[sgen] Dynamic nursery sizing
[mono.git] / mono / sgen / sgen-gc.c
1 /**
2  * \file
3  * Simple generational GC.
4  *
5  * Author:
6  *      Paolo Molaro (lupus@ximian.com)
7  *  Rodrigo Kumpera (kumpera@gmail.com)
8  *
9  * Copyright 2005-2011 Novell, Inc (http://www.novell.com)
10  * Copyright 2011 Xamarin Inc (http://www.xamarin.com)
11  *
12  * Thread start/stop adapted from Boehm's GC:
13  * Copyright (c) 1994 by Xerox Corporation.  All rights reserved.
14  * Copyright (c) 1996 by Silicon Graphics.  All rights reserved.
15  * Copyright (c) 1998 by Fergus Henderson.  All rights reserved.
16  * Copyright (c) 2000-2004 by Hewlett-Packard Company.  All rights reserved.
17  * Copyright 2001-2003 Ximian, Inc
18  * Copyright 2003-2010 Novell, Inc.
19  * Copyright 2011 Xamarin, Inc.
20  * Copyright (C) 2012 Xamarin Inc
21  *
22  * Licensed under the MIT license. See LICENSE file in the project root for full license information.
23  *
24  * Important: allocation provides always zeroed memory, having to do
25  * a memset after allocation is deadly for performance.
26  * Memory usage at startup is currently as follows:
27  * 64 KB pinned space
28  * 64 KB internal space
29  * size of nursery
30  * We should provide a small memory config with half the sizes
31  *
32  * We currently try to make as few mono assumptions as possible:
33  * 1) 2-word header with no GC pointers in it (first vtable, second to store the
34  *    forwarding ptr)
35  * 2) gc descriptor is the second word in the vtable (first word in the class)
36  * 3) 8 byte alignment is the minimum and enough (not true for special structures (SIMD), FIXME)
37  * 4) there is a function to get an object's size and the number of
38  *    elements in an array.
39  * 5) we know the special way bounds are allocated for complex arrays
40  * 6) we know about proxies and how to treat them when domains are unloaded
41  *
42  * Always try to keep stack usage to a minimum: no recursive behaviour
43  * and no large stack allocs.
44  *
45  * General description.
46  * Objects are initially allocated in a nursery using a fast bump-pointer technique.
47  * When the nursery is full we start a nursery collection: this is performed with a
48  * copying GC.
49  * When the old generation is full we start a copying GC of the old generation as well:
50  * this will be changed to mark&sweep with copying when fragmentation becomes to severe
51  * in the future.  Maybe we'll even do both during the same collection like IMMIX.
52  *
53  * The things that complicate this description are:
54  * *) pinned objects: we can't move them so we need to keep track of them
55  * *) no precise info of the thread stacks and registers: we need to be able to
56  *    quickly find the objects that may be referenced conservatively and pin them
57  *    (this makes the first issues more important)
58  * *) large objects are too expensive to be dealt with using copying GC: we handle them
59  *    with mark/sweep during major collections
60  * *) some objects need to not move even if they are small (interned strings, Type handles):
61  *    we use mark/sweep for them, too: they are not allocated in the nursery, but inside
62  *    PinnedChunks regions
63  */
64
65 /*
66  * TODO:
67
68  *) we could have a function pointer in MonoClass to implement
69   customized write barriers for value types
70
71  *) investigate the stuff needed to advance a thread to a GC-safe
72   point (single-stepping, read from unmapped memory etc) and implement it.
73   This would enable us to inline allocations and write barriers, for example,
74   or at least parts of them, like the write barrier checks.
75   We may need this also for handling precise info on stacks, even simple things
76   as having uninitialized data on the stack and having to wait for the prolog
77   to zero it. Not an issue for the last frame that we scan conservatively.
78   We could always not trust the value in the slots anyway.
79
80  *) modify the jit to save info about references in stack locations:
81   this can be done just for locals as a start, so that at least
82   part of the stack is handled precisely.
83
84  *) test/fix endianess issues
85
86  *) Implement a card table as the write barrier instead of remembered
87     sets?  Card tables are not easy to implement with our current
88     memory layout.  We have several different kinds of major heap
89     objects: Small objects in regular blocks, small objects in pinned
90     chunks and LOS objects.  If we just have a pointer we have no way
91     to tell which kind of object it points into, therefore we cannot
92     know where its card table is.  The least we have to do to make
93     this happen is to get rid of write barriers for indirect stores.
94     (See next item)
95
96  *) Get rid of write barriers for indirect stores.  We can do this by
97     telling the GC to wbarrier-register an object once we do an ldloca
98     or ldelema on it, and to unregister it once it's not used anymore
99     (it can only travel downwards on the stack).  The problem with
100     unregistering is that it needs to happen eventually no matter
101     what, even if exceptions are thrown, the thread aborts, etc.
102     Rodrigo suggested that we could do only the registering part and
103     let the collector find out (pessimistically) when it's safe to
104     unregister, namely when the stack pointer of the thread that
105     registered the object is higher than it was when the registering
106     happened.  This might make for a good first implementation to get
107     some data on performance.
108
109  *) Some sort of blacklist support?  Blacklists is a concept from the
110     Boehm GC: if during a conservative scan we find pointers to an
111     area which we might use as heap, we mark that area as unusable, so
112     pointer retention by random pinning pointers is reduced.
113
114  *) experiment with max small object size (very small right now - 2kb,
115     because it's tied to the max freelist size)
116
117   *) add an option to mmap the whole heap in one chunk: it makes for many
118      simplifications in the checks (put the nursery at the top and just use a single
119      check for inclusion/exclusion): the issue this has is that on 32 bit systems it's
120      not flexible (too much of the address space may be used by default or we can't
121      increase the heap as needed) and we'd need a race-free mechanism to return memory
122      back to the system (mprotect(PROT_NONE) will still keep the memory allocated if it
123      was written to, munmap is needed, but the following mmap may not find the same segment
124      free...)
125
126  *) memzero the major fragments after restarting the world and optionally a smaller
127     chunk at a time
128
129  *) investigate having fragment zeroing threads
130
131  *) separate locks for finalization and other minor stuff to reduce
132     lock contention
133
134  *) try a different copying order to improve memory locality
135
136  *) a thread abort after a store but before the write barrier will
137     prevent the write barrier from executing
138
139  *) specialized dynamically generated markers/copiers
140
141  *) Dynamically adjust TLAB size to the number of threads.  If we have
142     too many threads that do allocation, we might need smaller TLABs,
143     and we might get better performance with larger TLABs if we only
144     have a handful of threads.  We could sum up the space left in all
145     assigned TLABs and if that's more than some percentage of the
146     nursery size, reduce the TLAB size.
147
148  *) Explore placing unreachable objects on unused nursery memory.
149         Instead of memset'ng a region to zero, place an int[] covering it.
150         A good place to start is add_nursery_frag. The tricky thing here is
151         placing those objects atomically outside of a collection.
152
153  *) Allocation should use asymmetric Dekker synchronization:
154         http://blogs.oracle.com/dave/resource/Asymmetric-Dekker-Synchronization.txt
155         This should help weak consistency archs.
156  */
157 #include "config.h"
158 #ifdef HAVE_SGEN_GC
159
160 #ifdef __MACH__
161 #undef _XOPEN_SOURCE
162 #define _XOPEN_SOURCE
163 #define _DARWIN_C_SOURCE
164 #endif
165
166 #ifdef HAVE_UNISTD_H
167 #include <unistd.h>
168 #endif
169 #ifdef HAVE_PTHREAD_H
170 #include <pthread.h>
171 #endif
172 #ifdef HAVE_PTHREAD_NP_H
173 #include <pthread_np.h>
174 #endif
175 #include <stdio.h>
176 #include <string.h>
177 #include <errno.h>
178 #include <assert.h>
179 #include <stdlib.h>
180
181 #include "mono/sgen/sgen-gc.h"
182 #include "mono/sgen/sgen-cardtable.h"
183 #include "mono/sgen/sgen-protocol.h"
184 #include "mono/sgen/sgen-memory-governor.h"
185 #include "mono/sgen/sgen-hash-table.h"
186 #include "mono/sgen/sgen-pinning.h"
187 #include "mono/sgen/sgen-workers.h"
188 #include "mono/sgen/sgen-client.h"
189 #include "mono/sgen/sgen-pointer-queue.h"
190 #include "mono/sgen/gc-internal-agnostic.h"
191 #include "mono/utils/mono-proclib.h"
192 #include "mono/utils/mono-memory-model.h"
193 #include "mono/utils/hazard-pointer.h"
194
195 #include <mono/utils/memcheck.h>
196 #include <mono/utils/mono-mmap-internals.h>
197
198 #undef pthread_create
199 #undef pthread_join
200 #undef pthread_detach
201
202 /*
203  * ######################################################################
204  * ########  Types and constants used by the GC.
205  * ######################################################################
206  */
207
208 /* 0 means not initialized, 1 is initialized, -1 means in progress */
209 static int gc_initialized = 0;
210 /* If set, check if we need to do something every X allocations */
211 gboolean has_per_allocation_action;
212 /* If set, do a heap check every X allocation */
213 guint32 verify_before_allocs = 0;
214 /* If set, do a minor collection before every X allocation */
215 guint32 collect_before_allocs = 0;
216 /* If set, do a whole heap check before each collection */
217 static gboolean whole_heap_check_before_collection = FALSE;
218 /* If set, do a remset consistency check at various opportunities */
219 static gboolean remset_consistency_checks = FALSE;
220 /* If set, do a mod union consistency check before each finishing collection pause */
221 static gboolean mod_union_consistency_check = FALSE;
222 /* If set, check whether mark bits are consistent after major collections */
223 static gboolean check_mark_bits_after_major_collection = FALSE;
224 /* If set, check that all nursery objects are pinned/not pinned, depending on context */
225 static gboolean check_nursery_objects_pinned = FALSE;
226 /* If set, do a few checks when the concurrent collector is used */
227 static gboolean do_concurrent_checks = FALSE;
228 /* If set, do a plausibility check on the scan_starts before and after
229    each collection */
230 static gboolean do_scan_starts_check = FALSE;
231
232 static gboolean disable_minor_collections = FALSE;
233 static gboolean disable_major_collections = FALSE;
234 static gboolean do_verify_nursery = FALSE;
235 static gboolean do_dump_nursery_content = FALSE;
236 static gboolean enable_nursery_canaries = FALSE;
237
238 static gboolean precleaning_enabled = TRUE;
239
240 #ifdef HEAVY_STATISTICS
241 guint64 stat_objects_alloced_degraded = 0;
242 guint64 stat_bytes_alloced_degraded = 0;
243
244 guint64 stat_copy_object_called_nursery = 0;
245 guint64 stat_objects_copied_nursery = 0;
246 guint64 stat_copy_object_called_major = 0;
247 guint64 stat_objects_copied_major = 0;
248
249 guint64 stat_scan_object_called_nursery = 0;
250 guint64 stat_scan_object_called_major = 0;
251
252 guint64 stat_slots_allocated_in_vain;
253
254 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_from_space = 0;
255 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_forwarded = 0;
256 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_pinned = 0;
257 guint64 stat_nursery_copy_object_failed_to_space = 0;
258
259 static guint64 stat_wbarrier_add_to_global_remset = 0;
260 static guint64 stat_wbarrier_arrayref_copy = 0;
261 static guint64 stat_wbarrier_generic_store = 0;
262 static guint64 stat_wbarrier_generic_store_atomic = 0;
263 static guint64 stat_wbarrier_set_root = 0;
264 #endif
265
266 static guint64 stat_pinned_objects = 0;
267
268 static guint64 time_minor_pre_collection_fragment_clear = 0;
269 static guint64 time_minor_pinning = 0;
270 static guint64 time_minor_scan_remsets = 0;
271 static guint64 time_minor_scan_major_blocks = 0;
272 static guint64 time_minor_scan_los = 0;
273 static guint64 time_minor_scan_pinned = 0;
274 static guint64 time_minor_scan_roots = 0;
275 static guint64 time_minor_finish_gray_stack = 0;
276 static guint64 time_minor_fragment_creation = 0;
277
278 static guint64 time_major_pre_collection_fragment_clear = 0;
279 static guint64 time_major_pinning = 0;
280 static guint64 time_major_scan_pinned = 0;
281 static guint64 time_major_scan_roots = 0;
282 static guint64 time_major_scan_mod_union = 0;
283 static guint64 time_major_finish_gray_stack = 0;
284 static guint64 time_major_free_bigobjs = 0;
285 static guint64 time_major_los_sweep = 0;
286 static guint64 time_major_sweep = 0;
287 static guint64 time_major_fragment_creation = 0;
288
289 static guint64 time_max = 0;
290
291 static SGEN_TV_DECLARE (time_major_conc_collection_start);
292 static SGEN_TV_DECLARE (time_major_conc_collection_end);
293
294 int gc_debug_level = 0;
295 FILE* gc_debug_file;
296 static char* gc_params_options;
297 static char* gc_debug_options;
298
299 /*
300 void
301 mono_gc_flush_info (void)
302 {
303         fflush (gc_debug_file);
304 }
305 */
306
307 #define TV_DECLARE SGEN_TV_DECLARE
308 #define TV_GETTIME SGEN_TV_GETTIME
309 #define TV_ELAPSED SGEN_TV_ELAPSED
310
311 static SGEN_TV_DECLARE (sgen_init_timestamp);
312
313 NurseryClearPolicy nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION;
314
315 #define object_is_forwarded     SGEN_OBJECT_IS_FORWARDED
316 #define object_is_pinned        SGEN_OBJECT_IS_PINNED
317 #define pin_object              SGEN_PIN_OBJECT
318
319 #define ptr_in_nursery sgen_ptr_in_nursery
320
321 #define LOAD_VTABLE     SGEN_LOAD_VTABLE
322
323 gboolean
324 nursery_canaries_enabled (void)
325 {
326         return enable_nursery_canaries;
327 }
328
329 #define safe_object_get_size    sgen_safe_object_get_size
330
331 #if defined(HAVE_CONC_GC_AS_DEFAULT)
332 /* Use concurrent major on deskstop platforms */
333 #define DEFAULT_MAJOR_INIT sgen_marksweep_conc_init
334 #define DEFAULT_MAJOR_NAME "marksweep-conc"
335 #else
336 #define DEFAULT_MAJOR_INIT sgen_marksweep_init
337 #define DEFAULT_MAJOR_NAME "marksweep"
338 #endif
339
340 /*
341  * ######################################################################
342  * ########  Global data.
343  * ######################################################################
344  */
345 MonoCoopMutex gc_mutex;
346
347 #define SCAN_START_SIZE SGEN_SCAN_START_SIZE
348
349 size_t degraded_mode = 0;
350
351 static mword bytes_pinned_from_failed_allocation = 0;
352
353 GCMemSection *nursery_section = NULL;
354 static volatile mword lowest_heap_address = ~(mword)0;
355 static volatile mword highest_heap_address = 0;
356
357 MonoCoopMutex sgen_interruption_mutex;
358
359 int current_collection_generation = -1;
360 volatile gboolean concurrent_collection_in_progress = FALSE;
361
362 /* objects that are ready to be finalized */
363 static SgenPointerQueue fin_ready_queue = SGEN_POINTER_QUEUE_INIT (INTERNAL_MEM_FINALIZE_READY);
364 static SgenPointerQueue critical_fin_queue = SGEN_POINTER_QUEUE_INIT (INTERNAL_MEM_FINALIZE_READY);
365
366 /* registered roots: the key to the hash is the root start address */
367 /* 
368  * Different kinds of roots are kept separate to speed up pin_from_roots () for example.
369  */
370 SgenHashTable roots_hash [ROOT_TYPE_NUM] = {
371         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL),
372         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL),
373         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL)
374 };
375 static mword roots_size = 0; /* amount of memory in the root set */
376
377 /* The size of a TLAB */
378 /* The bigger the value, the less often we have to go to the slow path to allocate a new 
379  * one, but the more space is wasted by threads not allocating much memory.
380  * FIXME: Tune this.
381  * FIXME: Make this self-tuning for each thread.
382  */
383 guint32 tlab_size = (1024 * 4);
384
385 #define MAX_SMALL_OBJ_SIZE      SGEN_MAX_SMALL_OBJ_SIZE
386
387 #define ALLOC_ALIGN             SGEN_ALLOC_ALIGN
388
389 #define ALIGN_UP                SGEN_ALIGN_UP
390
391 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
392 MonoNativeThreadId main_gc_thread = NULL;
393 #endif
394
395 /*Object was pinned during the current collection*/
396 static mword objects_pinned;
397
398 /*
399  * ######################################################################
400  * ########  Macros and function declarations.
401  * ######################################################################
402  */
403
404 /* forward declarations */
405 static void scan_from_registered_roots (char *addr_start, char *addr_end, int root_type, ScanCopyContext ctx);
406
407 static void pin_from_roots (void *start_nursery, void *end_nursery, ScanCopyContext ctx);
408 static void finish_gray_stack (int generation, ScanCopyContext ctx);
409
410
411 SgenMajorCollector major_collector;
412 SgenMinorCollector sgen_minor_collector;
413
414 static SgenRememberedSet remset;
415
416 /*
417  * The gray queue a worker job must use.  If we're not parallel or
418  * concurrent, we use the main gray queue.
419  */
420 static SgenGrayQueue*
421 sgen_workers_get_job_gray_queue (WorkerData *worker_data, SgenGrayQueue *default_gray_queue)
422 {
423         if (worker_data)
424                 return &worker_data->private_gray_queue;
425         SGEN_ASSERT (0, default_gray_queue, "Why don't we have a default gray queue when we're not running in a worker thread?");
426         return default_gray_queue;
427 }
428
429 static void
430 gray_queue_redirect (SgenGrayQueue *queue)
431 {
432         sgen_workers_take_from_queue (queue);
433 }
434
435 void
436 sgen_scan_area_with_callback (char *start, char *end, IterateObjectCallbackFunc callback, void *data, gboolean allow_flags, gboolean fail_on_canaries)
437 {
438         while (start < end) {
439                 size_t size;
440                 char *obj;
441
442                 if (!*(void**)start) {
443                         start += sizeof (void*); /* should be ALLOC_ALIGN, really */
444                         continue;
445                 }
446
447                 if (allow_flags) {
448                         if (!(obj = (char *)SGEN_OBJECT_IS_FORWARDED (start)))
449                                 obj = start;
450                 } else {
451                         obj = start;
452                 }
453
454                 if (!sgen_client_object_is_array_fill ((GCObject*)obj)) {
455                         CHECK_CANARY_FOR_OBJECT ((GCObject*)obj, fail_on_canaries);
456                         size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((GCObject*)obj));
457                         callback ((GCObject*)obj, size, data);
458                         CANARIFY_SIZE (size);
459                 } else {
460                         size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((GCObject*)obj));
461                 }
462
463                 start += size;
464         }
465 }
466
467 /*
468  * sgen_add_to_global_remset:
469  *
470  *   The global remset contains locations which point into newspace after
471  * a minor collection. This can happen if the objects they point to are pinned.
472  *
473  * LOCKING: If called from a parallel collector, the global remset
474  * lock must be held.  For serial collectors that is not necessary.
475  */
476 void
477 sgen_add_to_global_remset (gpointer ptr, GCObject *obj)
478 {
479         SGEN_ASSERT (5, sgen_ptr_in_nursery (obj), "Target pointer of global remset must be in the nursery");
480
481         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_add_to_global_remset);
482
483         if (!major_collector.is_concurrent) {
484                 SGEN_ASSERT (5, current_collection_generation != -1, "Global remsets can only be added during collections");
485         } else {
486                 if (current_collection_generation == -1)
487                         SGEN_ASSERT (5, sgen_concurrent_collection_in_progress (), "Global remsets outside of collection pauses can only be added by the concurrent collector");
488         }
489
490         if (!object_is_pinned (obj))
491                 SGEN_ASSERT (5, sgen_minor_collector.is_split || sgen_concurrent_collection_in_progress (), "Non-pinned objects can only remain in nursery if it is a split nursery");
492         else if (sgen_cement_lookup_or_register (obj))
493                 return;
494
495         remset.record_pointer (ptr);
496
497         sgen_pin_stats_register_global_remset (obj);
498
499         SGEN_LOG (8, "Adding global remset for %p", ptr);
500         binary_protocol_global_remset (ptr, obj, (gpointer)SGEN_LOAD_VTABLE (obj));
501 }
502
503 /*
504  * sgen_drain_gray_stack:
505  *
506  *   Scan objects in the gray stack until the stack is empty. This should be called
507  * frequently after each object is copied, to achieve better locality and cache
508  * usage.
509  *
510  */
511 gboolean
512 sgen_drain_gray_stack (ScanCopyContext ctx)
513 {
514         SGEN_ASSERT (0, ctx.ops->drain_gray_stack, "Why do we have a scan/copy context with a missing drain gray stack function?");
515
516         return ctx.ops->drain_gray_stack (ctx.queue);
517 }
518
519 /*
520  * Addresses in the pin queue are already sorted. This function finds
521  * the object header for each address and pins the object. The
522  * addresses must be inside the nursery section.  The (start of the)
523  * address array is overwritten with the addresses of the actually
524  * pinned objects.  Return the number of pinned objects.
525  */
526 static int
527 pin_objects_from_nursery_pin_queue (gboolean do_scan_objects, ScanCopyContext ctx)
528 {
529         GCMemSection *section = nursery_section;
530         void **start =  sgen_pinning_get_entry (section->pin_queue_first_entry);
531         void **end = sgen_pinning_get_entry (section->pin_queue_last_entry);
532         void *start_nursery = section->data;
533         void *end_nursery = section->end_data;
534         void *last = NULL;
535         int count = 0;
536         void *search_start;
537         void *addr;
538         void *pinning_front = start_nursery;
539         size_t idx;
540         void **definitely_pinned = start;
541         ScanObjectFunc scan_func = ctx.ops->scan_object;
542         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
543
544         sgen_nursery_allocator_prepare_for_pinning ();
545
546         while (start < end) {
547                 GCObject *obj_to_pin = NULL;
548                 size_t obj_to_pin_size = 0;
549                 SgenDescriptor desc;
550
551                 addr = *start;
552
553                 SGEN_ASSERT (0, addr >= start_nursery && addr < end_nursery, "Potential pinning address out of range");
554                 SGEN_ASSERT (0, addr >= last, "Pin queue not sorted");
555
556                 if (addr == last) {
557                         ++start;
558                         continue;
559                 }
560
561                 SGEN_LOG (5, "Considering pinning addr %p", addr);
562                 /* We've already processed everything up to pinning_front. */
563                 if (addr < pinning_front) {
564                         start++;
565                         continue;
566                 }
567
568                 /*
569                  * Find the closest scan start <= addr.  We might search backward in the
570                  * scan_starts array because entries might be NULL.  In the worst case we
571                  * start at start_nursery.
572                  */
573                 idx = ((char*)addr - (char*)section->data) / SCAN_START_SIZE;
574                 SGEN_ASSERT (0, idx < section->num_scan_start, "Scan start index out of range");
575                 search_start = (void*)section->scan_starts [idx];
576                 if (!search_start || search_start > addr) {
577                         while (idx) {
578                                 --idx;
579                                 search_start = section->scan_starts [idx];
580                                 if (search_start && search_start <= addr)
581                                         break;
582                         }
583                         if (!search_start || search_start > addr)
584                                 search_start = start_nursery;
585                 }
586
587                 /*
588                  * If the pinning front is closer than the scan start we found, start
589                  * searching at the front.
590                  */
591                 if (search_start < pinning_front)
592                         search_start = pinning_front;
593
594                 /*
595                  * Now addr should be in an object a short distance from search_start.
596                  *
597                  * search_start must point to zeroed mem or point to an object.
598                  */
599                 do {
600                         size_t obj_size, canarified_obj_size;
601
602                         /* Skip zeros. */
603                         if (!*(void**)search_start) {
604                                 search_start = (void*)ALIGN_UP ((mword)search_start + sizeof (gpointer));
605                                 /* The loop condition makes sure we don't overrun addr. */
606                                 continue;
607                         }
608
609                         canarified_obj_size = obj_size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((GCObject*)search_start));
610
611                         /*
612                          * Filler arrays are marked by an invalid sync word.  We don't
613                          * consider them for pinning.  They are not delimited by canaries,
614                          * either.
615                          */
616                         if (!sgen_client_object_is_array_fill ((GCObject*)search_start)) {
617                                 CHECK_CANARY_FOR_OBJECT (search_start, TRUE);
618                                 CANARIFY_SIZE (canarified_obj_size);
619
620                                 if (addr >= search_start && (char*)addr < (char*)search_start + obj_size) {
621                                         /* This is the object we're looking for. */
622                                         obj_to_pin = (GCObject*)search_start;
623                                         obj_to_pin_size = canarified_obj_size;
624                                         break;
625                                 }
626                         }
627
628                         /* Skip to the next object */
629                         search_start = (void*)((char*)search_start + canarified_obj_size);
630                 } while (search_start <= addr);
631
632                 /* We've searched past the address we were looking for. */
633                 if (!obj_to_pin) {
634                         pinning_front = search_start;
635                         goto next_pin_queue_entry;
636                 }
637
638                 /*
639                  * We've found an object to pin.  It might still be a dummy array, but we
640                  * can advance the pinning front in any case.
641                  */
642                 pinning_front = (char*)obj_to_pin + obj_to_pin_size;
643
644                 /*
645                  * If this is a dummy array marking the beginning of a nursery
646                  * fragment, we don't pin it.
647                  */
648                 if (sgen_client_object_is_array_fill (obj_to_pin))
649                         goto next_pin_queue_entry;
650
651                 /*
652                  * Finally - pin the object!
653                  */
654                 desc = sgen_obj_get_descriptor_safe (obj_to_pin);
655                 if (do_scan_objects) {
656                         scan_func (obj_to_pin, desc, queue);
657                 } else {
658                         SGEN_LOG (4, "Pinned object %p, vtable %p (%s), count %d\n",
659                                         obj_to_pin, *(void**)obj_to_pin, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj_to_pin)), count);
660                         binary_protocol_pin (obj_to_pin,
661                                         (gpointer)LOAD_VTABLE (obj_to_pin),
662                                         safe_object_get_size (obj_to_pin));
663
664                         pin_object (obj_to_pin);
665                         GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (queue, obj_to_pin, desc);
666                         sgen_pin_stats_register_object (obj_to_pin, GENERATION_NURSERY);
667                         definitely_pinned [count] = obj_to_pin;
668                         count++;
669                 }
670                 if (concurrent_collection_in_progress)
671                         sgen_pinning_register_pinned_in_nursery (obj_to_pin);
672
673         next_pin_queue_entry:
674                 last = addr;
675                 ++start;
676         }
677         sgen_client_nursery_objects_pinned (definitely_pinned, count);
678         stat_pinned_objects += count;
679         return count;
680 }
681
682 static void
683 pin_objects_in_nursery (gboolean do_scan_objects, ScanCopyContext ctx)
684 {
685         size_t reduced_to;
686
687         if (nursery_section->pin_queue_first_entry == nursery_section->pin_queue_last_entry)
688                 return;
689
690         reduced_to = pin_objects_from_nursery_pin_queue (do_scan_objects, ctx);
691         nursery_section->pin_queue_last_entry = nursery_section->pin_queue_first_entry + reduced_to;
692 }
693
694 /*
695  * This function is only ever called (via `collector_pin_object()` in `sgen-copy-object.h`)
696  * when we can't promote an object because we're out of memory.
697  */
698 void
699 sgen_pin_object (GCObject *object, SgenGrayQueue *queue)
700 {
701         SGEN_ASSERT (0, sgen_ptr_in_nursery (object), "We're only supposed to use this for pinning nursery objects when out of memory.");
702
703         /*
704          * All pinned objects are assumed to have been staged, so we need to stage as well.
705          * Also, the count of staged objects shows that "late pinning" happened.
706          */
707         sgen_pin_stage_ptr (object);
708
709         SGEN_PIN_OBJECT (object);
710         binary_protocol_pin (object, (gpointer)LOAD_VTABLE (object), safe_object_get_size (object));
711
712         ++objects_pinned;
713         sgen_pin_stats_register_object (object, GENERATION_NURSERY);
714
715         GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (queue, object, sgen_obj_get_descriptor_safe (object));
716 }
717
718 /* Sort the addresses in array in increasing order.
719  * Done using a by-the book heap sort. Which has decent and stable performance, is pretty cache efficient.
720  */
721 void
722 sgen_sort_addresses (void **array, size_t size)
723 {
724         size_t i;
725         void *tmp;
726
727         for (i = 1; i < size; ++i) {
728                 size_t child = i;
729                 while (child > 0) {
730                         size_t parent = (child - 1) / 2;
731
732                         if (array [parent] >= array [child])
733                                 break;
734
735                         tmp = array [parent];
736                         array [parent] = array [child];
737                         array [child] = tmp;
738
739                         child = parent;
740                 }
741         }
742
743         for (i = size - 1; i > 0; --i) {
744                 size_t end, root;
745                 tmp = array [i];
746                 array [i] = array [0];
747                 array [0] = tmp;
748
749                 end = i - 1;
750                 root = 0;
751
752                 while (root * 2 + 1 <= end) {
753                         size_t child = root * 2 + 1;
754
755                         if (child < end && array [child] < array [child + 1])
756                                 ++child;
757                         if (array [root] >= array [child])
758                                 break;
759
760                         tmp = array [root];
761                         array [root] = array [child];
762                         array [child] = tmp;
763
764                         root = child;
765                 }
766         }
767 }
768
769 /* 
770  * Scan the memory between start and end and queue values which could be pointers
771  * to the area between start_nursery and end_nursery for later consideration.
772  * Typically used for thread stacks.
773  */
774 void
775 sgen_conservatively_pin_objects_from (void **start, void **end, void *start_nursery, void *end_nursery, int pin_type)
776 {
777         int count = 0;
778
779         SGEN_ASSERT (0, ((mword)start & (SIZEOF_VOID_P - 1)) == 0, "Why are we scanning for references in unaligned memory ?");
780
781 #if defined(VALGRIND_MAKE_MEM_DEFINED_IF_ADDRESSABLE) && !defined(_WIN64)
782         VALGRIND_MAKE_MEM_DEFINED_IF_ADDRESSABLE (start, (char*)end - (char*)start);
783 #endif
784
785         while (start < end) {
786                 /*
787                  * *start can point to the middle of an object
788                  * note: should we handle pointing at the end of an object?
789                  * pinning in C# code disallows pointing at the end of an object
790                  * but there is some small chance that an optimizing C compiler
791                  * may keep the only reference to an object by pointing
792                  * at the end of it. We ignore this small chance for now.
793                  * Pointers to the end of an object are indistinguishable
794                  * from pointers to the start of the next object in memory
795                  * so if we allow that we'd need to pin two objects...
796                  * We queue the pointer in an array, the
797                  * array will then be sorted and uniqued. This way
798                  * we can coalesce several pinning pointers and it should
799                  * be faster since we'd do a memory scan with increasing
800                  * addresses. Note: we can align the address to the allocation
801                  * alignment, so the unique process is more effective.
802                  */
803                 mword addr = (mword)*start;
804                 addr &= ~(ALLOC_ALIGN - 1);
805                 if (addr >= (mword)start_nursery && addr < (mword)end_nursery) {
806                         SGEN_LOG (6, "Pinning address %p from %p", (void*)addr, start);
807                         sgen_pin_stage_ptr ((void*)addr);
808                         binary_protocol_pin_stage (start, (void*)addr);
809                         sgen_pin_stats_register_address ((char*)addr, pin_type);
810                         count++;
811                 }
812                 start++;
813         }
814         if (count)
815                 SGEN_LOG (7, "found %d potential pinned heap pointers", count);
816 }
817
818 /*
819  * The first thing we do in a collection is to identify pinned objects.
820  * This function considers all the areas of memory that need to be
821  * conservatively scanned.
822  */
823 static void
824 pin_from_roots (void *start_nursery, void *end_nursery, ScanCopyContext ctx)
825 {
826         void **start_root;
827         RootRecord *root;
828         SGEN_LOG (2, "Scanning pinned roots (%d bytes, %d/%d entries)", (int)roots_size, roots_hash [ROOT_TYPE_NORMAL].num_entries, roots_hash [ROOT_TYPE_PINNED].num_entries);
829         /* objects pinned from the API are inside these roots */
830         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_PINNED], void **, start_root, RootRecord *, root) {
831                 SGEN_LOG (6, "Pinned roots %p-%p", start_root, root->end_root);
832                 sgen_conservatively_pin_objects_from (start_root, (void**)root->end_root, start_nursery, end_nursery, PIN_TYPE_OTHER);
833         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
834         /* now deal with the thread stacks
835          * in the future we should be able to conservatively scan only:
836          * *) the cpu registers
837          * *) the unmanaged stack frames
838          * *) the _last_ managed stack frame
839          * *) pointers slots in managed frames
840          */
841         sgen_client_scan_thread_data (start_nursery, end_nursery, FALSE, ctx);
842 }
843
844 static void
845 single_arg_user_copy_or_mark (GCObject **obj, void *gc_data)
846 {
847         ScanCopyContext *ctx = (ScanCopyContext *)gc_data;
848         ctx->ops->copy_or_mark_object (obj, ctx->queue);
849 }
850
851 /*
852  * The memory area from start_root to end_root contains pointers to objects.
853  * Their position is precisely described by @desc (this means that the pointer
854  * can be either NULL or the pointer to the start of an object).
855  * This functions copies them to to_space updates them.
856  *
857  * This function is not thread-safe!
858  */
859 static void
860 precisely_scan_objects_from (void** start_root, void** end_root, char* n_start, char *n_end, SgenDescriptor desc, ScanCopyContext ctx)
861 {
862         CopyOrMarkObjectFunc copy_func = ctx.ops->copy_or_mark_object;
863         ScanPtrFieldFunc scan_field_func = ctx.ops->scan_ptr_field;
864         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
865
866         switch (desc & ROOT_DESC_TYPE_MASK) {
867         case ROOT_DESC_BITMAP:
868                 desc >>= ROOT_DESC_TYPE_SHIFT;
869                 while (desc) {
870                         if ((desc & 1) && *start_root) {
871                                 copy_func ((GCObject**)start_root, queue);
872                                 SGEN_LOG (9, "Overwrote root at %p with %p", start_root, *start_root);
873                         }
874                         desc >>= 1;
875                         start_root++;
876                 }
877                 return;
878         case ROOT_DESC_COMPLEX: {
879                 gsize *bitmap_data = (gsize *)sgen_get_complex_descriptor_bitmap (desc);
880                 gsize bwords = (*bitmap_data) - 1;
881                 void **start_run = start_root;
882                 bitmap_data++;
883                 while (bwords-- > 0) {
884                         gsize bmap = *bitmap_data++;
885                         void **objptr = start_run;
886                         while (bmap) {
887                                 if ((bmap & 1) && *objptr) {
888                                         copy_func ((GCObject**)objptr, queue);
889                                         SGEN_LOG (9, "Overwrote root at %p with %p", objptr, *objptr);
890                                 }
891                                 bmap >>= 1;
892                                 ++objptr;
893                         }
894                         start_run += GC_BITS_PER_WORD;
895                 }
896                 break;
897         }
898         case ROOT_DESC_VECTOR: {
899                 void **p;
900
901                 for (p = start_root; p < end_root; p++) {
902                         if (*p)
903                                 scan_field_func (NULL, (GCObject**)p, queue);
904                 }
905                 break;
906         }
907         case ROOT_DESC_USER: {
908                 SgenUserRootMarkFunc marker = sgen_get_user_descriptor_func (desc);
909                 marker (start_root, single_arg_user_copy_or_mark, &ctx);
910                 break;
911         }
912         case ROOT_DESC_RUN_LEN:
913                 g_assert_not_reached ();
914         default:
915                 g_assert_not_reached ();
916         }
917 }
918
919 static void
920 reset_heap_boundaries (void)
921 {
922         lowest_heap_address = ~(mword)0;
923         highest_heap_address = 0;
924 }
925
926 void
927 sgen_update_heap_boundaries (mword low, mword high)
928 {
929         mword old;
930
931         do {
932                 old = lowest_heap_address;
933                 if (low >= old)
934                         break;
935         } while (SGEN_CAS_PTR ((gpointer*)&lowest_heap_address, (gpointer)low, (gpointer)old) != (gpointer)old);
936
937         do {
938                 old = highest_heap_address;
939                 if (high <= old)
940                         break;
941         } while (SGEN_CAS_PTR ((gpointer*)&highest_heap_address, (gpointer)high, (gpointer)old) != (gpointer)old);
942 }
943
944 /*
945  * Allocate and setup the data structures needed to be able to allocate objects
946  * in the nursery. The nursery is stored in nursery_section.
947  */
948 static void
949 alloc_nursery (gboolean dynamic, size_t min_size, size_t max_size)
950 {
951         char *data;
952         size_t scan_starts;
953
954         if (dynamic) {
955                 if (!min_size)
956                         min_size = SGEN_DEFAULT_NURSERY_MIN_SIZE;
957                 if (!max_size)
958                         max_size = SGEN_DEFAULT_NURSERY_MAX_SIZE;
959         } else {
960                 SGEN_ASSERT (0, min_size == max_size, "We can't have nursery ranges for static configuration.");
961                 if (!min_size)
962                         min_size = max_size = SGEN_DEFAULT_NURSERY_SIZE;
963         }
964
965         SGEN_ASSERT (0, !nursery_section, "Why are we allocating the nursery twice?");
966         SGEN_LOG (2, "Allocating nursery size: %zu, initial %zu", max_size, min_size);
967
968         /* FIXME: handle OOM */
969         nursery_section = (GCMemSection *)sgen_alloc_internal (INTERNAL_MEM_SECTION);
970
971         /* If there isn't enough space even for the nursery we should simply abort. */
972         g_assert (sgen_memgov_try_alloc_space (max_size, SPACE_NURSERY));
973
974         /*
975          * The nursery section range represents the memory section where objects
976          * can be found. This is used when iterating for objects in the nursery,
977          * pinning etc. sgen_nursery_max_size represents the total allocated space
978          * for the nursery. sgen_nursery_size represents the current size of the
979          * nursery and it is used for allocation limits, heuristics etc. The
980          * nursery section is not always identical to the current nursery size
981          * because it can contain pinned objects from when the nursery was larger.
982          *
983          * sgen_nursery_size <= nursery_section size <= sgen_nursery_max_size
984          */
985         data = (char *)major_collector.alloc_heap (max_size, max_size);
986         sgen_update_heap_boundaries ((mword)data, (mword)(data + max_size));
987         nursery_section->data = data;
988         nursery_section->end_data = data + min_size;
989         scan_starts = (max_size + SCAN_START_SIZE - 1) / SCAN_START_SIZE;
990         nursery_section->scan_starts = (char **)sgen_alloc_internal_dynamic (sizeof (char*) * scan_starts, INTERNAL_MEM_SCAN_STARTS, TRUE);
991         nursery_section->num_scan_start = scan_starts;
992
993         sgen_nursery_allocator_set_nursery_bounds (data, min_size, max_size);
994 }
995
996 FILE *
997 mono_gc_get_logfile (void)
998 {
999         return gc_debug_file;
1000 }
1001
1002 void
1003 mono_gc_params_set (const char* options)
1004 {
1005         if (gc_params_options)
1006                 g_free (gc_params_options);
1007
1008         gc_params_options = g_strdup (options);
1009 }
1010
1011 void
1012 mono_gc_debug_set (const char* options)
1013 {
1014         if (gc_debug_options)
1015                 g_free (gc_debug_options);
1016
1017         gc_debug_options = g_strdup (options);
1018 }
1019
1020 static void
1021 scan_finalizer_entries (SgenPointerQueue *fin_queue, ScanCopyContext ctx)
1022 {
1023         CopyOrMarkObjectFunc copy_func = ctx.ops->copy_or_mark_object;
1024         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
1025         size_t i;
1026
1027         for (i = 0; i < fin_queue->next_slot; ++i) {
1028                 GCObject *obj = (GCObject *)fin_queue->data [i];
1029                 if (!obj)
1030                         continue;
1031                 SGEN_LOG (5, "Scan of fin ready object: %p (%s)\n", obj, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj)));
1032                 copy_func ((GCObject**)&fin_queue->data [i], queue);
1033         }
1034 }
1035
1036 static const char*
1037 generation_name (int generation)
1038 {
1039         switch (generation) {
1040         case GENERATION_NURSERY: return "nursery";
1041         case GENERATION_OLD: return "old";
1042         default: g_assert_not_reached ();
1043         }
1044 }
1045
1046 const char*
1047 sgen_generation_name (int generation)
1048 {
1049         return generation_name (generation);
1050 }
1051
1052 static void
1053 finish_gray_stack (int generation, ScanCopyContext ctx)
1054 {
1055         TV_DECLARE (atv);
1056         TV_DECLARE (btv);
1057         int done_with_ephemerons, ephemeron_rounds = 0;
1058         char *start_addr = generation == GENERATION_NURSERY ? sgen_get_nursery_start () : NULL;
1059         char *end_addr = generation == GENERATION_NURSERY ? sgen_get_nursery_end () : (char*)-1;
1060         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
1061
1062         binary_protocol_finish_gray_stack_start (sgen_timestamp (), generation);
1063         /*
1064          * We copied all the reachable objects. Now it's the time to copy
1065          * the objects that were not referenced by the roots, but by the copied objects.
1066          * we built a stack of objects pointed to by gray_start: they are
1067          * additional roots and we may add more items as we go.
1068          * We loop until gray_start == gray_objects which means no more objects have
1069          * been added. Note this is iterative: no recursion is involved.
1070          * We need to walk the LO list as well in search of marked big objects
1071          * (use a flag since this is needed only on major collections). We need to loop
1072          * here as well, so keep a counter of marked LO (increasing it in copy_object).
1073          *   To achieve better cache locality and cache usage, we drain the gray stack 
1074          * frequently, after each object is copied, and just finish the work here.
1075          */
1076         sgen_drain_gray_stack (ctx);
1077         TV_GETTIME (atv);
1078         SGEN_LOG (2, "%s generation done", generation_name (generation));
1079
1080         /*
1081         Reset bridge data, we might have lingering data from a previous collection if this is a major
1082         collection trigged by minor overflow.
1083
1084         We must reset the gathered bridges since their original block might be evacuated due to major
1085         fragmentation in the meanwhile and the bridge code should not have to deal with that.
1086         */
1087         if (sgen_client_bridge_need_processing ())
1088                 sgen_client_bridge_reset_data ();
1089
1090         /*
1091          * Mark all strong toggleref objects. This must be done before we walk ephemerons or finalizers
1092          * to ensure they see the full set of live objects.
1093          */
1094         sgen_client_mark_togglerefs (start_addr, end_addr, ctx);
1095
1096         /*
1097          * Walk the ephemeron tables marking all values with reachable keys. This must be completely done
1098          * before processing finalizable objects and non-tracking weak links to avoid finalizing/clearing
1099          * objects that are in fact reachable.
1100          */
1101         done_with_ephemerons = 0;
1102         do {
1103                 done_with_ephemerons = sgen_client_mark_ephemerons (ctx);
1104                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1105                 ++ephemeron_rounds;
1106         } while (!done_with_ephemerons);
1107
1108         if (sgen_client_bridge_need_processing ()) {
1109                 /*Make sure the gray stack is empty before we process bridge objects so we get liveness right*/
1110                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1111                 sgen_collect_bridge_objects (generation, ctx);
1112                 if (generation == GENERATION_OLD)
1113                         sgen_collect_bridge_objects (GENERATION_NURSERY, ctx);
1114
1115                 /*
1116                 Do the first bridge step here, as the collector liveness state will become useless after that.
1117
1118                 An important optimization is to only proccess the possibly dead part of the object graph and skip
1119                 over all live objects as we transitively know everything they point must be alive too.
1120
1121                 The above invariant is completely wrong if we let the gray queue be drained and mark/copy everything.
1122
1123                 This has the unfortunate side effect of making overflow collections perform the first step twice, but
1124                 given we now have heuristics that perform major GC in anticipation of minor overflows this should not
1125                 be a big deal.
1126                 */
1127                 sgen_client_bridge_processing_stw_step ();
1128         }
1129
1130         /*
1131         Make sure we drain the gray stack before processing disappearing links and finalizers.
1132         If we don't make sure it is empty we might wrongly see a live object as dead.
1133         */
1134         sgen_drain_gray_stack (ctx);
1135
1136         /*
1137         We must clear weak links that don't track resurrection before processing object ready for
1138         finalization so they can be cleared before that.
1139         */
1140         sgen_null_link_in_range (generation, ctx, FALSE);
1141         if (generation == GENERATION_OLD)
1142                 sgen_null_link_in_range (GENERATION_NURSERY, ctx, FALSE);
1143
1144
1145         /* walk the finalization queue and move also the objects that need to be
1146          * finalized: use the finalized objects as new roots so the objects they depend
1147          * on are also not reclaimed. As with the roots above, only objects in the nursery
1148          * are marked/copied.
1149          */
1150         sgen_finalize_in_range (generation, ctx);
1151         if (generation == GENERATION_OLD)
1152                 sgen_finalize_in_range (GENERATION_NURSERY, ctx);
1153         /* drain the new stack that might have been created */
1154         SGEN_LOG (6, "Precise scan of gray area post fin");
1155         sgen_drain_gray_stack (ctx);
1156
1157         /*
1158          * This must be done again after processing finalizable objects since CWL slots are cleared only after the key is finalized.
1159          */
1160         done_with_ephemerons = 0;
1161         do {
1162                 done_with_ephemerons = sgen_client_mark_ephemerons (ctx);
1163                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1164                 ++ephemeron_rounds;
1165         } while (!done_with_ephemerons);
1166
1167         sgen_client_clear_unreachable_ephemerons (ctx);
1168
1169         /*
1170          * We clear togglerefs only after all possible chances of revival are done. 
1171          * This is semantically more inline with what users expect and it allows for
1172          * user finalizers to correctly interact with TR objects.
1173         */
1174         sgen_client_clear_togglerefs (start_addr, end_addr, ctx);
1175
1176         TV_GETTIME (btv);
1177         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);
1178
1179         /*
1180          * handle disappearing links
1181          * Note we do this after checking the finalization queue because if an object
1182          * survives (at least long enough to be finalized) we don't clear the link.
1183          * This also deals with a possible issue with the monitor reclamation: with the Boehm
1184          * GC a finalized object my lose the monitor because it is cleared before the finalizer is
1185          * called.
1186          */
1187         g_assert (sgen_gray_object_queue_is_empty (queue));
1188         for (;;) {
1189                 sgen_null_link_in_range (generation, ctx, TRUE);
1190                 if (generation == GENERATION_OLD)
1191                         sgen_null_link_in_range (GENERATION_NURSERY, ctx, TRUE);
1192                 if (sgen_gray_object_queue_is_empty (queue))
1193                         break;
1194                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1195         }
1196
1197         g_assert (sgen_gray_object_queue_is_empty (queue));
1198
1199         binary_protocol_finish_gray_stack_end (sgen_timestamp (), generation);
1200 }
1201
1202 void
1203 sgen_check_section_scan_starts (GCMemSection *section)
1204 {
1205         size_t i;
1206         for (i = 0; i < section->num_scan_start; ++i) {
1207                 if (section->scan_starts [i]) {
1208                         mword size = safe_object_get_size ((GCObject*) section->scan_starts [i]);
1209                         SGEN_ASSERT (0, size >= SGEN_CLIENT_MINIMUM_OBJECT_SIZE && size <= MAX_SMALL_OBJ_SIZE, "Weird object size at scan starts.");
1210                 }
1211         }
1212 }
1213
1214 static void
1215 check_scan_starts (void)
1216 {
1217         if (!do_scan_starts_check)
1218                 return;
1219         sgen_check_section_scan_starts (nursery_section);
1220         major_collector.check_scan_starts ();
1221 }
1222
1223 static void
1224 scan_from_registered_roots (char *addr_start, char *addr_end, int root_type, ScanCopyContext ctx)
1225 {
1226         void **start_root;
1227         RootRecord *root;
1228         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [root_type], void **, start_root, RootRecord *, root) {
1229                 SGEN_LOG (6, "Precise root scan %p-%p (desc: %p)", start_root, root->end_root, (void*)root->root_desc);
1230                 precisely_scan_objects_from (start_root, (void**)root->end_root, addr_start, addr_end, root->root_desc, ctx);
1231         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
1232 }
1233
1234 static void
1235 init_stats (void)
1236 {
1237         static gboolean inited = FALSE;
1238
1239         if (inited)
1240                 return;
1241
1242         mono_counters_register ("Collection max time",  MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME | MONO_COUNTER_MONOTONIC, &time_max);
1243
1244         mono_counters_register ("Minor fragment clear", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_pre_collection_fragment_clear);
1245         mono_counters_register ("Minor pinning", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_pinning);
1246         mono_counters_register ("Minor scan remembered set", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_remsets);
1247         mono_counters_register ("Minor scan major blocks", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_major_blocks);
1248         mono_counters_register ("Minor scan los", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_los);
1249         mono_counters_register ("Minor scan pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_pinned);
1250         mono_counters_register ("Minor scan roots", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_roots);
1251         mono_counters_register ("Minor fragment creation", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_fragment_creation);
1252
1253         mono_counters_register ("Major fragment clear", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_pre_collection_fragment_clear);
1254         mono_counters_register ("Major pinning", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_pinning);
1255         mono_counters_register ("Major scan pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_pinned);
1256         mono_counters_register ("Major scan roots", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_roots);
1257         mono_counters_register ("Major scan mod union", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_mod_union);
1258         mono_counters_register ("Major finish gray stack", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_finish_gray_stack);
1259         mono_counters_register ("Major free big objects", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_free_bigobjs);
1260         mono_counters_register ("Major LOS sweep", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_los_sweep);
1261         mono_counters_register ("Major sweep", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_sweep);
1262         mono_counters_register ("Major fragment creation", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_fragment_creation);
1263
1264         mono_counters_register ("Number of pinned objects", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_pinned_objects);
1265
1266 #ifdef HEAVY_STATISTICS
1267         mono_counters_register ("WBarrier remember pointer", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_add_to_global_remset);
1268         mono_counters_register ("WBarrier arrayref copy", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_arrayref_copy);
1269         mono_counters_register ("WBarrier generic store called", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_generic_store);
1270         mono_counters_register ("WBarrier generic atomic store called", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_generic_store_atomic);
1271         mono_counters_register ("WBarrier set root", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_set_root);
1272
1273         mono_counters_register ("# objects allocated degraded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_alloced_degraded);
1274         mono_counters_register ("bytes allocated degraded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_bytes_alloced_degraded);
1275
1276         mono_counters_register ("# copy_object() called (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_copy_object_called_nursery);
1277         mono_counters_register ("# objects copied (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_copied_nursery);
1278         mono_counters_register ("# copy_object() called (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_copy_object_called_major);
1279         mono_counters_register ("# objects copied (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_copied_major);
1280
1281         mono_counters_register ("# scan_object() called (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_scan_object_called_nursery);
1282         mono_counters_register ("# scan_object() called (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_scan_object_called_major);
1283
1284         mono_counters_register ("Slots allocated in vain", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_slots_allocated_in_vain);
1285
1286         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed from space", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_from_space);
1287         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed forwarded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_forwarded);
1288         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_pinned);
1289         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed to space", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_to_space);
1290
1291         sgen_nursery_allocator_init_heavy_stats ();
1292 #endif
1293
1294         inited = TRUE;
1295 }
1296
1297
1298 static void
1299 reset_pinned_from_failed_allocation (void)
1300 {
1301         bytes_pinned_from_failed_allocation = 0;
1302 }
1303
1304 void
1305 sgen_set_pinned_from_failed_allocation (mword objsize)
1306 {
1307         bytes_pinned_from_failed_allocation += objsize;
1308 }
1309
1310 gboolean
1311 sgen_collection_is_concurrent (void)
1312 {
1313         switch (current_collection_generation) {
1314         case GENERATION_NURSERY:
1315                 return FALSE;
1316         case GENERATION_OLD:
1317                 return concurrent_collection_in_progress;
1318         default:
1319                 g_error ("Invalid current generation %d", current_collection_generation);
1320         }
1321         return FALSE;
1322 }
1323
1324 gboolean
1325 sgen_concurrent_collection_in_progress (void)
1326 {
1327         return concurrent_collection_in_progress;
1328 }
1329
1330 typedef struct {
1331         SgenThreadPoolJob job;
1332         SgenObjectOperations *ops;
1333         SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue;
1334 } ScanJob;
1335
1336 typedef struct {
1337         ScanJob scan_job;
1338         int job_index;
1339 } ParallelScanJob;
1340
1341 static ScanCopyContext
1342 scan_copy_context_for_scan_job (void *worker_data_untyped, ScanJob *job)
1343 {
1344         WorkerData *worker_data = (WorkerData *)worker_data_untyped;
1345
1346         return CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (job->ops, sgen_workers_get_job_gray_queue (worker_data, job->gc_thread_gray_queue));
1347 }
1348
1349 typedef struct {
1350         ScanJob scan_job;
1351         char *heap_start;
1352         char *heap_end;
1353         int root_type;
1354 } ScanFromRegisteredRootsJob;
1355
1356 static void
1357 job_scan_from_registered_roots (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1358 {
1359         ScanFromRegisteredRootsJob *job_data = (ScanFromRegisteredRootsJob*)job;
1360         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1361
1362         scan_from_registered_roots (job_data->heap_start, job_data->heap_end, job_data->root_type, ctx);
1363 }
1364
1365 typedef struct {
1366         ScanJob scan_job;
1367         char *heap_start;
1368         char *heap_end;
1369 } ScanThreadDataJob;
1370
1371 static void
1372 job_scan_thread_data (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1373 {
1374         ScanThreadDataJob *job_data = (ScanThreadDataJob*)job;
1375         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1376
1377         sgen_client_scan_thread_data (job_data->heap_start, job_data->heap_end, TRUE, ctx);
1378 }
1379
1380 typedef struct {
1381         ScanJob scan_job;
1382         SgenPointerQueue *queue;
1383 } ScanFinalizerEntriesJob;
1384
1385 static void
1386 job_scan_finalizer_entries (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1387 {
1388         ScanFinalizerEntriesJob *job_data = (ScanFinalizerEntriesJob*)job;
1389         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1390
1391         scan_finalizer_entries (job_data->queue, ctx);
1392 }
1393
1394 static void
1395 job_scan_wbroots (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1396 {
1397         ScanJob *job_data = (ScanJob*)job;
1398         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, job_data);
1399
1400         sgen_wbroots_scan_card_table (ctx);
1401 }
1402
1403 static void
1404 job_scan_major_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1405 {
1406         SGEN_TV_DECLARE (atv);
1407         SGEN_TV_DECLARE (btv);
1408         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1409         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1410
1411         SGEN_TV_GETTIME (atv);
1412         major_collector.scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_GLOBAL, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1413         SGEN_TV_GETTIME (btv);
1414         time_minor_scan_major_blocks += SGEN_TV_ELAPSED (atv, btv);
1415 }
1416
1417 static void
1418 job_scan_los_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1419 {
1420         SGEN_TV_DECLARE (atv);
1421         SGEN_TV_DECLARE (btv);
1422         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1423         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1424
1425         SGEN_TV_GETTIME (atv);
1426         sgen_los_scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_GLOBAL, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1427         SGEN_TV_GETTIME (btv);
1428         time_minor_scan_los += SGEN_TV_ELAPSED (atv, btv);
1429 }
1430
1431 static void
1432 job_scan_major_mod_union_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1433 {
1434         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1435         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1436
1437         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1438         major_collector.scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1439 }
1440
1441 static void
1442 job_scan_los_mod_union_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1443 {
1444         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1445         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1446
1447         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1448         sgen_los_scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1449 }
1450
1451 static void
1452 job_major_mod_union_preclean (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1453 {
1454         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1455         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1456
1457         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1458
1459         major_collector.scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION_PRECLEAN, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1460 }
1461
1462 static void
1463 job_los_mod_union_preclean (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1464 {
1465         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1466         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1467
1468         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1469
1470         sgen_los_scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION_PRECLEAN, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1471 }
1472
1473 static void
1474 job_scan_last_pinned (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1475 {
1476         ScanJob *job_data = (ScanJob*)job;
1477         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, job_data);
1478
1479         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1480
1481         sgen_scan_pin_queue_objects (ctx);
1482 }
1483
1484 static void
1485 workers_finish_callback (void)
1486 {
1487         ParallelScanJob *psj;
1488         ScanJob *sj;
1489         int split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
1490         int i;
1491         /* Mod union preclean jobs */
1492         for (i = 0; i < split_count; i++) {
1493                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("preclean major mod union cardtable", job_major_mod_union_preclean, sizeof (ParallelScanJob));
1494                 psj->scan_job.ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1495                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = NULL;
1496                 psj->job_index = i;
1497                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, TRUE);
1498         }
1499
1500         for (i = 0; i < split_count; i++) {
1501                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("preclean los mod union cardtable", job_los_mod_union_preclean, sizeof (ParallelScanJob));
1502                 psj->scan_job.ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1503                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = NULL;
1504                 psj->job_index = i;
1505                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, TRUE);
1506         }
1507
1508         sj = (ScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan last pinned", job_scan_last_pinned, sizeof (ScanJob));
1509         sj->ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1510         sj->gc_thread_gray_queue = NULL;
1511         sgen_workers_enqueue_job (&sj->job, TRUE);
1512 }
1513
1514 static void
1515 init_gray_queue (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, gboolean use_workers)
1516 {
1517         if (use_workers)
1518                 sgen_workers_init_distribute_gray_queue ();
1519         sgen_gray_object_queue_init (gc_thread_gray_queue, NULL, TRUE);
1520 }
1521
1522 static void
1523 enqueue_scan_remembered_set_jobs (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, SgenObjectOperations *ops, gboolean enqueue)
1524 {
1525         int i, split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
1526         ScanJob *sj;
1527
1528         sj = (ScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan wbroots", job_scan_wbroots, sizeof (ScanJob));
1529         sj->ops = ops;
1530         sj->gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1531         sgen_workers_enqueue_job (&sj->job, enqueue);
1532
1533         for (i = 0; i < split_count; i++) {
1534                 ParallelScanJob *psj;
1535
1536                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan major remsets", job_scan_major_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1537                 psj->scan_job.ops = ops;
1538                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1539                 psj->job_index = i;
1540                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, enqueue);
1541
1542                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan LOS remsets", job_scan_los_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1543                 psj->scan_job.ops = ops;
1544                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1545                 psj->job_index = i;
1546                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, enqueue);
1547         }
1548 }
1549
1550 static void
1551 enqueue_scan_from_roots_jobs (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, char *heap_start, char *heap_end, SgenObjectOperations *ops, gboolean enqueue)
1552 {
1553         ScanFromRegisteredRootsJob *scrrj;
1554         ScanThreadDataJob *stdj;
1555         ScanFinalizerEntriesJob *sfej;
1556
1557         /* registered roots, this includes static fields */
1558
1559         scrrj = (ScanFromRegisteredRootsJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan from registered roots normal", job_scan_from_registered_roots, sizeof (ScanFromRegisteredRootsJob));
1560         scrrj->scan_job.ops = ops;
1561         scrrj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1562         scrrj->heap_start = heap_start;
1563         scrrj->heap_end = heap_end;
1564         scrrj->root_type = ROOT_TYPE_NORMAL;
1565         sgen_workers_enqueue_job (&scrrj->scan_job.job, enqueue);
1566
1567         if (current_collection_generation == GENERATION_OLD) {
1568                 /* During minors we scan the cardtable for these roots instead */
1569                 scrrj = (ScanFromRegisteredRootsJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan from registered roots wbarrier", job_scan_from_registered_roots, sizeof (ScanFromRegisteredRootsJob));
1570                 scrrj->scan_job.ops = ops;
1571                 scrrj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1572                 scrrj->heap_start = heap_start;
1573                 scrrj->heap_end = heap_end;
1574                 scrrj->root_type = ROOT_TYPE_WBARRIER;
1575                 sgen_workers_enqueue_job (&scrrj->scan_job.job, enqueue);
1576         }
1577
1578         /* Threads */
1579
1580         stdj = (ScanThreadDataJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan thread data", job_scan_thread_data, sizeof (ScanThreadDataJob));
1581         stdj->scan_job.ops = ops;
1582         stdj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1583         stdj->heap_start = heap_start;
1584         stdj->heap_end = heap_end;
1585         sgen_workers_enqueue_job (&stdj->scan_job.job, enqueue);
1586
1587         /* Scan the list of objects ready for finalization. */
1588
1589         sfej = (ScanFinalizerEntriesJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan finalizer entries", job_scan_finalizer_entries, sizeof (ScanFinalizerEntriesJob));
1590         sfej->scan_job.ops = ops;
1591         sfej->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1592         sfej->queue = &fin_ready_queue;
1593         sgen_workers_enqueue_job (&sfej->scan_job.job, enqueue);
1594
1595         sfej = (ScanFinalizerEntriesJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan critical finalizer entries", job_scan_finalizer_entries, sizeof (ScanFinalizerEntriesJob));
1596         sfej->scan_job.ops = ops;
1597         sfej->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1598         sfej->queue = &critical_fin_queue;
1599         sgen_workers_enqueue_job (&sfej->scan_job.job, enqueue);
1600 }
1601
1602 /*
1603  * Perform a nursery collection.
1604  *
1605  * Return whether any objects were late-pinned due to being out of memory.
1606  */
1607 static gboolean
1608 collect_nursery (const char *reason, gboolean is_overflow, SgenGrayQueue *unpin_queue)
1609 {
1610         gboolean needs_major, is_parallel = FALSE;
1611         mword fragment_total;
1612         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
1613         SgenObjectOperations *object_ops_nopar, *object_ops_par = NULL;
1614         ScanCopyContext ctx;
1615         TV_DECLARE (atv);
1616         TV_DECLARE (btv);
1617         SGEN_TV_DECLARE (last_minor_collection_start_tv);
1618         SGEN_TV_DECLARE (last_minor_collection_end_tv);
1619
1620         if (disable_minor_collections)
1621                 return TRUE;
1622
1623         TV_GETTIME (last_minor_collection_start_tv);
1624         atv = last_minor_collection_start_tv;
1625
1626         binary_protocol_collection_begin (gc_stats.minor_gc_count, GENERATION_NURSERY);
1627
1628         if (sgen_concurrent_collection_in_progress ()) {
1629                 /* FIXME Support parallel nursery collections with concurrent major */
1630                 object_ops_nopar = &sgen_minor_collector.serial_ops_with_concurrent_major;
1631         } else {
1632                 object_ops_nopar = &sgen_minor_collector.serial_ops;
1633                 if (sgen_minor_collector.is_parallel) {
1634                         object_ops_par = &sgen_minor_collector.parallel_ops;
1635                         is_parallel = TRUE;
1636                 }
1637         }
1638
1639         if (do_verify_nursery || do_dump_nursery_content)
1640                 sgen_debug_verify_nursery (do_dump_nursery_content);
1641
1642         current_collection_generation = GENERATION_NURSERY;
1643
1644         SGEN_ASSERT (0, !sgen_collection_is_concurrent (), "Why is the nursery collection concurrent?");
1645
1646         reset_pinned_from_failed_allocation ();
1647
1648         check_scan_starts ();
1649
1650         sgen_nursery_alloc_prepare_for_minor ();
1651
1652         degraded_mode = 0;
1653         objects_pinned = 0;
1654
1655         SGEN_LOG (1, "Start nursery collection %d %p-%p, size: %d", gc_stats.minor_gc_count, nursery_section->data, nursery_section->end_data, (int)(nursery_section->end_data - nursery_section->data));
1656
1657         /* world must be stopped already */
1658         TV_GETTIME (btv);
1659         time_minor_pre_collection_fragment_clear += TV_ELAPSED (atv, btv);
1660
1661         sgen_client_pre_collection_checks ();
1662
1663         major_collector.start_nursery_collection ();
1664
1665         sgen_memgov_minor_collection_start ();
1666
1667         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, is_parallel);
1668         ctx = CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, &gc_thread_gray_queue);
1669
1670         gc_stats.minor_gc_count ++;
1671
1672         sgen_process_fin_stage_entries ();
1673
1674         /* pin from pinned handles */
1675         sgen_init_pinning ();
1676         sgen_client_binary_protocol_mark_start (GENERATION_NURSERY);
1677         pin_from_roots (nursery_section->data, nursery_section->end_data, ctx);
1678         /* pin cemented objects */
1679         sgen_pin_cemented_objects ();
1680         /* identify pinned objects */
1681         sgen_optimize_pin_queue ();
1682         sgen_pinning_setup_section (nursery_section);
1683
1684         pin_objects_in_nursery (FALSE, ctx);
1685         sgen_pinning_trim_queue_to_section (nursery_section);
1686
1687         if (remset_consistency_checks)
1688                 sgen_check_remset_consistency ();
1689
1690         if (whole_heap_check_before_collection) {
1691                 sgen_clear_nursery_fragments ();
1692                 sgen_check_whole_heap (FALSE);
1693         }
1694
1695         TV_GETTIME (atv);
1696         time_minor_pinning += TV_ELAPSED (btv, atv);
1697         SGEN_LOG (2, "Finding pinned pointers: %zd in %lld usecs", sgen_get_pinned_count (), (long long)TV_ELAPSED (btv, atv));
1698         SGEN_LOG (4, "Start scan with %zd pinned objects", sgen_get_pinned_count ());
1699
1700         remset.start_scan_remsets ();
1701
1702         enqueue_scan_remembered_set_jobs (&gc_thread_gray_queue, is_parallel ? object_ops_par : object_ops_nopar, is_parallel);
1703
1704         /* we don't have complete write barrier yet, so we scan all the old generation sections */
1705         TV_GETTIME (btv);
1706         time_minor_scan_remsets += TV_ELAPSED (atv, btv);
1707         SGEN_LOG (2, "Old generation scan: %lld usecs", (long long)TV_ELAPSED (atv, btv));
1708
1709         sgen_pin_stats_report ();
1710
1711         /* FIXME: Why do we do this at this specific, seemingly random, point? */
1712         sgen_client_collecting_minor (&fin_ready_queue, &critical_fin_queue);
1713
1714         TV_GETTIME (atv);
1715         time_minor_scan_pinned += TV_ELAPSED (btv, atv);
1716
1717         enqueue_scan_from_roots_jobs (&gc_thread_gray_queue, nursery_section->data, nursery_section->end_data, is_parallel ? object_ops_par : object_ops_nopar, is_parallel);
1718
1719         if (is_parallel) {
1720                 gray_queue_redirect (&gc_thread_gray_queue);
1721                 sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1722                 sgen_workers_join ();
1723         }
1724
1725         TV_GETTIME (btv);
1726         time_minor_scan_roots += TV_ELAPSED (atv, btv);
1727
1728         finish_gray_stack (GENERATION_NURSERY, ctx);
1729
1730         TV_GETTIME (atv);
1731         time_minor_finish_gray_stack += TV_ELAPSED (btv, atv);
1732         sgen_client_binary_protocol_mark_end (GENERATION_NURSERY);
1733
1734         if (objects_pinned) {
1735                 sgen_optimize_pin_queue ();
1736                 sgen_pinning_setup_section (nursery_section);
1737         }
1738
1739         /*
1740          * This is the latest point at which we can do this check, because
1741          * sgen_build_nursery_fragments() unpins nursery objects again.
1742          */
1743         if (remset_consistency_checks)
1744                 sgen_check_remset_consistency ();
1745
1746         sgen_resize_nursery ();
1747
1748         /* walk the pin_queue, build up the fragment list of free memory, unmark
1749          * pinned objects as we go, memzero() the empty fragments so they are ready for the
1750          * next allocations.
1751          */
1752         sgen_client_binary_protocol_reclaim_start (GENERATION_NURSERY);
1753         fragment_total = sgen_build_nursery_fragments (nursery_section, unpin_queue);
1754         if (!fragment_total)
1755                 degraded_mode = 1;
1756
1757         /* Clear TLABs for all threads */
1758         sgen_clear_tlabs ();
1759
1760         sgen_client_binary_protocol_reclaim_end (GENERATION_NURSERY);
1761         TV_GETTIME (btv);
1762         time_minor_fragment_creation += TV_ELAPSED (atv, btv);
1763         SGEN_LOG (2, "Fragment creation: %lld usecs, %lu bytes available", (long long)TV_ELAPSED (atv, btv), (unsigned long)fragment_total);
1764
1765         if (remset_consistency_checks)
1766                 sgen_check_major_refs ();
1767
1768         major_collector.finish_nursery_collection ();
1769
1770         TV_GETTIME (last_minor_collection_end_tv);
1771         gc_stats.minor_gc_time += TV_ELAPSED (last_minor_collection_start_tv, last_minor_collection_end_tv);
1772
1773         sgen_debug_dump_heap ("minor", gc_stats.minor_gc_count - 1, NULL);
1774
1775         /* prepare the pin queue for the next collection */
1776         sgen_finish_pinning ();
1777         if (sgen_have_pending_finalizers ()) {
1778                 SGEN_LOG (4, "Finalizer-thread wakeup");
1779                 sgen_client_finalize_notify ();
1780         }
1781         sgen_pin_stats_reset ();
1782         /* clear cemented hash */
1783         sgen_cement_clear_below_threshold ();
1784
1785         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
1786
1787         check_scan_starts ();
1788
1789         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
1790
1791         sgen_memgov_minor_collection_end (reason, is_overflow);
1792
1793         /*objects are late pinned because of lack of memory, so a major is a good call*/
1794         needs_major = objects_pinned > 0;
1795         current_collection_generation = -1;
1796         objects_pinned = 0;
1797
1798         binary_protocol_collection_end (gc_stats.minor_gc_count - 1, GENERATION_NURSERY, 0, 0);
1799
1800         if (check_nursery_objects_pinned && !sgen_minor_collector.is_split)
1801                 sgen_check_nursery_objects_pinned (unpin_queue != NULL);
1802
1803         return needs_major;
1804 }
1805
1806 typedef enum {
1807         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_SERIAL,
1808         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT,
1809         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT
1810 } CopyOrMarkFromRootsMode;
1811
1812 static void
1813 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)
1814 {
1815         LOSObject *bigobj;
1816         TV_DECLARE (atv);
1817         TV_DECLARE (btv);
1818         /* FIXME: only use these values for the precise scan
1819          * note that to_space pointers should be excluded anyway...
1820          */
1821         char *heap_start = NULL;
1822         char *heap_end = (char*)-1;
1823         ScanCopyContext ctx = CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, gc_thread_gray_queue);
1824         gboolean concurrent = mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_SERIAL;
1825
1826         SGEN_ASSERT (0, !!concurrent == !!concurrent_collection_in_progress, "We've been called with the wrong mode.");
1827
1828         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1829                 /*This cleans up unused fragments */
1830                 sgen_nursery_allocator_prepare_for_pinning ();
1831
1832                 if (do_concurrent_checks)
1833                         sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
1834         } else {
1835                 /* The concurrent collector doesn't touch the nursery. */
1836                 sgen_nursery_alloc_prepare_for_major ();
1837         }
1838
1839         TV_GETTIME (atv);
1840
1841         /* Pinning depends on this */
1842         sgen_clear_nursery_fragments ();
1843
1844         if (whole_heap_check_before_collection)
1845                 sgen_check_whole_heap (TRUE);
1846
1847         TV_GETTIME (btv);
1848         time_major_pre_collection_fragment_clear += TV_ELAPSED (atv, btv);
1849
1850         objects_pinned = 0;
1851
1852         sgen_client_pre_collection_checks ();
1853
1854         if (mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1855                 /* Remsets are not useful for a major collection */
1856                 remset.clear_cards ();
1857         }
1858
1859         sgen_process_fin_stage_entries ();
1860
1861         TV_GETTIME (atv);
1862         sgen_init_pinning ();
1863         SGEN_LOG (6, "Collecting pinned addresses");
1864         pin_from_roots ((void*)lowest_heap_address, (void*)highest_heap_address, ctx);
1865         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1866                 /* Pin cemented objects that were forced */
1867                 sgen_pin_cemented_objects ();
1868         }
1869         sgen_optimize_pin_queue ();
1870         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1871                 /*
1872                  * Cemented objects that are in the pinned list will be marked. When
1873                  * marking concurrently we won't mark mod-union cards for these objects.
1874                  * Instead they will remain cemented until the next major collection,
1875                  * when we will recheck if they are still pinned in the roots.
1876                  */
1877                 sgen_cement_force_pinned ();
1878         }
1879
1880         sgen_client_collecting_major_1 ();
1881
1882         /*
1883          * pin_queue now contains all candidate pointers, sorted and
1884          * uniqued.  We must do two passes now to figure out which
1885          * objects are pinned.
1886          *
1887          * The first is to find within the pin_queue the area for each
1888          * section.  This requires that the pin_queue be sorted.  We
1889          * also process the LOS objects and pinned chunks here.
1890          *
1891          * The second, destructive, pass is to reduce the section
1892          * areas to pointers to the actually pinned objects.
1893          */
1894         SGEN_LOG (6, "Pinning from sections");
1895         /* first pass for the sections */
1896         sgen_find_section_pin_queue_start_end (nursery_section);
1897         /* identify possible pointers to the insize of large objects */
1898         SGEN_LOG (6, "Pinning from large objects");
1899         for (bigobj = los_object_list; bigobj; bigobj = bigobj->next) {
1900                 size_t dummy;
1901                 if (sgen_find_optimized_pin_queue_area ((char*)bigobj->data, (char*)bigobj->data + sgen_los_object_size (bigobj), &dummy, &dummy)) {
1902                         binary_protocol_pin (bigobj->data, (gpointer)LOAD_VTABLE (bigobj->data), safe_object_get_size (bigobj->data));
1903
1904                         if (sgen_los_object_is_pinned (bigobj->data)) {
1905                                 SGEN_ASSERT (0, mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT, "LOS objects can only be pinned here after concurrent marking.");
1906                                 continue;
1907                         }
1908                         sgen_los_pin_object (bigobj->data);
1909                         if (SGEN_OBJECT_HAS_REFERENCES (bigobj->data))
1910                                 GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (gc_thread_gray_queue, bigobj->data, sgen_obj_get_descriptor ((GCObject*)bigobj->data));
1911                         sgen_pin_stats_register_object (bigobj->data, GENERATION_OLD);
1912                         SGEN_LOG (6, "Marked large object %p (%s) size: %lu from roots", bigobj->data,
1913                                         sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (bigobj->data)),
1914                                         (unsigned long)sgen_los_object_size (bigobj));
1915
1916                         sgen_client_pinned_los_object (bigobj->data);
1917                 }
1918         }
1919
1920         pin_objects_in_nursery (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT, ctx);
1921         if (check_nursery_objects_pinned && !sgen_minor_collector.is_split)
1922                 sgen_check_nursery_objects_pinned (mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT);
1923
1924         major_collector.pin_objects (gc_thread_gray_queue);
1925         if (old_next_pin_slot)
1926                 *old_next_pin_slot = sgen_get_pinned_count ();
1927
1928         TV_GETTIME (btv);
1929         time_major_pinning += TV_ELAPSED (atv, btv);
1930         SGEN_LOG (2, "Finding pinned pointers: %zd in %lld usecs", sgen_get_pinned_count (), (long long)TV_ELAPSED (atv, btv));
1931         SGEN_LOG (4, "Start scan with %zd pinned objects", sgen_get_pinned_count ());
1932
1933         major_collector.init_to_space ();
1934
1935         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Why are the workers not done when we start or finish a major collection?");
1936         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1937                 if (object_ops_par != NULL)
1938                         sgen_workers_set_num_active_workers (0);
1939                 if (sgen_workers_have_idle_work ()) {
1940                         /*
1941                          * We force the finish of the worker with the new object ops context
1942                          * which can also do copying. We need to have finished pinning.
1943                          */
1944                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1945
1946                         sgen_workers_join ();
1947                 }
1948         }
1949
1950 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
1951         main_gc_thread = mono_native_thread_self ();
1952 #endif
1953
1954         sgen_client_collecting_major_2 ();
1955
1956         TV_GETTIME (atv);
1957         time_major_scan_pinned += TV_ELAPSED (btv, atv);
1958
1959         sgen_client_collecting_major_3 (&fin_ready_queue, &critical_fin_queue);
1960
1961         enqueue_scan_from_roots_jobs (gc_thread_gray_queue, heap_start, heap_end, object_ops_nopar, FALSE);
1962
1963         TV_GETTIME (btv);
1964         time_major_scan_roots += TV_ELAPSED (atv, btv);
1965
1966         /*
1967          * We start the concurrent worker after pinning and after we scanned the roots
1968          * in order to make sure that the worker does not finish before handling all
1969          * the roots.
1970          */
1971         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1972                 sgen_workers_set_num_active_workers (1);
1973                 gray_queue_redirect (gc_thread_gray_queue);
1974                 if (precleaning_enabled) {
1975                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, workers_finish_callback);
1976                 } else {
1977                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1978                 }
1979         }
1980
1981         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1982                 int i, split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
1983                 gboolean parallel = object_ops_par != NULL;
1984
1985                 /* If we're not parallel we finish the collection on the gc thread */
1986                 if (parallel)
1987                         gray_queue_redirect (gc_thread_gray_queue);
1988
1989                 /* Mod union card table */
1990                 for (i = 0; i < split_count; i++) {
1991                         ParallelScanJob *psj;
1992
1993                         psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan mod union cardtable", job_scan_major_mod_union_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1994                         psj->scan_job.ops = object_ops_par ? object_ops_par : object_ops_nopar;
1995                         psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1996                         psj->job_index = i;
1997                         sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, parallel);
1998
1999                         psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan LOS mod union cardtable", job_scan_los_mod_union_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
2000                         psj->scan_job.ops = object_ops_par ? object_ops_par : object_ops_nopar;
2001                         psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
2002                         psj->job_index = i;
2003                         sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, parallel);
2004                 }
2005
2006                 if (parallel) {
2007                         /*
2008                          * If we enqueue a job while workers are running we need to sgen_workers_ensure_awake
2009                          * in order to make sure that we are running the idle func and draining all worker
2010                          * gray queues. The operation of starting workers implies this, so we start them after
2011                          * in order to avoid doing this operation twice. The workers will drain the main gray
2012                          * stack that contained roots and pinned objects and also scan the mod union card
2013                          * table.
2014                          */
2015                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
2016                         sgen_workers_join ();
2017                 }
2018         }
2019
2020         sgen_pin_stats_report ();
2021
2022         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
2023                 sgen_finish_pinning ();
2024
2025                 sgen_pin_stats_reset ();
2026
2027                 if (do_concurrent_checks)
2028                         sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
2029         }
2030 }
2031
2032 static void
2033 major_start_collection (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, const char *reason, gboolean concurrent, size_t *old_next_pin_slot)
2034 {
2035         SgenObjectOperations *object_ops_nopar, *object_ops_par = NULL;
2036
2037         binary_protocol_collection_begin (gc_stats.major_gc_count, GENERATION_OLD);
2038
2039         current_collection_generation = GENERATION_OLD;
2040
2041         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2042
2043         if (!concurrent)
2044                 sgen_cement_reset ();
2045
2046         if (concurrent) {
2047                 g_assert (major_collector.is_concurrent);
2048                 concurrent_collection_in_progress = TRUE;
2049
2050                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_concurrent_start;
2051                 if (major_collector.is_parallel)
2052                         object_ops_par = &major_collector.major_ops_conc_par_start;
2053
2054         } else {
2055                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_serial;
2056         }
2057
2058         reset_pinned_from_failed_allocation ();
2059
2060         sgen_memgov_major_collection_start (concurrent, reason);
2061
2062         //count_ref_nonref_objs ();
2063         //consistency_check ();
2064
2065         check_scan_starts ();
2066
2067         degraded_mode = 0;
2068         SGEN_LOG (1, "Start major collection %d", gc_stats.major_gc_count);
2069         gc_stats.major_gc_count ++;
2070
2071         if (major_collector.start_major_collection)
2072                 major_collector.start_major_collection ();
2073
2074         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);
2075 }
2076
2077 static void
2078 major_finish_collection (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, const char *reason, gboolean is_overflow, size_t old_next_pin_slot, gboolean forced)
2079 {
2080         ScannedObjectCounts counts;
2081         SgenObjectOperations *object_ops_nopar;
2082         mword fragment_total;
2083         TV_DECLARE (atv);
2084         TV_DECLARE (btv);
2085
2086         TV_GETTIME (btv);
2087
2088         if (concurrent_collection_in_progress) {
2089                 SgenObjectOperations *object_ops_par = NULL;
2090
2091                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_concurrent_finish;
2092                 if (major_collector.is_parallel)
2093                         object_ops_par = &major_collector.major_ops_conc_par_finish;
2094
2095                 major_copy_or_mark_from_roots (gc_thread_gray_queue, NULL, COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT, object_ops_nopar, object_ops_par);
2096
2097 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
2098                 main_gc_thread = NULL;
2099 #endif
2100         } else {
2101                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_serial;
2102         }
2103
2104         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2105
2106         finish_gray_stack (GENERATION_OLD, CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, gc_thread_gray_queue));
2107         TV_GETTIME (atv);
2108         time_major_finish_gray_stack += TV_ELAPSED (btv, atv);
2109
2110         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Can't have workers working after joining");
2111
2112         if (objects_pinned) {
2113                 g_assert (!concurrent_collection_in_progress);
2114
2115                 /*
2116                  * This is slow, but we just OOM'd.
2117                  *
2118                  * See comment at `sgen_pin_queue_clear_discarded_entries` for how the pin
2119                  * queue is laid out at this point.
2120                  */
2121                 sgen_pin_queue_clear_discarded_entries (nursery_section, old_next_pin_slot);
2122                 /*
2123                  * We need to reestablish all pinned nursery objects in the pin queue
2124                  * because they're needed for fragment creation.  Unpinning happens by
2125                  * walking the whole queue, so it's not necessary to reestablish where major
2126                  * heap block pins are - all we care is that they're still in there
2127                  * somewhere.
2128                  */
2129                 sgen_optimize_pin_queue ();
2130                 sgen_find_section_pin_queue_start_end (nursery_section);
2131                 objects_pinned = 0;
2132         }
2133
2134         reset_heap_boundaries ();
2135         sgen_update_heap_boundaries ((mword)sgen_get_nursery_start (), (mword)sgen_get_nursery_end ());
2136
2137         /* walk the pin_queue, build up the fragment list of free memory, unmark
2138          * pinned objects as we go, memzero() the empty fragments so they are ready for the
2139          * next allocations.
2140          */
2141         fragment_total = sgen_build_nursery_fragments (nursery_section, NULL);
2142         if (!fragment_total)
2143                 degraded_mode = 1;
2144         SGEN_LOG (4, "Free space in nursery after major %ld", (long)fragment_total);
2145
2146         if (do_concurrent_checks && concurrent_collection_in_progress)
2147                 sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
2148
2149         /* prepare the pin queue for the next collection */
2150         sgen_finish_pinning ();
2151
2152         /* Clear TLABs for all threads */
2153         sgen_clear_tlabs ();
2154
2155         sgen_pin_stats_reset ();
2156
2157         sgen_cement_clear_below_threshold ();
2158
2159         if (check_mark_bits_after_major_collection)
2160                 sgen_check_heap_marked (concurrent_collection_in_progress);
2161
2162         TV_GETTIME (btv);
2163         time_major_fragment_creation += TV_ELAPSED (atv, btv);
2164
2165         binary_protocol_sweep_begin (GENERATION_OLD, !major_collector.sweeps_lazily);
2166         sgen_memgov_major_pre_sweep ();
2167
2168         TV_GETTIME (atv);
2169         time_major_free_bigobjs += TV_ELAPSED (btv, atv);
2170
2171         sgen_los_sweep ();
2172
2173         TV_GETTIME (btv);
2174         time_major_los_sweep += TV_ELAPSED (atv, btv);
2175
2176         major_collector.sweep ();
2177
2178         binary_protocol_sweep_end (GENERATION_OLD, !major_collector.sweeps_lazily);
2179
2180         TV_GETTIME (atv);
2181         time_major_sweep += TV_ELAPSED (btv, atv);
2182
2183         sgen_debug_dump_heap ("major", gc_stats.major_gc_count - 1, reason);
2184
2185         if (sgen_have_pending_finalizers ()) {
2186                 SGEN_LOG (4, "Finalizer-thread wakeup");
2187                 sgen_client_finalize_notify ();
2188         }
2189
2190         sgen_memgov_major_collection_end (forced, concurrent_collection_in_progress, reason, is_overflow);
2191         current_collection_generation = -1;
2192
2193         memset (&counts, 0, sizeof (ScannedObjectCounts));
2194         major_collector.finish_major_collection (&counts);
2195
2196         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2197
2198         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Can't have workers working after major collection has finished");
2199         if (concurrent_collection_in_progress)
2200                 concurrent_collection_in_progress = FALSE;
2201
2202         check_scan_starts ();
2203
2204         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
2205
2206         //consistency_check ();
2207
2208         binary_protocol_collection_end (gc_stats.major_gc_count - 1, GENERATION_OLD, counts.num_scanned_objects, counts.num_unique_scanned_objects);
2209 }
2210
2211 static gboolean
2212 major_do_collection (const char *reason, gboolean is_overflow, gboolean forced)
2213 {
2214         TV_DECLARE (time_start);
2215         TV_DECLARE (time_end);
2216         size_t old_next_pin_slot;
2217         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2218
2219         if (disable_major_collections)
2220                 return FALSE;
2221
2222         if (major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked) {
2223                 long long num_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2224                 g_assert (!num_marked);
2225         }
2226
2227         /* world must be stopped already */
2228         TV_GETTIME (time_start);
2229
2230         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, FALSE);
2231         major_start_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, FALSE, &old_next_pin_slot);
2232         major_finish_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, is_overflow, old_next_pin_slot, forced);
2233         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2234
2235         TV_GETTIME (time_end);
2236         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (time_start, time_end);
2237
2238         /* FIXME: also report this to the user, preferably in gc-end. */
2239         if (major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked)
2240                 major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2241
2242         return bytes_pinned_from_failed_allocation > 0;
2243 }
2244
2245 static void
2246 major_start_concurrent_collection (const char *reason)
2247 {
2248         TV_DECLARE (time_start);
2249         TV_DECLARE (time_end);
2250         long long num_objects_marked;
2251         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2252
2253         if (disable_major_collections)
2254                 return;
2255
2256         TV_GETTIME (time_start);
2257         SGEN_TV_GETTIME (time_major_conc_collection_start);
2258
2259         num_objects_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2260         g_assert (num_objects_marked == 0);
2261
2262         binary_protocol_concurrent_start ();
2263
2264         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, TRUE);
2265         // FIXME: store reason and pass it when finishing
2266         major_start_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, TRUE, NULL);
2267         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2268
2269         num_objects_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2270
2271         TV_GETTIME (time_end);
2272         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (time_start, time_end);
2273
2274         current_collection_generation = -1;
2275 }
2276
2277 /*
2278  * Returns whether the major collection has finished.
2279  */
2280 static gboolean
2281 major_should_finish_concurrent_collection (void)
2282 {
2283         return sgen_workers_all_done ();
2284 }
2285
2286 static void
2287 major_update_concurrent_collection (void)
2288 {
2289         TV_DECLARE (total_start);
2290         TV_DECLARE (total_end);
2291
2292         TV_GETTIME (total_start);
2293
2294         binary_protocol_concurrent_update ();
2295
2296         major_collector.update_cardtable_mod_union ();
2297         sgen_los_update_cardtable_mod_union ();
2298
2299         TV_GETTIME (total_end);
2300         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (total_start, total_end);
2301 }
2302
2303 static void
2304 major_finish_concurrent_collection (gboolean forced)
2305 {
2306         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2307         TV_DECLARE (total_start);
2308         TV_DECLARE (total_end);
2309
2310         TV_GETTIME (total_start);
2311
2312         binary_protocol_concurrent_finish ();
2313
2314         /*
2315          * We need to stop all workers since we're updating the cardtable below.
2316          * The workers will be resumed with a finishing pause context to avoid
2317          * additional cardtable and object scanning.
2318          */
2319         sgen_workers_stop_all_workers ();
2320
2321         SGEN_TV_GETTIME (time_major_conc_collection_end);
2322         gc_stats.major_gc_time_concurrent += SGEN_TV_ELAPSED (time_major_conc_collection_start, time_major_conc_collection_end);
2323
2324         major_collector.update_cardtable_mod_union ();
2325         sgen_los_update_cardtable_mod_union ();
2326
2327         if (mod_union_consistency_check)
2328                 sgen_check_mod_union_consistency ();
2329
2330         current_collection_generation = GENERATION_OLD;
2331         sgen_cement_reset ();
2332         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, FALSE);
2333         major_finish_collection (&gc_thread_gray_queue, "finishing", FALSE, -1, forced);
2334         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2335
2336         TV_GETTIME (total_end);
2337         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (total_start, total_end);
2338
2339         current_collection_generation = -1;
2340 }
2341
2342 /*
2343  * Ensure an allocation request for @size will succeed by freeing enough memory.
2344  *
2345  * LOCKING: The GC lock MUST be held.
2346  */
2347 void
2348 sgen_ensure_free_space (size_t size, int generation)
2349 {
2350         int generation_to_collect = -1;
2351         const char *reason = NULL;
2352
2353         if (generation == GENERATION_OLD) {
2354                 if (sgen_need_major_collection (size)) {
2355                         reason = "LOS overflow";
2356                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2357                 }
2358         } else {
2359                 if (degraded_mode) {
2360                         if (sgen_need_major_collection (size)) {
2361                                 reason = "Degraded mode overflow";
2362                                 generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2363                         }
2364                 } else if (sgen_need_major_collection (size)) {
2365                         reason = concurrent_collection_in_progress ? "Forced finish concurrent collection" : "Minor allowance";
2366                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2367                 } else {
2368                         generation_to_collect = GENERATION_NURSERY;
2369                         reason = "Nursery full";                        
2370                 }
2371         }
2372
2373         if (generation_to_collect == -1) {
2374                 if (concurrent_collection_in_progress && sgen_workers_all_done ()) {
2375                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2376                         reason = "Finish concurrent collection";
2377                 }
2378         }
2379
2380         if (generation_to_collect == -1)
2381                 return;
2382         sgen_perform_collection (size, generation_to_collect, reason, FALSE, TRUE);
2383 }
2384
2385 /*
2386  * LOCKING: Assumes the GC lock is held.
2387  */
2388 void
2389 sgen_perform_collection (size_t requested_size, int generation_to_collect, const char *reason, gboolean wait_to_finish, gboolean stw)
2390 {
2391         TV_DECLARE (gc_total_start);
2392         TV_DECLARE (gc_total_end);
2393         int overflow_generation_to_collect = -1;
2394         int oldest_generation_collected = generation_to_collect;
2395         const char *overflow_reason = NULL;
2396         gboolean finish_concurrent = concurrent_collection_in_progress && (major_should_finish_concurrent_collection () || generation_to_collect == GENERATION_OLD);
2397
2398         binary_protocol_collection_requested (generation_to_collect, requested_size, wait_to_finish ? 1 : 0);
2399
2400         SGEN_ASSERT (0, generation_to_collect == GENERATION_NURSERY || generation_to_collect == GENERATION_OLD, "What generation is this?");
2401
2402         if (stw)
2403                 sgen_stop_world (generation_to_collect);
2404         else
2405                 SGEN_ASSERT (0, sgen_is_world_stopped (), "We can only collect if the world is stopped");
2406                 
2407
2408         TV_GETTIME (gc_total_start);
2409
2410         // FIXME: extract overflow reason
2411         // FIXME: minor overflow for concurrent case
2412         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY && !finish_concurrent) {
2413                 if (concurrent_collection_in_progress)
2414                         major_update_concurrent_collection ();
2415
2416                 if (collect_nursery (reason, FALSE, NULL) && !concurrent_collection_in_progress) {
2417                         overflow_generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2418                         overflow_reason = "Minor overflow";
2419                 }
2420         } else if (finish_concurrent) {
2421                 major_finish_concurrent_collection (wait_to_finish);
2422                 oldest_generation_collected = GENERATION_OLD;
2423         } else {
2424                 SGEN_ASSERT (0, generation_to_collect == GENERATION_OLD, "We should have handled nursery collections above");
2425                 if (major_collector.is_concurrent && !wait_to_finish) {
2426                         collect_nursery ("Concurrent start", FALSE, NULL);
2427                         major_start_concurrent_collection (reason);
2428                         oldest_generation_collected = GENERATION_NURSERY;
2429                 } else if (major_do_collection (reason, FALSE, wait_to_finish)) {
2430                         overflow_generation_to_collect = GENERATION_NURSERY;
2431                         overflow_reason = "Excessive pinning";
2432                 }
2433         }
2434
2435         if (overflow_generation_to_collect != -1) {
2436                 SGEN_ASSERT (0, !concurrent_collection_in_progress, "We don't yet support overflow collections with the concurrent collector");
2437
2438                 /*
2439                  * We need to do an overflow collection, either because we ran out of memory
2440                  * or the nursery is fully pinned.
2441                  */
2442
2443                 if (overflow_generation_to_collect == GENERATION_NURSERY)
2444                         collect_nursery (overflow_reason, TRUE, NULL);
2445                 else
2446                         major_do_collection (overflow_reason, TRUE, wait_to_finish);
2447
2448                 oldest_generation_collected = MAX (oldest_generation_collected, overflow_generation_to_collect);
2449         }
2450
2451         SGEN_LOG (2, "Heap size: %lu, LOS size: %lu", (unsigned long)sgen_gc_get_total_heap_allocation (), (unsigned long)los_memory_usage);
2452
2453         /* this also sets the proper pointers for the next allocation */
2454         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY && !sgen_can_alloc_size (requested_size)) {
2455                 /* TypeBuilder and MonoMethod are killing mcs with fragmentation */
2456                 SGEN_LOG (1, "nursery collection didn't find enough room for %zd alloc (%zd pinned)", requested_size, sgen_get_pinned_count ());
2457                 sgen_dump_pin_queue ();
2458                 degraded_mode = 1;
2459         }
2460
2461         TV_GETTIME (gc_total_end);
2462         time_max = MAX (time_max, TV_ELAPSED (gc_total_start, gc_total_end));
2463
2464         if (stw)
2465                 sgen_restart_world (oldest_generation_collected);
2466 }
2467
2468 /*
2469  * ######################################################################
2470  * ########  Memory allocation from the OS
2471  * ######################################################################
2472  * This section of code deals with getting memory from the OS and
2473  * allocating memory for GC-internal data structures.
2474  * Internal memory can be handled with a freelist for small objects.
2475  */
2476
2477 /*
2478  * Debug reporting.
2479  */
2480 G_GNUC_UNUSED static void
2481 report_internal_mem_usage (void)
2482 {
2483         printf ("Internal memory usage:\n");
2484         sgen_report_internal_mem_usage ();
2485         printf ("Pinned memory usage:\n");
2486         major_collector.report_pinned_memory_usage ();
2487 }
2488
2489 /*
2490  * ######################################################################
2491  * ########  Finalization support
2492  * ######################################################################
2493  */
2494
2495 /*
2496  * If the object has been forwarded it means it's still referenced from a root. 
2497  * If it is pinned it's still alive as well.
2498  * A LOS object is only alive if we have pinned it.
2499  * Return TRUE if @obj is ready to be finalized.
2500  */
2501 static inline gboolean
2502 sgen_is_object_alive (GCObject *object)
2503 {
2504         if (ptr_in_nursery (object))
2505                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
2506
2507         return sgen_major_is_object_alive (object);
2508 }
2509
2510 /*
2511  * This function returns true if @object is either alive and belongs to the
2512  * current collection - major collections are full heap, so old gen objects
2513  * are never alive during a minor collection.
2514  */
2515 static inline int
2516 sgen_is_object_alive_and_on_current_collection (GCObject *object)
2517 {
2518         if (ptr_in_nursery (object))
2519                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
2520
2521         if (current_collection_generation == GENERATION_NURSERY)
2522                 return FALSE;
2523
2524         return sgen_major_is_object_alive (object);
2525 }
2526
2527
2528 gboolean
2529 sgen_gc_is_object_ready_for_finalization (GCObject *object)
2530 {
2531         return !sgen_is_object_alive (object);
2532 }
2533
2534 void
2535 sgen_queue_finalization_entry (GCObject *obj)
2536 {
2537         gboolean critical = sgen_client_object_has_critical_finalizer (obj);
2538
2539         sgen_pointer_queue_add (critical ? &critical_fin_queue : &fin_ready_queue, obj);
2540
2541         sgen_client_object_queued_for_finalization (obj);
2542 }
2543
2544 gboolean
2545 sgen_object_is_live (GCObject *obj)
2546 {
2547         return sgen_is_object_alive_and_on_current_collection (obj);
2548 }
2549
2550 /*
2551  * `System.GC.WaitForPendingFinalizers` first checks `sgen_have_pending_finalizers()` to
2552  * determine whether it can exit quickly.  The latter must therefore only return FALSE if
2553  * all finalizers have really finished running.
2554  *
2555  * `sgen_gc_invoke_finalizers()` first dequeues a finalizable object, and then finalizes it.
2556  * This means that just checking whether the queues are empty leaves the possibility that an
2557  * object might have been dequeued but not yet finalized.  That's why we need the additional
2558  * flag `pending_unqueued_finalizer`.
2559  */
2560
2561 static volatile gboolean pending_unqueued_finalizer = FALSE;
2562 volatile gboolean sgen_suspend_finalizers = FALSE;
2563
2564 void
2565 sgen_set_suspend_finalizers (void)
2566 {
2567         sgen_suspend_finalizers = TRUE;
2568 }
2569
2570 int
2571 sgen_gc_invoke_finalizers (void)
2572 {
2573         int count = 0;
2574
2575         g_assert (!pending_unqueued_finalizer);
2576
2577         /* FIXME: batch to reduce lock contention */
2578         while (sgen_have_pending_finalizers ()) {
2579                 GCObject *obj;
2580
2581                 LOCK_GC;
2582
2583                 /*
2584                  * We need to set `pending_unqueued_finalizer` before dequeing the
2585                  * finalizable object.
2586                  */
2587                 if (!sgen_pointer_queue_is_empty (&fin_ready_queue)) {
2588                         pending_unqueued_finalizer = TRUE;
2589                         mono_memory_write_barrier ();
2590                         obj = (GCObject *)sgen_pointer_queue_pop (&fin_ready_queue);
2591                 } else if (!sgen_pointer_queue_is_empty (&critical_fin_queue)) {
2592                         pending_unqueued_finalizer = TRUE;
2593                         mono_memory_write_barrier ();
2594                         obj = (GCObject *)sgen_pointer_queue_pop (&critical_fin_queue);
2595                 } else {
2596                         obj = NULL;
2597                 }
2598
2599                 if (obj)
2600                         SGEN_LOG (7, "Finalizing object %p (%s)", obj, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj)));
2601
2602                 UNLOCK_GC;
2603
2604                 if (!obj)
2605                         break;
2606
2607                 count++;
2608                 /* the object is on the stack so it is pinned */
2609                 /*g_print ("Calling finalizer for object: %p (%s)\n", obj, sgen_client_object_safe_name (obj));*/
2610                 sgen_client_run_finalize (obj);
2611         }
2612
2613         if (pending_unqueued_finalizer) {
2614                 mono_memory_write_barrier ();
2615                 pending_unqueued_finalizer = FALSE;
2616         }
2617
2618         return count;
2619 }
2620
2621 gboolean
2622 sgen_have_pending_finalizers (void)
2623 {
2624         if (sgen_suspend_finalizers)
2625                 return FALSE;
2626         return pending_unqueued_finalizer || !sgen_pointer_queue_is_empty (&fin_ready_queue) || !sgen_pointer_queue_is_empty (&critical_fin_queue);
2627 }
2628
2629 /*
2630  * ######################################################################
2631  * ########  registered roots support
2632  * ######################################################################
2633  */
2634
2635 /*
2636  * We do not coalesce roots.
2637  */
2638 int
2639 sgen_register_root (char *start, size_t size, SgenDescriptor descr, int root_type, int source, const char *msg)
2640 {
2641         RootRecord new_root;
2642         int i;
2643         LOCK_GC;
2644         for (i = 0; i < ROOT_TYPE_NUM; ++i) {
2645                 RootRecord *root = (RootRecord *)sgen_hash_table_lookup (&roots_hash [i], start);
2646                 /* we allow changing the size and the descriptor (for thread statics etc) */
2647                 if (root) {
2648                         size_t old_size = root->end_root - start;
2649                         root->end_root = start + size;
2650                         SGEN_ASSERT (0, !!root->root_desc == !!descr, "Can't change whether a root is precise or conservative.");
2651                         SGEN_ASSERT (0, root->source == source, "Can't change a root's source identifier.");
2652                         SGEN_ASSERT (0, !!root->msg == !!msg, "Can't change a root's message.");
2653                         root->root_desc = descr;
2654                         roots_size += size;
2655                         roots_size -= old_size;
2656                         UNLOCK_GC;
2657                         return TRUE;
2658                 }
2659         }
2660
2661         new_root.end_root = start + size;
2662         new_root.root_desc = descr;
2663         new_root.source = source;
2664         new_root.msg = msg;
2665
2666         sgen_hash_table_replace (&roots_hash [root_type], start, &new_root, NULL);
2667         roots_size += size;
2668
2669         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);
2670
2671         UNLOCK_GC;
2672         return TRUE;
2673 }
2674
2675 void
2676 sgen_deregister_root (char* addr)
2677 {
2678         int root_type;
2679         RootRecord root;
2680
2681         LOCK_GC;
2682         for (root_type = 0; root_type < ROOT_TYPE_NUM; ++root_type) {
2683                 if (sgen_hash_table_remove (&roots_hash [root_type], addr, &root))
2684                         roots_size -= (root.end_root - addr);
2685         }
2686         UNLOCK_GC;
2687 }
2688
2689 void
2690 sgen_wbroots_iterate_live_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback cb)
2691 {
2692         void **start_root;
2693         RootRecord *root;
2694         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_WBARRIER], void **, start_root, RootRecord *, root) {
2695                 cb ((mword)start_root, (mword)root->end_root - (mword)start_root);
2696         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
2697 }
2698
2699 /* Root equivalent of sgen_client_cardtable_scan_object */
2700 static void
2701 sgen_wbroot_scan_card_table (void** start_root, mword size,  ScanCopyContext ctx)
2702 {
2703         ScanPtrFieldFunc scan_field_func = ctx.ops->scan_ptr_field;
2704         guint8 *card_data = sgen_card_table_get_card_scan_address ((mword)start_root);
2705         guint8 *card_base = card_data;
2706         mword card_count = sgen_card_table_number_of_cards_in_range ((mword)start_root, size);
2707         guint8 *card_data_end = card_data + card_count;
2708         mword extra_idx = 0;
2709         char *obj_start = sgen_card_table_align_pointer (start_root);
2710         char *obj_end = (char*)start_root + size;
2711 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2712         guint8 *overflow_scan_end = NULL;
2713 #endif
2714
2715 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2716         /*Check for overflow and if so, setup to scan in two steps*/
2717         if (card_data_end >= SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END) {
2718                 overflow_scan_end = sgen_shadow_cardtable + (card_data_end - SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END);
2719                 card_data_end = SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END;
2720         }
2721
2722 LOOP_HEAD:
2723 #endif
2724
2725         card_data = sgen_find_next_card (card_data, card_data_end);
2726
2727         for (; card_data < card_data_end; card_data = sgen_find_next_card (card_data + 1, card_data_end)) {
2728                 size_t idx = (card_data - card_base) + extra_idx;
2729                 char *start = (char*)(obj_start + idx * CARD_SIZE_IN_BYTES);
2730                 char *card_end = start + CARD_SIZE_IN_BYTES;
2731                 char *elem = start, *first_elem = start;
2732
2733                 /*
2734                  * Don't clean first and last card on 32bit systems since they
2735                  * may also be part from other roots.
2736                  */
2737                 if (card_data != card_base && card_data != (card_data_end - 1))
2738                         sgen_card_table_prepare_card_for_scanning (card_data);
2739
2740                 card_end = MIN (card_end, obj_end);
2741
2742                 if (elem < (char*)start_root)
2743                         first_elem = elem = (char*)start_root;
2744
2745                 for (; elem < card_end; elem += SIZEOF_VOID_P) {
2746                         if (*(GCObject**)elem)
2747                                 scan_field_func (NULL, (GCObject**)elem, ctx.queue);
2748                 }
2749
2750                 binary_protocol_card_scan (first_elem, elem - first_elem);
2751         }
2752
2753 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2754         if (overflow_scan_end) {
2755                 extra_idx = card_data - card_base;
2756                 card_base = card_data = sgen_shadow_cardtable;
2757                 card_data_end = overflow_scan_end;
2758                 overflow_scan_end = NULL;
2759                 goto LOOP_HEAD;
2760         }
2761 #endif
2762 }
2763
2764 void
2765 sgen_wbroots_scan_card_table (ScanCopyContext ctx)
2766 {
2767         void **start_root;
2768         RootRecord *root;
2769
2770         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_WBARRIER], void **, start_root, RootRecord *, root) {
2771                 SGEN_ASSERT (0, (root->root_desc & ROOT_DESC_TYPE_MASK) == ROOT_DESC_VECTOR, "Unsupported root type");
2772
2773                 sgen_wbroot_scan_card_table (start_root, (mword)root->end_root - (mword)start_root, ctx);
2774         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
2775 }
2776
2777 /*
2778  * ######################################################################
2779  * ########  Thread handling (stop/start code)
2780  * ######################################################################
2781  */
2782
2783 int
2784 sgen_get_current_collection_generation (void)
2785 {
2786         return current_collection_generation;
2787 }
2788
2789 void*
2790 sgen_thread_register (SgenThreadInfo* info, void *stack_bottom_fallback)
2791 {
2792         info->tlab_start = info->tlab_next = info->tlab_temp_end = info->tlab_real_end = NULL;
2793
2794         sgen_client_thread_register (info, stack_bottom_fallback);
2795
2796         return info;
2797 }
2798
2799 void
2800 sgen_thread_unregister (SgenThreadInfo *p)
2801 {
2802         sgen_client_thread_unregister (p);
2803 }
2804
2805 /*
2806  * ######################################################################
2807  * ########  Write barriers
2808  * ######################################################################
2809  */
2810
2811 /*
2812  * Note: the write barriers first do the needed GC work and then do the actual store:
2813  * this way the value is visible to the conservative GC scan after the write barrier
2814  * itself. If a GC interrupts the barrier in the middle, value will be kept alive by
2815  * the conservative scan, otherwise by the remembered set scan.
2816  */
2817
2818 /**
2819  * mono_gc_wbarrier_arrayref_copy:
2820  */
2821 void
2822 mono_gc_wbarrier_arrayref_copy (gpointer dest_ptr, gpointer src_ptr, int count)
2823 {
2824         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_arrayref_copy);
2825         /*This check can be done without taking a lock since dest_ptr array is pinned*/
2826         if (ptr_in_nursery (dest_ptr) || count <= 0) {
2827                 mono_gc_memmove_aligned (dest_ptr, src_ptr, count * sizeof (gpointer));
2828                 return;
2829         }
2830
2831 #ifdef SGEN_HEAVY_BINARY_PROTOCOL
2832         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ()) {
2833                 int i;
2834                 for (i = 0; i < count; ++i) {
2835                         gpointer dest = (gpointer*)dest_ptr + i;
2836                         gpointer obj = *((gpointer*)src_ptr + i);
2837                         if (obj)
2838                                 binary_protocol_wbarrier (dest, obj, (gpointer)LOAD_VTABLE (obj));
2839                 }
2840         }
2841 #endif
2842
2843         remset.wbarrier_arrayref_copy (dest_ptr, src_ptr, count);
2844 }
2845
2846 /**
2847  * mono_gc_wbarrier_generic_nostore:
2848  */
2849 void
2850 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (gpointer ptr)
2851 {
2852         gpointer obj;
2853
2854         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_generic_store);
2855
2856         sgen_client_wbarrier_generic_nostore_check (ptr);
2857
2858         obj = *(gpointer*)ptr;
2859         if (obj)
2860                 binary_protocol_wbarrier (ptr, obj, (gpointer)LOAD_VTABLE (obj));
2861
2862         /*
2863          * We need to record old->old pointer locations for the
2864          * concurrent collector.
2865          */
2866         if (!ptr_in_nursery (obj) && !concurrent_collection_in_progress) {
2867                 SGEN_LOG (8, "Skipping remset at %p", ptr);
2868                 return;
2869         }
2870
2871         SGEN_LOG (8, "Adding remset at %p", ptr);
2872
2873         remset.wbarrier_generic_nostore (ptr);
2874 }
2875
2876 /**
2877  * mono_gc_wbarrier_generic_store:
2878  */
2879 void
2880 mono_gc_wbarrier_generic_store (gpointer ptr, GCObject* value)
2881 {
2882         SGEN_LOG (8, "Wbarrier store at %p to %p (%s)", ptr, value, value ? sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (value)) : "null");
2883         SGEN_UPDATE_REFERENCE_ALLOW_NULL (ptr, value);
2884         if (ptr_in_nursery (value) || concurrent_collection_in_progress)
2885                 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (ptr);
2886         sgen_dummy_use (value);
2887 }
2888
2889 /**
2890  * mono_gc_wbarrier_generic_store_atomic:
2891  * Same as \c mono_gc_wbarrier_generic_store but performs the store
2892  * as an atomic operation with release semantics.
2893  */
2894 void
2895 mono_gc_wbarrier_generic_store_atomic (gpointer ptr, GCObject *value)
2896 {
2897         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_generic_store_atomic);
2898
2899         SGEN_LOG (8, "Wbarrier atomic store at %p to %p (%s)", ptr, value, value ? sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (value)) : "null");
2900
2901         InterlockedWritePointer ((volatile gpointer *)ptr, value);
2902
2903         if (ptr_in_nursery (value) || concurrent_collection_in_progress)
2904                 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (ptr);
2905
2906         sgen_dummy_use (value);
2907 }
2908
2909 void
2910 sgen_wbarrier_range_copy (gpointer _dest, gpointer _src, int size)
2911 {
2912         remset.wbarrier_range_copy (_dest,_src, size);
2913 }
2914
2915 /*
2916  * ######################################################################
2917  * ########  Other mono public interface functions.
2918  * ######################################################################
2919  */
2920
2921 void
2922 sgen_gc_collect (int generation)
2923 {
2924         LOCK_GC;
2925         if (generation > 1)
2926                 generation = 1;
2927         sgen_perform_collection (0, generation, "user request", TRUE, TRUE);
2928         UNLOCK_GC;
2929 }
2930
2931 int
2932 sgen_gc_collection_count (int generation)
2933 {
2934         if (generation == 0)
2935                 return gc_stats.minor_gc_count;
2936         return gc_stats.major_gc_count;
2937 }
2938
2939 size_t
2940 sgen_gc_get_used_size (void)
2941 {
2942         gint64 tot = 0;
2943         LOCK_GC;
2944         tot = los_memory_usage;
2945         tot += nursery_section->end_data - nursery_section->data;
2946         tot += major_collector.get_used_size ();
2947         /* FIXME: account for pinned objects */
2948         UNLOCK_GC;
2949         return tot;
2950 }
2951
2952 void
2953 sgen_env_var_error (const char *env_var, const char *fallback, const char *description_format, ...)
2954 {
2955         va_list ap;
2956
2957         va_start (ap, description_format);
2958
2959         fprintf (stderr, "Warning: In environment variable `%s': ", env_var);
2960         vfprintf (stderr, description_format, ap);
2961         if (fallback)
2962                 fprintf (stderr, " - %s", fallback);
2963         fprintf (stderr, "\n");
2964
2965         va_end (ap);
2966 }
2967
2968 static gboolean
2969 parse_double_in_interval (const char *env_var, const char *opt_name, const char *opt, double min, double max, double *result)
2970 {
2971         char *endptr;
2972         double val = strtod (opt, &endptr);
2973         if (endptr == opt) {
2974                 sgen_env_var_error (env_var, "Using default value.", "`%s` must be a number.", opt_name);
2975                 return FALSE;
2976         }
2977         else if (val < min || val > max) {
2978                 sgen_env_var_error (env_var, "Using default value.", "`%s` must be between %.2f - %.2f.", opt_name, min, max);
2979                 return FALSE;
2980         }
2981         *result = val;
2982         return TRUE;
2983 }
2984
2985 void
2986 sgen_gc_init (void)
2987 {
2988         char *env;
2989         char **opts, **ptr;
2990         char *major_collector_opt = NULL;
2991         char *minor_collector_opt = NULL;
2992         char *params_opts = NULL;
2993         char *debug_opts = NULL;
2994         size_t max_heap = 0;
2995         size_t soft_limit = 0;
2996         int result;
2997         gboolean debug_print_allowance = FALSE;
2998         double allowance_ratio = 0, save_target = 0;
2999         gboolean cement_enabled = TRUE;
3000         gboolean dynamic_nursery = FALSE;
3001         size_t min_nursery_size = 0, max_nursery_size = 0;
3002
3003         do {
3004                 result = InterlockedCompareExchange (&gc_initialized, -1, 0);
3005                 switch (result) {
3006                 case 1:
3007                         /* already inited */
3008                         return;
3009                 case -1:
3010                         /* being inited by another thread */
3011                         mono_thread_info_usleep (1000);
3012                         break;
3013                 case 0:
3014                         /* we will init it */
3015                         break;
3016                 default:
3017                         g_assert_not_reached ();
3018                 }
3019         } while (result != 0);
3020
3021         SGEN_TV_GETTIME (sgen_init_timestamp);
3022
3023 #ifdef SGEN_WITHOUT_MONO
3024         mono_thread_smr_init ();
3025 #endif
3026
3027         mono_coop_mutex_init (&gc_mutex);
3028
3029         gc_debug_file = stderr;
3030
3031         mono_coop_mutex_init (&sgen_interruption_mutex);
3032
3033         if ((env = g_getenv (MONO_GC_PARAMS_NAME)) || gc_params_options) {
3034                 params_opts = g_strdup_printf ("%s,%s", gc_params_options ? gc_params_options : "", env ? env : "");
3035                 g_free (env);
3036         }
3037
3038         if (params_opts) {
3039                 opts = g_strsplit (params_opts, ",", -1);
3040                 for (ptr = opts; *ptr; ++ptr) {
3041                         char *opt = *ptr;
3042                         if (g_str_has_prefix (opt, "major=")) {
3043                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3044                                 major_collector_opt = g_strdup (opt);
3045                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "minor=")) {
3046                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3047                                 minor_collector_opt = g_strdup (opt);
3048                         }
3049                 }
3050         } else {
3051                 opts = NULL;
3052         }
3053
3054         init_stats ();
3055         sgen_init_internal_allocator ();
3056         sgen_init_nursery_allocator ();
3057         sgen_init_fin_weak_hash ();
3058         sgen_init_hash_table ();
3059         sgen_init_descriptors ();
3060         sgen_init_gray_queues ();
3061         sgen_init_allocator ();
3062         sgen_init_gchandles ();
3063
3064         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_SECTION, SGEN_SIZEOF_GC_MEM_SECTION);
3065         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_GRAY_QUEUE, sizeof (GrayQueueSection));
3066
3067         sgen_client_init ();
3068
3069         if (!minor_collector_opt) {
3070                 sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector, FALSE);
3071         } else {
3072                 if (!strcmp (minor_collector_opt, "simple")) {
3073                 use_simple_nursery:
3074                         sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector, FALSE);
3075                 } else if (!strcmp (minor_collector_opt, "simple-par")) {
3076                         sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector, TRUE);
3077                 } else if (!strcmp (minor_collector_opt, "split")) {
3078                         sgen_split_nursery_init (&sgen_minor_collector);
3079                 } else {
3080                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using `simple` instead.", "Unknown minor collector `%s'.", minor_collector_opt);
3081                         goto use_simple_nursery;
3082                 }
3083         }
3084
3085         if (!major_collector_opt) {
3086         use_default_major:
3087                 DEFAULT_MAJOR_INIT (&major_collector);
3088         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep")) {
3089                 sgen_marksweep_init (&major_collector);
3090         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep-conc")) {
3091                 sgen_marksweep_conc_init (&major_collector);
3092         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep-conc-par")) {
3093                 sgen_marksweep_conc_par_init (&major_collector);
3094         } else {
3095                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using `" DEFAULT_MAJOR_NAME "` instead.", "Unknown major collector `%s'.", major_collector_opt);
3096                 goto use_default_major;
3097         }
3098
3099         if (opts) {
3100                 gboolean usage_printed = FALSE;
3101
3102                 for (ptr = opts; *ptr; ++ptr) {
3103                         char *opt = *ptr;
3104                         if (!strcmp (opt, ""))
3105                                 continue;
3106                         if (g_str_has_prefix (opt, "major="))
3107                                 continue;
3108                         if (g_str_has_prefix (opt, "minor="))
3109                                 continue;
3110                         if (g_str_has_prefix (opt, "max-heap-size=")) {
3111                                 size_t page_size = mono_pagesize ();
3112                                 size_t max_heap_candidate = 0;
3113                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3114                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &max_heap_candidate)) {
3115                                         max_heap = (max_heap_candidate + page_size - 1) & ~(size_t)(page_size - 1);
3116                                         if (max_heap != max_heap_candidate)
3117                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Rounding up.", "`max-heap-size` size must be a multiple of %d.", page_size);
3118                                 } else {
3119                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`max-heap-size` must be an integer.");
3120                                 }
3121                                 continue;
3122                         }
3123                         if (g_str_has_prefix (opt, "soft-heap-limit=")) {
3124                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3125                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &soft_limit)) {
3126                                         if (soft_limit <= 0) {
3127                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`soft-heap-limit` must be positive.");
3128                                                 soft_limit = 0;
3129                                         }
3130                                 } else {
3131                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`soft-heap-limit` must be an integer.");
3132                                 }
3133                                 continue;
3134                         }
3135                         if (g_str_has_prefix (opt, "nursery-size=")) {
3136                                 size_t val;
3137                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3138                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &val)) {
3139                                         if ((val & (val - 1))) {
3140                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`nursery-size` must be a power of two.");
3141                                                 continue;
3142                                         }
3143
3144                                         if (val < SGEN_MAX_NURSERY_WASTE) {
3145                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.",
3146                                                                 "`nursery-size` must be at least %d bytes.", SGEN_MAX_NURSERY_WASTE);
3147                                                 continue;
3148                                         }
3149
3150                                         min_nursery_size = max_nursery_size = val;
3151                                         dynamic_nursery = FALSE;
3152                                 } else {
3153                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`nursery-size` must be an integer.");
3154                                         continue;
3155                                 }
3156                                 continue;
3157                         }
3158                         if (g_str_has_prefix (opt, "save-target-ratio=")) {
3159                                 double val;
3160                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3161                                 if (parse_double_in_interval (MONO_GC_PARAMS_NAME, "save-target-ratio", opt,
3162                                                 SGEN_MIN_SAVE_TARGET_RATIO, SGEN_MAX_SAVE_TARGET_RATIO, &val)) {
3163                                         save_target = val;
3164                                 }
3165                                 continue;
3166                         }
3167                         if (g_str_has_prefix (opt, "default-allowance-ratio=")) {
3168                                 double val;
3169                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3170                                 if (parse_double_in_interval (MONO_GC_PARAMS_NAME, "default-allowance-ratio", opt,
3171                                                 SGEN_MIN_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, SGEN_MAX_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, &val)) {
3172                                         allowance_ratio = val;
3173                                 }
3174                                 continue;
3175                         }
3176
3177                         if (!strcmp (opt, "cementing")) {
3178                                 cement_enabled = TRUE;
3179                                 continue;
3180                         }
3181                         if (!strcmp (opt, "no-cementing")) {
3182                                 cement_enabled = FALSE;
3183                                 continue;
3184                         }
3185
3186                         if (!strcmp (opt, "precleaning")) {
3187                                 precleaning_enabled = TRUE;
3188                                 continue;
3189                         }
3190                         if (!strcmp (opt, "no-precleaning")) {
3191                                 precleaning_enabled = FALSE;
3192                                 continue;
3193                         }
3194
3195                         if (!strcmp (opt, "dynamic-nursery")) {
3196                                 if (sgen_minor_collector.is_split)
3197                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.",
3198                                                         "dynamic-nursery not supported with split-nursery.");
3199                                 else
3200                                         dynamic_nursery = TRUE;
3201                                 continue;
3202                         }
3203                         if (!strcmp (opt, "no-dynamic-nursery")) {
3204                                 dynamic_nursery = FALSE;
3205                                 continue;
3206                         }
3207
3208                         if (major_collector.handle_gc_param && major_collector.handle_gc_param (opt))
3209                                 continue;
3210
3211                         if (sgen_minor_collector.handle_gc_param && sgen_minor_collector.handle_gc_param (opt))
3212                                 continue;
3213
3214                         if (sgen_client_handle_gc_param (opt))
3215                                 continue;
3216
3217                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Ignoring.", "Unknown option `%s`.", opt);
3218
3219                         if (usage_printed)
3220                                 continue;
3221
3222                         fprintf (stderr, "\n%s must be a comma-delimited list of one or more of the following:\n", MONO_GC_PARAMS_NAME);
3223                         fprintf (stderr, "  max-heap-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3224                         fprintf (stderr, "  soft-heap-limit=n (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3225                         fprintf (stderr, "  nursery-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3226                         fprintf (stderr, "  major=COLLECTOR (where COLLECTOR is `marksweep', `marksweep-conc', `marksweep-par')\n");
3227                         fprintf (stderr, "  minor=COLLECTOR (where COLLECTOR is `simple' or `split')\n");
3228                         fprintf (stderr, "  wbarrier=WBARRIER (where WBARRIER is `remset' or `cardtable')\n");
3229                         fprintf (stderr, "  [no-]cementing\n");
3230                         fprintf (stderr, "  [no-]dynamic-nursery\n");
3231                         if (major_collector.print_gc_param_usage)
3232                                 major_collector.print_gc_param_usage ();
3233                         if (sgen_minor_collector.print_gc_param_usage)
3234                                 sgen_minor_collector.print_gc_param_usage ();
3235                         sgen_client_print_gc_params_usage ();
3236                         fprintf (stderr, " Experimental options:\n");
3237                         fprintf (stderr, "  save-target-ratio=R (where R must be between %.2f - %.2f).\n", SGEN_MIN_SAVE_TARGET_RATIO, SGEN_MAX_SAVE_TARGET_RATIO);
3238                         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);
3239                         fprintf (stderr, "\n");
3240
3241                         usage_printed = TRUE;
3242                 }
3243                 g_strfreev (opts);
3244         }
3245
3246         if (major_collector_opt)
3247                 g_free (major_collector_opt);
3248
3249         if (minor_collector_opt)
3250                 g_free (minor_collector_opt);
3251
3252         if (params_opts)
3253                 g_free (params_opts);
3254
3255         alloc_nursery (dynamic_nursery, min_nursery_size, max_nursery_size);
3256
3257         sgen_pinning_init ();
3258         sgen_cement_init (cement_enabled);
3259
3260         if ((env = g_getenv (MONO_GC_DEBUG_NAME)) || gc_debug_options) {
3261                 debug_opts = g_strdup_printf ("%s,%s", gc_debug_options ? gc_debug_options  : "", env ? env : "");
3262                 g_free (env);
3263         }
3264
3265         if (debug_opts) {
3266                 gboolean usage_printed = FALSE;
3267
3268                 opts = g_strsplit (debug_opts, ",", -1);
3269                 for (ptr = opts; ptr && *ptr; ptr ++) {
3270                         char *opt = *ptr;
3271                         if (!strcmp (opt, ""))
3272                                 continue;
3273                         if (opt [0] >= '0' && opt [0] <= '9') {
3274                                 gc_debug_level = atoi (opt);
3275                                 opt++;
3276                                 if (opt [0] == ':')
3277                                         opt++;
3278                                 if (opt [0]) {
3279                                         char *rf = g_strdup_printf ("%s.%d", opt, mono_process_current_pid ());
3280                                         gc_debug_file = fopen (rf, "wb");
3281                                         if (!gc_debug_file)
3282                                                 gc_debug_file = stderr;
3283                                         g_free (rf);
3284                                 }
3285                         } else if (!strcmp (opt, "print-allowance")) {
3286                                 debug_print_allowance = TRUE;
3287                         } else if (!strcmp (opt, "print-pinning")) {
3288                                 sgen_pin_stats_enable ();
3289                         } else if (!strcmp (opt, "verify-before-allocs")) {
3290                                 verify_before_allocs = 1;
3291                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3292                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "max-valloc-size=")) {
3293                                 size_t max_valloc_size;
3294                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3295                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (arg, &max_valloc_size)) {
3296                                         mono_valloc_set_limit (max_valloc_size);
3297                                 } else {
3298                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, NULL, "`max-valloc-size` must be an integer.");
3299                                 }
3300                                 continue;
3301                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "verify-before-allocs=")) {
3302                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3303                                 verify_before_allocs = atoi (arg);
3304                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3305                         } else if (!strcmp (opt, "collect-before-allocs")) {
3306                                 collect_before_allocs = 1;
3307                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3308                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "collect-before-allocs=")) {
3309                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3310                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3311                                 collect_before_allocs = atoi (arg);
3312                         } else if (!strcmp (opt, "verify-before-collections")) {
3313                                 whole_heap_check_before_collection = TRUE;
3314                         } else if (!strcmp (opt, "check-remset-consistency")) {
3315                                 remset_consistency_checks = TRUE;
3316                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3317                         } else if (!strcmp (opt, "mod-union-consistency-check")) {
3318                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
3319                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "`mod-union-consistency-check` only works with concurrent major collector.");
3320                                         continue;
3321                                 }
3322                                 mod_union_consistency_check = TRUE;
3323                         } else if (!strcmp (opt, "check-mark-bits")) {
3324                                 check_mark_bits_after_major_collection = TRUE;
3325                         } else if (!strcmp (opt, "check-nursery-pinned")) {
3326                                 check_nursery_objects_pinned = TRUE;
3327                         } else if (!strcmp (opt, "clear-at-gc")) {
3328                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3329                         } else if (!strcmp (opt, "clear-nursery-at-gc")) {
3330                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3331                         } else if (!strcmp (opt, "clear-at-tlab-creation")) {
3332                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION;
3333                         } else if (!strcmp (opt, "debug-clear-at-tlab-creation")) {
3334                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION_DEBUG;
3335                         } else if (!strcmp (opt, "check-scan-starts")) {
3336                                 do_scan_starts_check = TRUE;
3337                         } else if (!strcmp (opt, "verify-nursery-at-minor-gc")) {
3338                                 do_verify_nursery = TRUE;
3339                         } else if (!strcmp (opt, "check-concurrent")) {
3340                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
3341                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "`check-concurrent` only works with concurrent major collectors.");
3342                                         continue;
3343                                 }
3344                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3345                                 do_concurrent_checks = TRUE;
3346                         } else if (!strcmp (opt, "dump-nursery-at-minor-gc")) {
3347                                 do_dump_nursery_content = TRUE;
3348                         } else if (!strcmp (opt, "disable-minor")) {
3349                                 disable_minor_collections = TRUE;
3350                         } else if (!strcmp (opt, "disable-major")) {
3351                                 disable_major_collections = TRUE;
3352                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "heap-dump=")) {
3353                                 char *filename = strchr (opt, '=') + 1;
3354                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3355                                 sgen_debug_enable_heap_dump (filename);
3356                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "binary-protocol=")) {
3357                                 char *filename = strchr (opt, '=') + 1;
3358                                 char *colon = strrchr (filename, ':');
3359                                 size_t limit = 0;
3360                                 if (colon) {
3361                                         if (!mono_gc_parse_environment_string_extract_number (colon + 1, &limit)) {
3362                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring limit.", "Binary protocol file size limit must be an integer.");
3363                                                 limit = -1;
3364                                         }
3365                                         *colon = '\0';
3366                                 }
3367                                 binary_protocol_init (filename, (long long)limit);
3368                         } else if (!strcmp (opt, "nursery-canaries")) {
3369                                 do_verify_nursery = TRUE;
3370                                 enable_nursery_canaries = TRUE;
3371                         } else if (!sgen_client_handle_gc_debug (opt)) {
3372                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "Unknown option `%s`.", opt);
3373
3374                                 if (usage_printed)
3375                                         continue;
3376
3377                                 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);
3378                                 fprintf (stderr, "Valid <option>s are:\n");
3379                                 fprintf (stderr, "  collect-before-allocs[=<n>]\n");
3380                                 fprintf (stderr, "  verify-before-allocs[=<n>]\n");
3381                                 fprintf (stderr, "  max-valloc-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3382                                 fprintf (stderr, "  check-remset-consistency\n");
3383                                 fprintf (stderr, "  check-mark-bits\n");
3384                                 fprintf (stderr, "  check-nursery-pinned\n");
3385                                 fprintf (stderr, "  verify-before-collections\n");
3386                                 fprintf (stderr, "  verify-nursery-at-minor-gc\n");
3387                                 fprintf (stderr, "  dump-nursery-at-minor-gc\n");
3388                                 fprintf (stderr, "  disable-minor\n");
3389                                 fprintf (stderr, "  disable-major\n");
3390                                 fprintf (stderr, "  check-concurrent\n");
3391                                 fprintf (stderr, "  clear-[nursery-]at-gc\n");
3392                                 fprintf (stderr, "  clear-at-tlab-creation\n");
3393                                 fprintf (stderr, "  debug-clear-at-tlab-creation\n");
3394                                 fprintf (stderr, "  check-scan-starts\n");
3395                                 fprintf (stderr, "  print-allowance\n");
3396                                 fprintf (stderr, "  print-pinning\n");
3397                                 fprintf (stderr, "  heap-dump=<filename>\n");
3398                                 fprintf (stderr, "  binary-protocol=<filename>[:<file-size-limit>]\n");
3399                                 fprintf (stderr, "  nursery-canaries\n");
3400                                 sgen_client_print_gc_debug_usage ();
3401                                 fprintf (stderr, "\n");
3402
3403                                 usage_printed = TRUE;
3404                         }
3405                 }
3406                 g_strfreev (opts);
3407         }
3408
3409         if (debug_opts)
3410                 g_free (debug_opts);
3411
3412         if (check_mark_bits_after_major_collection)
3413                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3414
3415         if (major_collector.post_param_init)
3416                 major_collector.post_param_init (&major_collector);
3417
3418         if (major_collector.is_concurrent || sgen_minor_collector.is_parallel) {
3419                 int num_workers = 1;
3420                 if (major_collector.is_parallel || sgen_minor_collector.is_parallel) {
3421                         /* FIXME Detect the number of physical cores, instead of logical */
3422                         num_workers = mono_cpu_count () / 2;
3423                         if (num_workers < 1)
3424                                 num_workers = 1;
3425                 }
3426                 sgen_workers_init (num_workers, (SgenWorkerCallback) major_collector.worker_init_cb);
3427         }
3428
3429         sgen_memgov_init (max_heap, soft_limit, debug_print_allowance, allowance_ratio, save_target);
3430
3431         memset (&remset, 0, sizeof (remset));
3432
3433         sgen_card_table_init (&remset);
3434
3435         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");
3436
3437         gc_initialized = 1;
3438
3439         sgen_init_bridge ();
3440 }
3441
3442 gboolean
3443 sgen_gc_initialized ()
3444 {
3445         return gc_initialized > 0;
3446 }
3447
3448 NurseryClearPolicy
3449 sgen_get_nursery_clear_policy (void)
3450 {
3451         return nursery_clear_policy;
3452 }
3453
3454 void
3455 sgen_gc_lock (void)
3456 {
3457         mono_coop_mutex_lock (&gc_mutex);
3458 }
3459
3460 void
3461 sgen_gc_unlock (void)
3462 {
3463         mono_coop_mutex_unlock (&gc_mutex);
3464 }
3465
3466 void
3467 sgen_major_collector_iterate_live_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback callback)
3468 {
3469         major_collector.iterate_live_block_ranges (callback);
3470 }
3471
3472 void
3473 sgen_major_collector_iterate_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback callback)
3474 {
3475         major_collector.iterate_block_ranges (callback);
3476 }
3477
3478 SgenMajorCollector*
3479 sgen_get_major_collector (void)
3480 {
3481         return &major_collector;
3482 }
3483
3484 SgenMinorCollector*
3485 sgen_get_minor_collector (void)
3486 {
3487         return &sgen_minor_collector;
3488 }
3489
3490 SgenRememberedSet*
3491 sgen_get_remset (void)
3492 {
3493         return &remset;
3494 }
3495
3496 static void
3497 count_cards (long long *major_total, long long *major_marked, long long *los_total, long long *los_marked)
3498 {
3499         sgen_get_major_collector ()->count_cards (major_total, major_marked);
3500         sgen_los_count_cards (los_total, los_marked);
3501 }
3502
3503 static gboolean world_is_stopped = FALSE;
3504
3505 /* LOCKING: assumes the GC lock is held */
3506 void
3507 sgen_stop_world (int generation)
3508 {
3509         long long major_total = -1, major_marked = -1, los_total = -1, los_marked = -1;
3510
3511         SGEN_ASSERT (0, !world_is_stopped, "Why are we stopping a stopped world?");
3512
3513         binary_protocol_world_stopping (generation, sgen_timestamp (), (gpointer) (gsize) mono_native_thread_id_get ());
3514
3515         sgen_client_stop_world (generation);
3516
3517         world_is_stopped = TRUE;
3518
3519         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ())
3520                 count_cards (&major_total, &major_marked, &los_total, &los_marked);
3521         binary_protocol_world_stopped (generation, sgen_timestamp (), major_total, major_marked, los_total, los_marked);
3522 }
3523
3524 /* LOCKING: assumes the GC lock is held */
3525 void
3526 sgen_restart_world (int generation)
3527 {
3528         long long major_total = -1, major_marked = -1, los_total = -1, los_marked = -1;
3529         gint64 stw_time;
3530
3531         SGEN_ASSERT (0, world_is_stopped, "Why are we restarting a running world?");
3532
3533         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ())
3534                 count_cards (&major_total, &major_marked, &los_total, &los_marked);
3535         binary_protocol_world_restarting (generation, sgen_timestamp (), major_total, major_marked, los_total, los_marked);
3536
3537         world_is_stopped = FALSE;
3538
3539         sgen_client_restart_world (generation, &stw_time);
3540
3541         binary_protocol_world_restarted (generation, sgen_timestamp ());
3542
3543         if (sgen_client_bridge_need_processing ())
3544                 sgen_client_bridge_processing_finish (generation);
3545
3546         sgen_memgov_collection_end (generation, stw_time);
3547 }
3548
3549 gboolean
3550 sgen_is_world_stopped (void)
3551 {
3552         return world_is_stopped;
3553 }
3554
3555 void
3556 sgen_check_whole_heap_stw (void)
3557 {
3558         sgen_stop_world (0);
3559         sgen_clear_nursery_fragments ();
3560         sgen_check_whole_heap (TRUE);
3561         sgen_restart_world (0);
3562 }
3563
3564 gint64
3565 sgen_timestamp (void)
3566 {
3567         SGEN_TV_DECLARE (timestamp);
3568         SGEN_TV_GETTIME (timestamp);
3569         return SGEN_TV_ELAPSED (sgen_init_timestamp, timestamp);
3570 }
3571
3572 #endif /* HAVE_SGEN_GC */