Change list_elem from typedef to struct.
[pintos-anon] / src / threads / malloc.c
index 28f2324c79ef190d3357393546d80f5caff03546..f74d43960f60d11643728fd75b19c37d7c9ae354 100644 (file)
@@ -1,11 +1,13 @@
-#include "malloc.h"
+#include "threads/malloc.h"
+#include <debug.h>
+#include <list.h>
+#include <round.h>
 #include <stdint.h>
-#include "mmu.h"
-#include "palloc.h"
-#include "synch.h"
-#include "lib/debug.h"
-#include "lib/lib.h"
-#include "lib/list.h"
+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+#include "threads/mmu.h"
+#include "threads/palloc.h"
+#include "threads/synch.h"
 
 /* A simple implementation of malloc().
 
    blocks, we remove all of the arena's blocks from the free list
    and give the arena back to the page allocator.
 
-   Major limitation: the largest block that can be allocated is
-   PGSIZE / 2, or 2 kB.  Use palloc_get() to allocate pages (4 kB
-   blocks).  You're on your own if you need more memory than
-   that. */
+   We can't handle blocks bigger than 2 kB using this scheme,
+   because they're too big to fit in a single page with a
+   descriptor.  We handle those by allocating contiguous pages
+   with the page allocator and sticking the allocation size at
+   the beginning of the allocated block's arena header. */
 
 /* Descriptor. */
 struct desc
@@ -40,21 +43,25 @@ struct desc
     struct lock lock;           /* Lock. */
   };
 
+/* Magic number for detecting arena corruption. */
+#define ARENA_MAGIC 0x9a548eed
+
 /* Arena. */
 struct arena 
   {
-    struct desc *desc;          /* Owning descriptor. */
-    size_t free_cnt;            /* Number of free blocks. */
+    unsigned magic;             /* Always set to ARENA_MAGIC. */
+    struct desc *desc;          /* Owning descriptor, null for big block. */
+    size_t free_cnt;            /* Free blocks; pages in big block. */
   };
 
 /* Free block. */
 struct block 
   {
-    list_elem free_elem;        /* Free list element. */
+    struct list_elem free_elem; /* Free list element. */
   };
 
 /* Our set of descriptors. */
-static struct desc descs[16];   /* Descriptors. */
+static struct desc descs[10];   /* Descriptors. */
 static size_t desc_cnt;         /* Number of descriptors. */
 
 static struct arena *block_to_arena (struct block *);
@@ -66,7 +73,7 @@ malloc_init (void)
 {
   size_t block_size;
 
-  for (block_size = 16; block_size < PGSIZE; block_size *= 2)
+  for (block_size = 16; block_size < PGSIZE / 2; block_size *= 2)
     {
       struct desc *d = &descs[desc_cnt++];
       ASSERT (desc_cnt <= sizeof descs / sizeof *descs);
@@ -93,12 +100,23 @@ malloc (size_t size)
   /* Find the smallest descriptor that satisfies a SIZE-byte
      request. */
   for (d = descs; d < descs + desc_cnt; d++)
-    if (size < d->block_size)
+    if (d->block_size >= size)
       break;
   if (d == descs + desc_cnt) 
     {
-      printk ("malloc: %zu byte allocation too big\n", size);
-      return NULL; 
+      /* SIZE is too big for any descriptor.
+         Allocate enough pages to hold SIZE plus an arena. */
+      size_t page_cnt = DIV_ROUND_UP (size + sizeof *a, PGSIZE);
+      a = palloc_get_multiple (0, page_cnt);
+      if (a == NULL)
+        return NULL;
+
+      /* Initialize the arena to indicate a big block of PAGE_CNT
+         pages, and return it. */
+      a->magic = ARENA_MAGIC;
+      a->desc = NULL;
+      a->free_cnt = page_cnt;
+      return a + 1;
     }
 
   lock_acquire (&d->lock);
@@ -109,7 +127,7 @@ malloc (size_t size)
       size_t i;
 
       /* Allocate a page. */
-      a = palloc_get (0);
+      a = palloc_get_page (0);
       if (a == NULL) 
         {
           lock_release (&d->lock);
@@ -117,11 +135,12 @@ malloc (size_t size)
         }
 
       /* Initialize arena and add its blocks to the free list. */
+      a->magic = ARENA_MAGIC;
       a->desc = d;
       a->free_cnt = d->blocks_per_arena;
       for (i = 0; i < d->blocks_per_arena; i++) 
         {
-          b = arena_to_block (a, i);
+          struct block *b = arena_to_block (a, i);
           list_push_back (&d->free_list, &b->free_elem);
         }
     }
@@ -142,7 +161,7 @@ calloc (size_t a, size_t b)
   void *p;
   size_t size;
 
-  /* Calculate block size. */
+  /* Calculate block size and make sure it fits in size_t. */
   size = a * b;
   if (size < a || size < b)
     return NULL;
@@ -160,13 +179,28 @@ calloc (size_t a, size_t b)
 void
 free (void *p) 
 {
-  struct block *b = p;
-  struct arena *a = block_to_arena (b);
-  struct desc *d = a->desc;
+  struct block *b;
+  struct arena *a;
+  struct desc *d;
 
   if (p == NULL)
     return;
 
+  b = p;
+  a = block_to_arena (b);
+  d = a->desc;
+
+  if (d == NULL) 
+    {
+      /* It's a big block.  Free its pages. */
+      palloc_free_multiple (a, a->free_cnt);
+      return;
+    }
+
+#ifndef NDEBUG
+  memset (b, 0xcc, d->block_size);
+#endif
+  
   lock_acquire (&d->lock);
 
   /* Add block to free list. */
@@ -183,7 +217,7 @@ free (void *p)
           struct block *b = arena_to_block (a, i);
           list_remove (&b->free_elem);
         }
-      palloc_free (a);
+      palloc_free_page (a);
     }
 
   lock_release (&d->lock);
@@ -193,13 +227,26 @@ free (void *p)
 static struct arena *
 block_to_arena (struct block *b)
 {
-  return pg_round_down (b);
+  struct arena *a = pg_round_down (b);
+
+  /* Check that the arena is valid. */
+  ASSERT (a != NULL);
+  ASSERT (a->magic == ARENA_MAGIC);
+
+  /* Check that the block is properly aligned for the arena. */
+  ASSERT (a->desc == NULL
+          || (pg_ofs (b) - sizeof *a) % a->desc->block_size == 0);
+  ASSERT (a->desc != NULL || pg_ofs (b) == sizeof *a);
+
+  return a;
 }
 
 /* Returns the (IDX - 1)'th block within arena A. */
 static struct block *
 arena_to_block (struct arena *a, size_t idx) 
 {
+  ASSERT (a != NULL);
+  ASSERT (a->magic == ARENA_MAGIC);
   ASSERT (idx < a->desc->blocks_per_arena);
   return (struct block *) ((uint8_t *) a
                            + sizeof *a