folly/Malloc.h

   1 /*
   2  * Copyright 2013 Facebook, Inc.
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   5  * you may not use this file except in compliance with the License.
   6  * You may obtain a copy of the License at
   7  *
   8  *   http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   9  *
  10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  13  * See the License for the specific language governing permissions and
  14  * limitations under the License.
  15  */
  16
  17 // Functions to provide smarter use of jemalloc, if jemalloc is being used.
  18 // http://www.canonware.com/download/jemalloc/jemalloc-latest/doc/jemalloc.html
  19
  20 #ifndef FOLLY_MALLOC_H_
  21 #define FOLLY_MALLOC_H_
  22
  23 // If using fbstring from libstdc++, then just define stub code
  24 // here to typedef the fbstring type into the folly namespace.
  25 // This provides backwards compatibility for code that explicitly
  26 // includes and uses fbstring.
  27 #if defined(_GLIBCXX_USE_FB) && !defined(_LIBSTDCXX_FBSTRING)
  28
  29 #include <string>
  30 namespace folly {
  31   using std::goodMallocSize;
  32   using std::jemallocMinInPlaceExpandable;
  33   using std::usingJEMalloc;
  34   using std::smartRealloc;
  35   using std::checkedMalloc;
  36   using std::checkedCalloc;
  37   using std::checkedRealloc;
  38 }
  39
  40 #else // !defined(_GLIBCXX_USE_FB) || defined(_LIBSTDCXX_FBSTRING)
  41
  42 #ifdef _LIBSTDCXX_FBSTRING
  43 #pragma GCC system_header
  44 #define FOLLY_HAVE_MALLOC_H 1
  45 #else
  46 #include "folly/Portability.h"
  47 #endif
  48
  49 // for malloc_usable_size
  50 // NOTE: FreeBSD 9 doesn't have malloc.h.  It's defitions
  51 // are found in stdlib.h.
  52 #ifdef FOLLY_HAVE_MALLOC_H
  53 #include <malloc.h>
  54 #else
  55 #include <stdlib.h>
  56 #endif
  57
  58 #include <cassert>
  59 #include <cstddef>
  60 #include <cstdlib>
  61 #include <cstring>
  62
  63 #include <new>
  64
  65 #include <bits/functexcept.h>
  66
  67 /**
  68  * Define various ALLOCM_* macros normally provided by jemalloc.  We define
  69  * them so that we don't have to include jemalloc.h, in case the program is
  70  * built without jemalloc support.
  71  */
  72 #ifndef ALLOCM_SUCCESS
  73
  74 #define ALLOCM_SUCCESS 0
  75 #define ALLOCM_ERR_OOM 1
  76 #define ALLOCM_ERR_NOT_MOVED 2
  77
  78 #define ALLOCM_ZERO    64
  79 #define ALLOCM_NO_MOVE 128
  80
  81 #define ALLOCM_LG_ALIGN(la) (la)
  82
  83 #if defined(JEMALLOC_MANGLE) && defined(JEMALLOC_EXPERIMENTAL)
  84 #define rallocm je_rallocm
  85 #define allocm je_allocm
  86 #endif
  87
  88 #endif /* ALLOCM_SUCCESS */
  89
  90 /**
  91  * Declare rallocm() and malloc_usable_size() as weak symbols.  It
  92  * will be provided by jemalloc if we are using jemalloc, or it will
  93  * be NULL if we are using another malloc implementation.
  94  */
  95 extern "C" int rallocm(void**, size_t*, size_t, size_t, int)
  96 __attribute__((weak));
  97 extern "C" int allocm(void**, size_t*, size_t, int)
  98 __attribute__((weak));
  99
 100 #ifdef _LIBSTDCXX_FBSTRING
 101 namespace std _GLIBCXX_VISIBILITY(default) {
 102 _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
 103 #else
 104 namespace folly {
 105 #endif
 106
 107
 108 /**
 109  * Determine if we are using jemalloc or not.
 110  */
 111 inline bool usingJEMalloc() {
 112   return rallocm != NULL;
 113 }
 114
 115 /**
 116  * For jemalloc's size classes, see
 117  * http://www.canonware.com/download/jemalloc/jemalloc-latest/doc/jemalloc.html
 118  */
 119 inline size_t goodMallocSize(size_t minSize) {
 120   if (!usingJEMalloc()) {
 121     // Not using jemalloc - no smarts
 122     return minSize;
 123   }
 124   if (minSize <= 64) {
 125     // Choose smallest allocation to be 64 bytes - no tripping over
 126     // cache line boundaries, and small string optimization takes care
 127     // of short strings anyway.
 128     return 64;
 129   }
 130   if (minSize <= 512) {
 131     // Round up to the next multiple of 64; we don't want to trip over
 132     // cache line boundaries.
 133     return (minSize + 63) & ~size_t(63);
 134   }
 135   if (minSize <= 3840) {
 136     // Round up to the next multiple of 256
 137     return (minSize + 255) & ~size_t(255);
 138   }
 139   if (minSize <= 4072 * 1024) {
 140     // Round up to the next multiple of 4KB
 141     return (minSize + 4095) & ~size_t(4095);
 142   }
 143   // Holy Moly
 144   // Round up to the next multiple of 4MB
 145   return (minSize + 4194303) & ~size_t(4194303);
 146 }
 147
 148 // We always request "good" sizes for allocation, so jemalloc can
 149 // never grow in place small blocks; they're already occupied to the
 150 // brim.  Blocks larger than or equal to 4096 bytes can in fact be
 151 // expanded in place, and this constant reflects that.
 152 static const size_t jemallocMinInPlaceExpandable = 4096;
 153
 154 /**
 155  * Trivial wrappers around malloc, calloc, realloc that check for allocation
 156  * failure and throw std::bad_alloc in that case.
 157  */
 158 inline void* checkedMalloc(size_t size) {
 159   void* p = malloc(size);
 160   if (!p) std::__throw_bad_alloc();
 161   return p;
 162 }
 163
 164 inline void* checkedCalloc(size_t n, size_t size) {
 165   void* p = calloc(n, size);
 166   if (!p) std::__throw_bad_alloc();
 167   return p;
 168 }
 169
 170 inline void* checkedRealloc(void* ptr, size_t size) {
 171   void* p = realloc(ptr, size);
 172   if (!p) std::__throw_bad_alloc();
 173   return p;
 174 }
 175
 176 /**
 177  * This function tries to reallocate a buffer of which only the first
 178  * currentSize bytes are used. The problem with using realloc is that
 179  * if currentSize is relatively small _and_ if realloc decides it
 180  * needs to move the memory chunk to a new buffer, then realloc ends
 181  * up copying data that is not used. It's impossible to hook into
 182  * GNU's malloc to figure whether expansion will occur in-place or as
 183  * a malloc-copy-free troika. (If an expand_in_place primitive would
 184  * be available, smartRealloc would use it.) As things stand, this
 185  * routine just tries to call realloc() (thus benefitting of potential
 186  * copy-free coalescing) unless there's too much slack memory.
 187  */
 188 inline void* smartRealloc(void* p,
 189                           const size_t currentSize,
 190                           const size_t currentCapacity,
 191                           const size_t newCapacity) {
 192   assert(p);
 193   assert(currentSize <= currentCapacity &&
 194          currentCapacity < newCapacity);
 195
 196   if (usingJEMalloc()) {
 197     // using jemalloc's API. Don't forget that jemalloc can never grow
 198     // in place blocks smaller than 4096 bytes.
 199     if (currentCapacity >= jemallocMinInPlaceExpandable &&
 200         rallocm(&p, NULL, newCapacity, 0, ALLOCM_NO_MOVE) == ALLOCM_SUCCESS) {
 201       // Managed to expand in place
 202       return p;
 203     }
 204     // Cannot expand; must move
 205     auto const result = checkedMalloc(newCapacity);
 206     std::memcpy(result, p, currentSize);
 207     free(p);
 208     return result;
 209   }
 210
 211   // No jemalloc no honey
 212   auto const slack = currentCapacity - currentSize;
 213   if (slack * 2 > currentSize) {
 214     // Too much slack, malloc-copy-free cycle:
 215     auto const result = checkedMalloc(newCapacity);
 216     std::memcpy(result, p, currentSize);
 217     free(p);
 218     return result;
 219   }
 220   // If there's not too much slack, we realloc in hope of coalescing
 221   return checkedRealloc(p, newCapacity);
 222 }
 223
 224 #ifdef _LIBSTDCXX_FBSTRING
 225 _GLIBCXX_END_NAMESPACE_VERSION
 226 #endif
 227
 228 } // folly
 229
 230 #endif // !defined(_GLIBCXX_USE_FB) || defined(_LIBSTDCXX_FBSTRING)
 231
 232 #endif // FOLLY_MALLOC_H_