Merge pull request #4716 from Unity-Technologies/eglib-msvc-targets
[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->next_data;
534         void *last = NULL;
535         int count = 0;
536         void *search_start;
537         void *addr;
538         void *pinning_front = start_nursery;
539         size_t idx;
540         void **definitely_pinned = start;
541         ScanObjectFunc scan_func = ctx.ops->scan_object;
542         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
543
544         sgen_nursery_allocator_prepare_for_pinning ();
545
546         while (start < end) {
547                 GCObject *obj_to_pin = NULL;
548                 size_t obj_to_pin_size = 0;
549                 SgenDescriptor desc;
550
551                 addr = *start;
552
553                 SGEN_ASSERT (0, addr >= start_nursery && addr < end_nursery, "Potential pinning address out of range");
554                 SGEN_ASSERT (0, addr >= last, "Pin queue not sorted");
555
556                 if (addr == last) {
557                         ++start;
558                         continue;
559                 }
560
561                 SGEN_LOG (5, "Considering pinning addr %p", addr);
562                 /* We've already processed everything up to pinning_front. */
563                 if (addr < pinning_front) {
564                         start++;
565                         continue;
566                 }
567
568                 /*
569                  * Find the closest scan start <= addr.  We might search backward in the
570                  * scan_starts array because entries might be NULL.  In the worst case we
571                  * start at start_nursery.
572                  */
573                 idx = ((char*)addr - (char*)section->data) / SCAN_START_SIZE;
574                 SGEN_ASSERT (0, idx < section->num_scan_start, "Scan start index out of range");
575                 search_start = (void*)section->scan_starts [idx];
576                 if (!search_start || search_start > addr) {
577                         while (idx) {
578                                 --idx;
579                                 search_start = section->scan_starts [idx];
580                                 if (search_start && search_start <= addr)
581                                         break;
582                         }
583                         if (!search_start || search_start > addr)
584                                 search_start = start_nursery;
585                 }
586
587                 /*
588                  * If the pinning front is closer than the scan start we found, start
589                  * searching at the front.
590                  */
591                 if (search_start < pinning_front)
592                         search_start = pinning_front;
593
594                 /*
595                  * Now addr should be in an object a short distance from search_start.
596                  *
597                  * search_start must point to zeroed mem or point to an object.
598                  */
599                 do {
600                         size_t obj_size, canarified_obj_size;
601
602                         /* Skip zeros. */
603                         if (!*(void**)search_start) {
604                                 search_start = (void*)ALIGN_UP ((mword)search_start + sizeof (gpointer));
605                                 /* The loop condition makes sure we don't overrun addr. */
606                                 continue;
607                         }
608
609                         canarified_obj_size = obj_size = ALIGN_UP (safe_object_get_size ((GCObject*)search_start));
610
611                         /*
612                          * Filler arrays are marked by an invalid sync word.  We don't
613                          * consider them for pinning.  They are not delimited by canaries,
614                          * either.
615                          */
616                         if (!sgen_client_object_is_array_fill ((GCObject*)search_start)) {
617                                 CHECK_CANARY_FOR_OBJECT (search_start, TRUE);
618                                 CANARIFY_SIZE (canarified_obj_size);
619
620                                 if (addr >= search_start && (char*)addr < (char*)search_start + obj_size) {
621                                         /* This is the object we're looking for. */
622                                         obj_to_pin = (GCObject*)search_start;
623                                         obj_to_pin_size = canarified_obj_size;
624                                         break;
625                                 }
626                         }
627
628                         /* Skip to the next object */
629                         search_start = (void*)((char*)search_start + canarified_obj_size);
630                 } while (search_start <= addr);
631
632                 /* We've searched past the address we were looking for. */
633                 if (!obj_to_pin) {
634                         pinning_front = search_start;
635                         goto next_pin_queue_entry;
636                 }
637
638                 /*
639                  * We've found an object to pin.  It might still be a dummy array, but we
640                  * can advance the pinning front in any case.
641                  */
642                 pinning_front = (char*)obj_to_pin + obj_to_pin_size;
643
644                 /*
645                  * If this is a dummy array marking the beginning of a nursery
646                  * fragment, we don't pin it.
647                  */
648                 if (sgen_client_object_is_array_fill (obj_to_pin))
649                         goto next_pin_queue_entry;
650
651                 /*
652                  * Finally - pin the object!
653                  */
654                 desc = sgen_obj_get_descriptor_safe (obj_to_pin);
655                 if (do_scan_objects) {
656                         scan_func (obj_to_pin, desc, queue);
657                 } else {
658                         SGEN_LOG (4, "Pinned object %p, vtable %p (%s), count %d\n",
659                                         obj_to_pin, *(void**)obj_to_pin, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj_to_pin)), count);
660                         binary_protocol_pin (obj_to_pin,
661                                         (gpointer)LOAD_VTABLE (obj_to_pin),
662                                         safe_object_get_size (obj_to_pin));
663
664                         pin_object (obj_to_pin);
665                         GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (queue, obj_to_pin, desc);
666                         sgen_pin_stats_register_object (obj_to_pin, GENERATION_NURSERY);
667                         definitely_pinned [count] = obj_to_pin;
668                         count++;
669                 }
670                 if (concurrent_collection_in_progress)
671                         sgen_pinning_register_pinned_in_nursery (obj_to_pin);
672
673         next_pin_queue_entry:
674                 last = addr;
675                 ++start;
676         }
677         sgen_client_nursery_objects_pinned (definitely_pinned, count);
678         stat_pinned_objects += count;
679         return count;
680 }
681
682 static void
683 pin_objects_in_nursery (gboolean do_scan_objects, ScanCopyContext ctx)
684 {
685         size_t reduced_to;
686
687         if (nursery_section->pin_queue_first_entry == nursery_section->pin_queue_last_entry)
688                 return;
689
690         reduced_to = pin_objects_from_nursery_pin_queue (do_scan_objects, ctx);
691         nursery_section->pin_queue_last_entry = nursery_section->pin_queue_first_entry + reduced_to;
692 }
693
694 /*
695  * This function is only ever called (via `collector_pin_object()` in `sgen-copy-object.h`)
696  * when we can't promote an object because we're out of memory.
697  */
698 void
699 sgen_pin_object (GCObject *object, SgenGrayQueue *queue)
700 {
701         SGEN_ASSERT (0, sgen_ptr_in_nursery (object), "We're only supposed to use this for pinning nursery objects when out of memory.");
702
703         /*
704          * All pinned objects are assumed to have been staged, so we need to stage as well.
705          * Also, the count of staged objects shows that "late pinning" happened.
706          */
707         sgen_pin_stage_ptr (object);
708
709         SGEN_PIN_OBJECT (object);
710         binary_protocol_pin (object, (gpointer)LOAD_VTABLE (object), safe_object_get_size (object));
711
712         ++objects_pinned;
713         sgen_pin_stats_register_object (object, GENERATION_NURSERY);
714
715         GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (queue, object, sgen_obj_get_descriptor_safe (object));
716 }
717
718 /* Sort the addresses in array in increasing order.
719  * Done using a by-the book heap sort. Which has decent and stable performance, is pretty cache efficient.
720  */
721 void
722 sgen_sort_addresses (void **array, size_t size)
723 {
724         size_t i;
725         void *tmp;
726
727         for (i = 1; i < size; ++i) {
728                 size_t child = i;
729                 while (child > 0) {
730                         size_t parent = (child - 1) / 2;
731
732                         if (array [parent] >= array [child])
733                                 break;
734
735                         tmp = array [parent];
736                         array [parent] = array [child];
737                         array [child] = tmp;
738
739                         child = parent;
740                 }
741         }
742
743         for (i = size - 1; i > 0; --i) {
744                 size_t end, root;
745                 tmp = array [i];
746                 array [i] = array [0];
747                 array [0] = tmp;
748
749                 end = i - 1;
750                 root = 0;
751
752                 while (root * 2 + 1 <= end) {
753                         size_t child = root * 2 + 1;
754
755                         if (child < end && array [child] < array [child + 1])
756                                 ++child;
757                         if (array [root] >= array [child])
758                                 break;
759
760                         tmp = array [root];
761                         array [root] = array [child];
762                         array [child] = tmp;
763
764                         root = child;
765                 }
766         }
767 }
768
769 /* 
770  * Scan the memory between start and end and queue values which could be pointers
771  * to the area between start_nursery and end_nursery for later consideration.
772  * Typically used for thread stacks.
773  */
774 void
775 sgen_conservatively_pin_objects_from (void **start, void **end, void *start_nursery, void *end_nursery, int pin_type)
776 {
777         int count = 0;
778
779         SGEN_ASSERT (0, ((mword)start & (SIZEOF_VOID_P - 1)) == 0, "Why are we scanning for references in unaligned memory ?");
780
781 #if defined(VALGRIND_MAKE_MEM_DEFINED_IF_ADDRESSABLE) && !defined(_WIN64)
782         VALGRIND_MAKE_MEM_DEFINED_IF_ADDRESSABLE (start, (char*)end - (char*)start);
783 #endif
784
785         while (start < end) {
786                 /*
787                  * *start can point to the middle of an object
788                  * note: should we handle pointing at the end of an object?
789                  * pinning in C# code disallows pointing at the end of an object
790                  * but there is some small chance that an optimizing C compiler
791                  * may keep the only reference to an object by pointing
792                  * at the end of it. We ignore this small chance for now.
793                  * Pointers to the end of an object are indistinguishable
794                  * from pointers to the start of the next object in memory
795                  * so if we allow that we'd need to pin two objects...
796                  * We queue the pointer in an array, the
797                  * array will then be sorted and uniqued. This way
798                  * we can coalesce several pinning pointers and it should
799                  * be faster since we'd do a memory scan with increasing
800                  * addresses. Note: we can align the address to the allocation
801                  * alignment, so the unique process is more effective.
802                  */
803                 mword addr = (mword)*start;
804                 addr &= ~(ALLOC_ALIGN - 1);
805                 if (addr >= (mword)start_nursery && addr < (mword)end_nursery) {
806                         SGEN_LOG (6, "Pinning address %p from %p", (void*)addr, start);
807                         sgen_pin_stage_ptr ((void*)addr);
808                         binary_protocol_pin_stage (start, (void*)addr);
809                         sgen_pin_stats_register_address ((char*)addr, pin_type);
810                         count++;
811                 }
812                 start++;
813         }
814         if (count)
815                 SGEN_LOG (7, "found %d potential pinned heap pointers", count);
816 }
817
818 /*
819  * The first thing we do in a collection is to identify pinned objects.
820  * This function considers all the areas of memory that need to be
821  * conservatively scanned.
822  */
823 static void
824 pin_from_roots (void *start_nursery, void *end_nursery, ScanCopyContext ctx)
825 {
826         void **start_root;
827         RootRecord *root;
828         SGEN_LOG (2, "Scanning pinned roots (%d bytes, %d/%d entries)", (int)roots_size, roots_hash [ROOT_TYPE_NORMAL].num_entries, roots_hash [ROOT_TYPE_PINNED].num_entries);
829         /* objects pinned from the API are inside these roots */
830         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_PINNED], void **, start_root, RootRecord *, root) {
831                 SGEN_LOG (6, "Pinned roots %p-%p", start_root, root->end_root);
832                 sgen_conservatively_pin_objects_from (start_root, (void**)root->end_root, start_nursery, end_nursery, PIN_TYPE_OTHER);
833         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
834         /* now deal with the thread stacks
835          * in the future we should be able to conservatively scan only:
836          * *) the cpu registers
837          * *) the unmanaged stack frames
838          * *) the _last_ managed stack frame
839          * *) pointers slots in managed frames
840          */
841         sgen_client_scan_thread_data (start_nursery, end_nursery, FALSE, ctx);
842 }
843
844 static void
845 single_arg_user_copy_or_mark (GCObject **obj, void *gc_data)
846 {
847         ScanCopyContext *ctx = (ScanCopyContext *)gc_data;
848         ctx->ops->copy_or_mark_object (obj, ctx->queue);
849 }
850
851 /*
852  * The memory area from start_root to end_root contains pointers to objects.
853  * Their position is precisely described by @desc (this means that the pointer
854  * can be either NULL or the pointer to the start of an object).
855  * This functions copies them to to_space updates them.
856  *
857  * This function is not thread-safe!
858  */
859 static void
860 precisely_scan_objects_from (void** start_root, void** end_root, char* n_start, char *n_end, SgenDescriptor desc, ScanCopyContext ctx)
861 {
862         CopyOrMarkObjectFunc copy_func = ctx.ops->copy_or_mark_object;
863         ScanPtrFieldFunc scan_field_func = ctx.ops->scan_ptr_field;
864         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
865
866         switch (desc & ROOT_DESC_TYPE_MASK) {
867         case ROOT_DESC_BITMAP:
868                 desc >>= ROOT_DESC_TYPE_SHIFT;
869                 while (desc) {
870                         if ((desc & 1) && *start_root) {
871                                 copy_func ((GCObject**)start_root, queue);
872                                 SGEN_LOG (9, "Overwrote root at %p with %p", start_root, *start_root);
873                         }
874                         desc >>= 1;
875                         start_root++;
876                 }
877                 return;
878         case ROOT_DESC_COMPLEX: {
879                 gsize *bitmap_data = (gsize *)sgen_get_complex_descriptor_bitmap (desc);
880                 gsize bwords = (*bitmap_data) - 1;
881                 void **start_run = start_root;
882                 bitmap_data++;
883                 while (bwords-- > 0) {
884                         gsize bmap = *bitmap_data++;
885                         void **objptr = start_run;
886                         while (bmap) {
887                                 if ((bmap & 1) && *objptr) {
888                                         copy_func ((GCObject**)objptr, queue);
889                                         SGEN_LOG (9, "Overwrote root at %p with %p", objptr, *objptr);
890                                 }
891                                 bmap >>= 1;
892                                 ++objptr;
893                         }
894                         start_run += GC_BITS_PER_WORD;
895                 }
896                 break;
897         }
898         case ROOT_DESC_VECTOR: {
899                 void **p;
900
901                 for (p = start_root; p < end_root; p++) {
902                         if (*p)
903                                 scan_field_func (NULL, (GCObject**)p, queue);
904                 }
905                 break;
906         }
907         case ROOT_DESC_USER: {
908                 SgenUserRootMarkFunc marker = sgen_get_user_descriptor_func (desc);
909                 marker (start_root, single_arg_user_copy_or_mark, &ctx);
910                 break;
911         }
912         case ROOT_DESC_RUN_LEN:
913                 g_assert_not_reached ();
914         default:
915                 g_assert_not_reached ();
916         }
917 }
918
919 static void
920 reset_heap_boundaries (void)
921 {
922         lowest_heap_address = ~(mword)0;
923         highest_heap_address = 0;
924 }
925
926 void
927 sgen_update_heap_boundaries (mword low, mword high)
928 {
929         mword old;
930
931         do {
932                 old = lowest_heap_address;
933                 if (low >= old)
934                         break;
935         } while (SGEN_CAS_PTR ((gpointer*)&lowest_heap_address, (gpointer)low, (gpointer)old) != (gpointer)old);
936
937         do {
938                 old = highest_heap_address;
939                 if (high <= old)
940                         break;
941         } while (SGEN_CAS_PTR ((gpointer*)&highest_heap_address, (gpointer)high, (gpointer)old) != (gpointer)old);
942 }
943
944 /*
945  * Allocate and setup the data structures needed to be able to allocate objects
946  * in the nursery. The nursery is stored in nursery_section.
947  */
948 static void
949 alloc_nursery (void)
950 {
951         GCMemSection *section;
952         char *data;
953         size_t scan_starts;
954         size_t alloc_size;
955
956         if (nursery_section)
957                 return;
958         SGEN_LOG (2, "Allocating nursery size: %zu", (size_t)sgen_nursery_size);
959         /* later we will alloc a larger area for the nursery but only activate
960          * what we need. The rest will be used as expansion if we have too many pinned
961          * objects in the existing nursery.
962          */
963         /* FIXME: handle OOM */
964         section = (GCMemSection *)sgen_alloc_internal (INTERNAL_MEM_SECTION);
965
966         alloc_size = sgen_nursery_size;
967
968         /* If there isn't enough space even for the nursery we should simply abort. */
969         g_assert (sgen_memgov_try_alloc_space (alloc_size, SPACE_NURSERY));
970
971         data = (char *)major_collector.alloc_heap (alloc_size, alloc_size, DEFAULT_NURSERY_BITS);
972         sgen_update_heap_boundaries ((mword)data, (mword)(data + sgen_nursery_size));
973         SGEN_LOG (4, "Expanding nursery size (%p-%p): %lu, total: %lu", data, data + alloc_size, (unsigned long)sgen_nursery_size, (unsigned long)sgen_gc_get_total_heap_allocation ());
974         section->data = section->next_data = data;
975         section->size = alloc_size;
976         section->end_data = data + sgen_nursery_size;
977         scan_starts = (alloc_size + SCAN_START_SIZE - 1) / SCAN_START_SIZE;
978         section->scan_starts = (char **)sgen_alloc_internal_dynamic (sizeof (char*) * scan_starts, INTERNAL_MEM_SCAN_STARTS, TRUE);
979         section->num_scan_start = scan_starts;
980
981         nursery_section = section;
982
983         sgen_nursery_allocator_set_nursery_bounds (data, data + sgen_nursery_size);
984 }
985
986 FILE *
987 mono_gc_get_logfile (void)
988 {
989         return gc_debug_file;
990 }
991
992 void
993 mono_gc_params_set (const char* options)
994 {
995         if (gc_params_options)
996                 g_free (gc_params_options);
997
998         gc_params_options = g_strdup (options);
999 }
1000
1001 void
1002 mono_gc_debug_set (const char* options)
1003 {
1004         if (gc_debug_options)
1005                 g_free (gc_debug_options);
1006
1007         gc_debug_options = g_strdup (options);
1008 }
1009
1010 static void
1011 scan_finalizer_entries (SgenPointerQueue *fin_queue, ScanCopyContext ctx)
1012 {
1013         CopyOrMarkObjectFunc copy_func = ctx.ops->copy_or_mark_object;
1014         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
1015         size_t i;
1016
1017         for (i = 0; i < fin_queue->next_slot; ++i) {
1018                 GCObject *obj = (GCObject *)fin_queue->data [i];
1019                 if (!obj)
1020                         continue;
1021                 SGEN_LOG (5, "Scan of fin ready object: %p (%s)\n", obj, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj)));
1022                 copy_func ((GCObject**)&fin_queue->data [i], queue);
1023         }
1024 }
1025
1026 static const char*
1027 generation_name (int generation)
1028 {
1029         switch (generation) {
1030         case GENERATION_NURSERY: return "nursery";
1031         case GENERATION_OLD: return "old";
1032         default: g_assert_not_reached ();
1033         }
1034 }
1035
1036 const char*
1037 sgen_generation_name (int generation)
1038 {
1039         return generation_name (generation);
1040 }
1041
1042 static void
1043 finish_gray_stack (int generation, ScanCopyContext ctx)
1044 {
1045         TV_DECLARE (atv);
1046         TV_DECLARE (btv);
1047         int done_with_ephemerons, ephemeron_rounds = 0;
1048         char *start_addr = generation == GENERATION_NURSERY ? sgen_get_nursery_start () : NULL;
1049         char *end_addr = generation == GENERATION_NURSERY ? sgen_get_nursery_end () : (char*)-1;
1050         SgenGrayQueue *queue = ctx.queue;
1051
1052         binary_protocol_finish_gray_stack_start (sgen_timestamp (), generation);
1053         /*
1054          * We copied all the reachable objects. Now it's the time to copy
1055          * the objects that were not referenced by the roots, but by the copied objects.
1056          * we built a stack of objects pointed to by gray_start: they are
1057          * additional roots and we may add more items as we go.
1058          * We loop until gray_start == gray_objects which means no more objects have
1059          * been added. Note this is iterative: no recursion is involved.
1060          * We need to walk the LO list as well in search of marked big objects
1061          * (use a flag since this is needed only on major collections). We need to loop
1062          * here as well, so keep a counter of marked LO (increasing it in copy_object).
1063          *   To achieve better cache locality and cache usage, we drain the gray stack 
1064          * frequently, after each object is copied, and just finish the work here.
1065          */
1066         sgen_drain_gray_stack (ctx);
1067         TV_GETTIME (atv);
1068         SGEN_LOG (2, "%s generation done", generation_name (generation));
1069
1070         /*
1071         Reset bridge data, we might have lingering data from a previous collection if this is a major
1072         collection trigged by minor overflow.
1073
1074         We must reset the gathered bridges since their original block might be evacuated due to major
1075         fragmentation in the meanwhile and the bridge code should not have to deal with that.
1076         */
1077         if (sgen_client_bridge_need_processing ())
1078                 sgen_client_bridge_reset_data ();
1079
1080         /*
1081          * Mark all strong toggleref objects. This must be done before we walk ephemerons or finalizers
1082          * to ensure they see the full set of live objects.
1083          */
1084         sgen_client_mark_togglerefs (start_addr, end_addr, ctx);
1085
1086         /*
1087          * Walk the ephemeron tables marking all values with reachable keys. This must be completely done
1088          * before processing finalizable objects and non-tracking weak links to avoid finalizing/clearing
1089          * objects that are in fact reachable.
1090          */
1091         done_with_ephemerons = 0;
1092         do {
1093                 done_with_ephemerons = sgen_client_mark_ephemerons (ctx);
1094                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1095                 ++ephemeron_rounds;
1096         } while (!done_with_ephemerons);
1097
1098         if (sgen_client_bridge_need_processing ()) {
1099                 /*Make sure the gray stack is empty before we process bridge objects so we get liveness right*/
1100                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1101                 sgen_collect_bridge_objects (generation, ctx);
1102                 if (generation == GENERATION_OLD)
1103                         sgen_collect_bridge_objects (GENERATION_NURSERY, ctx);
1104
1105                 /*
1106                 Do the first bridge step here, as the collector liveness state will become useless after that.
1107
1108                 An important optimization is to only proccess the possibly dead part of the object graph and skip
1109                 over all live objects as we transitively know everything they point must be alive too.
1110
1111                 The above invariant is completely wrong if we let the gray queue be drained and mark/copy everything.
1112
1113                 This has the unfortunate side effect of making overflow collections perform the first step twice, but
1114                 given we now have heuristics that perform major GC in anticipation of minor overflows this should not
1115                 be a big deal.
1116                 */
1117                 sgen_client_bridge_processing_stw_step ();
1118         }
1119
1120         /*
1121         Make sure we drain the gray stack before processing disappearing links and finalizers.
1122         If we don't make sure it is empty we might wrongly see a live object as dead.
1123         */
1124         sgen_drain_gray_stack (ctx);
1125
1126         /*
1127         We must clear weak links that don't track resurrection before processing object ready for
1128         finalization so they can be cleared before that.
1129         */
1130         sgen_null_link_in_range (generation, ctx, FALSE);
1131         if (generation == GENERATION_OLD)
1132                 sgen_null_link_in_range (GENERATION_NURSERY, ctx, FALSE);
1133
1134
1135         /* walk the finalization queue and move also the objects that need to be
1136          * finalized: use the finalized objects as new roots so the objects they depend
1137          * on are also not reclaimed. As with the roots above, only objects in the nursery
1138          * are marked/copied.
1139          */
1140         sgen_finalize_in_range (generation, ctx);
1141         if (generation == GENERATION_OLD)
1142                 sgen_finalize_in_range (GENERATION_NURSERY, ctx);
1143         /* drain the new stack that might have been created */
1144         SGEN_LOG (6, "Precise scan of gray area post fin");
1145         sgen_drain_gray_stack (ctx);
1146
1147         /*
1148          * This must be done again after processing finalizable objects since CWL slots are cleared only after the key is finalized.
1149          */
1150         done_with_ephemerons = 0;
1151         do {
1152                 done_with_ephemerons = sgen_client_mark_ephemerons (ctx);
1153                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1154                 ++ephemeron_rounds;
1155         } while (!done_with_ephemerons);
1156
1157         sgen_client_clear_unreachable_ephemerons (ctx);
1158
1159         /*
1160          * We clear togglerefs only after all possible chances of revival are done. 
1161          * This is semantically more inline with what users expect and it allows for
1162          * user finalizers to correctly interact with TR objects.
1163         */
1164         sgen_client_clear_togglerefs (start_addr, end_addr, ctx);
1165
1166         TV_GETTIME (btv);
1167         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);
1168
1169         /*
1170          * handle disappearing links
1171          * Note we do this after checking the finalization queue because if an object
1172          * survives (at least long enough to be finalized) we don't clear the link.
1173          * This also deals with a possible issue with the monitor reclamation: with the Boehm
1174          * GC a finalized object my lose the monitor because it is cleared before the finalizer is
1175          * called.
1176          */
1177         g_assert (sgen_gray_object_queue_is_empty (queue));
1178         for (;;) {
1179                 sgen_null_link_in_range (generation, ctx, TRUE);
1180                 if (generation == GENERATION_OLD)
1181                         sgen_null_link_in_range (GENERATION_NURSERY, ctx, TRUE);
1182                 if (sgen_gray_object_queue_is_empty (queue))
1183                         break;
1184                 sgen_drain_gray_stack (ctx);
1185         }
1186
1187         g_assert (sgen_gray_object_queue_is_empty (queue));
1188
1189         binary_protocol_finish_gray_stack_end (sgen_timestamp (), generation);
1190 }
1191
1192 void
1193 sgen_check_section_scan_starts (GCMemSection *section)
1194 {
1195         size_t i;
1196         for (i = 0; i < section->num_scan_start; ++i) {
1197                 if (section->scan_starts [i]) {
1198                         mword size = safe_object_get_size ((GCObject*) section->scan_starts [i]);
1199                         SGEN_ASSERT (0, size >= SGEN_CLIENT_MINIMUM_OBJECT_SIZE && size <= MAX_SMALL_OBJ_SIZE, "Weird object size at scan starts.");
1200                 }
1201         }
1202 }
1203
1204 static void
1205 check_scan_starts (void)
1206 {
1207         if (!do_scan_starts_check)
1208                 return;
1209         sgen_check_section_scan_starts (nursery_section);
1210         major_collector.check_scan_starts ();
1211 }
1212
1213 static void
1214 scan_from_registered_roots (char *addr_start, char *addr_end, int root_type, ScanCopyContext ctx)
1215 {
1216         void **start_root;
1217         RootRecord *root;
1218         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [root_type], void **, start_root, RootRecord *, root) {
1219                 SGEN_LOG (6, "Precise root scan %p-%p (desc: %p)", start_root, root->end_root, (void*)root->root_desc);
1220                 precisely_scan_objects_from (start_root, (void**)root->end_root, addr_start, addr_end, root->root_desc, ctx);
1221         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
1222 }
1223
1224 static void
1225 init_stats (void)
1226 {
1227         static gboolean inited = FALSE;
1228
1229         if (inited)
1230                 return;
1231
1232         mono_counters_register ("Collection max time",  MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME | MONO_COUNTER_MONOTONIC, &time_max);
1233
1234         mono_counters_register ("Minor fragment clear", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_pre_collection_fragment_clear);
1235         mono_counters_register ("Minor pinning", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_pinning);
1236         mono_counters_register ("Minor scan remembered set", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_remsets);
1237         mono_counters_register ("Minor scan major blocks", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_major_blocks);
1238         mono_counters_register ("Minor scan los", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_los);
1239         mono_counters_register ("Minor scan pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_pinned);
1240         mono_counters_register ("Minor scan roots", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_roots);
1241         mono_counters_register ("Minor fragment creation", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_fragment_creation);
1242
1243         mono_counters_register ("Major fragment clear", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_pre_collection_fragment_clear);
1244         mono_counters_register ("Major pinning", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_pinning);
1245         mono_counters_register ("Major scan pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_pinned);
1246         mono_counters_register ("Major scan roots", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_roots);
1247         mono_counters_register ("Major scan mod union", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_mod_union);
1248         mono_counters_register ("Major finish gray stack", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_finish_gray_stack);
1249         mono_counters_register ("Major free big objects", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_free_bigobjs);
1250         mono_counters_register ("Major LOS sweep", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_los_sweep);
1251         mono_counters_register ("Major sweep", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_sweep);
1252         mono_counters_register ("Major fragment creation", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_fragment_creation);
1253
1254         mono_counters_register ("Number of pinned objects", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_pinned_objects);
1255
1256 #ifdef HEAVY_STATISTICS
1257         mono_counters_register ("WBarrier remember pointer", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_add_to_global_remset);
1258         mono_counters_register ("WBarrier arrayref copy", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_arrayref_copy);
1259         mono_counters_register ("WBarrier generic store called", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_generic_store);
1260         mono_counters_register ("WBarrier generic atomic store called", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_generic_store_atomic);
1261         mono_counters_register ("WBarrier set root", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_set_root);
1262
1263         mono_counters_register ("# objects allocated degraded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_alloced_degraded);
1264         mono_counters_register ("bytes allocated degraded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_bytes_alloced_degraded);
1265
1266         mono_counters_register ("# copy_object() called (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_copy_object_called_nursery);
1267         mono_counters_register ("# objects copied (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_copied_nursery);
1268         mono_counters_register ("# copy_object() called (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_copy_object_called_major);
1269         mono_counters_register ("# objects copied (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_copied_major);
1270
1271         mono_counters_register ("# scan_object() called (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_scan_object_called_nursery);
1272         mono_counters_register ("# scan_object() called (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_scan_object_called_major);
1273
1274         mono_counters_register ("Slots allocated in vain", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_slots_allocated_in_vain);
1275
1276         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed from space", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_from_space);
1277         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed forwarded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_forwarded);
1278         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_pinned);
1279         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed to space", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_to_space);
1280
1281         sgen_nursery_allocator_init_heavy_stats ();
1282 #endif
1283
1284         inited = TRUE;
1285 }
1286
1287
1288 static void
1289 reset_pinned_from_failed_allocation (void)
1290 {
1291         bytes_pinned_from_failed_allocation = 0;
1292 }
1293
1294 void
1295 sgen_set_pinned_from_failed_allocation (mword objsize)
1296 {
1297         bytes_pinned_from_failed_allocation += objsize;
1298 }
1299
1300 gboolean
1301 sgen_collection_is_concurrent (void)
1302 {
1303         switch (current_collection_generation) {
1304         case GENERATION_NURSERY:
1305                 return FALSE;
1306         case GENERATION_OLD:
1307                 return concurrent_collection_in_progress;
1308         default:
1309                 g_error ("Invalid current generation %d", current_collection_generation);
1310         }
1311         return FALSE;
1312 }
1313
1314 gboolean
1315 sgen_concurrent_collection_in_progress (void)
1316 {
1317         return concurrent_collection_in_progress;
1318 }
1319
1320 typedef struct {
1321         SgenThreadPoolJob job;
1322         SgenObjectOperations *ops;
1323         SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue;
1324 } ScanJob;
1325
1326 typedef struct {
1327         ScanJob scan_job;
1328         int job_index;
1329 } ParallelScanJob;
1330
1331 static ScanCopyContext
1332 scan_copy_context_for_scan_job (void *worker_data_untyped, ScanJob *job)
1333 {
1334         WorkerData *worker_data = (WorkerData *)worker_data_untyped;
1335
1336         return CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (job->ops, sgen_workers_get_job_gray_queue (worker_data, job->gc_thread_gray_queue));
1337 }
1338
1339 typedef struct {
1340         ScanJob scan_job;
1341         char *heap_start;
1342         char *heap_end;
1343         int root_type;
1344 } ScanFromRegisteredRootsJob;
1345
1346 static void
1347 job_scan_from_registered_roots (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1348 {
1349         ScanFromRegisteredRootsJob *job_data = (ScanFromRegisteredRootsJob*)job;
1350         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1351
1352         scan_from_registered_roots (job_data->heap_start, job_data->heap_end, job_data->root_type, ctx);
1353 }
1354
1355 typedef struct {
1356         ScanJob scan_job;
1357         char *heap_start;
1358         char *heap_end;
1359 } ScanThreadDataJob;
1360
1361 static void
1362 job_scan_thread_data (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1363 {
1364         ScanThreadDataJob *job_data = (ScanThreadDataJob*)job;
1365         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1366
1367         sgen_client_scan_thread_data (job_data->heap_start, job_data->heap_end, TRUE, ctx);
1368 }
1369
1370 typedef struct {
1371         ScanJob scan_job;
1372         SgenPointerQueue *queue;
1373 } ScanFinalizerEntriesJob;
1374
1375 static void
1376 job_scan_finalizer_entries (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1377 {
1378         ScanFinalizerEntriesJob *job_data = (ScanFinalizerEntriesJob*)job;
1379         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1380
1381         scan_finalizer_entries (job_data->queue, ctx);
1382 }
1383
1384 static void
1385 job_scan_wbroots (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1386 {
1387         ScanJob *job_data = (ScanJob*)job;
1388         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, job_data);
1389
1390         sgen_wbroots_scan_card_table (ctx);
1391 }
1392
1393 static void
1394 job_scan_major_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1395 {
1396         SGEN_TV_DECLARE (atv);
1397         SGEN_TV_DECLARE (btv);
1398         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1399         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1400
1401         SGEN_TV_GETTIME (atv);
1402         major_collector.scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_GLOBAL, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1403         SGEN_TV_GETTIME (btv);
1404         time_minor_scan_major_blocks += SGEN_TV_ELAPSED (atv, btv);
1405 }
1406
1407 static void
1408 job_scan_los_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1409 {
1410         SGEN_TV_DECLARE (atv);
1411         SGEN_TV_DECLARE (btv);
1412         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1413         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1414
1415         SGEN_TV_GETTIME (atv);
1416         sgen_los_scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_GLOBAL, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1417         SGEN_TV_GETTIME (btv);
1418         time_minor_scan_los += SGEN_TV_ELAPSED (atv, btv);
1419 }
1420
1421 static void
1422 job_scan_major_mod_union_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1423 {
1424         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1425         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1426
1427         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1428         major_collector.scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1429 }
1430
1431 static void
1432 job_scan_los_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         sgen_los_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_major_mod_union_preclean (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
1449         major_collector.scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION_PRECLEAN, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1450 }
1451
1452 static void
1453 job_los_mod_union_preclean (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1454 {
1455         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1456         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1457
1458         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1459
1460         sgen_los_scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION_PRECLEAN, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1461 }
1462
1463 static void
1464 job_scan_last_pinned (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1465 {
1466         ScanJob *job_data = (ScanJob*)job;
1467         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, job_data);
1468
1469         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1470
1471         sgen_scan_pin_queue_objects (ctx);
1472 }
1473
1474 static void
1475 workers_finish_callback (void)
1476 {
1477         ParallelScanJob *psj;
1478         ScanJob *sj;
1479         int split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
1480         int i;
1481         /* Mod union preclean jobs */
1482         for (i = 0; i < split_count; i++) {
1483                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("preclean major mod union cardtable", job_major_mod_union_preclean, sizeof (ParallelScanJob));
1484                 psj->scan_job.ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1485                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = NULL;
1486                 psj->job_index = i;
1487                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, TRUE);
1488         }
1489
1490         for (i = 0; i < split_count; i++) {
1491                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("preclean los mod union cardtable", job_los_mod_union_preclean, sizeof (ParallelScanJob));
1492                 psj->scan_job.ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1493                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = NULL;
1494                 psj->job_index = i;
1495                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, TRUE);
1496         }
1497
1498         sj = (ScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan last pinned", job_scan_last_pinned, sizeof (ScanJob));
1499         sj->ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1500         sj->gc_thread_gray_queue = NULL;
1501         sgen_workers_enqueue_job (&sj->job, TRUE);
1502 }
1503
1504 static void
1505 init_gray_queue (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, gboolean use_workers)
1506 {
1507         if (use_workers)
1508                 sgen_workers_init_distribute_gray_queue ();
1509         sgen_gray_object_queue_init (gc_thread_gray_queue, NULL, TRUE);
1510 }
1511
1512 static void
1513 enqueue_scan_remembered_set_jobs (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, SgenObjectOperations *ops, gboolean enqueue)
1514 {
1515         int i, split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
1516         ScanJob *sj;
1517
1518         sj = (ScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan wbroots", job_scan_wbroots, sizeof (ScanJob));
1519         sj->ops = ops;
1520         sj->gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1521         sgen_workers_enqueue_job (&sj->job, enqueue);
1522
1523         for (i = 0; i < split_count; i++) {
1524                 ParallelScanJob *psj;
1525
1526                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan major remsets", job_scan_major_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1527                 psj->scan_job.ops = ops;
1528                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1529                 psj->job_index = i;
1530                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, enqueue);
1531
1532                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan LOS remsets", job_scan_los_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1533                 psj->scan_job.ops = ops;
1534                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1535                 psj->job_index = i;
1536                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, enqueue);
1537         }
1538 }
1539
1540 static void
1541 enqueue_scan_from_roots_jobs (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, char *heap_start, char *heap_end, SgenObjectOperations *ops, gboolean enqueue)
1542 {
1543         ScanFromRegisteredRootsJob *scrrj;
1544         ScanThreadDataJob *stdj;
1545         ScanFinalizerEntriesJob *sfej;
1546
1547         /* registered roots, this includes static fields */
1548
1549         scrrj = (ScanFromRegisteredRootsJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan from registered roots normal", job_scan_from_registered_roots, sizeof (ScanFromRegisteredRootsJob));
1550         scrrj->scan_job.ops = ops;
1551         scrrj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1552         scrrj->heap_start = heap_start;
1553         scrrj->heap_end = heap_end;
1554         scrrj->root_type = ROOT_TYPE_NORMAL;
1555         sgen_workers_enqueue_job (&scrrj->scan_job.job, enqueue);
1556
1557         if (current_collection_generation == GENERATION_OLD) {
1558                 /* During minors we scan the cardtable for these roots instead */
1559                 scrrj = (ScanFromRegisteredRootsJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan from registered roots wbarrier", 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_WBARRIER;
1565                 sgen_workers_enqueue_job (&scrrj->scan_job.job, enqueue);
1566         }
1567
1568         /* Threads */
1569
1570         stdj = (ScanThreadDataJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan thread data", job_scan_thread_data, sizeof (ScanThreadDataJob));
1571         stdj->scan_job.ops = ops;
1572         stdj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1573         stdj->heap_start = heap_start;
1574         stdj->heap_end = heap_end;
1575         sgen_workers_enqueue_job (&stdj->scan_job.job, enqueue);
1576
1577         /* Scan the list of objects ready for finalization. */
1578
1579         sfej = (ScanFinalizerEntriesJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan finalizer entries", job_scan_finalizer_entries, sizeof (ScanFinalizerEntriesJob));
1580         sfej->scan_job.ops = ops;
1581         sfej->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1582         sfej->queue = &fin_ready_queue;
1583         sgen_workers_enqueue_job (&sfej->scan_job.job, enqueue);
1584
1585         sfej = (ScanFinalizerEntriesJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan critical finalizer entries", job_scan_finalizer_entries, sizeof (ScanFinalizerEntriesJob));
1586         sfej->scan_job.ops = ops;
1587         sfej->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1588         sfej->queue = &critical_fin_queue;
1589         sgen_workers_enqueue_job (&sfej->scan_job.job, enqueue);
1590 }
1591
1592 /*
1593  * Perform a nursery collection.
1594  *
1595  * Return whether any objects were late-pinned due to being out of memory.
1596  */
1597 static gboolean
1598 collect_nursery (const char *reason, gboolean is_overflow, SgenGrayQueue *unpin_queue)
1599 {
1600         gboolean needs_major, is_parallel = FALSE;
1601         size_t max_garbage_amount;
1602         char *nursery_next;
1603         mword fragment_total;
1604         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
1605         SgenObjectOperations *object_ops_nopar, *object_ops_par = NULL;
1606         ScanCopyContext ctx;
1607         TV_DECLARE (atv);
1608         TV_DECLARE (btv);
1609         SGEN_TV_DECLARE (last_minor_collection_start_tv);
1610         SGEN_TV_DECLARE (last_minor_collection_end_tv);
1611
1612         if (disable_minor_collections)
1613                 return TRUE;
1614
1615         TV_GETTIME (last_minor_collection_start_tv);
1616         atv = last_minor_collection_start_tv;
1617
1618         binary_protocol_collection_begin (gc_stats.minor_gc_count, GENERATION_NURSERY);
1619
1620         if (sgen_concurrent_collection_in_progress ()) {
1621                 /* FIXME Support parallel nursery collections with concurrent major */
1622                 object_ops_nopar = &sgen_minor_collector.serial_ops_with_concurrent_major;
1623         } else {
1624                 object_ops_nopar = &sgen_minor_collector.serial_ops;
1625                 if (sgen_minor_collector.is_parallel) {
1626                         object_ops_par = &sgen_minor_collector.parallel_ops;
1627                         is_parallel = TRUE;
1628                 }
1629         }
1630
1631         if (do_verify_nursery || do_dump_nursery_content)
1632                 sgen_debug_verify_nursery (do_dump_nursery_content);
1633
1634         current_collection_generation = GENERATION_NURSERY;
1635
1636         SGEN_ASSERT (0, !sgen_collection_is_concurrent (), "Why is the nursery collection concurrent?");
1637
1638         reset_pinned_from_failed_allocation ();
1639
1640         check_scan_starts ();
1641
1642         sgen_nursery_alloc_prepare_for_minor ();
1643
1644         degraded_mode = 0;
1645         objects_pinned = 0;
1646         nursery_next = sgen_nursery_alloc_get_upper_alloc_bound ();
1647         /* FIXME: optimize later to use the higher address where an object can be present */
1648         nursery_next = MAX (nursery_next, sgen_get_nursery_end ());
1649
1650         SGEN_LOG (1, "Start nursery collection %d %p-%p, size: %d", gc_stats.minor_gc_count, sgen_get_nursery_start (), nursery_next, (int)(nursery_next - sgen_get_nursery_start ()));
1651         max_garbage_amount = nursery_next - sgen_get_nursery_start ();
1652         g_assert (nursery_section->size >= max_garbage_amount);
1653
1654         /* world must be stopped already */
1655         TV_GETTIME (btv);
1656         time_minor_pre_collection_fragment_clear += TV_ELAPSED (atv, btv);
1657
1658         sgen_client_pre_collection_checks ();
1659
1660         nursery_section->next_data = nursery_next;
1661
1662         major_collector.start_nursery_collection ();
1663
1664         sgen_memgov_minor_collection_start ();
1665
1666         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, is_parallel);
1667         ctx = CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, &gc_thread_gray_queue);
1668
1669         gc_stats.minor_gc_count ++;
1670
1671         sgen_process_fin_stage_entries ();
1672
1673         /* pin from pinned handles */
1674         sgen_init_pinning ();
1675         sgen_client_binary_protocol_mark_start (GENERATION_NURSERY);
1676         pin_from_roots (sgen_get_nursery_start (), nursery_next, ctx);
1677         /* pin cemented objects */
1678         sgen_pin_cemented_objects ();
1679         /* identify pinned objects */
1680         sgen_optimize_pin_queue ();
1681         sgen_pinning_setup_section (nursery_section);
1682
1683         pin_objects_in_nursery (FALSE, ctx);
1684         sgen_pinning_trim_queue_to_section (nursery_section);
1685
1686         if (remset_consistency_checks)
1687                 sgen_check_remset_consistency ();
1688
1689         if (whole_heap_check_before_collection) {
1690                 sgen_clear_nursery_fragments ();
1691                 sgen_check_whole_heap (FALSE);
1692         }
1693
1694         TV_GETTIME (atv);
1695         time_minor_pinning += TV_ELAPSED (btv, atv);
1696         SGEN_LOG (2, "Finding pinned pointers: %zd in %lld usecs", sgen_get_pinned_count (), (long long)TV_ELAPSED (btv, atv));
1697         SGEN_LOG (4, "Start scan with %zd pinned objects", sgen_get_pinned_count ());
1698
1699         remset.start_scan_remsets ();
1700
1701         enqueue_scan_remembered_set_jobs (&gc_thread_gray_queue, is_parallel ? object_ops_par : object_ops_nopar, is_parallel);
1702
1703         /* we don't have complete write barrier yet, so we scan all the old generation sections */
1704         TV_GETTIME (btv);
1705         time_minor_scan_remsets += TV_ELAPSED (atv, btv);
1706         SGEN_LOG (2, "Old generation scan: %lld usecs", (long long)TV_ELAPSED (atv, btv));
1707
1708         sgen_pin_stats_report ();
1709
1710         /* FIXME: Why do we do this at this specific, seemingly random, point? */
1711         sgen_client_collecting_minor (&fin_ready_queue, &critical_fin_queue);
1712
1713         TV_GETTIME (atv);
1714         time_minor_scan_pinned += TV_ELAPSED (btv, atv);
1715
1716         enqueue_scan_from_roots_jobs (&gc_thread_gray_queue, sgen_get_nursery_start (), nursery_next, is_parallel ? object_ops_par : object_ops_nopar, is_parallel);
1717
1718         if (is_parallel) {
1719                 gray_queue_redirect (&gc_thread_gray_queue);
1720                 sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1721                 sgen_workers_join ();
1722         }
1723
1724         TV_GETTIME (btv);
1725         time_minor_scan_roots += TV_ELAPSED (atv, btv);
1726
1727         finish_gray_stack (GENERATION_NURSERY, ctx);
1728
1729         TV_GETTIME (atv);
1730         time_minor_finish_gray_stack += TV_ELAPSED (btv, atv);
1731         sgen_client_binary_protocol_mark_end (GENERATION_NURSERY);
1732
1733         if (objects_pinned) {
1734                 sgen_optimize_pin_queue ();
1735                 sgen_pinning_setup_section (nursery_section);
1736         }
1737
1738         /*
1739          * This is the latest point at which we can do this check, because
1740          * sgen_build_nursery_fragments() unpins nursery objects again.
1741          */
1742         if (remset_consistency_checks)
1743                 sgen_check_remset_consistency ();
1744
1745         /* walk the pin_queue, build up the fragment list of free memory, unmark
1746          * pinned objects as we go, memzero() the empty fragments so they are ready for the
1747          * next allocations.
1748          */
1749         sgen_client_binary_protocol_reclaim_start (GENERATION_NURSERY);
1750         fragment_total = sgen_build_nursery_fragments (nursery_section, unpin_queue);
1751         if (!fragment_total)
1752                 degraded_mode = 1;
1753
1754         /* Clear TLABs for all threads */
1755         sgen_clear_tlabs ();
1756
1757         sgen_client_binary_protocol_reclaim_end (GENERATION_NURSERY);
1758         TV_GETTIME (btv);
1759         time_minor_fragment_creation += TV_ELAPSED (atv, btv);
1760         SGEN_LOG (2, "Fragment creation: %lld usecs, %lu bytes available", (long long)TV_ELAPSED (atv, btv), (unsigned long)fragment_total);
1761
1762         if (remset_consistency_checks)
1763                 sgen_check_major_refs ();
1764
1765         major_collector.finish_nursery_collection ();
1766
1767         TV_GETTIME (last_minor_collection_end_tv);
1768         gc_stats.minor_gc_time += TV_ELAPSED (last_minor_collection_start_tv, last_minor_collection_end_tv);
1769
1770         sgen_debug_dump_heap ("minor", gc_stats.minor_gc_count - 1, NULL);
1771
1772         /* prepare the pin queue for the next collection */
1773         sgen_finish_pinning ();
1774         if (sgen_have_pending_finalizers ()) {
1775                 SGEN_LOG (4, "Finalizer-thread wakeup");
1776                 sgen_client_finalize_notify ();
1777         }
1778         sgen_pin_stats_reset ();
1779         /* clear cemented hash */
1780         sgen_cement_clear_below_threshold ();
1781
1782         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
1783
1784         check_scan_starts ();
1785
1786         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
1787
1788         sgen_memgov_minor_collection_end (reason, is_overflow);
1789
1790         /*objects are late pinned because of lack of memory, so a major is a good call*/
1791         needs_major = objects_pinned > 0;
1792         current_collection_generation = -1;
1793         objects_pinned = 0;
1794
1795         binary_protocol_collection_end (gc_stats.minor_gc_count - 1, GENERATION_NURSERY, 0, 0);
1796
1797         if (check_nursery_objects_pinned && !sgen_minor_collector.is_split)
1798                 sgen_check_nursery_objects_pinned (unpin_queue != NULL);
1799
1800         return needs_major;
1801 }
1802
1803 typedef enum {
1804         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_SERIAL,
1805         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT,
1806         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT
1807 } CopyOrMarkFromRootsMode;
1808
1809 static void
1810 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)
1811 {
1812         LOSObject *bigobj;
1813         TV_DECLARE (atv);
1814         TV_DECLARE (btv);
1815         /* FIXME: only use these values for the precise scan
1816          * note that to_space pointers should be excluded anyway...
1817          */
1818         char *heap_start = NULL;
1819         char *heap_end = (char*)-1;
1820         ScanCopyContext ctx = CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, gc_thread_gray_queue);
1821         gboolean concurrent = mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_SERIAL;
1822
1823         SGEN_ASSERT (0, !!concurrent == !!concurrent_collection_in_progress, "We've been called with the wrong mode.");
1824
1825         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1826                 /*This cleans up unused fragments */
1827                 sgen_nursery_allocator_prepare_for_pinning ();
1828
1829                 if (do_concurrent_checks)
1830                         sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
1831         } else {
1832                 /* The concurrent collector doesn't touch the nursery. */
1833                 sgen_nursery_alloc_prepare_for_major ();
1834         }
1835
1836         TV_GETTIME (atv);
1837
1838         /* Pinning depends on this */
1839         sgen_clear_nursery_fragments ();
1840
1841         if (whole_heap_check_before_collection)
1842                 sgen_check_whole_heap (TRUE);
1843
1844         TV_GETTIME (btv);
1845         time_major_pre_collection_fragment_clear += TV_ELAPSED (atv, btv);
1846
1847         if (!sgen_collection_is_concurrent ())
1848                 nursery_section->next_data = sgen_get_nursery_end ();
1849         /* we should also coalesce scanning from sections close to each other
1850          * and deal with pointers outside of the sections later.
1851          */
1852
1853         objects_pinned = 0;
1854
1855         sgen_client_pre_collection_checks ();
1856
1857         if (mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1858                 /* Remsets are not useful for a major collection */
1859                 remset.clear_cards ();
1860         }
1861
1862         sgen_process_fin_stage_entries ();
1863
1864         TV_GETTIME (atv);
1865         sgen_init_pinning ();
1866         SGEN_LOG (6, "Collecting pinned addresses");
1867         pin_from_roots ((void*)lowest_heap_address, (void*)highest_heap_address, ctx);
1868         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1869                 /* Pin cemented objects that were forced */
1870                 sgen_pin_cemented_objects ();
1871         }
1872         sgen_optimize_pin_queue ();
1873         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1874                 /*
1875                  * Cemented objects that are in the pinned list will be marked. When
1876                  * marking concurrently we won't mark mod-union cards for these objects.
1877                  * Instead they will remain cemented until the next major collection,
1878                  * when we will recheck if they are still pinned in the roots.
1879                  */
1880                 sgen_cement_force_pinned ();
1881         }
1882
1883         sgen_client_collecting_major_1 ();
1884
1885         /*
1886          * pin_queue now contains all candidate pointers, sorted and
1887          * uniqued.  We must do two passes now to figure out which
1888          * objects are pinned.
1889          *
1890          * The first is to find within the pin_queue the area for each
1891          * section.  This requires that the pin_queue be sorted.  We
1892          * also process the LOS objects and pinned chunks here.
1893          *
1894          * The second, destructive, pass is to reduce the section
1895          * areas to pointers to the actually pinned objects.
1896          */
1897         SGEN_LOG (6, "Pinning from sections");
1898         /* first pass for the sections */
1899         sgen_find_section_pin_queue_start_end (nursery_section);
1900         /* identify possible pointers to the insize of large objects */
1901         SGEN_LOG (6, "Pinning from large objects");
1902         for (bigobj = los_object_list; bigobj; bigobj = bigobj->next) {
1903                 size_t dummy;
1904                 if (sgen_find_optimized_pin_queue_area ((char*)bigobj->data, (char*)bigobj->data + sgen_los_object_size (bigobj), &dummy, &dummy)) {
1905                         binary_protocol_pin (bigobj->data, (gpointer)LOAD_VTABLE (bigobj->data), safe_object_get_size (bigobj->data));
1906
1907                         if (sgen_los_object_is_pinned (bigobj->data)) {
1908                                 SGEN_ASSERT (0, mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT, "LOS objects can only be pinned here after concurrent marking.");
1909                                 continue;
1910                         }
1911                         sgen_los_pin_object (bigobj->data);
1912                         if (SGEN_OBJECT_HAS_REFERENCES (bigobj->data))
1913                                 GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (gc_thread_gray_queue, bigobj->data, sgen_obj_get_descriptor ((GCObject*)bigobj->data));
1914                         sgen_pin_stats_register_object (bigobj->data, GENERATION_OLD);
1915                         SGEN_LOG (6, "Marked large object %p (%s) size: %lu from roots", bigobj->data,
1916                                         sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (bigobj->data)),
1917                                         (unsigned long)sgen_los_object_size (bigobj));
1918
1919                         sgen_client_pinned_los_object (bigobj->data);
1920                 }
1921         }
1922
1923         pin_objects_in_nursery (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT, ctx);
1924         if (check_nursery_objects_pinned && !sgen_minor_collector.is_split)
1925                 sgen_check_nursery_objects_pinned (mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT);
1926
1927         major_collector.pin_objects (gc_thread_gray_queue);
1928         if (old_next_pin_slot)
1929                 *old_next_pin_slot = sgen_get_pinned_count ();
1930
1931         TV_GETTIME (btv);
1932         time_major_pinning += TV_ELAPSED (atv, btv);
1933         SGEN_LOG (2, "Finding pinned pointers: %zd in %lld usecs", sgen_get_pinned_count (), (long long)TV_ELAPSED (atv, btv));
1934         SGEN_LOG (4, "Start scan with %zd pinned objects", sgen_get_pinned_count ());
1935
1936         major_collector.init_to_space ();
1937
1938         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Why are the workers not done when we start or finish a major collection?");
1939         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1940                 if (object_ops_par != NULL)
1941                         sgen_workers_set_num_active_workers (0);
1942                 if (sgen_workers_have_idle_work ()) {
1943                         /*
1944                          * We force the finish of the worker with the new object ops context
1945                          * which can also do copying. We need to have finished pinning.
1946                          */
1947                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1948
1949                         sgen_workers_join ();
1950                 }
1951         }
1952
1953 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
1954         main_gc_thread = mono_native_thread_self ();
1955 #endif
1956
1957         sgen_client_collecting_major_2 ();
1958
1959         TV_GETTIME (atv);
1960         time_major_scan_pinned += TV_ELAPSED (btv, atv);
1961
1962         sgen_client_collecting_major_3 (&fin_ready_queue, &critical_fin_queue);
1963
1964         enqueue_scan_from_roots_jobs (gc_thread_gray_queue, heap_start, heap_end, object_ops_nopar, FALSE);
1965
1966         TV_GETTIME (btv);
1967         time_major_scan_roots += TV_ELAPSED (atv, btv);
1968
1969         /*
1970          * We start the concurrent worker after pinning and after we scanned the roots
1971          * in order to make sure that the worker does not finish before handling all
1972          * the roots.
1973          */
1974         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1975                 sgen_workers_set_num_active_workers (1);
1976                 gray_queue_redirect (gc_thread_gray_queue);
1977                 if (precleaning_enabled) {
1978                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, workers_finish_callback);
1979                 } else {
1980                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1981                 }
1982         }
1983
1984         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1985                 int i, split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
1986                 gboolean parallel = object_ops_par != NULL;
1987
1988                 /* If we're not parallel we finish the collection on the gc thread */
1989                 if (parallel)
1990                         gray_queue_redirect (gc_thread_gray_queue);
1991
1992                 /* Mod union card table */
1993                 for (i = 0; i < split_count; i++) {
1994                         ParallelScanJob *psj;
1995
1996                         psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan mod union cardtable", job_scan_major_mod_union_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1997                         psj->scan_job.ops = object_ops_par ? object_ops_par : object_ops_nopar;
1998                         psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1999                         psj->job_index = i;
2000                         sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, parallel);
2001
2002                         psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan LOS mod union cardtable", job_scan_los_mod_union_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
2003                         psj->scan_job.ops = object_ops_par ? object_ops_par : object_ops_nopar;
2004                         psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
2005                         psj->job_index = i;
2006                         sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, parallel);
2007                 }
2008
2009                 if (parallel) {
2010                         /*
2011                          * If we enqueue a job while workers are running we need to sgen_workers_ensure_awake
2012                          * in order to make sure that we are running the idle func and draining all worker
2013                          * gray queues. The operation of starting workers implies this, so we start them after
2014                          * in order to avoid doing this operation twice. The workers will drain the main gray
2015                          * stack that contained roots and pinned objects and also scan the mod union card
2016                          * table.
2017                          */
2018                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
2019                         sgen_workers_join ();
2020                 }
2021         }
2022
2023         sgen_pin_stats_report ();
2024
2025         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
2026                 sgen_finish_pinning ();
2027
2028                 sgen_pin_stats_reset ();
2029
2030                 if (do_concurrent_checks)
2031                         sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
2032         }
2033 }
2034
2035 static void
2036 major_start_collection (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, const char *reason, gboolean concurrent, size_t *old_next_pin_slot)
2037 {
2038         SgenObjectOperations *object_ops_nopar, *object_ops_par = NULL;
2039
2040         binary_protocol_collection_begin (gc_stats.major_gc_count, GENERATION_OLD);
2041
2042         current_collection_generation = GENERATION_OLD;
2043
2044         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2045
2046         if (!concurrent)
2047                 sgen_cement_reset ();
2048
2049         if (concurrent) {
2050                 g_assert (major_collector.is_concurrent);
2051                 concurrent_collection_in_progress = TRUE;
2052
2053                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_concurrent_start;
2054                 if (major_collector.is_parallel)
2055                         object_ops_par = &major_collector.major_ops_conc_par_start;
2056
2057         } else {
2058                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_serial;
2059         }
2060
2061         reset_pinned_from_failed_allocation ();
2062
2063         sgen_memgov_major_collection_start (concurrent, reason);
2064
2065         //count_ref_nonref_objs ();
2066         //consistency_check ();
2067
2068         check_scan_starts ();
2069
2070         degraded_mode = 0;
2071         SGEN_LOG (1, "Start major collection %d", gc_stats.major_gc_count);
2072         gc_stats.major_gc_count ++;
2073
2074         if (major_collector.start_major_collection)
2075                 major_collector.start_major_collection ();
2076
2077         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);
2078 }
2079
2080 static void
2081 major_finish_collection (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, const char *reason, gboolean is_overflow, size_t old_next_pin_slot, gboolean forced)
2082 {
2083         ScannedObjectCounts counts;
2084         SgenObjectOperations *object_ops_nopar;
2085         mword fragment_total;
2086         TV_DECLARE (atv);
2087         TV_DECLARE (btv);
2088
2089         TV_GETTIME (btv);
2090
2091         if (concurrent_collection_in_progress) {
2092                 SgenObjectOperations *object_ops_par = NULL;
2093
2094                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_concurrent_finish;
2095                 if (major_collector.is_parallel)
2096                         object_ops_par = &major_collector.major_ops_conc_par_finish;
2097
2098                 major_copy_or_mark_from_roots (gc_thread_gray_queue, NULL, COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT, object_ops_nopar, object_ops_par);
2099
2100 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
2101                 main_gc_thread = NULL;
2102 #endif
2103         } else {
2104                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_serial;
2105         }
2106
2107         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2108
2109         finish_gray_stack (GENERATION_OLD, CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, gc_thread_gray_queue));
2110         TV_GETTIME (atv);
2111         time_major_finish_gray_stack += TV_ELAPSED (btv, atv);
2112
2113         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Can't have workers working after joining");
2114
2115         if (objects_pinned) {
2116                 g_assert (!concurrent_collection_in_progress);
2117
2118                 /*
2119                  * This is slow, but we just OOM'd.
2120                  *
2121                  * See comment at `sgen_pin_queue_clear_discarded_entries` for how the pin
2122                  * queue is laid out at this point.
2123                  */
2124                 sgen_pin_queue_clear_discarded_entries (nursery_section, old_next_pin_slot);
2125                 /*
2126                  * We need to reestablish all pinned nursery objects in the pin queue
2127                  * because they're needed for fragment creation.  Unpinning happens by
2128                  * walking the whole queue, so it's not necessary to reestablish where major
2129                  * heap block pins are - all we care is that they're still in there
2130                  * somewhere.
2131                  */
2132                 sgen_optimize_pin_queue ();
2133                 sgen_find_section_pin_queue_start_end (nursery_section);
2134                 objects_pinned = 0;
2135         }
2136
2137         reset_heap_boundaries ();
2138         sgen_update_heap_boundaries ((mword)sgen_get_nursery_start (), (mword)sgen_get_nursery_end ());
2139
2140         /* walk the pin_queue, build up the fragment list of free memory, unmark
2141          * pinned objects as we go, memzero() the empty fragments so they are ready for the
2142          * next allocations.
2143          */
2144         fragment_total = sgen_build_nursery_fragments (nursery_section, NULL);
2145         if (!fragment_total)
2146                 degraded_mode = 1;
2147         SGEN_LOG (4, "Free space in nursery after major %ld", (long)fragment_total);
2148
2149         if (do_concurrent_checks && concurrent_collection_in_progress)
2150                 sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
2151
2152         /* prepare the pin queue for the next collection */
2153         sgen_finish_pinning ();
2154
2155         /* Clear TLABs for all threads */
2156         sgen_clear_tlabs ();
2157
2158         sgen_pin_stats_reset ();
2159
2160         sgen_cement_clear_below_threshold ();
2161
2162         if (check_mark_bits_after_major_collection)
2163                 sgen_check_heap_marked (concurrent_collection_in_progress);
2164
2165         TV_GETTIME (btv);
2166         time_major_fragment_creation += TV_ELAPSED (atv, btv);
2167
2168         binary_protocol_sweep_begin (GENERATION_OLD, !major_collector.sweeps_lazily);
2169         sgen_memgov_major_pre_sweep ();
2170
2171         TV_GETTIME (atv);
2172         time_major_free_bigobjs += TV_ELAPSED (btv, atv);
2173
2174         sgen_los_sweep ();
2175
2176         TV_GETTIME (btv);
2177         time_major_los_sweep += TV_ELAPSED (atv, btv);
2178
2179         major_collector.sweep ();
2180
2181         binary_protocol_sweep_end (GENERATION_OLD, !major_collector.sweeps_lazily);
2182
2183         TV_GETTIME (atv);
2184         time_major_sweep += TV_ELAPSED (btv, atv);
2185
2186         sgen_debug_dump_heap ("major", gc_stats.major_gc_count - 1, reason);
2187
2188         if (sgen_have_pending_finalizers ()) {
2189                 SGEN_LOG (4, "Finalizer-thread wakeup");
2190                 sgen_client_finalize_notify ();
2191         }
2192
2193         sgen_memgov_major_collection_end (forced, concurrent_collection_in_progress, reason, is_overflow);
2194         current_collection_generation = -1;
2195
2196         memset (&counts, 0, sizeof (ScannedObjectCounts));
2197         major_collector.finish_major_collection (&counts);
2198
2199         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2200
2201         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Can't have workers working after major collection has finished");
2202         if (concurrent_collection_in_progress)
2203                 concurrent_collection_in_progress = FALSE;
2204
2205         check_scan_starts ();
2206
2207         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
2208
2209         //consistency_check ();
2210
2211         binary_protocol_collection_end (gc_stats.major_gc_count - 1, GENERATION_OLD, counts.num_scanned_objects, counts.num_unique_scanned_objects);
2212 }
2213
2214 static gboolean
2215 major_do_collection (const char *reason, gboolean is_overflow, gboolean forced)
2216 {
2217         TV_DECLARE (time_start);
2218         TV_DECLARE (time_end);
2219         size_t old_next_pin_slot;
2220         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2221
2222         if (disable_major_collections)
2223                 return FALSE;
2224
2225         if (major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked) {
2226                 long long num_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2227                 g_assert (!num_marked);
2228         }
2229
2230         /* world must be stopped already */
2231         TV_GETTIME (time_start);
2232
2233         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, FALSE);
2234         major_start_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, FALSE, &old_next_pin_slot);
2235         major_finish_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, is_overflow, old_next_pin_slot, forced);
2236         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2237
2238         TV_GETTIME (time_end);
2239         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (time_start, time_end);
2240
2241         /* FIXME: also report this to the user, preferably in gc-end. */
2242         if (major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked)
2243                 major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2244
2245         return bytes_pinned_from_failed_allocation > 0;
2246 }
2247
2248 static void
2249 major_start_concurrent_collection (const char *reason)
2250 {
2251         TV_DECLARE (time_start);
2252         TV_DECLARE (time_end);
2253         long long num_objects_marked;
2254         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2255
2256         if (disable_major_collections)
2257                 return;
2258
2259         TV_GETTIME (time_start);
2260         SGEN_TV_GETTIME (time_major_conc_collection_start);
2261
2262         num_objects_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2263         g_assert (num_objects_marked == 0);
2264
2265         binary_protocol_concurrent_start ();
2266
2267         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, TRUE);
2268         // FIXME: store reason and pass it when finishing
2269         major_start_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, TRUE, NULL);
2270         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2271
2272         num_objects_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2273
2274         TV_GETTIME (time_end);
2275         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (time_start, time_end);
2276
2277         current_collection_generation = -1;
2278 }
2279
2280 /*
2281  * Returns whether the major collection has finished.
2282  */
2283 static gboolean
2284 major_should_finish_concurrent_collection (void)
2285 {
2286         return sgen_workers_all_done ();
2287 }
2288
2289 static void
2290 major_update_concurrent_collection (void)
2291 {
2292         TV_DECLARE (total_start);
2293         TV_DECLARE (total_end);
2294
2295         TV_GETTIME (total_start);
2296
2297         binary_protocol_concurrent_update ();
2298
2299         major_collector.update_cardtable_mod_union ();
2300         sgen_los_update_cardtable_mod_union ();
2301
2302         TV_GETTIME (total_end);
2303         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (total_start, total_end);
2304 }
2305
2306 static void
2307 major_finish_concurrent_collection (gboolean forced)
2308 {
2309         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2310         TV_DECLARE (total_start);
2311         TV_DECLARE (total_end);
2312
2313         TV_GETTIME (total_start);
2314
2315         binary_protocol_concurrent_finish ();
2316
2317         /*
2318          * We need to stop all workers since we're updating the cardtable below.
2319          * The workers will be resumed with a finishing pause context to avoid
2320          * additional cardtable and object scanning.
2321          */
2322         sgen_workers_stop_all_workers ();
2323
2324         SGEN_TV_GETTIME (time_major_conc_collection_end);
2325         gc_stats.major_gc_time_concurrent += SGEN_TV_ELAPSED (time_major_conc_collection_start, time_major_conc_collection_end);
2326
2327         major_collector.update_cardtable_mod_union ();
2328         sgen_los_update_cardtable_mod_union ();
2329
2330         if (mod_union_consistency_check)
2331                 sgen_check_mod_union_consistency ();
2332
2333         current_collection_generation = GENERATION_OLD;
2334         sgen_cement_reset ();
2335         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, FALSE);
2336         major_finish_collection (&gc_thread_gray_queue, "finishing", FALSE, -1, forced);
2337         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2338
2339         TV_GETTIME (total_end);
2340         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (total_start, total_end);
2341
2342         current_collection_generation = -1;
2343 }
2344
2345 /*
2346  * Ensure an allocation request for @size will succeed by freeing enough memory.
2347  *
2348  * LOCKING: The GC lock MUST be held.
2349  */
2350 void
2351 sgen_ensure_free_space (size_t size, int generation)
2352 {
2353         int generation_to_collect = -1;
2354         const char *reason = NULL;
2355
2356         if (generation == GENERATION_OLD) {
2357                 if (sgen_need_major_collection (size)) {
2358                         reason = "LOS overflow";
2359                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2360                 }
2361         } else {
2362                 if (degraded_mode) {
2363                         if (sgen_need_major_collection (size)) {
2364                                 reason = "Degraded mode overflow";
2365                                 generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2366                         }
2367                 } else if (sgen_need_major_collection (size)) {
2368                         reason = concurrent_collection_in_progress ? "Forced finish concurrent collection" : "Minor allowance";
2369                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2370                 } else {
2371                         generation_to_collect = GENERATION_NURSERY;
2372                         reason = "Nursery full";                        
2373                 }
2374         }
2375
2376         if (generation_to_collect == -1) {
2377                 if (concurrent_collection_in_progress && sgen_workers_all_done ()) {
2378                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2379                         reason = "Finish concurrent collection";
2380                 }
2381         }
2382
2383         if (generation_to_collect == -1)
2384                 return;
2385         sgen_perform_collection (size, generation_to_collect, reason, FALSE, TRUE);
2386 }
2387
2388 /*
2389  * LOCKING: Assumes the GC lock is held.
2390  */
2391 void
2392 sgen_perform_collection (size_t requested_size, int generation_to_collect, const char *reason, gboolean wait_to_finish, gboolean stw)
2393 {
2394         TV_DECLARE (gc_total_start);
2395         TV_DECLARE (gc_total_end);
2396         int overflow_generation_to_collect = -1;
2397         int oldest_generation_collected = generation_to_collect;
2398         const char *overflow_reason = NULL;
2399         gboolean finish_concurrent = concurrent_collection_in_progress && (major_should_finish_concurrent_collection () || generation_to_collect == GENERATION_OLD);
2400
2401         binary_protocol_collection_requested (generation_to_collect, requested_size, wait_to_finish ? 1 : 0);
2402
2403         SGEN_ASSERT (0, generation_to_collect == GENERATION_NURSERY || generation_to_collect == GENERATION_OLD, "What generation is this?");
2404
2405         if (stw)
2406                 sgen_stop_world (generation_to_collect);
2407         else
2408                 SGEN_ASSERT (0, sgen_is_world_stopped (), "We can only collect if the world is stopped");
2409                 
2410
2411         TV_GETTIME (gc_total_start);
2412
2413         // FIXME: extract overflow reason
2414         // FIXME: minor overflow for concurrent case
2415         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY && !finish_concurrent) {
2416                 if (concurrent_collection_in_progress)
2417                         major_update_concurrent_collection ();
2418
2419                 if (collect_nursery (reason, FALSE, NULL) && !concurrent_collection_in_progress) {
2420                         overflow_generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2421                         overflow_reason = "Minor overflow";
2422                 }
2423         } else if (finish_concurrent) {
2424                 major_finish_concurrent_collection (wait_to_finish);
2425                 oldest_generation_collected = GENERATION_OLD;
2426         } else {
2427                 SGEN_ASSERT (0, generation_to_collect == GENERATION_OLD, "We should have handled nursery collections above");
2428                 if (major_collector.is_concurrent && !wait_to_finish) {
2429                         collect_nursery ("Concurrent start", FALSE, NULL);
2430                         major_start_concurrent_collection (reason);
2431                         oldest_generation_collected = GENERATION_NURSERY;
2432                 } else if (major_do_collection (reason, FALSE, wait_to_finish)) {
2433                         overflow_generation_to_collect = GENERATION_NURSERY;
2434                         overflow_reason = "Excessive pinning";
2435                 }
2436         }
2437
2438         if (overflow_generation_to_collect != -1) {
2439                 SGEN_ASSERT (0, !concurrent_collection_in_progress, "We don't yet support overflow collections with the concurrent collector");
2440
2441                 /*
2442                  * We need to do an overflow collection, either because we ran out of memory
2443                  * or the nursery is fully pinned.
2444                  */
2445
2446                 if (overflow_generation_to_collect == GENERATION_NURSERY)
2447                         collect_nursery (overflow_reason, TRUE, NULL);
2448                 else
2449                         major_do_collection (overflow_reason, TRUE, wait_to_finish);
2450
2451                 oldest_generation_collected = MAX (oldest_generation_collected, overflow_generation_to_collect);
2452         }
2453
2454         SGEN_LOG (2, "Heap size: %lu, LOS size: %lu", (unsigned long)sgen_gc_get_total_heap_allocation (), (unsigned long)los_memory_usage);
2455
2456         /* this also sets the proper pointers for the next allocation */
2457         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY && !sgen_can_alloc_size (requested_size)) {
2458                 /* TypeBuilder and MonoMethod are killing mcs with fragmentation */
2459                 SGEN_LOG (1, "nursery collection didn't find enough room for %zd alloc (%zd pinned)", requested_size, sgen_get_pinned_count ());
2460                 sgen_dump_pin_queue ();
2461                 degraded_mode = 1;
2462         }
2463
2464         TV_GETTIME (gc_total_end);
2465         time_max = MAX (time_max, TV_ELAPSED (gc_total_start, gc_total_end));
2466
2467         if (stw)
2468                 sgen_restart_world (oldest_generation_collected);
2469 }
2470
2471 /*
2472  * ######################################################################
2473  * ########  Memory allocation from the OS
2474  * ######################################################################
2475  * This section of code deals with getting memory from the OS and
2476  * allocating memory for GC-internal data structures.
2477  * Internal memory can be handled with a freelist for small objects.
2478  */
2479
2480 /*
2481  * Debug reporting.
2482  */
2483 G_GNUC_UNUSED static void
2484 report_internal_mem_usage (void)
2485 {
2486         printf ("Internal memory usage:\n");
2487         sgen_report_internal_mem_usage ();
2488         printf ("Pinned memory usage:\n");
2489         major_collector.report_pinned_memory_usage ();
2490 }
2491
2492 /*
2493  * ######################################################################
2494  * ########  Finalization support
2495  * ######################################################################
2496  */
2497
2498 /*
2499  * If the object has been forwarded it means it's still referenced from a root. 
2500  * If it is pinned it's still alive as well.
2501  * A LOS object is only alive if we have pinned it.
2502  * Return TRUE if @obj is ready to be finalized.
2503  */
2504 static inline gboolean
2505 sgen_is_object_alive (GCObject *object)
2506 {
2507         if (ptr_in_nursery (object))
2508                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
2509
2510         return sgen_major_is_object_alive (object);
2511 }
2512
2513 /*
2514  * This function returns true if @object is either alive and belongs to the
2515  * current collection - major collections are full heap, so old gen objects
2516  * are never alive during a minor collection.
2517  */
2518 static inline int
2519 sgen_is_object_alive_and_on_current_collection (GCObject *object)
2520 {
2521         if (ptr_in_nursery (object))
2522                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
2523
2524         if (current_collection_generation == GENERATION_NURSERY)
2525                 return FALSE;
2526
2527         return sgen_major_is_object_alive (object);
2528 }
2529
2530
2531 gboolean
2532 sgen_gc_is_object_ready_for_finalization (GCObject *object)
2533 {
2534         return !sgen_is_object_alive (object);
2535 }
2536
2537 void
2538 sgen_queue_finalization_entry (GCObject *obj)
2539 {
2540         gboolean critical = sgen_client_object_has_critical_finalizer (obj);
2541
2542         sgen_pointer_queue_add (critical ? &critical_fin_queue : &fin_ready_queue, obj);
2543
2544         sgen_client_object_queued_for_finalization (obj);
2545 }
2546
2547 gboolean
2548 sgen_object_is_live (GCObject *obj)
2549 {
2550         return sgen_is_object_alive_and_on_current_collection (obj);
2551 }
2552
2553 /*
2554  * `System.GC.WaitForPendingFinalizers` first checks `sgen_have_pending_finalizers()` to
2555  * determine whether it can exit quickly.  The latter must therefore only return FALSE if
2556  * all finalizers have really finished running.
2557  *
2558  * `sgen_gc_invoke_finalizers()` first dequeues a finalizable object, and then finalizes it.
2559  * This means that just checking whether the queues are empty leaves the possibility that an
2560  * object might have been dequeued but not yet finalized.  That's why we need the additional
2561  * flag `pending_unqueued_finalizer`.
2562  */
2563
2564 static volatile gboolean pending_unqueued_finalizer = FALSE;
2565 volatile gboolean sgen_suspend_finalizers = FALSE;
2566
2567 void
2568 sgen_set_suspend_finalizers (void)
2569 {
2570         sgen_suspend_finalizers = TRUE;
2571 }
2572
2573 int
2574 sgen_gc_invoke_finalizers (void)
2575 {
2576         int count = 0;
2577
2578         g_assert (!pending_unqueued_finalizer);
2579
2580         /* FIXME: batch to reduce lock contention */
2581         while (sgen_have_pending_finalizers ()) {
2582                 GCObject *obj;
2583
2584                 LOCK_GC;
2585
2586                 /*
2587                  * We need to set `pending_unqueued_finalizer` before dequeing the
2588                  * finalizable object.
2589                  */
2590                 if (!sgen_pointer_queue_is_empty (&fin_ready_queue)) {
2591                         pending_unqueued_finalizer = TRUE;
2592                         mono_memory_write_barrier ();
2593                         obj = (GCObject *)sgen_pointer_queue_pop (&fin_ready_queue);
2594                 } else if (!sgen_pointer_queue_is_empty (&critical_fin_queue)) {
2595                         pending_unqueued_finalizer = TRUE;
2596                         mono_memory_write_barrier ();
2597                         obj = (GCObject *)sgen_pointer_queue_pop (&critical_fin_queue);
2598                 } else {
2599                         obj = NULL;
2600                 }
2601
2602                 if (obj)
2603                         SGEN_LOG (7, "Finalizing object %p (%s)", obj, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj)));
2604
2605                 UNLOCK_GC;
2606
2607                 if (!obj)
2608                         break;
2609
2610                 count++;
2611                 /* the object is on the stack so it is pinned */
2612                 /*g_print ("Calling finalizer for object: %p (%s)\n", obj, sgen_client_object_safe_name (obj));*/
2613                 sgen_client_run_finalize (obj);
2614         }
2615
2616         if (pending_unqueued_finalizer) {
2617                 mono_memory_write_barrier ();
2618                 pending_unqueued_finalizer = FALSE;
2619         }
2620
2621         return count;
2622 }
2623
2624 gboolean
2625 sgen_have_pending_finalizers (void)
2626 {
2627         if (sgen_suspend_finalizers)
2628                 return FALSE;
2629         return pending_unqueued_finalizer || !sgen_pointer_queue_is_empty (&fin_ready_queue) || !sgen_pointer_queue_is_empty (&critical_fin_queue);
2630 }
2631
2632 /*
2633  * ######################################################################
2634  * ########  registered roots support
2635  * ######################################################################
2636  */
2637
2638 /*
2639  * We do not coalesce roots.
2640  */
2641 int
2642 sgen_register_root (char *start, size_t size, SgenDescriptor descr, int root_type, int source, const char *msg)
2643 {
2644         RootRecord new_root;
2645         int i;
2646         LOCK_GC;
2647         for (i = 0; i < ROOT_TYPE_NUM; ++i) {
2648                 RootRecord *root = (RootRecord *)sgen_hash_table_lookup (&roots_hash [i], start);
2649                 /* we allow changing the size and the descriptor (for thread statics etc) */
2650                 if (root) {
2651                         size_t old_size = root->end_root - start;
2652                         root->end_root = start + size;
2653                         SGEN_ASSERT (0, !!root->root_desc == !!descr, "Can't change whether a root is precise or conservative.");
2654                         SGEN_ASSERT (0, root->source == source, "Can't change a root's source identifier.");
2655                         SGEN_ASSERT (0, !!root->msg == !!msg, "Can't change a root's message.");
2656                         root->root_desc = descr;
2657                         roots_size += size;
2658                         roots_size -= old_size;
2659                         UNLOCK_GC;
2660                         return TRUE;
2661                 }
2662         }
2663
2664         new_root.end_root = start + size;
2665         new_root.root_desc = descr;
2666         new_root.source = source;
2667         new_root.msg = msg;
2668
2669         sgen_hash_table_replace (&roots_hash [root_type], start, &new_root, NULL);
2670         roots_size += size;
2671
2672         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);
2673
2674         UNLOCK_GC;
2675         return TRUE;
2676 }
2677
2678 void
2679 sgen_deregister_root (char* addr)
2680 {
2681         int root_type;
2682         RootRecord root;
2683
2684         LOCK_GC;
2685         for (root_type = 0; root_type < ROOT_TYPE_NUM; ++root_type) {
2686                 if (sgen_hash_table_remove (&roots_hash [root_type], addr, &root))
2687                         roots_size -= (root.end_root - addr);
2688         }
2689         UNLOCK_GC;
2690 }
2691
2692 void
2693 sgen_wbroots_iterate_live_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback cb)
2694 {
2695         void **start_root;
2696         RootRecord *root;
2697         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_WBARRIER], void **, start_root, RootRecord *, root) {
2698                 cb ((mword)start_root, (mword)root->end_root - (mword)start_root);
2699         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
2700 }
2701
2702 /* Root equivalent of sgen_client_cardtable_scan_object */
2703 static void
2704 sgen_wbroot_scan_card_table (void** start_root, mword size,  ScanCopyContext ctx)
2705 {
2706         ScanPtrFieldFunc scan_field_func = ctx.ops->scan_ptr_field;
2707         guint8 *card_data = sgen_card_table_get_card_scan_address ((mword)start_root);
2708         guint8 *card_base = card_data;
2709         mword card_count = sgen_card_table_number_of_cards_in_range ((mword)start_root, size);
2710         guint8 *card_data_end = card_data + card_count;
2711         mword extra_idx = 0;
2712         char *obj_start = sgen_card_table_align_pointer (start_root);
2713         char *obj_end = (char*)start_root + size;
2714 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2715         guint8 *overflow_scan_end = NULL;
2716 #endif
2717
2718 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2719         /*Check for overflow and if so, setup to scan in two steps*/
2720         if (card_data_end >= SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END) {
2721                 overflow_scan_end = sgen_shadow_cardtable + (card_data_end - SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END);
2722                 card_data_end = SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END;
2723         }
2724
2725 LOOP_HEAD:
2726 #endif
2727
2728         card_data = sgen_find_next_card (card_data, card_data_end);
2729
2730         for (; card_data < card_data_end; card_data = sgen_find_next_card (card_data + 1, card_data_end)) {
2731                 size_t idx = (card_data - card_base) + extra_idx;
2732                 char *start = (char*)(obj_start + idx * CARD_SIZE_IN_BYTES);
2733                 char *card_end = start + CARD_SIZE_IN_BYTES;
2734                 char *elem = start, *first_elem = start;
2735
2736                 /*
2737                  * Don't clean first and last card on 32bit systems since they
2738                  * may also be part from other roots.
2739                  */
2740                 if (card_data != card_base && card_data != (card_data_end - 1))
2741                         sgen_card_table_prepare_card_for_scanning (card_data);
2742
2743                 card_end = MIN (card_end, obj_end);
2744
2745                 if (elem < (char*)start_root)
2746                         first_elem = elem = (char*)start_root;
2747
2748                 for (; elem < card_end; elem += SIZEOF_VOID_P) {
2749                         if (*(GCObject**)elem)
2750                                 scan_field_func (NULL, (GCObject**)elem, ctx.queue);
2751                 }
2752
2753                 binary_protocol_card_scan (first_elem, elem - first_elem);
2754         }
2755
2756 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2757         if (overflow_scan_end) {
2758                 extra_idx = card_data - card_base;
2759                 card_base = card_data = sgen_shadow_cardtable;
2760                 card_data_end = overflow_scan_end;
2761                 overflow_scan_end = NULL;
2762                 goto LOOP_HEAD;
2763         }
2764 #endif
2765 }
2766
2767 void
2768 sgen_wbroots_scan_card_table (ScanCopyContext ctx)
2769 {
2770         void **start_root;
2771         RootRecord *root;
2772
2773         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_WBARRIER], void **, start_root, RootRecord *, root) {
2774                 SGEN_ASSERT (0, (root->root_desc & ROOT_DESC_TYPE_MASK) == ROOT_DESC_VECTOR, "Unsupported root type");
2775
2776                 sgen_wbroot_scan_card_table (start_root, (mword)root->end_root - (mword)start_root, ctx);
2777         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
2778 }
2779
2780 /*
2781  * ######################################################################
2782  * ########  Thread handling (stop/start code)
2783  * ######################################################################
2784  */
2785
2786 int
2787 sgen_get_current_collection_generation (void)
2788 {
2789         return current_collection_generation;
2790 }
2791
2792 void*
2793 sgen_thread_register (SgenThreadInfo* info, void *stack_bottom_fallback)
2794 {
2795         info->tlab_start = info->tlab_next = info->tlab_temp_end = info->tlab_real_end = NULL;
2796
2797         sgen_client_thread_register (info, stack_bottom_fallback);
2798
2799         return info;
2800 }
2801
2802 void
2803 sgen_thread_unregister (SgenThreadInfo *p)
2804 {
2805         sgen_client_thread_unregister (p);
2806 }
2807
2808 /*
2809  * ######################################################################
2810  * ########  Write barriers
2811  * ######################################################################
2812  */
2813
2814 /*
2815  * Note: the write barriers first do the needed GC work and then do the actual store:
2816  * this way the value is visible to the conservative GC scan after the write barrier
2817  * itself. If a GC interrupts the barrier in the middle, value will be kept alive by
2818  * the conservative scan, otherwise by the remembered set scan.
2819  */
2820
2821 /**
2822  * mono_gc_wbarrier_arrayref_copy:
2823  */
2824 void
2825 mono_gc_wbarrier_arrayref_copy (gpointer dest_ptr, gpointer src_ptr, int count)
2826 {
2827         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_arrayref_copy);
2828         /*This check can be done without taking a lock since dest_ptr array is pinned*/
2829         if (ptr_in_nursery (dest_ptr) || count <= 0) {
2830                 mono_gc_memmove_aligned (dest_ptr, src_ptr, count * sizeof (gpointer));
2831                 return;
2832         }
2833
2834 #ifdef SGEN_HEAVY_BINARY_PROTOCOL
2835         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ()) {
2836                 int i;
2837                 for (i = 0; i < count; ++i) {
2838                         gpointer dest = (gpointer*)dest_ptr + i;
2839                         gpointer obj = *((gpointer*)src_ptr + i);
2840                         if (obj)
2841                                 binary_protocol_wbarrier (dest, obj, (gpointer)LOAD_VTABLE (obj));
2842                 }
2843         }
2844 #endif
2845
2846         remset.wbarrier_arrayref_copy (dest_ptr, src_ptr, count);
2847 }
2848
2849 /**
2850  * mono_gc_wbarrier_generic_nostore:
2851  */
2852 void
2853 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (gpointer ptr)
2854 {
2855         gpointer obj;
2856
2857         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_generic_store);
2858
2859         sgen_client_wbarrier_generic_nostore_check (ptr);
2860
2861         obj = *(gpointer*)ptr;
2862         if (obj)
2863                 binary_protocol_wbarrier (ptr, obj, (gpointer)LOAD_VTABLE (obj));
2864
2865         /*
2866          * We need to record old->old pointer locations for the
2867          * concurrent collector.
2868          */
2869         if (!ptr_in_nursery (obj) && !concurrent_collection_in_progress) {
2870                 SGEN_LOG (8, "Skipping remset at %p", ptr);
2871                 return;
2872         }
2873
2874         SGEN_LOG (8, "Adding remset at %p", ptr);
2875
2876         remset.wbarrier_generic_nostore (ptr);
2877 }
2878
2879 /**
2880  * mono_gc_wbarrier_generic_store:
2881  */
2882 void
2883 mono_gc_wbarrier_generic_store (gpointer ptr, GCObject* value)
2884 {
2885         SGEN_LOG (8, "Wbarrier store at %p to %p (%s)", ptr, value, value ? sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (value)) : "null");
2886         SGEN_UPDATE_REFERENCE_ALLOW_NULL (ptr, value);
2887         if (ptr_in_nursery (value) || concurrent_collection_in_progress)
2888                 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (ptr);
2889         sgen_dummy_use (value);
2890 }
2891
2892 /**
2893  * mono_gc_wbarrier_generic_store_atomic:
2894  * Same as \c mono_gc_wbarrier_generic_store but performs the store
2895  * as an atomic operation with release semantics.
2896  */
2897 void
2898 mono_gc_wbarrier_generic_store_atomic (gpointer ptr, GCObject *value)
2899 {
2900         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_generic_store_atomic);
2901
2902         SGEN_LOG (8, "Wbarrier atomic store at %p to %p (%s)", ptr, value, value ? sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (value)) : "null");
2903
2904         InterlockedWritePointer ((volatile gpointer *)ptr, value);
2905
2906         if (ptr_in_nursery (value) || concurrent_collection_in_progress)
2907                 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (ptr);
2908
2909         sgen_dummy_use (value);
2910 }
2911
2912 void
2913 sgen_wbarrier_range_copy (gpointer _dest, gpointer _src, int size)
2914 {
2915         remset.wbarrier_range_copy (_dest,_src, size);
2916 }
2917
2918 /*
2919  * ######################################################################
2920  * ########  Other mono public interface functions.
2921  * ######################################################################
2922  */
2923
2924 void
2925 sgen_gc_collect (int generation)
2926 {
2927         LOCK_GC;
2928         if (generation > 1)
2929                 generation = 1;
2930         sgen_perform_collection (0, generation, "user request", TRUE, TRUE);
2931         UNLOCK_GC;
2932 }
2933
2934 int
2935 sgen_gc_collection_count (int generation)
2936 {
2937         if (generation == 0)
2938                 return gc_stats.minor_gc_count;
2939         return gc_stats.major_gc_count;
2940 }
2941
2942 size_t
2943 sgen_gc_get_used_size (void)
2944 {
2945         gint64 tot = 0;
2946         LOCK_GC;
2947         tot = los_memory_usage;
2948         tot += nursery_section->next_data - nursery_section->data;
2949         tot += major_collector.get_used_size ();
2950         /* FIXME: account for pinned objects */
2951         UNLOCK_GC;
2952         return tot;
2953 }
2954
2955 void
2956 sgen_env_var_error (const char *env_var, const char *fallback, const char *description_format, ...)
2957 {
2958         va_list ap;
2959
2960         va_start (ap, description_format);
2961
2962         fprintf (stderr, "Warning: In environment variable `%s': ", env_var);
2963         vfprintf (stderr, description_format, ap);
2964         if (fallback)
2965                 fprintf (stderr, " - %s", fallback);
2966         fprintf (stderr, "\n");
2967
2968         va_end (ap);
2969 }
2970
2971 static gboolean
2972 parse_double_in_interval (const char *env_var, const char *opt_name, const char *opt, double min, double max, double *result)
2973 {
2974         char *endptr;
2975         double val = strtod (opt, &endptr);
2976         if (endptr == opt) {
2977                 sgen_env_var_error (env_var, "Using default value.", "`%s` must be a number.", opt_name);
2978                 return FALSE;
2979         }
2980         else if (val < min || val > max) {
2981                 sgen_env_var_error (env_var, "Using default value.", "`%s` must be between %.2f - %.2f.", opt_name, min, max);
2982                 return FALSE;
2983         }
2984         *result = val;
2985         return TRUE;
2986 }
2987
2988 void
2989 sgen_gc_init (void)
2990 {
2991         char *env;
2992         char **opts, **ptr;
2993         char *major_collector_opt = NULL;
2994         char *minor_collector_opt = NULL;
2995         char *params_opts = NULL;
2996         char *debug_opts = NULL;
2997         size_t max_heap = 0;
2998         size_t soft_limit = 0;
2999         int result;
3000         gboolean debug_print_allowance = FALSE;
3001         double allowance_ratio = 0, save_target = 0;
3002         gboolean cement_enabled = TRUE;
3003
3004         do {
3005                 result = InterlockedCompareExchange (&gc_initialized, -1, 0);
3006                 switch (result) {
3007                 case 1:
3008                         /* already inited */
3009                         return;
3010                 case -1:
3011                         /* being inited by another thread */
3012                         mono_thread_info_usleep (1000);
3013                         break;
3014                 case 0:
3015                         /* we will init it */
3016                         break;
3017                 default:
3018                         g_assert_not_reached ();
3019                 }
3020         } while (result != 0);
3021
3022         SGEN_TV_GETTIME (sgen_init_timestamp);
3023
3024 #ifdef SGEN_WITHOUT_MONO
3025         mono_thread_smr_init ();
3026 #endif
3027
3028         mono_coop_mutex_init (&gc_mutex);
3029
3030         gc_debug_file = stderr;
3031
3032         mono_coop_mutex_init (&sgen_interruption_mutex);
3033
3034         if ((env = g_getenv (MONO_GC_PARAMS_NAME)) || gc_params_options) {
3035                 params_opts = g_strdup_printf ("%s,%s", gc_params_options ? gc_params_options : "", env ? env : "");
3036                 g_free (env);
3037         }
3038
3039         if (params_opts) {
3040                 opts = g_strsplit (params_opts, ",", -1);
3041                 for (ptr = opts; *ptr; ++ptr) {
3042                         char *opt = *ptr;
3043                         if (g_str_has_prefix (opt, "major=")) {
3044                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3045                                 major_collector_opt = g_strdup (opt);
3046                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "minor=")) {
3047                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3048                                 minor_collector_opt = g_strdup (opt);
3049                         }
3050                 }
3051         } else {
3052                 opts = NULL;
3053         }
3054
3055         init_stats ();
3056         sgen_init_internal_allocator ();
3057         sgen_init_nursery_allocator ();
3058         sgen_init_fin_weak_hash ();
3059         sgen_init_hash_table ();
3060         sgen_init_descriptors ();
3061         sgen_init_gray_queues ();
3062         sgen_init_allocator ();
3063         sgen_init_gchandles ();
3064
3065         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_SECTION, SGEN_SIZEOF_GC_MEM_SECTION);
3066         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_GRAY_QUEUE, sizeof (GrayQueueSection));
3067
3068         sgen_client_init ();
3069
3070         if (!minor_collector_opt) {
3071                 sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector, FALSE);
3072         } else {
3073                 if (!strcmp (minor_collector_opt, "simple")) {
3074                 use_simple_nursery:
3075                         sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector, FALSE);
3076                 } else if (!strcmp (minor_collector_opt, "simple-par")) {
3077                         sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector, TRUE);
3078                 } else if (!strcmp (minor_collector_opt, "split")) {
3079                         sgen_split_nursery_init (&sgen_minor_collector);
3080                 } else {
3081                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using `simple` instead.", "Unknown minor collector `%s'.", minor_collector_opt);
3082                         goto use_simple_nursery;
3083                 }
3084         }
3085
3086         if (!major_collector_opt) {
3087         use_default_major:
3088                 DEFAULT_MAJOR_INIT (&major_collector);
3089         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep")) {
3090                 sgen_marksweep_init (&major_collector);
3091         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep-conc")) {
3092                 sgen_marksweep_conc_init (&major_collector);
3093         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep-conc-par")) {
3094                 sgen_marksweep_conc_par_init (&major_collector);
3095         } else {
3096                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using `" DEFAULT_MAJOR_NAME "` instead.", "Unknown major collector `%s'.", major_collector_opt);
3097                 goto use_default_major;
3098         }
3099
3100         sgen_nursery_size = DEFAULT_NURSERY_SIZE;
3101
3102         if (opts) {
3103                 gboolean usage_printed = FALSE;
3104
3105                 for (ptr = opts; *ptr; ++ptr) {
3106                         char *opt = *ptr;
3107                         if (!strcmp (opt, ""))
3108                                 continue;
3109                         if (g_str_has_prefix (opt, "major="))
3110                                 continue;
3111                         if (g_str_has_prefix (opt, "minor="))
3112                                 continue;
3113                         if (g_str_has_prefix (opt, "max-heap-size=")) {
3114                                 size_t page_size = mono_pagesize ();
3115                                 size_t max_heap_candidate = 0;
3116                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3117                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &max_heap_candidate)) {
3118                                         max_heap = (max_heap_candidate + page_size - 1) & ~(size_t)(page_size - 1);
3119                                         if (max_heap != max_heap_candidate)
3120                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Rounding up.", "`max-heap-size` size must be a multiple of %d.", page_size);
3121                                 } else {
3122                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`max-heap-size` must be an integer.");
3123                                 }
3124                                 continue;
3125                         }
3126                         if (g_str_has_prefix (opt, "soft-heap-limit=")) {
3127                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3128                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &soft_limit)) {
3129                                         if (soft_limit <= 0) {
3130                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`soft-heap-limit` must be positive.");
3131                                                 soft_limit = 0;
3132                                         }
3133                                 } else {
3134                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`soft-heap-limit` must be an integer.");
3135                                 }
3136                                 continue;
3137                         }
3138
3139 #ifdef USER_CONFIG
3140                         if (g_str_has_prefix (opt, "nursery-size=")) {
3141                                 size_t val;
3142                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3143                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &val)) {
3144                                         if ((val & (val - 1))) {
3145                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`nursery-size` must be a power of two.");
3146                                                 continue;
3147                                         }
3148
3149                                         if (val < SGEN_MAX_NURSERY_WASTE) {
3150                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.",
3151                                                                 "`nursery-size` must be at least %d bytes.", SGEN_MAX_NURSERY_WASTE);
3152                                                 continue;
3153                                         }
3154
3155                                         sgen_nursery_size = val;
3156                                         sgen_nursery_bits = 0;
3157                                         while (ONE_P << (++ sgen_nursery_bits) != sgen_nursery_size)
3158                                                 ;
3159                                 } else {
3160                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`nursery-size` must be an integer.");
3161                                         continue;
3162                                 }
3163                                 continue;
3164                         }
3165 #endif
3166                         if (g_str_has_prefix (opt, "save-target-ratio=")) {
3167                                 double val;
3168                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3169                                 if (parse_double_in_interval (MONO_GC_PARAMS_NAME, "save-target-ratio", opt,
3170                                                 SGEN_MIN_SAVE_TARGET_RATIO, SGEN_MAX_SAVE_TARGET_RATIO, &val)) {
3171                                         save_target = val;
3172                                 }
3173                                 continue;
3174                         }
3175                         if (g_str_has_prefix (opt, "default-allowance-ratio=")) {
3176                                 double val;
3177                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3178                                 if (parse_double_in_interval (MONO_GC_PARAMS_NAME, "default-allowance-ratio", opt,
3179                                                 SGEN_MIN_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, SGEN_MAX_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, &val)) {
3180                                         allowance_ratio = val;
3181                                 }
3182                                 continue;
3183                         }
3184
3185                         if (!strcmp (opt, "cementing")) {
3186                                 cement_enabled = TRUE;
3187                                 continue;
3188                         }
3189                         if (!strcmp (opt, "no-cementing")) {
3190                                 cement_enabled = FALSE;
3191                                 continue;
3192                         }
3193
3194                         if (!strcmp (opt, "precleaning")) {
3195                                 precleaning_enabled = TRUE;
3196                                 continue;
3197                         }
3198                         if (!strcmp (opt, "no-precleaning")) {
3199                                 precleaning_enabled = FALSE;
3200                                 continue;
3201                         }
3202
3203                         if (major_collector.handle_gc_param && major_collector.handle_gc_param (opt))
3204                                 continue;
3205
3206                         if (sgen_minor_collector.handle_gc_param && sgen_minor_collector.handle_gc_param (opt))
3207                                 continue;
3208
3209                         if (sgen_client_handle_gc_param (opt))
3210                                 continue;
3211
3212                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Ignoring.", "Unknown option `%s`.", opt);
3213
3214                         if (usage_printed)
3215                                 continue;
3216
3217                         fprintf (stderr, "\n%s must be a comma-delimited list of one or more of the following:\n", MONO_GC_PARAMS_NAME);
3218                         fprintf (stderr, "  max-heap-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3219                         fprintf (stderr, "  soft-heap-limit=n (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3220                         fprintf (stderr, "  nursery-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3221                         fprintf (stderr, "  major=COLLECTOR (where COLLECTOR is `marksweep', `marksweep-conc', `marksweep-par')\n");
3222                         fprintf (stderr, "  minor=COLLECTOR (where COLLECTOR is `simple' or `split')\n");
3223                         fprintf (stderr, "  wbarrier=WBARRIER (where WBARRIER is `remset' or `cardtable')\n");
3224                         fprintf (stderr, "  [no-]cementing\n");
3225                         if (major_collector.print_gc_param_usage)
3226                                 major_collector.print_gc_param_usage ();
3227                         if (sgen_minor_collector.print_gc_param_usage)
3228                                 sgen_minor_collector.print_gc_param_usage ();
3229                         sgen_client_print_gc_params_usage ();
3230                         fprintf (stderr, " Experimental options:\n");
3231                         fprintf (stderr, "  save-target-ratio=R (where R must be between %.2f - %.2f).\n", SGEN_MIN_SAVE_TARGET_RATIO, SGEN_MAX_SAVE_TARGET_RATIO);
3232                         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);
3233                         fprintf (stderr, "\n");
3234
3235                         usage_printed = TRUE;
3236                 }
3237                 g_strfreev (opts);
3238         }
3239
3240         if (major_collector_opt)
3241                 g_free (major_collector_opt);
3242
3243         if (minor_collector_opt)
3244                 g_free (minor_collector_opt);
3245
3246         if (params_opts)
3247                 g_free (params_opts);
3248
3249         alloc_nursery ();
3250
3251         sgen_pinning_init ();
3252         sgen_cement_init (cement_enabled);
3253
3254         if ((env = g_getenv (MONO_GC_DEBUG_NAME)) || gc_debug_options) {
3255                 debug_opts = g_strdup_printf ("%s,%s", gc_debug_options ? gc_debug_options  : "", env ? env : "");
3256                 g_free (env);
3257         }
3258
3259         if (debug_opts) {
3260                 gboolean usage_printed = FALSE;
3261
3262                 opts = g_strsplit (debug_opts, ",", -1);
3263                 for (ptr = opts; ptr && *ptr; ptr ++) {
3264                         char *opt = *ptr;
3265                         if (!strcmp (opt, ""))
3266                                 continue;
3267                         if (opt [0] >= '0' && opt [0] <= '9') {
3268                                 gc_debug_level = atoi (opt);
3269                                 opt++;
3270                                 if (opt [0] == ':')
3271                                         opt++;
3272                                 if (opt [0]) {
3273                                         char *rf = g_strdup_printf ("%s.%d", opt, mono_process_current_pid ());
3274                                         gc_debug_file = fopen (rf, "wb");
3275                                         if (!gc_debug_file)
3276                                                 gc_debug_file = stderr;
3277                                         g_free (rf);
3278                                 }
3279                         } else if (!strcmp (opt, "print-allowance")) {
3280                                 debug_print_allowance = TRUE;
3281                         } else if (!strcmp (opt, "print-pinning")) {
3282                                 sgen_pin_stats_enable ();
3283                         } else if (!strcmp (opt, "verify-before-allocs")) {
3284                                 verify_before_allocs = 1;
3285                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3286                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "max-valloc-size=")) {
3287                                 size_t max_valloc_size;
3288                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3289                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (arg, &max_valloc_size)) {
3290                                         mono_valloc_set_limit (max_valloc_size);
3291                                 } else {
3292                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, NULL, "`max-valloc-size` must be an integer.");
3293                                 }
3294                                 continue;
3295                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "verify-before-allocs=")) {
3296                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3297                                 verify_before_allocs = atoi (arg);
3298                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3299                         } else if (!strcmp (opt, "collect-before-allocs")) {
3300                                 collect_before_allocs = 1;
3301                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3302                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "collect-before-allocs=")) {
3303                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3304                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3305                                 collect_before_allocs = atoi (arg);
3306                         } else if (!strcmp (opt, "verify-before-collections")) {
3307                                 whole_heap_check_before_collection = TRUE;
3308                         } else if (!strcmp (opt, "check-remset-consistency")) {
3309                                 remset_consistency_checks = TRUE;
3310                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3311                         } else if (!strcmp (opt, "mod-union-consistency-check")) {
3312                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
3313                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "`mod-union-consistency-check` only works with concurrent major collector.");
3314                                         continue;
3315                                 }
3316                                 mod_union_consistency_check = TRUE;
3317                         } else if (!strcmp (opt, "check-mark-bits")) {
3318                                 check_mark_bits_after_major_collection = TRUE;
3319                         } else if (!strcmp (opt, "check-nursery-pinned")) {
3320                                 check_nursery_objects_pinned = TRUE;
3321                         } else if (!strcmp (opt, "clear-at-gc")) {
3322                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3323                         } else if (!strcmp (opt, "clear-nursery-at-gc")) {
3324                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3325                         } else if (!strcmp (opt, "clear-at-tlab-creation")) {
3326                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION;
3327                         } else if (!strcmp (opt, "debug-clear-at-tlab-creation")) {
3328                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION_DEBUG;
3329                         } else if (!strcmp (opt, "check-scan-starts")) {
3330                                 do_scan_starts_check = TRUE;
3331                         } else if (!strcmp (opt, "verify-nursery-at-minor-gc")) {
3332                                 do_verify_nursery = TRUE;
3333                         } else if (!strcmp (opt, "check-concurrent")) {
3334                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
3335                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "`check-concurrent` only works with concurrent major collectors.");
3336                                         continue;
3337                                 }
3338                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3339                                 do_concurrent_checks = TRUE;
3340                         } else if (!strcmp (opt, "dump-nursery-at-minor-gc")) {
3341                                 do_dump_nursery_content = TRUE;
3342                         } else if (!strcmp (opt, "disable-minor")) {
3343                                 disable_minor_collections = TRUE;
3344                         } else if (!strcmp (opt, "disable-major")) {
3345                                 disable_major_collections = TRUE;
3346                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "heap-dump=")) {
3347                                 char *filename = strchr (opt, '=') + 1;
3348                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3349                                 sgen_debug_enable_heap_dump (filename);
3350                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "binary-protocol=")) {
3351                                 char *filename = strchr (opt, '=') + 1;
3352                                 char *colon = strrchr (filename, ':');
3353                                 size_t limit = 0;
3354                                 if (colon) {
3355                                         if (!mono_gc_parse_environment_string_extract_number (colon + 1, &limit)) {
3356                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring limit.", "Binary protocol file size limit must be an integer.");
3357                                                 limit = -1;
3358                                         }
3359                                         *colon = '\0';
3360                                 }
3361                                 binary_protocol_init (filename, (long long)limit);
3362                         } else if (!strcmp (opt, "nursery-canaries")) {
3363                                 do_verify_nursery = TRUE;
3364                                 enable_nursery_canaries = TRUE;
3365                         } else if (!sgen_client_handle_gc_debug (opt)) {
3366                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "Unknown option `%s`.", opt);
3367
3368                                 if (usage_printed)
3369                                         continue;
3370
3371                                 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);
3372                                 fprintf (stderr, "Valid <option>s are:\n");
3373                                 fprintf (stderr, "  collect-before-allocs[=<n>]\n");
3374                                 fprintf (stderr, "  verify-before-allocs[=<n>]\n");
3375                                 fprintf (stderr, "  max-valloc-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3376                                 fprintf (stderr, "  check-remset-consistency\n");
3377                                 fprintf (stderr, "  check-mark-bits\n");
3378                                 fprintf (stderr, "  check-nursery-pinned\n");
3379                                 fprintf (stderr, "  verify-before-collections\n");
3380                                 fprintf (stderr, "  verify-nursery-at-minor-gc\n");
3381                                 fprintf (stderr, "  dump-nursery-at-minor-gc\n");
3382                                 fprintf (stderr, "  disable-minor\n");
3383                                 fprintf (stderr, "  disable-major\n");
3384                                 fprintf (stderr, "  check-concurrent\n");
3385                                 fprintf (stderr, "  clear-[nursery-]at-gc\n");
3386                                 fprintf (stderr, "  clear-at-tlab-creation\n");
3387                                 fprintf (stderr, "  debug-clear-at-tlab-creation\n");
3388                                 fprintf (stderr, "  check-scan-starts\n");
3389                                 fprintf (stderr, "  print-allowance\n");
3390                                 fprintf (stderr, "  print-pinning\n");
3391                                 fprintf (stderr, "  heap-dump=<filename>\n");
3392                                 fprintf (stderr, "  binary-protocol=<filename>[:<file-size-limit>]\n");
3393                                 fprintf (stderr, "  nursery-canaries\n");
3394                                 sgen_client_print_gc_debug_usage ();
3395                                 fprintf (stderr, "\n");
3396
3397                                 usage_printed = TRUE;
3398                         }
3399                 }
3400                 g_strfreev (opts);
3401         }
3402
3403         if (debug_opts)
3404                 g_free (debug_opts);
3405
3406         if (check_mark_bits_after_major_collection)
3407                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3408
3409         if (major_collector.post_param_init)
3410                 major_collector.post_param_init (&major_collector);
3411
3412         if (major_collector.is_concurrent || sgen_minor_collector.is_parallel) {
3413                 int num_workers = 1;
3414                 if (major_collector.is_parallel || sgen_minor_collector.is_parallel) {
3415                         /* FIXME Detect the number of physical cores, instead of logical */
3416                         num_workers = mono_cpu_count () / 2;
3417                         if (num_workers < 1)
3418                                 num_workers = 1;
3419                 }
3420                 sgen_workers_init (num_workers, (SgenWorkerCallback) major_collector.worker_init_cb);
3421         }
3422
3423         sgen_memgov_init (max_heap, soft_limit, debug_print_allowance, allowance_ratio, save_target);
3424
3425         memset (&remset, 0, sizeof (remset));
3426
3427         sgen_card_table_init (&remset);
3428
3429         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");
3430
3431         gc_initialized = 1;
3432
3433         sgen_init_bridge ();
3434 }
3435
3436 gboolean
3437 sgen_gc_initialized ()
3438 {
3439         return gc_initialized > 0;
3440 }
3441
3442 NurseryClearPolicy
3443 sgen_get_nursery_clear_policy (void)
3444 {
3445         return nursery_clear_policy;
3446 }
3447
3448 void
3449 sgen_gc_lock (void)
3450 {
3451         mono_coop_mutex_lock (&gc_mutex);
3452 }
3453
3454 void
3455 sgen_gc_unlock (void)
3456 {
3457         mono_coop_mutex_unlock (&gc_mutex);
3458 }
3459
3460 void
3461 sgen_major_collector_iterate_live_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback callback)
3462 {
3463         major_collector.iterate_live_block_ranges (callback);
3464 }
3465
3466 void
3467 sgen_major_collector_iterate_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback callback)
3468 {
3469         major_collector.iterate_block_ranges (callback);
3470 }
3471
3472 SgenMajorCollector*
3473 sgen_get_major_collector (void)
3474 {
3475         return &major_collector;
3476 }
3477
3478 SgenMinorCollector*
3479 sgen_get_minor_collector (void)
3480 {
3481         return &sgen_minor_collector;
3482 }
3483
3484 SgenRememberedSet*
3485 sgen_get_remset (void)
3486 {
3487         return &remset;
3488 }
3489
3490 static void
3491 count_cards (long long *major_total, long long *major_marked, long long *los_total, long long *los_marked)
3492 {
3493         sgen_get_major_collector ()->count_cards (major_total, major_marked);
3494         sgen_los_count_cards (los_total, los_marked);
3495 }
3496
3497 static gboolean world_is_stopped = FALSE;
3498
3499 /* LOCKING: assumes the GC lock is held */
3500 void
3501 sgen_stop_world (int generation)
3502 {
3503         long long major_total = -1, major_marked = -1, los_total = -1, los_marked = -1;
3504
3505         SGEN_ASSERT (0, !world_is_stopped, "Why are we stopping a stopped world?");
3506
3507         binary_protocol_world_stopping (generation, sgen_timestamp (), (gpointer) (gsize) mono_native_thread_id_get ());
3508
3509         sgen_client_stop_world (generation);
3510
3511         world_is_stopped = TRUE;
3512
3513         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ())
3514                 count_cards (&major_total, &major_marked, &los_total, &los_marked);
3515         binary_protocol_world_stopped (generation, sgen_timestamp (), major_total, major_marked, los_total, los_marked);
3516 }
3517
3518 /* LOCKING: assumes the GC lock is held */
3519 void
3520 sgen_restart_world (int generation)
3521 {
3522         long long major_total = -1, major_marked = -1, los_total = -1, los_marked = -1;
3523         gint64 stw_time;
3524
3525         SGEN_ASSERT (0, world_is_stopped, "Why are we restarting a running world?");
3526
3527         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ())
3528                 count_cards (&major_total, &major_marked, &los_total, &los_marked);
3529         binary_protocol_world_restarting (generation, sgen_timestamp (), major_total, major_marked, los_total, los_marked);
3530
3531         world_is_stopped = FALSE;
3532
3533         sgen_client_restart_world (generation, &stw_time);
3534
3535         binary_protocol_world_restarted (generation, sgen_timestamp ());
3536
3537         if (sgen_client_bridge_need_processing ())
3538                 sgen_client_bridge_processing_finish (generation);
3539
3540         sgen_memgov_collection_end (generation, stw_time);
3541 }
3542
3543 gboolean
3544 sgen_is_world_stopped (void)
3545 {
3546         return world_is_stopped;
3547 }
3548
3549 void
3550 sgen_check_whole_heap_stw (void)
3551 {
3552         sgen_stop_world (0);
3553         sgen_clear_nursery_fragments ();
3554         sgen_check_whole_heap (TRUE);
3555         sgen_restart_world (0);
3556 }
3557
3558 gint64
3559 sgen_timestamp (void)
3560 {
3561         SGEN_TV_DECLARE (timestamp);
3562         SGEN_TV_GETTIME (timestamp);
3563         return SGEN_TV_ELAPSED (sgen_init_timestamp, timestamp);
3564 }
3565
3566 #endif /* HAVE_SGEN_GC */