan_job;
1375         char *heap_start;
1376         char *heap_end;
1377 } ScanThreadDataJob;
1378
1379 static void
1380 job_scan_thread_data (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1381 {
1382         ScanThreadDataJob *job_data = (ScanThreadDataJob*)job;
1383         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1384
1385         sgen_client_scan_thread_data (job_data->heap_start, job_data->heap_end, TRUE, ctx);
1386 }
1387
1388 typedef struct {
1389         ScanJob scan_job;
1390         SgenPointerQueue *queue;
1391 } ScanFinalizerEntriesJob;
1392
1393 static void
1394 job_scan_finalizer_entries (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1395 {
1396         ScanFinalizerEntriesJob *job_data = (ScanFinalizerEntriesJob*)job;
1397         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1398
1399         scan_finalizer_entries (job_data->queue, ctx);
1400 }
1401
1402 static void
1403 job_scan_major_mod_union_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1404 {
1405         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1406         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1407
1408         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1409         major_collector.scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1410 }
1411
1412 static void
1413 job_scan_los_mod_union_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1414 {
1415         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1416         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1417
1418         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1419         sgen_los_scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1420 }
1421
1422 static void
1423 job_major_mod_union_preclean (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1424 {
1425         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1426         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1427
1428         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1429
1430         major_collector.scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION_PRECLEAN, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1431 }
1432
1433 static void
1434 job_los_mod_union_preclean (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1435 {
1436         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1437         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1438
1439         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1440
1441         sgen_los_scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION_PRECLEAN, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1442 }
1443
1444 static void
1445 job_scan_last_pinned (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1446 {
1447         ScanJob *job_data = (ScanJob*)job;
1448         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, job_data);
1449
1450         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1451
1452         sgen_scan_pin_queue_objects (ctx);
1453 }
1454
1455 static void
1456 workers_finish_callback (void)
1457 {
1458         ParallelScanJob *psj;
1459         ScanJob *sj;
1460         int split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
1461         int i;
1462         /* Mod union preclean jobs */
1463         for (i = 0; i < split_count; i++) {
1464                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("preclean major mod union cardtable", job_major_mod_union_preclean, sizeof (ParallelScanJob));
1465                 psj->scan_job.ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1466                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = NULL;
1467                 psj->job_index = i;
1468                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, TRUE);
1469         }
1470
1471         for (i = 0; i < split_count; i++) {
1472                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("preclean los mod union cardtable", job_los_mod_union_preclean, sizeof (ParallelScanJob));
1473                 psj->scan_job.ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1474                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = NULL;
1475                 psj->job_index = i;
1476                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, TRUE);
1477         }
1478
1479         sj = (ScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan last pinned", job_scan_last_pinned, sizeof (ScanJob));
1480         sj->ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1481         sj->gc_thread_gray_queue = NULL;
1482         sgen_workers_enqueue_job (&sj->job, TRUE);
1483 }
1484
1485 static void
1486 init_gray_queue (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, gboolean use_workers)
1487 {
1488         if (use_workers)
1489                 sgen_workers_init_distribute_gray_queue ();
1490         sgen_gray_object_queue_init (gc_thread_gray_queue, NULL, TRUE);
1491 }
1492
1493 static void
1494 enqueue_scan_from_roots_jobs (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, char *heap_start, char *heap_end, SgenObjectOperations *ops, gboolean enqueue)
1495 {
1496         ScanFromRegisteredRootsJob *scrrj;
1497         ScanThreadDataJob *stdj;
1498         ScanFinalizerEntriesJob *sfej;
1499
1500         /* registered roots, this includes static fields */
1501
1502         scrrj = (ScanFromRegisteredRootsJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan from registered roots normal", job_scan_from_registered_roots, sizeof (ScanFromRegisteredRootsJob));
1503         scrrj->scan_job.ops = ops;
1504         scrrj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1505         scrrj->heap_start = heap_start;
1506         scrrj->heap_end = heap_end;
1507         scrrj->root_type = ROOT_TYPE_NORMAL;
1508         sgen_workers_enqueue_job (&scrrj->scan_job.job, enqueue);
1509
1510         if (current_collection_generation == GENERATION_OLD) {
1511                 /* During minors we scan the cardtable for these roots instead */
1512                 scrrj = (ScanFromRegisteredRootsJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan from registered roots wbarrier", job_scan_from_registered_roots, sizeof (ScanFromRegisteredRootsJob));
1513                 scrrj->scan_job.ops = ops;
1514                 scrrj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1515                 scrrj->heap_start = heap_start;
1516                 scrrj->heap_end = heap_end;
1517                 scrrj->root_type = ROOT_TYPE_WBARRIER;
1518                 sgen_workers_enqueue_job (&scrrj->scan_job.job, enqueue);
1519         }
1520
1521         /* Threads */
1522
1523         stdj = (ScanThreadDataJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan thread data", job_scan_thread_data, sizeof (ScanThreadDataJob));
1524         stdj->scan_job.ops = ops;
1525         stdj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1526         stdj->heap_start = heap_start;
1527         stdj->heap_end = heap_end;
1528         sgen_workers_enqueue_job (&stdj->scan_job.job, enqueue);
1529
1530         /* Scan the list of objects ready for finalization. */
1531
1532         sfej = (ScanFinalizerEntriesJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan finalizer entries", job_scan_finalizer_entries, sizeof (ScanFinalizerEntriesJob));
1533         sfej->scan_job.ops = ops;
1534         sfej->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1535         sfej->queue = &fin_ready_queue;
1536         sgen_workers_enqueue_job (&sfej->scan_job.job, enqueue);
1537
1538         sfej = (ScanFinalizerEntriesJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan critical finalizer entries", job_scan_finalizer_entries, sizeof (ScanFinalizerEntriesJob));
1539         sfej->scan_job.ops = ops;
1540         sfej->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1541         sfej->queue = &critical_fin_queue;
1542         sgen_workers_enqueue_job (&sfej->scan_job.job, enqueue);
1543 }
1544
1545 /*
1546  * Perform a nursery collection.
1547  *
1548  * Return whether any objects were late-pinned due to being out of memory.
1549  */
1550 static gboolean
1551 collect_nursery (const char *reason, gboolean is_overflow, SgenGrayQueue *unpin_queue)
1552 {
1553         gboolean needs_major, is_parallel = FALSE;
1554         size_t max_garbage_amount;
1555         char *nursery_next;
1556         mword fragment_total;
1557         ScanJob *sj;
1558         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
1559         SgenObjectOperations *object_ops_nopar, *object_ops_par = NULL;
1560         ScanCopyContext ctx;
1561         TV_DECLARE (atv);
1562         TV_DECLARE (btv);
1563         SGEN_TV_DECLARE (last_minor_collection_start_tv);
1564         SGEN_TV_DECLARE (last_minor_collection_end_tv);
1565
1566         if (disable_minor_collections)
1567                 return TRUE;
1568
1569         TV_GETTIME (last_minor_collection_start_tv);
1570         atv = last_minor_collection_start_tv;
1571
1572         binary_protocol_collection_begin (gc_stats.minor_gc_count, GENERATION_NURSERY);
1573
1574         if (sgen_concurrent_collection_in_progress ()) {
1575                 /* FIXME Support parallel nursery collections with concurrent major */
1576                 object_ops_nopar = &sgen_minor_collector.serial_ops_with_concurrent_major;
1577         } else {
1578                 object_ops_nopar = &sgen_minor_collector.serial_ops;
1579                 if (sgen_minor_collector.is_parallel) {
1580                         object_ops_par = &sgen_minor_collector.parallel_ops;
1581                         is_parallel = TRUE;
1582                 }
1583         }
1584
1585         if (do_verify_nursery || do_dump_nursery_content)
1586                 sgen_debug_verify_nursery (do_dump_nursery_content);
1587
1588         current_collection_generation = GENERATION_NURSERY;
1589
1590         SGEN_ASSERT (0, !sgen_collection_is_concurrent (), "Why is the nursery collection concurrent?");
1591
1592         reset_pinned_from_failed_allocation ();
1593
1594         check_scan_starts ();
1595
1596         sgen_nursery_alloc_prepare_for_minor ();
1597
1598         degraded_mode = 0;
1599         objects_pinned = 0;
1600         nursery_next = sgen_nursery_alloc_get_upper_alloc_bound ();
1601         /* FIXME: optimize later to use the higher address where an object can be present */
1602         nursery_next = MAX (nursery_next, sgen_get_nursery_end ());
1603
1604         SGEN_LOG (1, "Start nursery collection %d %p-%p, size: %d", gc_stats.minor_gc_count, sgen_get_nursery_start (), nursery_next, (int)(nursery_next - sgen_get_nursery_start ()));
1605         max_garbage_amount = nursery_next - sgen_get_nursery_start ();
1606         g_assert (nursery_section->size >= max_garbage_amount);
1607
1608         /* world must be stopped already */
1609         TV_GETTIME (btv);
1610         time_minor_pre_collection_fragment_clear += TV_ELAPSED (atv, btv);
1611
1612         sgen_client_pre_collection_checks ();
1613
1614         nursery_section->next_data = nursery_next;
1615
1616         major_collector.start_nursery_collection ();
1617
1618         sgen_memgov_minor_collection_start ();
1619
1620         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, is_parallel);
1621         ctx = CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, &gc_thread_gray_queue);
1622
1623         gc_stats.minor_gc_count ++;
1624
1625         sgen_process_fin_stage_entries ();
1626
1627         /* pin from pinned handles */
1628         sgen_init_pinning ();
1629         sgen_client_binary_protocol_mark_start (GENERATION_NURSERY);
1630         pin_from_roots (sgen_get_nursery_start (), nursery_next, ctx);
1631         /* pin cemented objects */
1632         sgen_pin_cemented_objects ();
1633         /* identify pinned objects */
1634         sgen_optimize_pin_queue ();
1635         sgen_pinning_setup_section (nursery_section);
1636
1637         pin_objects_in_nursery (FALSE, ctx);
1638         sgen_pinning_trim_queue_to_section (nursery_section);
1639
1640         if (remset_consistency_checks)
1641                 sgen_check_remset_consistency ();
1642
1643         if (whole_heap_check_before_collection) {
1644                 sgen_clear_nursery_fragments ();
1645                 sgen_check_whole_heap (FALSE);
1646         }
1647
1648         TV_GETTIME (atv);
1649         time_minor_pinning += TV_ELAPSED (btv, atv);
1650         SGEN_LOG (2, "Finding pinned pointers: %zd in %lld usecs", sgen_get_pinned_count (), (long long)TV_ELAPSED (btv, atv));
1651         SGEN_LOG (4, "Start scan with %zd pinned objects", sgen_get_pinned_count ());
1652
1653         remset.start_scan_remsets ();
1654
1655         sj = (ScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan remset", job_remembered_set_scan, sizeof (ScanJob));
1656         sj->ops = is_parallel ? object_ops_par : object_ops_nopar;
1657         sj->gc_thread_gray_queue = &gc_thread_gray_queue;
1658         sgen_workers_enqueue_job (&sj->job, is_parallel);
1659
1660         /* we don't have complete write barrier yet, so we scan all the old generation sections */
1661         TV_GETTIME (btv);
1662         time_minor_scan_remsets += TV_ELAPSED (atv, btv);
1663         SGEN_LOG (2, "Old generation scan: %lld usecs", (long long)TV_ELAPSED (atv, btv));
1664
1665         sgen_pin_stats_report ();
1666
1667         /* FIXME: Why do we do this at this specific, seemingly random, point? */
1668         sgen_client_collecting_minor (&fin_ready_queue, &critical_fin_queue);
1669
1670         TV_GETTIME (atv);
1671         time_minor_scan_pinned += TV_ELAPSED (btv, atv);
1672
1673         enqueue_scan_from_roots_jobs (&gc_thread_gray_queue, sgen_get_nursery_start (), nursery_next, is_parallel ? object_ops_par : object_ops_nopar, is_parallel);
1674
1675         if (is_parallel) {
1676                 gray_queue_redirect (&gc_thread_gray_queue);
1677                 sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1678                 sgen_workers_join ();
1679         }
1680
1681         TV_GETTIME (btv);
1682         time_minor_scan_roots += TV_ELAPSED (atv, btv);
1683
1684         finish_gray_stack (GENERATION_NURSERY, ctx);
1685
1686         TV_GETTIME (atv);
1687         time_minor_finish_gray_stack += TV_ELAPSED (btv, atv);
1688         sgen_client_binary_protocol_mark_end (GENERATION_NURSERY);
1689
1690         if (objects_pinned) {
1691                 sgen_optimize_pin_queue ();
1692                 sgen_pinning_setup_section (nursery_section);
1693         }
1694
1695         /*
1696          * This is the latest point at which we can do this check, because
1697          * sgen_build_nursery_fragments() unpins nursery objects again.
1698          */
1699         if (remset_consistency_checks)
1700                 sgen_check_remset_consistency ();
1701
1702         /* walk the pin_queue, build up the fragment list of free memory, unmark
1703          * pinned objects as we go, memzero() the empty fragments so they are ready for the
1704          * next allocations.
1705          */
1706         sgen_client_binary_protocol_reclaim_start (GENERATION_NURSERY);
1707         fragment_total = sgen_build_nursery_fragments (nursery_section, unpin_queue);
1708         if (!fragment_total)
1709                 degraded_mode = 1;
1710
1711         /* Clear TLABs for all threads */
1712         sgen_clear_tlabs ();
1713
1714         sgen_client_binary_protocol_reclaim_end (GENERATION_NURSERY);
1715         TV_GETTIME (btv);
1716         time_minor_fragment_creation += TV_ELAPSED (atv, btv);
1717         SGEN_LOG (2, "Fragment creation: %lld usecs, %lu bytes available", (long long)TV_ELAPSED (atv, btv), (unsigned long)fragment_total);
1718
1719         if (remset_consistency_checks)
1720                 sgen_check_major_refs ();
1721
1722         major_collector.finish_nursery_collection ();
1723
1724         TV_GETTIME (last_minor_collection_end_tv);
1725         gc_stats.minor_gc_time += TV_ELAPSED (last_minor_collection_start_tv, last_minor_collection_end_tv);
1726
1727         sgen_debug_dump_heap ("minor", gc_stats.minor_gc_count - 1, NULL);
1728
1729         /* prepare the pin queue for the next collection */
1730         sgen_finish_pinning ();
1731         if (sgen_have_pending_finalizers ()) {
1732                 SGEN_LOG (4, "Finalizer-thread wakeup");
1733                 sgen_client_finalize_notify ();
1734         }
1735         sgen_pin_stats_reset ();
1736         /* clear cemented hash */
1737         sgen_cement_clear_below_threshold ();
1738
1739         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
1740
1741         check_scan_starts ();
1742
1743         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
1744
1745         sgen_memgov_minor_collection_end (reason, is_overflow);
1746
1747         /*objects are late pinned because of lack of memory, so a major is a good call*/
1748         needs_major = objects_pinned > 0;
1749         current_collection_generation = -1;
1750         objects_pinned = 0;
1751
1752         binary_protocol_collection_end (gc_stats.minor_gc_count - 1, GENERATION_NURSERY, 0, 0);
1753
1754         if (check_nursery_objects_pinned && !sgen_minor_collector.is_split)
1755                 sgen_check_nursery_objects_pinned (unpin_queue != NULL);
1756
1757         return needs_major;
1758 }
1759
1760 typedef enum {
1761         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_SERIAL,
1762         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT,
1763         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT
1764 } CopyOrMarkFromRootsMode;
1765
1766 static void
1767 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)
1768 {
1769         LOSObject *bigobj;
1770         TV_DECLARE (atv);
1771         TV_DECLARE (btv);
1772         /* FIXME: only use these values for the precise scan
1773          * note that to_space pointers should be excluded anyway...
1774          */
1775         char *heap_start = NULL;
1776         char *heap_end = (char*)-1;
1777         ScanCopyContext ctx = CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, gc_thread_gray_queue);
1778         gboolean concurrent = mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_SERIAL;
1779
1780         SGEN_ASSERT (0, !!concurrent == !!concurrent_collection_in_progress, "We've been called with the wrong mode.");
1781
1782         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1783                 /*This cleans up unused fragments */
1784                 sgen_nursery_allocator_prepare_for_pinning ();
1785
1786                 if (do_concurrent_checks)
1787                         sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
1788         } else {
1789                 /* The concurrent collector doesn't touch the nursery. */
1790                 sgen_nursery_alloc_prepare_for_major ();
1791         }
1792
1793         TV_GETTIME (atv);
1794
1795         /* Pinning depends on this */
1796         sgen_clear_nursery_fragments ();
1797
1798         if (whole_heap_check_before_collection)
1799                 sgen_check_whole_heap (TRUE);
1800
1801         TV_GETTIME (btv);
1802         time_major_pre_collection_fragment_clear += TV_ELAPSED (atv, btv);
1803
1804         if (!sgen_collection_is_concurrent ())
1805                 nursery_section->next_data = sgen_get_nursery_end ();
1806         /* we should also coalesce scanning from sections close to each other
1807          * and deal with pointers outside of the sections later.
1808          */
1809
1810         objects_pinned = 0;
1811
1812         sgen_client_pre_collection_checks ();
1813
1814         if (mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1815                 /* Remsets are not useful for a major collection */
1816                 remset.clear_cards ();
1817         }
1818
1819         sgen_process_fin_stage_entries ();
1820
1821         TV_GETTIME (atv);
1822         sgen_init_pinning ();
1823         SGEN_LOG (6, "Collecting pinned addresses");
1824         pin_from_roots ((void*)lowest_heap_address, (void*)highest_heap_address, ctx);
1825         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1826                 /* Pin cemented objects that were forced */
1827                 sgen_pin_cemented_objects ();
1828         }
1829         sgen_optimize_pin_queue ();
1830         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1831                 /*
1832                  * Cemented objects that are in the pinned list will be marked. When
1833                  * marking concurrently we won't mark mod-union cards for these objects.
1834                  * Instead they will remain cemented until the next major collection,
1835                  * when we will recheck if they are still pinned in the roots.
1836                  */
1837                 sgen_cement_force_pinned ();
1838         }
1839
1840         sgen_client_collecting_major_1 ();
1841
1842         /*
1843          * pin_queue now contains all candidate pointers, sorted and
1844          * uniqued.  We must do two passes now to figure out which
1845          * objects are pinned.
1846          *
1847          * The first is to find within the pin_queue the area for each
1848          * section.  This requires that the pin_queue be sorted.  We
1849          * also process the LOS objects and pinned chunks here.
1850          *
1851          * The second, destructive, pass is to reduce the section
1852          * areas to pointers to the actually pinned objects.
1853          */
1854         SGEN_LOG (6, "Pinning from sections");
1855         /* first pass for the sections */
1856         sgen_find_section_pin_queue_start_end (nursery_section);
1857         /* identify possible pointers to the insize of large objects */
1858         SGEN_LOG (6, "Pinning from large objects");
1859         for (bigobj = los_object_list; bigobj; bigobj = bigobj->next) {
1860                 size_t dummy;
1861                 if (sgen_find_optimized_pin_queue_area ((char*)bigobj->data, (char*)bigobj->data + sgen_los_object_size (bigobj), &dummy, &dummy)) {
1862                         binary_protocol_pin (bigobj->data, (gpointer)LOAD_VTABLE (bigobj->data), safe_object_get_size (bigobj->data));
1863
1864                         if (sgen_los_object_is_pinned (bigobj->data)) {
1865                                 SGEN_ASSERT (0, mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT, "LOS objects can only be pinned here after concurrent marking.");
1866                                 continue;
1867                         }
1868                         sgen_los_pin_object (bigobj->data);
1869                         if (SGEN_OBJECT_HAS_REFERENCES (bigobj->data))
1870                                 GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (gc_thread_gray_queue, bigobj->data, sgen_obj_get_descriptor ((GCObject*)bigobj->data));
1871                         sgen_pin_stats_register_object (bigobj->data, GENERATION_OLD);
1872                         SGEN_LOG (6, "Marked large object %p (%s) size: %lu from roots", bigobj->data,
1873                                         sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (bigobj->data)),
1874                                         (unsigned long)sgen_los_object_size (bigobj));
1875
1876                         sgen_client_pinned_los_object (bigobj->data);
1877                 }
1878         }
1879
1880         pin_objects_in_nursery (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT, ctx);
1881         if (check_nursery_objects_pinned && !sgen_minor_collector.is_split)
1882                 sgen_check_nursery_objects_pinned (mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT);
1883
1884         major_collector.pin_objects (gc_thread_gray_queue);
1885         if (old_next_pin_slot)
1886                 *old_next_pin_slot = sgen_get_pinned_count ();
1887
1888         TV_GETTIME (btv);
1889         time_major_pinning += TV_ELAPSED (atv, btv);
1890         SGEN_LOG (2, "Finding pinned pointers: %zd in %lld usecs", sgen_get_pinned_count (), (long long)TV_ELAPSED (atv, btv));
1891         SGEN_LOG (4, "Start scan with %zd pinned objects", sgen_get_pinned_count ());
1892
1893         major_collector.init_to_space ();
1894
1895         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Why are the workers not done when we start or finish a major collection?");
1896         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1897                 if (object_ops_par != NULL)
1898                         sgen_workers_set_num_active_workers (0);
1899                 if (sgen_workers_have_idle_work ()) {
1900                         /*
1901                          * We force the finish of the worker with the new object ops context
1902                          * which can also do copying. We need to have finished pinning.
1903                          */
1904                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1905
1906                         sgen_workers_join ();
1907                 }
1908         }
1909
1910 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
1911         main_gc_thread = mono_native_thread_self ();
1912 #endif
1913
1914         sgen_client_collecting_major_2 ();
1915
1916         TV_GETTIME (atv);
1917         time_major_scan_pinned += TV_ELAPSED (btv, atv);
1918
1919         sgen_client_collecting_major_3 (&fin_ready_queue, &critical_fin_queue);
1920
1921         enqueue_scan_from_roots_jobs (gc_thread_gray_queue, heap_start, heap_end, object_ops_nopar, FALSE);
1922
1923         TV_GETTIME (btv);
1924         time_major_scan_roots += TV_ELAPSED (atv, btv);
1925
1926         /*
1927          * We start the concurrent worker after pinning and after we scanned the roots
1928          * in order to make sure that the worker does not finish before handling all
1929          * the roots.
1930          */
1931         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1932                 sgen_workers_set_num_active_workers (1);
1933                 gray_queue_redirect (gc_thread_gray_queue);
1934                 if (precleaning_enabled) {
1935                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, workers_finish_callback);
1936                 } else {
1937                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1938                 }
1939         }
1940
1941         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1942                 int i, split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
1943                 gboolean parallel = object_ops_par != NULL;
1944
1945                 /* If we're not parallel we finish the collection on the gc thread */
1946                 if (parallel)
1947                         gray_queue_redirect (gc_thread_gray_queue);
1948
1949                 /* Mod union card table */
1950                 for (i = 0; i < split_count; i++) {
1951                         ParallelScanJob *psj;
1952
1953                         psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan mod union cardtable", job_scan_major_mod_union_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1954                         psj->scan_job.ops = object_ops_par ? object_ops_par : object_ops_nopar;
1955                         psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1956                         psj->job_index = i;
1957                         sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, parallel);
1958
1959                         psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan LOS mod union cardtable", job_scan_los_mod_union_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1960                         psj->scan_job.ops = object_ops_par ? object_ops_par : object_ops_nopar;
1961                         psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1962                         psj->job_index = i;
1963                         sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, parallel);
1964                 }
1965
1966                 if (parallel) {
1967                         /*
1968                          * If we enqueue a job while workers are running we need to sgen_workers_ensure_awake
1969                          * in order to make sure that we are running the idle func and draining all worker
1970                          * gray queues. The operation of starting workers implies this, so we start them after
1971                          * in order to avoid doing this operation twice. The workers will drain the main gray
1972                          * stack that contained roots and pinned objects and also scan the mod union card
1973                          * table.
1974                          */
1975                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1976                         sgen_workers_join ();
1977                 }
1978         }
1979
1980         sgen_pin_stats_report ();
1981
1982         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1983                 sgen_finish_pinning ();
1984
1985                 sgen_pin_stats_reset ();
1986
1987                 if (do_concurrent_checks)
1988                         sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
1989         }
1990 }
1991
1992 static void
1993 major_start_collection (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, const char *reason, gboolean concurrent, size_t *old_next_pin_slot)
1994 {
1995         SgenObjectOperations *object_ops_nopar, *object_ops_par = NULL;
1996
1997         binary_protocol_collection_begin (gc_stats.major_gc_count, GENERATION_OLD);
1998
1999         current_collection_generation = GENERATION_OLD;
2000
2001         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2002
2003         if (!concurrent)
2004                 sgen_cement_reset ();
2005
2006         if (concurrent) {
2007                 g_assert (major_collector.is_concurrent);
2008                 concurrent_collection_in_progress = TRUE;
2009
2010                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_concurrent_start;
2011                 if (major_collector.is_parallel)
2012                         object_ops_par = &major_collector.major_ops_conc_par_start;
2013
2014         } else {
2015                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_serial;
2016         }
2017
2018         reset_pinned_from_failed_allocation ();
2019
2020         sgen_memgov_major_collection_start (concurrent, reason);
2021
2022         //count_ref_nonref_objs ();
2023         //consistency_check ();
2024
2025         check_scan_starts ();
2026
2027         degraded_mode = 0;
2028         SGEN_LOG (1, "Start major collection %d", gc_stats.major_gc_count);
2029         gc_stats.major_gc_count ++;
2030
2031         if (major_collector.start_major_collection)
2032                 major_collector.start_major_collection ();
2033
2034         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);
2035 }
2036
2037 static void
2038 major_finish_collection (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, const char *reason, gboolean is_overflow, size_t old_next_pin_slot, gboolean forced)
2039 {
2040         ScannedObjectCounts counts;
2041         SgenObjectOperations *object_ops_nopar;
2042         mword fragment_total;
2043         TV_DECLARE (atv);
2044         TV_DECLARE (btv);
2045
2046         TV_GETTIME (btv);
2047
2048         if (concurrent_collection_in_progress) {
2049                 SgenObjectOperations *object_ops_par = NULL;
2050
2051                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_concurrent_finish;
2052                 if (major_collector.is_parallel)
2053                         object_ops_par = &major_collector.major_ops_conc_par_finish;
2054
2055                 major_copy_or_mark_from_roots (gc_thread_gray_queue, NULL, COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT, object_ops_nopar, object_ops_par);
2056
2057 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
2058                 main_gc_thread = NULL;
2059 #endif
2060         } else {
2061                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_serial;
2062         }
2063
2064         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2065
2066         finish_gray_stack (GENERATION_OLD, CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, gc_thread_gray_queue));
2067         TV_GETTIME (atv);
2068         time_major_finish_gray_stack += TV_ELAPSED (btv, atv);
2069
2070         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Can't have workers working after joining");
2071
2072         if (objects_pinned) {
2073                 g_assert (!concurrent_collection_in_progress);
2074
2075                 /*
2076                  * This is slow, but we just OOM'd.
2077                  *
2078                  * See comment at `sgen_pin_queue_clear_discarded_entries` for how the pin
2079                  * queue is laid out at this point.
2080                  */
2081                 sgen_pin_queue_clear_discarded_entries (nursery_section, old_next_pin_slot);
2082                 /*
2083                  * We need to reestablish all pinned nursery objects in the pin queue
2084                  * because they're needed for fragment creation.  Unpinning happens by
2085                  * walking the whole queue, so it's not necessary to reestablish where major
2086                  * heap block pins are - all we care is that they're still in there
2087                  * somewhere.
2088                  */
2089                 sgen_optimize_pin_queue ();
2090                 sgen_find_section_pin_queue_start_end (nursery_section);
2091                 objects_pinned = 0;
2092         }
2093
2094         reset_heap_boundaries ();
2095         sgen_update_heap_boundaries ((mword)sgen_get_nursery_start (), (mword)sgen_get_nursery_end ());
2096
2097         /* walk the pin_queue, build up the fragment list of free memory, unmark
2098          * pinned objects as we go, memzero() the empty fragments so they are ready for the
2099          * next allocations.
2100          */
2101         fragment_total = sgen_build_nursery_fragments (nursery_section, NULL);
2102         if (!fragment_total)
2103                 degraded_mode = 1;
2104         SGEN_LOG (4, "Free space in nursery after major %ld", (long)fragment_total);
2105
2106         if (do_concurrent_checks && concurrent_collection_in_progress)
2107                 sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
2108
2109         /* prepare the pin queue for the next collection */
2110         sgen_finish_pinning ();
2111
2112         /* Clear TLABs for all threads */
2113         sgen_clear_tlabs ();
2114
2115         sgen_pin_stats_reset ();
2116
2117         sgen_cement_clear_below_threshold ();
2118
2119         if (check_mark_bits_after_major_collection)
2120                 sgen_check_heap_marked (concurrent_collection_in_progress);
2121
2122         TV_GETTIME (btv);
2123         time_major_fragment_creation += TV_ELAPSED (atv, btv);
2124
2125         binary_protocol_sweep_begin (GENERATION_OLD, !major_collector.sweeps_lazily);
2126         sgen_memgov_major_pre_sweep ();
2127
2128         TV_GETTIME (atv);
2129         time_major_free_bigobjs += TV_ELAPSED (btv, atv);
2130
2131         sgen_los_sweep ();
2132
2133         TV_GETTIME (btv);
2134         time_major_los_sweep += TV_ELAPSED (atv, btv);
2135
2136         major_collector.sweep ();
2137
2138         binary_protocol_sweep_end (GENERATION_OLD, !major_collector.sweeps_lazily);
2139
2140         TV_GETTIME (atv);
2141         time_major_sweep += TV_ELAPSED (btv, atv);
2142
2143         sgen_debug_dump_heap ("major", gc_stats.major_gc_count - 1, reason);
2144
2145         if (sgen_have_pending_finalizers ()) {
2146                 SGEN_LOG (4, "Finalizer-thread wakeup");
2147                 sgen_client_finalize_notify ();
2148         }
2149
2150         sgen_memgov_major_collection_end (forced, concurrent_collection_in_progress, reason, is_overflow);
2151         current_collection_generation = -1;
2152
2153         memset (&counts, 0, sizeof (ScannedObjectCounts));
2154         major_collector.finish_major_collection (&counts);
2155
2156         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2157
2158         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Can't have workers working after major collection has finished");
2159         if (concurrent_collection_in_progress)
2160                 concurrent_collection_in_progress = FALSE;
2161
2162         check_scan_starts ();
2163
2164         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
2165
2166         //consistency_check ();
2167
2168         binary_protocol_collection_end (gc_stats.major_gc_count - 1, GENERATION_OLD, counts.num_scanned_objects, counts.num_unique_scanned_objects);
2169 }
2170
2171 static gboolean
2172 major_do_collection (const char *reason, gboolean is_overflow, gboolean forced)
2173 {
2174         TV_DECLARE (time_start);
2175         TV_DECLARE (time_end);
2176         size_t old_next_pin_slot;
2177         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2178
2179         if (disable_major_collections)
2180                 return FALSE;
2181
2182         if (major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked) {
2183                 long long num_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2184                 g_assert (!num_marked);
2185         }
2186
2187         /* world must be stopped already */
2188         TV_GETTIME (time_start);
2189
2190         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, FALSE);
2191         major_start_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, FALSE, &old_next_pin_slot);
2192         major_finish_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, is_overflow, old_next_pin_slot, forced);
2193         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2194
2195         TV_GETTIME (time_end);
2196         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (time_start, time_end);
2197
2198         /* FIXME: also report this to the user, preferably in gc-end. */
2199         if (major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked)
2200                 major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2201
2202         return bytes_pinned_from_failed_allocation > 0;
2203 }
2204
2205 static void
2206 major_start_concurrent_collection (const char *reason)
2207 {
2208         TV_DECLARE (time_start);
2209         TV_DECLARE (time_end);
2210         long long num_objects_marked;
2211         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2212
2213         if (disable_major_collections)
2214                 return;
2215
2216         TV_GETTIME (time_start);
2217         SGEN_TV_GETTIME (time_major_conc_collection_start);
2218
2219         num_objects_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2220         g_assert (num_objects_marked == 0);
2221
2222         binary_protocol_concurrent_start ();
2223
2224         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, TRUE);
2225         // FIXME: store reason and pass it when finishing
2226         major_start_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, TRUE, NULL);
2227         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2228
2229         num_objects_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2230
2231         TV_GETTIME (time_end);
2232         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (time_start, time_end);
2233
2234         current_collection_generation = -1;
2235 }
2236
2237 /*
2238  * Returns whether the major collection has finished.
2239  */
2240 static gboolean
2241 major_should_finish_concurrent_collection (void)
2242 {
2243         return sgen_workers_all_done ();
2244 }
2245
2246 static void
2247 major_update_concurrent_collection (void)
2248 {
2249         TV_DECLARE (total_start);
2250         TV_DECLARE (total_end);
2251
2252         TV_GETTIME (total_start);
2253
2254         binary_protocol_concurrent_update ();
2255
2256         major_collector.update_cardtable_mod_union ();
2257         sgen_los_update_cardtable_mod_union ();
2258
2259         TV_GETTIME (total_end);
2260         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (total_start, total_end);
2261 }
2262
2263 static void
2264 major_finish_concurrent_collection (gboolean forced)
2265 {
2266         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2267         TV_DECLARE (total_start);
2268         TV_DECLARE (total_end);
2269
2270         TV_GETTIME (total_start);
2271
2272         binary_protocol_concurrent_finish ();
2273
2274         /*
2275          * We need to stop all workers since we're updating the cardtable below.
2276          * The workers will be resumed with a finishing pause context to avoid
2277          * additional cardtable and object scanning.
2278          */
2279         sgen_workers_stop_all_workers ();
2280
2281         SGEN_TV_GETTIME (time_major_conc_collection_end);
2282         gc_stats.major_gc_time_concurrent += SGEN_TV_ELAPSED (time_major_conc_collection_start, time_major_conc_collection_end);
2283
2284         major_collector.update_cardtable_mod_union ();
2285         sgen_los_update_cardtable_mod_union ();
2286
2287         if (mod_union_consistency_check)
2288                 sgen_check_mod_union_consistency ();
2289
2290         current_collection_generation = GENERATION_OLD;
2291         sgen_cement_reset ();
2292         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, FALSE);
2293         major_finish_collection (&gc_thread_gray_queue, "finishing", FALSE, -1, forced);
2294         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2295
2296         TV_GETTIME (total_end);
2297         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (total_start, total_end);
2298
2299         current_collection_generation = -1;
2300 }
2301
2302 /*
2303  * Ensure an allocation request for @size will succeed by freeing enough memory.
2304  *
2305  * LOCKING: The GC lock MUST be held.
2306  */
2307 void
2308 sgen_ensure_free_space (size_t size, int generation)
2309 {
2310         int generation_to_collect = -1;
2311         const char *reason = NULL;
2312
2313         if (generation == GENERATION_OLD) {
2314                 if (sgen_need_major_collection (size)) {
2315                         reason = "LOS overflow";
2316                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2317                 }
2318         } else {
2319                 if (degraded_mode) {
2320                         if (sgen_need_major_collection (size)) {
2321                                 reason = "Degraded mode overflow";
2322                                 generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2323                         }
2324                 } else if (sgen_need_major_collection (size)) {
2325                         reason = concurrent_collection_in_progress ? "Forced finish concurrent collection" : "Minor allowance";
2326                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2327                 } else {
2328                         generation_to_collect = GENERATION_NURSERY;
2329                         reason = "Nursery full";                        
2330                 }
2331         }
2332
2333         if (generation_to_collect == -1) {
2334                 if (concurrent_collection_in_progress && sgen_workers_all_done ()) {
2335                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2336                         reason = "Finish concurrent collection";
2337                 }
2338         }
2339
2340         if (generation_to_collect == -1)
2341                 return;
2342         sgen_perform_collection (size, generation_to_collect, reason, FALSE, TRUE);
2343 }
2344
2345 /*
2346  * LOCKING: Assumes the GC lock is held.
2347  */
2348 void
2349 sgen_perform_collection (size_t requested_size, int generation_to_collect, const char *reason, gboolean wait_to_finish, gboolean stw)
2350 {
2351         TV_DECLARE (gc_total_start);
2352         TV_DECLARE (gc_total_end);
2353         int overflow_generation_to_collect = -1;
2354         int oldest_generation_collected = generation_to_collect;
2355         const char *overflow_reason = NULL;
2356         gboolean finish_concurrent = concurrent_collection_in_progress && (major_should_finish_concurrent_collection () || generation_to_collect == GENERATION_OLD);
2357
2358         binary_protocol_collection_requested (generation_to_collect, requested_size, wait_to_finish ? 1 : 0);
2359
2360         SGEN_ASSERT (0, generation_to_collect == GENERATION_NURSERY || generation_to_collect == GENERATION_OLD, "What generation is this?");
2361
2362         if (stw)
2363                 sgen_stop_world (generation_to_collect);
2364         else
2365                 SGEN_ASSERT (0, sgen_is_world_stopped (), "We can only collect if the world is stopped");
2366                 
2367
2368         TV_GETTIME (gc_total_start);
2369
2370         // FIXME: extract overflow reason
2371         // FIXME: minor overflow for concurrent case
2372         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY && !finish_concurrent) {
2373                 if (concurrent_collection_in_progress)
2374                         major_update_concurrent_collection ();
2375
2376                 if (collect_nursery (reason, FALSE, NULL) && !concurrent_collection_in_progress) {
2377                         overflow_generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2378                         overflow_reason = "Minor overflow";
2379                 }
2380         } else if (finish_concurrent) {
2381                 major_finish_concurrent_collection (wait_to_finish);
2382                 oldest_generation_collected = GENERATION_OLD;
2383         } else {
2384                 SGEN_ASSERT (0, generation_to_collect == GENERATION_OLD, "We should have handled nursery collections above");
2385                 if (major_collector.is_concurrent && !wait_to_finish) {
2386                         collect_nursery ("Concurrent start", FALSE, NULL);
2387                         major_start_concurrent_collection (reason);
2388                         oldest_generation_collected = GENERATION_NURSERY;
2389                 } else if (major_do_collection (reason, FALSE, wait_to_finish)) {
2390                         overflow_generation_to_collect = GENERATION_NURSERY;
2391                         overflow_reason = "Excessive pinning";
2392                 }
2393         }
2394
2395         if (overflow_generation_to_collect != -1) {
2396                 SGEN_ASSERT (0, !concurrent_collection_in_progress, "We don't yet support overflow collections with the concurrent collector");
2397
2398                 /*
2399                  * We need to do an overflow collection, either because we ran out of memory
2400                  * or the nursery is fully pinned.
2401                  */
2402
2403                 if (overflow_generation_to_collect == GENERATION_NURSERY)
2404                         collect_nursery (overflow_reason, TRUE, NULL);
2405                 else
2406                         major_do_collection (overflow_reason, TRUE, wait_to_finish);
2407
2408                 oldest_generation_collected = MAX (oldest_generation_collected, overflow_generation_to_collect);
2409         }
2410
2411         SGEN_LOG (2, "Heap size: %lu, LOS size: %lu", (unsigned long)sgen_gc_get_total_heap_allocation (), (unsigned long)los_memory_usage);
2412
2413         /* this also sets the proper pointers for the next allocation */
2414         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY && !sgen_can_alloc_size (requested_size)) {
2415                 /* TypeBuilder and MonoMethod are killing mcs with fragmentation */
2416                 SGEN_LOG (1, "nursery collection didn't find enough room for %zd alloc (%zd pinned)", requested_size, sgen_get_pinned_count ());
2417                 sgen_dump_pin_queue ();
2418                 degraded_mode = 1;
2419         }
2420
2421         TV_GETTIME (gc_total_end);
2422         time_max = MAX (time_max, TV_ELAPSED (gc_total_start, gc_total_end));
2423
2424         if (stw)
2425                 sgen_restart_world (oldest_generation_collected);
2426 }
2427
2428 /*
2429  * ######################################################################
2430  * ########  Memory allocation from the OS
2431  * ######################################################################
2432  * This section of code deals with getting memory from the OS and
2433  * allocating memory for GC-internal data structures.
2434  * Internal memory can be handled with a freelist for small objects.
2435  */
2436
2437 /*
2438  * Debug reporting.
2439  */
2440 G_GNUC_UNUSED static void
2441 report_internal_mem_usage (void)
2442 {
2443         printf ("Internal memory usage:\n");
2444         sgen_report_internal_mem_usage ();
2445         printf ("Pinned memory usage:\n");
2446         major_collector.report_pinned_memory_usage ();
2447 }
2448
2449 /*
2450  * ######################################################################
2451  * ########  Finalization support
2452  * ######################################################################
2453  */
2454
2455 /*
2456  * If the object has been forwarded it means it's still referenced from a root. 
2457  * If it is pinned it's still alive as well.
2458  * A LOS object is only alive if we have pinned it.
2459  * Return TRUE if @obj is ready to be finalized.
2460  */
2461 static inline gboolean
2462 sgen_is_object_alive (GCObject *object)
2463 {
2464         if (ptr_in_nursery (object))
2465                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
2466
2467         return sgen_major_is_object_alive (object);
2468 }
2469
2470 /*
2471  * This function returns true if @object is either alive and belongs to the
2472  * current collection - major collections are full heap, so old gen objects
2473  * are never alive during a minor collection.
2474  */
2475 static inline int
2476 sgen_is_object_alive_and_on_current_collection (GCObject *object)
2477 {
2478         if (ptr_in_nursery (object))
2479                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
2480
2481         if (current_collection_generation == GENERATION_NURSERY)
2482                 return FALSE;
2483
2484         return sgen_major_is_object_alive (object);
2485 }
2486
2487
2488 gboolean
2489 sgen_gc_is_object_ready_for_finalization (GCObject *object)
2490 {
2491         return !sgen_is_object_alive (object);
2492 }
2493
2494 void
2495 sgen_queue_finalization_entry (GCObject *obj)
2496 {
2497         gboolean critical = sgen_client_object_has_critical_finalizer (obj);
2498
2499         sgen_pointer_queue_add (critical ? &critical_fin_queue : &fin_ready_queue, obj);
2500
2501         sgen_client_object_queued_for_finalization (obj);
2502 }
2503
2504 gboolean
2505 sgen_object_is_live (GCObject *obj)
2506 {
2507         return sgen_is_object_alive_and_on_current_collection (obj);
2508 }
2509
2510 /*
2511  * `System.GC.WaitForPendingFinalizers` first checks `sgen_have_pending_finalizers()` to
2512  * determine whether it can exit quickly.  The latter must therefore only return FALSE if
2513  * all finalizers have really finished running.
2514  *
2515  * `sgen_gc_invoke_finalizers()` first dequeues a finalizable object, and then finalizes it.
2516  * This means that just checking whether the queues are empty leaves the possibility that an
2517  * object might have been dequeued but not yet finalized.  That's why we need the additional
2518  * flag `pending_unqueued_finalizer`.
2519  */
2520
2521 static volatile gboolean pending_unqueued_finalizer = FALSE;
2522 volatile gboolean sgen_suspend_finalizers = FALSE;
2523
2524 void
2525 sgen_set_suspend_finalizers (void)
2526 {
2527         sgen_suspend_finalizers = TRUE;
2528 }
2529
2530 int
2531 sgen_gc_invoke_finalizers (void)
2532 {
2533         int count = 0;
2534
2535         g_assert (!pending_unqueued_finalizer);
2536
2537         /* FIXME: batch to reduce lock contention */
2538         while (sgen_have_pending_finalizers ()) {
2539                 GCObject *obj;
2540
2541                 LOCK_GC;
2542
2543                 /*
2544                  * We need to set `pending_unqueued_finalizer` before dequeing the
2545                  * finalizable object.
2546                  */
2547                 if (!sgen_pointer_queue_is_empty (&fin_ready_queue)) {
2548                         pending_unqueued_finalizer = TRUE;
2549                         mono_memory_write_barrier ();
2550                         obj = (GCObject *)sgen_pointer_queue_pop (&fin_ready_queue);
2551                 } else if (!sgen_pointer_queue_is_empty (&critical_fin_queue)) {
2552                         pending_unqueued_finalizer = TRUE;
2553                         mono_memory_write_barrier ();
2554                         obj = (GCObject *)sgen_pointer_queue_pop (&critical_fin_queue);
2555                 } else {
2556                         obj = NULL;
2557                 }
2558
2559                 if (obj)
2560                         SGEN_LOG (7, "Finalizing object %p (%s)", obj, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj)));
2561
2562                 UNLOCK_GC;
2563
2564                 if (!obj)
2565                         break;
2566
2567                 count++;
2568                 /* the object is on the stack so it is pinned */
2569                 /*g_print ("Calling finalizer for object: %p (%s)\n", obj, sgen_client_object_safe_name (obj));*/
2570                 sgen_client_run_finalize (obj);
2571         }
2572
2573         if (pending_unqueued_finalizer) {
2574                 mono_memory_write_barrier ();
2575                 pending_unqueued_finalizer = FALSE;
2576         }
2577
2578         return count;
2579 }
2580
2581 gboolean
2582 sgen_have_pending_finalizers (void)
2583 {
2584         if (sgen_suspend_finalizers)
2585                 return FALSE;
2586         return pending_unqueued_finalizer || !sgen_pointer_queue_is_empty (&fin_ready_queue) || !sgen_pointer_queue_is_empty (&critical_fin_queue);
2587 }
2588
2589 /*
2590  * ######################################################################
2591  * ########  registered roots support
2592  * ######################################################################
2593  */
2594
2595 /*
2596  * We do not coalesce roots.
2597  */
2598 int
2599 sgen_register_root (char *start, size_t size, SgenDescriptor descr, int root_type, int source, const char *msg)
2600 {
2601         RootRecord new_root;
2602         int i;
2603         LOCK_GC;
2604         for (i = 0; i < ROOT_TYPE_NUM; ++i) {
2605                 RootRecord *root = (RootRecord *)sgen_hash_table_lookup (&roots_hash [i], start);
2606                 /* we allow changing the size and the descriptor (for thread statics etc) */
2607                 if (root) {
2608                         size_t old_size = root->end_root - start;
2609                         root->end_root = start + size;
2610                         SGEN_ASSERT (0, !!root->root_desc == !!descr, "Can't change whether a root is precise or conservative.");
2611                         SGEN_ASSERT (0, root->source == source, "Can't change a root's source identifier.");
2612                         SGEN_ASSERT (0, !!root->msg == !!msg, "Can't change a root's message.");
2613                         root->root_desc = descr;
2614                         roots_size += size;
2615                         roots_size -= old_size;
2616                         UNLOCK_GC;
2617                         return TRUE;
2618                 }
2619         }
2620
2621         new_root.end_root = start + size;
2622         new_root.root_desc = descr;
2623         new_root.source = source;
2624         new_root.msg = msg;
2625
2626         sgen_hash_table_replace (&roots_hash [root_type], start, &new_root, NULL);
2627         roots_size += size;
2628
2629         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);
2630
2631         UNLOCK_GC;
2632         return TRUE;
2633 }
2634
2635 void
2636 sgen_deregister_root (char* addr)
2637 {
2638         int root_type;
2639         RootRecord root;
2640
2641         LOCK_GC;
2642         for (root_type = 0; root_type < ROOT_TYPE_NUM; ++root_type) {
2643                 if (sgen_hash_table_remove (&roots_hash [root_type], addr, &root))
2644                         roots_size -= (root.end_root - addr);
2645         }
2646         UNLOCK_GC;
2647 }
2648
2649 void
2650 sgen_wbroots_iterate_live_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback cb)
2651 {
2652         void **start_root;
2653         RootRecord *root;
2654         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_WBARRIER], void **, start_root, RootRecord *, root) {
2655                 cb ((mword)start_root, (mword)root->end_root - (mword)start_root);
2656         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
2657 }
2658
2659 /* Root equivalent of sgen_client_cardtable_scan_object */
2660 static void
2661 sgen_wbroot_scan_card_table (void** start_root, mword size,  ScanCopyContext ctx)
2662 {
2663         ScanPtrFieldFunc scan_field_func = ctx.ops->scan_ptr_field;
2664         guint8 *card_data = sgen_card_table_get_card_scan_address ((mword)start_root);
2665         guint8 *card_base = card_data;
2666         mword card_count = sgen_card_table_number_of_cards_in_range ((mword)start_root, size);
2667         guint8 *card_data_end = card_data + card_count;
2668         mword extra_idx = 0;
2669         char *obj_start = sgen_card_table_align_pointer (start_root);
2670         char *obj_end = (char*)start_root + size;
2671 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2672         guint8 *overflow_scan_end = NULL;
2673 #endif
2674
2675 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2676         /*Check for overflow and if so, setup to scan in two steps*/
2677         if (card_data_end >= SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END) {
2678                 overflow_scan_end = sgen_shadow_cardtable + (card_data_end - SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END);
2679                 card_data_end = SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END;
2680         }
2681
2682 LOOP_HEAD:
2683 #endif
2684
2685         card_data = sgen_find_next_card (card_data, card_data_end);
2686
2687         for (; card_data < card_data_end; card_data = sgen_find_next_card (card_data + 1, card_data_end)) {
2688                 size_t idx = (card_data - card_base) + extra_idx;
2689                 char *start = (char*)(obj_start + idx * CARD_SIZE_IN_BYTES);
2690                 char *card_end = start + CARD_SIZE_IN_BYTES;
2691                 char *elem = start, *first_elem = start;
2692
2693                 /*
2694                  * Don't clean first and last card on 32bit systems since they
2695                  * may also be part from other roots.
2696                  */
2697                 if (card_data != card_base && card_data != (card_data_end - 1))
2698                         sgen_card_table_prepare_card_for_scanning (card_data);
2699
2700                 card_end = MIN (card_end, obj_end);
2701
2702                 if (elem < (char*)start_root)
2703                         first_elem = elem = (char*)start_root;
2704
2705                 for (; elem < card_end; elem += SIZEOF_VOID_P) {
2706                         if (*(GCObject**)elem)
2707                                 scan_field_func (NULL, (GCObject**)elem, ctx.queue);
2708                 }
2709
2710                 binary_protocol_card_scan (first_elem, elem - first_elem);
2711         }
2712
2713 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2714         if (overflow_scan_end) {
2715                 extra_idx = card_data - card_base;
2716                 card_base = card_data = sgen_shadow_cardtable;
2717                 card_data_end = overflow_scan_end;
2718                 overflow_scan_end = NULL;
2719                 goto LOOP_HEAD;
2720         }
2721 #endif
2722 }
2723
2724 void
2725 sgen_wbroots_scan_card_table (ScanCopyContext ctx)
2726 {
2727         void **start_root;
2728         RootRecord *root;
2729
2730         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_WBARRIER], void **, start_root, RootRecord *, root) {
2731                 SGEN_ASSERT (0, (root->root_desc & ROOT_DESC_TYPE_MASK) == ROOT_DESC_VECTOR, "Unsupported root type");
2732
2733                 sgen_wbroot_scan_card_table (start_root, (mword)root->end_root - (mword)start_root, ctx);
2734         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
2735 }
2736
2737 /*
2738  * ######################################################################
2739  * ########  Thread handling (stop/start code)
2740  * ######################################################################
2741  */
2742
2743 int
2744 sgen_get_current_collection_generation (void)
2745 {
2746         return current_collection_generation;
2747 }
2748
2749 void*
2750 sgen_thread_register (SgenThreadInfo* info, void *stack_bottom_fallback)
2751 {
2752         info->tlab_start = info->tlab_next = info->tlab_temp_end = info->tlab_real_end = NULL;
2753
2754         sgen_client_thread_register (info, stack_bottom_fallback);
2755
2756         return info;
2757 }
2758
2759 void
2760 sgen_thread_unregister (SgenThreadInfo *p)
2761 {
2762         sgen_client_thread_unregister (p);
2763 }
2764
2765 /*
2766  * ######################################################################
2767  * ########  Write barriers
2768  * ######################################################################
2769  */
2770
2771 /*
2772  * Note: the write barriers first do the needed GC work and then do the actual store:
2773  * this way the value is visible to the conservative GC scan after the write barrier
2774  * itself. If a GC interrupts the barrier in the middle, value will be kept alive by
2775  * the conservative scan, otherwise by the remembered set scan.
2776  */
2777
2778 /**
2779  * mono_gc_wbarrier_arrayref_copy:
2780  */
2781 void
2782 mono_gc_wbarrier_arrayref_copy (gpointer dest_ptr, gpointer src_ptr, int count)
2783 {
2784         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_arrayref_copy);
2785         /*This check can be done without taking a lock since dest_ptr array is pinned*/
2786         if (ptr_in_nursery (dest_ptr) || count <= 0) {
2787                 mono_gc_memmove_aligned (dest_ptr, src_ptr, count * sizeof (gpointer));
2788                 return;
2789         }
2790
2791 #ifdef SGEN_HEAVY_BINARY_PROTOCOL
2792         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ()) {
2793                 int i;
2794                 for (i = 0; i < count; ++i) {
2795                         gpointer dest = (gpointer*)dest_ptr + i;
2796                         gpointer obj = *((gpointer*)src_ptr + i);
2797                         if (obj)
2798                                 binary_protocol_wbarrier (dest, obj, (gpointer)LOAD_VTABLE (obj));
2799                 }
2800         }
2801 #endif
2802
2803         remset.wbarrier_arrayref_copy (dest_ptr, src_ptr, count);
2804 }
2805
2806 /**
2807  * mono_gc_wbarrier_generic_nostore:
2808  */
2809 void
2810 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (gpointer ptr)
2811 {
2812         gpointer obj;
2813
2814         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_generic_store);
2815
2816         sgen_client_wbarrier_generic_nostore_check (ptr);
2817
2818         obj = *(gpointer*)ptr;
2819         if (obj)
2820                 binary_protocol_wbarrier (ptr, obj, (gpointer)LOAD_VTABLE (obj));
2821
2822         /*
2823          * We need to record old->old pointer locations for the
2824          * concurrent collector.
2825          */
2826         if (!ptr_in_nursery (obj) && !concurrent_collection_in_progress) {
2827                 SGEN_LOG (8, "Skipping remset at %p", ptr);
2828                 return;
2829         }
2830
2831         SGEN_LOG (8, "Adding remset at %p", ptr);
2832
2833         remset.wbarrier_generic_nostore (ptr);
2834 }
2835
2836 /**
2837  * mono_gc_wbarrier_generic_store:
2838  */
2839 void
2840 mono_gc_wbarrier_generic_store (gpointer ptr, GCObject* value)
2841 {
2842         SGEN_LOG (8, "Wbarrier store at %p to %p (%s)", ptr, value, value ? sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (value)) : "null");
2843         SGEN_UPDATE_REFERENCE_ALLOW_NULL (ptr, value);
2844         if (ptr_in_nursery (value) || concurrent_collection_in_progress)
2845                 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (ptr);
2846         sgen_dummy_use (value);
2847 }
2848
2849 /**
2850  * mono_gc_wbarrier_generic_store_atomic:
2851  * Same as \c mono_gc_wbarrier_generic_store but performs the store
2852  * as an atomic operation with release semantics.
2853  */
2854 void
2855 mono_gc_wbarrier_generic_store_atomic (gpointer ptr, GCObject *value)
2856 {
2857         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_generic_store_atomic);
2858
2859         SGEN_LOG (8, "Wbarrier atomic store at %p to %p (%s)", ptr, value, value ? sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (value)) : "null");
2860
2861         InterlockedWritePointer ((volatile gpointer *)ptr, value);
2862
2863         if (ptr_in_nursery (value) || concurrent_collection_in_progress)
2864                 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (ptr);
2865
2866         sgen_dummy_use (value);
2867 }
2868
2869 void
2870 sgen_wbarrier_value_copy_bitmap (gpointer _dest, gpointer _src, int size, unsigned bitmap)
2871 {
2872         GCObject **dest = (GCObject **)_dest;
2873         GCObject **src = (GCObject **)_src;
2874
2875         while (size) {
2876                 if (bitmap & 0x1)
2877                         mono_gc_wbarrier_generic_store (dest, *src);
2878                 else
2879                         *dest = *src;
2880                 ++src;
2881                 ++dest;
2882                 size -= SIZEOF_VOID_P;
2883                 bitmap >>= 1;
2884         }
2885 }
2886
2887 /*
2888  * ######################################################################
2889  * ########  Other mono public interface functions.
2890  * ######################################################################
2891  */
2892
2893 void
2894 sgen_gc_collect (int generation)
2895 {
2896         LOCK_GC;
2897         if (generation > 1)
2898                 generation = 1;
2899         sgen_perform_collection (0, generation, "user request", TRUE, TRUE);
2900         UNLOCK_GC;
2901 }
2902
2903 int
2904 sgen_gc_collection_count (int generation)
2905 {
2906         if (generation == 0)
2907                 return gc_stats.minor_gc_count;
2908         return gc_stats.major_gc_count;
2909 }
2910
2911 size_t
2912 sgen_gc_get_used_size (void)
2913 {
2914         gint64 tot = 0;
2915         LOCK_GC;
2916         tot = los_memory_usage;
2917         tot += nursery_section->next_data - nursery_section->data;
2918         tot += major_collector.get_used_size ();
2919         /* FIXME: account for pinned objects */
2920         UNLOCK_GC;
2921         return tot;
2922 }
2923
2924 void
2925 sgen_env_var_error (const char *env_var, const char *fallback, const char *description_format, ...)
2926 {
2927         va_list ap;
2928
2929         va_start (ap, description_format);
2930
2931         fprintf (stderr, "Warning: In environment variable `%s': ", env_var);
2932         vfprintf (stderr, description_format, ap);
2933         if (fallback)
2934                 fprintf (stderr, " - %s", fallback);
2935         fprintf (stderr, "\n");
2936
2937         va_end (ap);
2938 }
2939
2940 static gboolean
2941 parse_double_in_interval (const char *env_var, const char *opt_name, const char *opt, double min, double max, double *result)
2942 {
2943         char *endptr;
2944         double val = strtod (opt, &endptr);
2945         if (endptr == opt) {
2946                 sgen_env_var_error (env_var, "Using default value.", "`%s` must be a number.", opt_name);
2947                 return FALSE;
2948         }
2949         else if (val < min || val > max) {
2950                 sgen_env_var_error (env_var, "Using default value.", "`%s` must be between %.2f - %.2f.", opt_name, min, max);
2951                 return FALSE;
2952         }
2953         *result = val;
2954         return TRUE;
2955 }
2956
2957 void
2958 sgen_gc_init (void)
2959 {
2960         const char *env;
2961         char **opts, **ptr;
2962         char *major_collector_opt = NULL;
2963         char *minor_collector_opt = NULL;
2964         char *params_opts = NULL;
2965         char *debug_opts = NULL;
2966         size_t max_heap = 0;
2967         size_t soft_limit = 0;
2968         int result;
2969         gboolean debug_print_allowance = FALSE;
2970         double allowance_ratio = 0, save_target = 0;
2971         gboolean cement_enabled = TRUE;
2972
2973         do {
2974                 result = InterlockedCompareExchange (&gc_initialized, -1, 0);
2975                 switch (result) {
2976                 case 1:
2977                         /* already inited */
2978                         return;
2979                 case -1:
2980                         /* being inited by another thread */
2981                         mono_thread_info_usleep (1000);
2982                         break;
2983                 case 0:
2984                         /* we will init it */
2985                         break;
2986                 default:
2987                         g_assert_not_reached ();
2988                 }
2989         } while (result != 0);
2990
2991         SGEN_TV_GETTIME (sgen_init_timestamp);
2992
2993 #ifdef SGEN_WITHOUT_MONO
2994         mono_thread_smr_init ();
2995 #endif
2996
2997         mono_coop_mutex_init (&gc_mutex);
2998
2999         gc_debug_file = stderr;
3000
3001         mono_coop_mutex_init (&sgen_interruption_mutex);
3002
3003         if ((env = g_getenv (MONO_GC_PARAMS_NAME)) || gc_params_options) {
3004                 params_opts = g_strdup_printf ("%s,%s", gc_params_options ? gc_params_options : "", env ? env : "");
3005         }
3006
3007         if (params_opts) {
3008                 opts = g_strsplit (params_opts, ",", -1);
3009                 for (ptr = opts; *ptr; ++ptr) {
3010                         char *opt = *ptr;
3011                         if (g_str_has_prefix (opt, "major=")) {
3012                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3013                                 major_collector_opt = g_strdup (opt);
3014                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "minor=")) {
3015                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3016                                 minor_collector_opt = g_strdup (opt);
3017                         }
3018                 }
3019         } else {
3020                 opts = NULL;
3021         }
3022
3023         init_stats ();
3024         sgen_init_internal_allocator ();
3025         sgen_init_nursery_allocator ();
3026         sgen_init_fin_weak_hash ();
3027         sgen_init_hash_table ();
3028         sgen_init_descriptors ();
3029         sgen_init_gray_queues ();
3030         sgen_init_allocator ();
3031         sgen_init_gchandles ();
3032
3033         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_SECTION, SGEN_SIZEOF_GC_MEM_SECTION);
3034         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_GRAY_QUEUE, sizeof (GrayQueueSection));
3035
3036         sgen_client_init ();
3037
3038         if (!minor_collector_opt) {
3039                 sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector, FALSE);
3040         } else {
3041                 if (!strcmp (minor_collector_opt, "simple")) {
3042                 use_simple_nursery:
3043                         sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector, FALSE);
3044                 } else if (!strcmp (minor_collector_opt, "simple-par")) {
3045                         sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector, TRUE);
3046                 } else if (!strcmp (minor_collector_opt, "split")) {
3047                         sgen_split_nursery_init (&sgen_minor_collector);
3048                 } else {
3049                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using `simple` instead.", "Unknown minor collector `%s'.", minor_collector_opt);
3050                         goto use_simple_nursery;
3051                 }
3052         }
3053
3054         if (!major_collector_opt) {
3055         use_default_major:
3056                 DEFAULT_MAJOR_INIT (&major_collector);
3057         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep")) {
3058                 sgen_marksweep_init (&major_collector);
3059         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep-conc")) {
3060                 sgen_marksweep_conc_init (&major_collector);
3061         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep-conc-par")) {
3062                 sgen_marksweep_conc_par_init (&major_collector);
3063         } else {
3064                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using `" DEFAULT_MAJOR_NAME "` instead.", "Unknown major collector `%s'.", major_collector_opt);
3065                 goto use_default_major;
3066         }
3067
3068         sgen_nursery_size = DEFAULT_NURSERY_SIZE;
3069
3070         if (opts) {
3071                 gboolean usage_printed = FALSE;
3072
3073                 for (ptr = opts; *ptr; ++ptr) {
3074                         char *opt = *ptr;
3075                         if (!strcmp (opt, ""))
3076                                 continue;
3077                         if (g_str_has_prefix (opt, "major="))
3078                                 continue;
3079                         if (g_str_has_prefix (opt, "minor="))
3080                                 continue;
3081                         if (g_str_has_prefix (opt, "max-heap-size=")) {
3082                                 size_t page_size = mono_pagesize ();
3083                                 size_t max_heap_candidate = 0;
3084                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3085                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &max_heap_candidate)) {
3086                                         max_heap = (max_heap_candidate + page_size - 1) & ~(size_t)(page_size - 1);
3087                                         if (max_heap != max_heap_candidate)
3088                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Rounding up.", "`max-heap-size` size must be a multiple of %d.", page_size);
3089                                 } else {
3090                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`max-heap-size` must be an integer.");
3091                                 }
3092                                 continue;
3093                         }
3094                         if (g_str_has_prefix (opt, "soft-heap-limit=")) {
3095                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3096                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &soft_limit)) {
3097                                         if (soft_limit <= 0) {
3098                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`soft-heap-limit` must be positive.");
3099                                                 soft_limit = 0;
3100                                         }
3101                                 } else {
3102                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`soft-heap-limit` must be an integer.");
3103                                 }
3104                                 continue;
3105                         }
3106
3107 #ifdef USER_CONFIG
3108                         if (g_str_has_prefix (opt, "nursery-size=")) {
3109                                 size_t val;
3110                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3111                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &val)) {
3112                                         if ((val & (val - 1))) {
3113                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`nursery-size` must be a power of two.");
3114                                                 continue;
3115                                         }
3116
3117                                         if (val < SGEN_MAX_NURSERY_WASTE) {
3118                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.",
3119                                                                 "`nursery-size` must be at least %d bytes.", SGEN_MAX_NURSERY_WASTE);
3120                                                 continue;
3121                                         }
3122
3123                                         sgen_nursery_size = val;
3124                                         sgen_nursery_bits = 0;
3125                                         while (ONE_P << (++ sgen_nursery_bits) != sgen_nursery_size)
3126                                                 ;
3127                                 } else {
3128                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`nursery-size` must be an integer.");
3129                                         continue;
3130                                 }
3131                                 continue;
3132                         }
3133 #endif
3134                         if (g_str_has_prefix (opt, "save-target-ratio=")) {
3135                                 double val;
3136                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3137                                 if (parse_double_in_interval (MONO_GC_PARAMS_NAME, "save-target-ratio", opt,
3138                                                 SGEN_MIN_SAVE_TARGET_RATIO, SGEN_MAX_SAVE_TARGET_RATIO, &val)) {
3139                                         save_target = val;
3140                                 }
3141                                 continue;
3142                         }
3143                         if (g_str_has_prefix (opt, "default-allowance-ratio=")) {
3144                                 double val;
3145                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3146                                 if (parse_double_in_interval (MONO_GC_PARAMS_NAME, "default-allowance-ratio", opt,
3147                                                 SGEN_MIN_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, SGEN_MAX_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, &val)) {
3148                                         allowance_ratio = val;
3149                                 }
3150                                 continue;
3151                         }
3152
3153                         if (!strcmp (opt, "cementing")) {
3154                                 cement_enabled = TRUE;
3155                                 continue;
3156                         }
3157                         if (!strcmp (opt, "no-cementing")) {
3158                                 cement_enabled = FALSE;
3159                                 continue;
3160                         }
3161
3162                         if (!strcmp (opt, "precleaning")) {
3163                                 precleaning_enabled = TRUE;
3164                                 continue;
3165                         }
3166                         if (!strcmp (opt, "no-precleaning")) {
3167                                 precleaning_enabled = FALSE;
3168                                 continue;
3169                         }
3170
3171                         if (major_collector.handle_gc_param && major_collector.handle_gc_param (opt))
3172                                 continue;
3173
3174                         if (sgen_minor_collector.handle_gc_param && sgen_minor_collector.handle_gc_param (opt))
3175                                 continue;
3176
3177                         if (sgen_client_handle_gc_param (opt))
3178                                 continue;
3179
3180                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Ignoring.", "Unknown option `%s`.", opt);
3181
3182                         if (usage_printed)
3183                                 continue;
3184
3185                         fprintf (stderr, "\n%s must be a comma-delimited list of one or more of the following:\n", MONO_GC_PARAMS_NAME);
3186                         fprintf (stderr, "  max-heap-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3187                         fprintf (stderr, "  soft-heap-limit=n (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3188                         fprintf (stderr, "  nursery-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3189                         fprintf (stderr, "  major=COLLECTOR (where COLLECTOR is `marksweep', `marksweep-conc', `marksweep-par')\n");
3190                         fprintf (stderr, "  minor=COLLECTOR (where COLLECTOR is `simple' or `split')\n");
3191                         fprintf (stderr, "  wbarrier=WBARRIER (where WBARRIER is `remset' or `cardtable')\n");
3192                         fprintf (stderr, "  [no-]cementing\n");
3193                         if (major_collector.print_gc_param_usage)
3194                                 major_collector.print_gc_param_usage ();
3195                         if (sgen_minor_collector.print_gc_param_usage)
3196                                 sgen_minor_collector.print_gc_param_usage ();
3197                         sgen_client_print_gc_params_usage ();
3198                         fprintf (stderr, " Experimental options:\n");
3199                         fprintf (stderr, "  save-target-ratio=R (where R must be between %.2f - %.2f).\n", SGEN_MIN_SAVE_TARGET_RATIO, SGEN_MAX_SAVE_TARGET_RATIO);
3200                         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);
3201                         fprintf (stderr, "\n");
3202
3203                         usage_printed = TRUE;
3204                 }
3205                 g_strfreev (opts);
3206         }
3207
3208         if (major_collector_opt)
3209                 g_free (major_collector_opt);
3210
3211         if (minor_collector_opt)
3212                 g_free (minor_collector_opt);
3213
3214         if (params_opts)
3215                 g_free (params_opts);
3216
3217         alloc_nursery ();
3218
3219         sgen_pinning_init ();
3220         sgen_cement_init (cement_enabled);
3221
3222         if ((env = g_getenv (MONO_GC_DEBUG_NAME)) || gc_debug_options) {
3223                 debug_opts = g_strdup_printf ("%s,%s", gc_debug_options ? gc_debug_options  : "", env ? env : "");
3224         }
3225
3226         if (debug_opts) {
3227                 gboolean usage_printed = FALSE;
3228
3229                 opts = g_strsplit (debug_opts, ",", -1);
3230                 for (ptr = opts; ptr && *ptr; ptr ++) {
3231                         char *opt = *ptr;
3232                         if (!strcmp (opt, ""))
3233                                 continue;
3234                         if (opt [0] >= '0' && opt [0] <= '9') {
3235                                 gc_debug_level = atoi (opt);
3236                                 opt++;
3237                                 if (opt [0] == ':')
3238                                         opt++;
3239                                 if (opt [0]) {
3240                                         char *rf = g_strdup_printf ("%s.%d", opt, mono_process_current_pid ());
3241                                         gc_debug_file = fopen (rf, "wb");
3242                                         if (!gc_debug_file)
3243                                                 gc_debug_file = stderr;
3244                                         g_free (rf);
3245                                 }
3246                         } else if (!strcmp (opt, "print-allowance")) {
3247                                 debug_print_allowance = TRUE;
3248                         } else if (!strcmp (opt, "print-pinning")) {
3249                                 sgen_pin_stats_enable ();
3250                         } else if (!strcmp (opt, "verify-before-allocs")) {
3251                                 verify_before_allocs = 1;
3252                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3253                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "verify-before-allocs=")) {
3254                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3255                                 verify_before_allocs = atoi (arg);
3256                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3257                         } else if (!strcmp (opt, "collect-before-allocs")) {
3258                                 collect_before_allocs = 1;
3259                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3260                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "collect-before-allocs=")) {
3261                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3262                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3263                                 collect_before_allocs = atoi (arg);
3264                         } else if (!strcmp (opt, "verify-before-collections")) {
3265                                 whole_heap_check_before_collection = TRUE;
3266                         } else if (!strcmp (opt, "check-remset-consistency")) {
3267                                 remset_consistency_checks = TRUE;
3268                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3269                         } else if (!strcmp (opt, "mod-union-consistency-check")) {
3270                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
3271                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "`mod-union-consistency-check` only works with concurrent major collector.");
3272                                         continue;
3273                                 }
3274                                 mod_union_consistency_check = TRUE;
3275                         } else if (!strcmp (opt, "check-mark-bits")) {
3276                                 check_mark_bits_after_major_collection = TRUE;
3277                         } else if (!strcmp (opt, "check-nursery-pinned")) {
3278                                 check_nursery_objects_pinned = TRUE;
3279                         } else if (!strcmp (opt, "clear-at-gc")) {
3280                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3281                         } else if (!strcmp (opt, "clear-nursery-at-gc")) {
3282                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3283                         } else if (!strcmp (opt, "clear-at-tlab-creation")) {
3284                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION;
3285                         } else if (!strcmp (opt, "debug-clear-at-tlab-creation")) {
3286                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION_DEBUG;
3287                         } else if (!strcmp (opt, "check-scan-starts")) {
3288                                 do_scan_starts_check = TRUE;
3289                         } else if (!strcmp (opt, "verify-nursery-at-minor-gc")) {
3290                                 do_verify_nursery = TRUE;
3291                         } else if (!strcmp (opt, "check-concurrent")) {
3292                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
3293                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "`check-concurrent` only works with concurrent major collectors.");
3294                                         continue;
3295                                 }
3296                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3297                                 do_concurrent_checks = TRUE;
3298                         } else if (!strcmp (opt, "dump-nursery-at-minor-gc")) {
3299                                 do_dump_nursery_content = TRUE;
3300                         } else if (!strcmp (opt, "disable-minor")) {
3301                                 disable_minor_collections = TRUE;
3302                         } else if (!strcmp (opt, "disable-major")) {
3303                                 disable_major_collections = TRUE;
3304                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "heap-dump=")) {
3305                                 char *filename = strchr (opt, '=') + 1;
3306                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3307                                 sgen_debug_enable_heap_dump (filename);
3308                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "binary-protocol=")) {
3309                                 char *filename = strchr (opt, '=') + 1;
3310                                 char *colon = strrchr (filename, ':');
3311                                 size_t limit = 0;
3312                                 if (colon) {
3313                                         if (!mono_gc_parse_environment_string_extract_number (colon + 1, &limit)) {
3314                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring limit.", "Binary protocol file size limit must be an integer.");
3315                                                 limit = -1;
3316                                         }
3317                                         *colon = '\0';
3318                                 }
3319                                 binary_protocol_init (filename, (long long)limit);
3320                         } else if (!strcmp (opt, "nursery-canaries")) {
3321                                 do_verify_nursery = TRUE;
3322                                 enable_nursery_canaries = TRUE;
3323                         } else if (!sgen_client_handle_gc_debug (opt)) {
3324                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "Unknown option `%s`.", opt);
3325
3326                                 if (usage_printed)
3327                                         continue;
3328
3329                                 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);
3330                                 fprintf (stderr, "Valid <option>s are:\n");
3331                                 fprintf (stderr, "  collect-before-allocs[=<n>]\n");
3332                                 fprintf (stderr, "  verify-before-allocs[=<n>]\n");
3333                                 fprintf (stderr, "  check-remset-consistency\n");
3334                                 fprintf (stderr, "  check-mark-bits\n");
3335                                 fprintf (stderr, "  check-nursery-pinned\n");
3336                                 fprintf (stderr, "  verify-before-collections\n");
3337                                 fprintf (stderr, "  verify-nursery-at-minor-gc\n");
3338                                 fprintf (stderr, "  dump-nursery-at-minor-gc\n");
3339                                 fprintf (stderr, "  disable-minor\n");
3340                                 fprintf (stderr, "  disable-major\n");
3341                                 fprintf (stderr, "  check-concurrent\n");
3342                                 fprintf (stderr, "  clear-[nursery-]at-gc\n");
3343                                 fprintf (stderr, "  clear-at-tlab-creation\n");
3344                                 fprintf (stderr, "  debug-clear-at-tlab-creation\n");
3345                                 fprintf (stderr, "  check-scan-starts\n");
3346                                 fprintf (stderr, "  print-allowance\n");
3347                                 fprintf (stderr, "  print-pinning\n");
3348                                 fprintf (stderr, "  heap-dump=<filename>\n");
3349                                 fprintf (stderr, "  binary-protocol=<filename>[:<file-size-limit>]\n");
3350                                 fprintf (stderr, "  nursery-canaries\n");
3351                                 sgen_client_print_gc_debug_usage ();
3352                                 fprintf (stderr, "\n");
3353
3354                                 usage_printed = TRUE;
3355                         }
3356                 }
3357                 g_strfreev (opts);
3358         }
3359
3360         if (debug_opts)
3361                 g_free (debug_opts);
3362
3363         if (check_mark_bits_after_major_collection)
3364                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3365
3366         if (major_collector.post_param_init)
3367                 major_collector.post_param_init (&major_collector);
3368
3369         if (major_collector.needs_thread_pool || sgen_minor_collector.is_parallel) {
3370                 int num_workers = 1;
3371                 if (major_collector.is_parallel || sgen_minor_collector.is_parallel) {
3372                         /* FIXME Detect the number of physical cores, instead of logical */
3373                         num_workers = mono_cpu_count () / 2;
3374                         if (num_workers < 1)
3375                                 num_workers = 1;
3376                 }
3377                 sgen_workers_init (num_workers, (SgenWorkerCallback) major_collector.worker_init_cb);
3378         }
3379
3380         sgen_memgov_init (max_heap, soft_limit, debug_print_allowance, allowance_ratio, save_target);
3381
3382         memset (&remset, 0, sizeof (remset));
3383
3384         sgen_card_table_init (&remset);
3385
3386         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");
3387
3388         gc_initialized = 1;
3389
3390         sgen_init_bridge ();
3391 }
3392
3393 gboolean
3394 sgen_gc_initialized ()
3395 {
3396         return gc_initialized > 0;
3397 }
3398
3399 NurseryClearPolicy
3400 sgen_get_nursery_clear_policy (void)
3401 {
3402         return nursery_clear_policy;
3403 }
3404
3405 void
3406 sgen_gc_lock (void)
3407 {
3408         mono_coop_mutex_lock (&gc_mutex);
3409 }
3410
3411 void
3412 sgen_gc_unlock (void)
3413 {
3414         mono_coop_mutex_unlock (&gc_mutex);
3415 }
3416
3417 void
3418 sgen_major_collector_iterate_live_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback callback)
3419 {
3420         major_collector.iterate_live_block_ranges (callback);
3421 }
3422
3423 void
3424 sgen_major_collector_iterate_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback callback)
3425 {
3426         major_collector.iterate_block_ranges (callback);
3427 }
3428
3429 SgenMajorCollector*
3430 sgen_get_major_collector (void)
3431 {
3432         return &major_collector;
3433 }
3434
3435 SgenMinorCollector*
3436 sgen_get_minor_collector (void)
3437 {
3438         return &sgen_minor_collector;
3439 }
3440
3441 SgenRememberedSet*
3442 sgen_get_remset (void)
3443 {
3444         return &remset;
3445 }
3446
3447 static void
3448 count_cards (long long *major_total, long long *major_marked, long long *los_total, long long *los_marked)
3449 {
3450         sgen_get_major_collector ()->count_cards (major_total, major_marked);
3451         sgen_los_count_cards (los_total, los_marked);
3452 }
3453
3454 static gboolean world_is_stopped = FALSE;
3455
3456 /* LOCKING: assumes the GC lock is held */
3457 void
3458 sgen_stop_world (int generation)
3459 {
3460         long long major_total = -1, major_marked = -1, los_total = -1, los_marked = -1;
3461
3462         SGEN_ASSERT (0, !world_is_stopped, "Why are we stopping a stopped world?");
3463
3464         binary_protocol_world_stopping (generation, sgen_timestamp (), (gpointer) (gsize) mono_native_thread_id_get ());
3465
3466         sgen_client_stop_world (generation);
3467
3468         world_is_stopped = TRUE;
3469
3470         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ())
3471                 count_cards (&major_total, &major_marked, &los_total, &los_marked);
3472         binary_protocol_world_stopped (generation, sgen_timestamp (), major_total, major_marked, los_total, los_marked);
3473 }
3474
3475 /* LOCKING: assumes the GC lock is held */
3476 void
3477 sgen_restart_world (int generation)
3478 {
3479         long long major_total = -1, major_marked = -1, los_total = -1, los_marked = -1;
3480         gint64 stw_time;
3481
3482         SGEN_ASSERT (0, world_is_stopped, "Why are we restarting a running world?");
3483
3484         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ())
3485                 count_cards (&major_total, &major_marked, &los_total, &los_marked);
3486         binary_protocol_world_restarting (generation, sgen_timestamp (), major_total, major_marked, los_total, los_marked);
3487
3488         world_is_stopped = FALSE;
3489
3490         sgen_client_restart_world (generation, &stw_time);
3491
3492         binary_protocol_world_restarted (generation, sgen_timestamp ());
3493
3494         if (sgen_client_bridge_need_processing ())
3495                 sgen_client_bridge_processing_finish (generation);
3496
3497         sgen_memgov_collection_end (generation, stw_time);
3498 }
3499
3500 gboolean
3501 sgen_is_world_stopped (void)
3502 {
3503         return world_is_stopped;
3504 }
3505
3506 void
3507 sgen_check_whole_heap_stw (void)
3508 {
3509         sgen_stop_world (0);
3510         sgen_clear_nursery_fragments ();
3511         sgen_check_whole_heap (TRUE);
3512         sgen_restart_world (0);
3513 }
3514
3515 gint64
3516 sgen_timestamp (void)
3517 {
3518         SGEN_TV_DECLARE (timestamp);
3519         SGEN_TV_GETTIME (timestamp);
3520         return SGEN_TV_ELAPSED (sgen_init_timestamp, timestamp);
3521 }
3522
3523 #endif /* HAVE_SGEN_GC */