167cac1eab8bac83565d28b2ed2f12b03230c8ed
[ghc-hetmet.git] / rts / Schedule.c
1 /* ---------------------------------------------------------------------------
2  *
3  * (c) The GHC Team, 1998-2006
4  *
5  * The scheduler and thread-related functionality
6  *
7  * --------------------------------------------------------------------------*/
8
9 #include "PosixSource.h"
10 #define KEEP_LOCKCLOSURE
11 #include "Rts.h"
12
13 #include "sm/Storage.h"
14 #include "RtsUtils.h"
15 #include "StgRun.h"
16 #include "Schedule.h"
17 #include "Interpreter.h"
18 #include "Printer.h"
19 #include "RtsSignals.h"
20 #include "Sanity.h"
21 #include "Stats.h"
22 #include "STM.h"
23 #include "Prelude.h"
24 #include "ThreadLabels.h"
25 #include "Updates.h"
26 #include "Proftimer.h"
27 #include "ProfHeap.h"
28 #include "Weak.h"
29 #include "sm/GC.h" // waitForGcThreads, releaseGCThreads, N
30 #include "Sparks.h"
31 #include "Capability.h"
32 #include "Task.h"
33 #include "AwaitEvent.h"
34 #if defined(mingw32_HOST_OS)
35 #include "win32/IOManager.h"
36 #endif
37 #include "Trace.h"
38 #include "RaiseAsync.h"
39 #include "Threads.h"
40 #include "Timer.h"
41 #include "ThreadPaused.h"
42
43 #ifdef HAVE_SYS_TYPES_H
44 #include <sys/types.h>
45 #endif
46 #ifdef HAVE_UNISTD_H
47 #include <unistd.h>
48 #endif
49
50 #include <string.h>
51 #include <stdlib.h>
52 #include <stdarg.h>
53
54 #ifdef HAVE_ERRNO_H
55 #include <errno.h>
56 #endif
57
58 /* -----------------------------------------------------------------------------
59  * Global variables
60  * -------------------------------------------------------------------------- */
61
62 #if !defined(THREADED_RTS)
63 // Blocked/sleeping thrads
64 StgTSO *blocked_queue_hd = NULL;
65 StgTSO *blocked_queue_tl = NULL;
66 StgTSO *sleeping_queue = NULL;    // perhaps replace with a hash table?
67 #endif
68
69 /* Threads blocked on blackholes.
70  * LOCK: sched_mutex+capability, or all capabilities
71  */
72 StgTSO *blackhole_queue = NULL;
73
74 /* The blackhole_queue should be checked for threads to wake up.  See
75  * Schedule.h for more thorough comment.
76  * LOCK: none (doesn't matter if we miss an update)
77  */
78 rtsBool blackholes_need_checking = rtsFalse;
79
80 /* Set to true when the latest garbage collection failed to reclaim
81  * enough space, and the runtime should proceed to shut itself down in
82  * an orderly fashion (emitting profiling info etc.)
83  */
84 rtsBool heap_overflow = rtsFalse;
85
86 /* flag that tracks whether we have done any execution in this time slice.
87  * LOCK: currently none, perhaps we should lock (but needs to be
88  * updated in the fast path of the scheduler).
89  *
90  * NB. must be StgWord, we do xchg() on it.
91  */
92 volatile StgWord recent_activity = ACTIVITY_YES;
93
94 /* if this flag is set as well, give up execution
95  * LOCK: none (changes monotonically)
96  */
97 volatile StgWord sched_state = SCHED_RUNNING;
98
99 /*  This is used in `TSO.h' and gcc 2.96 insists that this variable actually 
100  *  exists - earlier gccs apparently didn't.
101  *  -= chak
102  */
103 StgTSO dummy_tso;
104
105 /*
106  * Set to TRUE when entering a shutdown state (via shutdownHaskellAndExit()) --
107  * in an MT setting, needed to signal that a worker thread shouldn't hang around
108  * in the scheduler when it is out of work.
109  */
110 rtsBool shutting_down_scheduler = rtsFalse;
111
112 /*
113  * This mutex protects most of the global scheduler data in
114  * the THREADED_RTS runtime.
115  */
116 #if defined(THREADED_RTS)
117 Mutex sched_mutex;
118 #endif
119
120 #if !defined(mingw32_HOST_OS)
121 #define FORKPROCESS_PRIMOP_SUPPORTED
122 #endif
123
124 /* -----------------------------------------------------------------------------
125  * static function prototypes
126  * -------------------------------------------------------------------------- */
127
128 static Capability *schedule (Capability *initialCapability, Task *task);
129
130 //
131 // These function all encapsulate parts of the scheduler loop, and are
132 // abstracted only to make the structure and control flow of the
133 // scheduler clearer.
134 //
135 static void schedulePreLoop (void);
136 static void scheduleFindWork (Capability *cap);
137 #if defined(THREADED_RTS)
138 static void scheduleYield (Capability **pcap, Task *task, rtsBool);
139 #endif
140 static void scheduleStartSignalHandlers (Capability *cap);
141 static void scheduleCheckBlockedThreads (Capability *cap);
142 static void scheduleCheckWakeupThreads(Capability *cap USED_IF_NOT_THREADS);
143 static void scheduleCheckBlackHoles (Capability *cap);
144 static void scheduleDetectDeadlock (Capability *cap, Task *task);
145 static void schedulePushWork(Capability *cap, Task *task);
146 #if defined(THREADED_RTS)
147 static void scheduleActivateSpark(Capability *cap);
148 #endif
149 static void schedulePostRunThread(Capability *cap, StgTSO *t);
150 static rtsBool scheduleHandleHeapOverflow( Capability *cap, StgTSO *t );
151 static void scheduleHandleStackOverflow( Capability *cap, Task *task, 
152                                          StgTSO *t);
153 static rtsBool scheduleHandleYield( Capability *cap, StgTSO *t, 
154                                     nat prev_what_next );
155 static void scheduleHandleThreadBlocked( StgTSO *t );
156 static rtsBool scheduleHandleThreadFinished( Capability *cap, Task *task,
157                                              StgTSO *t );
158 static rtsBool scheduleNeedHeapProfile(rtsBool ready_to_gc);
159 static Capability *scheduleDoGC(Capability *cap, Task *task,
160                                 rtsBool force_major);
161
162 static rtsBool checkBlackHoles(Capability *cap);
163
164 static StgTSO *threadStackOverflow(Capability *cap, StgTSO *tso);
165 static StgTSO *threadStackUnderflow(Task *task, StgTSO *tso);
166
167 static void deleteThread (Capability *cap, StgTSO *tso);
168 static void deleteAllThreads (Capability *cap);
169
170 #ifdef FORKPROCESS_PRIMOP_SUPPORTED
171 static void deleteThread_(Capability *cap, StgTSO *tso);
172 #endif
173
174 /* -----------------------------------------------------------------------------
175  * Putting a thread on the run queue: different scheduling policies
176  * -------------------------------------------------------------------------- */
177
178 STATIC_INLINE void
179 addToRunQueue( Capability *cap, StgTSO *t )
180 {
181     // this does round-robin scheduling; good for concurrency
182     appendToRunQueue(cap,t);
183 }
184
185 /* ---------------------------------------------------------------------------
186    Main scheduling loop.
187
188    We use round-robin scheduling, each thread returning to the
189    scheduler loop when one of these conditions is detected:
190
191       * out of heap space
192       * timer expires (thread yields)
193       * thread blocks
194       * thread ends
195       * stack overflow
196
197    GRAN version:
198      In a GranSim setup this loop iterates over the global event queue.
199      This revolves around the global event queue, which determines what 
200      to do next. Therefore, it's more complicated than either the 
201      concurrent or the parallel (GUM) setup.
202   This version has been entirely removed (JB 2008/08).
203
204    GUM version:
205      GUM iterates over incoming messages.
206      It starts with nothing to do (thus CurrentTSO == END_TSO_QUEUE),
207      and sends out a fish whenever it has nothing to do; in-between
208      doing the actual reductions (shared code below) it processes the
209      incoming messages and deals with delayed operations 
210      (see PendingFetches).
211      This is not the ugliest code you could imagine, but it's bloody close.
212
213   (JB 2008/08) This version was formerly indicated by a PP-Flag PAR,
214   now by PP-flag PARALLEL_HASKELL. The Eden RTS (in GHC-6.x) uses it,
215   as well as future GUM versions. This file has been refurbished to
216   only contain valid code, which is however incomplete, refers to
217   invalid includes etc.
218
219    ------------------------------------------------------------------------ */
220
221 static Capability *
222 schedule (Capability *initialCapability, Task *task)
223 {
224   StgTSO *t;
225   Capability *cap;
226   StgThreadReturnCode ret;
227   nat prev_what_next;
228   rtsBool ready_to_gc;
229 #if defined(THREADED_RTS)
230   rtsBool first = rtsTrue;
231   rtsBool force_yield = rtsFalse;
232 #endif
233   
234   cap = initialCapability;
235
236   // Pre-condition: this task owns initialCapability.
237   // The sched_mutex is *NOT* held
238   // NB. on return, we still hold a capability.
239
240   debugTrace (DEBUG_sched, "cap %d: schedule()", initialCapability->no);
241
242   schedulePreLoop();
243
244   // -----------------------------------------------------------
245   // Scheduler loop starts here:
246
247   while (1) {
248
249     // Check whether we have re-entered the RTS from Haskell without
250     // going via suspendThread()/resumeThread (i.e. a 'safe' foreign
251     // call).
252     if (cap->in_haskell) {
253           errorBelch("schedule: re-entered unsafely.\n"
254                      "   Perhaps a 'foreign import unsafe' should be 'safe'?");
255           stg_exit(EXIT_FAILURE);
256     }
257
258     // The interruption / shutdown sequence.
259     // 
260     // In order to cleanly shut down the runtime, we want to:
261     //   * make sure that all main threads return to their callers
262     //     with the state 'Interrupted'.
263     //   * clean up all OS threads assocated with the runtime
264     //   * free all memory etc.
265     //
266     // So the sequence for ^C goes like this:
267     //
268     //   * ^C handler sets sched_state := SCHED_INTERRUPTING and
269     //     arranges for some Capability to wake up
270     //
271     //   * all threads in the system are halted, and the zombies are
272     //     placed on the run queue for cleaning up.  We acquire all
273     //     the capabilities in order to delete the threads, this is
274     //     done by scheduleDoGC() for convenience (because GC already
275     //     needs to acquire all the capabilities).  We can't kill
276     //     threads involved in foreign calls.
277     // 
278     //   * somebody calls shutdownHaskell(), which calls exitScheduler()
279     //
280     //   * sched_state := SCHED_SHUTTING_DOWN
281     //
282     //   * all workers exit when the run queue on their capability
283     //     drains.  All main threads will also exit when their TSO
284     //     reaches the head of the run queue and they can return.
285     //
286     //   * eventually all Capabilities will shut down, and the RTS can
287     //     exit.
288     //
289     //   * We might be left with threads blocked in foreign calls, 
290     //     we should really attempt to kill these somehow (TODO);
291     
292     switch (sched_state) {
293     case SCHED_RUNNING:
294         break;
295     case SCHED_INTERRUPTING:
296         debugTrace(DEBUG_sched, "SCHED_INTERRUPTING");
297 #if defined(THREADED_RTS)
298         discardSparksCap(cap);
299 #endif
300         /* scheduleDoGC() deletes all the threads */
301         cap = scheduleDoGC(cap,task,rtsFalse);
302
303         // after scheduleDoGC(), we must be shutting down.  Either some
304         // other Capability did the final GC, or we did it above,
305         // either way we can fall through to the SCHED_SHUTTING_DOWN
306         // case now.
307         ASSERT(sched_state == SCHED_SHUTTING_DOWN);
308         // fall through
309
310     case SCHED_SHUTTING_DOWN:
311         debugTrace(DEBUG_sched, "SCHED_SHUTTING_DOWN");
312         // If we are a worker, just exit.  If we're a bound thread
313         // then we will exit below when we've removed our TSO from
314         // the run queue.
315         if (task->tso == NULL && emptyRunQueue(cap)) {
316             return cap;
317         }
318         break;
319     default:
320         barf("sched_state: %d", sched_state);
321     }
322
323     scheduleFindWork(cap);
324
325     /* work pushing, currently relevant only for THREADED_RTS:
326        (pushes threads, wakes up idle capabilities for stealing) */
327     schedulePushWork(cap,task);
328
329     scheduleDetectDeadlock(cap,task);
330
331 #if defined(THREADED_RTS)
332     cap = task->cap;    // reload cap, it might have changed
333 #endif
334
335     // Normally, the only way we can get here with no threads to
336     // run is if a keyboard interrupt received during 
337     // scheduleCheckBlockedThreads() or scheduleDetectDeadlock().
338     // Additionally, it is not fatal for the
339     // threaded RTS to reach here with no threads to run.
340     //
341     // win32: might be here due to awaitEvent() being abandoned
342     // as a result of a console event having been delivered.
343     
344 #if defined(THREADED_RTS)
345     if (first) 
346     {
347     // XXX: ToDo
348     //     // don't yield the first time, we want a chance to run this
349     //     // thread for a bit, even if there are others banging at the
350     //     // door.
351     //     first = rtsFalse;
352     //     ASSERT_FULL_CAPABILITY_INVARIANTS(cap,task);
353     }
354
355   yield:
356     scheduleYield(&cap,task,force_yield);
357     force_yield = rtsFalse;
358
359     if (emptyRunQueue(cap)) continue; // look for work again
360 #endif
361
362 #if !defined(THREADED_RTS) && !defined(mingw32_HOST_OS)
363     if ( emptyRunQueue(cap) ) {
364         ASSERT(sched_state >= SCHED_INTERRUPTING);
365     }
366 #endif
367
368     // 
369     // Get a thread to run
370     //
371     t = popRunQueue(cap);
372
373     // Sanity check the thread we're about to run.  This can be
374     // expensive if there is lots of thread switching going on...
375     IF_DEBUG(sanity,checkTSO(t));
376
377 #if defined(THREADED_RTS)
378     // Check whether we can run this thread in the current task.
379     // If not, we have to pass our capability to the right task.
380     {
381         Task *bound = t->bound;
382       
383         if (bound) {
384             if (bound == task) {
385                 // yes, the Haskell thread is bound to the current native thread
386             } else {
387                 debugTrace(DEBUG_sched,
388                            "thread %lu bound to another OS thread",
389                            (unsigned long)t->id);
390                 // no, bound to a different Haskell thread: pass to that thread
391                 pushOnRunQueue(cap,t);
392                 continue;
393             }
394         } else {
395             // The thread we want to run is unbound.
396             if (task->tso) { 
397                 debugTrace(DEBUG_sched,
398                            "this OS thread cannot run thread %lu",
399                            (unsigned long)t->id);
400                 // no, the current native thread is bound to a different
401                 // Haskell thread, so pass it to any worker thread
402                 pushOnRunQueue(cap,t);
403                 continue; 
404             }
405         }
406     }
407 #endif
408
409     // If we're shutting down, and this thread has not yet been
410     // killed, kill it now.  This sometimes happens when a finalizer
411     // thread is created by the final GC, or a thread previously
412     // in a foreign call returns.
413     if (sched_state >= SCHED_INTERRUPTING &&
414         !(t->what_next == ThreadComplete || t->what_next == ThreadKilled)) {
415         deleteThread(cap,t);
416     }
417
418     /* context switches are initiated by the timer signal, unless
419      * the user specified "context switch as often as possible", with
420      * +RTS -C0
421      */
422     if (RtsFlags.ConcFlags.ctxtSwitchTicks == 0
423         && !emptyThreadQueues(cap)) {
424         cap->context_switch = 1;
425     }
426          
427 run_thread:
428
429     // CurrentTSO is the thread to run.  t might be different if we
430     // loop back to run_thread, so make sure to set CurrentTSO after
431     // that.
432     cap->r.rCurrentTSO = t;
433
434     startHeapProfTimer();
435
436     // Check for exceptions blocked on this thread
437     maybePerformBlockedException (cap, t);
438
439     // ----------------------------------------------------------------------
440     // Run the current thread 
441
442     ASSERT_FULL_CAPABILITY_INVARIANTS(cap,task);
443     ASSERT(t->cap == cap);
444     ASSERT(t->bound ? t->bound->cap == cap : 1);
445
446     prev_what_next = t->what_next;
447
448     errno = t->saved_errno;
449 #if mingw32_HOST_OS
450     SetLastError(t->saved_winerror);
451 #endif
452
453     cap->in_haskell = rtsTrue;
454
455     dirty_TSO(cap,t);
456
457 #if defined(THREADED_RTS)
458     if (recent_activity == ACTIVITY_DONE_GC) {
459         // ACTIVITY_DONE_GC means we turned off the timer signal to
460         // conserve power (see #1623).  Re-enable it here.
461         nat prev;
462         prev = xchg((P_)&recent_activity, ACTIVITY_YES);
463         if (prev == ACTIVITY_DONE_GC) {
464             startTimer();
465         }
466     } else {
467         recent_activity = ACTIVITY_YES;
468     }
469 #endif
470
471     traceSchedEvent(cap, EVENT_RUN_THREAD, t, 0);
472
473     switch (prev_what_next) {
474         
475     case ThreadKilled:
476     case ThreadComplete:
477         /* Thread already finished, return to scheduler. */
478         ret = ThreadFinished;
479         break;
480         
481     case ThreadRunGHC:
482     {
483         StgRegTable *r;
484         r = StgRun((StgFunPtr) stg_returnToStackTop, &cap->r);
485         cap = regTableToCapability(r);
486         ret = r->rRet;
487         break;
488     }
489     
490     case ThreadInterpret:
491         cap = interpretBCO(cap);
492         ret = cap->r.rRet;
493         break;
494         
495     default:
496         barf("schedule: invalid what_next field");
497     }
498
499     cap->in_haskell = rtsFalse;
500
501     // The TSO might have moved, eg. if it re-entered the RTS and a GC
502     // happened.  So find the new location:
503     t = cap->r.rCurrentTSO;
504
505     // We have run some Haskell code: there might be blackhole-blocked
506     // threads to wake up now.
507     // Lock-free test here should be ok, we're just setting a flag.
508     if ( blackhole_queue != END_TSO_QUEUE ) {
509         blackholes_need_checking = rtsTrue;
510     }
511     
512     // And save the current errno in this thread.
513     // XXX: possibly bogus for SMP because this thread might already
514     // be running again, see code below.
515     t->saved_errno = errno;
516 #if mingw32_HOST_OS
517     // Similarly for Windows error code
518     t->saved_winerror = GetLastError();
519 #endif
520
521     traceSchedEvent (cap, EVENT_STOP_THREAD, t, ret);
522
523 #if defined(THREADED_RTS)
524     // If ret is ThreadBlocked, and this Task is bound to the TSO that
525     // blocked, we are in limbo - the TSO is now owned by whatever it
526     // is blocked on, and may in fact already have been woken up,
527     // perhaps even on a different Capability.  It may be the case
528     // that task->cap != cap.  We better yield this Capability
529     // immediately and return to normaility.
530     if (ret == ThreadBlocked) {
531         force_yield = rtsTrue;
532         goto yield;
533     }
534 #endif
535
536     ASSERT_FULL_CAPABILITY_INVARIANTS(cap,task);
537     ASSERT(t->cap == cap);
538
539     // ----------------------------------------------------------------------
540     
541     // Costs for the scheduler are assigned to CCS_SYSTEM
542     stopHeapProfTimer();
543 #if defined(PROFILING)
544     CCCS = CCS_SYSTEM;
545 #endif
546     
547     schedulePostRunThread(cap,t);
548
549     if (ret != StackOverflow) {
550         t = threadStackUnderflow(task,t);
551     }
552
553     ready_to_gc = rtsFalse;
554
555     switch (ret) {
556     case HeapOverflow:
557         ready_to_gc = scheduleHandleHeapOverflow(cap,t);
558         break;
559
560     case StackOverflow:
561         scheduleHandleStackOverflow(cap,task,t);
562         break;
563
564     case ThreadYielding:
565         if (scheduleHandleYield(cap, t, prev_what_next)) {
566             // shortcut for switching between compiler/interpreter:
567             goto run_thread; 
568         }
569         break;
570
571     case ThreadBlocked:
572         scheduleHandleThreadBlocked(t);
573         break;
574
575     case ThreadFinished:
576         if (scheduleHandleThreadFinished(cap, task, t)) return cap;
577         ASSERT_FULL_CAPABILITY_INVARIANTS(cap,task);
578         break;
579
580     default:
581       barf("schedule: invalid thread return code %d", (int)ret);
582     }
583
584     if (ready_to_gc || scheduleNeedHeapProfile(ready_to_gc)) {
585       cap = scheduleDoGC(cap,task,rtsFalse);
586     }
587   } /* end of while() */
588 }
589
590 /* ----------------------------------------------------------------------------
591  * Setting up the scheduler loop
592  * ------------------------------------------------------------------------- */
593
594 static void
595 schedulePreLoop(void)
596 {
597   // initialisation for scheduler - what cannot go into initScheduler()  
598 }
599
600 /* -----------------------------------------------------------------------------
601  * scheduleFindWork()
602  *
603  * Search for work to do, and handle messages from elsewhere.
604  * -------------------------------------------------------------------------- */
605
606 static void
607 scheduleFindWork (Capability *cap)
608 {
609     scheduleStartSignalHandlers(cap);
610
611     // Only check the black holes here if we've nothing else to do.
612     // During normal execution, the black hole list only gets checked
613     // at GC time, to avoid repeatedly traversing this possibly long
614     // list each time around the scheduler.
615     if (emptyRunQueue(cap)) { scheduleCheckBlackHoles(cap); }
616
617     scheduleCheckWakeupThreads(cap);
618
619     scheduleCheckBlockedThreads(cap);
620
621 #if defined(THREADED_RTS)
622     if (emptyRunQueue(cap)) { scheduleActivateSpark(cap); }
623 #endif
624 }
625
626 #if defined(THREADED_RTS)
627 STATIC_INLINE rtsBool
628 shouldYieldCapability (Capability *cap, Task *task)
629 {
630     // we need to yield this capability to someone else if..
631     //   - another thread is initiating a GC
632     //   - another Task is returning from a foreign call
633     //   - the thread at the head of the run queue cannot be run
634     //     by this Task (it is bound to another Task, or it is unbound
635     //     and this task it bound).
636     return (waiting_for_gc || 
637             cap->returning_tasks_hd != NULL ||
638             (!emptyRunQueue(cap) && (task->tso == NULL
639                                      ? cap->run_queue_hd->bound != NULL
640                                      : cap->run_queue_hd->bound != task)));
641 }
642
643 // This is the single place where a Task goes to sleep.  There are
644 // two reasons it might need to sleep:
645 //    - there are no threads to run
646 //    - we need to yield this Capability to someone else 
647 //      (see shouldYieldCapability())
648 //
649 // Careful: the scheduler loop is quite delicate.  Make sure you run
650 // the tests in testsuite/concurrent (all ways) after modifying this,
651 // and also check the benchmarks in nofib/parallel for regressions.
652
653 static void
654 scheduleYield (Capability **pcap, Task *task, rtsBool force_yield)
655 {
656     Capability *cap = *pcap;
657
658     // if we have work, and we don't need to give up the Capability, continue.
659     //
660     // The force_yield flag is used when a bound thread blocks.  This
661     // is a particularly tricky situation: the current Task does not
662     // own the TSO any more, since it is on some queue somewhere, and
663     // might be woken up or manipulated by another thread at any time.
664     // The TSO and Task might be migrated to another Capability.
665     // Certain invariants might be in doubt, such as task->bound->cap
666     // == cap.  We have to yield the current Capability immediately,
667     // no messing around.
668     //
669     if (!force_yield &&
670         !shouldYieldCapability(cap,task) && 
671         (!emptyRunQueue(cap) ||
672          !emptyWakeupQueue(cap) ||
673          blackholes_need_checking ||
674          sched_state >= SCHED_INTERRUPTING))
675         return;
676
677     // otherwise yield (sleep), and keep yielding if necessary.
678     do {
679         yieldCapability(&cap,task);
680     } 
681     while (shouldYieldCapability(cap,task));
682
683     // note there may still be no threads on the run queue at this
684     // point, the caller has to check.
685
686     *pcap = cap;
687     return;
688 }
689 #endif
690     
691 /* -----------------------------------------------------------------------------
692  * schedulePushWork()
693  *
694  * Push work to other Capabilities if we have some.
695  * -------------------------------------------------------------------------- */
696
697 static void
698 schedulePushWork(Capability *cap USED_IF_THREADS, 
699                  Task *task      USED_IF_THREADS)
700 {
701   /* following code not for PARALLEL_HASKELL. I kept the call general,
702      future GUM versions might use pushing in a distributed setup */
703 #if defined(THREADED_RTS)
704
705     Capability *free_caps[n_capabilities], *cap0;
706     nat i, n_free_caps;
707
708     // migration can be turned off with +RTS -qg
709     if (!RtsFlags.ParFlags.migrate) return;
710
711     // Check whether we have more threads on our run queue, or sparks
712     // in our pool, that we could hand to another Capability.
713     if (cap->run_queue_hd == END_TSO_QUEUE) {
714         if (sparkPoolSizeCap(cap) < 2) return;
715     } else {
716         if (cap->run_queue_hd->_link == END_TSO_QUEUE &&
717             sparkPoolSizeCap(cap) < 1) return;
718     }
719
720     // First grab as many free Capabilities as we can.
721     for (i=0, n_free_caps=0; i < n_capabilities; i++) {
722         cap0 = &capabilities[i];
723         if (cap != cap0 && tryGrabCapability(cap0,task)) {
724             if (!emptyRunQueue(cap0) || cap->returning_tasks_hd != NULL) {
725                 // it already has some work, we just grabbed it at 
726                 // the wrong moment.  Or maybe it's deadlocked!
727                 releaseCapability(cap0);
728             } else {
729                 free_caps[n_free_caps++] = cap0;
730             }
731         }
732     }
733
734     // we now have n_free_caps free capabilities stashed in
735     // free_caps[].  Share our run queue equally with them.  This is
736     // probably the simplest thing we could do; improvements we might
737     // want to do include:
738     //
739     //   - giving high priority to moving relatively new threads, on 
740     //     the gournds that they haven't had time to build up a
741     //     working set in the cache on this CPU/Capability.
742     //
743     //   - giving low priority to moving long-lived threads
744
745     if (n_free_caps > 0) {
746         StgTSO *prev, *t, *next;
747         rtsBool pushed_to_all;
748
749         debugTrace(DEBUG_sched, 
750                    "cap %d: %s and %d free capabilities, sharing...", 
751                    cap->no, 
752                    (!emptyRunQueue(cap) && cap->run_queue_hd->_link != END_TSO_QUEUE)?
753                    "excess threads on run queue":"sparks to share (>=2)",
754                    n_free_caps);
755
756         i = 0;
757         pushed_to_all = rtsFalse;
758
759         if (cap->run_queue_hd != END_TSO_QUEUE) {
760             prev = cap->run_queue_hd;
761             t = prev->_link;
762             prev->_link = END_TSO_QUEUE;
763             for (; t != END_TSO_QUEUE; t = next) {
764                 next = t->_link;
765                 t->_link = END_TSO_QUEUE;
766                 if (t->what_next == ThreadRelocated
767                     || t->bound == task // don't move my bound thread
768                     || tsoLocked(t)) {  // don't move a locked thread
769                     setTSOLink(cap, prev, t);
770                     prev = t;
771                 } else if (i == n_free_caps) {
772                     pushed_to_all = rtsTrue;
773                     i = 0;
774                     // keep one for us
775                     setTSOLink(cap, prev, t);
776                     prev = t;
777                 } else {
778                     debugTrace(DEBUG_sched, "pushing thread %lu to capability %d", (unsigned long)t->id, free_caps[i]->no);
779                     appendToRunQueue(free_caps[i],t);
780
781                     traceSchedEvent (cap, EVENT_MIGRATE_THREAD, t, free_caps[i]->no);
782
783                     if (t->bound) { t->bound->cap = free_caps[i]; }
784                     t->cap = free_caps[i];
785                     i++;
786                 }
787             }
788             cap->run_queue_tl = prev;
789         }
790
791 #ifdef SPARK_PUSHING
792         /* JB I left this code in place, it would work but is not necessary */
793
794         // If there are some free capabilities that we didn't push any
795         // threads to, then try to push a spark to each one.
796         if (!pushed_to_all) {
797             StgClosure *spark;
798             // i is the next free capability to push to
799             for (; i < n_free_caps; i++) {
800                 if (emptySparkPoolCap(free_caps[i])) {
801                     spark = tryStealSpark(cap->sparks);
802                     if (spark != NULL) {
803                         debugTrace(DEBUG_sched, "pushing spark %p to capability %d", spark, free_caps[i]->no);
804
805       traceSchedEvent(free_caps[i], EVENT_STEAL_SPARK, t, cap->no);
806
807                         newSpark(&(free_caps[i]->r), spark);
808                     }
809                 }
810             }
811         }
812 #endif /* SPARK_PUSHING */
813
814         // release the capabilities
815         for (i = 0; i < n_free_caps; i++) {
816             task->cap = free_caps[i];
817             releaseAndWakeupCapability(free_caps[i]);
818         }
819     }
820     task->cap = cap; // reset to point to our Capability.
821
822 #endif /* THREADED_RTS */
823
824 }
825
826 /* ----------------------------------------------------------------------------
827  * Start any pending signal handlers
828  * ------------------------------------------------------------------------- */
829
830 #if defined(RTS_USER_SIGNALS) && !defined(THREADED_RTS)
831 static void
832 scheduleStartSignalHandlers(Capability *cap)
833 {
834     if (RtsFlags.MiscFlags.install_signal_handlers && signals_pending()) {
835         // safe outside the lock
836         startSignalHandlers(cap);
837     }
838 }
839 #else
840 static void
841 scheduleStartSignalHandlers(Capability *cap STG_UNUSED)
842 {
843 }
844 #endif
845
846 /* ----------------------------------------------------------------------------
847  * Check for blocked threads that can be woken up.
848  * ------------------------------------------------------------------------- */
849
850 static void
851 scheduleCheckBlockedThreads(Capability *cap USED_IF_NOT_THREADS)
852 {
853 #if !defined(THREADED_RTS)
854     //
855     // Check whether any waiting threads need to be woken up.  If the
856     // run queue is empty, and there are no other tasks running, we
857     // can wait indefinitely for something to happen.
858     //
859     if ( !emptyQueue(blocked_queue_hd) || !emptyQueue(sleeping_queue) )
860     {
861         awaitEvent( emptyRunQueue(cap) && !blackholes_need_checking );
862     }
863 #endif
864 }
865
866
867 /* ----------------------------------------------------------------------------
868  * Check for threads woken up by other Capabilities
869  * ------------------------------------------------------------------------- */
870
871 static void
872 scheduleCheckWakeupThreads(Capability *cap USED_IF_THREADS)
873 {
874 #if defined(THREADED_RTS)
875     // Any threads that were woken up by other Capabilities get
876     // appended to our run queue.
877     if (!emptyWakeupQueue(cap)) {
878         ACQUIRE_LOCK(&cap->lock);
879         if (emptyRunQueue(cap)) {
880             cap->run_queue_hd = cap->wakeup_queue_hd;
881             cap->run_queue_tl = cap->wakeup_queue_tl;
882         } else {
883             setTSOLink(cap, cap->run_queue_tl, cap->wakeup_queue_hd);
884             cap->run_queue_tl = cap->wakeup_queue_tl;
885         }
886         cap->wakeup_queue_hd = cap->wakeup_queue_tl = END_TSO_QUEUE;
887         RELEASE_LOCK(&cap->lock);
888     }
889 #endif
890 }
891
892 /* ----------------------------------------------------------------------------
893  * Check for threads blocked on BLACKHOLEs that can be woken up
894  * ------------------------------------------------------------------------- */
895 static void
896 scheduleCheckBlackHoles (Capability *cap)
897 {
898     if ( blackholes_need_checking ) // check without the lock first
899     {
900         ACQUIRE_LOCK(&sched_mutex);
901         if ( blackholes_need_checking ) {
902             blackholes_need_checking = rtsFalse;
903             // important that we reset the flag *before* checking the
904             // blackhole queue, otherwise we could get deadlock.  This
905             // happens as follows: we wake up a thread that
906             // immediately runs on another Capability, blocks on a
907             // blackhole, and then we reset the blackholes_need_checking flag.
908             checkBlackHoles(cap);
909         }
910         RELEASE_LOCK(&sched_mutex);
911     }
912 }
913
914 /* ----------------------------------------------------------------------------
915  * Detect deadlock conditions and attempt to resolve them.
916  * ------------------------------------------------------------------------- */
917
918 static void
919 scheduleDetectDeadlock (Capability *cap, Task *task)
920 {
921     /* 
922      * Detect deadlock: when we have no threads to run, there are no
923      * threads blocked, waiting for I/O, or sleeping, and all the
924      * other tasks are waiting for work, we must have a deadlock of
925      * some description.
926      */
927     if ( emptyThreadQueues(cap) )
928     {
929 #if defined(THREADED_RTS)
930         /* 
931          * In the threaded RTS, we only check for deadlock if there
932          * has been no activity in a complete timeslice.  This means
933          * we won't eagerly start a full GC just because we don't have
934          * any threads to run currently.
935          */
936         if (recent_activity != ACTIVITY_INACTIVE) return;
937 #endif
938
939         debugTrace(DEBUG_sched, "deadlocked, forcing major GC...");
940
941         // Garbage collection can release some new threads due to
942         // either (a) finalizers or (b) threads resurrected because
943         // they are unreachable and will therefore be sent an
944         // exception.  Any threads thus released will be immediately
945         // runnable.
946         cap = scheduleDoGC (cap, task, rtsTrue/*force major GC*/);
947         // when force_major == rtsTrue. scheduleDoGC sets
948         // recent_activity to ACTIVITY_DONE_GC and turns off the timer
949         // signal.
950
951         if ( !emptyRunQueue(cap) ) return;
952
953 #if defined(RTS_USER_SIGNALS) && !defined(THREADED_RTS)
954         /* If we have user-installed signal handlers, then wait
955          * for signals to arrive rather then bombing out with a
956          * deadlock.
957          */
958         if ( RtsFlags.MiscFlags.install_signal_handlers && anyUserHandlers() ) {
959             debugTrace(DEBUG_sched,
960                        "still deadlocked, waiting for signals...");
961
962             awaitUserSignals();
963
964             if (signals_pending()) {
965                 startSignalHandlers(cap);
966             }
967
968             // either we have threads to run, or we were interrupted:
969             ASSERT(!emptyRunQueue(cap) || sched_state >= SCHED_INTERRUPTING);
970
971             return;
972         }
973 #endif
974
975 #if !defined(THREADED_RTS)
976         /* Probably a real deadlock.  Send the current main thread the
977          * Deadlock exception.
978          */
979         if (task->tso) {
980             switch (task->tso->why_blocked) {
981             case BlockedOnSTM:
982             case BlockedOnBlackHole:
983             case BlockedOnException:
984             case BlockedOnMVar:
985                 throwToSingleThreaded(cap, task->tso, 
986                                       (StgClosure *)nonTermination_closure);
987                 return;
988             default:
989                 barf("deadlock: main thread blocked in a strange way");
990             }
991         }
992         return;
993 #endif
994     }
995 }
996
997
998 /* ----------------------------------------------------------------------------
999  * Send pending messages (PARALLEL_HASKELL only)
1000  * ------------------------------------------------------------------------- */
1001
1002 #if defined(PARALLEL_HASKELL)
1003 static void
1004 scheduleSendPendingMessages(void)
1005 {
1006
1007 # if defined(PAR) // global Mem.Mgmt., omit for now
1008     if (PendingFetches != END_BF_QUEUE) {
1009         processFetches();
1010     }
1011 # endif
1012     
1013     if (RtsFlags.ParFlags.BufferTime) {
1014         // if we use message buffering, we must send away all message
1015         // packets which have become too old...
1016         sendOldBuffers(); 
1017     }
1018 }
1019 #endif
1020
1021 /* ----------------------------------------------------------------------------
1022  * Activate spark threads (PARALLEL_HASKELL and THREADED_RTS)
1023  * ------------------------------------------------------------------------- */
1024
1025 #if defined(THREADED_RTS)
1026 static void
1027 scheduleActivateSpark(Capability *cap)
1028 {
1029     if (anySparks())
1030     {
1031         createSparkThread(cap);
1032         debugTrace(DEBUG_sched, "creating a spark thread");
1033     }
1034 }
1035 #endif // PARALLEL_HASKELL || THREADED_RTS
1036
1037 /* ----------------------------------------------------------------------------
1038  * After running a thread...
1039  * ------------------------------------------------------------------------- */
1040
1041 static void
1042 schedulePostRunThread (Capability *cap, StgTSO *t)
1043 {
1044     // We have to be able to catch transactions that are in an
1045     // infinite loop as a result of seeing an inconsistent view of
1046     // memory, e.g. 
1047     //
1048     //   atomically $ do
1049     //       [a,b] <- mapM readTVar [ta,tb]
1050     //       when (a == b) loop
1051     //
1052     // and a is never equal to b given a consistent view of memory.
1053     //
1054     if (t -> trec != NO_TREC && t -> why_blocked == NotBlocked) {
1055         if (!stmValidateNestOfTransactions (t -> trec)) {
1056             debugTrace(DEBUG_sched | DEBUG_stm,
1057                        "trec %p found wasting its time", t);
1058             
1059             // strip the stack back to the
1060             // ATOMICALLY_FRAME, aborting the (nested)
1061             // transaction, and saving the stack of any
1062             // partially-evaluated thunks on the heap.
1063             throwToSingleThreaded_(cap, t, NULL, rtsTrue);
1064             
1065 //            ASSERT(get_itbl((StgClosure *)t->sp)->type == ATOMICALLY_FRAME);
1066         }
1067     }
1068
1069   /* some statistics gathering in the parallel case */
1070 }
1071
1072 /* -----------------------------------------------------------------------------
1073  * Handle a thread that returned to the scheduler with ThreadHeepOverflow
1074  * -------------------------------------------------------------------------- */
1075
1076 static rtsBool
1077 scheduleHandleHeapOverflow( Capability *cap, StgTSO *t )
1078 {
1079     // did the task ask for a large block?
1080     if (cap->r.rHpAlloc > BLOCK_SIZE) {
1081         // if so, get one and push it on the front of the nursery.
1082         bdescr *bd;
1083         lnat blocks;
1084         
1085         blocks = (lnat)BLOCK_ROUND_UP(cap->r.rHpAlloc) / BLOCK_SIZE;
1086         
1087         debugTrace(DEBUG_sched,
1088                    "--<< thread %ld (%s) stopped: requesting a large block (size %ld)\n", 
1089                    (long)t->id, what_next_strs[t->what_next], blocks);
1090     
1091         // don't do this if the nursery is (nearly) full, we'll GC first.
1092         if (cap->r.rCurrentNursery->link != NULL ||
1093             cap->r.rNursery->n_blocks == 1) {  // paranoia to prevent infinite loop
1094                                                // if the nursery has only one block.
1095             
1096             ACQUIRE_SM_LOCK
1097             bd = allocGroup( blocks );
1098             RELEASE_SM_LOCK
1099             cap->r.rNursery->n_blocks += blocks;
1100             
1101             // link the new group into the list
1102             bd->link = cap->r.rCurrentNursery;
1103             bd->u.back = cap->r.rCurrentNursery->u.back;
1104             if (cap->r.rCurrentNursery->u.back != NULL) {
1105                 cap->r.rCurrentNursery->u.back->link = bd;
1106             } else {
1107                 cap->r.rNursery->blocks = bd;
1108             }             
1109             cap->r.rCurrentNursery->u.back = bd;
1110             
1111             // initialise it as a nursery block.  We initialise the
1112             // step, gen_no, and flags field of *every* sub-block in
1113             // this large block, because this is easier than making
1114             // sure that we always find the block head of a large
1115             // block whenever we call Bdescr() (eg. evacuate() and
1116             // isAlive() in the GC would both have to do this, at
1117             // least).
1118             { 
1119                 bdescr *x;
1120                 for (x = bd; x < bd + blocks; x++) {
1121                     x->step = cap->r.rNursery;
1122                     x->gen_no = 0;
1123                     x->flags = 0;
1124                 }
1125             }
1126             
1127             // This assert can be a killer if the app is doing lots
1128             // of large block allocations.
1129             IF_DEBUG(sanity, checkNurserySanity(cap->r.rNursery));
1130             
1131             // now update the nursery to point to the new block
1132             cap->r.rCurrentNursery = bd;
1133             
1134             // we might be unlucky and have another thread get on the
1135             // run queue before us and steal the large block, but in that
1136             // case the thread will just end up requesting another large
1137             // block.
1138             pushOnRunQueue(cap,t);
1139             return rtsFalse;  /* not actually GC'ing */
1140         }
1141     }
1142     
1143     if (cap->r.rHpLim == NULL || cap->context_switch) {
1144         // Sometimes we miss a context switch, e.g. when calling
1145         // primitives in a tight loop, MAYBE_GC() doesn't check the
1146         // context switch flag, and we end up waiting for a GC.
1147         // See #1984, and concurrent/should_run/1984
1148         cap->context_switch = 0;
1149         addToRunQueue(cap,t);
1150     } else {
1151         pushOnRunQueue(cap,t);
1152     }
1153     return rtsTrue;
1154     /* actual GC is done at the end of the while loop in schedule() */
1155 }
1156
1157 /* -----------------------------------------------------------------------------
1158  * Handle a thread that returned to the scheduler with ThreadStackOverflow
1159  * -------------------------------------------------------------------------- */
1160
1161 static void
1162 scheduleHandleStackOverflow (Capability *cap, Task *task, StgTSO *t)
1163 {
1164     /* just adjust the stack for this thread, then pop it back
1165      * on the run queue.
1166      */
1167     { 
1168         /* enlarge the stack */
1169         StgTSO *new_t = threadStackOverflow(cap, t);
1170         
1171         /* The TSO attached to this Task may have moved, so update the
1172          * pointer to it.
1173          */
1174         if (task->tso == t) {
1175             task->tso = new_t;
1176         }
1177         pushOnRunQueue(cap,new_t);
1178     }
1179 }
1180
1181 /* -----------------------------------------------------------------------------
1182  * Handle a thread that returned to the scheduler with ThreadYielding
1183  * -------------------------------------------------------------------------- */
1184
1185 static rtsBool
1186 scheduleHandleYield( Capability *cap, StgTSO *t, nat prev_what_next )
1187 {
1188     // Reset the context switch flag.  We don't do this just before
1189     // running the thread, because that would mean we would lose ticks
1190     // during GC, which can lead to unfair scheduling (a thread hogs
1191     // the CPU because the tick always arrives during GC).  This way
1192     // penalises threads that do a lot of allocation, but that seems
1193     // better than the alternative.
1194     cap->context_switch = 0;
1195     
1196     /* put the thread back on the run queue.  Then, if we're ready to
1197      * GC, check whether this is the last task to stop.  If so, wake
1198      * up the GC thread.  getThread will block during a GC until the
1199      * GC is finished.
1200      */
1201 #ifdef DEBUG
1202     if (t->what_next != prev_what_next) {
1203         debugTrace(DEBUG_sched,
1204                    "--<< thread %ld (%s) stopped to switch evaluators", 
1205                    (long)t->id, what_next_strs[t->what_next]);
1206     }
1207 #endif
1208     
1209     IF_DEBUG(sanity,
1210              //debugBelch("&& Doing sanity check on yielding TSO %ld.", t->id);
1211              checkTSO(t));
1212     ASSERT(t->_link == END_TSO_QUEUE);
1213     
1214     // Shortcut if we're just switching evaluators: don't bother
1215     // doing stack squeezing (which can be expensive), just run the
1216     // thread.
1217     if (t->what_next != prev_what_next) {
1218         return rtsTrue;
1219     }
1220
1221     addToRunQueue(cap,t);
1222
1223     return rtsFalse;
1224 }
1225
1226 /* -----------------------------------------------------------------------------
1227  * Handle a thread that returned to the scheduler with ThreadBlocked
1228  * -------------------------------------------------------------------------- */
1229
1230 static void
1231 scheduleHandleThreadBlocked( StgTSO *t
1232 #if !defined(DEBUG)
1233     STG_UNUSED
1234 #endif
1235     )
1236 {
1237
1238       // We don't need to do anything.  The thread is blocked, and it
1239       // has tidied up its stack and placed itself on whatever queue
1240       // it needs to be on.
1241
1242     // ASSERT(t->why_blocked != NotBlocked);
1243     // Not true: for example,
1244     //    - in THREADED_RTS, the thread may already have been woken
1245     //      up by another Capability.  This actually happens: try
1246     //      conc023 +RTS -N2.
1247     //    - the thread may have woken itself up already, because
1248     //      threadPaused() might have raised a blocked throwTo
1249     //      exception, see maybePerformBlockedException().
1250
1251 #ifdef DEBUG
1252     traceThreadStatus(DEBUG_sched, t);
1253 #endif
1254 }
1255
1256 /* -----------------------------------------------------------------------------
1257  * Handle a thread that returned to the scheduler with ThreadFinished
1258  * -------------------------------------------------------------------------- */
1259
1260 static rtsBool
1261 scheduleHandleThreadFinished (Capability *cap STG_UNUSED, Task *task, StgTSO *t)
1262 {
1263     /* Need to check whether this was a main thread, and if so,
1264      * return with the return value.
1265      *
1266      * We also end up here if the thread kills itself with an
1267      * uncaught exception, see Exception.cmm.
1268      */
1269
1270     // blocked exceptions can now complete, even if the thread was in
1271     // blocked mode (see #2910).  This unconditionally calls
1272     // lockTSO(), which ensures that we don't miss any threads that
1273     // are engaged in throwTo() with this thread as a target.
1274     awakenBlockedExceptionQueue (cap, t);
1275
1276       //
1277       // Check whether the thread that just completed was a bound
1278       // thread, and if so return with the result.  
1279       //
1280       // There is an assumption here that all thread completion goes
1281       // through this point; we need to make sure that if a thread
1282       // ends up in the ThreadKilled state, that it stays on the run
1283       // queue so it can be dealt with here.
1284       //
1285
1286       if (t->bound) {
1287
1288           if (t->bound != task) {
1289 #if !defined(THREADED_RTS)
1290               // Must be a bound thread that is not the topmost one.  Leave
1291               // it on the run queue until the stack has unwound to the
1292               // point where we can deal with this.  Leaving it on the run
1293               // queue also ensures that the garbage collector knows about
1294               // this thread and its return value (it gets dropped from the
1295               // step->threads list so there's no other way to find it).
1296               appendToRunQueue(cap,t);
1297               return rtsFalse;
1298 #else
1299               // this cannot happen in the threaded RTS, because a
1300               // bound thread can only be run by the appropriate Task.
1301               barf("finished bound thread that isn't mine");
1302 #endif
1303           }
1304
1305           ASSERT(task->tso == t);
1306
1307           if (t->what_next == ThreadComplete) {
1308               if (task->ret) {
1309                   // NOTE: return val is tso->sp[1] (see StgStartup.hc)
1310                   *(task->ret) = (StgClosure *)task->tso->sp[1]; 
1311               }
1312               task->stat = Success;
1313           } else {
1314               if (task->ret) {
1315                   *(task->ret) = NULL;
1316               }
1317               if (sched_state >= SCHED_INTERRUPTING) {
1318                   if (heap_overflow) {
1319                       task->stat = HeapExhausted;
1320                   } else {
1321                       task->stat = Interrupted;
1322                   }
1323               } else {
1324                   task->stat = Killed;
1325               }
1326           }
1327 #ifdef DEBUG
1328           removeThreadLabel((StgWord)task->tso->id);
1329 #endif
1330           return rtsTrue; // tells schedule() to return
1331       }
1332
1333       return rtsFalse;
1334 }
1335
1336 /* -----------------------------------------------------------------------------
1337  * Perform a heap census
1338  * -------------------------------------------------------------------------- */
1339
1340 static rtsBool
1341 scheduleNeedHeapProfile( rtsBool ready_to_gc STG_UNUSED )
1342 {
1343     // When we have +RTS -i0 and we're heap profiling, do a census at
1344     // every GC.  This lets us get repeatable runs for debugging.
1345     if (performHeapProfile ||
1346         (RtsFlags.ProfFlags.profileInterval==0 &&
1347          RtsFlags.ProfFlags.doHeapProfile && ready_to_gc)) {
1348         return rtsTrue;
1349     } else {
1350         return rtsFalse;
1351     }
1352 }
1353
1354 /* -----------------------------------------------------------------------------
1355  * Perform a garbage collection if necessary
1356  * -------------------------------------------------------------------------- */
1357
1358 static Capability *
1359 scheduleDoGC (Capability *cap, Task *task USED_IF_THREADS, rtsBool force_major)
1360 {
1361     rtsBool heap_census;
1362 #ifdef THREADED_RTS
1363     /* extern static volatile StgWord waiting_for_gc; 
1364        lives inside capability.c */
1365     rtsBool gc_type, prev_pending_gc;
1366     nat i;
1367 #endif
1368
1369     if (sched_state == SCHED_SHUTTING_DOWN) {
1370         // The final GC has already been done, and the system is
1371         // shutting down.  We'll probably deadlock if we try to GC
1372         // now.
1373         return cap;
1374     }
1375
1376 #ifdef THREADED_RTS
1377     if (sched_state < SCHED_INTERRUPTING
1378         && RtsFlags.ParFlags.parGcEnabled
1379         && N >= RtsFlags.ParFlags.parGcGen
1380         && ! oldest_gen->steps[0].mark)
1381     {
1382         gc_type = PENDING_GC_PAR;
1383     } else {
1384         gc_type = PENDING_GC_SEQ;
1385     }
1386
1387     // In order to GC, there must be no threads running Haskell code.
1388     // Therefore, the GC thread needs to hold *all* the capabilities,
1389     // and release them after the GC has completed.  
1390     //
1391     // This seems to be the simplest way: previous attempts involved
1392     // making all the threads with capabilities give up their
1393     // capabilities and sleep except for the *last* one, which
1394     // actually did the GC.  But it's quite hard to arrange for all
1395     // the other tasks to sleep and stay asleep.
1396     //
1397
1398     /*  Other capabilities are prevented from running yet more Haskell
1399         threads if waiting_for_gc is set. Tested inside
1400         yieldCapability() and releaseCapability() in Capability.c */
1401
1402     prev_pending_gc = cas(&waiting_for_gc, 0, gc_type);
1403     if (prev_pending_gc) {
1404         do {
1405             debugTrace(DEBUG_sched, "someone else is trying to GC (%d)...", 
1406                        prev_pending_gc);
1407             ASSERT(cap);
1408             yieldCapability(&cap,task);
1409         } while (waiting_for_gc);
1410         return cap;  // NOTE: task->cap might have changed here
1411     }
1412
1413     setContextSwitches();
1414
1415     // The final shutdown GC is always single-threaded, because it's
1416     // possible that some of the Capabilities have no worker threads.
1417     
1418     if (gc_type == PENDING_GC_SEQ)
1419     {
1420         traceSchedEvent(cap, EVENT_REQUEST_SEQ_GC, 0, 0);
1421     }
1422     else
1423     {
1424         traceSchedEvent(cap, EVENT_REQUEST_PAR_GC, 0, 0);
1425         debugTrace(DEBUG_sched, "ready_to_gc, grabbing GC threads");
1426     }
1427
1428     // do this while the other Capabilities stop:
1429     if (cap) scheduleCheckBlackHoles(cap);
1430
1431     if (gc_type == PENDING_GC_SEQ)
1432     {
1433         // single-threaded GC: grab all the capabilities
1434         for (i=0; i < n_capabilities; i++) {
1435             debugTrace(DEBUG_sched, "ready_to_gc, grabbing all the capabilies (%d/%d)", i, n_capabilities);
1436             if (cap != &capabilities[i]) {
1437                 Capability *pcap = &capabilities[i];
1438                 // we better hope this task doesn't get migrated to
1439                 // another Capability while we're waiting for this one.
1440                 // It won't, because load balancing happens while we have
1441                 // all the Capabilities, but even so it's a slightly
1442                 // unsavoury invariant.
1443                 task->cap = pcap;
1444                 waitForReturnCapability(&pcap, task);
1445                 if (pcap != &capabilities[i]) {
1446                     barf("scheduleDoGC: got the wrong capability");
1447                 }
1448             }
1449         }
1450     }
1451     else
1452     {
1453         // multi-threaded GC: make sure all the Capabilities donate one
1454         // GC thread each.
1455         waitForGcThreads(cap);
1456     }
1457 #endif
1458
1459     IF_DEBUG(scheduler, printAllThreads());
1460
1461 delete_threads_and_gc:
1462     /*
1463      * We now have all the capabilities; if we're in an interrupting
1464      * state, then we should take the opportunity to delete all the
1465      * threads in the system.
1466      */
1467     if (sched_state == SCHED_INTERRUPTING) {
1468         deleteAllThreads(cap);
1469         sched_state = SCHED_SHUTTING_DOWN;
1470     }
1471     
1472     heap_census = scheduleNeedHeapProfile(rtsTrue);
1473
1474 #if defined(THREADED_RTS)
1475     traceSchedEvent(cap, EVENT_GC_START, 0, 0);
1476     // reset waiting_for_gc *before* GC, so that when the GC threads
1477     // emerge they don't immediately re-enter the GC.
1478     waiting_for_gc = 0;
1479     GarbageCollect(force_major || heap_census, gc_type, cap);
1480 #else
1481     GarbageCollect(force_major || heap_census, 0, cap);
1482 #endif
1483     traceSchedEvent(cap, EVENT_GC_END, 0, 0);
1484
1485     if (recent_activity == ACTIVITY_INACTIVE && force_major)
1486     {
1487         // We are doing a GC because the system has been idle for a
1488         // timeslice and we need to check for deadlock.  Record the
1489         // fact that we've done a GC and turn off the timer signal;
1490         // it will get re-enabled if we run any threads after the GC.
1491         recent_activity = ACTIVITY_DONE_GC;
1492         stopTimer();
1493     }
1494     else
1495     {
1496         // the GC might have taken long enough for the timer to set
1497         // recent_activity = ACTIVITY_INACTIVE, but we aren't
1498         // necessarily deadlocked:
1499         recent_activity = ACTIVITY_YES;
1500     }
1501
1502 #if defined(THREADED_RTS)
1503     if (gc_type == PENDING_GC_PAR)
1504     {
1505         releaseGCThreads(cap);
1506     }
1507 #endif
1508
1509     if (heap_census) {
1510         debugTrace(DEBUG_sched, "performing heap census");
1511         heapCensus();
1512         performHeapProfile = rtsFalse;
1513     }
1514
1515     if (heap_overflow && sched_state < SCHED_INTERRUPTING) {
1516         // GC set the heap_overflow flag, so we should proceed with
1517         // an orderly shutdown now.  Ultimately we want the main
1518         // thread to return to its caller with HeapExhausted, at which
1519         // point the caller should call hs_exit().  The first step is
1520         // to delete all the threads.
1521         //
1522         // Another way to do this would be to raise an exception in
1523         // the main thread, which we really should do because it gives
1524         // the program a chance to clean up.  But how do we find the
1525         // main thread?  It should presumably be the same one that
1526         // gets ^C exceptions, but that's all done on the Haskell side
1527         // (GHC.TopHandler).
1528         sched_state = SCHED_INTERRUPTING;
1529         goto delete_threads_and_gc;
1530     }
1531
1532 #ifdef SPARKBALANCE
1533     /* JB 
1534        Once we are all together... this would be the place to balance all
1535        spark pools. No concurrent stealing or adding of new sparks can
1536        occur. Should be defined in Sparks.c. */
1537     balanceSparkPoolsCaps(n_capabilities, capabilities);
1538 #endif
1539
1540 #if defined(THREADED_RTS)
1541     if (gc_type == PENDING_GC_SEQ) {
1542         // release our stash of capabilities.
1543         for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
1544             if (cap != &capabilities[i]) {
1545                 task->cap = &capabilities[i];
1546                 releaseCapability(&capabilities[i]);
1547             }
1548         }
1549     }
1550     if (cap) {
1551         task->cap = cap;
1552     } else {
1553         task->cap = NULL;
1554     }
1555 #endif
1556
1557     return cap;
1558 }
1559
1560 /* ---------------------------------------------------------------------------
1561  * Singleton fork(). Do not copy any running threads.
1562  * ------------------------------------------------------------------------- */
1563
1564 pid_t
1565 forkProcess(HsStablePtr *entry
1566 #ifndef FORKPROCESS_PRIMOP_SUPPORTED
1567             STG_UNUSED
1568 #endif
1569            )
1570 {
1571 #ifdef FORKPROCESS_PRIMOP_SUPPORTED
1572     Task *task;
1573     pid_t pid;
1574     StgTSO* t,*next;
1575     Capability *cap;
1576     nat s;
1577     
1578 #if defined(THREADED_RTS)
1579     if (RtsFlags.ParFlags.nNodes > 1) {
1580         errorBelch("forking not supported with +RTS -N<n> greater than 1");
1581         stg_exit(EXIT_FAILURE);
1582     }
1583 #endif
1584
1585     debugTrace(DEBUG_sched, "forking!");
1586     
1587     // ToDo: for SMP, we should probably acquire *all* the capabilities
1588     cap = rts_lock();
1589     
1590     // no funny business: hold locks while we fork, otherwise if some
1591     // other thread is holding a lock when the fork happens, the data
1592     // structure protected by the lock will forever be in an
1593     // inconsistent state in the child.  See also #1391.
1594     ACQUIRE_LOCK(&sched_mutex);
1595     ACQUIRE_LOCK(&cap->lock);
1596     ACQUIRE_LOCK(&cap->running_task->lock);
1597
1598     pid = fork();
1599     
1600     if (pid) { // parent
1601         
1602         RELEASE_LOCK(&sched_mutex);
1603         RELEASE_LOCK(&cap->lock);
1604         RELEASE_LOCK(&cap->running_task->lock);
1605
1606         // just return the pid
1607         rts_unlock(cap);
1608         return pid;
1609         
1610     } else { // child
1611         
1612 #if defined(THREADED_RTS)
1613         initMutex(&sched_mutex);
1614         initMutex(&cap->lock);
1615         initMutex(&cap->running_task->lock);
1616 #endif
1617
1618         // Now, all OS threads except the thread that forked are
1619         // stopped.  We need to stop all Haskell threads, including
1620         // those involved in foreign calls.  Also we need to delete
1621         // all Tasks, because they correspond to OS threads that are
1622         // now gone.
1623
1624         for (s = 0; s < total_steps; s++) {
1625           for (t = all_steps[s].threads; t != END_TSO_QUEUE; t = next) {
1626             if (t->what_next == ThreadRelocated) {
1627                 next = t->_link;
1628             } else {
1629                 next = t->global_link;
1630                 // don't allow threads to catch the ThreadKilled
1631                 // exception, but we do want to raiseAsync() because these
1632                 // threads may be evaluating thunks that we need later.
1633                 deleteThread_(cap,t);
1634             }
1635           }
1636         }
1637         
1638         // Empty the run queue.  It seems tempting to let all the
1639         // killed threads stay on the run queue as zombies to be
1640         // cleaned up later, but some of them correspond to bound
1641         // threads for which the corresponding Task does not exist.
1642         cap->run_queue_hd = END_TSO_QUEUE;
1643         cap->run_queue_tl = END_TSO_QUEUE;
1644
1645         // Any suspended C-calling Tasks are no more, their OS threads
1646         // don't exist now:
1647         cap->suspended_ccalling_tasks = NULL;
1648
1649         // Empty the threads lists.  Otherwise, the garbage
1650         // collector may attempt to resurrect some of these threads.
1651         for (s = 0; s < total_steps; s++) {
1652             all_steps[s].threads = END_TSO_QUEUE;
1653         }
1654
1655         // Wipe the task list, except the current Task.
1656         ACQUIRE_LOCK(&sched_mutex);
1657         for (task = all_tasks; task != NULL; task=task->all_link) {
1658             if (task != cap->running_task) {
1659 #if defined(THREADED_RTS)
1660                 initMutex(&task->lock); // see #1391
1661 #endif
1662                 discardTask(task);
1663             }
1664         }
1665         RELEASE_LOCK(&sched_mutex);
1666
1667 #if defined(THREADED_RTS)
1668         // Wipe our spare workers list, they no longer exist.  New
1669         // workers will be created if necessary.
1670         cap->spare_workers = NULL;
1671         cap->returning_tasks_hd = NULL;
1672         cap->returning_tasks_tl = NULL;
1673 #endif
1674
1675         // On Unix, all timers are reset in the child, so we need to start
1676         // the timer again.
1677         initTimer();
1678         startTimer();
1679
1680         cap = rts_evalStableIO(cap, entry, NULL);  // run the action
1681         rts_checkSchedStatus("forkProcess",cap);
1682         
1683         rts_unlock(cap);
1684         hs_exit();                      // clean up and exit
1685         stg_exit(EXIT_SUCCESS);
1686     }
1687 #else /* !FORKPROCESS_PRIMOP_SUPPORTED */
1688     barf("forkProcess#: primop not supported on this platform, sorry!\n");
1689 #endif
1690 }
1691
1692 /* ---------------------------------------------------------------------------
1693  * Delete all the threads in the system
1694  * ------------------------------------------------------------------------- */
1695    
1696 static void
1697 deleteAllThreads ( Capability *cap )
1698 {
1699     // NOTE: only safe to call if we own all capabilities.
1700
1701     StgTSO* t, *next;
1702     nat s;
1703
1704     debugTrace(DEBUG_sched,"deleting all threads");
1705     for (s = 0; s < total_steps; s++) {
1706       for (t = all_steps[s].threads; t != END_TSO_QUEUE; t = next) {
1707         if (t->what_next == ThreadRelocated) {
1708             next = t->_link;
1709         } else {
1710             next = t->global_link;
1711             deleteThread(cap,t);
1712         }
1713       }
1714     }      
1715
1716     // The run queue now contains a bunch of ThreadKilled threads.  We
1717     // must not throw these away: the main thread(s) will be in there
1718     // somewhere, and the main scheduler loop has to deal with it.
1719     // Also, the run queue is the only thing keeping these threads from
1720     // being GC'd, and we don't want the "main thread has been GC'd" panic.
1721
1722 #if !defined(THREADED_RTS)
1723     ASSERT(blocked_queue_hd == END_TSO_QUEUE);
1724     ASSERT(sleeping_queue == END_TSO_QUEUE);
1725 #endif
1726 }
1727
1728 /* -----------------------------------------------------------------------------
1729    Managing the suspended_ccalling_tasks list.
1730    Locks required: sched_mutex
1731    -------------------------------------------------------------------------- */
1732
1733 STATIC_INLINE void
1734 suspendTask (Capability *cap, Task *task)
1735 {
1736     ASSERT(task->next == NULL && task->prev == NULL);
1737     task->next = cap->suspended_ccalling_tasks;
1738     task->prev = NULL;
1739     if (cap->suspended_ccalling_tasks) {
1740         cap->suspended_ccalling_tasks->prev = task;
1741     }
1742     cap->suspended_ccalling_tasks = task;
1743 }
1744
1745 STATIC_INLINE void
1746 recoverSuspendedTask (Capability *cap, Task *task)
1747 {
1748     if (task->prev) {
1749         task->prev->next = task->next;
1750     } else {
1751         ASSERT(cap->suspended_ccalling_tasks == task);
1752         cap->suspended_ccalling_tasks = task->next;
1753     }
1754     if (task->next) {
1755         task->next->prev = task->prev;
1756     }
1757     task->next = task->prev = NULL;
1758 }
1759
1760 /* ---------------------------------------------------------------------------
1761  * Suspending & resuming Haskell threads.
1762  * 
1763  * When making a "safe" call to C (aka _ccall_GC), the task gives back
1764  * its capability before calling the C function.  This allows another
1765  * task to pick up the capability and carry on running Haskell
1766  * threads.  It also means that if the C call blocks, it won't lock
1767  * the whole system.
1768  *
1769  * The Haskell thread making the C call is put to sleep for the
1770  * duration of the call, on the susepended_ccalling_threads queue.  We
1771  * give out a token to the task, which it can use to resume the thread
1772  * on return from the C function.
1773  * ------------------------------------------------------------------------- */
1774    
1775 void *
1776 suspendThread (StgRegTable *reg)
1777 {
1778   Capability *cap;
1779   int saved_errno;
1780   StgTSO *tso;
1781   Task *task;
1782 #if mingw32_HOST_OS
1783   StgWord32 saved_winerror;
1784 #endif
1785
1786   saved_errno = errno;
1787 #if mingw32_HOST_OS
1788   saved_winerror = GetLastError();
1789 #endif
1790
1791   /* assume that *reg is a pointer to the StgRegTable part of a Capability.
1792    */
1793   cap = regTableToCapability(reg);
1794
1795   task = cap->running_task;
1796   tso = cap->r.rCurrentTSO;
1797
1798   traceSchedEvent(cap, EVENT_STOP_THREAD, tso, THREAD_SUSPENDED_FOREIGN_CALL);
1799
1800   // XXX this might not be necessary --SDM
1801   tso->what_next = ThreadRunGHC;
1802
1803   threadPaused(cap,tso);
1804
1805   if ((tso->flags & TSO_BLOCKEX) == 0)  {
1806       tso->why_blocked = BlockedOnCCall;
1807       tso->flags |= TSO_BLOCKEX;
1808       tso->flags &= ~TSO_INTERRUPTIBLE;
1809   } else {
1810       tso->why_blocked = BlockedOnCCall_NoUnblockExc;
1811   }
1812
1813   // Hand back capability
1814   task->suspended_tso = tso;
1815
1816   ACQUIRE_LOCK(&cap->lock);
1817
1818   suspendTask(cap,task);
1819   cap->in_haskell = rtsFalse;
1820   releaseCapability_(cap,rtsFalse);
1821   
1822   RELEASE_LOCK(&cap->lock);
1823
1824   errno = saved_errno;
1825 #if mingw32_HOST_OS
1826   SetLastError(saved_winerror);
1827 #endif
1828   return task;
1829 }
1830
1831 StgRegTable *
1832 resumeThread (void *task_)
1833 {
1834     StgTSO *tso;
1835     Capability *cap;
1836     Task *task = task_;
1837     int saved_errno;
1838 #if mingw32_HOST_OS
1839     StgWord32 saved_winerror;
1840 #endif
1841
1842     saved_errno = errno;
1843 #if mingw32_HOST_OS
1844     saved_winerror = GetLastError();
1845 #endif
1846
1847     cap = task->cap;
1848     // Wait for permission to re-enter the RTS with the result.
1849     waitForReturnCapability(&cap,task);
1850     // we might be on a different capability now... but if so, our
1851     // entry on the suspended_ccalling_tasks list will also have been
1852     // migrated.
1853
1854     // Remove the thread from the suspended list
1855     recoverSuspendedTask(cap,task);
1856
1857     tso = task->suspended_tso;
1858     task->suspended_tso = NULL;
1859     tso->_link = END_TSO_QUEUE; // no write barrier reqd
1860
1861     traceSchedEvent(cap, EVENT_RUN_THREAD, tso, tso->what_next);
1862     
1863     if (tso->why_blocked == BlockedOnCCall) {
1864         // avoid locking the TSO if we don't have to
1865         if (tso->blocked_exceptions != END_TSO_QUEUE) {
1866             awakenBlockedExceptionQueue(cap,tso);
1867         }
1868         tso->flags &= ~(TSO_BLOCKEX | TSO_INTERRUPTIBLE);
1869     }
1870     
1871     /* Reset blocking status */
1872     tso->why_blocked  = NotBlocked;
1873     
1874     cap->r.rCurrentTSO = tso;
1875     cap->in_haskell = rtsTrue;
1876     errno = saved_errno;
1877 #if mingw32_HOST_OS
1878     SetLastError(saved_winerror);
1879 #endif
1880
1881     /* We might have GC'd, mark the TSO dirty again */
1882     dirty_TSO(cap,tso);
1883
1884     IF_DEBUG(sanity, checkTSO(tso));
1885
1886     return &cap->r;
1887 }
1888
1889 /* ---------------------------------------------------------------------------
1890  * scheduleThread()
1891  *
1892  * scheduleThread puts a thread on the end  of the runnable queue.
1893  * This will usually be done immediately after a thread is created.
1894  * The caller of scheduleThread must create the thread using e.g.
1895  * createThread and push an appropriate closure
1896  * on this thread's stack before the scheduler is invoked.
1897  * ------------------------------------------------------------------------ */
1898
1899 void
1900 scheduleThread(Capability *cap, StgTSO *tso)
1901 {
1902     // The thread goes at the *end* of the run-queue, to avoid possible
1903     // starvation of any threads already on the queue.
1904     appendToRunQueue(cap,tso);
1905 }
1906
1907 void
1908 scheduleThreadOn(Capability *cap, StgWord cpu USED_IF_THREADS, StgTSO *tso)
1909 {
1910 #if defined(THREADED_RTS)
1911     tso->flags |= TSO_LOCKED; // we requested explicit affinity; don't
1912                               // move this thread from now on.
1913     cpu %= RtsFlags.ParFlags.nNodes;
1914     if (cpu == cap->no) {
1915         appendToRunQueue(cap,tso);
1916     } else {
1917         traceSchedEvent (cap, EVENT_MIGRATE_THREAD, tso, capabilities[cpu].no);
1918         wakeupThreadOnCapability(cap, &capabilities[cpu], tso);
1919     }
1920 #else
1921     appendToRunQueue(cap,tso);
1922 #endif
1923 }
1924
1925 Capability *
1926 scheduleWaitThread (StgTSO* tso, /*[out]*/HaskellObj* ret, Capability *cap)
1927 {
1928     Task *task;
1929
1930     // We already created/initialised the Task
1931     task = cap->running_task;
1932
1933     // This TSO is now a bound thread; make the Task and TSO
1934     // point to each other.
1935     tso->bound = task;
1936     tso->cap = cap;
1937
1938     task->tso = tso;
1939     task->ret = ret;
1940     task->stat = NoStatus;
1941
1942     appendToRunQueue(cap,tso);
1943
1944     debugTrace(DEBUG_sched, "new bound thread (%lu)", (unsigned long)tso->id);
1945
1946     cap = schedule(cap,task);
1947
1948     ASSERT(task->stat != NoStatus);
1949     ASSERT_FULL_CAPABILITY_INVARIANTS(cap,task);
1950
1951     debugTrace(DEBUG_sched, "bound thread (%lu) finished", (unsigned long)task->tso->id);
1952     return cap;
1953 }
1954
1955 /* ----------------------------------------------------------------------------
1956  * Starting Tasks
1957  * ------------------------------------------------------------------------- */
1958
1959 #if defined(THREADED_RTS)
1960 void OSThreadProcAttr
1961 workerStart(Task *task)
1962 {
1963     Capability *cap;
1964
1965     // See startWorkerTask().
1966     ACQUIRE_LOCK(&task->lock);
1967     cap = task->cap;
1968     RELEASE_LOCK(&task->lock);
1969
1970     if (RtsFlags.ParFlags.setAffinity) {
1971         setThreadAffinity(cap->no, n_capabilities);
1972     }
1973
1974     // set the thread-local pointer to the Task:
1975     taskEnter(task);
1976
1977     // schedule() runs without a lock.
1978     cap = schedule(cap,task);
1979
1980     // On exit from schedule(), we have a Capability, but possibly not
1981     // the same one we started with.
1982
1983     // During shutdown, the requirement is that after all the
1984     // Capabilities are shut down, all workers that are shutting down
1985     // have finished workerTaskStop().  This is why we hold on to
1986     // cap->lock until we've finished workerTaskStop() below.
1987     //
1988     // There may be workers still involved in foreign calls; those
1989     // will just block in waitForReturnCapability() because the
1990     // Capability has been shut down.
1991     //
1992     ACQUIRE_LOCK(&cap->lock);
1993     releaseCapability_(cap,rtsFalse);
1994     workerTaskStop(task);
1995     RELEASE_LOCK(&cap->lock);
1996 }
1997 #endif
1998
1999 /* ---------------------------------------------------------------------------
2000  * initScheduler()
2001  *
2002  * Initialise the scheduler.  This resets all the queues - if the
2003  * queues contained any threads, they'll be garbage collected at the
2004  * next pass.
2005  *
2006  * ------------------------------------------------------------------------ */
2007
2008 void 
2009 initScheduler(void)
2010 {
2011 #if !defined(THREADED_RTS)
2012   blocked_queue_hd  = END_TSO_QUEUE;
2013   blocked_queue_tl  = END_TSO_QUEUE;
2014   sleeping_queue    = END_TSO_QUEUE;
2015 #endif
2016
2017   blackhole_queue   = END_TSO_QUEUE;
2018
2019   sched_state    = SCHED_RUNNING;
2020   recent_activity = ACTIVITY_YES;
2021
2022 #if defined(THREADED_RTS)
2023   /* Initialise the mutex and condition variables used by
2024    * the scheduler. */
2025   initMutex(&sched_mutex);
2026 #endif
2027   
2028   ACQUIRE_LOCK(&sched_mutex);
2029
2030   /* A capability holds the state a native thread needs in
2031    * order to execute STG code. At least one capability is
2032    * floating around (only THREADED_RTS builds have more than one).
2033    */
2034   initCapabilities();
2035
2036   initTaskManager();
2037
2038 #if defined(THREADED_RTS)
2039   initSparkPools();
2040 #endif
2041
2042 #if defined(THREADED_RTS)
2043   /*
2044    * Eagerly start one worker to run each Capability, except for
2045    * Capability 0.  The idea is that we're probably going to start a
2046    * bound thread on Capability 0 pretty soon, so we don't want a
2047    * worker task hogging it.
2048    */
2049   { 
2050       nat i;
2051       Capability *cap;
2052       for (i = 1; i < n_capabilities; i++) {
2053           cap = &capabilities[i];
2054           ACQUIRE_LOCK(&cap->lock);
2055           startWorkerTask(cap, workerStart);
2056           RELEASE_LOCK(&cap->lock);
2057       }
2058   }
2059 #endif
2060
2061   RELEASE_LOCK(&sched_mutex);
2062 }
2063
2064 void
2065 exitScheduler(
2066     rtsBool wait_foreign
2067 #if !defined(THREADED_RTS)
2068                          __attribute__((unused))
2069 #endif
2070 )
2071                /* see Capability.c, shutdownCapability() */
2072 {
2073     Task *task = NULL;
2074
2075     task = newBoundTask();
2076
2077     // If we haven't killed all the threads yet, do it now.
2078     if (sched_state < SCHED_SHUTTING_DOWN) {
2079         sched_state = SCHED_INTERRUPTING;
2080         waitForReturnCapability(&task->cap,task);
2081         scheduleDoGC(task->cap,task,rtsFalse);    
2082         releaseCapability(task->cap);
2083     }
2084     sched_state = SCHED_SHUTTING_DOWN;
2085
2086 #if defined(THREADED_RTS)
2087     { 
2088         nat i;
2089         
2090         for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
2091             shutdownCapability(&capabilities[i], task, wait_foreign);
2092         }
2093         boundTaskExiting(task);
2094     }
2095 #endif
2096 }
2097
2098 void
2099 freeScheduler( void )
2100 {
2101     nat still_running;
2102
2103     ACQUIRE_LOCK(&sched_mutex);
2104     still_running = freeTaskManager();
2105     // We can only free the Capabilities if there are no Tasks still
2106     // running.  We might have a Task about to return from a foreign
2107     // call into waitForReturnCapability(), for example (actually,
2108     // this should be the *only* thing that a still-running Task can
2109     // do at this point, and it will block waiting for the
2110     // Capability).
2111     if (still_running == 0) {
2112         freeCapabilities();
2113         if (n_capabilities != 1) {
2114             stgFree(capabilities);
2115         }
2116     }
2117     RELEASE_LOCK(&sched_mutex);
2118 #if defined(THREADED_RTS)
2119     closeMutex(&sched_mutex);
2120 #endif
2121 }
2122
2123 /* -----------------------------------------------------------------------------
2124    performGC
2125
2126    This is the interface to the garbage collector from Haskell land.
2127    We provide this so that external C code can allocate and garbage
2128    collect when called from Haskell via _ccall_GC.
2129    -------------------------------------------------------------------------- */
2130
2131 static void
2132 performGC_(rtsBool force_major)
2133 {
2134     Task *task;
2135
2136     // We must grab a new Task here, because the existing Task may be
2137     // associated with a particular Capability, and chained onto the 
2138     // suspended_ccalling_tasks queue.
2139     task = newBoundTask();
2140
2141     waitForReturnCapability(&task->cap,task);
2142     scheduleDoGC(task->cap,task,force_major);
2143     releaseCapability(task->cap);
2144     boundTaskExiting(task);
2145 }
2146
2147 void
2148 performGC(void)
2149 {
2150     performGC_(rtsFalse);
2151 }
2152
2153 void
2154 performMajorGC(void)
2155 {
2156     performGC_(rtsTrue);
2157 }
2158
2159 /* -----------------------------------------------------------------------------
2160    Stack overflow
2161
2162    If the thread has reached its maximum stack size, then raise the
2163    StackOverflow exception in the offending thread.  Otherwise
2164    relocate the TSO into a larger chunk of memory and adjust its stack
2165    size appropriately.
2166    -------------------------------------------------------------------------- */
2167
2168 static StgTSO *
2169 threadStackOverflow(Capability *cap, StgTSO *tso)
2170 {
2171   nat new_stack_size, stack_words;
2172   lnat new_tso_size;
2173   StgPtr new_sp;
2174   StgTSO *dest;
2175
2176   IF_DEBUG(sanity,checkTSO(tso));
2177
2178   // don't allow throwTo() to modify the blocked_exceptions queue
2179   // while we are moving the TSO:
2180   lockClosure((StgClosure *)tso);
2181
2182   if (tso->stack_size >= tso->max_stack_size && !(tso->flags & TSO_BLOCKEX)) {
2183       // NB. never raise a StackOverflow exception if the thread is
2184       // inside Control.Exceptino.block.  It is impractical to protect
2185       // against stack overflow exceptions, since virtually anything
2186       // can raise one (even 'catch'), so this is the only sensible
2187       // thing to do here.  See bug #767.
2188
2189       debugTrace(DEBUG_gc,
2190                  "threadStackOverflow of TSO %ld (%p): stack too large (now %ld; max is %ld)",
2191                  (long)tso->id, tso, (long)tso->stack_size, (long)tso->max_stack_size);
2192       IF_DEBUG(gc,
2193                /* If we're debugging, just print out the top of the stack */
2194                printStackChunk(tso->sp, stg_min(tso->stack+tso->stack_size, 
2195                                                 tso->sp+64)));
2196
2197       // Send this thread the StackOverflow exception
2198       unlockTSO(tso);
2199       throwToSingleThreaded(cap, tso, (StgClosure *)stackOverflow_closure);
2200       return tso;
2201   }
2202
2203   /* Try to double the current stack size.  If that takes us over the
2204    * maximum stack size for this thread, then use the maximum instead
2205    * (that is, unless we're already at or over the max size and we
2206    * can't raise the StackOverflow exception (see above), in which
2207    * case just double the size). Finally round up so the TSO ends up as
2208    * a whole number of blocks.
2209    */
2210   if (tso->stack_size >= tso->max_stack_size) {
2211       new_stack_size = tso->stack_size * 2;
2212   } else { 
2213       new_stack_size = stg_min(tso->stack_size * 2, tso->max_stack_size);
2214   }
2215   new_tso_size   = (lnat)BLOCK_ROUND_UP(new_stack_size * sizeof(W_) + 
2216                                        TSO_STRUCT_SIZE)/sizeof(W_);
2217   new_tso_size = round_to_mblocks(new_tso_size);  /* Be MBLOCK-friendly */
2218   new_stack_size = new_tso_size - TSO_STRUCT_SIZEW;
2219
2220   debugTrace(DEBUG_sched, 
2221              "increasing stack size from %ld words to %d.",
2222              (long)tso->stack_size, new_stack_size);
2223
2224   dest = (StgTSO *)allocateLocal(cap,new_tso_size);
2225   TICK_ALLOC_TSO(new_stack_size,0);
2226
2227   /* copy the TSO block and the old stack into the new area */
2228   memcpy(dest,tso,TSO_STRUCT_SIZE);
2229   stack_words = tso->stack + tso->stack_size - tso->sp;
2230   new_sp = (P_)dest + new_tso_size - stack_words;
2231   memcpy(new_sp, tso->sp, stack_words * sizeof(W_));
2232
2233   /* relocate the stack pointers... */
2234   dest->sp         = new_sp;
2235   dest->stack_size = new_stack_size;
2236         
2237   /* Mark the old TSO as relocated.  We have to check for relocated
2238    * TSOs in the garbage collector and any primops that deal with TSOs.
2239    *
2240    * It's important to set the sp value to just beyond the end
2241    * of the stack, so we don't attempt to scavenge any part of the
2242    * dead TSO's stack.
2243    */
2244   tso->what_next = ThreadRelocated;
2245   setTSOLink(cap,tso,dest);
2246   tso->sp = (P_)&(tso->stack[tso->stack_size]);
2247   tso->why_blocked = NotBlocked;
2248
2249   unlockTSO(dest);
2250   unlockTSO(tso);
2251
2252   IF_DEBUG(sanity,checkTSO(dest));
2253 #if 0
2254   IF_DEBUG(scheduler,printTSO(dest));
2255 #endif
2256
2257   return dest;
2258 }
2259
2260 static StgTSO *
2261 threadStackUnderflow (Task *task STG_UNUSED, StgTSO *tso)
2262 {
2263     bdescr *bd, *new_bd;
2264     lnat free_w, tso_size_w;
2265     StgTSO *new_tso;
2266
2267     tso_size_w = tso_sizeW(tso);
2268
2269     if (tso_size_w < MBLOCK_SIZE_W ||
2270           // TSO is less than 2 mblocks (since the first mblock is
2271           // shorter than MBLOCK_SIZE_W)
2272         (tso_size_w - BLOCKS_PER_MBLOCK*BLOCK_SIZE_W) % MBLOCK_SIZE_W != 0 ||
2273           // or TSO is not a whole number of megablocks (ensuring
2274           // precondition of splitLargeBlock() below)
2275         (tso_size_w <= round_up_to_mblocks(RtsFlags.GcFlags.initialStkSize)) ||
2276           // or TSO is smaller than the minimum stack size (rounded up)
2277         (nat)(tso->stack + tso->stack_size - tso->sp) > tso->stack_size / 4) 
2278           // or stack is using more than 1/4 of the available space
2279     {
2280         // then do nothing
2281         return tso;
2282     }
2283
2284     // don't allow throwTo() to modify the blocked_exceptions queue
2285     // while we are moving the TSO:
2286     lockClosure((StgClosure *)tso);
2287
2288     // this is the number of words we'll free
2289     free_w = round_to_mblocks(tso_size_w/2);
2290
2291     bd = Bdescr((StgPtr)tso);
2292     new_bd = splitLargeBlock(bd, free_w / BLOCK_SIZE_W);
2293     bd->free = bd->start + TSO_STRUCT_SIZEW;
2294
2295     new_tso = (StgTSO *)new_bd->start;
2296     memcpy(new_tso,tso,TSO_STRUCT_SIZE);
2297     new_tso->stack_size = new_bd->free - new_tso->stack;
2298
2299     debugTrace(DEBUG_sched, "thread %ld: reducing TSO size from %lu words to %lu",
2300                (long)tso->id, tso_size_w, tso_sizeW(new_tso));
2301
2302     tso->what_next = ThreadRelocated;
2303     tso->_link = new_tso; // no write barrier reqd: same generation
2304
2305     // The TSO attached to this Task may have moved, so update the
2306     // pointer to it.
2307     if (task->tso == tso) {
2308         task->tso = new_tso;
2309     }
2310
2311     unlockTSO(new_tso);
2312     unlockTSO(tso);
2313
2314     IF_DEBUG(sanity,checkTSO(new_tso));
2315
2316     return new_tso;
2317 }
2318
2319 /* ---------------------------------------------------------------------------
2320    Interrupt execution
2321    - usually called inside a signal handler so it mustn't do anything fancy.   
2322    ------------------------------------------------------------------------ */
2323
2324 void
2325 interruptStgRts(void)
2326 {
2327     sched_state = SCHED_INTERRUPTING;
2328     setContextSwitches();
2329 #if defined(THREADED_RTS)
2330     wakeUpRts();
2331 #endif
2332 }
2333
2334 /* -----------------------------------------------------------------------------
2335    Wake up the RTS
2336    
2337    This function causes at least one OS thread to wake up and run the
2338    scheduler loop.  It is invoked when the RTS might be deadlocked, or
2339    an external event has arrived that may need servicing (eg. a
2340    keyboard interrupt).
2341
2342    In the single-threaded RTS we don't do anything here; we only have
2343    one thread anyway, and the event that caused us to want to wake up
2344    will have interrupted any blocking system call in progress anyway.
2345    -------------------------------------------------------------------------- */
2346
2347 #if defined(THREADED_RTS)
2348 void wakeUpRts(void)
2349 {
2350     // This forces the IO Manager thread to wakeup, which will
2351     // in turn ensure that some OS thread wakes up and runs the
2352     // scheduler loop, which will cause a GC and deadlock check.
2353     ioManagerWakeup();
2354 }
2355 #endif
2356
2357 /* -----------------------------------------------------------------------------
2358  * checkBlackHoles()
2359  *
2360  * Check the blackhole_queue for threads that can be woken up.  We do
2361  * this periodically: before every GC, and whenever the run queue is
2362  * empty.
2363  *
2364  * An elegant solution might be to just wake up all the blocked
2365  * threads with awakenBlockedQueue occasionally: they'll go back to
2366  * sleep again if the object is still a BLACKHOLE.  Unfortunately this
2367  * doesn't give us a way to tell whether we've actually managed to
2368  * wake up any threads, so we would be busy-waiting.
2369  *
2370  * -------------------------------------------------------------------------- */
2371
2372 static rtsBool
2373 checkBlackHoles (Capability *cap)
2374 {
2375     StgTSO **prev, *t;
2376     rtsBool any_woke_up = rtsFalse;
2377     StgHalfWord type;
2378
2379     // blackhole_queue is global:
2380     ASSERT_LOCK_HELD(&sched_mutex);
2381
2382     debugTrace(DEBUG_sched, "checking threads blocked on black holes");
2383
2384     // ASSUMES: sched_mutex
2385     prev = &blackhole_queue;
2386     t = blackhole_queue;
2387     while (t != END_TSO_QUEUE) {
2388         if (t->what_next == ThreadRelocated) {
2389             t = t->_link;
2390             continue;
2391         }
2392         ASSERT(t->why_blocked == BlockedOnBlackHole);
2393         type = get_itbl(UNTAG_CLOSURE(t->block_info.closure))->type;
2394         if (type != BLACKHOLE && type != CAF_BLACKHOLE) {
2395             IF_DEBUG(sanity,checkTSO(t));
2396             t = unblockOne(cap, t);
2397             *prev = t;
2398             any_woke_up = rtsTrue;
2399         } else {
2400             prev = &t->_link;
2401             t = t->_link;
2402         }
2403     }
2404
2405     return any_woke_up;
2406 }
2407
2408 /* -----------------------------------------------------------------------------
2409    Deleting threads
2410
2411    This is used for interruption (^C) and forking, and corresponds to
2412    raising an exception but without letting the thread catch the
2413    exception.
2414    -------------------------------------------------------------------------- */
2415
2416 static void 
2417 deleteThread (Capability *cap, StgTSO *tso)
2418 {
2419     // NOTE: must only be called on a TSO that we have exclusive
2420     // access to, because we will call throwToSingleThreaded() below.
2421     // The TSO must be on the run queue of the Capability we own, or 
2422     // we must own all Capabilities.
2423
2424     if (tso->why_blocked != BlockedOnCCall &&
2425         tso->why_blocked != BlockedOnCCall_NoUnblockExc) {
2426         throwToSingleThreaded(cap,tso,NULL);
2427     }
2428 }
2429
2430 #ifdef FORKPROCESS_PRIMOP_SUPPORTED
2431 static void 
2432 deleteThread_(Capability *cap, StgTSO *tso)
2433 { // for forkProcess only:
2434   // like deleteThread(), but we delete threads in foreign calls, too.
2435
2436     if (tso->why_blocked == BlockedOnCCall ||
2437         tso->why_blocked == BlockedOnCCall_NoUnblockExc) {
2438         unblockOne(cap,tso);
2439         tso->what_next = ThreadKilled;
2440     } else {
2441         deleteThread(cap,tso);
2442     }
2443 }
2444 #endif
2445
2446 /* -----------------------------------------------------------------------------
2447    raiseExceptionHelper
2448    
2449    This function is called by the raise# primitve, just so that we can
2450    move some of the tricky bits of raising an exception from C-- into
2451    C.  Who knows, it might be a useful re-useable thing here too.
2452    -------------------------------------------------------------------------- */
2453
2454 StgWord
2455 raiseExceptionHelper (StgRegTable *reg, StgTSO *tso, StgClosure *exception)
2456 {
2457     Capability *cap = regTableToCapability(reg);
2458     StgThunk *raise_closure = NULL;
2459     StgPtr p, next;
2460     StgRetInfoTable *info;
2461     //
2462     // This closure represents the expression 'raise# E' where E
2463     // is the exception raise.  It is used to overwrite all the
2464     // thunks which are currently under evaluataion.
2465     //
2466
2467     // OLD COMMENT (we don't have MIN_UPD_SIZE now):
2468     // LDV profiling: stg_raise_info has THUNK as its closure
2469     // type. Since a THUNK takes at least MIN_UPD_SIZE words in its
2470     // payload, MIN_UPD_SIZE is more approprate than 1.  It seems that
2471     // 1 does not cause any problem unless profiling is performed.
2472     // However, when LDV profiling goes on, we need to linearly scan
2473     // small object pool, where raise_closure is stored, so we should
2474     // use MIN_UPD_SIZE.
2475     //
2476     // raise_closure = (StgClosure *)RET_STGCALL1(P_,allocate,
2477     //                                 sizeofW(StgClosure)+1);
2478     //
2479
2480     //
2481     // Walk up the stack, looking for the catch frame.  On the way,
2482     // we update any closures pointed to from update frames with the
2483     // raise closure that we just built.
2484     //
2485     p = tso->sp;
2486     while(1) {
2487         info = get_ret_itbl((StgClosure *)p);
2488         next = p + stack_frame_sizeW((StgClosure *)p);
2489         switch (info->i.type) {
2490             
2491         case UPDATE_FRAME:
2492             // Only create raise_closure if we need to.
2493             if (raise_closure == NULL) {
2494                 raise_closure = 
2495                     (StgThunk *)allocateLocal(cap,sizeofW(StgThunk)+1);
2496                 SET_HDR(raise_closure, &stg_raise_info, CCCS);
2497                 raise_closure->payload[0] = exception;
2498             }
2499             UPD_IND(((StgUpdateFrame *)p)->updatee,(StgClosure *)raise_closure);
2500             p = next;
2501             continue;
2502
2503         case ATOMICALLY_FRAME:
2504             debugTrace(DEBUG_stm, "found ATOMICALLY_FRAME at %p", p);
2505             tso->sp = p;
2506             return ATOMICALLY_FRAME;
2507             
2508         case CATCH_FRAME:
2509             tso->sp = p;
2510             return CATCH_FRAME;
2511
2512         case CATCH_STM_FRAME:
2513             debugTrace(DEBUG_stm, "found CATCH_STM_FRAME at %p", p);
2514             tso->sp = p;
2515             return CATCH_STM_FRAME;
2516             
2517         case STOP_FRAME:
2518             tso->sp = p;
2519             return STOP_FRAME;
2520
2521         case CATCH_RETRY_FRAME:
2522         default:
2523             p = next; 
2524             continue;
2525         }
2526     }
2527 }
2528
2529
2530 /* -----------------------------------------------------------------------------
2531    findRetryFrameHelper
2532
2533    This function is called by the retry# primitive.  It traverses the stack
2534    leaving tso->sp referring to the frame which should handle the retry.  
2535
2536    This should either be a CATCH_RETRY_FRAME (if the retry# is within an orElse#) 
2537    or should be a ATOMICALLY_FRAME (if the retry# reaches the top level).  
2538
2539    We skip CATCH_STM_FRAMEs (aborting and rolling back the nested tx that they
2540    create) because retries are not considered to be exceptions, despite the
2541    similar implementation.
2542
2543    We should not expect to see CATCH_FRAME or STOP_FRAME because those should
2544    not be created within memory transactions.
2545    -------------------------------------------------------------------------- */
2546
2547 StgWord
2548 findRetryFrameHelper (StgTSO *tso)
2549 {
2550   StgPtr           p, next;
2551   StgRetInfoTable *info;
2552
2553   p = tso -> sp;
2554   while (1) {
2555     info = get_ret_itbl((StgClosure *)p);
2556     next = p + stack_frame_sizeW((StgClosure *)p);
2557     switch (info->i.type) {
2558       
2559     case ATOMICALLY_FRAME:
2560         debugTrace(DEBUG_stm,
2561                    "found ATOMICALLY_FRAME at %p during retry", p);
2562         tso->sp = p;
2563         return ATOMICALLY_FRAME;
2564       
2565     case CATCH_RETRY_FRAME:
2566         debugTrace(DEBUG_stm,
2567                    "found CATCH_RETRY_FRAME at %p during retrry", p);
2568         tso->sp = p;
2569         return CATCH_RETRY_FRAME;
2570       
2571     case CATCH_STM_FRAME: {
2572         StgTRecHeader *trec = tso -> trec;
2573         StgTRecHeader *outer = trec -> enclosing_trec;
2574         debugTrace(DEBUG_stm,
2575                    "found CATCH_STM_FRAME at %p during retry", p);
2576         debugTrace(DEBUG_stm, "trec=%p outer=%p", trec, outer);
2577         stmAbortTransaction(tso -> cap, trec);
2578         stmFreeAbortedTRec(tso -> cap, trec);
2579         tso -> trec = outer;
2580         p = next; 
2581         continue;
2582     }
2583       
2584
2585     default:
2586       ASSERT(info->i.type != CATCH_FRAME);
2587       ASSERT(info->i.type != STOP_FRAME);
2588       p = next; 
2589       continue;
2590     }
2591   }
2592 }
2593
2594 /* -----------------------------------------------------------------------------
2595    resurrectThreads is called after garbage collection on the list of
2596    threads found to be garbage.  Each of these threads will be woken
2597    up and sent a signal: BlockedOnDeadMVar if the thread was blocked
2598    on an MVar, or NonTermination if the thread was blocked on a Black
2599    Hole.
2600
2601    Locks: assumes we hold *all* the capabilities.
2602    -------------------------------------------------------------------------- */
2603
2604 void
2605 resurrectThreads (StgTSO *threads)
2606 {
2607     StgTSO *tso, *next;
2608     Capability *cap;
2609     step *step;
2610
2611     for (tso = threads; tso != END_TSO_QUEUE; tso = next) {
2612         next = tso->global_link;
2613
2614         step = Bdescr((P_)tso)->step;
2615         tso->global_link = step->threads;
2616         step->threads = tso;
2617
2618         debugTrace(DEBUG_sched, "resurrecting thread %lu", (unsigned long)tso->id);
2619         
2620         // Wake up the thread on the Capability it was last on
2621         cap = tso->cap;
2622         
2623         switch (tso->why_blocked) {
2624         case BlockedOnMVar:
2625             /* Called by GC - sched_mutex lock is currently held. */
2626             throwToSingleThreaded(cap, tso,
2627                                   (StgClosure *)blockedIndefinitelyOnMVar_closure);
2628             break;
2629         case BlockedOnBlackHole:
2630             throwToSingleThreaded(cap, tso,
2631                                   (StgClosure *)nonTermination_closure);
2632             break;
2633         case BlockedOnSTM:
2634             throwToSingleThreaded(cap, tso,
2635                                   (StgClosure *)blockedIndefinitelyOnSTM_closure);
2636             break;
2637         case NotBlocked:
2638             /* This might happen if the thread was blocked on a black hole
2639              * belonging to a thread that we've just woken up (raiseAsync
2640              * can wake up threads, remember...).
2641              */
2642             continue;
2643         case BlockedOnException:
2644             // throwTo should never block indefinitely: if the target
2645             // thread dies or completes, throwTo returns.
2646             barf("resurrectThreads: thread BlockedOnException");
2647             break;
2648         default:
2649             barf("resurrectThreads: thread blocked in a strange way");
2650         }
2651     }
2652 }
2653
2654 /* -----------------------------------------------------------------------------
2655    performPendingThrowTos is called after garbage collection, and
2656    passed a list of threads that were found to have pending throwTos
2657    (tso->blocked_exceptions was not empty), and were blocked.
2658    Normally this doesn't happen, because we would deliver the
2659    exception directly if the target thread is blocked, but there are
2660    small windows where it might occur on a multiprocessor (see
2661    throwTo()).
2662
2663    NB. we must be holding all the capabilities at this point, just
2664    like resurrectThreads().
2665    -------------------------------------------------------------------------- */
2666
2667 void
2668 performPendingThrowTos (StgTSO *threads)
2669 {
2670     StgTSO *tso, *next;
2671     Capability *cap;
2672     Task *task, *saved_task;;
2673     step *step;
2674
2675     task = myTask();
2676     cap = task->cap;
2677
2678     for (tso = threads; tso != END_TSO_QUEUE; tso = next) {
2679         next = tso->global_link;
2680
2681         step = Bdescr((P_)tso)->step;
2682         tso->global_link = step->threads;
2683         step->threads = tso;
2684
2685         debugTrace(DEBUG_sched, "performing blocked throwTo to thread %lu", (unsigned long)tso->id);
2686         
2687         // We must pretend this Capability belongs to the current Task
2688         // for the time being, as invariants will be broken otherwise.
2689         // In fact the current Task has exclusive access to the systme
2690         // at this point, so this is just bookkeeping:
2691         task->cap = tso->cap;
2692         saved_task = tso->cap->running_task;
2693         tso->cap->running_task = task;
2694         maybePerformBlockedException(tso->cap, tso);
2695         tso->cap->running_task = saved_task;
2696     }
2697
2698     // Restore our original Capability:
2699     task->cap = cap;
2700 }