RTS tidyup sweep, first phase
[ghc-hetmet.git] / rts / sm / Storage.c
index 31af78f..97615e9 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 /* -----------------------------------------------------------------------------
  *
- * (c) The GHC Team, 1998-2006
+ * (c) The GHC Team, 1998-2008
  *
  * Storage manager front end
  *
 
 #include "PosixSource.h"
 #include "Rts.h"
+
+#include "Storage.h"
 #include "RtsUtils.h"
-#include "RtsFlags.h"
 #include "Stats.h"
-#include "Hooks.h"
 #include "BlockAlloc.h"
-#include "MBlock.h"
 #include "Weak.h"
 #include "Sanity.h"
 #include "Arena.h"
-#include "OSThreads.h"
 #include "Capability.h"
-#include "Storage.h"
 #include "Schedule.h"
 #include "RetainerProfile.h"   // for counting memory blocks (memInventory)
 #include "OSMem.h"
 #include "Trace.h"
+#include "GC.h"
+#include "Evac.h"
 
-#include <stdlib.h>
 #include <string.h>
 
+#include "ffi.h"
+
 /* 
  * All these globals require sm_mutex to access in THREADED_RTS mode.
  */
@@ -40,19 +40,20 @@ StgClosure    *caf_list         = NULL;
 StgClosure    *revertible_caf_list = NULL;
 rtsBool       keepCAFs;
 
-bdescr *small_alloc_list;      /* allocate()d small objects */
 bdescr *pinned_object_block;    /* allocate pinned objects into this block */
 nat alloc_blocks;              /* number of allocate()d blocks since GC */
 nat alloc_blocks_lim;          /* approximate limit on alloc_blocks */
 
-StgPtr alloc_Hp    = NULL;     /* next free byte in small_alloc_list */
-StgPtr alloc_HpLim = NULL;     /* end of block at small_alloc_list   */
+static bdescr *exec_block;
 
 generation *generations = NULL;        /* all the generations */
 generation *g0         = NULL; /* generation 0, for convenience */
 generation *oldest_gen  = NULL; /* oldest generation, for convenience */
 step *g0s0             = NULL; /* generation 0, step 0, for convenience */
 
+nat total_steps         = 0;
+step *all_steps         = NULL; /* single array of steps */
+
 ullong total_allocated = 0;    /* total memory allocated during run */
 
 nat n_nurseries         = 0;    /* == RtsFlags.ParFlags.nNodes, convenience */
@@ -64,44 +65,35 @@ step *nurseries         = NULL; /* array of nurseries, >1 only if THREADED_RTS *
  * simultaneous access by two STG threads.
  */
 Mutex sm_mutex;
-/*
- * This mutex is used by atomicModifyMutVar# only
- */
-Mutex atomic_modify_mutvar_mutex;
 #endif
 
-
-/*
- * Forward references
- */
-static void *stgAllocForGMP   (size_t size_in_bytes);
-static void *stgReallocForGMP (void *ptr, size_t old_size, size_t new_size);
-static void  stgDeallocForGMP (void *ptr, size_t size);
+static void allocNurseries ( void );
 
 static void
 initStep (step *stp, int g, int s)
 {
     stp->no = s;
+    stp->abs_no = RtsFlags.GcFlags.steps * g + s;
     stp->blocks = NULL;
     stp->n_blocks = 0;
+    stp->n_words = 0;
+    stp->live_estimate = 0;
     stp->old_blocks = NULL;
     stp->n_old_blocks = 0;
     stp->gen = &generations[g];
     stp->gen_no = g;
-    stp->hp = NULL;
-    stp->hpLim = NULL;
-    stp->hp_bd = NULL;
-    stp->scavd_hp = NULL;
-    stp->scavd_hpLim = NULL;
-    stp->scan = NULL;
-    stp->scan_bd = NULL;
     stp->large_objects = NULL;
     stp->n_large_blocks = 0;
-    stp->new_large_objects = NULL;
     stp->scavenged_large_objects = NULL;
     stp->n_scavenged_large_blocks = 0;
-    stp->is_compacted = 0;
+    stp->mark = 0;
+    stp->compact = 0;
     stp->bitmap = NULL;
+#ifdef THREADED_RTS
+    initSpinLock(&stp->sync_large_objects);
+#endif
+    stp->threads = END_TSO_QUEUE;
+    stp->old_threads = END_TSO_QUEUE;
 }
 
 void
@@ -115,10 +107,13 @@ initStorage( void )
       return;
   }
 
+  initMBlocks();
+
   /* Sanity check to make sure the LOOKS_LIKE_ macros appear to be
    * doing something reasonable.
    */
-  ASSERT(LOOKS_LIKE_INFO_PTR(&stg_BLACKHOLE_info));
+  /* We use the NOT_NULL variant or gcc warns that the test is always true */
+  ASSERT(LOOKS_LIKE_INFO_PTR_NOT_NULL((StgWord)&stg_BLACKHOLE_info));
   ASSERT(LOOKS_LIKE_CLOSURE_PTR(&stg_dummy_ret_closure));
   ASSERT(!HEAP_ALLOCED(&stg_dummy_ret_closure));
   
@@ -139,7 +134,6 @@ initStorage( void )
   
 #if defined(THREADED_RTS)
   initMutex(&sm_mutex);
-  initMutex(&atomic_modify_mutvar_mutex);
 #endif
 
   ACQUIRE_SM_LOCK;
@@ -149,12 +143,21 @@ initStorage( void )
                                             * sizeof(struct generation_),
                                             "initStorage: gens");
 
+  /* allocate all the steps into an array.  It is important that we do
+     it this way, because we need the invariant that two step pointers
+     can be directly compared to see which is the oldest.
+     Remember that the last generation has only one step. */
+  total_steps = 1 + (RtsFlags.GcFlags.generations - 1) * RtsFlags.GcFlags.steps;
+  all_steps   = stgMallocBytes(total_steps * sizeof(struct step_),
+                               "initStorage: steps");
+
   /* Initialise all generations */
   for(g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
     gen = &generations[g];
     gen->no = g;
     gen->mut_list = allocBlock();
     gen->collections = 0;
+    gen->par_collections = 0;
     gen->failed_promotions = 0;
     gen->max_blocks = 0;
   }
@@ -169,31 +172,28 @@ initStorage( void )
 
     /* Oldest generation: one step */
     oldest_gen->n_steps = 1;
-    oldest_gen->steps = 
-      stgMallocBytes(1 * sizeof(struct step_), "initStorage: last step");
+    oldest_gen->steps   = all_steps + (RtsFlags.GcFlags.generations - 1)
+                                     * RtsFlags.GcFlags.steps;
 
     /* set up all except the oldest generation with 2 steps */
     for(g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations-1; g++) {
       generations[g].n_steps = RtsFlags.GcFlags.steps;
-      generations[g].steps  = 
-       stgMallocBytes (RtsFlags.GcFlags.steps * sizeof(struct step_),
-                       "initStorage: steps");
+      generations[g].steps   = all_steps + g * RtsFlags.GcFlags.steps;
     }
     
   } else {
     /* single generation, i.e. a two-space collector */
     g0->n_steps = 1;
-    g0->steps = stgMallocBytes (sizeof(struct step_), "initStorage: steps");
+    g0->steps   = all_steps;
   }
 
 #ifdef THREADED_RTS
   n_nurseries = n_capabilities;
-  nurseries = stgMallocBytes (n_nurseries * sizeof(struct step_),
-                             "initStorage: nurseries");
 #else
   n_nurseries = 1;
-  nurseries = g0->steps; // just share nurseries[0] with g0s0
-#endif  
+#endif
+  nurseries = stgMallocBytes (n_nurseries * sizeof(struct step_),
+                             "initStorage: nurseries");
 
   /* Initialise all steps */
   for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
@@ -202,11 +202,9 @@ initStorage( void )
     }
   }
   
-#ifdef THREADED_RTS
   for (s = 0; s < n_nurseries; s++) {
       initStep(&nurseries[s], 0, s);
   }
-#endif
   
   /* Set up the destination pointers in each younger gen. step */
   for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations-1; g++) {
@@ -217,39 +215,30 @@ initStorage( void )
   }
   oldest_gen->steps[0].to = &oldest_gen->steps[0];
   
-#ifdef THREADED_RTS
   for (s = 0; s < n_nurseries; s++) {
       nurseries[s].to = generations[0].steps[0].to;
   }
-#endif
   
   /* The oldest generation has one step. */
-  if (RtsFlags.GcFlags.compact) {
+  if (RtsFlags.GcFlags.compact || RtsFlags.GcFlags.sweep) {
       if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
-         errorBelch("WARNING: compaction is incompatible with -G1; disabled");
+         errorBelch("WARNING: compact/sweep is incompatible with -G1; disabled");
       } else {
-         oldest_gen->steps[0].is_compacted = 1;
+         oldest_gen->steps[0].mark = 1;
+          if (RtsFlags.GcFlags.compact)
+              oldest_gen->steps[0].compact = 1;
       }
   }
 
-#ifdef THREADED_RTS
-  if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
-      errorBelch("-G1 is incompatible with -threaded");
-      stg_exit(EXIT_FAILURE);
-  }
-#endif
-
-  /* generation 0 is special: that's the nursery */
   generations[0].max_blocks = 0;
+  g0s0 = &generations[0].steps[0];
 
-  /* G0S0: the allocation area.  Policy: keep the allocation area
+  /* The allocation area.  Policy: keep the allocation area
    * small to begin with, even if we have a large suggested heap
    * size.  Reason: we're going to do a major collection first, and we
    * don't want it to be a big one.  This vague idea is borne out by 
    * rigorous experimental evidence.
    */
-  g0s0 = &generations[0].steps[0];
-
   allocNurseries();
 
   weak_ptr_list = NULL;
@@ -257,12 +246,19 @@ initStorage( void )
   revertible_caf_list = NULL;
    
   /* initialise the allocate() interface */
-  small_alloc_list = NULL;
   alloc_blocks = 0;
   alloc_blocks_lim = RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize;
 
-  /* Tell GNU multi-precision pkg about our custom alloc functions */
-  mp_set_memory_functions(stgAllocForGMP, stgReallocForGMP, stgDeallocForGMP);
+  exec_block = NULL;
+
+#ifdef THREADED_RTS
+  initSpinLock(&gc_alloc_block_sync);
+  whitehole_spin = 0;
+#endif
+
+  N = 0;
+
+  initGcThreads();
 
   IF_DEBUG(gc, statDescribeGens());
 
@@ -278,16 +274,14 @@ exitStorage (void)
 void
 freeStorage (void)
 {
-    nat g;
-
-    for(g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++)
-      stgFree(generations[g].steps);
+    stgFree(g0s0); // frees all the steps
     stgFree(generations);
     freeAllMBlocks();
 #if defined(THREADED_RTS)
     closeMutex(&sm_mutex);
-    closeMutex(&atomic_modify_mutvar_mutex);
 #endif
+    stgFree(nurseries);
+    freeGcThreads();
 }
 
 /* -----------------------------------------------------------------------------
@@ -362,7 +356,7 @@ newCAF(StgClosure* caf)
     * any more and can use it as a STATIC_LINK.
     */
     ((StgIndStatic *)caf)->saved_info = NULL;
-    recordMutableGen(caf, oldest_gen);
+    recordMutableGen(caf, oldest_gen->no);
   }
   
   RELEASE_SM_LOCK;
@@ -443,7 +437,7 @@ assignNurseriesToCapabilities (void)
 #endif
 }
 
-void
+static void
 allocNurseries( void )
 { 
     nat i;
@@ -553,60 +547,102 @@ resizeNurseries (nat blocks)
     resizeNurseriesFixed(blocks / n_nurseries);
 }
 
+
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+   move_TSO is called to update the TSO structure after it has been
+   moved from one place to another.
+   -------------------------------------------------------------------------- */
+
+void
+move_TSO (StgTSO *src, StgTSO *dest)
+{
+    ptrdiff_t diff;
+
+    // relocate the stack pointer... 
+    diff = (StgPtr)dest - (StgPtr)src; // In *words* 
+    dest->sp = (StgPtr)dest->sp + diff;
+}
+
 /* -----------------------------------------------------------------------------
    The allocate() interface
 
-   allocate(n) always succeeds, and returns a chunk of memory n words
-   long.  n can be larger than the size of a block if necessary, in
-   which case a contiguous block group will be allocated.
+   allocateInGen() function allocates memory directly into a specific
+   generation.  It always succeeds, and returns a chunk of memory n
+   words long.  n can be larger than the size of a block if necessary,
+   in which case a contiguous block group will be allocated.
+
+   allocate(n) is equivalent to allocateInGen(g0).
    -------------------------------------------------------------------------- */
 
 StgPtr
-allocate( nat n )
+allocateInGen (generation *g, lnat n)
 {
+    step *stp;
     bdescr *bd;
-    StgPtr p;
+    StgPtr ret;
 
     ACQUIRE_SM_LOCK;
-
+    
     TICK_ALLOC_HEAP_NOCTR(n);
     CCS_ALLOC(CCCS,n);
 
-    /* big allocation (>LARGE_OBJECT_THRESHOLD) */
-    /* ToDo: allocate directly into generation 1 */
-    if (n >= LARGE_OBJECT_THRESHOLD/sizeof(W_)) {
-       nat req_blocks =  (lnat)BLOCK_ROUND_UP(n*sizeof(W_)) / BLOCK_SIZE;
+    stp = &g->steps[0];
+
+    if (n >= LARGE_OBJECT_THRESHOLD/sizeof(W_))
+    {
+       lnat req_blocks =  (lnat)BLOCK_ROUND_UP(n*sizeof(W_)) / BLOCK_SIZE;
+
+        // Attempting to allocate an object larger than maxHeapSize
+        // should definitely be disallowed.  (bug #1791)
+        if (RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize > 0 && 
+            req_blocks >= RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize) {
+            heapOverflow();
+            // heapOverflow() doesn't exit (see #2592), but we aren't
+            // in a position to do a clean shutdown here: we
+            // either have to allocate the memory or exit now.
+            // Allocating the memory would be bad, because the user
+            // has requested that we not exceed maxHeapSize, so we
+            // just exit.
+           stg_exit(EXIT_HEAPOVERFLOW);
+        }
+
        bd = allocGroup(req_blocks);
-       dbl_link_onto(bd, &g0s0->large_objects);
-       g0s0->n_large_blocks += req_blocks;
-       bd->gen_no  = 0;
-       bd->step = g0s0;
+       dbl_link_onto(bd, &stp->large_objects);
+       stp->n_large_blocks += bd->blocks; // might be larger than req_blocks
+       alloc_blocks += bd->blocks;
+       bd->gen_no  = g->no;
+       bd->step = stp;
        bd->flags = BF_LARGE;
        bd->free = bd->start + n;
-       alloc_blocks += req_blocks;
-       RELEASE_SM_LOCK;
-       return bd->start;
-       
-       /* small allocation (<LARGE_OBJECT_THRESHOLD) */
-    } else if (small_alloc_list == NULL || alloc_Hp + n > alloc_HpLim) {
-       if (small_alloc_list) {
-           small_alloc_list->free = alloc_Hp;
-       }
-       bd = allocBlock();
-       bd->link = small_alloc_list;
-       small_alloc_list = bd;
-       bd->gen_no = 0;
-       bd->step = g0s0;
-       bd->flags = 0;
-       alloc_Hp = bd->start;
-       alloc_HpLim = bd->start + BLOCK_SIZE_W;
-       alloc_blocks++;
+       ret = bd->start;
     }
-    
-    p = alloc_Hp;
-    alloc_Hp += n;
+    else
+    {
+        // small allocation (<LARGE_OBJECT_THRESHOLD) */
+        bd = stp->blocks;
+       if (bd == NULL || bd->free + n > bd->start + BLOCK_SIZE_W) {
+            bd = allocBlock();
+            bd->gen_no = g->no;
+            bd->step = stp;
+            bd->flags = 0;
+            bd->link = stp->blocks;
+            stp->blocks = bd;
+            stp->n_blocks++;
+            alloc_blocks++;
+        }
+        ret = bd->free;
+        bd->free += n;
+    }
+
     RELEASE_SM_LOCK;
-    return p;
+
+    return ret;
+}
+
+StgPtr
+allocate (lnat n)
+{
+    return allocateInGen(g0,n);
 }
 
 lnat
@@ -614,7 +650,7 @@ allocatedBytes( void )
 {
     lnat allocated;
 
-    allocated = alloc_blocks * BLOCK_SIZE_W - (alloc_HpLim - alloc_Hp);
+    allocated = alloc_blocks * BLOCK_SIZE_W;
     if (pinned_object_block != NULL) {
        allocated -= (pinned_object_block->start + BLOCK_SIZE_W) - 
            pinned_object_block->free;
@@ -623,14 +659,33 @@ allocatedBytes( void )
     return allocated;
 }
 
-void
-tidyAllocateLists (void)
+// split N blocks off the front of the given bdescr, returning the
+// new block group.  We treat the remainder as if it
+// had been freshly allocated in generation 0.
+bdescr *
+splitLargeBlock (bdescr *bd, nat blocks)
 {
-    if (small_alloc_list != NULL) {
-       ASSERT(alloc_Hp >= small_alloc_list->start && 
-              alloc_Hp <= small_alloc_list->start + BLOCK_SIZE);
-       small_alloc_list->free = alloc_Hp;
-    }
+    bdescr *new_bd;
+
+    // subtract the original number of blocks from the counter first
+    bd->step->n_large_blocks -= bd->blocks;
+
+    new_bd = splitBlockGroup (bd, blocks);
+
+    dbl_link_onto(new_bd, &g0s0->large_objects);
+    g0s0->n_large_blocks += new_bd->blocks;
+    new_bd->gen_no  = g0s0->no;
+    new_bd->step    = g0s0;
+    new_bd->flags   = BF_LARGE;
+    new_bd->free    = bd->free;
+    ASSERT(new_bd->free <= new_bd->start + new_bd->blocks * BLOCK_SIZE_W);
+
+    // add the new number of blocks to the counter.  Due to the gaps
+    // for block descriptor, new_bd->blocks + bd->blocks might not be
+    // equal to the original bd->blocks, which is why we do it this way.
+    bd->step->n_large_blocks += bd->blocks;
+
+    return new_bd;
 }
 
 /* -----------------------------------------------------------------------------
@@ -647,64 +702,55 @@ tidyAllocateLists (void)
    -------------------------------------------------------------------------- */
 
 StgPtr
-allocateLocal (Capability *cap, nat n)
+allocateLocal (Capability *cap, lnat n)
 {
     bdescr *bd;
     StgPtr p;
 
-    TICK_ALLOC_HEAP_NOCTR(n);
-    CCS_ALLOC(CCCS,n);
-    
-    /* big allocation (>LARGE_OBJECT_THRESHOLD) */
-    /* ToDo: allocate directly into generation 1 */
     if (n >= LARGE_OBJECT_THRESHOLD/sizeof(W_)) {
-       nat req_blocks =  (lnat)BLOCK_ROUND_UP(n*sizeof(W_)) / BLOCK_SIZE;
-       ACQUIRE_SM_LOCK;
-       bd = allocGroup(req_blocks);
-       dbl_link_onto(bd, &g0s0->large_objects);
-       g0s0->n_large_blocks += req_blocks;
-       bd->gen_no  = 0;
-       bd->step = g0s0;
-       bd->flags = BF_LARGE;
-       bd->free = bd->start + n;
-       alloc_blocks += req_blocks;
-       RELEASE_SM_LOCK;
-       return bd->start;
-       
-       /* small allocation (<LARGE_OBJECT_THRESHOLD) */
-    } else {
+        return allocateInGen(g0,n);
+    }
 
-       bd = cap->r.rCurrentAlloc;
-       if (bd == NULL || bd->free + n > bd->start + BLOCK_SIZE_W) {
+    /* small allocation (<LARGE_OBJECT_THRESHOLD) */
 
-           // The CurrentAlloc block is full, we need to find another
-           // one.  First, we try taking the next block from the
-           // nursery:
-           bd = cap->r.rCurrentNursery->link;
-
-           if (bd == NULL || bd->free + n > bd->start + BLOCK_SIZE_W) {
-               // The nursery is empty, or the next block is already
-               // full: allocate a fresh block (we can't fail here).
-               ACQUIRE_SM_LOCK;
-               bd = allocBlock();
-               cap->r.rNursery->n_blocks++;
-               RELEASE_SM_LOCK;
-               bd->gen_no = 0;
-               bd->step = cap->r.rNursery;
-               bd->flags = 0;
-           } else {
-               // we have a block in the nursery: take it and put
-               // it at the *front* of the nursery list, and use it
-               // to allocate() from.
-               cap->r.rCurrentNursery->link = bd->link;
-               if (bd->link != NULL) {
-                   bd->link->u.back = cap->r.rCurrentNursery;
-               }
-           }
-           dbl_link_onto(bd, &cap->r.rNursery->blocks);
-           cap->r.rCurrentAlloc = bd;
-           IF_DEBUG(sanity, checkNurserySanity(cap->r.rNursery));
-       }
+    TICK_ALLOC_HEAP_NOCTR(n);
+    CCS_ALLOC(CCCS,n);
+    
+    bd = cap->r.rCurrentAlloc;
+    if (bd == NULL || bd->free + n > bd->start + BLOCK_SIZE_W) {
+        
+        // The CurrentAlloc block is full, we need to find another
+        // one.  First, we try taking the next block from the
+        // nursery:
+        bd = cap->r.rCurrentNursery->link;
+        
+        if (bd == NULL || bd->free + n > bd->start + BLOCK_SIZE_W) {
+            // The nursery is empty, or the next block is already
+            // full: allocate a fresh block (we can't fail here).
+            ACQUIRE_SM_LOCK;
+            bd = allocBlock();
+            cap->r.rNursery->n_blocks++;
+            RELEASE_SM_LOCK;
+            bd->gen_no = 0;
+            bd->step = cap->r.rNursery;
+            bd->flags = 0;
+            // NO: alloc_blocks++;
+            // calcAllocated() uses the size of the nursery, and we've
+            // already bumpted nursery->n_blocks above.  We'll GC
+            // pretty quickly now anyway, because MAYBE_GC() will
+            // notice that CurrentNursery->link is NULL.
+        } else {
+            // we have a block in the nursery: take it and put
+            // it at the *front* of the nursery list, and use it
+            // to allocate() from.
+            cap->r.rCurrentNursery->link = bd->link;
+            if (bd->link != NULL) {
+                bd->link->u.back = cap->r.rCurrentNursery;
+            }
+        }
+        dbl_link_onto(bd, &cap->r.rNursery->blocks);
+        cap->r.rCurrentAlloc = bd;
+        IF_DEBUG(sanity, checkNurserySanity(cap->r.rNursery));
     }
     p = bd->free;
     bd->free += n;
@@ -735,7 +781,7 @@ allocateLocal (Capability *cap, nat n)
    ------------------------------------------------------------------------- */
 
 StgPtr
-allocatePinned( nat n )
+allocatePinned( lnat n )
 {
     StgPtr p;
     bdescr *bd = pinned_object_block;
@@ -743,7 +789,9 @@ allocatePinned( nat n )
     // If the request is for a large object, then allocate()
     // will give us a pinned object anyway.
     if (n >= LARGE_OBJECT_THRESHOLD/sizeof(W_)) {
-       return allocate(n);
+       p = allocate(n);
+        Bdescr(p)->flags |= BF_PINNED;
+        return p;
     }
 
     ACQUIRE_SM_LOCK;
@@ -751,13 +799,6 @@ allocatePinned( nat n )
     TICK_ALLOC_HEAP_NOCTR(n);
     CCS_ALLOC(CCCS,n);
 
-    // we always return 8-byte aligned memory.  bd->free must be
-    // 8-byte aligned to begin with, so we just round up n to
-    // the nearest multiple of 8 bytes.
-    if (sizeof(StgWord) == 4) {
-       n = (n+1) & ~1;
-    }
-
     // If we don't have a block of pinned objects yet, or the current
     // one isn't large enough to hold the new object, allocate a new one.
     if (bd == NULL || (bd->free + n) > (bd->start + BLOCK_SIZE_W)) {
@@ -778,12 +819,15 @@ allocatePinned( nat n )
 }
 
 /* -----------------------------------------------------------------------------
+   Write Barriers
+   -------------------------------------------------------------------------- */
+
+/*
    This is the write barrier for MUT_VARs, a.k.a. IORefs.  A
    MUT_VAR_CLEAN object is not on the mutable list; a MUT_VAR_DIRTY
    is.  When written to, a MUT_VAR_CLEAN turns into a MUT_VAR_DIRTY
    and is put on the mutable list.
-   -------------------------------------------------------------------------- */
-
+*/
 void
 dirty_MUT_VAR(StgRegTable *reg, StgClosure *p)
 {
@@ -796,59 +840,50 @@ dirty_MUT_VAR(StgRegTable *reg, StgClosure *p)
     }
 }
 
-/* -----------------------------------------------------------------------------
-   Allocation functions for GMP.
-
-   These all use the allocate() interface - we can't have any garbage
-   collection going on during a gmp operation, so we use allocate()
-   which always succeeds.  The gmp operations which might need to
-   allocate will ask the storage manager (via doYouWantToGC()) whether
-   a garbage collection is required, in case we get into a loop doing
-   only allocate() style allocation.
-   -------------------------------------------------------------------------- */
-
-static void *
-stgAllocForGMP (size_t size_in_bytes)
+// Setting a TSO's link field with a write barrier.
+// It is *not* necessary to call this function when
+//    * setting the link field to END_TSO_QUEUE
+//    * putting a TSO on the blackhole_queue
+//    * setting the link field of the currently running TSO, as it
+//      will already be dirty.
+void
+setTSOLink (Capability *cap, StgTSO *tso, StgTSO *target)
 {
-  StgArrWords* arr;
-  nat data_size_in_words, total_size_in_words;
-  
-  /* round up to a whole number of words */
-  data_size_in_words  = (size_in_bytes + sizeof(W_) + 1) / sizeof(W_);
-  total_size_in_words = sizeofW(StgArrWords) + data_size_in_words;
-  
-  /* allocate and fill it in. */
-#if defined(THREADED_RTS)
-  arr = (StgArrWords *)allocateLocal(myTask()->cap, total_size_in_words);
-#else
-  arr = (StgArrWords *)allocateLocal(&MainCapability, total_size_in_words);
-#endif
-  SET_ARR_HDR(arr, &stg_ARR_WORDS_info, CCCS, data_size_in_words);
-  
-  /* and return a ptr to the goods inside the array */
-  return arr->payload;
+    bdescr *bd;
+    if ((tso->flags & (TSO_DIRTY|TSO_LINK_DIRTY)) == 0) {
+        tso->flags |= TSO_LINK_DIRTY;
+       bd = Bdescr((StgPtr)tso);
+       if (bd->gen_no > 0) recordMutableCap((StgClosure*)tso,cap,bd->gen_no);
+    }
+    tso->_link = target;
 }
 
-static void *
-stgReallocForGMP (void *ptr, size_t old_size, size_t new_size)
+void
+dirty_TSO (Capability *cap, StgTSO *tso)
 {
-    void *new_stuff_ptr = stgAllocForGMP(new_size);
-    nat i = 0;
-    char *p = (char *) ptr;
-    char *q = (char *) new_stuff_ptr;
-
-    for (; i < old_size; i++, p++, q++) {
-       *q = *p;
+    bdescr *bd;
+    if ((tso->flags & (TSO_DIRTY|TSO_LINK_DIRTY)) == 0) {
+       bd = Bdescr((StgPtr)tso);
+       if (bd->gen_no > 0) recordMutableCap((StgClosure*)tso,cap,bd->gen_no);
     }
-
-    return(new_stuff_ptr);
+    tso->flags |= TSO_DIRTY;
 }
 
-static void
-stgDeallocForGMP (void *ptr STG_UNUSED, 
-                 size_t size STG_UNUSED)
+/*
+   This is the write barrier for MVARs.  An MVAR_CLEAN objects is not
+   on the mutable list; a MVAR_DIRTY is.  When written to, a
+   MVAR_CLEAN turns into a MVAR_DIRTY and is put on the mutable list.
+   The check for MVAR_CLEAN is inlined at the call site for speed,
+   this really does make a difference on concurrency-heavy benchmarks
+   such as Chaneneos and cheap-concurrency.
+*/
+void
+dirty_MVAR(StgRegTable *reg, StgClosure *p)
 {
-    /* easy for us: the garbage collector does the dealloc'n */
+    Capability *cap = regTableToCapability(reg);
+    bdescr *bd;
+    bd = Bdescr((StgPtr)p);
+    if (bd->gen_no > 0) recordMutableCap(p,cap,bd->gen_no);
 }
 
 /* -----------------------------------------------------------------------------
@@ -909,15 +944,15 @@ calcAllocated( void )
 /* Approximate the amount of live data in the heap.  To be called just
  * after garbage collection (see GarbageCollect()).
  */
-extern lnat 
-calcLive(void)
+lnat 
+calcLiveBlocks(void)
 {
   nat g, s;
   lnat live = 0;
   step *stp;
 
   if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
-      return (g0s0->n_large_blocks + g0s0->n_blocks) * BLOCK_SIZE_W;
+      return g0s0->n_large_blocks + g0s0->n_blocks;
   }
 
   for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
@@ -929,12 +964,49 @@ calcLive(void)
          continue; 
       }
       stp = &generations[g].steps[s];
-      live += (stp->n_large_blocks + stp->n_blocks) * BLOCK_SIZE_W;
+      live += stp->n_large_blocks + stp->n_blocks;
     }
   }
   return live;
 }
 
+lnat
+countOccupied(bdescr *bd)
+{
+    lnat words;
+
+    words = 0;
+    for (; bd != NULL; bd = bd->link) {
+        ASSERT(bd->free <= bd->start + bd->blocks * BLOCK_SIZE_W);
+        words += bd->free - bd->start;
+    }
+    return words;
+}
+
+// Return an accurate count of the live data in the heap, excluding
+// generation 0.
+lnat
+calcLiveWords(void)
+{
+    nat g, s;
+    lnat live;
+    step *stp;
+    
+    if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
+        return g0s0->n_words + countOccupied(g0s0->large_objects);
+    }
+    
+    live = 0;
+    for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
+        for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
+            if (g == 0 && s == 0) continue; 
+            stp = &generations[g].steps[s];
+            live += stp->n_words + countOccupied(stp->large_objects);
+        } 
+    }
+    return live;
+}
+
 /* Approximate the number of blocks that will be needed at the next
  * garbage collection.
  *
@@ -953,13 +1025,27 @@ calcNeeded(void)
        for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
            if (g == 0 && s == 0) { continue; }
            stp = &generations[g].steps[s];
-           if (generations[g].steps[0].n_blocks +
-               generations[g].steps[0].n_large_blocks 
-               > generations[g].max_blocks
-               && stp->is_compacted == 0) {
-               needed += 2 * stp->n_blocks;
-           } else {
-               needed += stp->n_blocks;
+
+            // we need at least this much space
+            needed += stp->n_blocks + stp->n_large_blocks;
+
+            // any additional space needed to collect this gen next time?
+           if (g == 0 || // always collect gen 0
+                (generations[g].steps[0].n_blocks +
+                 generations[g].steps[0].n_large_blocks 
+                 > generations[g].max_blocks)) {
+                // we will collect this gen next time
+                if (stp->mark) {
+                    //  bitmap:
+                    needed += stp->n_blocks / BITS_IN(W_);
+                    //  mark stack:
+                    needed += stp->n_blocks / 100;
+                }
+                if (stp->compact) {
+                    continue; // no additional space needed for compaction
+                } else {
+                    needed += stp->n_blocks;
+                }
            }
        }
     }
@@ -979,11 +1065,44 @@ calcNeeded(void)
    in the page, and when the page is emptied (all objects on the page
    are free) we free the page again, not forgetting to make it
    non-executable.
+
+   TODO: The inability to handle objects bigger than BLOCK_SIZE_W means that
+         the linker cannot use allocateExec for loading object code files
+         on Windows. Once allocateExec can handle larger objects, the linker
+         should be modified to use allocateExec instead of VirtualAlloc.
    ------------------------------------------------------------------------- */
 
-static bdescr *exec_block;
+#if defined(linux_HOST_OS)
+
+// On Linux we need to use libffi for allocating executable memory,
+// because it knows how to work around the restrictions put in place
+// by SELinux.
 
-void *allocateExec (nat bytes)
+void *allocateExec (nat bytes, void **exec_ret)
+{
+    void **ret, **exec;
+    ACQUIRE_SM_LOCK;
+    ret = ffi_closure_alloc (sizeof(void *) + (size_t)bytes, (void**)&exec);
+    RELEASE_SM_LOCK;
+    if (ret == NULL) return ret;
+    *ret = ret; // save the address of the writable mapping, for freeExec().
+    *exec_ret = exec + 1;
+    return (ret + 1);
+}
+
+// freeExec gets passed the executable address, not the writable address. 
+void freeExec (void *addr)
+{
+    void *writable;
+    writable = *((void**)addr - 1);
+    ACQUIRE_SM_LOCK;
+    ffi_closure_free (writable);
+    RELEASE_SM_LOCK
+}
+
+#else
+
+void *allocateExec (nat bytes, void **exec_ret)
 {
     void *ret;
     nat n;
@@ -1019,6 +1138,7 @@ void *allocateExec (nat bytes)
     exec_block->free += n + 1;
 
     RELEASE_SM_LOCK
+    *exec_ret = ret;
     return ret;
 }
 
@@ -1040,25 +1160,24 @@ void freeExec (void *addr)
     bd->gen_no -= *(StgPtr)p;
     *(StgPtr)p = 0;
 
-    // Free the block if it is empty, but not if it is the block at
-    // the head of the queue.
-    if (bd->gen_no == 0 && bd != exec_block) {
-       debugTrace(DEBUG_gc, "free exec block %p", bd->start);
-       if (bd->u.back) {
-           bd->u.back->link = bd->link;
-       } else {
-           exec_block = bd->link;
-       }
-       if (bd->link) {
-           bd->link->u.back = bd->u.back;
-       }
-       setExecutable(bd->start, bd->blocks * BLOCK_SIZE, rtsFalse);
-       freeGroup(bd);
+    if (bd->gen_no == 0) {
+        // Free the block if it is empty, but not if it is the block at
+        // the head of the queue.
+        if (bd != exec_block) {
+            debugTrace(DEBUG_gc, "free exec block %p", bd->start);
+            dbl_link_remove(bd, &exec_block);
+            setExecutable(bd->start, bd->blocks * BLOCK_SIZE, rtsFalse);
+            freeGroup(bd);
+        } else {
+            bd->free = bd->start;
+        }
     }
 
     RELEASE_SM_LOCK
 }    
 
+#endif /* mingw32_HOST_OS */
+
 /* -----------------------------------------------------------------------------
    Debugging
 
@@ -1069,6 +1188,21 @@ void freeExec (void *addr)
 
 #ifdef DEBUG
 
+// Useful for finding partially full blocks in gdb
+void findSlop(bdescr *bd);
+void findSlop(bdescr *bd)
+{
+    lnat slop;
+
+    for (; bd != NULL; bd = bd->link) {
+        slop = (bd->blocks * BLOCK_SIZE_W) - (bd->free - bd->start);
+        if (slop > (1024/sizeof(W_))) {
+            debugBelch("block at %p (bdescr %p) has %ldKB slop\n",
+                       bd->start, bd, slop / (1024/sizeof(W_)));
+        }
+    }
+}
+
 nat
 countBlocks(bdescr *bd)
 {
@@ -1108,15 +1242,61 @@ stepBlocks (step *stp)
            countAllocdBlocks(stp->large_objects);
 }
 
+// If memInventory() calculates that we have a memory leak, this
+// function will try to find the block(s) that are leaking by marking
+// all the ones that we know about, and search through memory to find
+// blocks that are not marked.  In the debugger this can help to give
+// us a clue about what kind of block leaked.  In the future we might
+// annotate blocks with their allocation site to give more helpful
+// info.
+static void
+findMemoryLeak (void)
+{
+  nat g, s, i;
+  for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
+      for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
+         markBlocks(capabilities[i].mut_lists[g]);
+      }
+      markBlocks(generations[g].mut_list);
+      for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
+         markBlocks(generations[g].steps[s].blocks);
+         markBlocks(generations[g].steps[s].large_objects);
+      }
+  }
+
+  for (i = 0; i < n_nurseries; i++) {
+      markBlocks(nurseries[i].blocks);
+      markBlocks(nurseries[i].large_objects);
+  }
+
+#ifdef PROFILING
+  // TODO:
+  // if (RtsFlags.ProfFlags.doHeapProfile == HEAP_BY_RETAINER) {
+  //    markRetainerBlocks();
+  // }
+#endif
+
+  // count the blocks allocated by the arena allocator
+  // TODO:
+  // markArenaBlocks();
+
+  // count the blocks containing executable memory
+  markBlocks(exec_block);
+
+  reportUnmarkedBlocks();
+}
+
+
 void
-memInventory(void)
+memInventory (rtsBool show)
 {
   nat g, s, i;
   step *stp;
   lnat gen_blocks[RtsFlags.GcFlags.generations];
-  lnat nursery_blocks, allocate_blocks, retainer_blocks,
+  lnat nursery_blocks, retainer_blocks,
        arena_blocks, exec_blocks;
   lnat live_blocks = 0, free_blocks = 0;
+  rtsBool leak;
 
   // count the blocks we current have
 
@@ -1127,11 +1307,6 @@ memInventory(void)
       }          
       gen_blocks[g] += countAllocdBlocks(generations[g].mut_list);
       for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
-#if !defined(THREADED_RTS)
-         // We put pinned object blocks in g0s0, so better count
-         // blocks there too.
-         if (g==0 && s==0) continue;
-#endif
          stp = &generations[g].steps[s];
          gen_blocks[g] += stepBlocks(stp);
       }
@@ -1142,9 +1317,6 @@ memInventory(void)
       nursery_blocks += stepBlocks(&nurseries[i]);
   }
 
-  /* any blocks held by allocate() */
-  allocate_blocks = countAllocdBlocks(small_alloc_list);
-
   retainer_blocks = 0;
 #ifdef PROFILING
   if (RtsFlags.ProfFlags.doHeapProfile == HEAP_BY_RETAINER) {
@@ -1165,25 +1337,48 @@ memInventory(void)
   for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
       live_blocks += gen_blocks[g];
   }
-  live_blocks += nursery_blocks + allocate_blocks
+  live_blocks += nursery_blocks + 
                + retainer_blocks + arena_blocks + exec_blocks;
 
-  if (live_blocks + free_blocks != mblocks_allocated * BLOCKS_PER_MBLOCK)
+#define MB(n) (((n) * BLOCK_SIZE_W) / ((1024*1024)/sizeof(W_)))
+
+  leak = live_blocks + free_blocks != mblocks_allocated * BLOCKS_PER_MBLOCK;
+
+  if (show || leak)
   {
-      debugBelch("Memory leak detected\n");
+      if (leak) { 
+          debugBelch("Memory leak detected:\n");
+      } else {
+          debugBelch("Memory inventory:\n");
+      }
       for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
-         debugBelch("  gen %d blocks : %4lu\n", g, gen_blocks[g]);
+         debugBelch("  gen %d blocks : %5lu blocks (%lu MB)\n", g, 
+                     gen_blocks[g], MB(gen_blocks[g]));
+      }
+      debugBelch("  nursery      : %5lu blocks (%lu MB)\n", 
+                 nursery_blocks, MB(nursery_blocks));
+      debugBelch("  retainer     : %5lu blocks (%lu MB)\n", 
+                 retainer_blocks, MB(retainer_blocks));
+      debugBelch("  arena blocks : %5lu blocks (%lu MB)\n", 
+                 arena_blocks, MB(arena_blocks));
+      debugBelch("  exec         : %5lu blocks (%lu MB)\n", 
+                 exec_blocks, MB(exec_blocks));
+      debugBelch("  free         : %5lu blocks (%lu MB)\n", 
+                 free_blocks, MB(free_blocks));
+      debugBelch("  total        : %5lu blocks (%lu MB)\n",
+                 live_blocks + free_blocks, MB(live_blocks+free_blocks));
+      if (leak) {
+          debugBelch("\n  in system    : %5lu blocks (%lu MB)\n", 
+                     mblocks_allocated * BLOCKS_PER_MBLOCK, mblocks_allocated);
       }
-      debugBelch("  nursery      : %4lu\n", nursery_blocks);
-      debugBelch("  allocate()   : %4lu\n", allocate_blocks);
-      debugBelch("  retainer     : %4lu\n", retainer_blocks);
-      debugBelch("  arena blocks : %4lu\n", arena_blocks);
-      debugBelch("  exec         : %4lu\n", exec_blocks);
-      debugBelch("  free         : %4lu\n", free_blocks);
-      debugBelch("  total        : %4lu\n\n", live_blocks + free_blocks);
-      debugBelch("  in system    : %4lu\n", mblocks_allocated + BLOCKS_PER_MBLOCK);
-      ASSERT(0);
   }
+
+  if (leak) {
+      debugBelch("\n");
+      findMemoryLeak();
+  }
+  ASSERT(n_alloc_blocks == live_blocks);
+  ASSERT(!leak);
 }
 
 
@@ -1195,7 +1390,7 @@ checkSanity( void )
 
     if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
        checkHeap(g0s0->blocks);
-       checkChain(g0s0->large_objects);
+       checkLargeObjects(g0s0->large_objects);
     } else {
        
        for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
@@ -1206,10 +1401,7 @@ checkSanity( void )
                ASSERT(countBlocks(generations[g].steps[s].large_objects)
                       == generations[g].steps[s].n_large_blocks);
                checkHeap(generations[g].steps[s].blocks);
-               checkChain(generations[g].steps[s].large_objects);
-               if (g > 0) {
-                   checkMutableList(generations[g].mut_list, g);
-               }
+               checkLargeObjects(generations[g].steps[s].large_objects);
            }
        }
 
@@ -1222,6 +1414,14 @@ checkSanity( void )
            
        checkFreeListSanity();
     }
+
+#if defined(THREADED_RTS)
+    // check the stacks too in threaded mode, because we don't do a
+    // full heap sanity check in this case (see checkHeap())
+    checkMutableLists(rtsTrue);
+#else
+    checkMutableLists(rtsFalse);
+#endif
 }
 
 /* Nursery sanity check */