- add sources.
[platform/framework/web/crosswalk.git] / src / third_party / tcmalloc / chromium / src / thread_cache.h
1 // Copyright (c) 2008, Google Inc.
2 // All rights reserved.
3 //
4 // Redistribution and use in source and binary forms, with or without
5 // modification, are permitted provided that the following conditions are
6 // met:
7 //
8 //     * Redistributions of source code must retain the above copyright
9 // notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10 //     * Redistributions in binary form must reproduce the above
11 // copyright notice, this list of conditions and the following disclaimer
12 // in the documentation and/or other materials provided with the
13 // distribution.
14 //     * Neither the name of Google Inc. nor the names of its
15 // contributors may be used to endorse or promote products derived from
16 // this software without specific prior written permission.
17 //
18 // THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
19 // "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
20 // LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
21 // A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
22 // OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
23 // SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
24 // LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
25 // DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
26 // THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
27 // (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
28 // OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
29
30 // ---
31 // Author: Sanjay Ghemawat <opensource@google.com>
32
33 #ifndef TCMALLOC_THREAD_CACHE_H_
34 #define TCMALLOC_THREAD_CACHE_H_
35
36 #include <config.h>
37 #ifdef HAVE_PTHREAD
38 #include <pthread.h>                    // for pthread_t, pthread_key_t
39 #endif
40 #include <stddef.h>                     // for size_t, NULL
41 #ifdef HAVE_STDINT_H
42 #include <stdint.h>                     // for uint32_t, uint64_t
43 #endif
44 #include <sys/types.h>                  // for ssize_t
45 #include "common.h"            // for SizeMap, kMaxSize, etc
46 #include "free_list.h"  // for FL_Pop, FL_PopRange, etc
47 #include "internal_logging.h"  // for ASSERT, etc
48 #include "maybe_threads.h"
49 #include "page_heap_allocator.h"  // for PageHeapAllocator
50 #include "sampler.h"           // for Sampler
51 #include "static_vars.h"       // for Static
52
53 namespace tcmalloc {
54
55 // Even if we have support for thread-local storage in the compiler
56 // and linker, the OS may not support it.  We need to check that at
57 // runtime.  Right now, we have to keep a manual set of "bad" OSes.
58 #if defined(HAVE_TLS)
59 extern bool kernel_supports_tls;   // defined in thread_cache.cc
60 void CheckIfKernelSupportsTLS();
61 inline bool KernelSupportsTLS() {
62   return kernel_supports_tls;
63 }
64 #endif    // HAVE_TLS
65
66 //-------------------------------------------------------------------
67 // Data kept per thread
68 //-------------------------------------------------------------------
69
70 class ThreadCache {
71  public:
72   // All ThreadCache objects are kept in a linked list (for stats collection)
73   ThreadCache* next_;
74   ThreadCache* prev_;
75
76   void Init(pthread_t tid);
77   void Cleanup();
78
79   // Accessors (mostly just for printing stats)
80   int freelist_length(size_t cl) const { return list_[cl].length(); }
81
82   // Total byte size in cache
83   size_t Size() const { return size_; }
84
85   // Allocate an object of the given size and class. The size given
86   // must be the same as the size of the class in the size map.
87   void* Allocate(size_t size, size_t cl);
88   void Deallocate(void* ptr, size_t size_class);
89
90   void Scavenge();
91
92   int GetSamplePeriod();
93
94   // Record allocation of "k" bytes.  Return true iff allocation
95   // should be sampled
96   bool SampleAllocation(size_t k);
97
98   // Record additional bytes allocated.
99   void AddToByteAllocatedTotal(size_t k) { total_bytes_allocated_ += k; }
100
101   // Return the total number of bytes allocated from this heap.  The value will
102   // wrap when there is an overflow, and so only the differences between two
103   // values should be relied on (and even then, modulo 2^32).
104   uint32 GetTotalBytesAllocated() const;
105
106   // On the current thread, return GetTotalBytesAllocated().
107   static uint32 GetBytesAllocatedOnCurrentThread();
108
109   static void         InitModule();
110   static void         InitTSD();
111   static ThreadCache* GetThreadHeap();
112   static ThreadCache* GetCache();
113   static ThreadCache* GetCacheIfPresent();
114   static ThreadCache* CreateCacheIfNecessary();
115   static void         BecomeIdle();
116
117   // Return the number of thread heaps in use.
118   static inline int HeapsInUse();
119
120   // Writes to total_bytes the total number of bytes used by all thread heaps.
121   // class_count must be an array of size kNumClasses.  Writes the number of
122   // items on the corresponding freelist.  class_count may be NULL.
123   // The storage of both parameters must be zero intialized.
124   // REQUIRES: Static::pageheap_lock is held.
125   static void GetThreadStats(uint64_t* total_bytes, uint64_t* class_count);
126
127   // Sets the total thread cache size to new_size, recomputing the
128   // individual thread cache sizes as necessary.
129   // REQUIRES: Static::pageheap lock is held.
130   static void set_overall_thread_cache_size(size_t new_size);
131   static size_t overall_thread_cache_size() {
132     return overall_thread_cache_size_;
133   }
134
135  private:
136   class FreeList {
137    private:
138     void*    list_;       // Linked list of nodes
139
140 #ifdef _LP64
141     // On 64-bit hardware, manipulating 16-bit values may be slightly slow.
142     uint32_t length_;      // Current length.
143     uint32_t lowater_;     // Low water mark for list length.
144     uint32_t max_length_;  // Dynamic max list length based on usage.
145     // Tracks the number of times a deallocation has caused
146     // length_ > max_length_.  After the kMaxOverages'th time, max_length_
147     // shrinks and length_overages_ is reset to zero.
148     uint32_t length_overages_;
149 #else
150     // If we aren't using 64-bit pointers then pack these into less space.
151     uint16_t length_;
152     uint16_t lowater_;
153     uint16_t max_length_;
154     uint16_t length_overages_;
155 #endif
156
157    public:
158     void Init() {
159       list_ = NULL;
160       length_ = 0;
161       lowater_ = 0;
162       max_length_ = 1;
163       length_overages_ = 0;
164     }
165
166     // Return current length of list
167     size_t length() const {
168       return length_;
169     }
170
171     // Return the maximum length of the list.
172     size_t max_length() const {
173       return max_length_;
174     }
175
176     // Set the maximum length of the list.  If 'new_max' > length(), the
177     // client is responsible for removing objects from the list.
178     void set_max_length(size_t new_max) {
179       max_length_ = new_max;
180     }
181
182     // Return the number of times that length() has gone over max_length().
183     size_t length_overages() const {
184       return length_overages_;
185     }
186
187     void set_length_overages(size_t new_count) {
188       length_overages_ = new_count;
189     }
190
191     // Is list empty?
192     bool empty() const {
193       return list_ == NULL;
194     }
195
196     // Low-water mark management
197     int lowwatermark() const { return lowater_; }
198     void clear_lowwatermark() { lowater_ = length_; }
199
200     void Push(void* ptr) {
201       FL_Push(&list_, ptr);
202       length_++;
203     }
204
205     void* Pop() {
206       ASSERT(list_ != NULL);
207       length_--;
208       if (length_ < lowater_) lowater_ = length_;
209       return FL_Pop(&list_);
210     }
211
212     void* Next() {
213       if (list_ == NULL) return NULL;
214       return FL_Next(list_);
215     }
216
217     void PushRange(int N, void *start, void *end) {
218       FL_PushRange(&list_, start, end);
219       length_ += N;
220     }
221
222     void PopRange(int N, void **start, void **end) {
223       FL_PopRange(&list_, N, start, end);
224       ASSERT(length_ >= N);
225       length_ -= N;
226       if (length_ < lowater_) lowater_ = length_;
227     }
228   };
229
230   // Gets and returns an object from the central cache, and, if possible,
231   // also adds some objects of that size class to this thread cache.
232   void* FetchFromCentralCache(size_t cl, size_t byte_size);
233
234   // Releases some number of items from src.  Adjusts the list's max_length
235   // to eventually converge on num_objects_to_move(cl).
236   void ListTooLong(FreeList* src, size_t cl);
237
238   // Releases N items from this thread cache.
239   void ReleaseToCentralCache(FreeList* src, size_t cl, int N);
240
241   // Increase max_size_ by reducing unclaimed_cache_space_ or by
242   // reducing the max_size_ of some other thread.  In both cases,
243   // the delta is kStealAmount.
244   void IncreaseCacheLimit();
245   // Same as above but requires Static::pageheap_lock() is held.
246   void IncreaseCacheLimitLocked();
247
248   // If TLS is available, we also store a copy of the per-thread object
249   // in a __thread variable since __thread variables are faster to read
250   // than pthread_getspecific().  We still need pthread_setspecific()
251   // because __thread variables provide no way to run cleanup code when
252   // a thread is destroyed.
253   // We also give a hint to the compiler to use the "initial exec" TLS
254   // model.  This is faster than the default TLS model, at the cost that
255   // you cannot dlopen this library.  (To see the difference, look at
256   // the CPU use of __tls_get_addr with and without this attribute.)
257   // Since we don't really use dlopen in google code -- and using dlopen
258   // on a malloc replacement is asking for trouble in any case -- that's
259   // a good tradeoff for us.
260 #ifdef HAVE_TLS
261   static __thread ThreadCache* threadlocal_heap_
262   // This code links against pyautolib.so, which causes dlopen() on that shared
263   // object to fail when -fprofile-generate is used with it. Ideally
264   // pyautolib.so should not link against this code. There is a bug filed for
265   // that:
266   // http://code.google.com/p/chromium/issues/detail?id=124489
267   // For now the workaround is to pass in -DPGO_GENERATE when building Chrome
268   // for instrumentation (-fprofile-generate).
269   // For all non-instrumentation builds, this define will not be set and the
270   // performance benefit of "intial-exec" will be achieved.
271 #if defined(HAVE___ATTRIBUTE__) && !defined(PGO_GENERATE)
272    __attribute__ ((tls_model ("initial-exec")))
273 # endif
274    ;
275 #endif
276
277   // Thread-specific key.  Initialization here is somewhat tricky
278   // because some Linux startup code invokes malloc() before it
279   // is in a good enough state to handle pthread_keycreate().
280   // Therefore, we use TSD keys only after tsd_inited is set to true.
281   // Until then, we use a slow path to get the heap object.
282   static bool tsd_inited_;
283   static pthread_key_t heap_key_;
284
285   // Linked list of heap objects.  Protected by Static::pageheap_lock.
286   static ThreadCache* thread_heaps_;
287   static int thread_heap_count_;
288
289   // A pointer to one of the objects in thread_heaps_.  Represents
290   // the next ThreadCache from which a thread over its max_size_ should
291   // steal memory limit.  Round-robin through all of the objects in
292   // thread_heaps_.  Protected by Static::pageheap_lock.
293   static ThreadCache* next_memory_steal_;
294
295   // Overall thread cache size.  Protected by Static::pageheap_lock.
296   static size_t overall_thread_cache_size_;
297
298   // Global per-thread cache size.  Writes are protected by
299   // Static::pageheap_lock.  Reads are done without any locking, which should be
300   // fine as long as size_t can be written atomically and we don't place
301   // invariants between this variable and other pieces of state.
302   static volatile size_t per_thread_cache_size_;
303
304   // Represents overall_thread_cache_size_ minus the sum of max_size_
305   // across all ThreadCaches.  Protected by Static::pageheap_lock.
306   static ssize_t unclaimed_cache_space_;
307
308   // This class is laid out with the most frequently used fields
309   // first so that hot elements are placed on the same cache line.
310
311   size_t        size_;                  // Combined size of data
312   size_t        max_size_;              // size_ > max_size_ --> Scavenge()
313
314   // The following is the tally of bytes allocated on a thread as a response to
315   // any flavor of malloc() call.  The aggegated amount includes all padding to
316   // the smallest class that can hold the request, or to the nearest whole page
317   // when a large allocation is made without using a class.  This sum is
318   // currently used for Chromium profiling, where tallies are kept of the amount
319   // of memory allocated during the running of each task on each thread.
320   uint32        total_bytes_allocated_;  // Total, modulo 2^32.
321
322   // We sample allocations, biased by the size of the allocation
323   Sampler       sampler_;               // A sampler
324
325   FreeList      list_[kNumClasses];     // Array indexed by size-class
326
327   pthread_t     tid_;                   // Which thread owns it
328   bool          in_setspecific_;        // In call to pthread_setspecific?
329
330   // Allocate a new heap. REQUIRES: Static::pageheap_lock is held.
331   static ThreadCache* NewHeap(pthread_t tid);
332
333   // Use only as pthread thread-specific destructor function.
334   static void DestroyThreadCache(void* ptr);
335
336   static void DeleteCache(ThreadCache* heap);
337   static void RecomputePerThreadCacheSize();
338
339   // Ensure that this class is cacheline-aligned. This is critical for
340   // performance, as false sharing would negate many of the benefits
341   // of a per-thread cache.
342 } CACHELINE_ALIGNED;
343
344 // Allocator for thread heaps
345 // This is logically part of the ThreadCache class, but MSVC, at
346 // least, does not like using ThreadCache as a template argument
347 // before the class is fully defined.  So we put it outside the class.
348 extern PageHeapAllocator<ThreadCache> threadcache_allocator;
349
350 inline int ThreadCache::HeapsInUse() {
351   return threadcache_allocator.inuse();
352 }
353
354 inline bool ThreadCache::SampleAllocation(size_t k) {
355   return sampler_.SampleAllocation(k);
356 }
357
358 inline uint32 ThreadCache::GetTotalBytesAllocated() const {
359   return total_bytes_allocated_;
360 }
361
362 inline void* ThreadCache::Allocate(size_t size, size_t cl) {
363   ASSERT(size <= kMaxSize);
364   ASSERT(size == Static::sizemap()->ByteSizeForClass(cl));
365
366   FreeList* list = &list_[cl];
367   if (list->empty()) {
368     return FetchFromCentralCache(cl, size);
369   }
370   size_ -= size;
371   return list->Pop();
372 }
373
374 inline void ThreadCache::Deallocate(void* ptr, size_t cl) {
375   FreeList* list = &list_[cl];
376   size_ += Static::sizemap()->ByteSizeForClass(cl);
377   ssize_t size_headroom = max_size_ - size_ - 1;
378
379   // This catches back-to-back frees of allocs in the same size
380   // class. A more comprehensive (and expensive) test would be to walk
381   // the entire freelist. But this might be enough to find some bugs.
382   ASSERT(ptr != list->Next());
383
384   list->Push(ptr);
385   ssize_t list_headroom =
386       static_cast<ssize_t>(list->max_length()) - list->length();
387
388   // There are two relatively uncommon things that require further work.
389   // In the common case we're done, and in that case we need a single branch
390   // because of the bitwise-or trick that follows.
391   if ((list_headroom | size_headroom) < 0) {
392     if (list_headroom < 0) {
393       ListTooLong(list, cl);
394     }
395     if (size_ >= max_size_) Scavenge();
396   }
397 }
398
399 inline ThreadCache* ThreadCache::GetThreadHeap() {
400 #ifdef HAVE_TLS
401   // __thread is faster, but only when the kernel supports it
402   if (KernelSupportsTLS())
403     return threadlocal_heap_;
404 #endif
405   return reinterpret_cast<ThreadCache *>(
406       perftools_pthread_getspecific(heap_key_));
407 }
408
409 inline ThreadCache* ThreadCache::GetCache() {
410   ThreadCache* ptr = NULL;
411   if (!tsd_inited_) {
412     InitModule();
413   } else {
414     ptr = GetThreadHeap();
415   }
416   if (ptr == NULL) ptr = CreateCacheIfNecessary();
417   return ptr;
418 }
419
420 // In deletion paths, we do not try to create a thread-cache.  This is
421 // because we may be in the thread destruction code and may have
422 // already cleaned up the cache for this thread.
423 inline ThreadCache* ThreadCache::GetCacheIfPresent() {
424   if (!tsd_inited_) return NULL;
425   return GetThreadHeap();
426 }
427
428 }  // namespace tcmalloc
429
430 #endif  // TCMALLOC_THREAD_CACHE_H_