[sgen] Add debug option for valloc limit
[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_pinned = 0;
272 static guint64 time_minor_scan_roots = 0;
273 static guint64 time_minor_finish_gray_stack = 0;
274 static guint64 time_minor_fragment_creation = 0;
275
276 static guint64 time_major_pre_collection_fragment_clear = 0;
277 static guint64 time_major_pinning = 0;
278 static guint64 time_major_scan_pinned = 0;
279 static guint64 time_major_scan_roots = 0;
280 static guint64 time_major_scan_mod_union = 0;
281 static guint64 time_major_finish_gray_stack = 0;
282 static guint64 time_major_free_bigobjs = 0;
283 static guint64 time_major_los_sweep = 0;
284 static guint64 time_major_sweep = 0;
285 static guint64 time_major_fragment_creation = 0;
286
287 static guint64 time_max = 0;
288
289 static SGEN_TV_DECLARE (time_major_conc_collection_start);
290 static SGEN_TV_DECLARE (time_major_conc_collection_end);
291
292 int gc_debug_level = 0;
293 FILE* gc_debug_file;
294 static char* gc_params_options;
295 static char* gc_debug_options;
296
297 /*
298 void
299 mono_gc_flush_info (void)
300 {
301         fflush (gc_debug_file);
302 }
303 */
304
305 #define TV_DECLARE SGEN_TV_DECLARE
306 #define TV_GETTIME SGEN_TV_GETTIME
307 #define TV_ELAPSED SGEN_TV_ELAPSED
308
309 static SGEN_TV_DECLARE (sgen_init_timestamp);
310
311 NurseryClearPolicy nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION;
312
313 #define object_is_forwarded     SGEN_OBJECT_IS_FORWARDED
314 #define object_is_pinned        SGEN_OBJECT_IS_PINNED
315 #define pin_object              SGEN_PIN_OBJECT
316
317 #define ptr_in_nursery sgen_ptr_in_nursery
318
319 #define LOAD_VTABLE     SGEN_LOAD_VTABLE
320
321 gboolean
322 nursery_canaries_enabled (void)
323 {
324         return enable_nursery_canaries;
325 }
326
327 #define safe_object_get_size    sgen_safe_object_get_size
328
329 #if defined(HAVE_CONC_GC_AS_DEFAULT)
330 /* Use concurrent major on deskstop platforms */
331 #define DEFAULT_MAJOR_INIT sgen_marksweep_conc_init
332 #define DEFAULT_MAJOR_NAME "marksweep-conc"
333 #else
334 #define DEFAULT_MAJOR_INIT sgen_marksweep_init
335 #define DEFAULT_MAJOR_NAME "marksweep"
336 #endif
337
338 /*
339  * ######################################################################
340  * ########  Global data.
341  * ######################################################################
342  */
343 MonoCoopMutex gc_mutex;
344
345 #define SCAN_START_SIZE SGEN_SCAN_START_SIZE
346
347 size_t degraded_mode = 0;
348
349 static mword bytes_pinned_from_failed_allocation = 0;
350
351 GCMemSection *nursery_section = NULL;
352 static volatile mword lowest_heap_address = ~(mword)0;
353 static volatile mword highest_heap_address = 0;
354
355 MonoCoopMutex sgen_interruption_mutex;
356
357 int current_collection_generation = -1;
358 static volatile gboolean concurrent_collection_in_progress = FALSE;
359
360 /* objects that are ready to be finalized */
361 static SgenPointerQueue fin_ready_queue = SGEN_POINTER_QUEUE_INIT (INTERNAL_MEM_FINALIZE_READY);
362 static SgenPointerQueue critical_fin_queue = SGEN_POINTER_QUEUE_INIT (INTERNAL_MEM_FINALIZE_READY);
363
364 /* registered roots: the key to the hash is the root start address */
365 /* 
366  * Different kinds of roots are kept separate to speed up pin_from_roots () for example.
367  */
368 SgenHashTable roots_hash [ROOT_TYPE_NUM] = {
369         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL),
370         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL),
371         SGEN_HASH_TABLE_INIT (INTERNAL_MEM_ROOTS_TABLE, INTERNAL_MEM_ROOT_RECORD, sizeof (RootRecord), sgen_aligned_addr_hash, NULL)
372 };
373 static mword roots_size = 0; /* amount of memory in the root set */
374
375 /* The size of a TLAB */
376 /* The bigger the value, the less often we have to go to the slow path to allocate a new 
377  * one, but the more space is wasted by threads not allocating much memory.
378  * FIXME: Tune this.
379  * FIXME: Make this self-tuning for each thread.
380  */
381 guint32 tlab_size = (1024 * 4);
382
383 #define MAX_SMALL_OBJ_SIZE      SGEN_MAX_SMALL_OBJ_SIZE
384
385 #define ALLOC_ALIGN             SGEN_ALLOC_ALIGN
386
387 #define ALIGN_UP                SGEN_ALIGN_UP
388
389 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
390 MonoNativeThreadId main_gc_thread = NULL;
391 #endif
392
393 /*Object was pinned during the current collection*/
394 static mword objects_pinned;
395
396 /*
397  * ######################################################################
398  * ########  Macros and function declarations.
399  * ######################################################################
400  */
401
402 /* forward declarations */
403 static void scan_from_registered_roots (char *addr_start, char *addr_end, int root_type, ScanCopyContext ctx);
404
405 static void pin_from_roots (void *start_nursery, void *end_nursery, ScanCopyContext ctx);
406 static void finish_gray_stack (int generation, ScanCopyContext ctx);
407
408
409 SgenMajorCollector major_collector;
410 SgenMinorCollector sgen_minor_collector;
411
412 static SgenRememberedSet remset;
413
414 /*
415  * The gray queue a worker job must use.  If we're not parallel or
416  * concurrent, we use the main gray queue.
417  */
418 static SgenGrayQueue*
419 sgen_workers_get_job_gray_queue (WorkerData *worker_data, SgenGrayQueue *default_gray_queue)
420 {
421         if (worker_data)
422                 return &worker_data->private_gray_queue;
423         SGEN_ASSERT (0, default_gray_queue, "Why don't we have a default gray queue when we're not running in a worker thread?");
424         return default_gray_queue;
425 }
426
427 static void
428 gray_queue_redirect (SgenGrayQueue *queue)
429 {
430         SGEN_ASSERT (0, concurrent_collection_in_progress, "Where are we redirecting the gray queue to, without a concurrent collection?");
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 pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_pinned);
1238         mono_counters_register ("Minor scan roots", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_scan_roots);
1239         mono_counters_register ("Minor fragment creation", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_minor_fragment_creation);
1240
1241         mono_counters_register ("Major fragment clear", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_pre_collection_fragment_clear);
1242         mono_counters_register ("Major pinning", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_pinning);
1243         mono_counters_register ("Major scan pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_pinned);
1244         mono_counters_register ("Major scan roots", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_roots);
1245         mono_counters_register ("Major scan mod union", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_scan_mod_union);
1246         mono_counters_register ("Major finish gray stack", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_finish_gray_stack);
1247         mono_counters_register ("Major free big objects", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_free_bigobjs);
1248         mono_counters_register ("Major LOS sweep", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_los_sweep);
1249         mono_counters_register ("Major sweep", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_sweep);
1250         mono_counters_register ("Major fragment creation", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG | MONO_COUNTER_TIME, &time_major_fragment_creation);
1251
1252         mono_counters_register ("Number of pinned objects", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_pinned_objects);
1253
1254 #ifdef HEAVY_STATISTICS
1255         mono_counters_register ("WBarrier remember pointer", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_add_to_global_remset);
1256         mono_counters_register ("WBarrier arrayref copy", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_arrayref_copy);
1257         mono_counters_register ("WBarrier generic store called", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_generic_store);
1258         mono_counters_register ("WBarrier generic atomic store called", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_generic_store_atomic);
1259         mono_counters_register ("WBarrier set root", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_wbarrier_set_root);
1260
1261         mono_counters_register ("# objects allocated degraded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_alloced_degraded);
1262         mono_counters_register ("bytes allocated degraded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_bytes_alloced_degraded);
1263
1264         mono_counters_register ("# copy_object() called (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_copy_object_called_nursery);
1265         mono_counters_register ("# objects copied (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_copied_nursery);
1266         mono_counters_register ("# copy_object() called (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_copy_object_called_major);
1267         mono_counters_register ("# objects copied (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_objects_copied_major);
1268
1269         mono_counters_register ("# scan_object() called (nursery)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_scan_object_called_nursery);
1270         mono_counters_register ("# scan_object() called (major)", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_scan_object_called_major);
1271
1272         mono_counters_register ("Slots allocated in vain", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_slots_allocated_in_vain);
1273
1274         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed from space", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_from_space);
1275         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed forwarded", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_forwarded);
1276         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed pinned", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_pinned);
1277         mono_counters_register ("# nursery copy_object() failed to space", MONO_COUNTER_GC | MONO_COUNTER_ULONG, &stat_nursery_copy_object_failed_to_space);
1278
1279         sgen_nursery_allocator_init_heavy_stats ();
1280 #endif
1281
1282         inited = TRUE;
1283 }
1284
1285
1286 static void
1287 reset_pinned_from_failed_allocation (void)
1288 {
1289         bytes_pinned_from_failed_allocation = 0;
1290 }
1291
1292 void
1293 sgen_set_pinned_from_failed_allocation (mword objsize)
1294 {
1295         bytes_pinned_from_failed_allocation += objsize;
1296 }
1297
1298 gboolean
1299 sgen_collection_is_concurrent (void)
1300 {
1301         switch (current_collection_generation) {
1302         case GENERATION_NURSERY:
1303                 return FALSE;
1304         case GENERATION_OLD:
1305                 return concurrent_collection_in_progress;
1306         default:
1307                 g_error ("Invalid current generation %d", current_collection_generation);
1308         }
1309         return FALSE;
1310 }
1311
1312 gboolean
1313 sgen_concurrent_collection_in_progress (void)
1314 {
1315         return concurrent_collection_in_progress;
1316 }
1317
1318 typedef struct {
1319         SgenThreadPoolJob job;
1320         SgenObjectOperations *ops;
1321         SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue;
1322 } ScanJob;
1323
1324 typedef struct {
1325         ScanJob scan_job;
1326         int job_index;
1327 } ParallelScanJob;
1328
1329 static ScanCopyContext
1330 scan_copy_context_for_scan_job (void *worker_data_untyped, ScanJob *job)
1331 {
1332         WorkerData *worker_data = (WorkerData *)worker_data_untyped;
1333
1334         return CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (job->ops, sgen_workers_get_job_gray_queue (worker_data, job->gc_thread_gray_queue));
1335 }
1336
1337 static void
1338 job_remembered_set_scan (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1339 {
1340         remset.scan_remsets (scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job));
1341 }
1342
1343 typedef struct {
1344         ScanJob scan_job;
1345         char *heap_start;
1346         char *heap_end;
1347         int root_type;
1348 } ScanFromRegisteredRootsJob;
1349
1350 static void
1351 job_scan_from_registered_roots (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1352 {
1353         ScanFromRegisteredRootsJob *job_data = (ScanFromRegisteredRootsJob*)job;
1354         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1355
1356         scan_from_registered_roots (job_data->heap_start, job_data->heap_end, job_data->root_type, ctx);
1357 }
1358
1359 typedef struct {
1360         ScanJob scan_job;
1361         char *heap_start;
1362         char *heap_end;
1363 } ScanThreadDataJob;
1364
1365 static void
1366 job_scan_thread_data (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1367 {
1368         ScanThreadDataJob *job_data = (ScanThreadDataJob*)job;
1369         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1370
1371         sgen_client_scan_thread_data (job_data->heap_start, job_data->heap_end, TRUE, ctx);
1372 }
1373
1374 typedef struct {
1375         ScanJob scan_job;
1376         SgenPointerQueue *queue;
1377 } ScanFinalizerEntriesJob;
1378
1379 static void
1380 job_scan_finalizer_entries (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1381 {
1382         ScanFinalizerEntriesJob *job_data = (ScanFinalizerEntriesJob*)job;
1383         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, &job_data->scan_job);
1384
1385         scan_finalizer_entries (job_data->queue, ctx);
1386 }
1387
1388 static void
1389 job_scan_major_mod_union_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1390 {
1391         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1392         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1393
1394         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1395         major_collector.scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1396 }
1397
1398 static void
1399 job_scan_los_mod_union_card_table (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1400 {
1401         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1402         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1403
1404         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1405         sgen_los_scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1406 }
1407
1408 static void
1409 job_major_mod_union_preclean (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1410 {
1411         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1412         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1413
1414         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1415
1416         major_collector.scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION_PRECLEAN, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1417 }
1418
1419 static void
1420 job_los_mod_union_preclean (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1421 {
1422         ParallelScanJob *job_data = (ParallelScanJob*)job;
1423         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, (ScanJob*)job_data);
1424
1425         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1426
1427         sgen_los_scan_card_table (CARDTABLE_SCAN_MOD_UNION_PRECLEAN, ctx, job_data->job_index, sgen_workers_get_job_split_count ());
1428 }
1429
1430 static void
1431 job_scan_last_pinned (void *worker_data_untyped, SgenThreadPoolJob *job)
1432 {
1433         ScanJob *job_data = (ScanJob*)job;
1434         ScanCopyContext ctx = scan_copy_context_for_scan_job (worker_data_untyped, job_data);
1435
1436         g_assert (concurrent_collection_in_progress);
1437
1438         sgen_scan_pin_queue_objects (ctx);
1439 }
1440
1441 static void
1442 workers_finish_callback (void)
1443 {
1444         ParallelScanJob *psj;
1445         ScanJob *sj;
1446         int split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
1447         int i;
1448         /* Mod union preclean jobs */
1449         for (i = 0; i < split_count; i++) {
1450                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("preclean major mod union cardtable", job_major_mod_union_preclean, sizeof (ParallelScanJob));
1451                 psj->scan_job.ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1452                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = NULL;
1453                 psj->job_index = i;
1454                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, TRUE);
1455         }
1456
1457         for (i = 0; i < split_count; i++) {
1458                 psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("preclean los mod union cardtable", job_los_mod_union_preclean, sizeof (ParallelScanJob));
1459                 psj->scan_job.ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1460                 psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = NULL;
1461                 psj->job_index = i;
1462                 sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, TRUE);
1463         }
1464
1465         sj = (ScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan last pinned", job_scan_last_pinned, sizeof (ScanJob));
1466         sj->ops = sgen_workers_get_idle_func_object_ops ();
1467         sj->gc_thread_gray_queue = NULL;
1468         sgen_workers_enqueue_job (&sj->job, TRUE);
1469 }
1470
1471 static void
1472 init_gray_queue (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, gboolean use_workers)
1473 {
1474         if (use_workers)
1475                 sgen_workers_init_distribute_gray_queue ();
1476         sgen_gray_object_queue_init (gc_thread_gray_queue, NULL, TRUE);
1477 }
1478
1479 static void
1480 enqueue_scan_from_roots_jobs (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, char *heap_start, char *heap_end, SgenObjectOperations *ops, gboolean enqueue)
1481 {
1482         ScanFromRegisteredRootsJob *scrrj;
1483         ScanThreadDataJob *stdj;
1484         ScanFinalizerEntriesJob *sfej;
1485
1486         /* registered roots, this includes static fields */
1487
1488         scrrj = (ScanFromRegisteredRootsJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan from registered roots normal", job_scan_from_registered_roots, sizeof (ScanFromRegisteredRootsJob));
1489         scrrj->scan_job.ops = ops;
1490         scrrj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1491         scrrj->heap_start = heap_start;
1492         scrrj->heap_end = heap_end;
1493         scrrj->root_type = ROOT_TYPE_NORMAL;
1494         sgen_workers_enqueue_job (&scrrj->scan_job.job, enqueue);
1495
1496         if (current_collection_generation == GENERATION_OLD) {
1497                 /* During minors we scan the cardtable for these roots instead */
1498                 scrrj = (ScanFromRegisteredRootsJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan from registered roots wbarrier", job_scan_from_registered_roots, sizeof (ScanFromRegisteredRootsJob));
1499                 scrrj->scan_job.ops = ops;
1500                 scrrj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1501                 scrrj->heap_start = heap_start;
1502                 scrrj->heap_end = heap_end;
1503                 scrrj->root_type = ROOT_TYPE_WBARRIER;
1504                 sgen_workers_enqueue_job (&scrrj->scan_job.job, enqueue);
1505         }
1506
1507         /* Threads */
1508
1509         stdj = (ScanThreadDataJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan thread data", job_scan_thread_data, sizeof (ScanThreadDataJob));
1510         stdj->scan_job.ops = ops;
1511         stdj->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1512         stdj->heap_start = heap_start;
1513         stdj->heap_end = heap_end;
1514         sgen_workers_enqueue_job (&stdj->scan_job.job, enqueue);
1515
1516         /* Scan the list of objects ready for finalization. */
1517
1518         sfej = (ScanFinalizerEntriesJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan finalizer entries", job_scan_finalizer_entries, sizeof (ScanFinalizerEntriesJob));
1519         sfej->scan_job.ops = ops;
1520         sfej->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1521         sfej->queue = &fin_ready_queue;
1522         sgen_workers_enqueue_job (&sfej->scan_job.job, enqueue);
1523
1524         sfej = (ScanFinalizerEntriesJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan critical finalizer entries", job_scan_finalizer_entries, sizeof (ScanFinalizerEntriesJob));
1525         sfej->scan_job.ops = ops;
1526         sfej->scan_job.gc_thread_gray_queue = gc_thread_gray_queue;
1527         sfej->queue = &critical_fin_queue;
1528         sgen_workers_enqueue_job (&sfej->scan_job.job, enqueue);
1529 }
1530
1531 /*
1532  * Perform a nursery collection.
1533  *
1534  * Return whether any objects were late-pinned due to being out of memory.
1535  */
1536 static gboolean
1537 collect_nursery (const char *reason, gboolean is_overflow, SgenGrayQueue *unpin_queue)
1538 {
1539         gboolean needs_major;
1540         size_t max_garbage_amount;
1541         char *nursery_next;
1542         mword fragment_total;
1543         ScanJob *sj;
1544         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
1545         SgenObjectOperations *object_ops;
1546         ScanCopyContext ctx;
1547         TV_DECLARE (atv);
1548         TV_DECLARE (btv);
1549         SGEN_TV_DECLARE (last_minor_collection_start_tv);
1550         SGEN_TV_DECLARE (last_minor_collection_end_tv);
1551
1552         if (disable_minor_collections)
1553                 return TRUE;
1554
1555         TV_GETTIME (last_minor_collection_start_tv);
1556         atv = last_minor_collection_start_tv;
1557
1558         binary_protocol_collection_begin (gc_stats.minor_gc_count, GENERATION_NURSERY);
1559
1560         if (sgen_concurrent_collection_in_progress ())
1561                 object_ops = &sgen_minor_collector.serial_ops_with_concurrent_major;
1562         else
1563                 object_ops = &sgen_minor_collector.serial_ops;
1564
1565         if (do_verify_nursery || do_dump_nursery_content)
1566                 sgen_debug_verify_nursery (do_dump_nursery_content);
1567
1568         current_collection_generation = GENERATION_NURSERY;
1569
1570         SGEN_ASSERT (0, !sgen_collection_is_concurrent (), "Why is the nursery collection concurrent?");
1571
1572         reset_pinned_from_failed_allocation ();
1573
1574         check_scan_starts ();
1575
1576         sgen_nursery_alloc_prepare_for_minor ();
1577
1578         degraded_mode = 0;
1579         objects_pinned = 0;
1580         nursery_next = sgen_nursery_alloc_get_upper_alloc_bound ();
1581         /* FIXME: optimize later to use the higher address where an object can be present */
1582         nursery_next = MAX (nursery_next, sgen_get_nursery_end ());
1583
1584         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 ()));
1585         max_garbage_amount = nursery_next - sgen_get_nursery_start ();
1586         g_assert (nursery_section->size >= max_garbage_amount);
1587
1588         /* world must be stopped already */
1589         TV_GETTIME (btv);
1590         time_minor_pre_collection_fragment_clear += TV_ELAPSED (atv, btv);
1591
1592         sgen_client_pre_collection_checks ();
1593
1594         nursery_section->next_data = nursery_next;
1595
1596         major_collector.start_nursery_collection ();
1597
1598         sgen_memgov_minor_collection_start ();
1599
1600         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, FALSE);
1601         ctx = CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops, &gc_thread_gray_queue);
1602
1603         gc_stats.minor_gc_count ++;
1604
1605         sgen_process_fin_stage_entries ();
1606
1607         /* pin from pinned handles */
1608         sgen_init_pinning ();
1609         sgen_client_binary_protocol_mark_start (GENERATION_NURSERY);
1610         pin_from_roots (sgen_get_nursery_start (), nursery_next, ctx);
1611         /* pin cemented objects */
1612         sgen_pin_cemented_objects ();
1613         /* identify pinned objects */
1614         sgen_optimize_pin_queue ();
1615         sgen_pinning_setup_section (nursery_section);
1616
1617         pin_objects_in_nursery (FALSE, ctx);
1618         sgen_pinning_trim_queue_to_section (nursery_section);
1619
1620         if (remset_consistency_checks)
1621                 sgen_check_remset_consistency ();
1622
1623         if (whole_heap_check_before_collection) {
1624                 sgen_clear_nursery_fragments ();
1625                 sgen_check_whole_heap (FALSE);
1626         }
1627
1628         TV_GETTIME (atv);
1629         time_minor_pinning += TV_ELAPSED (btv, atv);
1630         SGEN_LOG (2, "Finding pinned pointers: %zd in %lld usecs", sgen_get_pinned_count (), (long long)TV_ELAPSED (btv, atv));
1631         SGEN_LOG (4, "Start scan with %zd pinned objects", sgen_get_pinned_count ());
1632
1633         sj = (ScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan remset", job_remembered_set_scan, sizeof (ScanJob));
1634         sj->ops = object_ops;
1635         sj->gc_thread_gray_queue = &gc_thread_gray_queue;
1636         sgen_workers_enqueue_job (&sj->job, FALSE);
1637
1638         /* we don't have complete write barrier yet, so we scan all the old generation sections */
1639         TV_GETTIME (btv);
1640         time_minor_scan_remsets += TV_ELAPSED (atv, btv);
1641         SGEN_LOG (2, "Old generation scan: %lld usecs", (long long)TV_ELAPSED (atv, btv));
1642
1643         sgen_pin_stats_report ();
1644
1645         /* FIXME: Why do we do this at this specific, seemingly random, point? */
1646         sgen_client_collecting_minor (&fin_ready_queue, &critical_fin_queue);
1647
1648         TV_GETTIME (atv);
1649         time_minor_scan_pinned += TV_ELAPSED (btv, atv);
1650
1651         enqueue_scan_from_roots_jobs (&gc_thread_gray_queue, sgen_get_nursery_start (), nursery_next, object_ops, FALSE);
1652
1653         TV_GETTIME (btv);
1654         time_minor_scan_roots += TV_ELAPSED (atv, btv);
1655
1656         finish_gray_stack (GENERATION_NURSERY, ctx);
1657
1658         TV_GETTIME (atv);
1659         time_minor_finish_gray_stack += TV_ELAPSED (btv, atv);
1660         sgen_client_binary_protocol_mark_end (GENERATION_NURSERY);
1661
1662         if (objects_pinned) {
1663                 sgen_optimize_pin_queue ();
1664                 sgen_pinning_setup_section (nursery_section);
1665         }
1666
1667         /*
1668          * This is the latest point at which we can do this check, because
1669          * sgen_build_nursery_fragments() unpins nursery objects again.
1670          */
1671         if (remset_consistency_checks)
1672                 sgen_check_remset_consistency ();
1673
1674         /* walk the pin_queue, build up the fragment list of free memory, unmark
1675          * pinned objects as we go, memzero() the empty fragments so they are ready for the
1676          * next allocations.
1677          */
1678         sgen_client_binary_protocol_reclaim_start (GENERATION_NURSERY);
1679         fragment_total = sgen_build_nursery_fragments (nursery_section, unpin_queue);
1680         if (!fragment_total)
1681                 degraded_mode = 1;
1682
1683         /* Clear TLABs for all threads */
1684         sgen_clear_tlabs ();
1685
1686         sgen_client_binary_protocol_reclaim_end (GENERATION_NURSERY);
1687         TV_GETTIME (btv);
1688         time_minor_fragment_creation += TV_ELAPSED (atv, btv);
1689         SGEN_LOG (2, "Fragment creation: %lld usecs, %lu bytes available", (long long)TV_ELAPSED (atv, btv), (unsigned long)fragment_total);
1690
1691         if (remset_consistency_checks)
1692                 sgen_check_major_refs ();
1693
1694         major_collector.finish_nursery_collection ();
1695
1696         TV_GETTIME (last_minor_collection_end_tv);
1697         gc_stats.minor_gc_time += TV_ELAPSED (last_minor_collection_start_tv, last_minor_collection_end_tv);
1698
1699         sgen_debug_dump_heap ("minor", gc_stats.minor_gc_count - 1, NULL);
1700
1701         /* prepare the pin queue for the next collection */
1702         sgen_finish_pinning ();
1703         if (sgen_have_pending_finalizers ()) {
1704                 SGEN_LOG (4, "Finalizer-thread wakeup");
1705                 sgen_client_finalize_notify ();
1706         }
1707         sgen_pin_stats_reset ();
1708         /* clear cemented hash */
1709         sgen_cement_clear_below_threshold ();
1710
1711         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
1712
1713         remset.finish_minor_collection ();
1714
1715         check_scan_starts ();
1716
1717         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
1718
1719         sgen_memgov_minor_collection_end (reason, is_overflow);
1720
1721         /*objects are late pinned because of lack of memory, so a major is a good call*/
1722         needs_major = objects_pinned > 0;
1723         current_collection_generation = -1;
1724         objects_pinned = 0;
1725
1726         binary_protocol_collection_end (gc_stats.minor_gc_count - 1, GENERATION_NURSERY, 0, 0);
1727
1728         if (check_nursery_objects_pinned && !sgen_minor_collector.is_split)
1729                 sgen_check_nursery_objects_pinned (unpin_queue != NULL);
1730
1731         return needs_major;
1732 }
1733
1734 typedef enum {
1735         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_SERIAL,
1736         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT,
1737         COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT
1738 } CopyOrMarkFromRootsMode;
1739
1740 static void
1741 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)
1742 {
1743         LOSObject *bigobj;
1744         TV_DECLARE (atv);
1745         TV_DECLARE (btv);
1746         /* FIXME: only use these values for the precise scan
1747          * note that to_space pointers should be excluded anyway...
1748          */
1749         char *heap_start = NULL;
1750         char *heap_end = (char*)-1;
1751         ScanCopyContext ctx = CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, gc_thread_gray_queue);
1752         gboolean concurrent = mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_SERIAL;
1753
1754         SGEN_ASSERT (0, !!concurrent == !!concurrent_collection_in_progress, "We've been called with the wrong mode.");
1755
1756         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1757                 /*This cleans up unused fragments */
1758                 sgen_nursery_allocator_prepare_for_pinning ();
1759
1760                 if (do_concurrent_checks)
1761                         sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
1762         } else {
1763                 /* The concurrent collector doesn't touch the nursery. */
1764                 sgen_nursery_alloc_prepare_for_major ();
1765         }
1766
1767         TV_GETTIME (atv);
1768
1769         /* Pinning depends on this */
1770         sgen_clear_nursery_fragments ();
1771
1772         if (whole_heap_check_before_collection)
1773                 sgen_check_whole_heap (TRUE);
1774
1775         TV_GETTIME (btv);
1776         time_major_pre_collection_fragment_clear += TV_ELAPSED (atv, btv);
1777
1778         if (!sgen_collection_is_concurrent ())
1779                 nursery_section->next_data = sgen_get_nursery_end ();
1780         /* we should also coalesce scanning from sections close to each other
1781          * and deal with pointers outside of the sections later.
1782          */
1783
1784         objects_pinned = 0;
1785
1786         sgen_client_pre_collection_checks ();
1787
1788         if (mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1789                 /* Remsets are not useful for a major collection */
1790                 remset.clear_cards ();
1791         }
1792
1793         sgen_process_fin_stage_entries ();
1794
1795         TV_GETTIME (atv);
1796         sgen_init_pinning ();
1797         SGEN_LOG (6, "Collecting pinned addresses");
1798         pin_from_roots ((void*)lowest_heap_address, (void*)highest_heap_address, ctx);
1799         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1800                 /* Pin cemented objects that were forced */
1801                 sgen_pin_cemented_objects ();
1802         }
1803         sgen_optimize_pin_queue ();
1804         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1805                 /*
1806                  * Cemented objects that are in the pinned list will be marked. When
1807                  * marking concurrently we won't mark mod-union cards for these objects.
1808                  * Instead they will remain cemented until the next major collection,
1809                  * when we will recheck if they are still pinned in the roots.
1810                  */
1811                 sgen_cement_force_pinned ();
1812         }
1813
1814         sgen_client_collecting_major_1 ();
1815
1816         /*
1817          * pin_queue now contains all candidate pointers, sorted and
1818          * uniqued.  We must do two passes now to figure out which
1819          * objects are pinned.
1820          *
1821          * The first is to find within the pin_queue the area for each
1822          * section.  This requires that the pin_queue be sorted.  We
1823          * also process the LOS objects and pinned chunks here.
1824          *
1825          * The second, destructive, pass is to reduce the section
1826          * areas to pointers to the actually pinned objects.
1827          */
1828         SGEN_LOG (6, "Pinning from sections");
1829         /* first pass for the sections */
1830         sgen_find_section_pin_queue_start_end (nursery_section);
1831         /* identify possible pointers to the insize of large objects */
1832         SGEN_LOG (6, "Pinning from large objects");
1833         for (bigobj = los_object_list; bigobj; bigobj = bigobj->next) {
1834                 size_t dummy;
1835                 if (sgen_find_optimized_pin_queue_area ((char*)bigobj->data, (char*)bigobj->data + sgen_los_object_size (bigobj), &dummy, &dummy)) {
1836                         binary_protocol_pin (bigobj->data, (gpointer)LOAD_VTABLE (bigobj->data), safe_object_get_size (bigobj->data));
1837
1838                         if (sgen_los_object_is_pinned (bigobj->data)) {
1839                                 SGEN_ASSERT (0, mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT, "LOS objects can only be pinned here after concurrent marking.");
1840                                 continue;
1841                         }
1842                         sgen_los_pin_object (bigobj->data);
1843                         if (SGEN_OBJECT_HAS_REFERENCES (bigobj->data))
1844                                 GRAY_OBJECT_ENQUEUE_SERIAL (gc_thread_gray_queue, bigobj->data, sgen_obj_get_descriptor ((GCObject*)bigobj->data));
1845                         sgen_pin_stats_register_object (bigobj->data, GENERATION_OLD);
1846                         SGEN_LOG (6, "Marked large object %p (%s) size: %lu from roots", bigobj->data,
1847                                         sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (bigobj->data)),
1848                                         (unsigned long)sgen_los_object_size (bigobj));
1849
1850                         sgen_client_pinned_los_object (bigobj->data);
1851                 }
1852         }
1853
1854         pin_objects_in_nursery (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT, ctx);
1855         if (check_nursery_objects_pinned && !sgen_minor_collector.is_split)
1856                 sgen_check_nursery_objects_pinned (mode != COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT);
1857
1858         major_collector.pin_objects (gc_thread_gray_queue);
1859         if (old_next_pin_slot)
1860                 *old_next_pin_slot = sgen_get_pinned_count ();
1861
1862         TV_GETTIME (btv);
1863         time_major_pinning += TV_ELAPSED (atv, btv);
1864         SGEN_LOG (2, "Finding pinned pointers: %zd in %lld usecs", sgen_get_pinned_count (), (long long)TV_ELAPSED (atv, btv));
1865         SGEN_LOG (4, "Start scan with %zd pinned objects", sgen_get_pinned_count ());
1866
1867         major_collector.init_to_space ();
1868
1869         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Why are the workers not done when we start or finish a major collection?");
1870         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1871                 sgen_workers_set_num_active_workers (0);
1872                 if (sgen_workers_have_idle_work ()) {
1873                         /*
1874                          * We force the finish of the worker with the new object ops context
1875                          * which can also do copying. We need to have finished pinning.
1876                          */
1877                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1878
1879                         sgen_workers_join ();
1880                 }
1881         }
1882
1883 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
1884         main_gc_thread = mono_native_thread_self ();
1885 #endif
1886
1887         sgen_client_collecting_major_2 ();
1888
1889         TV_GETTIME (atv);
1890         time_major_scan_pinned += TV_ELAPSED (btv, atv);
1891
1892         sgen_client_collecting_major_3 (&fin_ready_queue, &critical_fin_queue);
1893
1894         enqueue_scan_from_roots_jobs (gc_thread_gray_queue, heap_start, heap_end, object_ops_nopar, FALSE);
1895
1896         TV_GETTIME (btv);
1897         time_major_scan_roots += TV_ELAPSED (atv, btv);
1898
1899         /*
1900          * We start the concurrent worker after pinning and after we scanned the roots
1901          * in order to make sure that the worker does not finish before handling all
1902          * the roots.
1903          */
1904         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1905                 sgen_workers_set_num_active_workers (1);
1906                 gray_queue_redirect (gc_thread_gray_queue);
1907                 if (precleaning_enabled) {
1908                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, workers_finish_callback);
1909                 } else {
1910                         sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1911                 }
1912         }
1913
1914         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT) {
1915                 int i, split_count = sgen_workers_get_job_split_count ();
1916
1917                 gray_queue_redirect (gc_thread_gray_queue);
1918
1919                 /* Mod union card table */
1920                 for (i = 0; i < split_count; i++) {
1921                         ParallelScanJob *psj;
1922
1923                         psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan mod union cardtable", job_scan_major_mod_union_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1924                         psj->scan_job.ops = object_ops_par ? object_ops_par : object_ops_nopar;
1925                         psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = NULL;
1926                         psj->job_index = i;
1927                         sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, TRUE);
1928
1929                         psj = (ParallelScanJob*)sgen_thread_pool_job_alloc ("scan LOS mod union cardtable", job_scan_los_mod_union_card_table, sizeof (ParallelScanJob));
1930                         psj->scan_job.ops = object_ops_par ? object_ops_par : object_ops_nopar;
1931                         psj->scan_job.gc_thread_gray_queue = NULL;
1932                         psj->job_index = i;
1933                         sgen_workers_enqueue_job (&psj->scan_job.job, TRUE);
1934                 }
1935
1936                 /*
1937                  * If we enqueue a job while workers are running we need to sgen_workers_ensure_awake
1938                  * in order to make sure that we are running the idle func and draining all worker
1939                  * gray queues. The operation of starting workers implies this, so we start them after
1940                  * in order to avoid doing this operation twice. The workers will drain the main gray
1941                  * stack that contained roots and pinned objects and also scan the mod union card
1942                  * table.
1943                  */
1944                 sgen_workers_start_all_workers (object_ops_nopar, object_ops_par, NULL);
1945                 sgen_workers_join ();
1946         }
1947
1948         sgen_pin_stats_report ();
1949
1950         if (mode == COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_START_CONCURRENT) {
1951                 sgen_finish_pinning ();
1952
1953                 sgen_pin_stats_reset ();
1954
1955                 if (do_concurrent_checks)
1956                         sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
1957         }
1958 }
1959
1960 static void
1961 major_start_collection (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, const char *reason, gboolean concurrent, size_t *old_next_pin_slot)
1962 {
1963         SgenObjectOperations *object_ops_nopar, *object_ops_par = NULL;
1964
1965         binary_protocol_collection_begin (gc_stats.major_gc_count, GENERATION_OLD);
1966
1967         current_collection_generation = GENERATION_OLD;
1968
1969         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
1970
1971         if (!concurrent)
1972                 sgen_cement_reset ();
1973
1974         if (concurrent) {
1975                 g_assert (major_collector.is_concurrent);
1976                 concurrent_collection_in_progress = TRUE;
1977
1978                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_concurrent_start;
1979                 if (major_collector.is_parallel)
1980                         object_ops_par = &major_collector.major_ops_conc_par_start;
1981
1982         } else {
1983                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_serial;
1984         }
1985
1986         reset_pinned_from_failed_allocation ();
1987
1988         sgen_memgov_major_collection_start (concurrent, reason);
1989
1990         //count_ref_nonref_objs ();
1991         //consistency_check ();
1992
1993         check_scan_starts ();
1994
1995         degraded_mode = 0;
1996         SGEN_LOG (1, "Start major collection %d", gc_stats.major_gc_count);
1997         gc_stats.major_gc_count ++;
1998
1999         if (major_collector.start_major_collection)
2000                 major_collector.start_major_collection ();
2001
2002         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);
2003 }
2004
2005 static void
2006 major_finish_collection (SgenGrayQueue *gc_thread_gray_queue, const char *reason, gboolean is_overflow, size_t old_next_pin_slot, gboolean forced)
2007 {
2008         ScannedObjectCounts counts;
2009         SgenObjectOperations *object_ops_nopar;
2010         mword fragment_total;
2011         TV_DECLARE (atv);
2012         TV_DECLARE (btv);
2013
2014         TV_GETTIME (btv);
2015
2016         if (concurrent_collection_in_progress) {
2017                 SgenObjectOperations *object_ops_par = NULL;
2018
2019                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_concurrent_finish;
2020                 if (major_collector.is_parallel)
2021                         object_ops_par = &major_collector.major_ops_conc_par_finish;
2022
2023                 major_copy_or_mark_from_roots (gc_thread_gray_queue, NULL, COPY_OR_MARK_FROM_ROOTS_FINISH_CONCURRENT, object_ops_nopar, object_ops_par);
2024
2025 #ifdef SGEN_DEBUG_INTERNAL_ALLOC
2026                 main_gc_thread = NULL;
2027 #endif
2028         } else {
2029                 object_ops_nopar = &major_collector.major_ops_serial;
2030         }
2031
2032         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2033
2034         finish_gray_stack (GENERATION_OLD, CONTEXT_FROM_OBJECT_OPERATIONS (object_ops_nopar, gc_thread_gray_queue));
2035         TV_GETTIME (atv);
2036         time_major_finish_gray_stack += TV_ELAPSED (btv, atv);
2037
2038         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Can't have workers working after joining");
2039
2040         if (objects_pinned) {
2041                 g_assert (!concurrent_collection_in_progress);
2042
2043                 /*
2044                  * This is slow, but we just OOM'd.
2045                  *
2046                  * See comment at `sgen_pin_queue_clear_discarded_entries` for how the pin
2047                  * queue is laid out at this point.
2048                  */
2049                 sgen_pin_queue_clear_discarded_entries (nursery_section, old_next_pin_slot);
2050                 /*
2051                  * We need to reestablish all pinned nursery objects in the pin queue
2052                  * because they're needed for fragment creation.  Unpinning happens by
2053                  * walking the whole queue, so it's not necessary to reestablish where major
2054                  * heap block pins are - all we care is that they're still in there
2055                  * somewhere.
2056                  */
2057                 sgen_optimize_pin_queue ();
2058                 sgen_find_section_pin_queue_start_end (nursery_section);
2059                 objects_pinned = 0;
2060         }
2061
2062         reset_heap_boundaries ();
2063         sgen_update_heap_boundaries ((mword)sgen_get_nursery_start (), (mword)sgen_get_nursery_end ());
2064
2065         /* walk the pin_queue, build up the fragment list of free memory, unmark
2066          * pinned objects as we go, memzero() the empty fragments so they are ready for the
2067          * next allocations.
2068          */
2069         fragment_total = sgen_build_nursery_fragments (nursery_section, NULL);
2070         if (!fragment_total)
2071                 degraded_mode = 1;
2072         SGEN_LOG (4, "Free space in nursery after major %ld", (long)fragment_total);
2073
2074         if (do_concurrent_checks && concurrent_collection_in_progress)
2075                 sgen_debug_check_nursery_is_clean ();
2076
2077         /* prepare the pin queue for the next collection */
2078         sgen_finish_pinning ();
2079
2080         /* Clear TLABs for all threads */
2081         sgen_clear_tlabs ();
2082
2083         sgen_pin_stats_reset ();
2084
2085         sgen_cement_clear_below_threshold ();
2086
2087         if (check_mark_bits_after_major_collection)
2088                 sgen_check_heap_marked (concurrent_collection_in_progress);
2089
2090         TV_GETTIME (btv);
2091         time_major_fragment_creation += TV_ELAPSED (atv, btv);
2092
2093         binary_protocol_sweep_begin (GENERATION_OLD, !major_collector.sweeps_lazily);
2094         sgen_memgov_major_pre_sweep ();
2095
2096         TV_GETTIME (atv);
2097         time_major_free_bigobjs += TV_ELAPSED (btv, atv);
2098
2099         sgen_los_sweep ();
2100
2101         TV_GETTIME (btv);
2102         time_major_los_sweep += TV_ELAPSED (atv, btv);
2103
2104         major_collector.sweep ();
2105
2106         binary_protocol_sweep_end (GENERATION_OLD, !major_collector.sweeps_lazily);
2107
2108         TV_GETTIME (atv);
2109         time_major_sweep += TV_ELAPSED (btv, atv);
2110
2111         sgen_debug_dump_heap ("major", gc_stats.major_gc_count - 1, reason);
2112
2113         if (sgen_have_pending_finalizers ()) {
2114                 SGEN_LOG (4, "Finalizer-thread wakeup");
2115                 sgen_client_finalize_notify ();
2116         }
2117
2118         sgen_memgov_major_collection_end (forced, concurrent_collection_in_progress, reason, is_overflow);
2119         current_collection_generation = -1;
2120
2121         memset (&counts, 0, sizeof (ScannedObjectCounts));
2122         major_collector.finish_major_collection (&counts);
2123
2124         sgen_workers_assert_gray_queue_is_empty ();
2125
2126         SGEN_ASSERT (0, sgen_workers_all_done (), "Can't have workers working after major collection has finished");
2127         if (concurrent_collection_in_progress)
2128                 concurrent_collection_in_progress = FALSE;
2129
2130         check_scan_starts ();
2131
2132         binary_protocol_flush_buffers (FALSE);
2133
2134         //consistency_check ();
2135
2136         binary_protocol_collection_end (gc_stats.major_gc_count - 1, GENERATION_OLD, counts.num_scanned_objects, counts.num_unique_scanned_objects);
2137 }
2138
2139 static gboolean
2140 major_do_collection (const char *reason, gboolean is_overflow, gboolean forced)
2141 {
2142         TV_DECLARE (time_start);
2143         TV_DECLARE (time_end);
2144         size_t old_next_pin_slot;
2145         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2146
2147         if (disable_major_collections)
2148                 return FALSE;
2149
2150         if (major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked) {
2151                 long long num_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2152                 g_assert (!num_marked);
2153         }
2154
2155         /* world must be stopped already */
2156         TV_GETTIME (time_start);
2157
2158         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, FALSE);
2159         major_start_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, FALSE, &old_next_pin_slot);
2160         major_finish_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, is_overflow, old_next_pin_slot, forced);
2161         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2162
2163         TV_GETTIME (time_end);
2164         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (time_start, time_end);
2165
2166         /* FIXME: also report this to the user, preferably in gc-end. */
2167         if (major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked)
2168                 major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2169
2170         return bytes_pinned_from_failed_allocation > 0;
2171 }
2172
2173 static void
2174 major_start_concurrent_collection (const char *reason)
2175 {
2176         TV_DECLARE (time_start);
2177         TV_DECLARE (time_end);
2178         long long num_objects_marked;
2179         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2180
2181         if (disable_major_collections)
2182                 return;
2183
2184         TV_GETTIME (time_start);
2185         SGEN_TV_GETTIME (time_major_conc_collection_start);
2186
2187         num_objects_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2188         g_assert (num_objects_marked == 0);
2189
2190         binary_protocol_concurrent_start ();
2191
2192         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, TRUE);
2193         // FIXME: store reason and pass it when finishing
2194         major_start_collection (&gc_thread_gray_queue, reason, TRUE, NULL);
2195         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2196
2197         num_objects_marked = major_collector.get_and_reset_num_major_objects_marked ();
2198
2199         TV_GETTIME (time_end);
2200         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (time_start, time_end);
2201
2202         current_collection_generation = -1;
2203 }
2204
2205 /*
2206  * Returns whether the major collection has finished.
2207  */
2208 static gboolean
2209 major_should_finish_concurrent_collection (void)
2210 {
2211         return sgen_workers_all_done ();
2212 }
2213
2214 static void
2215 major_update_concurrent_collection (void)
2216 {
2217         TV_DECLARE (total_start);
2218         TV_DECLARE (total_end);
2219
2220         TV_GETTIME (total_start);
2221
2222         binary_protocol_concurrent_update ();
2223
2224         major_collector.update_cardtable_mod_union ();
2225         sgen_los_update_cardtable_mod_union ();
2226
2227         TV_GETTIME (total_end);
2228         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (total_start, total_end);
2229 }
2230
2231 static void
2232 major_finish_concurrent_collection (gboolean forced)
2233 {
2234         SgenGrayQueue gc_thread_gray_queue;
2235         TV_DECLARE (total_start);
2236         TV_DECLARE (total_end);
2237
2238         TV_GETTIME (total_start);
2239
2240         binary_protocol_concurrent_finish ();
2241
2242         /*
2243          * We need to stop all workers since we're updating the cardtable below.
2244          * The workers will be resumed with a finishing pause context to avoid
2245          * additional cardtable and object scanning.
2246          */
2247         sgen_workers_stop_all_workers ();
2248
2249         SGEN_TV_GETTIME (time_major_conc_collection_end);
2250         gc_stats.major_gc_time_concurrent += SGEN_TV_ELAPSED (time_major_conc_collection_start, time_major_conc_collection_end);
2251
2252         major_collector.update_cardtable_mod_union ();
2253         sgen_los_update_cardtable_mod_union ();
2254
2255         if (mod_union_consistency_check)
2256                 sgen_check_mod_union_consistency ();
2257
2258         current_collection_generation = GENERATION_OLD;
2259         sgen_cement_reset ();
2260         init_gray_queue (&gc_thread_gray_queue, FALSE);
2261         major_finish_collection (&gc_thread_gray_queue, "finishing", FALSE, -1, forced);
2262         sgen_gray_object_queue_dispose (&gc_thread_gray_queue);
2263
2264         TV_GETTIME (total_end);
2265         gc_stats.major_gc_time += TV_ELAPSED (total_start, total_end);
2266
2267         current_collection_generation = -1;
2268 }
2269
2270 /*
2271  * Ensure an allocation request for @size will succeed by freeing enough memory.
2272  *
2273  * LOCKING: The GC lock MUST be held.
2274  */
2275 void
2276 sgen_ensure_free_space (size_t size, int generation)
2277 {
2278         int generation_to_collect = -1;
2279         const char *reason = NULL;
2280
2281         if (generation == GENERATION_OLD) {
2282                 if (sgen_need_major_collection (size)) {
2283                         reason = "LOS overflow";
2284                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2285                 }
2286         } else {
2287                 if (degraded_mode) {
2288                         if (sgen_need_major_collection (size)) {
2289                                 reason = "Degraded mode overflow";
2290                                 generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2291                         }
2292                 } else if (sgen_need_major_collection (size)) {
2293                         reason = concurrent_collection_in_progress ? "Forced finish concurrent collection" : "Minor allowance";
2294                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2295                 } else {
2296                         generation_to_collect = GENERATION_NURSERY;
2297                         reason = "Nursery full";                        
2298                 }
2299         }
2300
2301         if (generation_to_collect == -1) {
2302                 if (concurrent_collection_in_progress && sgen_workers_all_done ()) {
2303                         generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2304                         reason = "Finish concurrent collection";
2305                 }
2306         }
2307
2308         if (generation_to_collect == -1)
2309                 return;
2310         sgen_perform_collection (size, generation_to_collect, reason, FALSE, TRUE);
2311 }
2312
2313 /*
2314  * LOCKING: Assumes the GC lock is held.
2315  */
2316 void
2317 sgen_perform_collection (size_t requested_size, int generation_to_collect, const char *reason, gboolean wait_to_finish, gboolean stw)
2318 {
2319         TV_DECLARE (gc_total_start);
2320         TV_DECLARE (gc_total_end);
2321         int overflow_generation_to_collect = -1;
2322         int oldest_generation_collected = generation_to_collect;
2323         const char *overflow_reason = NULL;
2324         gboolean finish_concurrent = concurrent_collection_in_progress && (major_should_finish_concurrent_collection () || generation_to_collect == GENERATION_OLD);
2325
2326         binary_protocol_collection_requested (generation_to_collect, requested_size, wait_to_finish ? 1 : 0);
2327
2328         SGEN_ASSERT (0, generation_to_collect == GENERATION_NURSERY || generation_to_collect == GENERATION_OLD, "What generation is this?");
2329
2330         if (stw)
2331                 sgen_stop_world (generation_to_collect);
2332         else
2333                 SGEN_ASSERT (0, sgen_is_world_stopped (), "We can only collect if the world is stopped");
2334                 
2335
2336         TV_GETTIME (gc_total_start);
2337
2338         // FIXME: extract overflow reason
2339         // FIXME: minor overflow for concurrent case
2340         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY && !finish_concurrent) {
2341                 if (concurrent_collection_in_progress)
2342                         major_update_concurrent_collection ();
2343
2344                 if (collect_nursery (reason, FALSE, NULL) && !concurrent_collection_in_progress) {
2345                         overflow_generation_to_collect = GENERATION_OLD;
2346                         overflow_reason = "Minor overflow";
2347                 }
2348         } else if (finish_concurrent) {
2349                 major_finish_concurrent_collection (wait_to_finish);
2350                 oldest_generation_collected = GENERATION_OLD;
2351         } else {
2352                 SGEN_ASSERT (0, generation_to_collect == GENERATION_OLD, "We should have handled nursery collections above");
2353                 if (major_collector.is_concurrent && !wait_to_finish) {
2354                         collect_nursery ("Concurrent start", FALSE, NULL);
2355                         major_start_concurrent_collection (reason);
2356                         oldest_generation_collected = GENERATION_NURSERY;
2357                 } else if (major_do_collection (reason, FALSE, wait_to_finish)) {
2358                         overflow_generation_to_collect = GENERATION_NURSERY;
2359                         overflow_reason = "Excessive pinning";
2360                 }
2361         }
2362
2363         if (overflow_generation_to_collect != -1) {
2364                 SGEN_ASSERT (0, !concurrent_collection_in_progress, "We don't yet support overflow collections with the concurrent collector");
2365
2366                 /*
2367                  * We need to do an overflow collection, either because we ran out of memory
2368                  * or the nursery is fully pinned.
2369                  */
2370
2371                 if (overflow_generation_to_collect == GENERATION_NURSERY)
2372                         collect_nursery (overflow_reason, TRUE, NULL);
2373                 else
2374                         major_do_collection (overflow_reason, TRUE, wait_to_finish);
2375
2376                 oldest_generation_collected = MAX (oldest_generation_collected, overflow_generation_to_collect);
2377         }
2378
2379         SGEN_LOG (2, "Heap size: %lu, LOS size: %lu", (unsigned long)sgen_gc_get_total_heap_allocation (), (unsigned long)los_memory_usage);
2380
2381         /* this also sets the proper pointers for the next allocation */
2382         if (generation_to_collect == GENERATION_NURSERY && !sgen_can_alloc_size (requested_size)) {
2383                 /* TypeBuilder and MonoMethod are killing mcs with fragmentation */
2384                 SGEN_LOG (1, "nursery collection didn't find enough room for %zd alloc (%zd pinned)", requested_size, sgen_get_pinned_count ());
2385                 sgen_dump_pin_queue ();
2386                 degraded_mode = 1;
2387         }
2388
2389         TV_GETTIME (gc_total_end);
2390         time_max = MAX (time_max, TV_ELAPSED (gc_total_start, gc_total_end));
2391
2392         if (stw)
2393                 sgen_restart_world (oldest_generation_collected);
2394 }
2395
2396 /*
2397  * ######################################################################
2398  * ########  Memory allocation from the OS
2399  * ######################################################################
2400  * This section of code deals with getting memory from the OS and
2401  * allocating memory for GC-internal data structures.
2402  * Internal memory can be handled with a freelist for small objects.
2403  */
2404
2405 /*
2406  * Debug reporting.
2407  */
2408 G_GNUC_UNUSED static void
2409 report_internal_mem_usage (void)
2410 {
2411         printf ("Internal memory usage:\n");
2412         sgen_report_internal_mem_usage ();
2413         printf ("Pinned memory usage:\n");
2414         major_collector.report_pinned_memory_usage ();
2415 }
2416
2417 /*
2418  * ######################################################################
2419  * ########  Finalization support
2420  * ######################################################################
2421  */
2422
2423 /*
2424  * If the object has been forwarded it means it's still referenced from a root. 
2425  * If it is pinned it's still alive as well.
2426  * A LOS object is only alive if we have pinned it.
2427  * Return TRUE if @obj is ready to be finalized.
2428  */
2429 static inline gboolean
2430 sgen_is_object_alive (GCObject *object)
2431 {
2432         if (ptr_in_nursery (object))
2433                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
2434
2435         return sgen_major_is_object_alive (object);
2436 }
2437
2438 /*
2439  * This function returns true if @object is either alive and belongs to the
2440  * current collection - major collections are full heap, so old gen objects
2441  * are never alive during a minor collection.
2442  */
2443 static inline int
2444 sgen_is_object_alive_and_on_current_collection (GCObject *object)
2445 {
2446         if (ptr_in_nursery (object))
2447                 return sgen_nursery_is_object_alive (object);
2448
2449         if (current_collection_generation == GENERATION_NURSERY)
2450                 return FALSE;
2451
2452         return sgen_major_is_object_alive (object);
2453 }
2454
2455
2456 gboolean
2457 sgen_gc_is_object_ready_for_finalization (GCObject *object)
2458 {
2459         return !sgen_is_object_alive (object);
2460 }
2461
2462 void
2463 sgen_queue_finalization_entry (GCObject *obj)
2464 {
2465         gboolean critical = sgen_client_object_has_critical_finalizer (obj);
2466
2467         sgen_pointer_queue_add (critical ? &critical_fin_queue : &fin_ready_queue, obj);
2468
2469         sgen_client_object_queued_for_finalization (obj);
2470 }
2471
2472 gboolean
2473 sgen_object_is_live (GCObject *obj)
2474 {
2475         return sgen_is_object_alive_and_on_current_collection (obj);
2476 }
2477
2478 /*
2479  * `System.GC.WaitForPendingFinalizers` first checks `sgen_have_pending_finalizers()` to
2480  * determine whether it can exit quickly.  The latter must therefore only return FALSE if
2481  * all finalizers have really finished running.
2482  *
2483  * `sgen_gc_invoke_finalizers()` first dequeues a finalizable object, and then finalizes it.
2484  * This means that just checking whether the queues are empty leaves the possibility that an
2485  * object might have been dequeued but not yet finalized.  That's why we need the additional
2486  * flag `pending_unqueued_finalizer`.
2487  */
2488
2489 static volatile gboolean pending_unqueued_finalizer = FALSE;
2490 volatile gboolean sgen_suspend_finalizers = FALSE;
2491
2492 void
2493 sgen_set_suspend_finalizers (void)
2494 {
2495         sgen_suspend_finalizers = TRUE;
2496 }
2497
2498 int
2499 sgen_gc_invoke_finalizers (void)
2500 {
2501         int count = 0;
2502
2503         g_assert (!pending_unqueued_finalizer);
2504
2505         /* FIXME: batch to reduce lock contention */
2506         while (sgen_have_pending_finalizers ()) {
2507                 GCObject *obj;
2508
2509                 LOCK_GC;
2510
2511                 /*
2512                  * We need to set `pending_unqueued_finalizer` before dequeing the
2513                  * finalizable object.
2514                  */
2515                 if (!sgen_pointer_queue_is_empty (&fin_ready_queue)) {
2516                         pending_unqueued_finalizer = TRUE;
2517                         mono_memory_write_barrier ();
2518                         obj = (GCObject *)sgen_pointer_queue_pop (&fin_ready_queue);
2519                 } else if (!sgen_pointer_queue_is_empty (&critical_fin_queue)) {
2520                         pending_unqueued_finalizer = TRUE;
2521                         mono_memory_write_barrier ();
2522                         obj = (GCObject *)sgen_pointer_queue_pop (&critical_fin_queue);
2523                 } else {
2524                         obj = NULL;
2525                 }
2526
2527                 if (obj)
2528                         SGEN_LOG (7, "Finalizing object %p (%s)", obj, sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (obj)));
2529
2530                 UNLOCK_GC;
2531
2532                 if (!obj)
2533                         break;
2534
2535                 count++;
2536                 /* the object is on the stack so it is pinned */
2537                 /*g_print ("Calling finalizer for object: %p (%s)\n", obj, sgen_client_object_safe_name (obj));*/
2538                 sgen_client_run_finalize (obj);
2539         }
2540
2541         if (pending_unqueued_finalizer) {
2542                 mono_memory_write_barrier ();
2543                 pending_unqueued_finalizer = FALSE;
2544         }
2545
2546         return count;
2547 }
2548
2549 gboolean
2550 sgen_have_pending_finalizers (void)
2551 {
2552         if (sgen_suspend_finalizers)
2553                 return FALSE;
2554         return pending_unqueued_finalizer || !sgen_pointer_queue_is_empty (&fin_ready_queue) || !sgen_pointer_queue_is_empty (&critical_fin_queue);
2555 }
2556
2557 /*
2558  * ######################################################################
2559  * ########  registered roots support
2560  * ######################################################################
2561  */
2562
2563 /*
2564  * We do not coalesce roots.
2565  */
2566 int
2567 sgen_register_root (char *start, size_t size, SgenDescriptor descr, int root_type, int source, const char *msg)
2568 {
2569         RootRecord new_root;
2570         int i;
2571         LOCK_GC;
2572         for (i = 0; i < ROOT_TYPE_NUM; ++i) {
2573                 RootRecord *root = (RootRecord *)sgen_hash_table_lookup (&roots_hash [i], start);
2574                 /* we allow changing the size and the descriptor (for thread statics etc) */
2575                 if (root) {
2576                         size_t old_size = root->end_root - start;
2577                         root->end_root = start + size;
2578                         SGEN_ASSERT (0, !!root->root_desc == !!descr, "Can't change whether a root is precise or conservative.");
2579                         SGEN_ASSERT (0, root->source == source, "Can't change a root's source identifier.");
2580                         SGEN_ASSERT (0, !!root->msg == !!msg, "Can't change a root's message.");
2581                         root->root_desc = descr;
2582                         roots_size += size;
2583                         roots_size -= old_size;
2584                         UNLOCK_GC;
2585                         return TRUE;
2586                 }
2587         }
2588
2589         new_root.end_root = start + size;
2590         new_root.root_desc = descr;
2591         new_root.source = source;
2592         new_root.msg = msg;
2593
2594         sgen_hash_table_replace (&roots_hash [root_type], start, &new_root, NULL);
2595         roots_size += size;
2596
2597         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);
2598
2599         UNLOCK_GC;
2600         return TRUE;
2601 }
2602
2603 void
2604 sgen_deregister_root (char* addr)
2605 {
2606         int root_type;
2607         RootRecord root;
2608
2609         LOCK_GC;
2610         for (root_type = 0; root_type < ROOT_TYPE_NUM; ++root_type) {
2611                 if (sgen_hash_table_remove (&roots_hash [root_type], addr, &root))
2612                         roots_size -= (root.end_root - addr);
2613         }
2614         UNLOCK_GC;
2615 }
2616
2617 void
2618 sgen_wbroots_iterate_live_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback cb)
2619 {
2620         void **start_root;
2621         RootRecord *root;
2622         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_WBARRIER], void **, start_root, RootRecord *, root) {
2623                 cb ((mword)start_root, (mword)root->end_root - (mword)start_root);
2624         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
2625 }
2626
2627 /* Root equivalent of sgen_client_cardtable_scan_object */
2628 static void
2629 sgen_wbroot_scan_card_table (void** start_root, mword size,  ScanCopyContext ctx)
2630 {
2631         ScanPtrFieldFunc scan_field_func = ctx.ops->scan_ptr_field;
2632         guint8 *card_data = sgen_card_table_get_card_scan_address ((mword)start_root);
2633         guint8 *card_base = card_data;
2634         mword card_count = sgen_card_table_number_of_cards_in_range ((mword)start_root, size);
2635         guint8 *card_data_end = card_data + card_count;
2636         mword extra_idx = 0;
2637         char *obj_start = sgen_card_table_align_pointer (start_root);
2638         char *obj_end = (char*)start_root + size;
2639 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2640         guint8 *overflow_scan_end = NULL;
2641 #endif
2642
2643 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2644         /*Check for overflow and if so, setup to scan in two steps*/
2645         if (card_data_end >= SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END) {
2646                 overflow_scan_end = sgen_shadow_cardtable + (card_data_end - SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END);
2647                 card_data_end = SGEN_SHADOW_CARDTABLE_END;
2648         }
2649
2650 LOOP_HEAD:
2651 #endif
2652
2653         card_data = sgen_find_next_card (card_data, card_data_end);
2654
2655         for (; card_data < card_data_end; card_data = sgen_find_next_card (card_data + 1, card_data_end)) {
2656                 size_t idx = (card_data - card_base) + extra_idx;
2657                 char *start = (char*)(obj_start + idx * CARD_SIZE_IN_BYTES);
2658                 char *card_end = start + CARD_SIZE_IN_BYTES;
2659                 char *elem = start, *first_elem = start;
2660
2661                 /*
2662                  * Don't clean first and last card on 32bit systems since they
2663                  * may also be part from other roots.
2664                  */
2665                 if (card_data != card_base && card_data != (card_data_end - 1))
2666                         sgen_card_table_prepare_card_for_scanning (card_data);
2667
2668                 card_end = MIN (card_end, obj_end);
2669
2670                 if (elem < (char*)start_root)
2671                         first_elem = elem = (char*)start_root;
2672
2673                 for (; elem < card_end; elem += SIZEOF_VOID_P) {
2674                         if (*(GCObject**)elem)
2675                                 scan_field_func (NULL, (GCObject**)elem, ctx.queue);
2676                 }
2677
2678                 binary_protocol_card_scan (first_elem, elem - first_elem);
2679         }
2680
2681 #ifdef SGEN_HAVE_OVERLAPPING_CARDS
2682         if (overflow_scan_end) {
2683                 extra_idx = card_data - card_base;
2684                 card_base = card_data = sgen_shadow_cardtable;
2685                 card_data_end = overflow_scan_end;
2686                 overflow_scan_end = NULL;
2687                 goto LOOP_HEAD;
2688         }
2689 #endif
2690 }
2691
2692 void
2693 sgen_wbroots_scan_card_table (ScanCopyContext ctx)
2694 {
2695         void **start_root;
2696         RootRecord *root;
2697
2698         SGEN_HASH_TABLE_FOREACH (&roots_hash [ROOT_TYPE_WBARRIER], void **, start_root, RootRecord *, root) {
2699                 SGEN_ASSERT (0, (root->root_desc & ROOT_DESC_TYPE_MASK) == ROOT_DESC_VECTOR, "Unsupported root type");
2700
2701                 sgen_wbroot_scan_card_table (start_root, (mword)root->end_root - (mword)start_root, ctx);
2702         } SGEN_HASH_TABLE_FOREACH_END;
2703 }
2704
2705 /*
2706  * ######################################################################
2707  * ########  Thread handling (stop/start code)
2708  * ######################################################################
2709  */
2710
2711 int
2712 sgen_get_current_collection_generation (void)
2713 {
2714         return current_collection_generation;
2715 }
2716
2717 void*
2718 sgen_thread_register (SgenThreadInfo* info, void *stack_bottom_fallback)
2719 {
2720         info->tlab_start = info->tlab_next = info->tlab_temp_end = info->tlab_real_end = NULL;
2721
2722         sgen_client_thread_register (info, stack_bottom_fallback);
2723
2724         return info;
2725 }
2726
2727 void
2728 sgen_thread_unregister (SgenThreadInfo *p)
2729 {
2730         sgen_client_thread_unregister (p);
2731 }
2732
2733 /*
2734  * ######################################################################
2735  * ########  Write barriers
2736  * ######################################################################
2737  */
2738
2739 /*
2740  * Note: the write barriers first do the needed GC work and then do the actual store:
2741  * this way the value is visible to the conservative GC scan after the write barrier
2742  * itself. If a GC interrupts the barrier in the middle, value will be kept alive by
2743  * the conservative scan, otherwise by the remembered set scan.
2744  */
2745
2746 /**
2747  * mono_gc_wbarrier_arrayref_copy:
2748  */
2749 void
2750 mono_gc_wbarrier_arrayref_copy (gpointer dest_ptr, gpointer src_ptr, int count)
2751 {
2752         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_arrayref_copy);
2753         /*This check can be done without taking a lock since dest_ptr array is pinned*/
2754         if (ptr_in_nursery (dest_ptr) || count <= 0) {
2755                 mono_gc_memmove_aligned (dest_ptr, src_ptr, count * sizeof (gpointer));
2756                 return;
2757         }
2758
2759 #ifdef SGEN_HEAVY_BINARY_PROTOCOL
2760         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ()) {
2761                 int i;
2762                 for (i = 0; i < count; ++i) {
2763                         gpointer dest = (gpointer*)dest_ptr + i;
2764                         gpointer obj = *((gpointer*)src_ptr + i);
2765                         if (obj)
2766                                 binary_protocol_wbarrier (dest, obj, (gpointer)LOAD_VTABLE (obj));
2767                 }
2768         }
2769 #endif
2770
2771         remset.wbarrier_arrayref_copy (dest_ptr, src_ptr, count);
2772 }
2773
2774 /**
2775  * mono_gc_wbarrier_generic_nostore:
2776  */
2777 void
2778 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (gpointer ptr)
2779 {
2780         gpointer obj;
2781
2782         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_generic_store);
2783
2784         sgen_client_wbarrier_generic_nostore_check (ptr);
2785
2786         obj = *(gpointer*)ptr;
2787         if (obj)
2788                 binary_protocol_wbarrier (ptr, obj, (gpointer)LOAD_VTABLE (obj));
2789
2790         /*
2791          * We need to record old->old pointer locations for the
2792          * concurrent collector.
2793          */
2794         if (!ptr_in_nursery (obj) && !concurrent_collection_in_progress) {
2795                 SGEN_LOG (8, "Skipping remset at %p", ptr);
2796                 return;
2797         }
2798
2799         SGEN_LOG (8, "Adding remset at %p", ptr);
2800
2801         remset.wbarrier_generic_nostore (ptr);
2802 }
2803
2804 /**
2805  * mono_gc_wbarrier_generic_store:
2806  */
2807 void
2808 mono_gc_wbarrier_generic_store (gpointer ptr, GCObject* value)
2809 {
2810         SGEN_LOG (8, "Wbarrier store at %p to %p (%s)", ptr, value, value ? sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (value)) : "null");
2811         SGEN_UPDATE_REFERENCE_ALLOW_NULL (ptr, value);
2812         if (ptr_in_nursery (value) || concurrent_collection_in_progress)
2813                 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (ptr);
2814         sgen_dummy_use (value);
2815 }
2816
2817 /**
2818  * mono_gc_wbarrier_generic_store_atomic:
2819  * Same as \c mono_gc_wbarrier_generic_store but performs the store
2820  * as an atomic operation with release semantics.
2821  */
2822 void
2823 mono_gc_wbarrier_generic_store_atomic (gpointer ptr, GCObject *value)
2824 {
2825         HEAVY_STAT (++stat_wbarrier_generic_store_atomic);
2826
2827         SGEN_LOG (8, "Wbarrier atomic store at %p to %p (%s)", ptr, value, value ? sgen_client_vtable_get_name (SGEN_LOAD_VTABLE (value)) : "null");
2828
2829         InterlockedWritePointer ((volatile gpointer *)ptr, value);
2830
2831         if (ptr_in_nursery (value) || concurrent_collection_in_progress)
2832                 mono_gc_wbarrier_generic_nostore (ptr);
2833
2834         sgen_dummy_use (value);
2835 }
2836
2837 void
2838 sgen_wbarrier_value_copy_bitmap (gpointer _dest, gpointer _src, int size, unsigned bitmap)
2839 {
2840         GCObject **dest = (GCObject **)_dest;
2841         GCObject **src = (GCObject **)_src;
2842
2843         while (size) {
2844                 if (bitmap & 0x1)
2845                         mono_gc_wbarrier_generic_store (dest, *src);
2846                 else
2847                         *dest = *src;
2848                 ++src;
2849                 ++dest;
2850                 size -= SIZEOF_VOID_P;
2851                 bitmap >>= 1;
2852         }
2853 }
2854
2855 /*
2856  * ######################################################################
2857  * ########  Other mono public interface functions.
2858  * ######################################################################
2859  */
2860
2861 void
2862 sgen_gc_collect (int generation)
2863 {
2864         LOCK_GC;
2865         if (generation > 1)
2866                 generation = 1;
2867         sgen_perform_collection (0, generation, "user request", TRUE, TRUE);
2868         UNLOCK_GC;
2869 }
2870
2871 int
2872 sgen_gc_collection_count (int generation)
2873 {
2874         if (generation == 0)
2875                 return gc_stats.minor_gc_count;
2876         return gc_stats.major_gc_count;
2877 }
2878
2879 size_t
2880 sgen_gc_get_used_size (void)
2881 {
2882         gint64 tot = 0;
2883         LOCK_GC;
2884         tot = los_memory_usage;
2885         tot += nursery_section->next_data - nursery_section->data;
2886         tot += major_collector.get_used_size ();
2887         /* FIXME: account for pinned objects */
2888         UNLOCK_GC;
2889         return tot;
2890 }
2891
2892 void
2893 sgen_env_var_error (const char *env_var, const char *fallback, const char *description_format, ...)
2894 {
2895         va_list ap;
2896
2897         va_start (ap, description_format);
2898
2899         fprintf (stderr, "Warning: In environment variable `%s': ", env_var);
2900         vfprintf (stderr, description_format, ap);
2901         if (fallback)
2902                 fprintf (stderr, " - %s", fallback);
2903         fprintf (stderr, "\n");
2904
2905         va_end (ap);
2906 }
2907
2908 static gboolean
2909 parse_double_in_interval (const char *env_var, const char *opt_name, const char *opt, double min, double max, double *result)
2910 {
2911         char *endptr;
2912         double val = strtod (opt, &endptr);
2913         if (endptr == opt) {
2914                 sgen_env_var_error (env_var, "Using default value.", "`%s` must be a number.", opt_name);
2915                 return FALSE;
2916         }
2917         else if (val < min || val > max) {
2918                 sgen_env_var_error (env_var, "Using default value.", "`%s` must be between %.2f - %.2f.", opt_name, min, max);
2919                 return FALSE;
2920         }
2921         *result = val;
2922         return TRUE;
2923 }
2924
2925 void
2926 sgen_gc_init (void)
2927 {
2928         const char *env;
2929         char **opts, **ptr;
2930         char *major_collector_opt = NULL;
2931         char *minor_collector_opt = NULL;
2932         char *params_opts = NULL;
2933         char *debug_opts = NULL;
2934         size_t max_heap = 0;
2935         size_t soft_limit = 0;
2936         int result;
2937         gboolean debug_print_allowance = FALSE;
2938         double allowance_ratio = 0, save_target = 0;
2939         gboolean cement_enabled = TRUE;
2940
2941         do {
2942                 result = InterlockedCompareExchange (&gc_initialized, -1, 0);
2943                 switch (result) {
2944                 case 1:
2945                         /* already inited */
2946                         return;
2947                 case -1:
2948                         /* being inited by another thread */
2949                         mono_thread_info_usleep (1000);
2950                         break;
2951                 case 0:
2952                         /* we will init it */
2953                         break;
2954                 default:
2955                         g_assert_not_reached ();
2956                 }
2957         } while (result != 0);
2958
2959         SGEN_TV_GETTIME (sgen_init_timestamp);
2960
2961 #ifdef SGEN_WITHOUT_MONO
2962         mono_thread_smr_init ();
2963 #endif
2964
2965         mono_coop_mutex_init (&gc_mutex);
2966
2967         gc_debug_file = stderr;
2968
2969         mono_coop_mutex_init (&sgen_interruption_mutex);
2970
2971         if ((env = g_getenv (MONO_GC_PARAMS_NAME)) || gc_params_options) {
2972                 params_opts = g_strdup_printf ("%s,%s", gc_params_options ? gc_params_options : "", env ? env : "");
2973         }
2974
2975         if (params_opts) {
2976                 opts = g_strsplit (params_opts, ",", -1);
2977                 for (ptr = opts; *ptr; ++ptr) {
2978                         char *opt = *ptr;
2979                         if (g_str_has_prefix (opt, "major=")) {
2980                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
2981                                 major_collector_opt = g_strdup (opt);
2982                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "minor=")) {
2983                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
2984                                 minor_collector_opt = g_strdup (opt);
2985                         }
2986                 }
2987         } else {
2988                 opts = NULL;
2989         }
2990
2991         init_stats ();
2992         sgen_init_internal_allocator ();
2993         sgen_init_nursery_allocator ();
2994         sgen_init_fin_weak_hash ();
2995         sgen_init_hash_table ();
2996         sgen_init_descriptors ();
2997         sgen_init_gray_queues ();
2998         sgen_init_allocator ();
2999         sgen_init_gchandles ();
3000
3001         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_SECTION, SGEN_SIZEOF_GC_MEM_SECTION);
3002         sgen_register_fixed_internal_mem_type (INTERNAL_MEM_GRAY_QUEUE, sizeof (GrayQueueSection));
3003
3004         sgen_client_init ();
3005
3006         if (!minor_collector_opt) {
3007                 sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector);
3008         } else {
3009                 if (!strcmp (minor_collector_opt, "simple")) {
3010                 use_simple_nursery:
3011                         sgen_simple_nursery_init (&sgen_minor_collector);
3012                 } else if (!strcmp (minor_collector_opt, "split")) {
3013                         sgen_split_nursery_init (&sgen_minor_collector);
3014                 } else {
3015                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using `simple` instead.", "Unknown minor collector `%s'.", minor_collector_opt);
3016                         goto use_simple_nursery;
3017                 }
3018         }
3019
3020         if (!major_collector_opt) {
3021         use_default_major:
3022                 DEFAULT_MAJOR_INIT (&major_collector);
3023         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep")) {
3024                 sgen_marksweep_init (&major_collector);
3025         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep-conc")) {
3026                 sgen_marksweep_conc_init (&major_collector);
3027         } else if (!strcmp (major_collector_opt, "marksweep-conc-par")) {
3028                 sgen_marksweep_conc_par_init (&major_collector);
3029         } else {
3030                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using `" DEFAULT_MAJOR_NAME "` instead.", "Unknown major collector `%s'.", major_collector_opt);
3031                 goto use_default_major;
3032         }
3033
3034         sgen_nursery_size = DEFAULT_NURSERY_SIZE;
3035
3036         if (opts) {
3037                 gboolean usage_printed = FALSE;
3038
3039                 for (ptr = opts; *ptr; ++ptr) {
3040                         char *opt = *ptr;
3041                         if (!strcmp (opt, ""))
3042                                 continue;
3043                         if (g_str_has_prefix (opt, "major="))
3044                                 continue;
3045                         if (g_str_has_prefix (opt, "minor="))
3046                                 continue;
3047                         if (g_str_has_prefix (opt, "max-heap-size=")) {
3048                                 size_t page_size = mono_pagesize ();
3049                                 size_t max_heap_candidate = 0;
3050                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3051                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &max_heap_candidate)) {
3052                                         max_heap = (max_heap_candidate + page_size - 1) & ~(size_t)(page_size - 1);
3053                                         if (max_heap != max_heap_candidate)
3054                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Rounding up.", "`max-heap-size` size must be a multiple of %d.", page_size);
3055                                 } else {
3056                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`max-heap-size` must be an integer.");
3057                                 }
3058                                 continue;
3059                         }
3060                         if (g_str_has_prefix (opt, "soft-heap-limit=")) {
3061                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3062                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &soft_limit)) {
3063                                         if (soft_limit <= 0) {
3064                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`soft-heap-limit` must be positive.");
3065                                                 soft_limit = 0;
3066                                         }
3067                                 } else {
3068                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, NULL, "`soft-heap-limit` must be an integer.");
3069                                 }
3070                                 continue;
3071                         }
3072
3073 #ifdef USER_CONFIG
3074                         if (g_str_has_prefix (opt, "nursery-size=")) {
3075                                 size_t val;
3076                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3077                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (opt, &val)) {
3078                                         if ((val & (val - 1))) {
3079                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`nursery-size` must be a power of two.");
3080                                                 continue;
3081                                         }
3082
3083                                         if (val < SGEN_MAX_NURSERY_WASTE) {
3084                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.",
3085                                                                 "`nursery-size` must be at least %d bytes.", SGEN_MAX_NURSERY_WASTE);
3086                                                 continue;
3087                                         }
3088
3089                                         sgen_nursery_size = val;
3090                                         sgen_nursery_bits = 0;
3091                                         while (ONE_P << (++ sgen_nursery_bits) != sgen_nursery_size)
3092                                                 ;
3093                                 } else {
3094                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Using default value.", "`nursery-size` must be an integer.");
3095                                         continue;
3096                                 }
3097                                 continue;
3098                         }
3099 #endif
3100                         if (g_str_has_prefix (opt, "save-target-ratio=")) {
3101                                 double val;
3102                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3103                                 if (parse_double_in_interval (MONO_GC_PARAMS_NAME, "save-target-ratio", opt,
3104                                                 SGEN_MIN_SAVE_TARGET_RATIO, SGEN_MAX_SAVE_TARGET_RATIO, &val)) {
3105                                         save_target = val;
3106                                 }
3107                                 continue;
3108                         }
3109                         if (g_str_has_prefix (opt, "default-allowance-ratio=")) {
3110                                 double val;
3111                                 opt = strchr (opt, '=') + 1;
3112                                 if (parse_double_in_interval (MONO_GC_PARAMS_NAME, "default-allowance-ratio", opt,
3113                                                 SGEN_MIN_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, SGEN_MAX_ALLOWANCE_NURSERY_SIZE_RATIO, &val)) {
3114                                         allowance_ratio = val;
3115                                 }
3116                                 continue;
3117                         }
3118
3119                         if (!strcmp (opt, "cementing")) {
3120                                 cement_enabled = TRUE;
3121                                 continue;
3122                         }
3123                         if (!strcmp (opt, "no-cementing")) {
3124                                 cement_enabled = FALSE;
3125                                 continue;
3126                         }
3127
3128                         if (!strcmp (opt, "precleaning")) {
3129                                 precleaning_enabled = TRUE;
3130                                 continue;
3131                         }
3132                         if (!strcmp (opt, "no-precleaning")) {
3133                                 precleaning_enabled = FALSE;
3134                                 continue;
3135                         }
3136
3137                         if (major_collector.handle_gc_param && major_collector.handle_gc_param (opt))
3138                                 continue;
3139
3140                         if (sgen_minor_collector.handle_gc_param && sgen_minor_collector.handle_gc_param (opt))
3141                                 continue;
3142
3143                         if (sgen_client_handle_gc_param (opt))
3144                                 continue;
3145
3146                         sgen_env_var_error (MONO_GC_PARAMS_NAME, "Ignoring.", "Unknown option `%s`.", opt);
3147
3148                         if (usage_printed)
3149                                 continue;
3150
3151                         fprintf (stderr, "\n%s must be a comma-delimited list of one or more of the following:\n", MONO_GC_PARAMS_NAME);
3152                         fprintf (stderr, "  max-heap-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3153                         fprintf (stderr, "  soft-heap-limit=n (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3154                         fprintf (stderr, "  nursery-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3155                         fprintf (stderr, "  major=COLLECTOR (where COLLECTOR is `marksweep', `marksweep-conc', `marksweep-par')\n");
3156                         fprintf (stderr, "  minor=COLLECTOR (where COLLECTOR is `simple' or `split')\n");
3157                         fprintf (stderr, "  wbarrier=WBARRIER (where WBARRIER is `remset' or `cardtable')\n");
3158                         fprintf (stderr, "  [no-]cementing\n");
3159                         if (major_collector.print_gc_param_usage)
3160                                 major_collector.print_gc_param_usage ();
3161                         if (sgen_minor_collector.print_gc_param_usage)
3162                                 sgen_minor_collector.print_gc_param_usage ();
3163                         sgen_client_print_gc_params_usage ();
3164                         fprintf (stderr, " Experimental options:\n");
3165                         fprintf (stderr, "  save-target-ratio=R (where R must be between %.2f - %.2f).\n", SGEN_MIN_SAVE_TARGET_RATIO, SGEN_MAX_SAVE_TARGET_RATIO);
3166                         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);
3167                         fprintf (stderr, "\n");
3168
3169                         usage_printed = TRUE;
3170                 }
3171                 g_strfreev (opts);
3172         }
3173
3174         if (major_collector_opt)
3175                 g_free (major_collector_opt);
3176
3177         if (minor_collector_opt)
3178                 g_free (minor_collector_opt);
3179
3180         if (params_opts)
3181                 g_free (params_opts);
3182
3183         alloc_nursery ();
3184
3185         sgen_pinning_init ();
3186         sgen_cement_init (cement_enabled);
3187
3188         if ((env = g_getenv (MONO_GC_DEBUG_NAME)) || gc_debug_options) {
3189                 debug_opts = g_strdup_printf ("%s,%s", gc_debug_options ? gc_debug_options  : "", env ? env : "");
3190         }
3191
3192         if (debug_opts) {
3193                 gboolean usage_printed = FALSE;
3194
3195                 opts = g_strsplit (debug_opts, ",", -1);
3196                 for (ptr = opts; ptr && *ptr; ptr ++) {
3197                         char *opt = *ptr;
3198                         if (!strcmp (opt, ""))
3199                                 continue;
3200                         if (opt [0] >= '0' && opt [0] <= '9') {
3201                                 gc_debug_level = atoi (opt);
3202                                 opt++;
3203                                 if (opt [0] == ':')
3204                                         opt++;
3205                                 if (opt [0]) {
3206                                         char *rf = g_strdup_printf ("%s.%d", opt, mono_process_current_pid ());
3207                                         gc_debug_file = fopen (rf, "wb");
3208                                         if (!gc_debug_file)
3209                                                 gc_debug_file = stderr;
3210                                         g_free (rf);
3211                                 }
3212                         } else if (!strcmp (opt, "print-allowance")) {
3213                                 debug_print_allowance = TRUE;
3214                         } else if (!strcmp (opt, "print-pinning")) {
3215                                 sgen_pin_stats_enable ();
3216                         } else if (!strcmp (opt, "verify-before-allocs")) {
3217                                 verify_before_allocs = 1;
3218                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3219                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "max-valloc-size=")) {
3220                                 size_t max_valloc_size;
3221                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3222                                 if (*opt && mono_gc_parse_environment_string_extract_number (arg, &max_valloc_size)) {
3223                                         mono_valloc_set_limit (max_valloc_size);
3224                                 } else {
3225                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, NULL, "`max-valloc-size` must be an integer.");
3226                                 }
3227                                 continue;
3228                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "verify-before-allocs=")) {
3229                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3230                                 verify_before_allocs = atoi (arg);
3231                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3232                         } else if (!strcmp (opt, "collect-before-allocs")) {
3233                                 collect_before_allocs = 1;
3234                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3235                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "collect-before-allocs=")) {
3236                                 char *arg = strchr (opt, '=') + 1;
3237                                 has_per_allocation_action = TRUE;
3238                                 collect_before_allocs = atoi (arg);
3239                         } else if (!strcmp (opt, "verify-before-collections")) {
3240                                 whole_heap_check_before_collection = TRUE;
3241                         } else if (!strcmp (opt, "check-remset-consistency")) {
3242                                 remset_consistency_checks = TRUE;
3243                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3244                         } else if (!strcmp (opt, "mod-union-consistency-check")) {
3245                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
3246                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "`mod-union-consistency-check` only works with concurrent major collector.");
3247                                         continue;
3248                                 }
3249                                 mod_union_consistency_check = TRUE;
3250                         } else if (!strcmp (opt, "check-mark-bits")) {
3251                                 check_mark_bits_after_major_collection = TRUE;
3252                         } else if (!strcmp (opt, "check-nursery-pinned")) {
3253                                 check_nursery_objects_pinned = TRUE;
3254                         } else if (!strcmp (opt, "clear-at-gc")) {
3255                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3256                         } else if (!strcmp (opt, "clear-nursery-at-gc")) {
3257                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3258                         } else if (!strcmp (opt, "clear-at-tlab-creation")) {
3259                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION;
3260                         } else if (!strcmp (opt, "debug-clear-at-tlab-creation")) {
3261                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_TLAB_CREATION_DEBUG;
3262                         } else if (!strcmp (opt, "check-scan-starts")) {
3263                                 do_scan_starts_check = TRUE;
3264                         } else if (!strcmp (opt, "verify-nursery-at-minor-gc")) {
3265                                 do_verify_nursery = TRUE;
3266                         } else if (!strcmp (opt, "check-concurrent")) {
3267                                 if (!major_collector.is_concurrent) {
3268                                         sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "`check-concurrent` only works with concurrent major collectors.");
3269                                         continue;
3270                                 }
3271                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3272                                 do_concurrent_checks = TRUE;
3273                         } else if (!strcmp (opt, "dump-nursery-at-minor-gc")) {
3274                                 do_dump_nursery_content = TRUE;
3275                         } else if (!strcmp (opt, "disable-minor")) {
3276                                 disable_minor_collections = TRUE;
3277                         } else if (!strcmp (opt, "disable-major")) {
3278                                 disable_major_collections = TRUE;
3279                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "heap-dump=")) {
3280                                 char *filename = strchr (opt, '=') + 1;
3281                                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3282                                 sgen_debug_enable_heap_dump (filename);
3283                         } else if (g_str_has_prefix (opt, "binary-protocol=")) {
3284                                 char *filename = strchr (opt, '=') + 1;
3285                                 char *colon = strrchr (filename, ':');
3286                                 size_t limit = 0;
3287                                 if (colon) {
3288                                         if (!mono_gc_parse_environment_string_extract_number (colon + 1, &limit)) {
3289                                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring limit.", "Binary protocol file size limit must be an integer.");
3290                                                 limit = -1;
3291                                         }
3292                                         *colon = '\0';
3293                                 }
3294                                 binary_protocol_init (filename, (long long)limit);
3295                         } else if (!strcmp (opt, "nursery-canaries")) {
3296                                 do_verify_nursery = TRUE;
3297                                 enable_nursery_canaries = TRUE;
3298                         } else if (!sgen_client_handle_gc_debug (opt)) {
3299                                 sgen_env_var_error (MONO_GC_DEBUG_NAME, "Ignoring.", "Unknown option `%s`.", opt);
3300
3301                                 if (usage_printed)
3302                                         continue;
3303
3304                                 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);
3305                                 fprintf (stderr, "Valid <option>s are:\n");
3306                                 fprintf (stderr, "  collect-before-allocs[=<n>]\n");
3307                                 fprintf (stderr, "  verify-before-allocs[=<n>]\n");
3308                                 fprintf (stderr, "  max-valloc-size=N (where N is an integer, possibly with a k, m or a g suffix)\n");
3309                                 fprintf (stderr, "  check-remset-consistency\n");
3310                                 fprintf (stderr, "  check-mark-bits\n");
3311                                 fprintf (stderr, "  check-nursery-pinned\n");
3312                                 fprintf (stderr, "  verify-before-collections\n");
3313                                 fprintf (stderr, "  verify-nursery-at-minor-gc\n");
3314                                 fprintf (stderr, "  dump-nursery-at-minor-gc\n");
3315                                 fprintf (stderr, "  disable-minor\n");
3316                                 fprintf (stderr, "  disable-major\n");
3317                                 fprintf (stderr, "  check-concurrent\n");
3318                                 fprintf (stderr, "  clear-[nursery-]at-gc\n");
3319                                 fprintf (stderr, "  clear-at-tlab-creation\n");
3320                                 fprintf (stderr, "  debug-clear-at-tlab-creation\n");
3321                                 fprintf (stderr, "  check-scan-starts\n");
3322                                 fprintf (stderr, "  print-allowance\n");
3323                                 fprintf (stderr, "  print-pinning\n");
3324                                 fprintf (stderr, "  heap-dump=<filename>\n");
3325                                 fprintf (stderr, "  binary-protocol=<filename>[:<file-size-limit>]\n");
3326                                 fprintf (stderr, "  nursery-canaries\n");
3327                                 sgen_client_print_gc_debug_usage ();
3328                                 fprintf (stderr, "\n");
3329
3330                                 usage_printed = TRUE;
3331                         }
3332                 }
3333                 g_strfreev (opts);
3334         }
3335
3336         if (debug_opts)
3337                 g_free (debug_opts);
3338
3339         if (check_mark_bits_after_major_collection)
3340                 nursery_clear_policy = CLEAR_AT_GC;
3341
3342         if (major_collector.post_param_init)
3343                 major_collector.post_param_init (&major_collector);
3344
3345         if (major_collector.needs_thread_pool) {
3346                 int num_workers = 1;
3347                 if (major_collector.is_parallel) {
3348                         /* FIXME Detect the number of physical cores, instead of logical */
3349                         num_workers = mono_cpu_count () / 2;
3350                         if (num_workers < 1)
3351                                 num_workers = 1;
3352                 }
3353                 sgen_workers_init (num_workers, (SgenWorkerCallback) major_collector.worker_init_cb);
3354         }
3355
3356         sgen_memgov_init (max_heap, soft_limit, debug_print_allowance, allowance_ratio, save_target);
3357
3358         memset (&remset, 0, sizeof (remset));
3359
3360         sgen_card_table_init (&remset);
3361
3362         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");
3363
3364         gc_initialized = 1;
3365
3366         sgen_init_bridge ();
3367 }
3368
3369 gboolean
3370 sgen_gc_initialized ()
3371 {
3372         return gc_initialized > 0;
3373 }
3374
3375 NurseryClearPolicy
3376 sgen_get_nursery_clear_policy (void)
3377 {
3378         return nursery_clear_policy;
3379 }
3380
3381 void
3382 sgen_gc_lock (void)
3383 {
3384         mono_coop_mutex_lock (&gc_mutex);
3385 }
3386
3387 void
3388 sgen_gc_unlock (void)
3389 {
3390         mono_coop_mutex_unlock (&gc_mutex);
3391 }
3392
3393 void
3394 sgen_major_collector_iterate_live_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback callback)
3395 {
3396         major_collector.iterate_live_block_ranges (callback);
3397 }
3398
3399 void
3400 sgen_major_collector_iterate_block_ranges (sgen_cardtable_block_callback callback)
3401 {
3402         major_collector.iterate_block_ranges (callback);
3403 }
3404
3405 SgenMajorCollector*
3406 sgen_get_major_collector (void)
3407 {
3408         return &major_collector;
3409 }
3410
3411 SgenRememberedSet*
3412 sgen_get_remset (void)
3413 {
3414         return &remset;
3415 }
3416
3417 static void
3418 count_cards (long long *major_total, long long *major_marked, long long *los_total, long long *los_marked)
3419 {
3420         sgen_get_major_collector ()->count_cards (major_total, major_marked);
3421         sgen_los_count_cards (los_total, los_marked);
3422 }
3423
3424 static gboolean world_is_stopped = FALSE;
3425
3426 /* LOCKING: assumes the GC lock is held */
3427 void
3428 sgen_stop_world (int generation)
3429 {
3430         long long major_total = -1, major_marked = -1, los_total = -1, los_marked = -1;
3431
3432         SGEN_ASSERT (0, !world_is_stopped, "Why are we stopping a stopped world?");
3433
3434         binary_protocol_world_stopping (generation, sgen_timestamp (), (gpointer) (gsize) mono_native_thread_id_get ());
3435
3436         sgen_client_stop_world (generation);
3437
3438         world_is_stopped = TRUE;
3439
3440         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ())
3441                 count_cards (&major_total, &major_marked, &los_total, &los_marked);
3442         binary_protocol_world_stopped (generation, sgen_timestamp (), major_total, major_marked, los_total, los_marked);
3443 }
3444
3445 /* LOCKING: assumes the GC lock is held */
3446 void
3447 sgen_restart_world (int generation)
3448 {
3449         long long major_total = -1, major_marked = -1, los_total = -1, los_marked = -1;
3450         gint64 stw_time;
3451
3452         SGEN_ASSERT (0, world_is_stopped, "Why are we restarting a running world?");
3453
3454         if (binary_protocol_is_heavy_enabled ())
3455                 count_cards (&major_total, &major_marked, &los_total, &los_marked);
3456         binary_protocol_world_restarting (generation, sgen_timestamp (), major_total, major_marked, los_total, los_marked);
3457
3458         world_is_stopped = FALSE;
3459
3460         sgen_client_restart_world (generation, &stw_time);
3461
3462         binary_protocol_world_restarted (generation, sgen_timestamp ());
3463
3464         if (sgen_client_bridge_need_processing ())
3465                 sgen_client_bridge_processing_finish (generation);
3466
3467         sgen_memgov_collection_end (generation, stw_time);
3468 }
3469
3470 gboolean
3471 sgen_is_world_stopped (void)
3472 {
3473         return world_is_stopped;
3474 }
3475
3476 void
3477 sgen_check_whole_heap_stw (void)
3478 {
3479         sgen_stop_world (0);
3480         sgen_clear_nursery_fragments ();
3481         sgen_check_whole_heap (TRUE);
3482         sgen_restart_world (0);
3483 }
3484
3485 gint64
3486 sgen_timestamp (void)
3487 {
3488         SGEN_TV_DECLARE (timestamp);
3489         SGEN_TV_GETTIME (timestamp);
3490         return SGEN_TV_ELAPSED (sgen_init_timestamp, timestamp);
3491 }
3492
3493 #endif /* HAVE_SGEN_GC */