Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
model-checker : cosmetics, tab forgotten
[simgrid.git] / src / xbt / mmalloc / mmprivate.h
index 2bcbd8e..ccc667d 100644 (file)
@@ -2,31 +2,23 @@
    Copyright 1990, 1991, 1992 Free Software Foundation
 
    Written May 1989 by Mike Haertel.
-   Heavily modified Mar 1992 by Fred Fish. (fnf@cygnus.com)
+   Heavily modified Mar 1992 by Fred Fish. (fnf@cygnus.com) */
 
-The GNU C Library is free software; you can redistribute it and/or
-modify it under the terms of the GNU Library General Public License as
-published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
-License, or (at your option) any later version.
-
-The GNU C Library is distributed in the hope that it will be useful,
-but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
-MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
-Library General Public License for more details.
-
-You should have received a copy of the GNU Library General Public
-License along with the GNU C Library; see the file COPYING.LIB.  If
-not, write to the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
-Boston, MA 02111-1307, USA.
-
-   The author may be reached (Email) at the address mike@ai.mit.edu,
-   or (US mail) as Mike Haertel c/o Free Software Foundation. */
+/* Copyright (c) 2010. The SimGrid Team.
+ * All rights reserved.                                                     */
 
+/* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
+ * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
 
 #ifndef __MMPRIVATE_H
 #define __MMPRIVATE_H 1
 
-#include "mmalloc.h"
+#include "portable.h"
+#include "xbt/xbt_os_thread.h"
+#include "xbt/mmalloc.h"
+#include "xbt/ex.h"
+#include <semaphore.h>
+#include <stdint.h>
 
 #ifdef HAVE_LIMITS_H
 #  include <limits.h>
@@ -36,25 +28,34 @@ Boston, MA 02111-1307, USA.
 #  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.
 
-#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)
+   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)
+
+/* 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
@@ -63,217 +64,166 @@ Boston, MA 02111-1307, USA.
    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 BLOCK(A) (((char*) (A) - (char*) mdp -> heapbase) / BLOCKSIZE + 1)
 
-#define ADDRESS(B) ((PTR) (((ADDR2UINT(B)) - 1) * BLOCKSIZE + (char*) mdp -> heapbase))
-
-/* 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;
-    PTR aligned;               /* The address that mmemaligned returned.  */
-    PTR exact;                 /* The address that malloc returned.  */
-  };
+#define ADDRESS(B) ((void*) (((ADDR2UINT(B)) - 1) * BLOCKSIZE + (char*) mdp -> heapbase))
 
 /* Doubly linked lists of free fragments.  */
+struct list {
+  struct list *next;
+  struct list *prev;
+};
 
-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. */
-
+/* 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. */
+{
+  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. */
+};
+
+/* 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.
+ *
+ * TODO:
+ *  - make room to store the backtrace of where the blocks and fragment were malloced, too.
+ */
+typedef struct {
+  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.  */
+      size_t first;           /* First free fragment of the block.  */
+      unsigned short frag_size[MAX_FRAGMENT_PER_BLOCK];
+      void *bt[MAX_FRAGMENT_PER_BLOCK][XBT_BACKTRACE_SIZE]; /* Where it was malloced (or realloced lastly) */
+    } 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;
+    } 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
-{
-  /* The "magic number" for an mmalloc file. */
+struct mdesc {
 
+  /* 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];
 
   /* The size in bytes of this structure, used as a sanity check when reusing
      a previously created mapped file. */
-
   unsigned int headersize;
 
   /* The version number of the mmalloc package that created this file. */
-
   unsigned char version;
 
   /* 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. */
-
-  PTR (*morecore) PARAMS ((struct mdesc *, int));
-     
-  /* 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) PARAMS ((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) PARAMS ((PTR, 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. */
-
-  PTR (*mmalloc_hook) PARAMS ((PTR, size_t));
-
-  /* Debugging hook for realloc.
-
-     FIXME:  For mapped regions shared by more than one process, this
-     needs to be maintained on a per-process basis. */
-
-  PTR (*mrealloc_hook) PARAMS ((PTR, PTR, size_t));
-
   /* Number of info entries.  */
-
   size_t heapsize;
 
   /* Pointer to first block of the heap (base of the first block).  */
-
-  PTR heapbase;
+  void *heapbase;
 
   /* Current search index for the heap table.  */
   /* Search index in the info table.  */
-
   size_t heapindex;
 
   /* Limit of valid info table indices.  */
-
   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.  */
-
+  /* List of all blocks containing free fragments of this size. The array indice is the log2 of requested size */
   struct list fraghead[BLOCKLOG];
 
-  /* List of blocks allocated by memalign.  */
-
-  struct alignlist *aligned_blocks;
-
   /* The base address of the memory region for this malloc heap.  This
      is the location where the bookkeeping data for mmap and for malloc
      begins. */
 
-  PTR base;
+  void *base;
 
   /* The current location in the memory region for this malloc heap which
      represents the end of memory in use. */
 
-  PTR breakval;
+  void *breakval;
 
   /* The end of the current memory region for this malloc heap.  This is
      the first location past the end of mapped memory. */
 
-  PTR top;
+  void *top;
 
   /* Open file descriptor for the file to which this malloc heap is mapped.
      This will always be a valid file descriptor, since /dev/zero is used
@@ -282,63 +232,44 @@ struct mdesc
 
   int fd;
 
-  /* An array of keys to data within the mapped region, for use by the
-     application.  */
+  /* Instrumentation.  */
 
-  PTR 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_ANONYMOUS (1 << 1)  /* Use anonymous mapping */
-#define MMALLOC_INITIALIZED    (1 << 2)        /* Initialized mmalloc */
-#define MMALLOC_MMCHECK_USED   (1 << 3)        /* mmcheckf() called already */
+int mmalloc_compare_mdesc(struct mdesc *mdp1, struct mdesc *mdp2);
 
-/* Internal version of `mfree' used in `morecore'. */
+void mmalloc_display_info(void *h);
 
-extern void __mmalloc_free PARAMS ((struct mdesc *, PTR));
+//void *get_end_addr_heap(void *s_heap);
 
-/* Hooks for debugging versions.  */
+/* Bits to look at in the malloc descriptor flags word */
 
-extern void (*__mfree_hook) PARAMS ((PTR, PTR));
-extern PTR (*__mmalloc_hook) PARAMS ((PTR, size_t));
-extern PTR (*__mrealloc_hook) PARAMS ((PTR, PTR, size_t));
+#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 */
 
 /* A default malloc descriptor for the single sbrk() managed region. */
 
 extern struct mdesc *__mmalloc_default_mdp;
 
-/* Initialize the first use of the default malloc descriptor, which uses
-   an sbrk() region. */
-
-extern struct mdesc *__mmalloc_sbrk_init PARAMS ((void));
-
-/* Grow or shrink a contiguous mapped region using mmap().
-   Works much like sbrk() */
-
-#if defined(HAVE_MMAP)
-
-extern PTR __mmalloc_mmap_morecore PARAMS ((struct mdesc *, int));
-
-#endif
-
 /* Remap a mmalloc region that was previously mapped. */
 
-extern PTR __mmalloc_remap_core PARAMS ((struct mdesc *));
+extern void *__mmalloc_remap_core(xbt_mheap_t 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 *). */
+/*  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(). */
+extern void *mmorecore(struct mdesc *mdp, int size);
 
-#define MD_TO_MDP(md) \
-  ((md) == NULL \
-   ? (__mmalloc_default_mdp == NULL \
-      ? __mmalloc_sbrk_init () \
-      : __mmalloc_default_mdp) \
-   : (struct mdesc *) (md))
+/* 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)
 
-#endif  /* __MMPRIVATE_H */
+#endif                          /* __MMPRIVATE_H */