Reorganisation of the source tree
[ghc-hetmet.git] / rts / Storage.c
diff --git a/rts/Storage.c b/rts/Storage.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..974be45
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,1137 @@
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+ *
+ * (c) The GHC Team, 1998-2004
+ *
+ * Storage manager front end
+ *
+ * ---------------------------------------------------------------------------*/
+
+#include "PosixSource.h"
+#include "Rts.h"
+#include "RtsUtils.h"
+#include "RtsFlags.h"
+#include "Stats.h"
+#include "Hooks.h"
+#include "BlockAlloc.h"
+#include "MBlock.h"
+#include "Weak.h"
+#include "Sanity.h"
+#include "Arena.h"
+#include "OSThreads.h"
+#include "Capability.h"
+#include "Storage.h"
+#include "Schedule.h"
+#include "RetainerProfile.h"   // for counting memory blocks (memInventory)
+
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+
+/* 
+ * All these globals require sm_mutex to access in THREADED_RTS mode.
+ */
+StgClosure    *caf_list         = NULL;
+StgClosure    *revertible_caf_list = NULL;
+rtsBool       keepCAFs;
+
+bdescr *small_alloc_list;      /* allocate()d small objects */
+bdescr *pinned_object_block;    /* allocate pinned objects into this block */
+nat alloc_blocks;              /* number of allocate()d blocks since GC */
+nat alloc_blocks_lim;          /* approximate limit on alloc_blocks */
+
+StgPtr alloc_Hp    = NULL;     /* next free byte in small_alloc_list */
+StgPtr alloc_HpLim = NULL;     /* end of block at small_alloc_list   */
+
+generation *generations = NULL;        /* all the generations */
+generation *g0         = NULL; /* generation 0, for convenience */
+generation *oldest_gen  = NULL; /* oldest generation, for convenience */
+step *g0s0             = NULL; /* generation 0, step 0, for convenience */
+
+ullong total_allocated = 0;    /* total memory allocated during run */
+
+nat n_nurseries         = 0;    /* == RtsFlags.ParFlags.nNodes, convenience */
+step *nurseries         = NULL; /* array of nurseries, >1 only if THREADED_RTS */
+
+#ifdef THREADED_RTS
+/*
+ * Storage manager mutex:  protects all the above state from
+ * simultaneous access by two STG threads.
+ */
+Mutex sm_mutex;
+/*
+ * This mutex is used by atomicModifyMutVar# only
+ */
+Mutex atomic_modify_mutvar_mutex;
+#endif
+
+
+/*
+ * Forward references
+ */
+static void *stgAllocForGMP   (size_t size_in_bytes);
+static void *stgReallocForGMP (void *ptr, size_t old_size, size_t new_size);
+static void  stgDeallocForGMP (void *ptr, size_t size);
+
+static void
+initStep (step *stp, int g, int s)
+{
+    stp->no = s;
+    stp->blocks = NULL;
+    stp->n_blocks = 0;
+    stp->old_blocks = NULL;
+    stp->n_old_blocks = 0;
+    stp->gen = &generations[g];
+    stp->gen_no = g;
+    stp->hp = NULL;
+    stp->hpLim = NULL;
+    stp->hp_bd = NULL;
+    stp->scavd_hp = NULL;
+    stp->scavd_hpLim = NULL;
+    stp->scan = NULL;
+    stp->scan_bd = NULL;
+    stp->large_objects = NULL;
+    stp->n_large_blocks = 0;
+    stp->new_large_objects = NULL;
+    stp->scavenged_large_objects = NULL;
+    stp->n_scavenged_large_blocks = 0;
+    stp->is_compacted = 0;
+    stp->bitmap = NULL;
+}
+
+void
+initStorage( void )
+{
+  nat g, s;
+  generation *gen;
+
+  if (generations != NULL) {
+      // multi-init protection
+      return;
+  }
+
+  /* Sanity check to make sure the LOOKS_LIKE_ macros appear to be
+   * doing something reasonable.
+   */
+  ASSERT(LOOKS_LIKE_INFO_PTR(&stg_BLACKHOLE_info));
+  ASSERT(LOOKS_LIKE_CLOSURE_PTR(&stg_dummy_ret_closure));
+  ASSERT(!HEAP_ALLOCED(&stg_dummy_ret_closure));
+  
+  if (RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize != 0 &&
+      RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion > 
+      RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize) {
+    RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize = RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion;
+  }
+
+  if (RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize != 0 &&
+      RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize > 
+      RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize) {
+      errorBelch("maximum heap size (-M) is smaller than minimum alloc area size (-A)");
+      exit(1);
+  }
+
+  initBlockAllocator();
+  
+#if defined(THREADED_RTS)
+  initMutex(&sm_mutex);
+  initMutex(&atomic_modify_mutvar_mutex);
+#endif
+
+  ACQUIRE_SM_LOCK;
+
+  /* allocate generation info array */
+  generations = (generation *)stgMallocBytes(RtsFlags.GcFlags.generations 
+                                            * sizeof(struct generation_),
+                                            "initStorage: gens");
+
+  /* Initialise all generations */
+  for(g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
+    gen = &generations[g];
+    gen->no = g;
+    gen->mut_list = allocBlock();
+    gen->collections = 0;
+    gen->failed_promotions = 0;
+    gen->max_blocks = 0;
+  }
+
+  /* A couple of convenience pointers */
+  g0 = &generations[0];
+  oldest_gen = &generations[RtsFlags.GcFlags.generations-1];
+
+  /* Allocate step structures in each generation */
+  if (RtsFlags.GcFlags.generations > 1) {
+    /* Only for multiple-generations */
+
+    /* Oldest generation: one step */
+    oldest_gen->n_steps = 1;
+    oldest_gen->steps = 
+      stgMallocBytes(1 * sizeof(struct step_), "initStorage: last step");
+
+    /* set up all except the oldest generation with 2 steps */
+    for(g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations-1; g++) {
+      generations[g].n_steps = RtsFlags.GcFlags.steps;
+      generations[g].steps  = 
+       stgMallocBytes (RtsFlags.GcFlags.steps * sizeof(struct step_),
+                       "initStorage: steps");
+    }
+    
+  } else {
+    /* single generation, i.e. a two-space collector */
+    g0->n_steps = 1;
+    g0->steps = stgMallocBytes (sizeof(struct step_), "initStorage: steps");
+  }
+
+#ifdef THREADED_RTS
+  n_nurseries = n_capabilities;
+  nurseries = stgMallocBytes (n_nurseries * sizeof(struct step_),
+                             "initStorage: nurseries");
+#else
+  n_nurseries = 1;
+  nurseries = g0->steps; // just share nurseries[0] with g0s0
+#endif  
+
+  /* Initialise all steps */
+  for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
+    for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
+       initStep(&generations[g].steps[s], g, s);
+    }
+  }
+  
+#ifdef THREADED_RTS
+  for (s = 0; s < n_nurseries; s++) {
+      initStep(&nurseries[s], 0, s);
+  }
+#endif
+  
+  /* Set up the destination pointers in each younger gen. step */
+  for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations-1; g++) {
+    for (s = 0; s < generations[g].n_steps-1; s++) {
+      generations[g].steps[s].to = &generations[g].steps[s+1];
+    }
+    generations[g].steps[s].to = &generations[g+1].steps[0];
+  }
+  oldest_gen->steps[0].to = &oldest_gen->steps[0];
+  
+#ifdef THREADED_RTS
+  for (s = 0; s < n_nurseries; s++) {
+      nurseries[s].to = generations[0].steps[0].to;
+  }
+#endif
+  
+  /* The oldest generation has one step. */
+  if (RtsFlags.GcFlags.compact) {
+      if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
+         errorBelch("WARNING: compaction is incompatible with -G1; disabled");
+      } else {
+         oldest_gen->steps[0].is_compacted = 1;
+      }
+  }
+
+#ifdef THREADED_RTS
+  if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
+      errorBelch("-G1 is incompatible with -threaded");
+      stg_exit(EXIT_FAILURE);
+  }
+#endif
+
+  /* generation 0 is special: that's the nursery */
+  generations[0].max_blocks = 0;
+
+  /* G0S0: the allocation area.  Policy: keep the allocation area
+   * small to begin with, even if we have a large suggested heap
+   * size.  Reason: we're going to do a major collection first, and we
+   * don't want it to be a big one.  This vague idea is borne out by 
+   * rigorous experimental evidence.
+   */
+  g0s0 = &generations[0].steps[0];
+
+  allocNurseries();
+
+  weak_ptr_list = NULL;
+  caf_list = NULL;
+  revertible_caf_list = NULL;
+   
+  /* initialise the allocate() interface */
+  small_alloc_list = NULL;
+  alloc_blocks = 0;
+  alloc_blocks_lim = RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize;
+
+  /* Tell GNU multi-precision pkg about our custom alloc functions */
+  mp_set_memory_functions(stgAllocForGMP, stgReallocForGMP, stgDeallocForGMP);
+
+  IF_DEBUG(gc, statDescribeGens());
+
+  RELEASE_SM_LOCK;
+}
+
+void
+exitStorage (void)
+{
+    stat_exit(calcAllocated());
+}
+
+void
+freeStorage (void)
+{
+    freeAllMBlocks();
+}
+
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+   CAF management.
+
+   The entry code for every CAF does the following:
+     
+      - builds a CAF_BLACKHOLE in the heap
+      - pushes an update frame pointing to the CAF_BLACKHOLE
+      - invokes UPD_CAF(), which:
+          - calls newCaf, below
+         - updates the CAF with a static indirection to the CAF_BLACKHOLE
+      
+   Why do we build a BLACKHOLE in the heap rather than just updating
+   the thunk directly?  It's so that we only need one kind of update
+   frame - otherwise we'd need a static version of the update frame too.
+
+   newCaf() does the following:
+       
+      - it puts the CAF on the oldest generation's mut-once list.
+        This is so that we can treat the CAF as a root when collecting
+       younger generations.
+
+   For GHCI, we have additional requirements when dealing with CAFs:
+
+      - we must *retain* all dynamically-loaded CAFs ever entered,
+        just in case we need them again.
+      - we must be able to *revert* CAFs that have been evaluated, to
+        their pre-evaluated form.
+
+      To do this, we use an additional CAF list.  When newCaf() is
+      called on a dynamically-loaded CAF, we add it to the CAF list
+      instead of the old-generation mutable list, and save away its
+      old info pointer (in caf->saved_info) for later reversion.
+
+      To revert all the CAFs, we traverse the CAF list and reset the
+      info pointer to caf->saved_info, then throw away the CAF list.
+      (see GC.c:revertCAFs()).
+
+      -- SDM 29/1/01
+
+   -------------------------------------------------------------------------- */
+
+void
+newCAF(StgClosure* caf)
+{
+  ACQUIRE_SM_LOCK;
+
+  if(keepCAFs)
+  {
+    // HACK:
+    // If we are in GHCi _and_ we are using dynamic libraries,
+    // then we can't redirect newCAF calls to newDynCAF (see below),
+    // so we make newCAF behave almost like newDynCAF.
+    // The dynamic libraries might be used by both the interpreted
+    // program and GHCi itself, so they must not be reverted.
+    // This also means that in GHCi with dynamic libraries, CAFs are not
+    // garbage collected. If this turns out to be a problem, we could
+    // do another hack here and do an address range test on caf to figure
+    // out whether it is from a dynamic library.
+    ((StgIndStatic *)caf)->saved_info  = (StgInfoTable *)caf->header.info;
+    ((StgIndStatic *)caf)->static_link = caf_list;
+    caf_list = caf;
+  }
+  else
+  {
+    /* Put this CAF on the mutable list for the old generation.
+    * This is a HACK - the IND_STATIC closure doesn't really have
+    * a mut_link field, but we pretend it has - in fact we re-use
+    * the STATIC_LINK field for the time being, because when we
+    * come to do a major GC we won't need the mut_link field
+    * any more and can use it as a STATIC_LINK.
+    */
+    ((StgIndStatic *)caf)->saved_info = NULL;
+    recordMutableGen(caf, oldest_gen);
+  }
+  
+  RELEASE_SM_LOCK;
+
+#ifdef PAR
+  /* If we are PAR or DIST then  we never forget a CAF */
+  { globalAddr *newGA;
+    //debugBelch("<##> Globalising CAF %08x %s",caf,info_type(caf));
+    newGA=makeGlobal(caf,rtsTrue); /*given full weight*/
+    ASSERT(newGA);
+  } 
+#endif /* PAR */
+}
+
+// An alternate version of newCaf which is used for dynamically loaded
+// object code in GHCi.  In this case we want to retain *all* CAFs in
+// the object code, because they might be demanded at any time from an
+// expression evaluated on the command line.
+// Also, GHCi might want to revert CAFs, so we add these to the
+// revertible_caf_list.
+//
+// The linker hackily arranges that references to newCaf from dynamic
+// code end up pointing to newDynCAF.
+void
+newDynCAF(StgClosure *caf)
+{
+    ACQUIRE_SM_LOCK;
+
+    ((StgIndStatic *)caf)->saved_info  = (StgInfoTable *)caf->header.info;
+    ((StgIndStatic *)caf)->static_link = revertible_caf_list;
+    revertible_caf_list = caf;
+
+    RELEASE_SM_LOCK;
+}
+
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+   Nursery management.
+   -------------------------------------------------------------------------- */
+
+static bdescr *
+allocNursery (step *stp, bdescr *tail, nat blocks)
+{
+    bdescr *bd;
+    nat i;
+
+    // Allocate a nursery: we allocate fresh blocks one at a time and
+    // cons them on to the front of the list, not forgetting to update
+    // the back pointer on the tail of the list to point to the new block.
+    for (i=0; i < blocks; i++) {
+       // @LDV profiling
+       /*
+         processNursery() in LdvProfile.c assumes that every block group in
+         the nursery contains only a single block. So, if a block group is
+         given multiple blocks, change processNursery() accordingly.
+       */
+       bd = allocBlock();
+       bd->link = tail;
+       // double-link the nursery: we might need to insert blocks
+       if (tail != NULL) {
+           tail->u.back = bd;
+       }
+       bd->step = stp;
+       bd->gen_no = 0;
+       bd->flags = 0;
+       bd->free = bd->start;
+       tail = bd;
+    }
+    tail->u.back = NULL;
+    return tail;
+}
+
+static void
+assignNurseriesToCapabilities (void)
+{
+#ifdef THREADED_RTS
+    nat i;
+
+    for (i = 0; i < n_nurseries; i++) {
+       capabilities[i].r.rNursery        = &nurseries[i];
+       capabilities[i].r.rCurrentNursery = nurseries[i].blocks;
+       capabilities[i].r.rCurrentAlloc   = NULL;
+    }
+#else /* THREADED_RTS */
+    MainCapability.r.rNursery        = &nurseries[0];
+    MainCapability.r.rCurrentNursery = nurseries[0].blocks;
+    MainCapability.r.rCurrentAlloc   = NULL;
+#endif
+}
+
+void
+allocNurseries( void )
+{ 
+    nat i;
+
+    for (i = 0; i < n_nurseries; i++) {
+       nurseries[i].blocks = 
+           allocNursery(&nurseries[i], NULL, 
+                        RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize);
+       nurseries[i].n_blocks    = RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize;
+       nurseries[i].old_blocks   = NULL;
+       nurseries[i].n_old_blocks = 0;
+       /* hp, hpLim, hp_bd, to_space etc. aren't used in the nursery */
+    }
+    assignNurseriesToCapabilities();
+}
+      
+void
+resetNurseries( void )
+{
+    nat i;
+    bdescr *bd;
+    step *stp;
+
+    for (i = 0; i < n_nurseries; i++) {
+       stp = &nurseries[i];
+       for (bd = stp->blocks; bd; bd = bd->link) {
+           bd->free = bd->start;
+           ASSERT(bd->gen_no == 0);
+           ASSERT(bd->step == stp);
+           IF_DEBUG(sanity,memset(bd->start, 0xaa, BLOCK_SIZE));
+       }
+    }
+    assignNurseriesToCapabilities();
+}
+
+lnat
+countNurseryBlocks (void)
+{
+    nat i;
+    lnat blocks = 0;
+
+    for (i = 0; i < n_nurseries; i++) {
+       blocks += nurseries[i].n_blocks;
+    }
+    return blocks;
+}
+
+static void
+resizeNursery ( step *stp, nat blocks )
+{
+  bdescr *bd;
+  nat nursery_blocks;
+
+  nursery_blocks = stp->n_blocks;
+  if (nursery_blocks == blocks) return;
+
+  if (nursery_blocks < blocks) {
+    IF_DEBUG(gc, debugBelch("Increasing size of nursery to %d blocks\n", 
+                        blocks));
+    stp->blocks = allocNursery(stp, stp->blocks, blocks-nursery_blocks);
+  } 
+  else {
+    bdescr *next_bd;
+    
+    IF_DEBUG(gc, debugBelch("Decreasing size of nursery to %d blocks\n", 
+                        blocks));
+
+    bd = stp->blocks;
+    while (nursery_blocks > blocks) {
+       next_bd = bd->link;
+       next_bd->u.back = NULL;
+       nursery_blocks -= bd->blocks; // might be a large block
+       freeGroup(bd);
+       bd = next_bd;
+    }
+    stp->blocks = bd;
+    // might have gone just under, by freeing a large block, so make
+    // up the difference.
+    if (nursery_blocks < blocks) {
+       stp->blocks = allocNursery(stp, stp->blocks, blocks-nursery_blocks);
+    }
+  }
+  
+  stp->n_blocks = blocks;
+  ASSERT(countBlocks(stp->blocks) == stp->n_blocks);
+}
+
+// 
+// Resize each of the nurseries to the specified size.
+//
+void
+resizeNurseriesFixed (nat blocks)
+{
+    nat i;
+    for (i = 0; i < n_nurseries; i++) {
+       resizeNursery(&nurseries[i], blocks);
+    }
+}
+
+// 
+// Resize the nurseries to the total specified size.
+//
+void
+resizeNurseries (nat blocks)
+{
+    // If there are multiple nurseries, then we just divide the number
+    // of available blocks between them.
+    resizeNurseriesFixed(blocks / n_nurseries);
+}
+
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+   The allocate() interface
+
+   allocate(n) always succeeds, and returns a chunk of memory n words
+   long.  n can be larger than the size of a block if necessary, in
+   which case a contiguous block group will be allocated.
+   -------------------------------------------------------------------------- */
+
+StgPtr
+allocate( nat n )
+{
+    bdescr *bd;
+    StgPtr p;
+
+    ACQUIRE_SM_LOCK;
+
+    TICK_ALLOC_HEAP_NOCTR(n);
+    CCS_ALLOC(CCCS,n);
+
+    /* big allocation (>LARGE_OBJECT_THRESHOLD) */
+    /* ToDo: allocate directly into generation 1 */
+    if (n >= LARGE_OBJECT_THRESHOLD/sizeof(W_)) {
+       nat req_blocks =  (lnat)BLOCK_ROUND_UP(n*sizeof(W_)) / BLOCK_SIZE;
+       bd = allocGroup(req_blocks);
+       dbl_link_onto(bd, &g0s0->large_objects);
+       g0s0->n_large_blocks += req_blocks;
+       bd->gen_no  = 0;
+       bd->step = g0s0;
+       bd->flags = BF_LARGE;
+       bd->free = bd->start + n;
+       alloc_blocks += req_blocks;
+       RELEASE_SM_LOCK;
+       return bd->start;
+       
+       /* small allocation (<LARGE_OBJECT_THRESHOLD) */
+    } else if (small_alloc_list == NULL || alloc_Hp + n > alloc_HpLim) {
+       if (small_alloc_list) {
+           small_alloc_list->free = alloc_Hp;
+       }
+       bd = allocBlock();
+       bd->link = small_alloc_list;
+       small_alloc_list = bd;
+       bd->gen_no = 0;
+       bd->step = g0s0;
+       bd->flags = 0;
+       alloc_Hp = bd->start;
+       alloc_HpLim = bd->start + BLOCK_SIZE_W;
+       alloc_blocks++;
+    }
+    
+    p = alloc_Hp;
+    alloc_Hp += n;
+    RELEASE_SM_LOCK;
+    return p;
+}
+
+lnat
+allocated_bytes( void )
+{
+    lnat allocated;
+
+    allocated = alloc_blocks * BLOCK_SIZE_W - (alloc_HpLim - alloc_Hp);
+    if (pinned_object_block != NULL) {
+       allocated -= (pinned_object_block->start + BLOCK_SIZE_W) - 
+           pinned_object_block->free;
+    }
+       
+    return allocated;
+}
+
+void
+tidyAllocateLists (void)
+{
+    if (small_alloc_list != NULL) {
+       ASSERT(alloc_Hp >= small_alloc_list->start && 
+              alloc_Hp <= small_alloc_list->start + BLOCK_SIZE);
+       small_alloc_list->free = alloc_Hp;
+    }
+}
+
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+   allocateLocal()
+
+   This allocates memory in the current thread - it is intended for
+   use primarily from STG-land where we have a Capability.  It is
+   better than allocate() because it doesn't require taking the
+   sm_mutex lock in the common case.
+
+   Memory is allocated directly from the nursery if possible (but not
+   from the current nursery block, so as not to interfere with
+   Hp/HpLim).
+   -------------------------------------------------------------------------- */
+
+StgPtr
+allocateLocal (Capability *cap, nat n)
+{
+    bdescr *bd;
+    StgPtr p;
+
+    TICK_ALLOC_HEAP_NOCTR(n);
+    CCS_ALLOC(CCCS,n);
+    
+    /* big allocation (>LARGE_OBJECT_THRESHOLD) */
+    /* ToDo: allocate directly into generation 1 */
+    if (n >= LARGE_OBJECT_THRESHOLD/sizeof(W_)) {
+       nat req_blocks =  (lnat)BLOCK_ROUND_UP(n*sizeof(W_)) / BLOCK_SIZE;
+       ACQUIRE_SM_LOCK;
+       bd = allocGroup(req_blocks);
+       dbl_link_onto(bd, &g0s0->large_objects);
+       g0s0->n_large_blocks += req_blocks;
+       bd->gen_no  = 0;
+       bd->step = g0s0;
+       bd->flags = BF_LARGE;
+       bd->free = bd->start + n;
+       alloc_blocks += req_blocks;
+       RELEASE_SM_LOCK;
+       return bd->start;
+       
+       /* small allocation (<LARGE_OBJECT_THRESHOLD) */
+    } else {
+
+       bd = cap->r.rCurrentAlloc;
+       if (bd == NULL || bd->free + n > bd->start + BLOCK_SIZE_W) {
+
+           // The CurrentAlloc block is full, we need to find another
+           // one.  First, we try taking the next block from the
+           // nursery:
+           bd = cap->r.rCurrentNursery->link;
+
+           if (bd == NULL || bd->free + n > bd->start + BLOCK_SIZE_W) {
+               // The nursery is empty, or the next block is already
+               // full: allocate a fresh block (we can't fail here).
+               ACQUIRE_SM_LOCK;
+               bd = allocBlock();
+               cap->r.rNursery->n_blocks++;
+               RELEASE_SM_LOCK;
+               bd->gen_no = 0;
+               bd->step = cap->r.rNursery;
+               bd->flags = 0;
+           } else {
+               // we have a block in the nursery: take it and put
+               // it at the *front* of the nursery list, and use it
+               // to allocate() from.
+               cap->r.rCurrentNursery->link = bd->link;
+               if (bd->link != NULL) {
+                   bd->link->u.back = cap->r.rCurrentNursery;
+               }
+           }
+           dbl_link_onto(bd, &cap->r.rNursery->blocks);
+           cap->r.rCurrentAlloc = bd;
+           IF_DEBUG(sanity, checkNurserySanity(cap->r.rNursery));
+       }
+    }
+    p = bd->free;
+    bd->free += n;
+    return p;
+}
+
+/* ---------------------------------------------------------------------------
+   Allocate a fixed/pinned object.
+
+   We allocate small pinned objects into a single block, allocating a
+   new block when the current one overflows.  The block is chained
+   onto the large_object_list of generation 0 step 0.
+
+   NOTE: The GC can't in general handle pinned objects.  This
+   interface is only safe to use for ByteArrays, which have no
+   pointers and don't require scavenging.  It works because the
+   block's descriptor has the BF_LARGE flag set, so the block is
+   treated as a large object and chained onto various lists, rather
+   than the individual objects being copied.  However, when it comes
+   to scavenge the block, the GC will only scavenge the first object.
+   The reason is that the GC can't linearly scan a block of pinned
+   objects at the moment (doing so would require using the
+   mostly-copying techniques).  But since we're restricting ourselves
+   to pinned ByteArrays, not scavenging is ok.
+
+   This function is called by newPinnedByteArray# which immediately
+   fills the allocated memory with a MutableByteArray#.
+   ------------------------------------------------------------------------- */
+
+StgPtr
+allocatePinned( nat n )
+{
+    StgPtr p;
+    bdescr *bd = pinned_object_block;
+
+    // If the request is for a large object, then allocate()
+    // will give us a pinned object anyway.
+    if (n >= LARGE_OBJECT_THRESHOLD/sizeof(W_)) {
+       return allocate(n);
+    }
+
+    ACQUIRE_SM_LOCK;
+    
+    TICK_ALLOC_HEAP_NOCTR(n);
+    CCS_ALLOC(CCCS,n);
+
+    // we always return 8-byte aligned memory.  bd->free must be
+    // 8-byte aligned to begin with, so we just round up n to
+    // the nearest multiple of 8 bytes.
+    if (sizeof(StgWord) == 4) {
+       n = (n+1) & ~1;
+    }
+
+    // If we don't have a block of pinned objects yet, or the current
+    // one isn't large enough to hold the new object, allocate a new one.
+    if (bd == NULL || (bd->free + n) > (bd->start + BLOCK_SIZE_W)) {
+       pinned_object_block = bd = allocBlock();
+       dbl_link_onto(bd, &g0s0->large_objects);
+       bd->gen_no = 0;
+       bd->step   = g0s0;
+       bd->flags  = BF_PINNED | BF_LARGE;
+       bd->free   = bd->start;
+       alloc_blocks++;
+    }
+
+    p = bd->free;
+    bd->free += n;
+    RELEASE_SM_LOCK;
+    return p;
+}
+
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+   This is the write barrier for MUT_VARs, a.k.a. IORefs.  A
+   MUT_VAR_CLEAN object is not on the mutable list; a MUT_VAR_DIRTY
+   is.  When written to, a MUT_VAR_CLEAN turns into a MUT_VAR_DIRTY
+   and is put on the mutable list.
+   -------------------------------------------------------------------------- */
+
+void
+dirty_MUT_VAR(StgRegTable *reg, StgClosure *p)
+{
+    Capability *cap = regTableToCapability(reg);
+    bdescr *bd;
+    if (p->header.info == &stg_MUT_VAR_CLEAN_info) {
+       p->header.info = &stg_MUT_VAR_DIRTY_info;
+       bd = Bdescr((StgPtr)p);
+       if (bd->gen_no > 0) recordMutableCap(p,cap,bd->gen_no);
+    }
+}
+
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+   Allocation functions for GMP.
+
+   These all use the allocate() interface - we can't have any garbage
+   collection going on during a gmp operation, so we use allocate()
+   which always succeeds.  The gmp operations which might need to
+   allocate will ask the storage manager (via doYouWantToGC()) whether
+   a garbage collection is required, in case we get into a loop doing
+   only allocate() style allocation.
+   -------------------------------------------------------------------------- */
+
+static void *
+stgAllocForGMP (size_t size_in_bytes)
+{
+  StgArrWords* arr;
+  nat data_size_in_words, total_size_in_words;
+  
+  /* round up to a whole number of words */
+  data_size_in_words  = (size_in_bytes + sizeof(W_) + 1) / sizeof(W_);
+  total_size_in_words = sizeofW(StgArrWords) + data_size_in_words;
+  
+  /* allocate and fill it in. */
+#if defined(THREADED_RTS)
+  arr = (StgArrWords *)allocateLocal(myTask()->cap, total_size_in_words);
+#else
+  arr = (StgArrWords *)allocateLocal(&MainCapability, total_size_in_words);
+#endif
+  SET_ARR_HDR(arr, &stg_ARR_WORDS_info, CCCS, data_size_in_words);
+  
+  /* and return a ptr to the goods inside the array */
+  return arr->payload;
+}
+
+static void *
+stgReallocForGMP (void *ptr, size_t old_size, size_t new_size)
+{
+    void *new_stuff_ptr = stgAllocForGMP(new_size);
+    nat i = 0;
+    char *p = (char *) ptr;
+    char *q = (char *) new_stuff_ptr;
+
+    for (; i < old_size; i++, p++, q++) {
+       *q = *p;
+    }
+
+    return(new_stuff_ptr);
+}
+
+static void
+stgDeallocForGMP (void *ptr STG_UNUSED, 
+                 size_t size STG_UNUSED)
+{
+    /* easy for us: the garbage collector does the dealloc'n */
+}
+
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+ * Stats and stuff
+ * -------------------------------------------------------------------------- */
+
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+ * calcAllocated()
+ *
+ * Approximate how much we've allocated: number of blocks in the
+ * nursery + blocks allocated via allocate() - unused nusery blocks.
+ * This leaves a little slop at the end of each block, and doesn't
+ * take into account large objects (ToDo).
+ * -------------------------------------------------------------------------- */
+
+lnat
+calcAllocated( void )
+{
+  nat allocated;
+  bdescr *bd;
+
+  allocated = allocated_bytes();
+  allocated += countNurseryBlocks() * BLOCK_SIZE_W;
+  
+  {
+#ifdef THREADED_RTS
+  nat i;
+  for (i = 0; i < n_nurseries; i++) {
+      Capability *cap;
+      for ( bd = capabilities[i].r.rCurrentNursery->link; 
+           bd != NULL; bd = bd->link ) {
+         allocated -= BLOCK_SIZE_W;
+      }
+      cap = &capabilities[i];
+      if (cap->r.rCurrentNursery->free < 
+         cap->r.rCurrentNursery->start + BLOCK_SIZE_W) {
+         allocated -= (cap->r.rCurrentNursery->start + BLOCK_SIZE_W)
+             - cap->r.rCurrentNursery->free;
+      }
+  }
+#else
+  bdescr *current_nursery = MainCapability.r.rCurrentNursery;
+
+  for ( bd = current_nursery->link; bd != NULL; bd = bd->link ) {
+      allocated -= BLOCK_SIZE_W;
+  }
+  if (current_nursery->free < current_nursery->start + BLOCK_SIZE_W) {
+      allocated -= (current_nursery->start + BLOCK_SIZE_W)
+         - current_nursery->free;
+  }
+#endif
+  }
+
+  total_allocated += allocated;
+  return allocated;
+}  
+
+/* Approximate the amount of live data in the heap.  To be called just
+ * after garbage collection (see GarbageCollect()).
+ */
+extern lnat 
+calcLive(void)
+{
+  nat g, s;
+  lnat live = 0;
+  step *stp;
+
+  if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
+    live = (g0s0->n_blocks - 1) * BLOCK_SIZE_W + 
+      ((lnat)g0s0->hp_bd->free - (lnat)g0s0->hp_bd->start) / sizeof(W_);
+    return live;
+  }
+
+  for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
+    for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
+      /* approximate amount of live data (doesn't take into account slop
+       * at end of each block).
+       */
+      if (g == 0 && s == 0) { 
+         continue; 
+      }
+      stp = &generations[g].steps[s];
+      live += (stp->n_large_blocks + stp->n_blocks - 1) * BLOCK_SIZE_W;
+      if (stp->hp_bd != NULL) {
+         live += ((lnat)stp->hp_bd->free - (lnat)stp->hp_bd->start) 
+             / sizeof(W_);
+      }
+      if (stp->scavd_hp != NULL) {
+         live -= (P_)(BLOCK_ROUND_UP(stp->scavd_hp)) - stp->scavd_hp;
+      }
+    }
+  }
+  return live;
+}
+
+/* Approximate the number of blocks that will be needed at the next
+ * garbage collection.
+ *
+ * Assume: all data currently live will remain live.  Steps that will
+ * be collected next time will therefore need twice as many blocks
+ * since all the data will be copied.
+ */
+extern lnat 
+calcNeeded(void)
+{
+    lnat needed = 0;
+    nat g, s;
+    step *stp;
+    
+    for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
+       for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
+           if (g == 0 && s == 0) { continue; }
+           stp = &generations[g].steps[s];
+           if (generations[g].steps[0].n_blocks +
+               generations[g].steps[0].n_large_blocks 
+               > generations[g].max_blocks
+               && stp->is_compacted == 0) {
+               needed += 2 * stp->n_blocks;
+           } else {
+               needed += stp->n_blocks;
+           }
+       }
+    }
+    return needed;
+}
+
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+   Debugging
+
+   memInventory() checks for memory leaks by counting up all the
+   blocks we know about and comparing that to the number of blocks
+   allegedly floating around in the system.
+   -------------------------------------------------------------------------- */
+
+#ifdef DEBUG
+
+static lnat
+stepBlocks (step *stp)
+{
+    lnat total_blocks;
+    bdescr *bd;
+
+    total_blocks = stp->n_blocks;    
+    total_blocks += stp->n_old_blocks;
+    for (bd = stp->large_objects; bd; bd = bd->link) {
+       total_blocks += bd->blocks;
+       /* hack for megablock groups: they have an extra block or two in
+          the second and subsequent megablocks where the block
+          descriptors would normally go.
+       */
+       if (bd->blocks > BLOCKS_PER_MBLOCK) {
+           total_blocks -= (MBLOCK_SIZE / BLOCK_SIZE - BLOCKS_PER_MBLOCK)
+               * (bd->blocks/(MBLOCK_SIZE/BLOCK_SIZE));
+       }
+    }
+    return total_blocks;
+}
+
+void
+memInventory(void)
+{
+  nat g, s, i;
+  step *stp;
+  bdescr *bd;
+  lnat total_blocks = 0, free_blocks = 0;
+
+  /* count the blocks we current have */
+
+  for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
+      for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
+         for (bd = capabilities[i].mut_lists[g]; bd != NULL; bd = bd->link) {
+             total_blocks += bd->blocks;
+         }
+      }          
+      for (bd = generations[g].mut_list; bd != NULL; bd = bd->link) {
+         total_blocks += bd->blocks;
+      }
+      for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
+         if (g==0 && s==0) continue;
+         stp = &generations[g].steps[s];
+         total_blocks += stepBlocks(stp);
+      }
+  }
+
+  for (i = 0; i < n_nurseries; i++) {
+      total_blocks += stepBlocks(&nurseries[i]);
+  }
+#ifdef THREADED_RTS
+  // We put pinned object blocks in g0s0, so better count blocks there too.
+  total_blocks += stepBlocks(g0s0);
+#endif
+
+  /* any blocks held by allocate() */
+  for (bd = small_alloc_list; bd; bd = bd->link) {
+    total_blocks += bd->blocks;
+  }
+
+#ifdef PROFILING
+  if (RtsFlags.ProfFlags.doHeapProfile == HEAP_BY_RETAINER) {
+      total_blocks += retainerStackBlocks();
+  }
+#endif
+
+  // count the blocks allocated by the arena allocator
+  total_blocks += arenaBlocks();
+
+  /* count the blocks on the free list */
+  free_blocks = countFreeList();
+
+  if (total_blocks + free_blocks != mblocks_allocated *
+      BLOCKS_PER_MBLOCK) {
+    debugBelch("Blocks: %ld live + %ld free  = %ld total (%ld around)\n",
+           total_blocks, free_blocks, total_blocks + free_blocks,
+           mblocks_allocated * BLOCKS_PER_MBLOCK);
+  }
+
+  ASSERT(total_blocks + free_blocks == mblocks_allocated * BLOCKS_PER_MBLOCK);
+}
+
+
+nat
+countBlocks(bdescr *bd)
+{
+    nat n;
+    for (n=0; bd != NULL; bd=bd->link) {
+       n += bd->blocks;
+    }
+    return n;
+}
+
+/* Full heap sanity check. */
+void
+checkSanity( void )
+{
+    nat g, s;
+
+    if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
+       checkHeap(g0s0->blocks);
+       checkChain(g0s0->large_objects);
+    } else {
+       
+       for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
+           for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
+               if (g == 0 && s == 0) { continue; }
+               ASSERT(countBlocks(generations[g].steps[s].blocks)
+                      == generations[g].steps[s].n_blocks);
+               ASSERT(countBlocks(generations[g].steps[s].large_objects)
+                      == generations[g].steps[s].n_large_blocks);
+               checkHeap(generations[g].steps[s].blocks);
+               checkChain(generations[g].steps[s].large_objects);
+               if (g > 0) {
+                   checkMutableList(generations[g].mut_list, g);
+               }
+           }
+       }
+
+       for (s = 0; s < n_nurseries; s++) {
+           ASSERT(countBlocks(nurseries[s].blocks)
+                  == nurseries[s].n_blocks);
+           ASSERT(countBlocks(nurseries[s].large_objects)
+                  == nurseries[s].n_large_blocks);
+       }
+           
+       checkFreeListSanity();
+    }
+}
+
+/* Nursery sanity check */
+void
+checkNurserySanity( step *stp )
+{
+    bdescr *bd, *prev;
+    nat blocks = 0;
+
+    prev = NULL;
+    for (bd = stp->blocks; bd != NULL; bd = bd->link) {
+       ASSERT(bd->u.back == prev);
+       prev = bd;
+       blocks += bd->blocks;
+    }
+    ASSERT(blocks == stp->n_blocks);
+}
+
+// handy function for use in gdb, because Bdescr() is inlined.
+extern bdescr *_bdescr( StgPtr p );
+
+bdescr *
+_bdescr( StgPtr p )
+{
+    return Bdescr(p);
+}
+
+#endif