- add sources.
[platform/framework/web/crosswalk.git] / src / third_party / tcmalloc / vendor / 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"
46 #include "linked_list.h"
47 #include "maybe_threads.h"
48 #include "page_heap_allocator.h"
49 #include "sampler.h"
50 #include "static_vars.h"
51
52 #include "common.h"            // for SizeMap, kMaxSize, etc
53 #include "internal_logging.h"  // for ASSERT, etc
54 #include "linked_list.h"       // for SLL_Pop, SLL_PopRange, etc
55 #include "page_heap_allocator.h"  // for PageHeapAllocator
56 #include "sampler.h"           // for Sampler
57 #include "static_vars.h"       // for Static
58
59 namespace tcmalloc {
60
61 // Even if we have support for thread-local storage in the compiler
62 // and linker, the OS may not support it.  We need to check that at
63 // runtime.  Right now, we have to keep a manual set of "bad" OSes.
64 #if defined(HAVE_TLS)
65 extern bool kernel_supports_tls;   // defined in thread_cache.cc
66 void CheckIfKernelSupportsTLS();
67 inline bool KernelSupportsTLS() {
68   return kernel_supports_tls;
69 }
70 #endif    // HAVE_TLS
71
72 //-------------------------------------------------------------------
73 // Data kept per thread
74 //-------------------------------------------------------------------
75
76 class ThreadCache {
77  public:
78   // All ThreadCache objects are kept in a linked list (for stats collection)
79   ThreadCache* next_;
80   ThreadCache* prev_;
81
82   void Init(pthread_t tid);
83   void Cleanup();
84
85   // Accessors (mostly just for printing stats)
86   int freelist_length(size_t cl) const { return list_[cl].length(); }
87
88   // Total byte size in cache
89   size_t Size() const { return size_; }
90
91   // Allocate an object of the given size and class. The size given
92   // must be the same as the size of the class in the size map.
93   void* Allocate(size_t size, size_t cl);
94   void Deallocate(void* ptr, size_t size_class);
95
96   void Scavenge();
97
98   int GetSamplePeriod();
99
100   // Record allocation of "k" bytes.  Return true iff allocation
101   // should be sampled
102   bool SampleAllocation(size_t k);
103
104   static void         InitModule();
105   static void         InitTSD();
106   static ThreadCache* GetThreadHeap();
107   static ThreadCache* GetCache();
108   static ThreadCache* GetCacheIfPresent();
109   static ThreadCache* CreateCacheIfNecessary();
110   static void         BecomeIdle();
111
112   // Return the number of thread heaps in use.
113   static inline int HeapsInUse();
114
115   // Writes to total_bytes the total number of bytes used by all thread heaps.
116   // class_count must be an array of size kNumClasses.  Writes the number of
117   // items on the corresponding freelist.  class_count may be NULL.
118   // The storage of both parameters must be zero intialized.
119   // REQUIRES: Static::pageheap_lock is held.
120   static void GetThreadStats(uint64_t* total_bytes, uint64_t* class_count);
121
122   // Sets the total thread cache size to new_size, recomputing the
123   // individual thread cache sizes as necessary.
124   // REQUIRES: Static::pageheap lock is held.
125   static void set_overall_thread_cache_size(size_t new_size);
126   static size_t overall_thread_cache_size() {
127     return overall_thread_cache_size_;
128   }
129
130  private:
131   class FreeList {
132    private:
133     void*    list_;       // Linked list of nodes
134
135 #ifdef _LP64
136     // On 64-bit hardware, manipulating 16-bit values may be slightly slow.
137     uint32_t length_;      // Current length.
138     uint32_t lowater_;     // Low water mark for list length.
139     uint32_t max_length_;  // Dynamic max list length based on usage.
140     // Tracks the number of times a deallocation has caused
141     // length_ > max_length_.  After the kMaxOverages'th time, max_length_
142     // shrinks and length_overages_ is reset to zero.
143     uint32_t length_overages_;
144 #else
145     // If we aren't using 64-bit pointers then pack these into less space.
146     uint16_t length_;
147     uint16_t lowater_;
148     uint16_t max_length_;
149     uint16_t length_overages_;
150 #endif
151
152    public:
153     void Init() {
154       list_ = NULL;
155       length_ = 0;
156       lowater_ = 0;
157       max_length_ = 1;
158       length_overages_ = 0;
159     }
160
161     // Return current length of list
162     size_t length() const {
163       return length_;
164     }
165
166     // Return the maximum length of the list.
167     size_t max_length() const {
168       return max_length_;
169     }
170
171     // Set the maximum length of the list.  If 'new_max' > length(), the
172     // client is responsible for removing objects from the list.
173     void set_max_length(size_t new_max) {
174       max_length_ = new_max;
175     }
176
177     // Return the number of times that length() has gone over max_length().
178     size_t length_overages() const {
179       return length_overages_;
180     }
181
182     void set_length_overages(size_t new_count) {
183       length_overages_ = new_count;
184     }
185
186     // Is list empty?
187     bool empty() const {
188       return list_ == NULL;
189     }
190
191     // Low-water mark management
192     int lowwatermark() const { return lowater_; }
193     void clear_lowwatermark() { lowater_ = length_; }
194
195     void Push(void* ptr) {
196       SLL_Push(&list_, ptr);
197       length_++;
198     }
199
200     void* Pop() {
201       ASSERT(list_ != NULL);
202       length_--;
203       if (length_ < lowater_) lowater_ = length_;
204       return SLL_Pop(&list_);
205     }
206
207     void* Next() {
208       return SLL_Next(&list_);
209     }
210
211     void PushRange(int N, void *start, void *end) {
212       SLL_PushRange(&list_, start, end);
213       length_ += N;
214     }
215
216     void PopRange(int N, void **start, void **end) {
217       SLL_PopRange(&list_, N, start, end);
218       ASSERT(length_ >= N);
219       length_ -= N;
220       if (length_ < lowater_) lowater_ = length_;
221     }
222   };
223
224   // Gets and returns an object from the central cache, and, if possible,
225   // also adds some objects of that size class to this thread cache.
226   void* FetchFromCentralCache(size_t cl, size_t byte_size);
227
228   // Releases some number of items from src.  Adjusts the list's max_length
229   // to eventually converge on num_objects_to_move(cl).
230   void ListTooLong(FreeList* src, size_t cl);
231
232   // Releases N items from this thread cache.
233   void ReleaseToCentralCache(FreeList* src, size_t cl, int N);
234
235   // Increase max_size_ by reducing unclaimed_cache_space_ or by
236   // reducing the max_size_ of some other thread.  In both cases,
237   // the delta is kStealAmount.
238   void IncreaseCacheLimit();
239   // Same as above but requires Static::pageheap_lock() is held.
240   void IncreaseCacheLimitLocked();
241
242   // If TLS is available, we also store a copy of the per-thread object
243   // in a __thread variable since __thread variables are faster to read
244   // than pthread_getspecific().  We still need pthread_setspecific()
245   // because __thread variables provide no way to run cleanup code when
246   // a thread is destroyed.
247   // We also give a hint to the compiler to use the "initial exec" TLS
248   // model.  This is faster than the default TLS model, at the cost that
249   // you cannot dlopen this library.  (To see the difference, look at
250   // the CPU use of __tls_get_addr with and without this attribute.)
251   // Since we don't really use dlopen in google code -- and using dlopen
252   // on a malloc replacement is asking for trouble in any case -- that's
253   // a good tradeoff for us.
254 #ifdef HAVE_TLS
255   static __thread ThreadCache* threadlocal_heap_
256 # ifdef HAVE___ATTRIBUTE__
257    __attribute__ ((tls_model ("initial-exec")))
258 # endif
259    ;
260 #endif
261
262   // Thread-specific key.  Initialization here is somewhat tricky
263   // because some Linux startup code invokes malloc() before it
264   // is in a good enough state to handle pthread_keycreate().
265   // Therefore, we use TSD keys only after tsd_inited is set to true.
266   // Until then, we use a slow path to get the heap object.
267   static bool tsd_inited_;
268   static pthread_key_t heap_key_;
269
270   // Linked list of heap objects.  Protected by Static::pageheap_lock.
271   static ThreadCache* thread_heaps_;
272   static int thread_heap_count_;
273
274   // A pointer to one of the objects in thread_heaps_.  Represents
275   // the next ThreadCache from which a thread over its max_size_ should
276   // steal memory limit.  Round-robin through all of the objects in
277   // thread_heaps_.  Protected by Static::pageheap_lock.
278   static ThreadCache* next_memory_steal_;
279
280   // Overall thread cache size.  Protected by Static::pageheap_lock.
281   static size_t overall_thread_cache_size_;
282
283   // Global per-thread cache size.  Writes are protected by
284   // Static::pageheap_lock.  Reads are done without any locking, which should be
285   // fine as long as size_t can be written atomically and we don't place
286   // invariants between this variable and other pieces of state.
287   static volatile size_t per_thread_cache_size_;
288
289   // Represents overall_thread_cache_size_ minus the sum of max_size_
290   // across all ThreadCaches.  Protected by Static::pageheap_lock.
291   static ssize_t unclaimed_cache_space_;
292
293   // This class is laid out with the most frequently used fields
294   // first so that hot elements are placed on the same cache line.
295
296   size_t        size_;                  // Combined size of data
297   size_t        max_size_;              // size_ > max_size_ --> Scavenge()
298
299   // We sample allocations, biased by the size of the allocation
300   Sampler       sampler_;               // A sampler
301
302   FreeList      list_[kNumClasses];     // Array indexed by size-class
303
304   pthread_t     tid_;                   // Which thread owns it
305   bool          in_setspecific_;        // In call to pthread_setspecific?
306
307   // Allocate a new heap. REQUIRES: Static::pageheap_lock is held.
308   static ThreadCache* NewHeap(pthread_t tid);
309
310   // Use only as pthread thread-specific destructor function.
311   static void DestroyThreadCache(void* ptr);
312
313   static void DeleteCache(ThreadCache* heap);
314   static void RecomputePerThreadCacheSize();
315
316   // Ensure that this class is cacheline-aligned. This is critical for
317   // performance, as false sharing would negate many of the benefits
318   // of a per-thread cache.
319 } CACHELINE_ALIGNED;
320
321 // Allocator for thread heaps
322 // This is logically part of the ThreadCache class, but MSVC, at
323 // least, does not like using ThreadCache as a template argument
324 // before the class is fully defined.  So we put it outside the class.
325 extern PageHeapAllocator<ThreadCache> threadcache_allocator;
326
327 inline int ThreadCache::HeapsInUse() {
328   return threadcache_allocator.inuse();
329 }
330
331 inline bool ThreadCache::SampleAllocation(size_t k) {
332   return sampler_.SampleAllocation(k);
333 }
334
335 inline void* ThreadCache::Allocate(size_t size, size_t cl) {
336   ASSERT(size <= kMaxSize);
337   ASSERT(size == Static::sizemap()->ByteSizeForClass(cl));
338
339   FreeList* list = &list_[cl];
340   if (list->empty()) {
341     return FetchFromCentralCache(cl, size);
342   }
343   size_ -= size;
344   return list->Pop();
345 }
346
347 inline void ThreadCache::Deallocate(void* ptr, size_t cl) {
348   FreeList* list = &list_[cl];
349   size_ += Static::sizemap()->ByteSizeForClass(cl);
350   ssize_t size_headroom = max_size_ - size_ - 1;
351
352   // This catches back-to-back frees of allocs in the same size
353   // class. A more comprehensive (and expensive) test would be to walk
354   // the entire freelist. But this might be enough to find some bugs.
355   ASSERT(ptr != list->Next());
356
357   list->Push(ptr);
358   ssize_t list_headroom =
359       static_cast<ssize_t>(list->max_length()) - list->length();
360
361   // There are two relatively uncommon things that require further work.
362   // In the common case we're done, and in that case we need a single branch
363   // because of the bitwise-or trick that follows.
364   if ((list_headroom | size_headroom) < 0) {
365     if (list_headroom < 0) {
366       ListTooLong(list, cl);
367     }
368     if (size_ >= max_size_) Scavenge();
369   }
370 }
371
372 inline ThreadCache* ThreadCache::GetThreadHeap() {
373 #ifdef HAVE_TLS
374   // __thread is faster, but only when the kernel supports it
375   if (KernelSupportsTLS())
376     return threadlocal_heap_;
377 #endif
378   return reinterpret_cast<ThreadCache *>(
379       perftools_pthread_getspecific(heap_key_));
380 }
381
382 inline ThreadCache* ThreadCache::GetCache() {
383   ThreadCache* ptr = NULL;
384   if (!tsd_inited_) {
385     InitModule();
386   } else {
387     ptr = GetThreadHeap();
388   }
389   if (ptr == NULL) ptr = CreateCacheIfNecessary();
390   return ptr;
391 }
392
393 // In deletion paths, we do not try to create a thread-cache.  This is
394 // because we may be in the thread destruction code and may have
395 // already cleaned up the cache for this thread.
396 inline ThreadCache* ThreadCache::GetCacheIfPresent() {
397   if (!tsd_inited_) return NULL;
398   return GetThreadHeap();
399 }
400
401 }  // namespace tcmalloc
402
403 #endif  // TCMALLOC_THREAD_CACHE_H_