src/xbt/mmalloc/mmalloc.c

   1 /* Memory allocator `malloc'.
   2    Copyright 1990, 1991, 1992 Free Software Foundation
   3
   4    Written May 1989 by Mike Haertel.
   5    Heavily modified Mar 1992 by Fred Fish for mmap'd version. */
   6
   7 /* Copyright (c) 2010. The SimGrid Team.
   8  * All rights reserved.                                                     */
   9
  10 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  11  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
  12
  13 #include <string.h>             /* Prototypes for memcpy, memmove, memset, etc */
  14 #include <stdio.h>
  15 #include "mmprivate.h"
  16
  17 /* Prototypes for local functions */
  18
  19 static int initialize(struct mdesc *mdp);
  20 static void *morecore(struct mdesc *mdp, size_t size);
  21 static void *align(struct mdesc *mdp, size_t size);
  22
  23 /* Aligned allocation.  */
  24
  25 static void *align(struct mdesc *mdp, size_t size)
  26 {
  27   void *result;
  28   unsigned long int adj;
  29
  30   result = mdp->morecore(mdp, size);
  31   adj = RESIDUAL(result, BLOCKSIZE);
  32   if (adj != 0) {
  33     adj = BLOCKSIZE - adj;
  34     mdp->morecore(mdp, adj);
  35     result = (char *) result + adj;
  36   }
  37   return (result);
  38 }
  39
  40 /* Set everything up and remember that we have.  */
  41
  42 static int initialize(struct mdesc *mdp)
  43 {
  44   mdp->heapsize = HEAP / BLOCKSIZE;
  45   mdp->heapinfo = (malloc_info *)
  46       align(mdp, mdp->heapsize * sizeof(malloc_info));
  47   if (mdp->heapinfo == NULL) {
  48     return (0);
  49   }
  50   memset((void *) mdp->heapinfo, 0, mdp->heapsize * sizeof(malloc_info));
  51   mdp->heapinfo[0].free.size = 0;
  52   mdp->heapinfo[0].free.next = mdp->heapinfo[0].free.prev = 0;
  53   mdp->heapindex = 0;
  54   mdp->heapbase = (void *) mdp->heapinfo;
  55   mdp->flags |= MMALLOC_INITIALIZED;
  56   return (1);
  57 }
  58
  59 /* Get neatly aligned memory, initializing or
  60    growing the heap info table as necessary. */
  61
  62 static void *morecore(struct mdesc *mdp, size_t size)
  63 {
  64   void *result;
  65   malloc_info *newinfo, *oldinfo;
  66   size_t newsize;
  67
  68   result = align(mdp, size);
  69   if (result == NULL) {
  70     return (NULL);
  71   }
  72
  73   /* Check if we need to grow the info table.  */
  74   if ((size_t) BLOCK((char *) result + size) > mdp->heapsize) {
  75     newsize = mdp->heapsize;
  76     while ((size_t) BLOCK((char *) result + size) > newsize) {
  77       newsize *= 2;
  78     }
  79     newinfo = (malloc_info *) align(mdp, newsize * sizeof(malloc_info));
  80     if (newinfo == NULL) {
  81       mdp->morecore(mdp, -size);
  82       return (NULL);
  83     }
  84     memset((void *) newinfo, 0, newsize * sizeof(malloc_info));
  85     memcpy((void *) newinfo, (void *) mdp->heapinfo,
  86            mdp->heapsize * sizeof(malloc_info));
  87     oldinfo = mdp->heapinfo;
  88     newinfo[BLOCK(oldinfo)].busy.type = 0;
  89     newinfo[BLOCK(oldinfo)].busy.info.size
  90         = BLOCKIFY(mdp->heapsize * sizeof(malloc_info));
  91     mdp->heapinfo = newinfo;
  92     __mmalloc_free(mdp, (void *) oldinfo);
  93     mdp->heapsize = newsize;
  94   }
  95
  96   mdp->heaplimit = BLOCK((char *) result + size);
  97   return (result);
  98 }
  99
 100 /* Allocate memory from the heap.  */
 101
 102 void *mmalloc(void *md, size_t size)
 103 {
 104   struct mdesc *mdp;
 105   void *result;
 106   size_t block, blocks, lastblocks, start;
 107   register size_t i;
 108   struct list *next;
 109   register size_t log;
 110
 111   /* Work even if the user was stupid enough to ask a 0-byte block, ie return a valid block that can be realloced or freed
 112    * glibc malloc does not use this trick but return a constant pointer, but my hack is quicker to implement ;)
 113    */
 114   if (size == 0)
 115     size = 1;
 116
 117   mdp = MD_TO_MDP(md);
 118   LOCK(mdp);
 119 //  printf("(%s) Mallocing %d bytes on %p (default: %p)...",xbt_thread_self_name(),size,mdp,__mmalloc_default_mdp);fflush(stdout);
 120
 121
 122   if (mdp->mmalloc_hook != NULL) {
 123     void *res = ((*mdp->mmalloc_hook) (md, size));
 124     UNLOCK(mdp);
 125     return res;
 126   }
 127
 128   if (!(mdp->flags & MMALLOC_INITIALIZED)) {
 129     if (!initialize(mdp)) {
 130       UNLOCK(mdp);
 131       return (NULL);
 132     }
 133   }
 134
 135   if (size < sizeof(struct list)) {
 136     size = sizeof(struct list);
 137   }
 138
 139   /* Determine the allocation policy based on the request size.  */
 140   if (size <= BLOCKSIZE / 2) {
 141     /* Small allocation to receive a fragment of a block.
 142        Determine the logarithm to base two of the fragment size. */
 143     log = 1;
 144     --size;
 145     while ((size /= 2) != 0) {
 146       ++log;
 147     }
 148
 149     /* Look in the fragment lists for a
 150        free fragment of the desired size. */
 151     next = mdp->fraghead[log].next;
 152     if (next != NULL) {
 153       /* There are free fragments of this size.
 154          Pop a fragment out of the fragment list and return it.
 155          Update the block's nfree and first counters. */
 156       result = (void *) next;
 157       next->prev->next = next->next;
 158       if (next->next != NULL) {
 159         next->next->prev = next->prev;
 160       }
 161       block = BLOCK(result);
 162       if (--mdp->heapinfo[block].busy.info.frag.nfree != 0) {
 163         mdp->heapinfo[block].busy.info.frag.first =
 164             RESIDUAL(next->next, BLOCKSIZE) >> log;
 165       }
 166
 167       /* Update the statistics.  */
 168       mdp->heapstats.chunks_used++;
 169       mdp->heapstats.bytes_used += 1 << log;
 170       mdp->heapstats.chunks_free--;
 171       mdp->heapstats.bytes_free -= 1 << log;
 172     } else {
 173       /* No free fragments of the desired size, so get a new block
 174          and break it into fragments, returning the first.  */
 175       UNLOCK(mdp);
 176       //printf("(%s) No free fragment...",xbt_thread_self_name());
 177       result = mmalloc(md, BLOCKSIZE);
 178       //printf("(%s) Fragment: %p...",xbt_thread_self_name(),result);
 179       LOCK(mdp);
 180       if (result == NULL) {
 181         UNLOCK(mdp);
 182         return (NULL);
 183       }
 184
 185       /* Link all fragments but the first into the free list.  */
 186       for (i = 1; i < (size_t) (BLOCKSIZE >> log); ++i) {
 187         next = (struct list *) ((char *) result + (i << log));
 188         next->next = mdp->fraghead[log].next;
 189         next->prev = &mdp->fraghead[log];
 190         next->prev->next = next;
 191         if (next->next != NULL) {
 192           next->next->prev = next;
 193         }
 194       }
 195
 196       /* Initialize the nfree and first counters for this block.  */
 197       block = BLOCK(result);
 198       mdp->heapinfo[block].busy.type = log;
 199       mdp->heapinfo[block].busy.info.frag.nfree = i - 1;
 200       mdp->heapinfo[block].busy.info.frag.first = i - 1;
 201
 202       mdp->heapstats.chunks_free += (BLOCKSIZE >> log) - 1;
 203       mdp->heapstats.bytes_free += BLOCKSIZE - (1 << log);
 204       mdp->heapstats.bytes_used -= BLOCKSIZE - (1 << log);
 205     }
 206   } else {
 207     /* Large allocation to receive one or more blocks.
 208        Search the free list in a circle starting at the last place visited.
 209        If we loop completely around without finding a large enough
 210        space we will have to get more memory from the system.  */
 211     blocks = BLOCKIFY(size);
 212     start = block = MALLOC_SEARCH_START;
 213     while (mdp->heapinfo[block].free.size < blocks) {
 214       block = mdp->heapinfo[block].free.next;
 215       if (block == start) {
 216         /* Need to get more from the system.  Check to see if
 217            the new core will be contiguous with the final free
 218            block; if so we don't need to get as much.  */
 219         block = mdp->heapinfo[0].free.prev;
 220         lastblocks = mdp->heapinfo[block].free.size;
 221         if (mdp->heaplimit != 0 &&
 222             block + lastblocks == mdp->heaplimit &&
 223             mdp->morecore(mdp, 0) == ADDRESS(block + lastblocks) &&
 224             (morecore(mdp, (blocks - lastblocks) * BLOCKSIZE)) != NULL) {
 225           /* Which block we are extending (the `final free
 226              block' referred to above) might have changed, if
 227              it got combined with a freed info table.  */
 228           block = mdp->heapinfo[0].free.prev;
 229
 230           mdp->heapinfo[block].free.size += (blocks - lastblocks);
 231           mdp->heapstats.bytes_free += (blocks - lastblocks) * BLOCKSIZE;
 232           continue;
 233         }
 234         result = morecore(mdp, blocks * BLOCKSIZE);
 235         if (result == NULL) {
 236           UNLOCK(mdp);
 237           return (NULL);
 238         }
 239         block = BLOCK(result);
 240         mdp->heapinfo[block].busy.type = 0;
 241         mdp->heapinfo[block].busy.info.size = blocks;
 242         mdp->heapstats.chunks_used++;
 243         mdp->heapstats.bytes_used += blocks * BLOCKSIZE;
 244         UNLOCK(mdp);
 245         return (result);
 246       }
 247     }
 248
 249     /* At this point we have found a suitable free list entry.
 250        Figure out how to remove what we need from the list. */
 251     result = ADDRESS(block);
 252     if (mdp->heapinfo[block].free.size > blocks) {
 253       /* The block we found has a bit left over,
 254          so relink the tail end back into the free list. */
 255       mdp->heapinfo[block + blocks].free.size
 256           = mdp->heapinfo[block].free.size - blocks;
 257       mdp->heapinfo[block + blocks].free.next
 258           = mdp->heapinfo[block].free.next;
 259       mdp->heapinfo[block + blocks].free.prev
 260           = mdp->heapinfo[block].free.prev;
 261       mdp->heapinfo[mdp->heapinfo[block].free.prev].free.next
 262           = mdp->heapinfo[mdp->heapinfo[block].free.next].free.prev
 263           = mdp->heapindex = block + blocks;
 264     } else {
 265       /* The block exactly matches our requirements,
 266          so just remove it from the list. */
 267       mdp->heapinfo[mdp->heapinfo[block].free.next].free.prev
 268           = mdp->heapinfo[block].free.prev;
 269       mdp->heapinfo[mdp->heapinfo[block].free.prev].free.next
 270           = mdp->heapindex = mdp->heapinfo[block].free.next;
 271       mdp->heapstats.chunks_free--;
 272     }
 273
 274     mdp->heapinfo[block].busy.type = 0;
 275     mdp->heapinfo[block].busy.info.size = blocks;
 276     mdp->heapstats.chunks_used++;
 277     mdp->heapstats.bytes_used += blocks * BLOCKSIZE;
 278     mdp->heapstats.bytes_free -= blocks * BLOCKSIZE;
 279   }
 280   //printf("(%s) Done mallocing. Result is %p\n",xbt_thread_self_name(),result);fflush(stdout);
 281   UNLOCK(mdp);
 282   return (result);
 283 }