Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
model-checker : update state equality detection
[simgrid.git] / src / xbt / mmalloc / mmprivate.h
index d72000b..30b803f 100644 (file)
 #include "portable.h"
 #include "xbt/xbt_os_thread.h"
 #include "xbt/mmalloc.h"
+#include "xbt/ex.h"
+#include "xbt/dynar.h"
+#include "xbt/swag.h"
+#include <semaphore.h>
+#include <stdint.h>
 
 #ifdef HAVE_LIMITS_H
 #  include <limits.h>
 #  endif
 #endif
 
-#ifndef MIN
-#  define MIN(A, B) ((A) < (B) ? (A) : (B))
-#endif
-
-#define MMALLOC_MAGIC          "mmalloc"       /* Mapped file magic number */
-#define MMALLOC_MAGIC_SIZE     8       /* Size of magic number buf */
-#define MMALLOC_VERSION                1       /* Current mmalloc version */
-#define MMALLOC_KEYS           16      /* Keys for application use */
+#define MMALLOC_MAGIC    "mmalloc"       /* Mapped file magic number */
+#define MMALLOC_MAGIC_SIZE  8       /* Size of magic number buf */
+#define MMALLOC_VERSION    2       /* Current mmalloc version */
 
 /* The allocator divides the heap into blocks of fixed size; large
    requests receive one or more whole blocks, and small requests
    receive a fragment of a block.  Fragment sizes are powers of two,
    and all fragments of a block are the same size.  When all the
-   fragments in a block have been freed, the block itself is freed.  */
+   fragments in a block have been freed, the block itself is freed.
+
+   FIXME: we are not targeting 16bits machines anymore; update values */
 
-#define INT_BIT                (CHAR_BIT * sizeof(int))
-#define BLOCKLOG       (INT_BIT > 16 ? 12 : 9)
-#define BLOCKSIZE      ((unsigned int) 1 << BLOCKLOG)
-#define BLOCKIFY(SIZE) (((SIZE) + BLOCKSIZE - 1) / BLOCKSIZE)
+#define INT_BIT    (CHAR_BIT * sizeof(int))
+#define BLOCKLOG  (INT_BIT > 16 ? 12 : 9)
+#define BLOCKSIZE  ((unsigned int) 1 << BLOCKLOG)
+#define BLOCKIFY(SIZE)  (((SIZE) + BLOCKSIZE - 1) / BLOCKSIZE)
+
+/* We keep fragment-specific meta-data for introspection purposes, and these
+ * information are kept in fixed lenght arrays. Here is the computation of
+ * that size.
+ *
+ * Never make SMALLEST_POSSIBLE_MALLOC smaller than sizeof(list) because we
+ * need to enlist the free fragments.
+ */
+
+//#define SMALLEST_POSSIBLE_MALLOC (sizeof(struct list))
+#define SMALLEST_POSSIBLE_MALLOC (16*sizeof(struct list))
+#define MAX_FRAGMENT_PER_BLOCK (BLOCKSIZE / SMALLEST_POSSIBLE_MALLOC)
 
 /* The difference between two pointers is a signed int.  On machines where
    the data addresses have the high bit set, we need to ensure that the
    sign of the result is machine dependent for negative values, so force
    it to be treated as an unsigned int. */
 
-#define ADDR2UINT(addr)        ((unsigned int) ((char*) (addr) - (char*) NULL))
-#define RESIDUAL(addr,bsize) ((unsigned int) (ADDR2UINT (addr) % (bsize)))
+#define ADDR2UINT(addr)  ((uintptr_t) ((char*) (addr) - (char*) NULL))
+#define RESIDUAL(addr,bsize) ((uintptr_t) (ADDR2UINT (addr) % (bsize)))
 
 /* Determine the amount of memory spanned by the initial heap table
    (not an absolute limit).  */
 
-#define HEAP           (INT_BIT > 16 ? 4194304 : 65536)
+#define HEAP    (INT_BIT > 16 ? 4194304 : 65536)
 
 /* Number of contiguous free blocks allowed to build up at the end of
-   memory before they will be returned to the system.  */
-
-#define FINAL_FREE_BLOCKS      8
+   memory before they will be returned to the system.
+   FIXME: this is not used anymore: we never return memory to the system. */
+#define FINAL_FREE_BLOCKS  8
 
 /* Where to start searching the free list when looking for new memory.
    The two possible values are 0 and heapindex.  Starting at 0 seems
    to reduce total memory usage, while starting at heapindex seems to
    run faster.  */
 
-#define MALLOC_SEARCH_START    mdp -> heapindex
+#define MALLOC_SEARCH_START  mdp -> heapindex
 
 /* Address to block number and vice versa.  */
 
 
 #define ADDRESS(B) ((void*) (((ADDR2UINT(B)) - 1) * BLOCKSIZE + (char*) mdp -> heapbase))
 
-const char *xbt_thread_self_name(void);
-
-/* Data structure giving per-block information.  */
-typedef union {
-  /* Heap information for a busy block.  */
-  struct {
-    /* Zero for a large block, or positive giving the
-       logarithm to the base two of the fragment size.  */
-    int type;
-    union {
-      struct {
-        size_t nfree;           /* Free fragments in a fragmented block.  */
-        size_t first;           /* First free fragment of the block.  */
-      } frag;
-      /* Size (in blocks) of a large cluster.  */
-      size_t size;
-    } info;
-  } busy;
-  /* Heap information for a free block (that may be the first of
-     a free cluster).  */
-  struct {
-    size_t size;                /* Size (in blocks) of a free cluster.  */
-    size_t next;                /* Index of next free cluster.  */
-    size_t prev;                /* Index of previous free cluster.  */
-  } free;
-} malloc_info;
-
-/* List of blocks allocated with `mmemalign' (or `mvalloc').  */
-
-struct alignlist {
-  struct alignlist *next;
-  void *aligned;                /* The address that mmemaligned returned.  */
-  void *exact;                  /* The address that malloc returned.  */
-};
-
 /* Doubly linked lists of free fragments.  */
-
 struct list {
   struct list *next;
   struct list *prev;
 };
 
-/* Statistics available to the user.
-   FIXME:  By design, the internals of the malloc package are no longer
-   exported to the user via an include file, so access to this data needs
-   to be via some other mechanism, such as mmstat_<something> where the
-   return value is the <something> the user is interested in. */
-
-struct mstats {
-  size_t bytes_total;           /* Total size of the heap. */
-  size_t chunks_used;           /* Chunks allocated by the user. */
-  size_t bytes_used;            /* Byte total of user-allocated chunks. */
-  size_t chunks_free;           /* Chunks in the free list. */
-  size_t bytes_free;            /* Byte total of chunks in the free list. */
+/* Statistics available to the user. */
+struct mstats
+{
+  size_t bytes_total;    /* Total size of the heap. */
+  size_t chunks_used;    /* Chunks allocated by the user. */
+  size_t bytes_used;    /* Byte total of user-allocated chunks. */
+  size_t chunks_free;    /* Chunks in the free list. */
+  size_t bytes_free;    /* Byte total of chunks in the free list. */
 };
 
+typedef struct s_heap_area{
+  int block;
+  int fragment;
+}s_heap_area_t, *heap_area_t;
+
+typedef struct s_heap_area_pair{
+  int block1;
+  int fragment1;
+  int block2;
+  int fragment2;
+}s_heap_area_pair_t, *heap_area_pair_t;
+
+/* Data structure giving per-block information.
+ *
+ * There is one such structure in the mdp->heapinfo array per block used in that heap,
+ *    the array index is the block number.
+ *
+ * There is several types of blocks in memory:
+ *  - full busy blocks: used when we are asked to malloc a block which size is > BLOCKSIZE/2
+ *    In this situation, the full block is given to the malloc.
+ *
+ *  - fragmented busy blocks: when asked for smaller amount of memory.
+ *    Fragment sizes are only power of 2. When looking for such a free fragment,
+ *    we get one from mdp->fraghead (that contains a linked list of blocks fragmented at that
+ *    size and containing a free fragment), or we get a fresh block that we fragment.
+ *
+ *  - free blocks are grouped by clusters, that are chained together.
+ *    When looking for free blocks, we traverse the mdp->heapinfo looking
+ *    for a cluster of free blocks that would be large enough.
+ *
+ *    The size of the cluster is only to be trusted in the first block of the cluster, not in the middle blocks.
+ *
+ * The type field is consistently updated for every blocks, even within clusters of blocks.
+ * You can crawl the array and rely on that value.
+ *
+ */
+typedef struct {
+  s_xbt_swag_hookup_t freehook; /* to register this block as having empty frags when needed */
+  int type; /*  0: busy large block
+                >0: busy fragmented (fragments of size 2^type bytes)
+                <0: free block */
+  
+  union {
+    /* Heap information for a busy block.  */
+    struct {
+      size_t nfree;               /* Free fragments in a fragmented block.  */
+      ssize_t frag_size[MAX_FRAGMENT_PER_BLOCK];
+      //void *bt[MAX_FRAGMENT_PER_BLOCK][XBT_BACKTRACE_SIZE]; /* Where it was malloced (or realloced lastly) */
+      unsigned int ignore[MAX_FRAGMENT_PER_BLOCK];
+      heap_area_t equal_to[MAX_FRAGMENT_PER_BLOCK];
+    } busy_frag;
+    struct {
+      size_t size; /* Size (in blocks) of a large cluster.  */
+      size_t busy_size; /* Actually used space, in bytes */
+      //void *bt[XBT_BACKTRACE_SIZE]; /* Where it was malloced (or realloced lastly) */
+      //int bt_size;
+      unsigned int ignore;
+      heap_area_t equal_to;
+    } busy_block;
+    /* Heap information for a free block (that may be the first of a free cluster).  */
+    struct {
+      size_t size;                /* Size (in blocks) of a free cluster.  */
+      size_t next;                /* Index of next free cluster.  */
+      size_t prev;                /* Index of previous free cluster.  */
+    } free_block;
+  };
+} malloc_info;
+
 /* Internal structure that defines the format of the malloc-descriptor.
    This gets written to the base address of the region that mmalloc is
    managing, and thus also becomes the file header for the mapped file,
    if such a file exists. */
 
 struct mdesc {
-  xbt_os_mutex_t mutex;
+
+  /* Semaphore locking the access to the heap */
+  sem_t sem;
+
+  /* Number of processes that attached the heap */
+  unsigned int refcount;
+
+  /* Chained lists of mdescs */
+  struct mdesc *next_mdesc;
+
   /* The "magic number" for an mmalloc file. */
   char magic[MMALLOC_MAGIC_SIZE];
 
@@ -154,47 +205,6 @@ struct mdesc {
   /* Some flag bits to keep track of various internal things. */
   unsigned int flags;
 
-  /* If a system call made by the mmalloc package fails, the errno is
-     preserved for future examination. */
-  int saved_errno;
-
-  /* Pointer to the function that is used to get more core, or return core
-     to the system, for requests using this malloc descriptor.  For memory
-     mapped regions, this is the mmap() based routine.  There may also be
-     a single malloc descriptor that points to an sbrk() based routine
-     for systems without mmap() or for applications that call the mmalloc()
-     package with a NULL malloc descriptor.
-
-     FIXME:  For mapped regions shared by more than one process, this
-     needs to be maintained on a per-process basis. */
-  void *(*morecore) (struct mdesc * mdp, int size);
-
-  /* Pointer to the function that causes an abort when the memory checking
-     features are activated.  By default this is set to abort(), but can
-     be set to another function by the application using mmalloc().
-
-     FIXME:  For mapped regions shared by more than one process, this
-     needs to be maintained on a per-process basis. */
-  void (*abortfunc) (void);
-
-  /* Debugging hook for free.
-
-     FIXME:  For mapped regions shared by more than one process, this
-     needs to be maintained on a per-process basis. */
-  void (*mfree_hook) (void *mdp, void *ptr);
-
-  /* Debugging hook for `malloc'.
-
-     FIXME:  For mapped regions shared by more than one process, this
-     needs to be maintained on a per-process basis. */
-  void *(*mmalloc_hook) (void *mdp, size_t size);
-
-  /* Debugging hook for realloc.
-
-     FIXME:  For mapped regions shared by more than one process, this
-     needs to be maintained on a per-process basis. */
-  void *(*mrealloc_hook) (void *mdp, void *ptr, size_t size);
-
   /* Number of info entries.  */
   size_t heapsize;
 
@@ -209,23 +219,14 @@ struct mdesc {
   size_t heaplimit;
 
   /* Block information table.
-     Allocated with malign/__mmalloc_free (not mmalloc/mfree).  */
+     Allocated with malign/mfree (not mmalloc/mfree).  */
   /* Table indexed by block number giving per-block information.  */
-
   malloc_info *heapinfo;
 
-  /* Instrumentation.  */
-
-  struct mstats heapstats;
-
-  /* Free list headers for each fragment size.  */
-  /* Free lists for each fragment size.  */
-
-  struct list fraghead[BLOCKLOG];
-
-  /* List of blocks allocated by memalign.  */
-
-  struct alignlist *aligned_blocks;
+  /* List of all blocks containing free fragments of this size.
+   * The array indice is the log2 of requested size.
+   * Actually only the sizes 8->11 seem to be used, but who cares? */
+  s_xbt_swag_t fraghead[BLOCKLOG];
 
   /* The base address of the memory region for this malloc heap.  This
      is the location where the bookkeeping data for mmap and for malloc
@@ -250,67 +251,44 @@ struct mdesc {
 
   int fd;
 
-  /* An array of keys to data within the mapped region, for use by the
-     application.  */
+  /* Instrumentation.  */
 
-  void *keys[MMALLOC_KEYS];
+  struct mstats heapstats;
 
 };
 
 /* Bits to look at in the malloc descriptor flags word */
 
-#define MMALLOC_DEVZERO                (1 << 0)        /* Have mapped to /dev/zero */
+#define MMALLOC_DEVZERO    (1 << 0)        /* Have mapped to /dev/zero */
 #define MMALLOC_ANONYMOUS (1 << 1)      /* Use anonymous mapping */
-#define MMALLOC_INITIALIZED    (1 << 2)        /* Initialized mmalloc */
-#define MMALLOC_MMCHECK_USED   (1 << 3)        /* mmcheckf() called already */
-
-/* Internal version of `mfree' used in `morecore'. */
-
-extern void __mmalloc_free(struct mdesc *mdp, void *ptr);
+#define MMALLOC_INITIALIZED  (1 << 2)        /* Initialized mmalloc */
 
 /* A default malloc descriptor for the single sbrk() managed region. */
 
-extern struct mdesc *__mmalloc_default_mdp;
+XBT_PUBLIC( struct mdesc ) *__mmalloc_default_mdp;
 
-/* Initialize the first use of the default malloc descriptor, which uses
-   an sbrk() region. */
+/* Remap a mmalloc region that was previously mapped. */
 
-extern struct mdesc *__mmalloc_create_default_mdp(void);
+XBT_PUBLIC( void *)__mmalloc_remap_core(xbt_mheap_t mdp);
 
-/* Grow or shrink a contiguous mapped region using mmap().
-   Works much like sbrk(), only faster */
+/*  Get core for the memory region specified by MDP, using SIZE as the
+    amount to either add to or subtract from the existing region.  Works
+    like sbrk(), but using mmap(). */
+XBT_PUBLIC( void *)mmorecore(struct mdesc *mdp, ssize_t size);
 
-extern void *__mmalloc_mmap_morecore(struct mdesc *mdp, int size);
+/* Thread-safety (if the sem is already created)
+ *
+ * This is mandatory in the case where the user runs a parallel simulation
+ * in a model-checking enabled tree. Without this protection, our malloc
+ * implementation will not like multi-threading AT ALL.
+ */
+#define LOCK(mdp) sem_wait(&mdp->sem)
+#define UNLOCK(mdp) sem_post(&mdp->sem)
 
+static XBT_INLINE void  mmalloc_paranoia(struct mdesc *mdp){
 
-/* Remap a mmalloc region that was previously mapped. */
+  /* nothing to fear for no */
 
-extern void *__mmalloc_remap_core(struct mdesc *mdp);
-
-/* Macro to convert from a user supplied malloc descriptor to pointer to the
-   internal malloc descriptor.  If the user supplied descriptor is NULL, then
-   use the default internal version, initializing it if necessary.  Otherwise
-   just cast the user supplied version (which is void *) to the proper type
-   (struct mdesc *). */
-
-#define MD_TO_MDP(md) \
-  ((md) == NULL \
-   ? __mmalloc_default_mdp  \
-   : (struct mdesc *) (md))
-
-/* Thread-safety (if the mutex is already created)*/
-#define LOCK(md)                                        \
-  do {                                                  \
-    struct mdesc *lock_local_mdp = MD_TO_MDP(md);       \
-    if (lock_local_mdp->mutex)                          \
-      xbt_os_mutex_acquire(lock_local_mdp->mutex);     \
-  } while (0)
-
-#define UNLOCK(md)                                        \
-  do {                                                  \
-    struct mdesc *unlock_local_mdp = MD_TO_MDP(md);       \
-    if (unlock_local_mdp->mutex)                          \
-      xbt_os_mutex_release(unlock_local_mdp->mutex);     \
-  } while (0)
+}
 
 #endif                          /* __MMPRIVATE_H */