includes/rts/storage/GC.h

   1 /* -----------------------------------------------------------------------------
   2  *
   3  * (c) The GHC Team, 1998-2004
   4  *
   5  * External Storage Manger Interface
   6  *
   7  * ---------------------------------------------------------------------------*/
   8
   9 #ifndef RTS_STORAGE_GC_H
  10 #define RTS_STORAGE_GC_H
  11
  12 #include <stddef.h>
  13 #include "rts/OSThreads.h"
  14
  15 /* -----------------------------------------------------------------------------
  16  * Generational GC
  17  *
  18  * We support an arbitrary number of generations, with an arbitrary number
  19  * of steps per generation.  Notes (in no particular order):
  20  *
  21  *       - all generations except the oldest should have the same
  22  *         number of steps.  Multiple steps gives objects a decent
  23  *         chance to age before being promoted, and helps ensure that
  24  *         we don't end up with too many thunks being updated in older
  25  *         generations.
  26  *
  27  *       - the oldest generation has one step.  There's no point in aging
  28  *         objects in the oldest generation.
  29  *
  30  *       - generation 0, step 0 (G0S0) is the allocation area.  It is given
  31  *         a fixed set of blocks during initialisation, and these blocks
  32  *         normally stay in G0S0.  In parallel execution, each
  33  *         Capability has its own nursery.
  34  *
  35  *       - during garbage collection, each step which is an evacuation
  36  *         destination (i.e. all steps except G0S0) is allocated a to-space.
  37  *         evacuated objects are allocated into the step's to-space until
  38  *         GC is finished, when the original step's contents may be freed
  39  *         and replaced by the to-space.
  40  *
  41  *       - the mutable-list is per-generation (not per-step).  G0 doesn't
  42  *         have one (since every garbage collection collects at least G0).
  43  *
  44  *       - block descriptors contain pointers to both the step and the
  45  *         generation that the block belongs to, for convenience.
  46  *
  47  *       - static objects are stored in per-generation lists.  See GC.c for
  48  *         details of how we collect CAFs in the generational scheme.
  49  *
  50  *       - large objects are per-step, and are promoted in the same way
  51  *         as small objects, except that we may allocate large objects into
  52  *         generation 1 initially.
  53  *
  54  * ------------------------------------------------------------------------- */
  55
  56 typedef struct nursery_ {
  57     bdescr *       blocks;
  58     unsigned int   n_blocks;
  59 } nursery;
  60
  61 typedef struct generation_ {
  62     unsigned int   no;                  // generation number
  63
  64     bdescr *       blocks;              // blocks in this gen
  65     unsigned int   n_blocks;            // number of blocks
  66     unsigned int   n_words;             // number of used words
  67
  68     bdescr *       large_objects;       // large objects (doubly linked)
  69     unsigned int   n_large_blocks;      // no. of blocks used by large objs
  70     unsigned int   n_new_large_blocks;  // count freshly allocated large objects
  71
  72     unsigned int   max_blocks;          // max blocks
  73     bdescr        *mut_list;            // mut objects in this gen (not G0)
  74
  75     StgTSO *       threads;             // threads in this gen
  76                                         // linked via global_link
  77     struct generation_ *to;             // destination gen for live objects
  78
  79     // stats information
  80     unsigned int collections;
  81     unsigned int par_collections;
  82     unsigned int failed_promotions;
  83
  84     // ------------------------------------
  85     // Fields below are used during GC only
  86
  87 #if defined(THREADED_RTS)
  88     char pad[128];                      // make sure the following is
  89                                         // on a separate cache line.
  90     SpinLock     sync_large_objects;    // lock for large_objects
  91                                         //    and scavenged_large_objects
  92 #endif
  93
  94     int          mark;                  // mark (not copy)? (old gen only)
  95     int          compact;               // compact (not sweep)? (old gen only)
  96
  97     // During GC, if we are collecting this gen, blocks and n_blocks
  98     // are copied into the following two fields.  After GC, these blocks
  99     // are freed.
 100     bdescr *     old_blocks;            // bdescr of first from-space block
 101     unsigned int n_old_blocks;          // number of blocks in from-space
 102     unsigned int live_estimate;         // for sweeping: estimate of live data
 103
 104     bdescr *     saved_mut_list;
 105
 106     bdescr *     part_blocks;           // partially-full scanned blocks
 107     unsigned int n_part_blocks;         // count of above
 108
 109     bdescr *     scavenged_large_objects;  // live large objs after GC (d-link)
 110     unsigned int n_scavenged_large_blocks; // size (not count) of above
 111
 112     bdescr *     bitmap;                // bitmap for compacting collection
 113
 114     StgTSO *     old_threads;
 115 } generation;
 116
 117 extern generation * generations;
 118 extern generation * g0;
 119 extern generation * oldest_gen;
 120
 121 /* -----------------------------------------------------------------------------
 122    Generic allocation
 123
 124    StgPtr allocate(Capability *cap, nat n)
 125                                 Allocates memory from the nursery in
 126                                 the current Capability.  This can be
 127                                 done without taking a global lock,
 128                                 unlike allocate().
 129
 130    StgPtr allocatePinned(Capability *cap, nat n)
 131                                 Allocates a chunk of contiguous store
 132                                 n words long, which is at a fixed
 133                                 address (won't be moved by GC).
 134                                 Returns a pointer to the first word.
 135                                 Always succeeds.
 136
 137                                 NOTE: the GC can't in general handle
 138                                 pinned objects, so allocatePinned()
 139                                 can only be used for ByteArrays at the
 140                                 moment.
 141
 142                                 Don't forget to TICK_ALLOC_XXX(...)
 143                                 after calling allocate or
 144                                 allocatePinned, for the
 145                                 benefit of the ticky-ticky profiler.
 146
 147    -------------------------------------------------------------------------- */
 148
 149 StgPtr  allocate        ( Capability *cap, lnat n );
 150 StgPtr  allocatePinned  ( Capability *cap, lnat n );
 151
 152 /* memory allocator for executable memory */
 153 void * allocateExec(unsigned int len, void **exec_addr);
 154 void   freeExec (void *p);
 155
 156 // Used by GC checks in external .cmm code:
 157 extern nat alloc_blocks_lim;
 158
 159 /* -----------------------------------------------------------------------------
 160    Performing Garbage Collection
 161    -------------------------------------------------------------------------- */
 162
 163 void performGC(void);
 164 void performMajorGC(void);
 165
 166 /* -----------------------------------------------------------------------------
 167    The CAF table - used to let us revert CAFs in GHCi
 168    -------------------------------------------------------------------------- */
 169
 170 void newCAF     (StgRegTable *reg, StgClosure *);
 171 void newDynCAF  (StgRegTable *reg, StgClosure *);
 172 void revertCAFs (void);
 173
 174 // Request that all CAFs are retained indefinitely.
 175 void setKeepCAFs (void);
 176
 177 /* -----------------------------------------------------------------------------
 178    Stats
 179    -------------------------------------------------------------------------- */
 180
 181 // Returns the total number of bytes allocated since the start of the program.
 182 HsInt64 getAllocations (void);
 183
 184 /* -----------------------------------------------------------------------------
 185    This is the write barrier for MUT_VARs, a.k.a. IORefs.  A
 186    MUT_VAR_CLEAN object is not on the mutable list; a MUT_VAR_DIRTY
 187    is.  When written to, a MUT_VAR_CLEAN turns into a MUT_VAR_DIRTY
 188    and is put on the mutable list.
 189    -------------------------------------------------------------------------- */
 190
 191 void dirty_MUT_VAR(StgRegTable *reg, StgClosure *p);
 192
 193 /* set to disable CAF garbage collection in GHCi. */
 194 /* (needed when dynamic libraries are used). */
 195 extern rtsBool keepCAFs;
 196
 197 INLINE_HEADER void initBdescr(bdescr *bd, generation *gen, generation *dest)
 198 {
 199     bd->gen    = gen;
 200     bd->gen_no = gen->no;
 201     bd->dest   = dest;
 202 }
 203
 204 #endif /* RTS_STORAGE_GC_H */