Robust/src/Runtime/bamboo/multicoregarbage.c

   1 #ifdef MULTICORE_GC
   2 #include "runtime.h"
   3 #include "multicoreruntime.h"
   4 #include "multicoregarbage.h"
   5 #include "multicoregcmark.h"
   6 #include "multicoregccompact.h"
   7 #include "multicoregcflush.h"
   8 #include "multicoregcprofile.h"
   9 #include "gcqueue.h"
  10 #include "multicoremem_helper.h"
  11 #include "bambooalign.h"
  12 #ifdef PERFCOUNT
  13 #include "bme_perf_counter.h"
  14 #endif
  15
  16 volatile bool gcflag;
  17 gc_status_t gc_status_info;
  18
  19 unsigned long long gc_output_cache_policy_time=0;
  20
  21 #ifdef GC_DEBUG
  22 // dump whole mem in blocks
  23 void dumpSMem() {
  24   int block = 0;
  25   int sblock = 0;
  26   unsigned int j = 0;
  27   unsigned int i = 0;
  28   int coren = 0;
  29   int x = 0;
  30   int y = 0;
  31   printf("(%x,%x) Dump shared mem: \n",udn_tile_coord_x(),udn_tile_coord_y());
  32   // reserved blocks for sblocktbl
  33   printf("(%x,%x) ++++ reserved sblocks ++++ \n", udn_tile_coord_x(),
  34          udn_tile_coord_y());
  35   for(i=BAMBOO_BASE_VA; i<gcbaseva; i+= 4*16) {
  36     printf("(%x,%x) 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x \n",
  37         udn_tile_coord_x(), udn_tile_coord_y(),
  38         *((int *)(i)), *((int *)(i + 4)),
  39         *((int *)(i + 4*2)), *((int *)(i + 4*3)),
  40         *((int *)(i + 4*4)), *((int *)(i + 4*5)),
  41         *((int *)(i + 4*6)), *((int *)(i + 4*7)),
  42         *((int *)(i + 4*8)), *((int *)(i + 4*9)),
  43         *((int *)(i + 4*10)), *((int *)(i + 4*11)),
  44         *((int *)(i + 4*12)), *((int *)(i + 4*13)),
  45         *((int *)(i + 4*14)), *((int *)(i + 4*15)));
  46   }
  47   sblock = 0;
  48   bool advanceblock = false;
  49   // remaining memory
  50   for(i=gcbaseva; (unsigned int)i<(unsigned int)(gcbaseva+BAMBOO_SHARED_MEM_SIZE); i+=4*16) {
  51     advanceblock = false;
  52     // computing sblock # and block #, core coordinate (x,y) also
  53     if(j%((BAMBOO_SMEM_SIZE)/(4*16)) == 0) {
  54       // finished a sblock
  55       if(j < ((BAMBOO_LARGE_SMEM_BOUND)/(4*16))) {
  56         if((j > 0) && (j%((BAMBOO_SMEM_SIZE_L)/(4*16)) == 0)) {
  57           // finished a block
  58           block++;
  59           advanceblock = true;
  60         }
  61       } else {
  62         // finished a block
  63         block++;
  64         advanceblock = true;
  65       }
  66       // compute core #
  67       if(advanceblock) {
  68         coren = gc_block2core[block%(NUMCORES4GC*2)];
  69       }
  70       // compute core coordinate
  71       x = BAMBOO_COORDS_X(coren);
  72       y = BAMBOO_COORDS_Y(coren);
  73       printf("(%x,%x) ==== %d, %d : core (%d,%d), saddr %x====\n",
  74           udn_tile_coord_x(), udn_tile_coord_y(),block, sblock++, x, y,
  75           (sblock-1)*(BAMBOO_SMEM_SIZE)+gcbaseva);
  76     }
  77     j++;
  78     printf("(%x,%x) 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x 0x%08x \n",
  79         udn_tile_coord_x(), udn_tile_coord_y(),
  80         *((int *)(i)), *((int *)(i + 4)),
  81         *((int *)(i + 4*2)), *((int *)(i + 4*3)),
  82         *((int *)(i + 4*4)), *((int *)(i + 4*5)),
  83         *((int *)(i + 4*6)), *((int *)(i + 4*7)),
  84         *((int *)(i + 4*8)), *((int *)(i + 4*9)),
  85         *((int *)(i + 4*10)), *((int *)(i + 4*11)),
  86         *((int *)(i + 4*12)), *((int *)(i + 4*13)),
  87         *((int *)(i + 4*14)), *((int *)(i + 4*15)));
  88   }
  89   printf("(%x,%x) \n", udn_tile_coord_x(), udn_tile_coord_y());
  90 }
  91 #endif
  92
  93 bool gc_checkCoreStatus() {
  94   for(int i = 0; i < NUMCORES4GC; i++) {
  95     if(gccorestatus[i]) {
  96       return false;
  97     }
  98   }
  99   return true;
 100 }
 101
 102 void gc_resetCoreStatus() {
 103   for(int i = 0; i < NUMCORES4GC; i++) {
 104     gccorestatus[i] = 1;
 105   }
 106 }
 107
 108
 109 void initmulticoregcdata() {
 110   bamboo_smem_zero_top = NULL;
 111   gcflag = false;
 112   gc_status_info.gcprocessing = false;
 113   gc_status_info.gcphase = FINISHPHASE;
 114
 115   gcprecheck = true;
 116   gcforwardobjtbl = allocateMGCHash_I(128);
 117 #ifdef MGC_SPEC
 118   gc_profile_flag = false;
 119 #endif
 120
 121   if(STARTUPCORE == BAMBOO_NUM_OF_CORE) {
 122     allocationinfo.blocktable=RUNMALLOC(sizeof(struct blockrecord)*GCNUMBLOCK);
 123     for(int i=0; i<GCNUMBLOCK;i++) {
 124       if (1==NUMCORES4GC)
 125         allocationinfo.blocktable[i].corenum=0;
 126       else
 127         allocationinfo.blocktable[i].corenum=gc_block2core[(i%(NUMCORES4GC*2))];
 128       allocationinfo.blocktable[i].status=BS_FREE;
 129       allocationinfo.blocktable[i].usedspace=0;
 130       allocationinfo.blocktable[i].freespace=GLOBALBLOCKSIZE(i);
 131     }
 132     buildCore2Test();
 133   }
 134
 135   //initialize update structures
 136   origarraycount=0;
 137   for(int i=0;i<NUMCORES4GC;i++) {
 138     origblockarray[i]=NULL;
 139   }
 140
 141   INIT_MULTICORE_GCPROFILE_DATA();
 142 }
 143
 144 void dismulticoregcdata() {
 145   freeMGCHash(gcforwardobjtbl);
 146 }
 147
 148 void initGC() {
 149   if(STARTUPCORE == BAMBOO_NUM_OF_CORE) {
 150     for(int i = 0; i < NUMCORES4GC; i++) {
 151       gccorestatus[i] = 1;
 152       gcnumsendobjs[0][i] = gcnumsendobjs[1][i] = 0;
 153       gcnumreceiveobjs[0][i] = gcnumreceiveobjs[1][i] = 0;
 154       gcloads[i] = 0;
 155       gcrequiredmems[i] = 0;
 156     }
 157     for(int i = NUMCORES4GC; i < NUMCORESACTIVE; i++) {
 158       gccorestatus[i] = 1;
 159       gcnumsendobjs[0][i] = gcnumsendobjs[1][i] = 0;
 160       gcnumreceiveobjs[0][i] = gcnumreceiveobjs[1][i] = 0;
 161     }
 162     gcnumsrobjs_index = 0;
 163   }
 164   gcself_numsendobjs = 0;
 165   gcself_numreceiveobjs = 0;
 166   gcmovestartaddr = 0;
 167   gctomove = false;
 168   gcblock2fill = 0;
 169   gcmovepending = 0;
 170   gccurr_heaptop = 0;
 171   update_origblockptr=NULL;
 172   gc_queueinit();
 173
 174   MGCHashreset(gcforwardobjtbl);
 175
 176   GCPROFILE_INIT();
 177   gc_output_cache_policy_time=0;
 178 }
 179
 180 void checkMarkStatus_p2() {
 181   //  tprintf("Check mark status 2\n");
 182   // check if the sum of send objs and receive obj are the same
 183   // yes->check if the info is the latest; no->go on executing
 184   unsigned int sumsendobj = 0;
 185   for(int i = 0; i < NUMCORESACTIVE; i++) {
 186     sumsendobj += gcnumsendobjs[gcnumsrobjs_index][i];
 187   }
 188   for(int i = 0; i < NUMCORESACTIVE; i++) {
 189     sumsendobj -= gcnumreceiveobjs[gcnumsrobjs_index][i];
 190   }
 191   if(0 == sumsendobj) {
 192     // Check if there are changes of the numsendobjs or numreceiveobjs
 193     // on each core
 194     int i = 0;
 195     for(i = 0; i < NUMCORESACTIVE; i++) {
 196       if((gcnumsendobjs[0][i]!=gcnumsendobjs[1][i])||(gcnumreceiveobjs[0][i]!=gcnumreceiveobjs[1][i]) ) {
 197         break;
 198       }
 199     }
 200     if(i == NUMCORESACTIVE) {
 201       //tprintf("Mark terminated\n");
 202       // all the core status info are the latest,stop mark phase
 203       gc_status_info.gcphase = COMPACTPHASE;
 204       // restore the gcstatus for all cores
 205       for(int i = 0; i < NUMCORESACTIVE; i++) {
 206         gccorestatus[i] = 1;
 207       }
 208     } else {
 209       // There were changes between phase 1 and phase 2, can not decide
 210       // whether the mark phase has been finished
 211       waitconfirm = false;
 212       // As it fails in phase 2, flip the entries
 213       gcnumsrobjs_index = (gcnumsrobjs_index == 0) ? 1 : 0;
 214     }
 215   } else {
 216     // There were changes between phase 1 and phase 2, can not decide
 217     // whether the mark phase has been finished
 218     waitconfirm = false;
 219     // As it fails in phase 2, flip the entries
 220     gcnumsrobjs_index = (gcnumsrobjs_index == 0) ? 1 : 0;
 221   }
 222 }
 223
 224 void checkMarkStatus() {
 225   //  tprintf("Check mark status\n");
 226   if((!waitconfirm)||(waitconfirm && (numconfirm == 0))) {
 227     unsigned int entry_index = 0;
 228     if(waitconfirm) {
 229       // phase 2
 230       entry_index = (gcnumsrobjs_index == 0) ? 1 : 0;
 231     } else {
 232       // phase 1
 233       entry_index = gcnumsrobjs_index;
 234     }
 235     BAMBOO_ENTER_RUNTIME_MODE_FROM_CLIENT();
 236     // check the status of all cores
 237     if (gc_checkCoreStatus()) {
 238       // ask for confirm
 239       if(!waitconfirm) {
 240         // the first time found all cores stall
 241         // send out status confirm msg to all other cores
 242         // reset the corestatus array too
 243         waitconfirm = true;
 244         numconfirm = NUMCORESACTIVE - 1;
 245         BAMBOO_ENTER_CLIENT_MODE_FROM_RUNTIME();
 246         GC_SEND_MSG_1_TO_CLIENT(GCMARKCONFIRM);
 247       } else {
 248         // Phase 2
 249         checkMarkStatus_p2();
 250         BAMBOO_ENTER_CLIENT_MODE_FROM_RUNTIME();
 251       }
 252     } else {
 253       BAMBOO_ENTER_CLIENT_MODE_FROM_RUNTIME();
 254     }
 255   }
 256 }
 257
 258 // compute load balance for all cores
 259 int loadbalance() {
 260   // compute load balance
 261   // get the total loads
 262   void * heaptop;
 263   unsigned int tloads = 0;
 264   for(int i = 0; i < NUMCORES4GC; i++) {
 265     tloads += gcloads[i];
 266     //tprintf("load: %d %d \n", gcloads[i], i);
 267   }
 268   heaptop = gcbaseva + tloads;
 269
 270   unsigned int topblockindex;
 271
 272   BLOCKINDEX(topblockindex, heaptop);
 273   // num of blocks per core
 274   unsigned int numbpc = (topblockindex+NUMCORES4GC-1)/NUMCORES4GC;
 275
 276   return numbpc;
 277 }
 278
 279 void gc_collect(struct garbagelist * stackptr) {
 280   gc_status_info.gcprocessing = true;
 281   // inform the master that this core is at a gc safe point and is ready to
 282   // do gc
 283   send_msg_4(STARTUPCORE,GCFINISHPRE,BAMBOO_NUM_OF_CORE,self_numsendobjs,self_numreceiveobjs);
 284
 285   // core collector routine
 286   //wait for init phase
 287   WAITFORGCPHASE(INITPHASE);
 288
 289   GC_PRINTF("Do initGC\n");
 290   initGC();
 291   CACHEADAPT_GC(true);
 292   //send init finish msg to core coordinator
 293   send_msg_2(STARTUPCORE,GCFINISHINIT,BAMBOO_NUM_OF_CORE);
 294
 295   //wait for mark phase
 296   WAITFORGCPHASE(MARKPHASE);
 297
 298   GC_PRINTF("Start mark phase\n");
 299   GCPROFILE_ITEM();
 300
 301   mark(stackptr);
 302   GC_PRINTF("Finish mark phase, start compact phase\n");
 303   compact();
 304   GC_PRINTF("Finish compact phase\n");
 305
 306   WAITFORGCPHASE(UPDATEPHASE);
 307
 308   GC_PRINTF("Start update phase\n");
 309   GCPROFILE_INFO_2_MASTER();
 310   update(stackptr);
 311   GC_PRINTF("Finish update phase\n");
 312
 313   CACHEADAPT_PHASE_CLIENT();
 314
 315   // invalidate all shared mem pointers
 316   bamboo_cur_msp = NULL;
 317   bamboo_smem_size = 0;
 318   bamboo_smem_zero_top = NULL;
 319   gcflag = false;
 320
 321   WAITFORGCPHASE(FINISHPHASE);
 322
 323   GC_PRINTF("Finish gc! \n");
 324 }
 325
 326 void gc_nocollect(struct garbagelist * stackptr) {
 327   gc_status_info.gcprocessing = true;
 328   // inform the master that this core is at a gc safe point and is ready to
 329   // do gc
 330   send_msg_4(STARTUPCORE,GCFINISHPRE,BAMBOO_NUM_OF_CORE,self_numsendobjs,self_numreceiveobjs);
 331
 332   WAITFORGCPHASE(INITPHASE);
 333
 334   GC_PRINTF("Do initGC\n");
 335   initGC();
 336   CACHEADAPT_GC(true);
 337
 338   //send init finish msg to core coordinator
 339   send_msg_2(STARTUPCORE,GCFINISHINIT,BAMBOO_NUM_OF_CORE);
 340
 341
 342   WAITFORGCPHASE(MARKPHASE);
 343
 344   GC_PRINTF("Start mark phase\n");
 345   GCPROFILE_ITEM();
 346   mark(stackptr);
 347   GC_PRINTF("Finish mark phase, wait for update\n");
 348
 349   // non-gc core collector routine
 350   WAITFORGCPHASE(UPDATEPHASE);
 351
 352   GC_PRINTF("Start update phase\n");
 353   GCPROFILE_INFO_2_MASTER();
 354   update(stackptr);
 355   GC_PRINTF("Finish update phase\n");
 356
 357   CACHEADAPT_PHASE_CLIENT();
 358
 359   // invalidate all shared mem pointers
 360   bamboo_cur_msp = NULL;
 361   bamboo_smem_size = 0;
 362   bamboo_smem_zero_top = NULL;
 363
 364   gcflag = false;
 365   WAITFORGCPHASE(FINISHPHASE);
 366
 367   GC_PRINTF("Finish gc! \n");
 368 }
 369
 370 void master_mark(struct garbagelist *stackptr) {
 371
 372   GC_PRINTF("Start mark phase \n");
 373   gc_status_info.gcphase = MARKPHASE;
 374   GC_SEND_MSG_1_TO_CLIENT(GCSTART);
 375   // mark phase
 376
 377   mark(stackptr);
 378 }
 379
 380 void master_getlargeobjs() {
 381   // send msgs to all cores requiring large objs info
 382   // Note: only need to ask gc cores, non-gc cores do not host any objs
 383   numconfirm = NUMCORES4GC - 1;
 384   for(int i = 1; i < NUMCORES4GC; i++) {
 385     send_msg_1(i,GCLOBJREQUEST);
 386   }
 387   gcloads[BAMBOO_NUM_OF_CORE] = gccurr_heaptop;
 388   //spin until we have all responses
 389   while(numconfirm!=0) ;
 390
 391   GCPROFILE_ITEM();
 392   GC_PRINTF("prepare to cache large objs \n");
 393
 394 }
 395
 396
 397 void master_updaterefs(struct garbagelist * stackptr) {
 398   gc_status_info.gcphase = UPDATEPHASE;
 399   GC_SEND_MSG_1_TO_CLIENT(GCSTARTUPDATE);
 400   GCPROFILE_ITEM();
 401   GC_PRINTF("Start update phase \n");
 402   // update phase
 403   update(stackptr);
 404   GC_CHECK_ALL_CORE_STATUS();
 405   GC_PRINTF("Finish update phase \n");
 406 }
 407
 408 void master_finish() {
 409   gc_status_info.gcphase = FINISHPHASE;
 410
 411   // invalidate all shared mem pointers
 412   // put it here as it takes time to inform all the other cores to
 413   // finish gc and it might cause problem when some core resumes
 414   // mutator earlier than the other cores
 415   bamboo_cur_msp = NULL;
 416   bamboo_smem_size = 0;
 417   bamboo_smem_zero_top = NULL;
 418
 419   GCPROFILE_END();
 420   unsigned long long tmpt = BAMBOO_GET_EXE_TIME();
 421   CACHEADAPT_OUTPUT_CACHE_POLICY();
 422   gc_output_cache_policy_time += (BAMBOO_GET_EXE_TIME()-tmpt);
 423   gcflag = false;
 424
 425   GC_SEND_MSG_1_TO_CLIENT(GCFINISH);
 426   gc_status_info.gcprocessing = false;
 427
 428   if(gcflag) {
 429     // inform other cores to stop and wait for gc
 430     GC_PRINTF("Back to Back gc case\n");
 431     gcprecheck = true;
 432     for(int i = 0; i < NUMCORESACTIVE; i++) {
 433       // reuse the gcnumsendobjs & gcnumreceiveobjs
 434       gcnumsendobjs[0][i] = 0;
 435       gcnumreceiveobjs[0][i] = 0;
 436     }
 437     GC_SEND_MSG_1_TO_CLIENT(GCSTARTPRE);
 438   }
 439 }
 440
 441 void gc_master(struct garbagelist * stackptr) {
 442   tprintf("start GC!\n");
 443   gc_status_info.gcprocessing = true;
 444   gc_status_info.gcphase = INITPHASE;
 445
 446   waitconfirm = false;
 447   numconfirm = 0;
 448   initGC();
 449   GC_SEND_MSG_1_TO_CLIENT(GCSTARTINIT);
 450   CACHEADAPT_GC(true);
 451   //tprintf("Check core status \n");
 452   GC_CHECK_ALL_CORE_STATUS();
 453   GCPROFILE_ITEM();
 454   unsigned long long tmpt = BAMBOO_GET_EXE_TIME();
 455   CACHEADAPT_OUTPUT_CACHE_SAMPLING();
 456   gc_output_cache_policy_time += (BAMBOO_GET_EXE_TIME()-tmpt);
 457   GCPROFILE_ITEM();
 458   //tprintf("start mark phase\n");
 459   // do mark phase
 460   master_mark(stackptr);
 461   //tprintf("finish mark phase\n");
 462   // get large objects from all cores
 463   master_getlargeobjs();
 464   //tprintf("start compact phase\n");
 465   // compact the heap
 466   master_compact();
 467   //tprintf("start update phase\n");
 468   // update the references
 469   master_updaterefs(stackptr);
 470   //tprintf("gc master finished update   \n");
 471   // do cache adaptation
 472   CACHEADAPT_PHASE_MASTER();
 473   //tprintf("finish cachdapt phase\n");
 474   // do finish up stuff
 475 #ifdef GC_DEBUG
 476   for(int i=0;i<GCNUMBLOCK;i++) {
 477     struct blockrecord *record=&allocationinfo.blocktable[i];
 478     tprintf("%u. used=%u free=%u corenum=%u status=%u, base=%x, ptr=%x\n", i, record->usedspace, record->freespace, record->corenum, record->status, gcbaseva+OFFSET2BASEVA(i), (gcbaseva+OFFSET2BASEVA(i)+record->usedspace));
 479   }
 480 #endif
 481
 482   master_finish();
 483
 484   //tprintf("finish GC ! %d \n",gcflag);
 485 }
 486
 487 void pregccheck() {
 488   while(true) {
 489     BAMBOO_ENTER_RUNTIME_MODE_FROM_CLIENT();
 490     gcnumsendobjs[0][BAMBOO_NUM_OF_CORE] = self_numsendobjs;
 491     gcnumreceiveobjs[0][BAMBOO_NUM_OF_CORE] = self_numreceiveobjs;
 492     int sumsendobj = 0;
 493     for(int i = 0; i < NUMCORESACTIVE; i++) {
 494       sumsendobj += gcnumsendobjs[0][i];
 495     }
 496     for(int i = 0; i < NUMCORESACTIVE; i++) {
 497       sumsendobj -= gcnumreceiveobjs[0][i];
 498     }
 499     if(0 != sumsendobj) {
 500       // there were still some msgs on the fly, wait until there
 501       // are some update pregc information coming and check it again
 502       gcprecheck = false;
 503       BAMBOO_ENTER_CLIENT_MODE_FROM_RUNTIME();
 504
 505       while(!gcprecheck) ;
 506     } else {
 507       BAMBOO_ENTER_CLIENT_MODE_FROM_RUNTIME();
 508       return;
 509     }
 510   }
 511 }
 512
 513 void pregcprocessing() {
 514 #if defined(GC_CACHE_ADAPT)&&defined(GC_CACHE_SAMPLING)
 515   // disable the timer interrupt
 516   bamboo_mask_timer_intr();
 517   // get the sampling data
 518   bamboo_output_dtlb_sampling();
 519 #endif
 520 }
 521
 522 void postgcprocessing() {
 523 #if defined(GC_CACHE_ADAPT)&&defined(GC_CACHE_SAMPLING)
 524   // enable the timer interrupt
 525   bamboo_tile_timer_set_next_event(GC_TILE_TIMER_EVENT_SETTING);
 526   bamboo_unmask_timer_intr();
 527   //turn on sampling again
 528   bamboo_dtlb_sampling_init();
 529 #endif
 530 }
 531
 532 bool gc(struct garbagelist * stackptr) {
 533   // check if do gc
 534   if(!gcflag) {
 535     gc_status_info.gcprocessing = false;
 536     return false;
 537   }
 538 #ifdef PERFCOUNT
 539   profile_start(GC_REGION);
 540 #endif
 541
 542   // core coordinator routine
 543   if(0 == BAMBOO_NUM_OF_CORE) {
 544     GC_PRINTF("Check if we can do gc or not\n");
 545     gccorestatus[BAMBOO_NUM_OF_CORE] = 0;
 546
 547     //wait for other cores to catch up
 548     while(!gc_checkCoreStatus())
 549       ;
 550
 551     GCPROFILE_START();
 552     pregccheck();
 553     GC_PRINTF("start gc! \n");
 554     pregcprocessing();
 555     gc_master(stackptr);
 556   } else if(BAMBOO_NUM_OF_CORE < NUMCORES4GC) {
 557     GC_PRINTF("Core reporting for gc.\n");
 558     pregcprocessing();
 559     gc_collect(stackptr);
 560   } else {
 561     pregcprocessing();
 562     gc_nocollect(stackptr);
 563   }
 564   postgcprocessing();
 565 #ifdef PERFCOUNT
 566   profile_start(APP_REGION);
 567 #endif
 568   return true;
 569 }
 570
 571 #endif