A sanity check
[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_BLACKHOLE_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 = NULL;
181   revertible_caf_list = NULL;
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 CAF_BLACKHOLE in the heap
233       - pushes an update frame pointing to the CAF_BLACKHOLE
234       - invokes UPD_CAF(), which:
235           - calls newCaf, below
236           - updates the CAF with a static indirection to the CAF_BLACKHOLE
237       
238    Why do we build a BLACKHOLE in the heap rather than just updating
239    the thunk directly?  It's so that we only need one kind of update
240    frame - otherwise we'd need a static version of the update frame too.
241
242    newCaf() does the following:
243        
244       - it puts the CAF on the oldest generation's mutable list.
245         This is so that we treat the CAF as a root when collecting
246         younger generations.
247
248    For GHCI, we have additional requirements when dealing with CAFs:
249
250       - we must *retain* all dynamically-loaded CAFs ever entered,
251         just in case we need them again.
252       - we must be able to *revert* CAFs that have been evaluated, to
253         their pre-evaluated form.
254
255       To do this, we use an additional CAF list.  When newCaf() is
256       called on a dynamically-loaded CAF, we add it to the CAF list
257       instead of the old-generation mutable list, and save away its
258       old info pointer (in caf->saved_info) for later reversion.
259
260       To revert all the CAFs, we traverse the CAF list and reset the
261       info pointer to caf->saved_info, then throw away the CAF list.
262       (see GC.c:revertCAFs()).
263
264       -- SDM 29/1/01
265
266    -------------------------------------------------------------------------- */
267
268 void
269 newCAF(StgRegTable *reg, StgClosure* caf)
270 {
271 #ifdef DYNAMIC
272   if(keepCAFs)
273   {
274     // HACK:
275     // If we are in GHCi _and_ we are using dynamic libraries,
276     // then we can't redirect newCAF calls to newDynCAF (see below),
277     // so we make newCAF behave almost like newDynCAF.
278     // The dynamic libraries might be used by both the interpreted
279     // program and GHCi itself, so they must not be reverted.
280     // This also means that in GHCi with dynamic libraries, CAFs are not
281     // garbage collected. If this turns out to be a problem, we could
282     // do another hack here and do an address range test on caf to figure
283     // out whether it is from a dynamic library.
284     ((StgIndStatic *)caf)->saved_info  = (StgInfoTable *)caf->header.info;
285
286     ACQUIRE_SM_LOCK; // caf_list is global, locked by sm_mutex
287     ((StgIndStatic *)caf)->static_link = caf_list;
288     caf_list = caf;
289     RELEASE_SM_LOCK;
290   }
291   else
292 #endif
293   {
294     // Put this CAF on the mutable list for the old generation.
295     ((StgIndStatic *)caf)->saved_info = NULL;
296     recordMutableCap(caf, regTableToCapability(reg), oldest_gen->no);
297   }
298 }
299
300 // An alternate version of newCaf which is used for dynamically loaded
301 // object code in GHCi.  In this case we want to retain *all* CAFs in
302 // the object code, because they might be demanded at any time from an
303 // expression evaluated on the command line.
304 // Also, GHCi might want to revert CAFs, so we add these to the
305 // revertible_caf_list.
306 //
307 // The linker hackily arranges that references to newCaf from dynamic
308 // code end up pointing to newDynCAF.
309 void
310 newDynCAF (StgRegTable *reg STG_UNUSED, StgClosure *caf)
311 {
312     ACQUIRE_SM_LOCK;
313
314     ((StgIndStatic *)caf)->saved_info  = (StgInfoTable *)caf->header.info;
315     ((StgIndStatic *)caf)->static_link = revertible_caf_list;
316     revertible_caf_list = caf;
317
318     RELEASE_SM_LOCK;
319 }
320
321 /* -----------------------------------------------------------------------------
322    Nursery management.
323    -------------------------------------------------------------------------- */
324
325 static bdescr *
326 allocNursery (bdescr *tail, nat blocks)
327 {
328     bdescr *bd;
329     nat i;
330
331     // Allocate a nursery: we allocate fresh blocks one at a time and
332     // cons them on to the front of the list, not forgetting to update
333     // the back pointer on the tail of the list to point to the new block.
334     for (i=0; i < blocks; i++) {
335         // @LDV profiling
336         /*
337           processNursery() in LdvProfile.c assumes that every block group in
338           the nursery contains only a single block. So, if a block group is
339           given multiple blocks, change processNursery() accordingly.
340         */
341         bd = allocBlock();
342         bd->link = tail;
343         // double-link the nursery: we might need to insert blocks
344         if (tail != NULL) {
345             tail->u.back = bd;
346         }
347         initBdescr(bd, g0, g0);
348         bd->flags = 0;
349         bd->free = bd->start;
350         tail = bd;
351     }
352     tail->u.back = NULL;
353     return tail;
354 }
355
356 static void
357 assignNurseriesToCapabilities (void)
358 {
359     nat i;
360
361     for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
362         capabilities[i].r.rNursery        = &nurseries[i];
363         capabilities[i].r.rCurrentNursery = nurseries[i].blocks;
364         capabilities[i].r.rCurrentAlloc   = NULL;
365     }
366 }
367
368 static void
369 allocNurseries( void )
370
371     nat i;
372
373     for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
374         nurseries[i].blocks = 
375             allocNursery(NULL, RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize);
376         nurseries[i].n_blocks =
377             RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize;
378     }
379     assignNurseriesToCapabilities();
380 }
381       
382 void
383 resetNurseries( void )
384 {
385     nat i;
386     bdescr *bd;
387
388     for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
389         for (bd = nurseries[i].blocks; bd; bd = bd->link) {
390             bd->free = bd->start;
391             ASSERT(bd->gen_no == 0);
392             ASSERT(bd->gen == g0);
393             IF_DEBUG(sanity,memset(bd->start, 0xaa, BLOCK_SIZE));
394         }
395     }
396     assignNurseriesToCapabilities();
397 }
398
399 lnat
400 countNurseryBlocks (void)
401 {
402     nat i;
403     lnat blocks = 0;
404
405     for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
406         blocks += nurseries[i].n_blocks;
407     }
408     return blocks;
409 }
410
411 static void
412 resizeNursery ( nursery *nursery, nat blocks )
413 {
414   bdescr *bd;
415   nat nursery_blocks;
416
417   nursery_blocks = nursery->n_blocks;
418   if (nursery_blocks == blocks) return;
419
420   if (nursery_blocks < blocks) {
421       debugTrace(DEBUG_gc, "increasing size of nursery to %d blocks", 
422                  blocks);
423     nursery->blocks = allocNursery(nursery->blocks, blocks-nursery_blocks);
424   } 
425   else {
426     bdescr *next_bd;
427     
428     debugTrace(DEBUG_gc, "decreasing size of nursery to %d blocks", 
429                blocks);
430
431     bd = nursery->blocks;
432     while (nursery_blocks > blocks) {
433         next_bd = bd->link;
434         next_bd->u.back = NULL;
435         nursery_blocks -= bd->blocks; // might be a large block
436         freeGroup(bd);
437         bd = next_bd;
438     }
439     nursery->blocks = bd;
440     // might have gone just under, by freeing a large block, so make
441     // up the difference.
442     if (nursery_blocks < blocks) {
443         nursery->blocks = allocNursery(nursery->blocks, blocks-nursery_blocks);
444     }
445   }
446   
447   nursery->n_blocks = blocks;
448   ASSERT(countBlocks(nursery->blocks) == nursery->n_blocks);
449 }
450
451 // 
452 // Resize each of the nurseries to the specified size.
453 //
454 void
455 resizeNurseriesFixed (nat blocks)
456 {
457     nat i;
458     for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
459         resizeNursery(&nurseries[i], blocks);
460     }
461 }
462
463 // 
464 // Resize the nurseries to the total specified size.
465 //
466 void
467 resizeNurseries (nat blocks)
468 {
469     // If there are multiple nurseries, then we just divide the number
470     // of available blocks between them.
471     resizeNurseriesFixed(blocks / n_capabilities);
472 }
473
474
475 /* -----------------------------------------------------------------------------
476    move_TSO is called to update the TSO structure after it has been
477    moved from one place to another.
478    -------------------------------------------------------------------------- */
479
480 void
481 move_TSO (StgTSO *src, StgTSO *dest)
482 {
483     ptrdiff_t diff;
484
485     // relocate the stack pointer... 
486     diff = (StgPtr)dest - (StgPtr)src; // In *words* 
487     dest->sp = (StgPtr)dest->sp + diff;
488 }
489
490 /* -----------------------------------------------------------------------------
491    split N blocks off the front of the given bdescr, returning the
492    new block group.  We add the remainder to the large_blocks list
493    in the same step as the original block.
494    -------------------------------------------------------------------------- */
495
496 bdescr *
497 splitLargeBlock (bdescr *bd, nat blocks)
498 {
499     bdescr *new_bd;
500
501     ACQUIRE_SM_LOCK;
502
503     ASSERT(countBlocks(bd->gen->large_objects) == bd->gen->n_large_blocks);
504
505     // subtract the original number of blocks from the counter first
506     bd->gen->n_large_blocks -= bd->blocks;
507
508     new_bd = splitBlockGroup (bd, blocks);
509     initBdescr(new_bd, bd->gen, bd->gen->to);
510     new_bd->flags   = BF_LARGE | (bd->flags & BF_EVACUATED); 
511     // if new_bd is in an old generation, we have to set BF_EVACUATED
512     new_bd->free    = bd->free;
513     dbl_link_onto(new_bd, &bd->gen->large_objects);
514
515     ASSERT(new_bd->free <= new_bd->start + new_bd->blocks * BLOCK_SIZE_W);
516
517     // add the new number of blocks to the counter.  Due to the gaps
518     // for block descriptors, new_bd->blocks + bd->blocks might not be
519     // equal to the original bd->blocks, which is why we do it this way.
520     bd->gen->n_large_blocks += bd->blocks + new_bd->blocks;
521
522     ASSERT(countBlocks(bd->gen->large_objects) == bd->gen->n_large_blocks);
523
524     RELEASE_SM_LOCK;
525
526     return new_bd;
527 }
528
529 /* -----------------------------------------------------------------------------
530    allocate()
531
532    This allocates memory in the current thread - it is intended for
533    use primarily from STG-land where we have a Capability.  It is
534    better than allocate() because it doesn't require taking the
535    sm_mutex lock in the common case.
536
537    Memory is allocated directly from the nursery if possible (but not
538    from the current nursery block, so as not to interfere with
539    Hp/HpLim).
540    -------------------------------------------------------------------------- */
541
542 StgPtr
543 allocate (Capability *cap, lnat n)
544 {
545     bdescr *bd;
546     StgPtr p;
547
548     if (n >= LARGE_OBJECT_THRESHOLD/sizeof(W_)) {
549         lnat req_blocks =  (lnat)BLOCK_ROUND_UP(n*sizeof(W_)) / BLOCK_SIZE;
550
551         // Attempting to allocate an object larger than maxHeapSize
552         // should definitely be disallowed.  (bug #1791)
553         if (RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize > 0 && 
554             req_blocks >= RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize) {
555             heapOverflow();
556             // heapOverflow() doesn't exit (see #2592), but we aren't
557             // in a position to do a clean shutdown here: we
558             // either have to allocate the memory or exit now.
559             // Allocating the memory would be bad, because the user
560             // has requested that we not exceed maxHeapSize, so we
561             // just exit.
562             stg_exit(EXIT_HEAPOVERFLOW);
563         }
564
565         ACQUIRE_SM_LOCK
566         bd = allocGroup(req_blocks);
567         dbl_link_onto(bd, &g0->large_objects);
568         g0->n_large_blocks += bd->blocks; // might be larger than req_blocks
569         g0->n_new_large_blocks += bd->blocks;
570         RELEASE_SM_LOCK;
571         initBdescr(bd, g0, g0);
572         bd->flags = BF_LARGE;
573         bd->free = bd->start + n;
574         return bd->start;
575     }
576
577     /* small allocation (<LARGE_OBJECT_THRESHOLD) */
578
579     TICK_ALLOC_HEAP_NOCTR(n);
580     CCS_ALLOC(CCCS,n);
581     
582     bd = cap->r.rCurrentAlloc;
583     if (bd == NULL || bd->free + n > bd->start + BLOCK_SIZE_W) {
584         
585         // The CurrentAlloc block is full, we need to find another
586         // one.  First, we try taking the next block from the
587         // nursery:
588         bd = cap->r.rCurrentNursery->link;
589         
590         if (bd == NULL || bd->free + n > bd->start + BLOCK_SIZE_W) {
591             // The nursery is empty, or the next block is already
592             // full: allocate a fresh block (we can't fail here).
593             ACQUIRE_SM_LOCK;
594             bd = allocBlock();
595             cap->r.rNursery->n_blocks++;
596             RELEASE_SM_LOCK;
597             initBdescr(bd, g0, g0);
598             bd->flags = 0;
599             // If we had to allocate a new block, then we'll GC
600             // pretty quickly now, because MAYBE_GC() will
601             // notice that CurrentNursery->link is NULL.
602         } else {
603             // we have a block in the nursery: take it and put
604             // it at the *front* of the nursery list, and use it
605             // to allocate() from.
606             cap->r.rCurrentNursery->link = bd->link;
607             if (bd->link != NULL) {
608                 bd->link->u.back = cap->r.rCurrentNursery;
609             }
610         }
611         dbl_link_onto(bd, &cap->r.rNursery->blocks);
612         cap->r.rCurrentAlloc = bd;
613         IF_DEBUG(sanity, checkNurserySanity(cap->r.rNursery));
614     }
615     p = bd->free;
616     bd->free += n;
617
618     IF_DEBUG(sanity, ASSERT(*((StgWord8*)p) == 0xaa));
619     return p;
620 }
621
622 /* ---------------------------------------------------------------------------
623    Allocate a fixed/pinned object.
624
625    We allocate small pinned objects into a single block, allocating a
626    new block when the current one overflows.  The block is chained
627    onto the large_object_list of generation 0.
628
629    NOTE: The GC can't in general handle pinned objects.  This
630    interface is only safe to use for ByteArrays, which have no
631    pointers and don't require scavenging.  It works because the
632    block's descriptor has the BF_LARGE flag set, so the block is
633    treated as a large object and chained onto various lists, rather
634    than the individual objects being copied.  However, when it comes
635    to scavenge the block, the GC will only scavenge the first object.
636    The reason is that the GC can't linearly scan a block of pinned
637    objects at the moment (doing so would require using the
638    mostly-copying techniques).  But since we're restricting ourselves
639    to pinned ByteArrays, not scavenging is ok.
640
641    This function is called by newPinnedByteArray# which immediately
642    fills the allocated memory with a MutableByteArray#.
643    ------------------------------------------------------------------------- */
644
645 StgPtr
646 allocatePinned (Capability *cap, lnat n)
647 {
648     StgPtr p;
649     bdescr *bd;
650
651     // If the request is for a large object, then allocate()
652     // will give us a pinned object anyway.
653     if (n >= LARGE_OBJECT_THRESHOLD/sizeof(W_)) {
654         p = allocate(cap, n);
655         Bdescr(p)->flags |= BF_PINNED;
656         return p;
657     }
658
659     TICK_ALLOC_HEAP_NOCTR(n);
660     CCS_ALLOC(CCCS,n);
661
662     bd = cap->pinned_object_block;
663     
664     // If we don't have a block of pinned objects yet, or the current
665     // one isn't large enough to hold the new object, allocate a new one.
666     if (bd == NULL || (bd->free + n) > (bd->start + BLOCK_SIZE_W)) {
667         ACQUIRE_SM_LOCK;
668         cap->pinned_object_block = bd = allocBlock();
669         dbl_link_onto(bd, &g0->large_objects);
670         g0->n_large_blocks++;
671         g0->n_new_large_blocks++;
672         RELEASE_SM_LOCK;
673         initBdescr(bd, g0, g0);
674         bd->flags  = BF_PINNED | BF_LARGE;
675         bd->free   = bd->start;
676     }
677
678     p = bd->free;
679     bd->free += n;
680     return p;
681 }
682
683 /* -----------------------------------------------------------------------------
684    Write Barriers
685    -------------------------------------------------------------------------- */
686
687 /*
688    This is the write barrier for MUT_VARs, a.k.a. IORefs.  A
689    MUT_VAR_CLEAN object is not on the mutable list; a MUT_VAR_DIRTY
690    is.  When written to, a MUT_VAR_CLEAN turns into a MUT_VAR_DIRTY
691    and is put on the mutable list.
692 */
693 void
694 dirty_MUT_VAR(StgRegTable *reg, StgClosure *p)
695 {
696     Capability *cap = regTableToCapability(reg);
697     bdescr *bd;
698     if (p->header.info == &stg_MUT_VAR_CLEAN_info) {
699         p->header.info = &stg_MUT_VAR_DIRTY_info;
700         bd = Bdescr((StgPtr)p);
701         if (bd->gen_no > 0) recordMutableCap(p,cap,bd->gen_no);
702     }
703 }
704
705 // Setting a TSO's link field with a write barrier.
706 // It is *not* necessary to call this function when
707 //    * setting the link field to END_TSO_QUEUE
708 //    * putting a TSO on the blackhole_queue
709 //    * setting the link field of the currently running TSO, as it
710 //      will already be dirty.
711 void
712 setTSOLink (Capability *cap, StgTSO *tso, StgTSO *target)
713 {
714     bdescr *bd;
715     if (tso->dirty == 0 && (tso->flags & TSO_LINK_DIRTY) == 0) {
716         tso->flags |= TSO_LINK_DIRTY;
717         bd = Bdescr((StgPtr)tso);
718         if (bd->gen_no > 0) recordMutableCap((StgClosure*)tso,cap,bd->gen_no);
719     }
720     tso->_link = target;
721 }
722
723 void
724 dirty_TSO (Capability *cap, StgTSO *tso)
725 {
726     bdescr *bd;
727     if (tso->dirty == 0 && (tso->flags & TSO_LINK_DIRTY) == 0) {
728         bd = Bdescr((StgPtr)tso);
729         if (bd->gen_no > 0) recordMutableCap((StgClosure*)tso,cap,bd->gen_no);
730     }
731     tso->dirty = 1;
732 }
733
734 /*
735    This is the write barrier for MVARs.  An MVAR_CLEAN objects is not
736    on the mutable list; a MVAR_DIRTY is.  When written to, a
737    MVAR_CLEAN turns into a MVAR_DIRTY and is put on the mutable list.
738    The check for MVAR_CLEAN is inlined at the call site for speed,
739    this really does make a difference on concurrency-heavy benchmarks
740    such as Chaneneos and cheap-concurrency.
741 */
742 void
743 dirty_MVAR(StgRegTable *reg, StgClosure *p)
744 {
745     Capability *cap = regTableToCapability(reg);
746     bdescr *bd;
747     bd = Bdescr((StgPtr)p);
748     if (bd->gen_no > 0) recordMutableCap(p,cap,bd->gen_no);
749 }
750
751 /* -----------------------------------------------------------------------------
752  * Stats and stuff
753  * -------------------------------------------------------------------------- */
754
755 /* -----------------------------------------------------------------------------
756  * calcAllocated()
757  *
758  * Approximate how much we've allocated: number of blocks in the
759  * nursery + blocks allocated via allocate() - unused nusery blocks.
760  * This leaves a little slop at the end of each block.
761  * -------------------------------------------------------------------------- */
762
763 lnat
764 calcAllocated( void )
765 {
766   nat allocated;
767   bdescr *bd;
768   nat i;
769
770   allocated = countNurseryBlocks() * BLOCK_SIZE_W;
771   
772   for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
773       Capability *cap;
774       for ( bd = capabilities[i].r.rCurrentNursery->link; 
775             bd != NULL; bd = bd->link ) {
776           allocated -= BLOCK_SIZE_W;
777       }
778       cap = &capabilities[i];
779       if (cap->r.rCurrentNursery->free < 
780           cap->r.rCurrentNursery->start + BLOCK_SIZE_W) {
781           allocated -= (cap->r.rCurrentNursery->start + BLOCK_SIZE_W)
782               - cap->r.rCurrentNursery->free;
783       }
784       if (cap->pinned_object_block != NULL) {
785           allocated -= (cap->pinned_object_block->start + BLOCK_SIZE_W) - 
786               cap->pinned_object_block->free;
787       }
788   }
789
790   allocated += g0->n_new_large_blocks * BLOCK_SIZE_W;
791
792   return allocated;
793 }  
794
795 /* Approximate the amount of live data in the heap.  To be called just
796  * after garbage collection (see GarbageCollect()).
797  */
798 lnat calcLiveBlocks (void)
799 {
800   nat g;
801   lnat live = 0;
802   generation *gen;
803
804   for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
805       /* approximate amount of live data (doesn't take into account slop
806        * at end of each block).
807        */
808       gen = &generations[g];
809       live += gen->n_large_blocks + gen->n_blocks;
810   }
811   return live;
812 }
813
814 lnat countOccupied (bdescr *bd)
815 {
816     lnat words;
817
818     words = 0;
819     for (; bd != NULL; bd = bd->link) {
820         ASSERT(bd->free <= bd->start + bd->blocks * BLOCK_SIZE_W);
821         words += bd->free - bd->start;
822     }
823     return words;
824 }
825
826 // Return an accurate count of the live data in the heap, excluding
827 // generation 0.
828 lnat calcLiveWords (void)
829 {
830     nat g;
831     lnat live;
832     generation *gen;
833     
834     live = 0;
835     for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
836         gen = &generations[g];
837         live += gen->n_words + countOccupied(gen->large_objects);
838     }
839     return live;
840 }
841
842 /* Approximate the number of blocks that will be needed at the next
843  * garbage collection.
844  *
845  * Assume: all data currently live will remain live.  Generationss
846  * that will be collected next time will therefore need twice as many
847  * blocks since all the data will be copied.
848  */
849 extern lnat 
850 calcNeeded(void)
851 {
852     lnat needed = 0;
853     nat g;
854     generation *gen;
855     
856     for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
857         gen = &generations[g];
858
859         // we need at least this much space
860         needed += gen->n_blocks + gen->n_large_blocks;
861         
862         // any additional space needed to collect this gen next time?
863         if (g == 0 || // always collect gen 0
864             (gen->n_blocks + gen->n_large_blocks > gen->max_blocks)) {
865             // we will collect this gen next time
866             if (gen->mark) {
867                 //  bitmap:
868                 needed += gen->n_blocks / BITS_IN(W_);
869                 //  mark stack:
870                 needed += gen->n_blocks / 100;
871             }
872             if (gen->compact) {
873                 continue; // no additional space needed for compaction
874             } else {
875                 needed += gen->n_blocks;
876             }
877         }
878     }
879     return needed;
880 }
881
882 /* ----------------------------------------------------------------------------
883    Executable memory
884
885    Executable memory must be managed separately from non-executable
886    memory.  Most OSs these days require you to jump through hoops to
887    dynamically allocate executable memory, due to various security
888    measures.
889
890    Here we provide a small memory allocator for executable memory.
891    Memory is managed with a page granularity; we allocate linearly
892    in the page, and when the page is emptied (all objects on the page
893    are free) we free the page again, not forgetting to make it
894    non-executable.
895
896    TODO: The inability to handle objects bigger than BLOCK_SIZE_W means that
897          the linker cannot use allocateExec for loading object code files
898          on Windows. Once allocateExec can handle larger objects, the linker
899          should be modified to use allocateExec instead of VirtualAlloc.
900    ------------------------------------------------------------------------- */
901
902 #if defined(linux_HOST_OS)
903
904 // On Linux we need to use libffi for allocating executable memory,
905 // because it knows how to work around the restrictions put in place
906 // by SELinux.
907
908 void *allocateExec (nat bytes, void **exec_ret)
909 {
910     void **ret, **exec;
911     ACQUIRE_SM_LOCK;
912     ret = ffi_closure_alloc (sizeof(void *) + (size_t)bytes, (void**)&exec);
913     RELEASE_SM_LOCK;
914     if (ret == NULL) return ret;
915     *ret = ret; // save the address of the writable mapping, for freeExec().
916     *exec_ret = exec + 1;
917     return (ret + 1);
918 }
919
920 // freeExec gets passed the executable address, not the writable address. 
921 void freeExec (void *addr)
922 {
923     void *writable;
924     writable = *((void**)addr - 1);
925     ACQUIRE_SM_LOCK;
926     ffi_closure_free (writable);
927     RELEASE_SM_LOCK
928 }
929
930 #else
931
932 void *allocateExec (nat bytes, void **exec_ret)
933 {
934     void *ret;
935     nat n;
936
937     ACQUIRE_SM_LOCK;
938
939     // round up to words.
940     n  = (bytes + sizeof(W_) + 1) / sizeof(W_);
941
942     if (n+1 > BLOCK_SIZE_W) {
943         barf("allocateExec: can't handle large objects");
944     }
945
946     if (exec_block == NULL || 
947         exec_block->free + n + 1 > exec_block->start + BLOCK_SIZE_W) {
948         bdescr *bd;
949         lnat pagesize = getPageSize();
950         bd = allocGroup(stg_max(1, pagesize / BLOCK_SIZE));
951         debugTrace(DEBUG_gc, "allocate exec block %p", bd->start);
952         bd->gen_no = 0;
953         bd->flags = BF_EXEC;
954         bd->link = exec_block;
955         if (exec_block != NULL) {
956             exec_block->u.back = bd;
957         }
958         bd->u.back = NULL;
959         setExecutable(bd->start, bd->blocks * BLOCK_SIZE, rtsTrue);
960         exec_block = bd;
961     }
962     *(exec_block->free) = n;  // store the size of this chunk
963     exec_block->gen_no += n;  // gen_no stores the number of words allocated
964     ret = exec_block->free + 1;
965     exec_block->free += n + 1;
966
967     RELEASE_SM_LOCK
968     *exec_ret = ret;
969     return ret;
970 }
971
972 void freeExec (void *addr)
973 {
974     StgPtr p = (StgPtr)addr - 1;
975     bdescr *bd = Bdescr((StgPtr)p);
976
977     if ((bd->flags & BF_EXEC) == 0) {
978         barf("freeExec: not executable");
979     }
980
981     if (*(StgPtr)p == 0) {
982         barf("freeExec: already free?");
983     }
984
985     ACQUIRE_SM_LOCK;
986
987     bd->gen_no -= *(StgPtr)p;
988     *(StgPtr)p = 0;
989
990     if (bd->gen_no == 0) {
991         // Free the block if it is empty, but not if it is the block at
992         // the head of the queue.
993         if (bd != exec_block) {
994             debugTrace(DEBUG_gc, "free exec block %p", bd->start);
995             dbl_link_remove(bd, &exec_block);
996             setExecutable(bd->start, bd->blocks * BLOCK_SIZE, rtsFalse);
997             freeGroup(bd);
998         } else {
999             bd->free = bd->start;
1000         }
1001     }
1002
1003     RELEASE_SM_LOCK
1004 }    
1005
1006 #endif /* mingw32_HOST_OS */
1007
1008 #ifdef DEBUG
1009
1010 // handy function for use in gdb, because Bdescr() is inlined.
1011 extern bdescr *_bdescr( StgPtr p );
1012
1013 bdescr *
1014 _bdescr( StgPtr p )
1015 {
1016     return Bdescr(p);
1017 }
1018
1019 #endif