Small optimisation: allocate nursery blocks contiguously
[ghc-hetmet.git] / rts / sm / Storage.c
1 /* -----------------------------------------------------------------------------
2  *
3  * (c) The GHC Team, 1998-2008
4  *
5  * Storage manager front end
6  *
7  * Documentation on the architecture of the Storage Manager can be
8  * found in the online commentary:
9  * 
10  *   http://hackage.haskell.org/trac/ghc/wiki/Commentary/Rts/Storage
11  *
12  * ---------------------------------------------------------------------------*/
13
14 #include "PosixSource.h"
15 #include "Rts.h"
16
17 #include "Storage.h"
18 #include "RtsUtils.h"
19 #include "Stats.h"
20 #include "BlockAlloc.h"
21 #include "Weak.h"
22 #include "Sanity.h"
23 #include "Arena.h"
24 #include "Capability.h"
25 #include "Schedule.h"
26 #include "RetainerProfile.h"    // for counting memory blocks (memInventory)
27 #include "OSMem.h"
28 #include "Trace.h"
29 #include "GC.h"
30 #include "Evac.h"
31
32 #include <string.h>
33
34 #include "ffi.h"
35
36 /* 
37  * All these globals require sm_mutex to access in THREADED_RTS mode.
38  */
39 StgClosure    *caf_list         = NULL;
40 StgClosure    *revertible_caf_list = NULL;
41 rtsBool       keepCAFs;
42
43 nat alloc_blocks_lim;    /* GC if n_large_blocks in any nursery
44                           * reaches this. */
45
46 bdescr *exec_block;
47
48 generation *generations = NULL; /* all the generations */
49 generation *g0          = NULL; /* generation 0, for convenience */
50 generation *oldest_gen  = NULL; /* oldest generation, for convenience */
51
52 nursery *nurseries = NULL;     /* array of nurseries, size == n_capabilities */
53
54 #ifdef THREADED_RTS
55 /*
56  * Storage manager mutex:  protects all the above state from
57  * simultaneous access by two STG threads.
58  */
59 Mutex sm_mutex;
60 #endif
61
62 static void allocNurseries ( void );
63
64 static void
65 initGeneration (generation *gen, int g)
66 {
67     gen->no = g;
68     gen->collections = 0;
69     gen->par_collections = 0;
70     gen->failed_promotions = 0;
71     gen->max_blocks = 0;
72     gen->blocks = NULL;
73     gen->n_blocks = 0;
74     gen->n_words = 0;
75     gen->live_estimate = 0;
76     gen->old_blocks = NULL;
77     gen->n_old_blocks = 0;
78     gen->large_objects = NULL;
79     gen->n_large_blocks = 0;
80     gen->n_new_large_blocks = 0;
81     gen->mut_list = allocBlock();
82     gen->scavenged_large_objects = NULL;
83     gen->n_scavenged_large_blocks = 0;
84     gen->mark = 0;
85     gen->compact = 0;
86     gen->bitmap = NULL;
87 #ifdef THREADED_RTS
88     initSpinLock(&gen->sync_large_objects);
89 #endif
90     gen->threads = END_TSO_QUEUE;
91     gen->old_threads = END_TSO_QUEUE;
92 }
93
94 void
95 initStorage( void )
96 {
97     nat g, n;
98
99   if (generations != NULL) {
100       // multi-init protection
101       return;
102   }
103
104   initMBlocks();
105
106   /* Sanity check to make sure the LOOKS_LIKE_ macros appear to be
107    * doing something reasonable.
108    */
109   /* We use the NOT_NULL variant or gcc warns that the test is always true */
110   ASSERT(LOOKS_LIKE_INFO_PTR_NOT_NULL((StgWord)&stg_BLOCKING_QUEUE_CLEAN_info));
111   ASSERT(LOOKS_LIKE_CLOSURE_PTR(&stg_dummy_ret_closure));
112   ASSERT(!HEAP_ALLOCED(&stg_dummy_ret_closure));
113   
114   if (RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize != 0 &&
115       RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion > 
116       RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize) {
117     RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize = RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion;
118   }
119
120   if (RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize != 0 &&
121       RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize > 
122       RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize) {
123       errorBelch("maximum heap size (-M) is smaller than minimum alloc area size (-A)");
124       RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize = RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize;
125   }
126
127   initBlockAllocator();
128   
129 #if defined(THREADED_RTS)
130   initMutex(&sm_mutex);
131 #endif
132
133   ACQUIRE_SM_LOCK;
134
135   /* allocate generation info array */
136   generations = (generation *)stgMallocBytes(RtsFlags.GcFlags.generations 
137                                              * sizeof(struct generation_),
138                                              "initStorage: gens");
139
140   /* Initialise all generations */
141   for(g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
142       initGeneration(&generations[g], g);
143   }
144
145   /* A couple of convenience pointers */
146   g0 = &generations[0];
147   oldest_gen = &generations[RtsFlags.GcFlags.generations-1];
148
149   nurseries = stgMallocBytes(n_capabilities * sizeof(struct nursery_),
150                              "initStorage: nurseries");
151   
152   /* Set up the destination pointers in each younger gen. step */
153   for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations-1; g++) {
154       generations[g].to = &generations[g+1];
155   }
156   oldest_gen->to = oldest_gen;
157   
158   /* The oldest generation has one step. */
159   if (RtsFlags.GcFlags.compact || RtsFlags.GcFlags.sweep) {
160       if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
161           errorBelch("WARNING: compact/sweep is incompatible with -G1; disabled");
162       } else {
163           oldest_gen->mark = 1;
164           if (RtsFlags.GcFlags.compact)
165               oldest_gen->compact = 1;
166       }
167   }
168
169   generations[0].max_blocks = 0;
170
171   /* The allocation area.  Policy: keep the allocation area
172    * small to begin with, even if we have a large suggested heap
173    * size.  Reason: we're going to do a major collection first, and we
174    * don't want it to be a big one.  This vague idea is borne out by 
175    * rigorous experimental evidence.
176    */
177   allocNurseries();
178
179   weak_ptr_list = NULL;
180   caf_list = END_OF_STATIC_LIST;
181   revertible_caf_list = END_OF_STATIC_LIST;
182    
183   /* initialise the allocate() interface */
184   alloc_blocks_lim = RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize;
185
186   exec_block = NULL;
187
188 #ifdef THREADED_RTS
189   initSpinLock(&gc_alloc_block_sync);
190   whitehole_spin = 0;
191 #endif
192
193   N = 0;
194
195   // allocate a block for each mut list
196   for (n = 0; n < n_capabilities; n++) {
197       for (g = 1; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
198           capabilities[n].mut_lists[g] = allocBlock();
199       }
200   }
201
202   initGcThreads();
203
204   IF_DEBUG(gc, statDescribeGens());
205
206   RELEASE_SM_LOCK;
207 }
208
209 void
210 exitStorage (void)
211 {
212     stat_exit(calcAllocated());
213 }
214
215 void
216 freeStorage (void)
217 {
218     stgFree(generations);
219     freeAllMBlocks();
220 #if defined(THREADED_RTS)
221     closeMutex(&sm_mutex);
222 #endif
223     stgFree(nurseries);
224     freeGcThreads();
225 }
226
227 /* -----------------------------------------------------------------------------
228    CAF management.
229
230    The entry code for every CAF does the following:
231      
232       - builds a BLACKHOLE in the heap
233       - pushes an update frame pointing to the BLACKHOLE
234       - calls newCaf, below
235       - updates the CAF with a static indirection to the BLACKHOLE
236       
237    Why do we build an BLACKHOLE in the heap rather than just updating
238    the thunk directly?  It's so that we only need one kind of update
239    frame - otherwise we'd need a static version of the update frame too.
240
241    newCaf() does the following:
242        
243       - it puts the CAF on the oldest generation's mutable list.
244         This is so that we treat the CAF as a root when collecting
245         younger generations.
246
247    For GHCI, we have additional requirements when dealing with CAFs:
248
249       - we must *retain* all dynamically-loaded CAFs ever entered,
250         just in case we need them again.
251       - we must be able to *revert* CAFs that have been evaluated, to
252         their pre-evaluated form.
253
254       To do this, we use an additional CAF list.  When newCaf() is
255       called on a dynamically-loaded CAF, we add it to the CAF list
256       instead of the old-generation mutable list, and save away its
257       old info pointer (in caf->saved_info) for later reversion.
258
259       To revert all the CAFs, we traverse the CAF list and reset the
260       info pointer to caf->saved_info, then throw away the CAF list.
261       (see GC.c:revertCAFs()).
262
263       -- SDM 29/1/01
264
265    -------------------------------------------------------------------------- */
266
267 void
268 newCAF(StgRegTable *reg, StgClosure* caf)
269 {
270   if(keepCAFs)
271   {
272     // HACK:
273     // If we are in GHCi _and_ we are using dynamic libraries,
274     // then we can't redirect newCAF calls to newDynCAF (see below),
275     // so we make newCAF behave almost like newDynCAF.
276     // The dynamic libraries might be used by both the interpreted
277     // program and GHCi itself, so they must not be reverted.
278     // This also means that in GHCi with dynamic libraries, CAFs are not
279     // garbage collected. If this turns out to be a problem, we could
280     // do another hack here and do an address range test on caf to figure
281     // out whether it is from a dynamic library.
282     ((StgIndStatic *)caf)->saved_info  = (StgInfoTable *)caf->header.info;
283
284     ACQUIRE_SM_LOCK; // caf_list is global, locked by sm_mutex
285     ((StgIndStatic *)caf)->static_link = caf_list;
286     caf_list = caf;
287     RELEASE_SM_LOCK;
288   }
289   else
290   {
291     // Put this CAF on the mutable list for the old generation.
292     ((StgIndStatic *)caf)->saved_info = NULL;
293     if (oldest_gen->no != 0) {
294         recordMutableCap(caf, regTableToCapability(reg), oldest_gen->no);
295     }
296   }
297 }
298
299 // External API for setting the keepCAFs flag. see #3900.
300 void
301 setKeepCAFs (void)
302 {
303     keepCAFs = 1;
304 }
305
306 // An alternate version of newCaf which is used for dynamically loaded
307 // object code in GHCi.  In this case we want to retain *all* CAFs in
308 // the object code, because they might be demanded at any time from an
309 // expression evaluated on the command line.
310 // Also, GHCi might want to revert CAFs, so we add these to the
311 // revertible_caf_list.
312 //
313 // The linker hackily arranges that references to newCaf from dynamic
314 // code end up pointing to newDynCAF.
315 void
316 newDynCAF (StgRegTable *reg STG_UNUSED, StgClosure *caf)
317 {
318     ACQUIRE_SM_LOCK;
319
320     ((StgIndStatic *)caf)->saved_info  = (StgInfoTable *)caf->header.info;
321     ((StgIndStatic *)caf)->static_link = revertible_caf_list;
322     revertible_caf_list = caf;
323
324     RELEASE_SM_LOCK;
325 }
326
327 /* -----------------------------------------------------------------------------
328    Nursery management.
329    -------------------------------------------------------------------------- */
330
331 static bdescr *
332 allocNursery (bdescr *tail, nat blocks)
333 {
334     bdescr *bd;
335     nat i, n;
336
337     // We allocate the nursery as a single contiguous block and then
338     // divide it into single blocks manually.  This way we guarantee
339     // that the nursery blocks are adjacent, so that the processor's
340     // automatic prefetching works across nursery blocks.  This is a
341     // tiny optimisation (~0.5%), but it's free.
342
343     while (blocks > 0) {
344         n = stg_min(blocks, BLOCKS_PER_MBLOCK);
345         blocks -= n;
346
347         bd = allocGroup(n);
348         for (i = 0; i < n; i++) {
349             initBdescr(&bd[i], g0, g0);
350
351             bd[i].blocks = 1;
352             bd[i].flags = 0;
353
354             if (i > 0) {
355                 bd[i].u.back = &bd[i-1];
356             }
357
358             if (i+1 < n) {
359                 bd[i].link = &bd[i+1];
360             } else {
361                 bd[i].link = tail;
362                 if (tail != NULL) {
363                     tail->u.back = &bd[i];
364                 }
365             }
366
367             bd[i].free = bd[i].start;
368         }
369
370         tail = &bd[0];
371     }
372
373     return &bd[0];
374 }
375
376 static void
377 assignNurseriesToCapabilities (void)
378 {
379     nat i;
380
381     for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
382         capabilities[i].r.rNursery        = &nurseries[i];
383         capabilities[i].r.rCurrentNursery = nurseries[i].blocks;
384         capabilities[i].r.rCurrentAlloc   = NULL;
385     }
386 }
387
388 static void
389 allocNurseries( void )
390
391     nat i;
392
393     for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
394         nurseries[i].blocks = 
395             allocNursery(NULL, RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize);
396         nurseries[i].n_blocks =
397             RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize;
398     }
399     assignNurseriesToCapabilities();
400 }
401       
402 void
403 resetNurseries( void )
404 {
405     nat i;
406     bdescr *bd;
407
408     for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
409         for (bd = nurseries[i].blocks; bd; bd = bd->link) {
410             bd->free = bd->start;
411             ASSERT(bd->gen_no == 0);
412             ASSERT(bd->gen == g0);
413             IF_DEBUG(sanity,memset(bd->start, 0xaa, BLOCK_SIZE));
414         }
415     }
416     assignNurseriesToCapabilities();
417 }
418
419 lnat
420 countNurseryBlocks (void)
421 {
422     nat i;
423     lnat blocks = 0;
424
425     for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
426         blocks += nurseries[i].n_blocks;
427     }
428     return blocks;
429 }
430
431 static void
432 resizeNursery ( nursery *nursery, nat blocks )
433 {
434   bdescr *bd;
435   nat nursery_blocks;
436
437   nursery_blocks = nursery->n_blocks;
438   if (nursery_blocks == blocks) return;
439
440   if (nursery_blocks < blocks) {
441       debugTrace(DEBUG_gc, "increasing size of nursery to %d blocks", 
442                  blocks);
443     nursery->blocks = allocNursery(nursery->blocks, blocks-nursery_blocks);
444   } 
445   else {
446     bdescr *next_bd;
447     
448     debugTrace(DEBUG_gc, "decreasing size of nursery to %d blocks", 
449                blocks);
450
451     bd = nursery->blocks;
452     while (nursery_blocks > blocks) {
453         next_bd = bd->link;
454         next_bd->u.back = NULL;
455         nursery_blocks -= bd->blocks; // might be a large block
456         freeGroup(bd);
457         bd = next_bd;
458     }
459     nursery->blocks = bd;
460     // might have gone just under, by freeing a large block, so make
461     // up the difference.
462     if (nursery_blocks < blocks) {
463         nursery->blocks = allocNursery(nursery->blocks, blocks-nursery_blocks);
464     }
465   }
466   
467   nursery->n_blocks = blocks;
468   ASSERT(countBlocks(nursery->blocks) == nursery->n_blocks);
469 }
470
471 // 
472 // Resize each of the nurseries to the specified size.
473 //
474 void
475 resizeNurseriesFixed (nat blocks)
476 {
477     nat i;
478     for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
479         resizeNursery(&nurseries[i], blocks);
480     }
481 }
482
483 // 
484 // Resize the nurseries to the total specified size.
485 //
486 void
487 resizeNurseries (nat blocks)
488 {
489     // If there are multiple nurseries, then we just divide the number
490     // of available blocks between them.
491     resizeNurseriesFixed(blocks / n_capabilities);
492 }
493
494
495 /* -----------------------------------------------------------------------------
496    move_TSO is called to update the TSO structure after it has been
497    moved from one place to another.
498    -------------------------------------------------------------------------- */
499
500 void
501 move_TSO (StgTSO *src, StgTSO *dest)
502 {
503     ptrdiff_t diff;
504
505     // relocate the stack pointer... 
506     diff = (StgPtr)dest - (StgPtr)src; // In *words* 
507     dest->sp = (StgPtr)dest->sp + diff;
508 }
509
510 /* -----------------------------------------------------------------------------
511    split N blocks off the front of the given bdescr, returning the
512    new block group.  We add the remainder to the large_blocks list
513    in the same step as the original block.
514    -------------------------------------------------------------------------- */
515
516 bdescr *
517 splitLargeBlock (bdescr *bd, nat blocks)
518 {
519     bdescr *new_bd;
520
521     ACQUIRE_SM_LOCK;
522
523     ASSERT(countBlocks(bd->gen->large_objects) == bd->gen->n_large_blocks);
524
525     // subtract the original number of blocks from the counter first
526     bd->gen->n_large_blocks -= bd->blocks;
527
528     new_bd = splitBlockGroup (bd, blocks);
529     initBdescr(new_bd, bd->gen, bd->gen->to);
530     new_bd->flags   = BF_LARGE | (bd->flags & BF_EVACUATED); 
531     // if new_bd is in an old generation, we have to set BF_EVACUATED
532     new_bd->free    = bd->free;
533     dbl_link_onto(new_bd, &bd->gen->large_objects);
534
535     ASSERT(new_bd->free <= new_bd->start + new_bd->blocks * BLOCK_SIZE_W);
536
537     // add the new number of blocks to the counter.  Due to the gaps
538     // for block descriptors, new_bd->blocks + bd->blocks might not be
539     // equal to the original bd->blocks, which is why we do it this way.
540     bd->gen->n_large_blocks += bd->blocks + new_bd->blocks;
541
542     ASSERT(countBlocks(bd->gen->large_objects) == bd->gen->n_large_blocks);
543
544     RELEASE_SM_LOCK;
545
546     return new_bd;
547 }
548
549 /* -----------------------------------------------------------------------------
550    allocate()
551
552    This allocates memory in the current thread - it is intended for
553    use primarily from STG-land where we have a Capability.  It is
554    better than allocate() because it doesn't require taking the
555    sm_mutex lock in the common case.
556
557    Memory is allocated directly from the nursery if possible (but not
558    from the current nursery block, so as not to interfere with
559    Hp/HpLim).
560    -------------------------------------------------------------------------- */
561
562 StgPtr
563 allocate (Capability *cap, lnat n)
564 {
565     bdescr *bd;
566     StgPtr p;
567
568     if (n >= LARGE_OBJECT_THRESHOLD/sizeof(W_)) {
569         lnat req_blocks =  (lnat)BLOCK_ROUND_UP(n*sizeof(W_)) / BLOCK_SIZE;
570
571         // Attempting to allocate an object larger than maxHeapSize
572         // should definitely be disallowed.  (bug #1791)
573         if (RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize > 0 && 
574             req_blocks >= RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize) {
575             heapOverflow();
576             // heapOverflow() doesn't exit (see #2592), but we aren't
577             // in a position to do a clean shutdown here: we
578             // either have to allocate the memory or exit now.
579             // Allocating the memory would be bad, because the user
580             // has requested that we not exceed maxHeapSize, so we
581             // just exit.
582             stg_exit(EXIT_HEAPOVERFLOW);
583         }
584
585         ACQUIRE_SM_LOCK
586         bd = allocGroup(req_blocks);
587         dbl_link_onto(bd, &g0->large_objects);
588         g0->n_large_blocks += bd->blocks; // might be larger than req_blocks
589         g0->n_new_large_blocks += bd->blocks;
590         RELEASE_SM_LOCK;
591         initBdescr(bd, g0, g0);
592         bd->flags = BF_LARGE;
593         bd->free = bd->start + n;
594         return bd->start;
595     }
596
597     /* small allocation (<LARGE_OBJECT_THRESHOLD) */
598
599     TICK_ALLOC_HEAP_NOCTR(n);
600     CCS_ALLOC(CCCS,n);
601     
602     bd = cap->r.rCurrentAlloc;
603     if (bd == NULL || bd->free + n > bd->start + BLOCK_SIZE_W) {
604         
605         // The CurrentAlloc block is full, we need to find another
606         // one.  First, we try taking the next block from the
607         // nursery:
608         bd = cap->r.rCurrentNursery->link;
609         
610         if (bd == NULL || bd->free + n > bd->start + BLOCK_SIZE_W) {
611             // The nursery is empty, or the next block is already
612             // full: allocate a fresh block (we can't fail here).
613             ACQUIRE_SM_LOCK;
614             bd = allocBlock();
615             cap->r.rNursery->n_blocks++;
616             RELEASE_SM_LOCK;
617             initBdescr(bd, g0, g0);
618             bd->flags = 0;
619             // If we had to allocate a new block, then we'll GC
620             // pretty quickly now, because MAYBE_GC() will
621             // notice that CurrentNursery->link is NULL.
622         } else {
623             // we have a block in the nursery: take it and put
624             // it at the *front* of the nursery list, and use it
625             // to allocate() from.
626             cap->r.rCurrentNursery->link = bd->link;
627             if (bd->link != NULL) {
628                 bd->link->u.back = cap->r.rCurrentNursery;
629             }
630         }
631         dbl_link_onto(bd, &cap->r.rNursery->blocks);
632         cap->r.rCurrentAlloc = bd;
633         IF_DEBUG(sanity, checkNurserySanity(cap->r.rNursery));
634     }
635     p = bd->free;
636     bd->free += n;
637
638     IF_DEBUG(sanity, ASSERT(*((StgWord8*)p) == 0xaa));
639     return p;
640 }
641
642 /* ---------------------------------------------------------------------------
643    Allocate a fixed/pinned object.
644
645    We allocate small pinned objects into a single block, allocating a
646    new block when the current one overflows.  The block is chained
647    onto the large_object_list of generation 0.
648
649    NOTE: The GC can't in general handle pinned objects.  This
650    interface is only safe to use for ByteArrays, which have no
651    pointers and don't require scavenging.  It works because the
652    block's descriptor has the BF_LARGE flag set, so the block is
653    treated as a large object and chained onto various lists, rather
654    than the individual objects being copied.  However, when it comes
655    to scavenge the block, the GC will only scavenge the first object.
656    The reason is that the GC can't linearly scan a block of pinned
657    objects at the moment (doing so would require using the
658    mostly-copying techniques).  But since we're restricting ourselves
659    to pinned ByteArrays, not scavenging is ok.
660
661    This function is called by newPinnedByteArray# which immediately
662    fills the allocated memory with a MutableByteArray#.
663    ------------------------------------------------------------------------- */
664
665 StgPtr
666 allocatePinned (Capability *cap, lnat n)
667 {
668     StgPtr p;
669     bdescr *bd;
670
671     // If the request is for a large object, then allocate()
672     // will give us a pinned object anyway.
673     if (n >= LARGE_OBJECT_THRESHOLD/sizeof(W_)) {
674         p = allocate(cap, n);
675         Bdescr(p)->flags |= BF_PINNED;
676         return p;
677     }
678
679     TICK_ALLOC_HEAP_NOCTR(n);
680     CCS_ALLOC(CCCS,n);
681
682     bd = cap->pinned_object_block;
683     
684     // If we don't have a block of pinned objects yet, or the current
685     // one isn't large enough to hold the new object, allocate a new one.
686     if (bd == NULL || (bd->free + n) > (bd->start + BLOCK_SIZE_W)) {
687         ACQUIRE_SM_LOCK;
688         cap->pinned_object_block = bd = allocBlock();
689         dbl_link_onto(bd, &g0->large_objects);
690         g0->n_large_blocks++;
691         g0->n_new_large_blocks++;
692         RELEASE_SM_LOCK;
693         initBdescr(bd, g0, g0);
694         bd->flags  = BF_PINNED | BF_LARGE;
695         bd->free   = bd->start;
696     }
697
698     p = bd->free;
699     bd->free += n;
700     return p;
701 }
702
703 /* -----------------------------------------------------------------------------
704    Write Barriers
705    -------------------------------------------------------------------------- */
706
707 /*
708    This is the write barrier for MUT_VARs, a.k.a. IORefs.  A
709    MUT_VAR_CLEAN object is not on the mutable list; a MUT_VAR_DIRTY
710    is.  When written to, a MUT_VAR_CLEAN turns into a MUT_VAR_DIRTY
711    and is put on the mutable list.
712 */
713 void
714 dirty_MUT_VAR(StgRegTable *reg, StgClosure *p)
715 {
716     Capability *cap = regTableToCapability(reg);
717     if (p->header.info == &stg_MUT_VAR_CLEAN_info) {
718         p->header.info = &stg_MUT_VAR_DIRTY_info;
719         recordClosureMutated(cap,p);
720     }
721 }
722
723 // Setting a TSO's link field with a write barrier.
724 // It is *not* necessary to call this function when
725 //    * setting the link field to END_TSO_QUEUE
726 //    * putting a TSO on the blackhole_queue
727 //    * setting the link field of the currently running TSO, as it
728 //      will already be dirty.
729 void
730 setTSOLink (Capability *cap, StgTSO *tso, StgTSO *target)
731 {
732     if (tso->dirty == 0 && (tso->flags & TSO_LINK_DIRTY) == 0) {
733         tso->flags |= TSO_LINK_DIRTY;
734         recordClosureMutated(cap,(StgClosure*)tso);
735     }
736     tso->_link = target;
737 }
738
739 void
740 setTSOPrev (Capability *cap, StgTSO *tso, StgTSO *target)
741 {
742     if (tso->dirty == 0 && (tso->flags & TSO_LINK_DIRTY) == 0) {
743         tso->flags |= TSO_LINK_DIRTY;
744         recordClosureMutated(cap,(StgClosure*)tso);
745     }
746     tso->block_info.prev = target;
747 }
748
749 void
750 dirty_TSO (Capability *cap, StgTSO *tso)
751 {
752     if (tso->dirty == 0 && (tso->flags & TSO_LINK_DIRTY) == 0) {
753         recordClosureMutated(cap,(StgClosure*)tso);
754     }
755     tso->dirty = 1;
756 }
757
758 /*
759    This is the write barrier for MVARs.  An MVAR_CLEAN objects is not
760    on the mutable list; a MVAR_DIRTY is.  When written to, a
761    MVAR_CLEAN turns into a MVAR_DIRTY and is put on the mutable list.
762    The check for MVAR_CLEAN is inlined at the call site for speed,
763    this really does make a difference on concurrency-heavy benchmarks
764    such as Chaneneos and cheap-concurrency.
765 */
766 void
767 dirty_MVAR(StgRegTable *reg, StgClosure *p)
768 {
769     recordClosureMutated(regTableToCapability(reg),p);
770 }
771
772 /* -----------------------------------------------------------------------------
773  * Stats and stuff
774  * -------------------------------------------------------------------------- */
775
776 /* -----------------------------------------------------------------------------
777  * calcAllocated()
778  *
779  * Approximate how much we've allocated: number of blocks in the
780  * nursery + blocks allocated via allocate() - unused nusery blocks.
781  * This leaves a little slop at the end of each block.
782  * -------------------------------------------------------------------------- */
783
784 lnat
785 calcAllocated( void )
786 {
787   nat allocated;
788   bdescr *bd;
789   nat i;
790
791   allocated = countNurseryBlocks() * BLOCK_SIZE_W;
792   
793   for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
794       Capability *cap;
795       for ( bd = capabilities[i].r.rCurrentNursery->link; 
796             bd != NULL; bd = bd->link ) {
797           allocated -= BLOCK_SIZE_W;
798       }
799       cap = &capabilities[i];
800       if (cap->r.rCurrentNursery->free < 
801           cap->r.rCurrentNursery->start + BLOCK_SIZE_W) {
802           allocated -= (cap->r.rCurrentNursery->start + BLOCK_SIZE_W)
803               - cap->r.rCurrentNursery->free;
804       }
805       if (cap->pinned_object_block != NULL) {
806           allocated -= (cap->pinned_object_block->start + BLOCK_SIZE_W) - 
807               cap->pinned_object_block->free;
808       }
809   }
810
811   allocated += g0->n_new_large_blocks * BLOCK_SIZE_W;
812
813   return allocated;
814 }  
815
816 /* Approximate the amount of live data in the heap.  To be called just
817  * after garbage collection (see GarbageCollect()).
818  */
819 lnat calcLiveBlocks (void)
820 {
821   nat g;
822   lnat live = 0;
823   generation *gen;
824
825   for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
826       /* approximate amount of live data (doesn't take into account slop
827        * at end of each block).
828        */
829       gen = &generations[g];
830       live += gen->n_large_blocks + gen->n_blocks;
831   }
832   return live;
833 }
834
835 lnat countOccupied (bdescr *bd)
836 {
837     lnat words;
838
839     words = 0;
840     for (; bd != NULL; bd = bd->link) {
841         ASSERT(bd->free <= bd->start + bd->blocks * BLOCK_SIZE_W);
842         words += bd->free - bd->start;
843     }
844     return words;
845 }
846
847 // Return an accurate count of the live data in the heap, excluding
848 // generation 0.
849 lnat calcLiveWords (void)
850 {
851     nat g;
852     lnat live;
853     generation *gen;
854     
855     live = 0;
856     for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
857         gen = &generations[g];
858         live += gen->n_words + countOccupied(gen->large_objects);
859     }
860     return live;
861 }
862
863 /* Approximate the number of blocks that will be needed at the next
864  * garbage collection.
865  *
866  * Assume: all data currently live will remain live.  Generationss
867  * that will be collected next time will therefore need twice as many
868  * blocks since all the data will be copied.
869  */
870 extern lnat 
871 calcNeeded(void)
872 {
873     lnat needed = 0;
874     nat g;
875     generation *gen;
876     
877     for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
878         gen = &generations[g];
879
880         // we need at least this much space
881         needed += gen->n_blocks + gen->n_large_blocks;
882         
883         // any additional space needed to collect this gen next time?
884         if (g == 0 || // always collect gen 0
885             (gen->n_blocks + gen->n_large_blocks > gen->max_blocks)) {
886             // we will collect this gen next time
887             if (gen->mark) {
888                 //  bitmap:
889                 needed += gen->n_blocks / BITS_IN(W_);
890                 //  mark stack:
891                 needed += gen->n_blocks / 100;
892             }
893             if (gen->compact) {
894                 continue; // no additional space needed for compaction
895             } else {
896                 needed += gen->n_blocks;
897             }
898         }
899     }
900     return needed;
901 }
902
903 /* ----------------------------------------------------------------------------
904    Executable memory
905
906    Executable memory must be managed separately from non-executable
907    memory.  Most OSs these days require you to jump through hoops to
908    dynamically allocate executable memory, due to various security
909    measures.
910
911    Here we provide a small memory allocator for executable memory.
912    Memory is managed with a page granularity; we allocate linearly
913    in the page, and when the page is emptied (all objects on the page
914    are free) we free the page again, not forgetting to make it
915    non-executable.
916
917    TODO: The inability to handle objects bigger than BLOCK_SIZE_W means that
918          the linker cannot use allocateExec for loading object code files
919          on Windows. Once allocateExec can handle larger objects, the linker
920          should be modified to use allocateExec instead of VirtualAlloc.
921    ------------------------------------------------------------------------- */
922
923 #if defined(linux_HOST_OS)
924
925 // On Linux we need to use libffi for allocating executable memory,
926 // because it knows how to work around the restrictions put in place
927 // by SELinux.
928
929 void *allocateExec (nat bytes, void **exec_ret)
930 {
931     void **ret, **exec;
932     ACQUIRE_SM_LOCK;
933     ret = ffi_closure_alloc (sizeof(void *) + (size_t)bytes, (void**)&exec);
934     RELEASE_SM_LOCK;
935     if (ret == NULL) return ret;
936     *ret = ret; // save the address of the writable mapping, for freeExec().
937     *exec_ret = exec + 1;
938     return (ret + 1);
939 }
940
941 // freeExec gets passed the executable address, not the writable address. 
942 void freeExec (void *addr)
943 {
944     void *writable;
945     writable = *((void**)addr - 1);
946     ACQUIRE_SM_LOCK;
947     ffi_closure_free (writable);
948     RELEASE_SM_LOCK
949 }
950
951 #else
952
953 void *allocateExec (nat bytes, void **exec_ret)
954 {
955     void *ret;
956     nat n;
957
958     ACQUIRE_SM_LOCK;
959
960     // round up to words.
961     n  = (bytes + sizeof(W_) + 1) / sizeof(W_);
962
963     if (n+1 > BLOCK_SIZE_W) {
964         barf("allocateExec: can't handle large objects");
965     }
966
967     if (exec_block == NULL || 
968         exec_block->free + n + 1 > exec_block->start + BLOCK_SIZE_W) {
969         bdescr *bd;
970         lnat pagesize = getPageSize();
971         bd = allocGroup(stg_max(1, pagesize / BLOCK_SIZE));
972         debugTrace(DEBUG_gc, "allocate exec block %p", bd->start);
973         bd->gen_no = 0;
974         bd->flags = BF_EXEC;
975         bd->link = exec_block;
976         if (exec_block != NULL) {
977             exec_block->u.back = bd;
978         }
979         bd->u.back = NULL;
980         setExecutable(bd->start, bd->blocks * BLOCK_SIZE, rtsTrue);
981         exec_block = bd;
982     }
983     *(exec_block->free) = n;  // store the size of this chunk
984     exec_block->gen_no += n;  // gen_no stores the number of words allocated
985     ret = exec_block->free + 1;
986     exec_block->free += n + 1;
987
988     RELEASE_SM_LOCK
989     *exec_ret = ret;
990     return ret;
991 }
992
993 void freeExec (void *addr)
994 {
995     StgPtr p = (StgPtr)addr - 1;
996     bdescr *bd = Bdescr((StgPtr)p);
997
998     if ((bd->flags & BF_EXEC) == 0) {
999         barf("freeExec: not executable");
1000     }
1001
1002     if (*(StgPtr)p == 0) {
1003         barf("freeExec: already free?");
1004     }
1005
1006     ACQUIRE_SM_LOCK;
1007
1008     bd->gen_no -= *(StgPtr)p;
1009     *(StgPtr)p = 0;
1010
1011     if (bd->gen_no == 0) {
1012         // Free the block if it is empty, but not if it is the block at
1013         // the head of the queue.
1014         if (bd != exec_block) {
1015             debugTrace(DEBUG_gc, "free exec block %p", bd->start);
1016             dbl_link_remove(bd, &exec_block);
1017             setExecutable(bd->start, bd->blocks * BLOCK_SIZE, rtsFalse);
1018             freeGroup(bd);
1019         } else {
1020             bd->free = bd->start;
1021         }
1022     }
1023
1024     RELEASE_SM_LOCK
1025 }    
1026
1027 #endif /* mingw32_HOST_OS */
1028
1029 #ifdef DEBUG
1030
1031 // handy function for use in gdb, because Bdescr() is inlined.
1032 extern bdescr *_bdescr( StgPtr p );
1033
1034 bdescr *
1035 _bdescr( StgPtr p )
1036 {
1037     return Bdescr(p);
1038 }
1039
1040 #endif