]> Cypherpunks.ru repositories - gostls13.git/blob - src/runtime/mem.go
cmd/compile/internal/inline: score call sites exposed by inlines
[gostls13.git] / src / runtime / mem.go
1 // Copyright 2022 The Go Authors. All rights reserved.
2 // Use of this source code is governed by a BSD-style
3 // license that can be found in the LICENSE file.
4
5 package runtime
6
7 import "unsafe"
8
9 // OS memory management abstraction layer
10 //
11 // Regions of the address space managed by the runtime may be in one of four
12 // states at any given time:
13 // 1) None - Unreserved and unmapped, the default state of any region.
14 // 2) Reserved - Owned by the runtime, but accessing it would cause a fault.
15 //               Does not count against the process' memory footprint.
16 // 3) Prepared - Reserved, intended not to be backed by physical memory (though
17 //               an OS may implement this lazily). Can transition efficiently to
18 //               Ready. Accessing memory in such a region is undefined (may
19 //               fault, may give back unexpected zeroes, etc.).
20 // 4) Ready - may be accessed safely.
21 //
22 // This set of states is more than is strictly necessary to support all the
23 // currently supported platforms. One could get by with just None, Reserved, and
24 // Ready. However, the Prepared state gives us flexibility for performance
25 // purposes. For example, on POSIX-y operating systems, Reserved is usually a
26 // private anonymous mmap'd region with PROT_NONE set, and to transition
27 // to Ready would require setting PROT_READ|PROT_WRITE. However the
28 // underspecification of Prepared lets us use just MADV_FREE to transition from
29 // Ready to Prepared. Thus with the Prepared state we can set the permission
30 // bits just once early on, we can efficiently tell the OS that it's free to
31 // take pages away from us when we don't strictly need them.
32 //
33 // This file defines a cross-OS interface for a common set of helpers
34 // that transition memory regions between these states. The helpers call into
35 // OS-specific implementations that handle errors, while the interface boundary
36 // implements cross-OS functionality, like updating runtime accounting.
37
38 // sysAlloc transitions an OS-chosen region of memory from None to Ready.
39 // More specifically, it obtains a large chunk of zeroed memory from the
40 // operating system, typically on the order of a hundred kilobytes
41 // or a megabyte. This memory is always immediately available for use.
42 //
43 // sysStat must be non-nil.
44 //
45 // Don't split the stack as this function may be invoked without a valid G,
46 // which prevents us from allocating more stack.
47 //
48 //go:nosplit
49 func sysAlloc(n uintptr, sysStat *sysMemStat) unsafe.Pointer {
50         sysStat.add(int64(n))
51         gcController.mappedReady.Add(int64(n))
52         return sysAllocOS(n)
53 }
54
55 // sysUnused transitions a memory region from Ready to Prepared. It notifies the
56 // operating system that the physical pages backing this memory region are no
57 // longer needed and can be reused for other purposes. The contents of a
58 // sysUnused memory region are considered forfeit and the region must not be
59 // accessed again until sysUsed is called.
60 func sysUnused(v unsafe.Pointer, n uintptr) {
61         gcController.mappedReady.Add(-int64(n))
62         sysUnusedOS(v, n)
63 }
64
65 // sysUsed transitions a memory region from Prepared to Ready. It notifies the
66 // operating system that the memory region is needed and ensures that the region
67 // may be safely accessed. This is typically a no-op on systems that don't have
68 // an explicit commit step and hard over-commit limits, but is critical on
69 // Windows, for example.
70 //
71 // This operation is idempotent for memory already in the Prepared state, so
72 // it is safe to refer, with v and n, to a range of memory that includes both
73 // Prepared and Ready memory. However, the caller must provide the exact amount
74 // of Prepared memory for accounting purposes.
75 func sysUsed(v unsafe.Pointer, n, prepared uintptr) {
76         gcController.mappedReady.Add(int64(prepared))
77         sysUsedOS(v, n)
78 }
79
80 // sysHugePage does not transition memory regions, but instead provides a
81 // hint to the OS that it would be more efficient to back this memory region
82 // with pages of a larger size transparently.
83 func sysHugePage(v unsafe.Pointer, n uintptr) {
84         sysHugePageOS(v, n)
85 }
86
87 // sysNoHugePage does not transition memory regions, but instead provides a
88 // hint to the OS that it would be less efficient to back this memory region
89 // with pages of a larger size transparently.
90 func sysNoHugePage(v unsafe.Pointer, n uintptr) {
91         sysNoHugePageOS(v, n)
92 }
93
94 // sysHugePageCollapse attempts to immediately back the provided memory region
95 // with huge pages. It is best-effort and may fail silently.
96 func sysHugePageCollapse(v unsafe.Pointer, n uintptr) {
97         sysHugePageCollapseOS(v, n)
98 }
99
100 // sysFree transitions a memory region from any state to None. Therefore, it
101 // returns memory unconditionally. It is used if an out-of-memory error has been
102 // detected midway through an allocation or to carve out an aligned section of
103 // the address space. It is okay if sysFree is a no-op only if sysReserve always
104 // returns a memory region aligned to the heap allocator's alignment
105 // restrictions.
106 //
107 // sysStat must be non-nil.
108 //
109 // Don't split the stack as this function may be invoked without a valid G,
110 // which prevents us from allocating more stack.
111 //
112 //go:nosplit
113 func sysFree(v unsafe.Pointer, n uintptr, sysStat *sysMemStat) {
114         sysStat.add(-int64(n))
115         gcController.mappedReady.Add(-int64(n))
116         sysFreeOS(v, n)
117 }
118
119 // sysFault transitions a memory region from Ready to Reserved. It
120 // marks a region such that it will always fault if accessed. Used only for
121 // debugging the runtime.
122 //
123 // TODO(mknyszek): Currently it's true that all uses of sysFault transition
124 // memory from Ready to Reserved, but this may not be true in the future
125 // since on every platform the operation is much more general than that.
126 // If a transition from Prepared is ever introduced, create a new function
127 // that elides the Ready state accounting.
128 func sysFault(v unsafe.Pointer, n uintptr) {
129         gcController.mappedReady.Add(-int64(n))
130         sysFaultOS(v, n)
131 }
132
133 // sysReserve transitions a memory region from None to Reserved. It reserves
134 // address space in such a way that it would cause a fatal fault upon access
135 // (either via permissions or not committing the memory). Such a reservation is
136 // thus never backed by physical memory.
137 //
138 // If the pointer passed to it is non-nil, the caller wants the
139 // reservation there, but sysReserve can still choose another
140 // location if that one is unavailable.
141 //
142 // NOTE: sysReserve returns OS-aligned memory, but the heap allocator
143 // may use larger alignment, so the caller must be careful to realign the
144 // memory obtained by sysReserve.
145 func sysReserve(v unsafe.Pointer, n uintptr) unsafe.Pointer {
146         return sysReserveOS(v, n)
147 }
148
149 // sysMap transitions a memory region from Reserved to Prepared. It ensures the
150 // memory region can be efficiently transitioned to Ready.
151 //
152 // sysStat must be non-nil.
153 func sysMap(v unsafe.Pointer, n uintptr, sysStat *sysMemStat) {
154         sysStat.add(int64(n))
155         sysMapOS(v, n)
156 }