RTS tidyup sweep, first phase
[ghc-hetmet.git] / rts / sm / MBlock.c
index 54d4148..996b2c9 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 /* -----------------------------------------------------------------------------
  *
- * (c) The GHC Team 1998-1999
+ * (c) The GHC Team 1998-2008
  *
  * MegaBlock Allocator Interface.  This file contains all the dirty
  * architecture-dependent hackery required to get a chunk of aligned
@@ -8,58 +8,18 @@
  *
  * ---------------------------------------------------------------------------*/
 
-/* This is non-posix compliant. */
-/* #include "PosixSource.h" */
-
+#include "PosixSource.h"
 #include "Rts.h"
+
 #include "RtsUtils.h"
-#include "RtsFlags.h"
-#include "MBlock.h"
 #include "BlockAlloc.h"
 #include "Trace.h"
+#include "OSMem.h"
 
-#ifdef HAVE_STDLIB_H
-#include <stdlib.h>
-#endif
-#ifdef HAVE_STRING_H
 #include <string.h>
-#endif
-#ifdef HAVE_UNISTD_H
-#include <unistd.h>
-#endif
-#ifdef HAVE_SYS_TYPES_H
-#include <sys/types.h>
-#endif
-#ifndef mingw32_HOST_OS
-# ifdef HAVE_SYS_MMAN_H
-# include <sys/mman.h>
-# endif
-#endif
-#ifdef HAVE_FCNTL_H
-#include <fcntl.h>
-#endif
-#if HAVE_WINDOWS_H
-#include <windows.h>
-#endif
-#if darwin_HOST_OS
-#include <mach/vm_map.h>
-#endif
-
-#include <errno.h>
 
 lnat mblocks_allocated = 0;
-
-#if !defined(mingw32_HOST_OS) && !defined(cygwin32_HOST_OS)
-static caddr_t next_request = 0;
-#endif
-
-void
-initMBlocks(void)
-{
-#if !defined(mingw32_HOST_OS) && !defined(cygwin32_HOST_OS)
-    next_request = (caddr_t)RtsFlags.GcFlags.heapBase;
-#endif
-}
+lnat mpc_misses = 0;
 
 /* -----------------------------------------------------------------------------
    The MBlock Map: provides our implementation of HEAP_ALLOCED()
@@ -67,16 +27,25 @@ initMBlocks(void)
 
 #if SIZEOF_VOID_P == 4
 StgWord8 mblock_map[MBLOCK_MAP_SIZE]; // initially all zeros
+
+static void
+markHeapAlloced(void *p)
+{
+    mblock_map[MBLOCK_MAP_ENTRY(p)] = 1;
+}
+
 #elif SIZEOF_VOID_P == 8
-static MBlockMap dummy_mblock_map;
-MBlockMap *mblock_cache = &dummy_mblock_map;
-int mblock_map_count = 0;
+
 MBlockMap **mblock_maps = NULL;
 
+nat mblock_map_count = 0;
+
+MbcCacheLine mblock_cache[MBC_ENTRIES];
+
 static MBlockMap *
 findMBlockMap(void *p)
 {
-    int i;
+    nat i;
     StgWord32 hi = (StgWord32) (((StgWord)p) >> 32);
     for( i = 0; i < mblock_map_count; i++ )
     {
@@ -88,423 +57,187 @@ findMBlockMap(void *p)
     return NULL;
 }
 
-StgBool
-slowIsHeapAlloced(void *p)
+StgBool HEAP_ALLOCED_miss(StgWord mblock, void *p)
 {
-    MBlockMap *map = findMBlockMap(p);
-    if(map)
+    MBlockMap *map;
+    MBlockMapLine value;
+    nat entry_no;
+    
+    entry_no = mblock & (MBC_ENTRIES-1);
+
+    map = findMBlockMap(p);
+    if (map)
     {
-       mblock_cache = map;
-       return map->mblocks[MBLOCK_MAP_ENTRY(p)];
+        mpc_misses++;
+        value = map->lines[MBLOCK_MAP_LINE(p)];
+        mblock_cache[entry_no] = (mblock<<1) | value;
+        return value;
     }
     else
-       return 0;
+    {
+        mblock_cache[entry_no] = (mblock<<1);
+        return 0;
+    }
 }
-#endif
 
 static void
 markHeapAlloced(void *p)
 {
-#if SIZEOF_VOID_P == 4
-    mblock_map[MBLOCK_MAP_ENTRY(p)] = 1;
-#elif SIZEOF_VOID_P == 8
     MBlockMap *map = findMBlockMap(p);
     if(map == NULL)
     {
        mblock_map_count++;
        mblock_maps = realloc(mblock_maps,
                              sizeof(MBlockMap*) * mblock_map_count);
-       map = mblock_maps[mblock_map_count-1] = calloc(1,sizeof(MBlockMap));
+       map = mblock_maps[mblock_map_count-1] = 
+            stgMallocBytes(sizeof(MBlockMap),"markHeapAlloced");
+        memset(map,0,sizeof(MBlockMap));
        map->addrHigh32 = (StgWord32) (((StgWord)p) >> 32);
     }
-    map->mblocks[MBLOCK_MAP_ENTRY(p)] = 1;
-    mblock_cache = map;
-#endif
-}
 
-/* -----------------------------------------------------------------------------
-   Allocate new mblock(s)
-   -------------------------------------------------------------------------- */
+    map->lines[MBLOCK_MAP_LINE(p)] = 1;
 
-void *
-getMBlock(void)
-{
-  return getMBlocks(1);
+    {
+        StgWord mblock;
+        nat entry_no;
+        
+        mblock   = (StgWord)p >> MBLOCK_SHIFT;
+        entry_no = mblock & (MBC_ENTRIES-1);
+        mblock_cache[entry_no] = (mblock << 1) + 1;
+    }
 }
+#endif
 
-/* -----------------------------------------------------------------------------
-   The mmap() method
-
-   On Unix-like systems, we use mmap() to allocate our memory.  We
-   want memory in chunks of MBLOCK_SIZE, and aligned on an MBLOCK_SIZE
-   boundary.  The mmap() interface doesn't give us this level of
-   control, so we have to use some heuristics.
-
-   In the general case, if we want a block of n megablocks, then we
-   allocate n+1 and trim off the slop from either side (using
-   munmap()) to get an aligned chunk of size n.  However, the next
-   time we'll try to allocate directly after the previously allocated
-   chunk, on the grounds that this is aligned and likely to be free.
-   If it turns out that we were wrong, we have to munmap() and try
-   again using the general method.
-
-   Note on posix_memalign(): this interface is available on recent
-   systems and appears to provide exactly what we want.  However, it
-   turns out not to be as good as our mmap() implementation, because
-   it wastes extra space (using double the address space, in a test on
-   x86_64/Linux).  The problem seems to be that posix_memalign()
-   returns memory that can be free()'d, so the library must store
-   extra information along with the allocated block, thus messing up
-   the alignment.  Hence, we don't use posix_memalign() for now.
-
-   -------------------------------------------------------------------------- */
+/* ----------------------------------------------------------------------------
+   Debugging code for traversing the allocated MBlocks
+   
+   This is used for searching for lost blocks when a memory leak is
+   detected; see Blocks.c:findUnmarkedBlock().
+   ------------------------------------------------------------------------ */
 
-#if !defined(mingw32_HOST_OS) && !defined(cygwin32_HOST_OS)
+#ifdef DEBUG
 
-// A wrapper around mmap(), to abstract away from OS differences in
-// the mmap() interface.
+#if SIZEOF_VOID_P == 4
 
-static void *
-my_mmap (void *addr, lnat size)
+STATIC_INLINE
+void * mapEntryToMBlock(nat i)
 {
-    void *ret;
-
-#if defined(solaris2_HOST_OS) || defined(irix_HOST_OS)
-    { 
-       int fd = open("/dev/zero",O_RDONLY);
-       ret = mmap(addr, size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, 0);
-       close(fd);
-    }
-#elif hpux_HOST_OS
-    ret = mmap(addr, size, PROT_READ | PROT_WRITE, 
-              MAP_ANONYMOUS | MAP_PRIVATE, -1, 0);
-#elif darwin_HOST_OS
-    // Without MAP_FIXED, Apple's mmap ignores addr.
-    // With MAP_FIXED, it overwrites already mapped regions, whic
-    // mmap(0, ... MAP_FIXED ...) is worst of all: It unmaps the program text
-    // and replaces it with zeroes, causing instant death.
-    // This behaviour seems to be conformant with IEEE Std 1003.1-2001.
-    // Let's just use the underlying Mach Microkernel calls directly,
-    // they're much nicer.
-    
-    kern_return_t err;
-    ret = addr;
-    if(addr)   // try to allocate at adress
-       err = vm_allocate(mach_task_self(),(vm_address_t*) &ret, size, FALSE);
-    if(!addr || err)   // try to allocate anywhere
-       err = vm_allocate(mach_task_self(),(vm_address_t*) &ret, size, TRUE);
-       
-    if(err) {
-       // don't know what the error codes mean exactly, assume it's
-       // not our problem though.
-       errorBelch("memory allocation failed (requested %lu bytes)", size);
-       stg_exit(EXIT_FAILURE);
-    } else {
-       vm_protect(mach_task_self(),ret,size,FALSE,VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE);
-    }
-#else
-    ret = mmap(addr, size, PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC, 
-              MAP_ANON | MAP_PRIVATE, -1, 0);
-#endif
-
-    if (ret == (void *)-1) {
-       if (errno == ENOMEM || 
-           (errno == EINVAL && sizeof(void*)==4 && size >= 0xc0000000)) {
-           // If we request more than 3Gig, then we get EINVAL
-           // instead of ENOMEM (at least on Linux).
-           errorBelch("out of memory (requested %lu bytes)", size);
-           stg_exit(EXIT_FAILURE);
-       } else {
-           barf("getMBlock: mmap: %s", strerror(errno));
-       }
-    }
-
-    return ret;
+    return (void *)((StgWord)i << MBLOCK_SHIFT);
 }
 
-// Implements the general case: allocate a chunk of memory of 'size'
-// mblocks.
-
-static void *
-gen_map_mblocks (lnat size)
+void * getFirstMBlock(void)
 {
-    int slop;
-    void *ret;
+    nat i;
 
-    // Try to map a larger block, and take the aligned portion from
-    // it (unmap the rest).
-    size += MBLOCK_SIZE;
-    ret = my_mmap(0, size);
-    
-    // unmap the slop bits around the chunk we allocated
-    slop = (W_)ret & MBLOCK_MASK;
-    
-    if (munmap(ret, MBLOCK_SIZE - slop) == -1) {
-      barf("gen_map_mblocks: munmap failed");
+    for (i = 0; i < MBLOCK_MAP_SIZE; i++) {
+        if (mblock_map[i]) return mapEntryToMBlock(i);
     }
-    if (slop > 0 && munmap(ret+size-slop, slop) == -1) {
-      barf("gen_map_mblocks: munmap failed");
-    }
-
-    // ToDo: if we happened to get an aligned block, then don't
-    // unmap the excess, just use it. For this to work, you
-    // need to keep in mind the following:
-    //     * Calling my_mmap() with an 'addr' arg pointing to
-    //       already my_mmap()ed space is OK and won't fail.
-    //     * If my_mmap() can't satisfy the request at the
-    //       given 'next_request' address in getMBlocks(), that
-    //       you unmap the extra mblock mmap()ed here (or simply
-    //       satisfy yourself that the slop introduced isn't worth
-    //       salvaging.)
-    // 
-
-    // next time, try after the block we just got.
-    ret += MBLOCK_SIZE - slop;
-    return ret;
+    return NULL;
 }
 
-
-// The external interface: allocate 'n' mblocks, and return the
-// address.
-
-void *
-getMBlocks(nat n)
+void * getNextMBlock(void *mblock)
 {
-  caddr_t ret;
-  lnat size = MBLOCK_SIZE * n;
-  nat i;
-  if (next_request == 0) {
-      // use gen_map_mblocks the first time.
-      ret = gen_map_mblocks(size);
-  } else {
-      ret = my_mmap(next_request, size);
-
-      if (((W_)ret & MBLOCK_MASK) != 0) {
-         // misaligned block!
-#if 0 // defined(DEBUG)
-         errorBelch("warning: getMBlock: misaligned block %p returned when allocating %d megablock(s) at %p", ret, n, next_request);
-#endif
+    nat i;
 
-         // unmap this block...
-         if (munmap(ret, size) == -1) {
-             barf("getMBlock: munmap failed");
-         }
-         // and do it the hard way
-         ret = gen_map_mblocks(size);
-      }
-  }
-
-  // Next time, we'll try to allocate right after the block we just got.
-  // ToDo: check that we haven't already grabbed the memory at next_request
-  next_request = ret + size;
-
-  debugTrace(DEBUG_gc, "allocated %d megablock(s) at %p",n,ret);
-
-  // fill in the table
-  for (i = 0; i < n; i++) {
-      markHeapAlloced( ret + i * MBLOCK_SIZE );
-  }
-
-  mblocks_allocated += n;
-
-  return ret;
+    for (i = MBLOCK_MAP_ENTRY(mblock) + 1; i < MBLOCK_MAP_SIZE; i++) {
+        if (mblock_map[i]) return mapEntryToMBlock(i);
+    }
+    return NULL;
 }
 
-void
-freeAllMBlocks(void)
-{
-  /* XXX Do something here */
-}
+#elif SIZEOF_VOID_P == 8
 
-#else /* defined(mingw32_HOST_OS) || defined(cygwin32_HOST_OS) */
-
-/* alloc_rec keeps the info we need to have matching VirtualAlloc and
-   VirtualFree calls.
-*/
-typedef struct alloc_rec_ {
-    char* base;     /* non-aligned base address, directly from VirtualAlloc */
-    int size;       /* Size in bytes */
-    struct alloc_rec_* next;
-} alloc_rec;
-
-typedef struct block_rec_ {
-    char* base;         /* base address, non-MBLOCK-aligned */
-    int size;           /* size in bytes */
-    struct block_rec_* next;
-} block_rec;
-
-static alloc_rec* allocs = 0;
-static block_rec* free_blocks = 0;
-
-static
-alloc_rec*
-allocNew(nat n) {
-    alloc_rec* rec;
-    rec = (alloc_rec*)stgMallocBytes(sizeof(alloc_rec),"getMBlocks: allocNew");
-    rec->size = (n+1)*MBLOCK_SIZE;
-    rec->base = 
-        VirtualAlloc(NULL, rec->size, MEM_RESERVE, PAGE_READWRITE);
-    if(rec->base==0) {
-        stgFree((void*)rec);
-        rec=0;
-        if (GetLastError() == ERROR_NOT_ENOUGH_MEMORY) {
-
-            errorBelch("out of memory");
+void * getNextMBlock(void *p)
+{
+    MBlockMap *map;
+    nat off, j;
+    nat line_no;
+    MBlockMapLine line;
+
+    for (j = 0; j < mblock_map_count; j++)  {
+        map = mblock_maps[j];
+        if (map->addrHigh32 == (StgWord)p >> 32) break;
+    }
+    if (j == mblock_map_count) return NULL;
+
+    for (; j < mblock_map_count; j++) {
+        map = mblock_maps[j];
+        if (map->addrHigh32 == (StgWord)p >> 32) {
+            line_no = MBLOCK_MAP_LINE(p);
+            off  = (((StgWord)p >> MBLOCK_SHIFT) & (MBC_LINE_SIZE-1)) + 1;
+            // + 1 because we want the *next* mblock
         } else {
-            sysErrorBelch(
-                "getMBlocks: VirtualAlloc MEM_RESERVE %d blocks failed", n);
+            line_no = 0; off = 0;
         }
-    } else {
-               alloc_rec temp;
-               temp.base=0; temp.size=0; temp.next=allocs;
-
-        alloc_rec* it;
-        it=&temp;
-        for(; it->next!=0 && it->next->base<rec->base; it=it->next) ;
-        rec->next=it->next;
-        it->next=rec;
-
-               allocs=temp.next;
-        debugTrace(DEBUG_gc, "allocated %d megablock(s) at 0x%x",n,(nat)rec->base);
-    }
-    return rec;
-}
-
-static
-void
-insertFree(char* alloc_base, int alloc_size) {
-    block_rec temp;
-    block_rec* it;
-    block_rec* prev;
-
-    temp.base=0; temp.size=0; temp.next=free_blocks;
-    it = free_blocks;
-    prev = &temp;
-    for( ; it!=0 && it->base<alloc_base; prev=it, it=it->next) {}
-
-    if(it!=0 && alloc_base+alloc_size == it->base) {
-        if(prev->base + prev->size == alloc_base) {        /* Merge it, alloc, prev */
-            prev->size += alloc_size + it->size;
-            prev->next = it->next;
-            stgFree(it);
-        } else {                                            /* Merge it, alloc */
-            it->base = alloc_base;
-            it->size += alloc_size;
+        for (; line_no < MBLOCK_MAP_ENTRIES; line_no++) {
+            line = map->lines[line_no];
+            for (; off < MBC_LINE_SIZE; off++) {
+                if (line & (1<<off)) {
+                    return (void*)(((StgWord)map->addrHigh32 << 32) + 
+                                   line_no * MBC_LINE_SIZE * MBLOCK_SIZE +
+                                   off * MBLOCK_SIZE);
+                }
+            }
+            off = 0;
         }
-    } else if(prev->base + prev->size == alloc_base) {     /* Merge alloc, prev */
-        prev->size += alloc_size;
-    } else {                                                /* Merge none */
-        block_rec* rec;
-        rec = (block_rec*)stgMallocBytes(sizeof(block_rec),"getMBlocks: insertFree");
-        rec->base=alloc_base;
-        rec->size=alloc_size;
-        rec->next = it;
-        prev->next=rec;
     }
-    free_blocks=temp.next;
+    return NULL;
 }
 
-static
-void*
-findFreeBlocks(nat n) {
-    void* ret=0;
-    block_rec* it;
-    block_rec temp;
-    block_rec* prev;
-
-    int required_size;
-    it=free_blocks;
-    required_size = n*MBLOCK_SIZE;
-    temp.next=free_blocks; temp.base=0; temp.size=0;
-    prev=&temp;
-    /* TODO: Don't just take first block, find smallest sufficient block */
-    for( ; it!=0 && it->size<required_size; prev=it, it=it->next ) {}
-    if(it!=0) {
-        if( (((unsigned long)it->base) & MBLOCK_MASK) == 0) { /* MBlock aligned */
-            ret = (void*)it->base;
-            if(it->size==required_size) {
-                prev->next=it->next;
-                stgFree(it);
-            } else {
-                it->base += required_size;
-                it->size -=required_size;
+void * getFirstMBlock(void)
+{
+    MBlockMap *map = mblock_maps[0];
+    nat line_no, off;
+    MbcCacheLine line;
+
+    for (line_no = 0; line_no < MBLOCK_MAP_ENTRIES; line_no++) {
+        line = map->lines[line_no];
+        if (line) {
+            for (off = 0; off < MBC_LINE_SIZE; off++) {
+                if (line & (1<<off)) {
+                    return (void*)(((StgWord)map->addrHigh32 << 32) + 
+                                   line_no * MBC_LINE_SIZE * MBLOCK_SIZE +
+                                   off * MBLOCK_SIZE);
+                }
             }
-        } else {
-            char* need_base;
-            block_rec* next;
-            int new_size;
-            need_base = (char*)(((unsigned long)it->base) & ((unsigned long)~MBLOCK_MASK)) + MBLOCK_SIZE;
-            next = (block_rec*)stgMallocBytes(
-                    sizeof(block_rec)
-                    , "getMBlocks: findFreeBlocks: splitting");
-            new_size = need_base - it->base;
-            next->base = need_base +required_size;
-            next->size = it->size - (new_size+required_size);
-            it->size = new_size;
-            next->next = it->next;
-            it->next = next;
-            ret=(void*)need_base;
         }
     }
-    free_blocks=temp.next;
-    return ret;
+    return NULL;
 }
 
-/* VirtualAlloc MEM_COMMIT can't cross boundaries of VirtualAlloc MEM_RESERVE,
-   so we might need to do many VirtualAlloc MEM_COMMITs.  We simply walk the
-   (ordered) allocated blocks. */
-static void
-commitBlocks(char* base, int size) {
-    alloc_rec* it;
-    it=allocs;
-    for( ; it!=0 && (it->base+it->size)<=base; it=it->next ) {}
-    for( ; it!=0 && size>0; it=it->next ) {
-        int size_delta;
-        void* temp;
-        size_delta = it->size - (base-it->base);
-        if(size_delta>size) size_delta=size;
-        temp = VirtualAlloc(base, size_delta, MEM_COMMIT, PAGE_READWRITE);
-        if(temp==0) {
-            sysErrorBelch("getMBlocks: VirtualAlloc MEM_COMMIT failed");
-           stg_exit(EXIT_FAILURE);
-       }
-        size-=size_delta;
-        base+=size_delta;
-    }
-}
+#endif // SIZEOF_VOID_P
+
+#endif // DEBUG
+
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+   Allocate new mblock(s)
+   -------------------------------------------------------------------------- */
 
 void *
-getMBlocks(nat n) {
-    void* ret;
-    ret = findFreeBlocks(n);
-    if(ret==0) {
-        alloc_rec* alloc;
-        alloc = allocNew(n);
-        /* We already belch in allocNew if it fails */
-       if (alloc == 0) {
-           stg_exit(EXIT_FAILURE);
-       } else {
-            insertFree(alloc->base, alloc->size);
-            ret = findFreeBlocks(n);
-       }
-    }
+getMBlock(void)
+{
+  return getMBlocks(1);
+}
 
-    if(ret!=0) {
-        /* (In)sanity tests */
-        if (((W_)ret & MBLOCK_MASK) != 0) {
-            barf("getMBlocks: misaligned block returned");
-        }
+// The external interface: allocate 'n' mblocks, and return the
+// address.
 
-        commitBlocks(ret, MBLOCK_SIZE*n);
+void *
+getMBlocks(nat n)
+{
+    nat i;
+    void *ret;
 
-        /* Global bookkeeping */
-        mblocks_allocated += n;
-        int i;
-        for(i=0; i<(int)n; ++i) {
-            markHeapAlloced( ret + i * MBLOCK_SIZE );
-        }
+    ret = osGetMBlocks(n);
+
+    debugTrace(DEBUG_gc, "allocated %d megablock(s) at %p",n,ret);
+    
+    // fill in the table
+    for (i = 0; i < n; i++) {
+        markHeapAlloced( (StgWord8*)ret + i * MBLOCK_SIZE );
     }
+    
+    mblocks_allocated += n;
 
     return ret;
 }
@@ -512,32 +245,14 @@ getMBlocks(nat n) {
 void
 freeAllMBlocks(void)
 {
-    {
-        block_rec* next;
-        block_rec* it;
-        next=0;
-        it = free_blocks;
-        for(; it!=0; ) {
-            next = it->next;
-            stgFree(it);
-            it=next;
-        }
-    }
-    {
-        alloc_rec* next;
-        alloc_rec* it;
-        next=0;
-        it=allocs;
-        for(; it!=0; ) {
-            if(!VirtualFree((void*)it->base, 0, MEM_RELEASE)) {
-                sysErrorBelch("freeAllMBlocks: VirtualFree MEM_RELEASE failed");
-               stg_exit(EXIT_FAILURE);
-            }
-            next = it->next;
-            stgFree(it);
-            it=next;
-        }
-    }
+    osFreeAllMBlocks();
 }
 
+void
+initMBlocks(void)
+{
+    osMemInit();
+#if SIZEOF_VOID_P == 8
+    memset(mblock_cache,0xff,sizeof(mblock_cache));
 #endif
+}