Ignore:
File:
1 edited

Legend:

Unmodified
Added
Removed
  • uspace/lib/c/generic/malloc.c

    rd161715 r207533f  
    6565#define BASE_ALIGN  16
    6666
     67/** Heap shrink granularity
     68 *
     69 * Try not to pump and stress the heap to much
     70 * by shrinking and enlarging it too often.
     71 * A heap area won't shrunk if it the released
     72 * free block is smaller than this constant.
     73 *
     74 */
     75#define SHRINK_GRANULARITY  (64 * PAGE_SIZE)
     76
    6777/** Overhead of each heap block. */
    6878#define STRUCT_OVERHEAD \
    6979        (sizeof(heap_block_head_t) + sizeof(heap_block_foot_t))
    7080
     81/** Overhead of each area. */
     82#define AREA_OVERHEAD(size) \
     83        (ALIGN_UP(size + sizeof(heap_area_t), BASE_ALIGN))
     84
    7185/** Calculate real size of a heap block.
    7286 *
     
    86100 *
    87101 */
    88 #define AREA_FIRST_BLOCK(area) \
     102#define AREA_FIRST_BLOCK_HEAD(area) \
    89103        (ALIGN_UP(((uintptr_t) (area)) + sizeof(heap_area_t), BASE_ALIGN))
     104
     105/** Get last block in heap area.
     106 *
     107 */
     108#define AREA_LAST_BLOCK_FOOT(area) \
     109        (((uintptr_t) (area)->end) - sizeof(heap_block_foot_t))
     110
     111/** Get header in heap block.
     112 *
     113 */
     114#define BLOCK_HEAD(foot) \
     115        ((heap_block_head_t *) \
     116            (((uintptr_t) (foot)) + sizeof(heap_block_foot_t) - (foot)->size))
    90117
    91118/** Get footer in heap block.
     
    94121#define BLOCK_FOOT(head) \
    95122        ((heap_block_foot_t *) \
    96             (((uintptr_t) head) + head->size - sizeof(heap_block_foot_t)))
     123            (((uintptr_t) (head)) + (head)->size - sizeof(heap_block_foot_t)))
    97124
    98125/** Heap area.
     
    115142        void *end;
    116143       
     144        /** Previous heap area */
     145        struct heap_area *prev;
     146       
    117147        /** Next heap area */
    118148        struct heap_area *next;
     
    157187
    158188/** Next heap block to examine (next fit algorithm) */
    159 static heap_block_head_t *next = NULL;
     189static heap_block_head_t *next_fit = NULL;
    160190
    161191/** Futex for thread-safe heap manipulation */
    162192static futex_t malloc_futex = FUTEX_INITIALIZER;
     193
     194#ifndef NDEBUG
     195
     196#define malloc_assert(expr) \
     197        do { \
     198                if (!(expr)) {\
     199                        futex_up(&malloc_futex); \
     200                        assert_abort(#expr, __FILE__, __LINE__); \
     201                } \
     202        } while (0)
     203
     204#else /* NDEBUG */
     205
     206#define malloc_assert(expr)
     207
     208#endif /* NDEBUG */
    163209
    164210/** Initialize a heap block
     
    202248        heap_block_head_t *head = (heap_block_head_t *) addr;
    203249       
    204         assert(head->magic == HEAP_BLOCK_HEAD_MAGIC);
     250        malloc_assert(head->magic == HEAP_BLOCK_HEAD_MAGIC);
    205251       
    206252        heap_block_foot_t *foot = BLOCK_FOOT(head);
    207253       
    208         assert(foot->magic == HEAP_BLOCK_FOOT_MAGIC);
    209         assert(head->size == foot->size);
     254        malloc_assert(foot->magic == HEAP_BLOCK_FOOT_MAGIC);
     255        malloc_assert(head->size == foot->size);
    210256}
    211257
    212258/** Check a heap area structure
    213259 *
     260 * Should be called only inside the critical section.
     261 *
    214262 * @param addr Address of the heap area.
    215263 *
     
    219267        heap_area_t *area = (heap_area_t *) addr;
    220268       
    221         assert(area->magic == HEAP_AREA_MAGIC);
    222         assert(area->start < area->end);
    223         assert(((uintptr_t) area->start % PAGE_SIZE) == 0);
    224         assert(((uintptr_t) area->end % PAGE_SIZE) == 0);
     269        malloc_assert(area->magic == HEAP_AREA_MAGIC);
     270        malloc_assert(addr == area->start);
     271        malloc_assert(area->start < area->end);
     272        malloc_assert(((uintptr_t) area->start % PAGE_SIZE) == 0);
     273        malloc_assert(((uintptr_t) area->end % PAGE_SIZE) == 0);
    225274}
    226275
    227276/** Create new heap area
    228277 *
    229  * @param start Preffered starting address of the new area.
    230  * @param size  Size of the area.
     278 * Should be called only inside the critical section.
     279 *
     280 * @param size Size of the area.
    231281 *
    232282 */
     
    248298       
    249299        area->start = astart;
    250         area->end = (void *)
    251             ALIGN_DOWN((uintptr_t) astart + asize, BASE_ALIGN);
     300        area->end = (void *) ((uintptr_t) astart + asize);
     301        area->prev = NULL;
    252302        area->next = NULL;
    253303        area->magic = HEAP_AREA_MAGIC;
    254304       
    255         void *block = (void *) AREA_FIRST_BLOCK(area);
     305        void *block = (void *) AREA_FIRST_BLOCK_HEAD(area);
    256306        size_t bsize = (size_t) (area->end - block);
    257307       
     
    262312                last_heap_area = area;
    263313        } else {
     314                area->prev = last_heap_area;
    264315                last_heap_area->next = area;
    265316                last_heap_area = area;
     
    271322/** Try to enlarge a heap area
    272323 *
     324 * Should be called only inside the critical section.
     325 *
    273326 * @param area Heap area to grow.
    274  * @param size Gross size of item to allocate (bytes).
     327 * @param size Gross size to grow (bytes).
     328 *
     329 * @return True if successful.
    275330 *
    276331 */
     
    282337        area_check(area);
    283338       
    284         size_t asize = ALIGN_UP((size_t) (area->end - area->start) + size,
    285             PAGE_SIZE);
    286        
    287339        /* New heap area size */
    288         void *end = (void *)
    289             ALIGN_DOWN((uintptr_t) area->start + asize, BASE_ALIGN);
     340        size_t gross_size = (size_t) (area->end - area->start) + size;
     341        size_t asize = ALIGN_UP(gross_size, PAGE_SIZE);
     342        void *end = (void *) ((uintptr_t) area->start + asize);
    290343       
    291344        /* Check for overflow */
     
    299352       
    300353        /* Add new free block */
    301         block_init(area->end, (size_t) (end - area->end), true, area);
     354        size_t net_size = (size_t) (end - area->end);
     355        if (net_size > 0)
     356                block_init(area->end, net_size, true, area);
    302357       
    303358        /* Update heap area parameters */
     
    309364/** Try to enlarge any of the heap areas
    310365 *
     366 * Should be called only inside the critical section.
     367 *
    311368 * @param size Gross size of item to allocate (bytes).
    312369 *
     
    318375       
    319376        /* First try to enlarge some existing area */
    320         heap_area_t *area;
    321         for (area = first_heap_area; area != NULL; area = area->next) {
     377        for (heap_area_t *area = first_heap_area; area != NULL;
     378            area = area->next) {
    322379                if (area_grow(area, size))
    323380                        return true;
     
    325382       
    326383        /* Eventually try to create a new area */
    327         return area_create(AREA_FIRST_BLOCK(size));
    328 }
    329 
    330 /** Try to shrink heap space
    331  *
     384        return area_create(AREA_OVERHEAD(size));
     385}
     386
     387/** Try to shrink heap
     388 *
     389 * Should be called only inside the critical section.
    332390 * In all cases the next pointer is reset.
    333391 *
    334  */
    335 static void heap_shrink(void)
    336 {
    337         next = NULL;
     392 * @param area Last modified heap area.
     393 *
     394 */
     395static void heap_shrink(heap_area_t *area)
     396{
     397        area_check(area);
     398       
     399        heap_block_foot_t *last_foot =
     400            (heap_block_foot_t *) AREA_LAST_BLOCK_FOOT(area);
     401        heap_block_head_t *last_head = BLOCK_HEAD(last_foot);
     402       
     403        block_check((void *) last_head);
     404        malloc_assert(last_head->area == area);
     405       
     406        if (last_head->free) {
     407                /*
     408                 * The last block of the heap area is
     409                 * unused. The area might be potentially
     410                 * shrunk.
     411                 */
     412               
     413                heap_block_head_t *first_head =
     414                    (heap_block_head_t *) AREA_FIRST_BLOCK_HEAD(area);
     415               
     416                block_check((void *) first_head);
     417                malloc_assert(first_head->area == area);
     418               
     419                size_t shrink_size = ALIGN_DOWN(last_head->size, PAGE_SIZE);
     420               
     421                if (first_head == last_head) {
     422                        /*
     423                         * The entire heap area consists of a single
     424                         * free heap block. This means we can get rid
     425                         * of it entirely.
     426                         */
     427                       
     428                        heap_area_t *prev = area->prev;
     429                        heap_area_t *next = area->next;
     430                       
     431                        if (prev != NULL) {
     432                                area_check(prev);
     433                                prev->next = next;
     434                        } else
     435                                first_heap_area = next;
     436                       
     437                        if (next != NULL) {
     438                                area_check(next);
     439                                next->prev = prev;
     440                        } else
     441                                last_heap_area = prev;
     442                       
     443                        as_area_destroy(area->start);
     444                } else if (shrink_size >= SHRINK_GRANULARITY) {
     445                        /*
     446                         * Make sure that we always shrink the area
     447                         * by a multiple of page size and update
     448                         * the block layout accordingly.
     449                         */
     450                       
     451                        size_t asize = (size_t) (area->end - area->start) - shrink_size;
     452                        void *end = (void *) ((uintptr_t) area->start + asize);
     453                       
     454                        /* Resize the address space area */
     455                        int ret = as_area_resize(area->start, asize, 0);
     456                        if (ret != EOK)
     457                                abort();
     458                       
     459                        /* Update heap area parameters */
     460                        area->end = end;
     461                        size_t excess = ((size_t) area->end) - ((size_t) last_head);
     462                       
     463                        if (excess > 0) {
     464                                if (excess >= STRUCT_OVERHEAD) {
     465                                        /*
     466                                         * The previous block cannot be free and there
     467                                         * is enough free space left in the area to
     468                                         * create a new free block.
     469                                         */
     470                                        block_init((void *) last_head, excess, true, area);
     471                                } else {
     472                                        /*
     473                                         * The excess is small. Therefore just enlarge
     474                                         * the previous block.
     475                                         */
     476                                        heap_block_foot_t *prev_foot = (heap_block_foot_t *)
     477                                            (((uintptr_t) last_head) - sizeof(heap_block_foot_t));
     478                                        heap_block_head_t *prev_head = BLOCK_HEAD(prev_foot);
     479                                       
     480                                        block_check((void *) prev_head);
     481                                       
     482                                        block_init(prev_head, prev_head->size + excess,
     483                                            prev_head->free, area);
     484                                }
     485                        }
     486                }
     487        }
     488       
     489        next_fit = NULL;
    338490}
    339491
     
    362514static void split_mark(heap_block_head_t *cur, const size_t size)
    363515{
    364         assert(cur->size >= size);
     516        malloc_assert(cur->size >= size);
    365517       
    366518        /* See if we should split the block. */
     
    398550{
    399551        area_check((void *) area);
    400         assert((void *) first_block >= (void *) AREA_FIRST_BLOCK(area));
    401         assert((void *) first_block < area->end);
    402        
    403         heap_block_head_t *cur;
    404         for (cur = first_block; (void *) cur < area->end;
     552        malloc_assert((void *) first_block >= (void *) AREA_FIRST_BLOCK_HEAD(area));
     553        malloc_assert((void *) first_block < area->end);
     554       
     555        for (heap_block_head_t *cur = first_block; (void *) cur < area->end;
    405556            cur = (heap_block_head_t *) (((void *) cur) + cur->size)) {
    406557                block_check(cur);
     
    425576                                split_mark(cur, real_size);
    426577                               
    427                                 next = cur;
     578                                next_fit = cur;
    428579                                return addr;
    429580                        } else {
     
    436587                                         * data in (including alignment).
    437588                                         */
    438                                         if ((void *) cur > (void *) AREA_FIRST_BLOCK(area)) {
     589                                        if ((void *) cur > (void *) AREA_FIRST_BLOCK_HEAD(area)) {
    439590                                                /*
    440591                                                 * There is a block before the current block.
     
    477628                                                split_mark(next_head, real_size);
    478629                                               
    479                                                 next = next_head;
     630                                                next_fit = next_head;
    480631                                                return aligned;
    481632                                        } else {
     
    496647                                                        size_t reduced_size = cur->size - excess;
    497648                                                        cur = (heap_block_head_t *)
    498                                                             (AREA_FIRST_BLOCK(area) + excess);
     649                                                            (AREA_FIRST_BLOCK_HEAD(area) + excess);
    499650                                                       
    500                                                         block_init((void *) AREA_FIRST_BLOCK(area), excess,
    501                                                             true, area);
     651                                                        block_init((void *) AREA_FIRST_BLOCK_HEAD(area),
     652                                                            excess, true, area);
    502653                                                        block_init(cur, reduced_size, true, area);
    503654                                                        split_mark(cur, real_size);
    504655                                                       
    505                                                         next = cur;
     656                                                        next_fit = cur;
    506657                                                        return aligned;
    507658                                                }
     
    527678static void *malloc_internal(const size_t size, const size_t align)
    528679{
    529         assert(first_heap_area != NULL);
     680        malloc_assert(first_heap_area != NULL);
    530681       
    531682        if (align == 0)
     
    541692       
    542693        /* Try the next fit approach */
    543         split = next;
     694        split = next_fit;
    544695       
    545696        if (split != NULL) {
     
    552703       
    553704        /* Search the entire heap */
    554         heap_area_t *area;
    555         for (area = first_heap_area; area != NULL; area = area->next) {
     705        for (heap_area_t *area = first_heap_area; area != NULL;
     706            area = area->next) {
    556707                heap_block_head_t *first = (heap_block_head_t *)
    557                     AREA_FIRST_BLOCK(area);
     708                    AREA_FIRST_BLOCK_HEAD(area);
    558709               
    559710                void *addr = malloc_area(area, first, split, real_size,
     
    652803       
    653804        block_check(head);
    654         assert(!head->free);
     805        malloc_assert(!head->free);
    655806       
    656807        heap_area_t *area = head->area;
    657808       
    658809        area_check(area);
    659         assert((void *) head >= (void *) AREA_FIRST_BLOCK(area));
    660         assert((void *) head < area->end);
     810        malloc_assert((void *) head >= (void *) AREA_FIRST_BLOCK_HEAD(area));
     811        malloc_assert((void *) head < area->end);
    661812       
    662813        void *ptr = NULL;
     
    675826                        block_init((void *) head + real_size,
    676827                            orig_size - real_size, true, area);
    677                         heap_shrink();
     828                        heap_shrink(area);
    678829                }
    679830               
     
    697848                       
    698849                        ptr = ((void *) head) + sizeof(heap_block_head_t);
    699                         next = NULL;
     850                        next_fit = NULL;
    700851                } else
    701852                        reloc = true;
     
    729880       
    730881        block_check(head);
    731         assert(!head->free);
     882        malloc_assert(!head->free);
    732883       
    733884        heap_area_t *area = head->area;
    734885       
    735886        area_check(area);
    736         assert((void *) head >= (void *) AREA_FIRST_BLOCK(area));
    737         assert((void *) head < area->end);
     887        malloc_assert((void *) head >= (void *) AREA_FIRST_BLOCK_HEAD(area));
     888        malloc_assert((void *) head < area->end);
    738889       
    739890        /* Mark the block itself as free. */
     
    751902       
    752903        /* Look at the previous block. If it is free, merge the two. */
    753         if ((void *) head > (void *) AREA_FIRST_BLOCK(area)) {
     904        if ((void *) head > (void *) AREA_FIRST_BLOCK_HEAD(area)) {
    754905                heap_block_foot_t *prev_foot =
    755906                    (heap_block_foot_t *) (((void *) head) - sizeof(heap_block_foot_t));
     
    765916        }
    766917       
    767         heap_shrink();
     918        heap_shrink(area);
    768919       
    769920        futex_up(&malloc_futex);
    770921}
    771922
     923void *heap_check(void)
     924{
     925        futex_down(&malloc_futex);
     926       
     927        if (first_heap_area == NULL) {
     928                futex_up(&malloc_futex);
     929                return (void *) -1;
     930        }
     931       
     932        /* Walk all heap areas */
     933        for (heap_area_t *area = first_heap_area; area != NULL;
     934            area = area->next) {
     935               
     936                /* Check heap area consistency */
     937                if ((area->magic != HEAP_AREA_MAGIC) ||
     938                    ((void *) area != area->start) ||
     939                    (area->start >= area->end) ||
     940                    (((uintptr_t) area->start % PAGE_SIZE) != 0) ||
     941                    (((uintptr_t) area->end % PAGE_SIZE) != 0)) {
     942                        futex_up(&malloc_futex);
     943                        return (void *) area;
     944                }
     945               
     946                /* Walk all heap blocks */
     947                for (heap_block_head_t *head = (heap_block_head_t *)
     948                    AREA_FIRST_BLOCK_HEAD(area); (void *) head < area->end;
     949                    head = (heap_block_head_t *) (((void *) head) + head->size)) {
     950                       
     951                        /* Check heap block consistency */
     952                        if (head->magic != HEAP_BLOCK_HEAD_MAGIC) {
     953                                futex_up(&malloc_futex);
     954                                return (void *) head;
     955                        }
     956                       
     957                        heap_block_foot_t *foot = BLOCK_FOOT(head);
     958                       
     959                        if ((foot->magic != HEAP_BLOCK_FOOT_MAGIC) ||
     960                            (head->size != foot->size)) {
     961                                futex_up(&malloc_futex);
     962                                return (void *) foot;
     963                        }
     964                }
     965        }
     966       
     967        futex_up(&malloc_futex);
     968       
     969        return NULL;
     970}
     971
    772972/** @}
    773973 */
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.