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 #include "SchedAPI.h"
  13 #include "RtsUtils.h"
  14 #include "RtsFlags.h"
  15 #include "OSThreads.h"
  16 #include "Storage.h"
  17 #include "StgRun.h"
  18 #include "Hooks.h"
  19 #include "Schedule.h"
  20 #include "StgMiscClosures.h"
  21 #include "Interpreter.h"
  22 #include "Printer.h"
  23 #include "RtsSignals.h"
  24 #include "Sanity.h"
  25 #include "Stats.h"
  26 #include "STM.h"
  27 #include "Timer.h"
  28 #include "Prelude.h"
  29 #include "ThreadLabels.h"
  30 #include "LdvProfile.h"
  31 #include "Updates.h"
  32 #include "Proftimer.h"
  33 #include "ProfHeap.h"
  34 #if defined(GRAN) || defined(PARALLEL_HASKELL)
  35 # include "GranSimRts.h"
  36 # include "GranSim.h"
  37 # include "ParallelRts.h"
  38 # include "Parallel.h"
  39 # include "ParallelDebug.h"
  40 # include "FetchMe.h"
  41 # include "HLC.h"
  42 #endif
  43 #include "Sparks.h"
  44 #include "Capability.h"
  45 #include "Task.h"
  46 #include "AwaitEvent.h"
  47 #if defined(mingw32_HOST_OS)
  48 #include "win32/IOManager.h"
  49 #endif
  50 #include "Trace.h"
  51 #include "RaiseAsync.h"
  52 #include "Threads.h"
  53 #include "ThrIOManager.h"
  54
  55 #ifdef HAVE_SYS_TYPES_H
  56 #include <sys/types.h>
  57 #endif
  58 #ifdef HAVE_UNISTD_H
  59 #include <unistd.h>
  60 #endif
  61
  62 #include <string.h>
  63 #include <stdlib.h>
  64 #include <stdarg.h>
  65
  66 #ifdef HAVE_ERRNO_H
  67 #include <errno.h>
  68 #endif
  69
  70 // Turn off inlining when debugging - it obfuscates things
  71 #ifdef DEBUG
  72 # undef  STATIC_INLINE
  73 # define STATIC_INLINE static
  74 #endif
  75
  76 /* -----------------------------------------------------------------------------
  77  * Global variables
  78  * -------------------------------------------------------------------------- */
  79
  80 #if defined(GRAN)
  81
  82 StgTSO* ActiveTSO = NULL; /* for assigning system costs; GranSim-Light only */
  83 /* rtsTime TimeOfNextEvent, EndOfTimeSlice;            now in GranSim.c */
  84
  85 /*
  86    In GranSim we have a runnable and a blocked queue for each processor.
  87    In order to minimise code changes new arrays run_queue_hds/tls
  88    are created. run_queue_hd is then a short cut (macro) for
  89    run_queue_hds[CurrentProc] (see GranSim.h).
  90    -- HWL
  91 */
  92 StgTSO *run_queue_hds[MAX_PROC], *run_queue_tls[MAX_PROC];
  93 StgTSO *blocked_queue_hds[MAX_PROC], *blocked_queue_tls[MAX_PROC];
  94 StgTSO *ccalling_threadss[MAX_PROC];
  95 /* We use the same global list of threads (all_threads) in GranSim as in
  96    the std RTS (i.e. we are cheating). However, we don't use this list in
  97    the GranSim specific code at the moment (so we are only potentially
  98    cheating).  */
  99
 100 #else /* !GRAN */
 101
 102 #if !defined(THREADED_RTS)
 103 // Blocked/sleeping thrads
 104 StgTSO *blocked_queue_hd = NULL;
 105 StgTSO *blocked_queue_tl = NULL;
 106 StgTSO *sleeping_queue = NULL;    // perhaps replace with a hash table?
 107 #endif
 108
 109 /* Threads blocked on blackholes.
 110  * LOCK: sched_mutex+capability, or all capabilities
 111  */
 112 StgTSO *blackhole_queue = NULL;
 113 #endif
 114
 115 /* The blackhole_queue should be checked for threads to wake up.  See
 116  * Schedule.h for more thorough comment.
 117  * LOCK: none (doesn't matter if we miss an update)
 118  */
 119 rtsBool blackholes_need_checking = rtsFalse;
 120
 121 /* Linked list of all threads.
 122  * Used for detecting garbage collected threads.
 123  * LOCK: sched_mutex+capability, or all capabilities
 124  */
 125 StgTSO *all_threads = NULL;
 126
 127 /* flag set by signal handler to precipitate a context switch
 128  * LOCK: none (just an advisory flag)
 129  */
 130 int context_switch = 0;
 131
 132 /* flag that tracks whether we have done any execution in this time slice.
 133  * LOCK: currently none, perhaps we should lock (but needs to be
 134  * updated in the fast path of the scheduler).
 135  */
 136 nat recent_activity = ACTIVITY_YES;
 137
 138 /* if this flag is set as well, give up execution
 139  * LOCK: none (changes once, from false->true)
 140  */
 141 rtsBool sched_state = SCHED_RUNNING;
 142
 143 #if defined(GRAN)
 144 StgTSO *CurrentTSO;
 145 #endif
 146
 147 /*  This is used in `TSO.h' and gcc 2.96 insists that this variable actually
 148  *  exists - earlier gccs apparently didn't.
 149  *  -= chak
 150  */
 151 StgTSO dummy_tso;
 152
 153 /*
 154  * Set to TRUE when entering a shutdown state (via shutdownHaskellAndExit()) --
 155  * in an MT setting, needed to signal that a worker thread shouldn't hang around
 156  * in the scheduler when it is out of work.
 157  */
 158 rtsBool shutting_down_scheduler = rtsFalse;
 159
 160 /*
 161  * This mutex protects most of the global scheduler data in
 162  * the THREADED_RTS runtime.
 163  */
 164 #if defined(THREADED_RTS)
 165 Mutex sched_mutex;
 166 #endif
 167
 168 #if defined(PARALLEL_HASKELL)
 169 StgTSO *LastTSO;
 170 rtsTime TimeOfLastYield;
 171 rtsBool emitSchedule = rtsTrue;
 172 #endif
 173
 174 #if !defined(mingw32_HOST_OS)
 175 #define FORKPROCESS_PRIMOP_SUPPORTED
 176 #endif
 177
 178 /* -----------------------------------------------------------------------------
 179  * static function prototypes
 180  * -------------------------------------------------------------------------- */
 181
 182 static Capability *schedule (Capability *initialCapability, Task *task);
 183
 184 //
 185 // These function all encapsulate parts of the scheduler loop, and are
 186 // abstracted only to make the structure and control flow of the
 187 // scheduler clearer.
 188 //
 189 static void schedulePreLoop (void);
 190 #if defined(THREADED_RTS)
 191 static void schedulePushWork(Capability *cap, Task *task);
 192 #endif
 193 static void scheduleStartSignalHandlers (Capability *cap);
 194 static void scheduleCheckBlockedThreads (Capability *cap);
 195 static void scheduleCheckWakeupThreads(Capability *cap USED_IF_NOT_THREADS);
 196 static void scheduleCheckBlackHoles (Capability *cap);
 197 static void scheduleDetectDeadlock (Capability *cap, Task *task);
 198 #if defined(GRAN)
 199 static StgTSO *scheduleProcessEvent(rtsEvent *event);
 200 #endif
 201 #if defined(PARALLEL_HASKELL)
 202 static StgTSO *scheduleSendPendingMessages(void);
 203 static void scheduleActivateSpark(void);
 204 static rtsBool scheduleGetRemoteWork(rtsBool *receivedFinish);
 205 #endif
 206 #if defined(PAR) || defined(GRAN)
 207 static void scheduleGranParReport(void);
 208 #endif
 209 static void schedulePostRunThread(void);
 210 static rtsBool scheduleHandleHeapOverflow( Capability *cap, StgTSO *t );
 211 static void scheduleHandleStackOverflow( Capability *cap, Task *task,
 212                                          StgTSO *t);
 213 static rtsBool scheduleHandleYield( Capability *cap, StgTSO *t,
 214                                     nat prev_what_next );
 215 static void scheduleHandleThreadBlocked( StgTSO *t );
 216 static rtsBool scheduleHandleThreadFinished( Capability *cap, Task *task,
 217                                              StgTSO *t );
 218 static rtsBool scheduleNeedHeapProfile(rtsBool ready_to_gc);
 219 static Capability *scheduleDoGC(Capability *cap, Task *task,
 220                                 rtsBool force_major);
 221
 222 static rtsBool checkBlackHoles(Capability *cap);
 223
 224 static StgTSO *threadStackOverflow(Capability *cap, StgTSO *tso);
 225
 226 static void deleteThread (Capability *cap, StgTSO *tso);
 227 static void deleteAllThreads (Capability *cap);
 228
 229 #ifdef FORKPROCESS_PRIMOP_SUPPORTED
 230 static void deleteThread_(Capability *cap, StgTSO *tso);
 231 #endif
 232
 233 #if defined(PARALLEL_HASKELL)
 234 StgTSO * createSparkThread(rtsSpark spark);
 235 StgTSO * activateSpark (rtsSpark spark);
 236 #endif
 237
 238 #ifdef DEBUG
 239 static char *whatNext_strs[] = {
 240   "(unknown)",
 241   "ThreadRunGHC",
 242   "ThreadInterpret",
 243   "ThreadKilled",
 244   "ThreadRelocated",
 245   "ThreadComplete"
 246 };
 247 #endif
 248
 249 /* -----------------------------------------------------------------------------
 250  * Putting a thread on the run queue: different scheduling policies
 251  * -------------------------------------------------------------------------- */
 252
 253 STATIC_INLINE void
 254 addToRunQueue( Capability *cap, StgTSO *t )
 255 {
 256 #if defined(PARALLEL_HASKELL)
 257     if (RtsFlags.ParFlags.doFairScheduling) {
 258         // this does round-robin scheduling; good for concurrency
 259         appendToRunQueue(cap,t);
 260     } else {
 261         // this does unfair scheduling; good for parallelism
 262         pushOnRunQueue(cap,t);
 263     }
 264 #else
 265     // this does round-robin scheduling; good for concurrency
 266     appendToRunQueue(cap,t);
 267 #endif
 268 }
 269
 270 /* ---------------------------------------------------------------------------
 271    Main scheduling loop.
 272
 273    We use round-robin scheduling, each thread returning to the
 274    scheduler loop when one of these conditions is detected:
 275
 276       * out of heap space
 277       * timer expires (thread yields)
 278       * thread blocks
 279       * thread ends
 280       * stack overflow
 281
 282    GRAN version:
 283      In a GranSim setup this loop iterates over the global event queue.
 284      This revolves around the global event queue, which determines what
 285      to do next. Therefore, it's more complicated than either the
 286      concurrent or the parallel (GUM) setup.
 287
 288    GUM version:
 289      GUM iterates over incoming messages.
 290      It starts with nothing to do (thus CurrentTSO == END_TSO_QUEUE),
 291      and sends out a fish whenever it has nothing to do; in-between
 292      doing the actual reductions (shared code below) it processes the
 293      incoming messages and deals with delayed operations
 294      (see PendingFetches).
 295      This is not the ugliest code you could imagine, but it's bloody close.
 296
 297    ------------------------------------------------------------------------ */
 298
 299 static Capability *
 300 schedule (Capability *initialCapability, Task *task)
 301 {
 302   StgTSO *t;
 303   Capability *cap;
 304   StgThreadReturnCode ret;
 305 #if defined(GRAN)
 306   rtsEvent *event;
 307 #elif defined(PARALLEL_HASKELL)
 308   StgTSO *tso;
 309   GlobalTaskId pe;
 310   rtsBool receivedFinish = rtsFalse;
 311 # if defined(DEBUG)
 312   nat tp_size, sp_size; // stats only
 313 # endif
 314 #endif
 315   nat prev_what_next;
 316   rtsBool ready_to_gc;
 317 #if defined(THREADED_RTS)
 318   rtsBool first = rtsTrue;
 319 #endif
 320
 321   cap = initialCapability;
 322
 323   // Pre-condition: this task owns initialCapability.
 324   // The sched_mutex is *NOT* held
 325   // NB. on return, we still hold a capability.
 326
 327   debugTrace (DEBUG_sched,
 328               "### NEW SCHEDULER LOOP (task: %p, cap: %p)",
 329               task, initialCapability);
 330
 331   schedulePreLoop();
 332
 333   // -----------------------------------------------------------
 334   // Scheduler loop starts here:
 335
 336 #if defined(PARALLEL_HASKELL)
 337 #define TERMINATION_CONDITION        (!receivedFinish)
 338 #elif defined(GRAN)
 339 #define TERMINATION_CONDITION        ((event = get_next_event()) != (rtsEvent*)NULL)
 340 #else
 341 #define TERMINATION_CONDITION        rtsTrue
 342 #endif
 343
 344   while (TERMINATION_CONDITION) {
 345
 346 #if defined(GRAN)
 347       /* Choose the processor with the next event */
 348       CurrentProc = event->proc;
 349       CurrentTSO = event->tso;
 350 #endif
 351
 352 #if defined(THREADED_RTS)
 353       if (first) {
 354           // don't yield the first time, we want a chance to run this
 355           // thread for a bit, even if there are others banging at the
 356           // door.
 357           first = rtsFalse;
 358           ASSERT_FULL_CAPABILITY_INVARIANTS(cap,task);
 359       } else {
 360           // Yield the capability to higher-priority tasks if necessary.
 361           yieldCapability(&cap, task);
 362       }
 363 #endif
 364
 365 #if defined(THREADED_RTS)
 366       schedulePushWork(cap,task);
 367 #endif
 368
 369     // Check whether we have re-entered the RTS from Haskell without
 370     // going via suspendThread()/resumeThread (i.e. a 'safe' foreign
 371     // call).
 372     if (cap->in_haskell) {
 373           errorBelch("schedule: re-entered unsafely.\n"
 374                      "   Perhaps a 'foreign import unsafe' should be 'safe'?");
 375           stg_exit(EXIT_FAILURE);
 376     }
 377
 378     // The interruption / shutdown sequence.
 379     //
 380     // In order to cleanly shut down the runtime, we want to:
 381     //   * make sure that all main threads return to their callers
 382     //     with the state 'Interrupted'.
 383     //   * clean up all OS threads assocated with the runtime
 384     //   * free all memory etc.
 385     //
 386     // So the sequence for ^C goes like this:
 387     //
 388     //   * ^C handler sets sched_state := SCHED_INTERRUPTING and
 389     //     arranges for some Capability to wake up
 390     //
 391     //   * all threads in the system are halted, and the zombies are
 392     //     placed on the run queue for cleaning up.  We acquire all
 393     //     the capabilities in order to delete the threads, this is
 394     //     done by scheduleDoGC() for convenience (because GC already
 395     //     needs to acquire all the capabilities).  We can't kill
 396     //     threads involved in foreign calls.
 397     //
 398     //   * somebody calls shutdownHaskell(), which calls exitScheduler()
 399     //
 400     //   * sched_state := SCHED_SHUTTING_DOWN
 401     //
 402     //   * all workers exit when the run queue on their capability
 403     //     drains.  All main threads will also exit when their TSO
 404     //     reaches the head of the run queue and they can return.
 405     //
 406     //   * eventually all Capabilities will shut down, and the RTS can
 407     //     exit.
 408     //
 409     //   * We might be left with threads blocked in foreign calls,
 410     //     we should really attempt to kill these somehow (TODO);
 411
 412     switch (sched_state) {
 413     case SCHED_RUNNING:
 414         break;
 415     case SCHED_INTERRUPTING:
 416         debugTrace(DEBUG_sched, "SCHED_INTERRUPTING");
 417 #if defined(THREADED_RTS)
 418         discardSparksCap(cap);
 419 #endif
 420         /* scheduleDoGC() deletes all the threads */
 421         cap = scheduleDoGC(cap,task,rtsFalse);
 422         break;
 423     case SCHED_SHUTTING_DOWN:
 424         debugTrace(DEBUG_sched, "SCHED_SHUTTING_DOWN");
 425         // If we are a worker, just exit.  If we're a bound thread
 426         // then we will exit below when we've removed our TSO from
 427         // the run queue.
 428         if (task->tso == NULL && emptyRunQueue(cap)) {
 429             return cap;
 430         }
 431         break;
 432     default:
 433         barf("sched_state: %d", sched_state);
 434     }
 435
 436 #if defined(THREADED_RTS)
 437     // If the run queue is empty, take a spark and turn it into a thread.
 438     {
 439         if (emptyRunQueue(cap)) {
 440             StgClosure *spark;
 441             spark = findSpark(cap);
 442             if (spark != NULL) {
 443                 debugTrace(DEBUG_sched,
 444                            "turning spark of closure %p into a thread",
 445                            (StgClosure *)spark);
 446                 createSparkThread(cap,spark);
 447             }
 448         }
 449     }
 450 #endif // THREADED_RTS
 451
 452     scheduleStartSignalHandlers(cap);
 453
 454     // Only check the black holes here if we've nothing else to do.
 455     // During normal execution, the black hole list only gets checked
 456     // at GC time, to avoid repeatedly traversing this possibly long
 457     // list each time around the scheduler.
 458     if (emptyRunQueue(cap)) { scheduleCheckBlackHoles(cap); }
 459
 460     scheduleCheckWakeupThreads(cap);
 461
 462     scheduleCheckBlockedThreads(cap);
 463
 464     scheduleDetectDeadlock(cap,task);
 465 #if defined(THREADED_RTS)
 466     cap = task->cap;    // reload cap, it might have changed
 467 #endif
 468
 469     // Normally, the only way we can get here with no threads to
 470     // run is if a keyboard interrupt received during
 471     // scheduleCheckBlockedThreads() or scheduleDetectDeadlock().
 472     // Additionally, it is not fatal for the
 473     // threaded RTS to reach here with no threads to run.
 474     //
 475     // win32: might be here due to awaitEvent() being abandoned
 476     // as a result of a console event having been delivered.
 477     if ( emptyRunQueue(cap) ) {
 478 #if !defined(THREADED_RTS) && !defined(mingw32_HOST_OS)
 479         ASSERT(sched_state >= SCHED_INTERRUPTING);
 480 #endif
 481         continue; // nothing to do
 482     }
 483
 484 #if defined(PARALLEL_HASKELL)
 485     scheduleSendPendingMessages();
 486     if (emptyRunQueue(cap) && scheduleActivateSpark())
 487         continue;
 488
 489 #if defined(SPARKS)
 490     ASSERT(next_fish_to_send_at==0);  // i.e. no delayed fishes left!
 491 #endif
 492
 493     /* If we still have no work we need to send a FISH to get a spark
 494        from another PE */
 495     if (emptyRunQueue(cap)) {
 496         if (!scheduleGetRemoteWork(&receivedFinish)) continue;
 497         ASSERT(rtsFalse); // should not happen at the moment
 498     }
 499     // from here: non-empty run queue.
 500     //  TODO: merge above case with this, only one call processMessages() !
 501     if (PacketsWaiting()) {  /* process incoming messages, if
 502                                 any pending...  only in else
 503                                 because getRemoteWork waits for
 504                                 messages as well */
 505         receivedFinish = processMessages();
 506     }
 507 #endif
 508
 509 #if defined(GRAN)
 510     scheduleProcessEvent(event);
 511 #endif
 512
 513     //
 514     // Get a thread to run
 515     //
 516     t = popRunQueue(cap);
 517
 518 #if defined(GRAN) || defined(PAR)
 519     scheduleGranParReport(); // some kind of debuging output
 520 #else
 521     // Sanity check the thread we're about to run.  This can be
 522     // expensive if there is lots of thread switching going on...
 523     IF_DEBUG(sanity,checkTSO(t));
 524 #endif
 525
 526 #if defined(THREADED_RTS)
 527     // Check whether we can run this thread in the current task.
 528     // If not, we have to pass our capability to the right task.
 529     {
 530         Task *bound = t->bound;
 531
 532         if (bound) {
 533             if (bound == task) {
 534                 debugTrace(DEBUG_sched,
 535                            "### Running thread %lu in bound thread", (unsigned long)t->id);
 536                 // yes, the Haskell thread is bound to the current native thread
 537             } else {
 538                 debugTrace(DEBUG_sched,
 539                            "### thread %lu bound to another OS thread", (unsigned long)t->id);
 540                 // no, bound to a different Haskell thread: pass to that thread
 541                 pushOnRunQueue(cap,t);
 542                 continue;
 543             }
 544         } else {
 545             // The thread we want to run is unbound.
 546             if (task->tso) {
 547                 debugTrace(DEBUG_sched,
 548                            "### this OS thread cannot run thread %lu", (unsigned long)t->id);
 549                 // no, the current native thread is bound to a different
 550                 // Haskell thread, so pass it to any worker thread
 551                 pushOnRunQueue(cap,t);
 552                 continue;
 553             }
 554         }
 555     }
 556 #endif
 557
 558     cap->r.rCurrentTSO = t;
 559
 560     /* context switches are initiated by the timer signal, unless
 561      * the user specified "context switch as often as possible", with
 562      * +RTS -C0
 563      */
 564     if (RtsFlags.ConcFlags.ctxtSwitchTicks == 0
 565         && !emptyThreadQueues(cap)) {
 566         context_switch = 1;
 567     }
 568
 569 run_thread:
 570
 571     debugTrace(DEBUG_sched, "-->> running thread %ld %s ...",
 572                               (long)t->id, whatNext_strs[t->what_next]);
 573
 574     startHeapProfTimer();
 575
 576     // Check for exceptions blocked on this thread
 577     maybePerformBlockedException (cap, t);
 578
 579     // ----------------------------------------------------------------------
 580     // Run the current thread
 581
 582     ASSERT_FULL_CAPABILITY_INVARIANTS(cap,task);
 583     ASSERT(t->cap == cap);
 584
 585     prev_what_next = t->what_next;
 586
 587     errno = t->saved_errno;
 588 #if mingw32_HOST_OS
 589     SetLastError(t->saved_winerror);
 590 #endif
 591
 592     cap->in_haskell = rtsTrue;
 593
 594     dirtyTSO(t);
 595
 596 #if defined(THREADED_RTS)
 597     if (recent_activity == ACTIVITY_DONE_GC) {
 598         // ACTIVITY_DONE_GC means we turned off the timer signal to
 599         // conserve power (see #1623).  Re-enable it here.
 600         nat prev;
 601         prev = xchg(&recent_activity, ACTIVITY_YES);
 602         if (prev == ACTIVITY_DONE_GC) {
 603             startTimer();
 604         }
 605     } else {
 606         recent_activity = ACTIVITY_YES;
 607     }
 608 #endif
 609
 610     switch (prev_what_next) {
 611
 612     case ThreadKilled:
 613     case ThreadComplete:
 614         /* Thread already finished, return to scheduler. */
 615         ret = ThreadFinished;
 616         break;
 617
 618     case ThreadRunGHC:
 619     {
 620         StgRegTable *r;
 621         r = StgRun((StgFunPtr) stg_returnToStackTop, &cap->r);
 622         cap = regTableToCapability(r);
 623         ret = r->rRet;
 624         break;
 625     }
 626
 627     case ThreadInterpret:
 628         cap = interpretBCO(cap);
 629         ret = cap->r.rRet;
 630         break;
 631
 632     default:
 633         barf("schedule: invalid what_next field");
 634     }
 635
 636     cap->in_haskell = rtsFalse;
 637
 638     // The TSO might have moved, eg. if it re-entered the RTS and a GC
 639     // happened.  So find the new location:
 640     t = cap->r.rCurrentTSO;
 641
 642     // We have run some Haskell code: there might be blackhole-blocked
 643     // threads to wake up now.
 644     // Lock-free test here should be ok, we're just setting a flag.
 645     if ( blackhole_queue != END_TSO_QUEUE ) {
 646         blackholes_need_checking = rtsTrue;
 647     }
 648
 649     // And save the current errno in this thread.
 650     // XXX: possibly bogus for SMP because this thread might already
 651     // be running again, see code below.
 652     t->saved_errno = errno;
 653 #if mingw32_HOST_OS
 654     // Similarly for Windows error code
 655     t->saved_winerror = GetLastError();
 656 #endif
 657
 658 #if defined(THREADED_RTS)
 659     // If ret is ThreadBlocked, and this Task is bound to the TSO that
 660     // blocked, we are in limbo - the TSO is now owned by whatever it
 661     // is blocked on, and may in fact already have been woken up,
 662     // perhaps even on a different Capability.  It may be the case
 663     // that task->cap != cap.  We better yield this Capability
 664     // immediately and return to normaility.
 665     if (ret == ThreadBlocked) {
 666         debugTrace(DEBUG_sched,
 667                    "--<< thread %lu (%s) stopped: blocked",
 668                    (unsigned long)t->id, whatNext_strs[t->what_next]);
 669         continue;
 670     }
 671 #endif
 672
 673     ASSERT_FULL_CAPABILITY_INVARIANTS(cap,task);
 674     ASSERT(t->cap == cap);
 675
 676     // ----------------------------------------------------------------------
 677
 678     // Costs for the scheduler are assigned to CCS_SYSTEM
 679     stopHeapProfTimer();
 680 #if defined(PROFILING)
 681     CCCS = CCS_SYSTEM;
 682 #endif
 683
 684     schedulePostRunThread();
 685
 686     ready_to_gc = rtsFalse;
 687
 688     switch (ret) {
 689     case HeapOverflow:
 690         ready_to_gc = scheduleHandleHeapOverflow(cap,t);
 691         break;
 692
 693     case StackOverflow:
 694         scheduleHandleStackOverflow(cap,task,t);
 695         break;
 696
 697     case ThreadYielding:
 698         if (scheduleHandleYield(cap, t, prev_what_next)) {
 699             // shortcut for switching between compiler/interpreter:
 700             goto run_thread;
 701         }
 702         break;
 703
 704     case ThreadBlocked:
 705         scheduleHandleThreadBlocked(t);
 706         break;
 707
 708     case ThreadFinished:
 709         if (scheduleHandleThreadFinished(cap, task, t)) return cap;
 710         ASSERT_FULL_CAPABILITY_INVARIANTS(cap,task);
 711         break;
 712
 713     default:
 714       barf("schedule: invalid thread return code %d", (int)ret);
 715     }
 716
 717     if (ready_to_gc || scheduleNeedHeapProfile(ready_to_gc)) {
 718       cap = scheduleDoGC(cap,task,rtsFalse);
 719     }
 720   } /* end of while() */
 721
 722   debugTrace(PAR_DEBUG_verbose,
 723              "== Leaving schedule() after having received Finish");
 724 }
 725
 726 /* ----------------------------------------------------------------------------
 727  * Setting up the scheduler loop
 728  * ------------------------------------------------------------------------- */
 729
 730 static void
 731 schedulePreLoop(void)
 732 {
 733 #if defined(GRAN)
 734     /* set up first event to get things going */
 735     /* ToDo: assign costs for system setup and init MainTSO ! */
 736     new_event(CurrentProc, CurrentProc, CurrentTime[CurrentProc],
 737               ContinueThread,
 738               CurrentTSO, (StgClosure*)NULL, (rtsSpark*)NULL);
 739
 740     debugTrace (DEBUG_gran,
 741                 "GRAN: Init CurrentTSO (in schedule) = %p",
 742                 CurrentTSO);
 743     IF_DEBUG(gran, G_TSO(CurrentTSO, 5));
 744
 745     if (RtsFlags.GranFlags.Light) {
 746         /* Save current time; GranSim Light only */
 747         CurrentTSO->gran.clock = CurrentTime[CurrentProc];
 748     }
 749 #endif
 750 }
 751
 752 /* -----------------------------------------------------------------------------
 753  * schedulePushWork()
 754  *
 755  * Push work to other Capabilities if we have some.
 756  * -------------------------------------------------------------------------- */
 757
 758 #if defined(THREADED_RTS)
 759 static void
 760 schedulePushWork(Capability *cap USED_IF_THREADS,
 761                  Task *task      USED_IF_THREADS)
 762 {
 763     Capability *free_caps[n_capabilities], *cap0;
 764     nat i, n_free_caps;
 765
 766     // migration can be turned off with +RTS -qg
 767     if (!RtsFlags.ParFlags.migrate) return;
 768
 769     // Check whether we have more threads on our run queue, or sparks
 770     // in our pool, that we could hand to another Capability.
 771     if ((emptyRunQueue(cap) || cap->run_queue_hd->link == END_TSO_QUEUE)
 772         && sparkPoolSizeCap(cap) < 2) {
 773         return;
 774     }
 775
 776     // First grab as many free Capabilities as we can.
 777     for (i=0, n_free_caps=0; i < n_capabilities; i++) {
 778         cap0 = &capabilities[i];
 779         if (cap != cap0 && tryGrabCapability(cap0,task)) {
 780             if (!emptyRunQueue(cap0) || cap->returning_tasks_hd != NULL) {
 781                 // it already has some work, we just grabbed it at
 782                 // the wrong moment.  Or maybe it's deadlocked!
 783                 releaseCapability(cap0);
 784             } else {
 785                 free_caps[n_free_caps++] = cap0;
 786             }
 787         }
 788     }
 789
 790     // we now have n_free_caps free capabilities stashed in
 791     // free_caps[].  Share our run queue equally with them.  This is
 792     // probably the simplest thing we could do; improvements we might
 793     // want to do include:
 794     //
 795     //   - giving high priority to moving relatively new threads, on
 796     //     the gournds that they haven't had time to build up a
 797     //     working set in the cache on this CPU/Capability.
 798     //
 799     //   - giving low priority to moving long-lived threads
 800
 801     if (n_free_caps > 0) {
 802         StgTSO *prev, *t, *next;
 803         rtsBool pushed_to_all;
 804
 805         debugTrace(DEBUG_sched, "excess threads on run queue and %d free capabilities, sharing...", n_free_caps);
 806
 807         i = 0;
 808         pushed_to_all = rtsFalse;
 809
 810         if (cap->run_queue_hd != END_TSO_QUEUE) {
 811             prev = cap->run_queue_hd;
 812             t = prev->link;
 813             prev->link = END_TSO_QUEUE;
 814             for (; t != END_TSO_QUEUE; t = next) {
 815                 next = t->link;
 816                 t->link = END_TSO_QUEUE;
 817                 if (t->what_next == ThreadRelocated
 818                     || t->bound == task // don't move my bound thread
 819                     || tsoLocked(t)) {  // don't move a locked thread
 820                     prev->link = t;
 821                     prev = t;
 822                 } else if (i == n_free_caps) {
 823                     pushed_to_all = rtsTrue;
 824                     i = 0;
 825                     // keep one for us
 826                     prev->link = t;
 827                     prev = t;
 828                 } else {
 829                     debugTrace(DEBUG_sched, "pushing thread %lu to capability %d", (unsigned long)t->id, free_caps[i]->no);
 830                     appendToRunQueue(free_caps[i],t);
 831                     if (t->bound) { t->bound->cap = free_caps[i]; }
 832                     t->cap = free_caps[i];
 833                     i++;
 834                 }
 835             }
 836             cap->run_queue_tl = prev;
 837         }
 838
 839         // If there are some free capabilities that we didn't push any
 840         // threads to, then try to push a spark to each one.
 841         if (!pushed_to_all) {
 842             StgClosure *spark;
 843             // i is the next free capability to push to
 844             for (; i < n_free_caps; i++) {
 845                 if (emptySparkPoolCap(free_caps[i])) {
 846                     spark = findSpark(cap);
 847                     if (spark != NULL) {
 848                         debugTrace(DEBUG_sched, "pushing spark %p to capability %d", spark, free_caps[i]->no);
 849                         newSpark(&(free_caps[i]->r), spark);
 850                     }
 851                 }
 852             }
 853         }
 854
 855         // release the capabilities
 856         for (i = 0; i < n_free_caps; i++) {
 857             task->cap = free_caps[i];
 858             releaseCapability(free_caps[i]);
 859         }
 860     }
 861     task->cap = cap; // reset to point to our Capability.
 862 }
 863 #endif
 864
 865 /* ----------------------------------------------------------------------------
 866  * Start any pending signal handlers
 867  * ------------------------------------------------------------------------- */
 868
 869 #if defined(RTS_USER_SIGNALS) && !defined(THREADED_RTS)
 870 static void
 871 scheduleStartSignalHandlers(Capability *cap)
 872 {
 873     if (RtsFlags.MiscFlags.install_signal_handlers && signals_pending()) {
 874         // safe outside the lock
 875         startSignalHandlers(cap);
 876     }
 877 }
 878 #else
 879 static void
 880 scheduleStartSignalHandlers(Capability *cap STG_UNUSED)
 881 {
 882 }
 883 #endif
 884
 885 /* ----------------------------------------------------------------------------
 886  * Check for blocked threads that can be woken up.
 887  * ------------------------------------------------------------------------- */
 888
 889 static void
 890 scheduleCheckBlockedThreads(Capability *cap USED_IF_NOT_THREADS)
 891 {
 892 #if !defined(THREADED_RTS)
 893     //
 894     // Check whether any waiting threads need to be woken up.  If the
 895     // run queue is empty, and there are no other tasks running, we
 896     // can wait indefinitely for something to happen.
 897     //
 898     if ( !emptyQueue(blocked_queue_hd) || !emptyQueue(sleeping_queue) )
 899     {
 900         awaitEvent( emptyRunQueue(cap) && !blackholes_need_checking );
 901     }
 902 #endif
 903 }
 904
 905
 906 /* ----------------------------------------------------------------------------
 907  * Check for threads woken up by other Capabilities
 908  * ------------------------------------------------------------------------- */
 909
 910 static void
 911 scheduleCheckWakeupThreads(Capability *cap USED_IF_THREADS)
 912 {
 913 #if defined(THREADED_RTS)
 914     // Any threads that were woken up by other Capabilities get
 915     // appended to our run queue.
 916     if (!emptyWakeupQueue(cap)) {
 917         ACQUIRE_LOCK(&cap->lock);
 918         if (emptyRunQueue(cap)) {
 919             cap->run_queue_hd = cap->wakeup_queue_hd;
 920             cap->run_queue_tl = cap->wakeup_queue_tl;
 921         } else {
 922             cap->run_queue_tl->link = cap->wakeup_queue_hd;
 923             cap->run_queue_tl = cap->wakeup_queue_tl;
 924         }
 925         cap->wakeup_queue_hd = cap->wakeup_queue_tl = END_TSO_QUEUE;
 926         RELEASE_LOCK(&cap->lock);
 927     }
 928 #endif
 929 }
 930
 931 /* ----------------------------------------------------------------------------
 932  * Check for threads blocked on BLACKHOLEs that can be woken up
 933  * ------------------------------------------------------------------------- */
 934 static void
 935 scheduleCheckBlackHoles (Capability *cap)
 936 {
 937     if ( blackholes_need_checking ) // check without the lock first
 938     {
 939         ACQUIRE_LOCK(&sched_mutex);
 940         if ( blackholes_need_checking ) {
 941             checkBlackHoles(cap);
 942             blackholes_need_checking = rtsFalse;
 943         }
 944         RELEASE_LOCK(&sched_mutex);
 945     }
 946 }
 947
 948 /* ----------------------------------------------------------------------------
 949  * Detect deadlock conditions and attempt to resolve them.
 950  * ------------------------------------------------------------------------- */
 951
 952 static void
 953 scheduleDetectDeadlock (Capability *cap, Task *task)
 954 {
 955
 956 #if defined(PARALLEL_HASKELL)
 957     // ToDo: add deadlock detection in GUM (similar to THREADED_RTS) -- HWL
 958     return;
 959 #endif
 960
 961     /*
 962      * Detect deadlock: when we have no threads to run, there are no
 963      * threads blocked, waiting for I/O, or sleeping, and all the
 964      * other tasks are waiting for work, we must have a deadlock of
 965      * some description.
 966      */
 967     if ( emptyThreadQueues(cap) )
 968     {
 969 #if defined(THREADED_RTS)
 970         /*
 971          * In the threaded RTS, we only check for deadlock if there
 972          * has been no activity in a complete timeslice.  This means
 973          * we won't eagerly start a full GC just because we don't have
 974          * any threads to run currently.
 975          */
 976         if (recent_activity != ACTIVITY_INACTIVE) return;
 977 #endif
 978
 979         debugTrace(DEBUG_sched, "deadlocked, forcing major GC...");
 980
 981         // Garbage collection can release some new threads due to
 982         // either (a) finalizers or (b) threads resurrected because
 983         // they are unreachable and will therefore be sent an
 984         // exception.  Any threads thus released will be immediately
 985         // runnable.
 986         cap = scheduleDoGC (cap, task, rtsTrue/*force  major GC*/);
 987
 988         recent_activity = ACTIVITY_DONE_GC;
 989         // disable timer signals (see #1623)
 990         stopTimer();
 991
 992         if ( !emptyRunQueue(cap) ) return;
 993
 994 #if defined(RTS_USER_SIGNALS) && !defined(THREADED_RTS)
 995         /* If we have user-installed signal handlers, then wait
 996          * for signals to arrive rather then bombing out with a
 997          * deadlock.
 998          */
 999         if ( RtsFlags.MiscFlags.install_signal_handlers && anyUserHandlers() ) {
1000             debugTrace(DEBUG_sched,
1001                        "still deadlocked, waiting for signals...");
1002
1003             awaitUserSignals();
1004
1005             if (signals_pending()) {
1006                 startSignalHandlers(cap);
1007             }
1008
1009             // either we have threads to run, or we were interrupted:
1010             ASSERT(!emptyRunQueue(cap) || sched_state >= SCHED_INTERRUPTING);
1011         }
1012 #endif
1013
1014 #if !defined(THREADED_RTS)
1015         /* Probably a real deadlock.  Send the current main thread the
1016          * Deadlock exception.
1017          */
1018         if (task->tso) {
1019             switch (task->tso->why_blocked) {
1020             case BlockedOnSTM:
1021             case BlockedOnBlackHole:
1022             case BlockedOnException:
1023             case BlockedOnMVar:
1024                 throwToSingleThreaded(cap, task->tso,
1025                                       (StgClosure *)NonTermination_closure);
1026                 return;
1027             default:
1028                 barf("deadlock: main thread blocked in a strange way");
1029             }
1030         }
1031         return;
1032 #endif
1033     }
1034 }
1035
1036 /* ----------------------------------------------------------------------------
1037  * Process an event (GRAN only)
1038  * ------------------------------------------------------------------------- */
1039
1040 #if defined(GRAN)
1041 static StgTSO *
1042 scheduleProcessEvent(rtsEvent *event)
1043 {
1044     StgTSO *t;
1045
1046     if (RtsFlags.GranFlags.Light)
1047       GranSimLight_enter_system(event, &ActiveTSO); // adjust ActiveTSO etc
1048
1049     /* adjust time based on time-stamp */
1050     if (event->time > CurrentTime[CurrentProc] &&
1051         event->evttype != ContinueThread)
1052       CurrentTime[CurrentProc] = event->time;
1053
1054     /* Deal with the idle PEs (may issue FindWork or MoveSpark events) */
1055     if (!RtsFlags.GranFlags.Light)
1056       handleIdlePEs();
1057
1058     IF_DEBUG(gran, debugBelch("GRAN: switch by event-type\n"));
1059
1060     /* main event dispatcher in GranSim */
1061     switch (event->evttype) {
1062       /* Should just be continuing execution */
1063     case ContinueThread:
1064       IF_DEBUG(gran, debugBelch("GRAN: doing ContinueThread\n"));
1065       /* ToDo: check assertion
1066       ASSERT(run_queue_hd != (StgTSO*)NULL &&
1067              run_queue_hd != END_TSO_QUEUE);
1068       */
1069       /* Ignore ContinueThreads for fetching threads (if synchr comm) */
1070       if (!RtsFlags.GranFlags.DoAsyncFetch &&
1071           procStatus[CurrentProc]==Fetching) {
1072         debugBelch("ghuH: Spurious ContinueThread while Fetching ignored; TSO %d (%p) [PE %d]\n",
1073               CurrentTSO->id, CurrentTSO, CurrentProc);
1074         goto next_thread;
1075       }
1076       /* Ignore ContinueThreads for completed threads */
1077       if (CurrentTSO->what_next == ThreadComplete) {
1078         debugBelch("ghuH: found a ContinueThread event for completed thread %d (%p) [PE %d] (ignoring ContinueThread)\n",
1079               CurrentTSO->id, CurrentTSO, CurrentProc);
1080         goto next_thread;
1081       }
1082       /* Ignore ContinueThreads for threads that are being migrated */
1083       if (PROCS(CurrentTSO)==Nowhere) {
1084         debugBelch("ghuH: trying to run the migrating TSO %d (%p) [PE %d] (ignoring ContinueThread)\n",
1085               CurrentTSO->id, CurrentTSO, CurrentProc);
1086         goto next_thread;
1087       }
1088       /* The thread should be at the beginning of the run queue */
1089       if (CurrentTSO!=run_queue_hds[CurrentProc]) {
1090         debugBelch("ghuH: TSO %d (%p) [PE %d] is not at the start of the run_queue when doing a ContinueThread\n",
1091               CurrentTSO->id, CurrentTSO, CurrentProc);
1092         break; // run the thread anyway
1093       }
1094       /*
1095       new_event(proc, proc, CurrentTime[proc],
1096                 FindWork,
1097                 (StgTSO*)NULL, (StgClosure*)NULL, (rtsSpark*)NULL);
1098       goto next_thread;
1099       */ /* Catches superfluous CONTINUEs -- should be unnecessary */
1100       break; // now actually run the thread; DaH Qu'vam yImuHbej
1101
1102     case FetchNode:
1103       do_the_fetchnode(event);
1104       goto next_thread;             /* handle next event in event queue  */
1105
1106     case GlobalBlock:
1107       do_the_globalblock(event);
1108       goto next_thread;             /* handle next event in event queue  */
1109
1110     case FetchReply:
1111       do_the_fetchreply(event);
1112       goto next_thread;             /* handle next event in event queue  */
1113
1114     case UnblockThread:   /* Move from the blocked queue to the tail of */
1115       do_the_unblock(event);
1116       goto next_thread;             /* handle next event in event queue  */
1117
1118     case ResumeThread:  /* Move from the blocked queue to the tail of */
1119       /* the runnable queue ( i.e. Qu' SImqa'lu') */
1120       event->tso->gran.blocktime +=
1121         CurrentTime[CurrentProc] - event->tso->gran.blockedat;
1122       do_the_startthread(event);
1123       goto next_thread;             /* handle next event in event queue  */
1124
1125     case StartThread:
1126       do_the_startthread(event);
1127       goto next_thread;             /* handle next event in event queue  */
1128
1129     case MoveThread:
1130       do_the_movethread(event);
1131       goto next_thread;             /* handle next event in event queue  */
1132
1133     case MoveSpark:
1134       do_the_movespark(event);
1135       goto next_thread;             /* handle next event in event queue  */
1136
1137     case FindWork:
1138       do_the_findwork(event);
1139       goto next_thread;             /* handle next event in event queue  */
1140
1141     default:
1142       barf("Illegal event type %u\n", event->evttype);
1143     }  /* switch */
1144
1145     /* This point was scheduler_loop in the old RTS */
1146
1147     IF_DEBUG(gran, debugBelch("GRAN: after main switch\n"));
1148
1149     TimeOfLastEvent = CurrentTime[CurrentProc];
1150     TimeOfNextEvent = get_time_of_next_event();
1151     IgnoreEvents=(TimeOfNextEvent==0); // HWL HACK
1152     // CurrentTSO = ThreadQueueHd;
1153
1154     IF_DEBUG(gran, debugBelch("GRAN: time of next event is: %ld\n",
1155                          TimeOfNextEvent));
1156
1157     if (RtsFlags.GranFlags.Light)
1158       GranSimLight_leave_system(event, &ActiveTSO);
1159
1160     EndOfTimeSlice = CurrentTime[CurrentProc]+RtsFlags.GranFlags.time_slice;
1161
1162     IF_DEBUG(gran,
1163              debugBelch("GRAN: end of time-slice is %#lx\n", EndOfTimeSlice));
1164
1165     /* in a GranSim setup the TSO stays on the run queue */
1166     t = CurrentTSO;
1167     /* Take a thread from the run queue. */
1168     POP_RUN_QUEUE(t); // take_off_run_queue(t);
1169
1170     IF_DEBUG(gran,
1171              debugBelch("GRAN: About to run current thread, which is\n");
1172              G_TSO(t,5));
1173
1174     context_switch = 0; // turned on via GranYield, checking events and time slice
1175
1176     IF_DEBUG(gran,
1177              DumpGranEvent(GR_SCHEDULE, t));
1178
1179     procStatus[CurrentProc] = Busy;
1180 }
1181 #endif // GRAN
1182
1183 /* ----------------------------------------------------------------------------
1184  * Send pending messages (PARALLEL_HASKELL only)
1185  * ------------------------------------------------------------------------- */
1186
1187 #if defined(PARALLEL_HASKELL)
1188 static StgTSO *
1189 scheduleSendPendingMessages(void)
1190 {
1191     StgSparkPool *pool;
1192     rtsSpark spark;
1193     StgTSO *t;
1194
1195 # if defined(PAR) // global Mem.Mgmt., omit for now
1196     if (PendingFetches != END_BF_QUEUE) {
1197         processFetches();
1198     }
1199 # endif
1200
1201     if (RtsFlags.ParFlags.BufferTime) {
1202         // if we use message buffering, we must send away all message
1203         // packets which have become too old...
1204         sendOldBuffers();
1205     }
1206 }
1207 #endif
1208
1209 /* ----------------------------------------------------------------------------
1210  * Activate spark threads (PARALLEL_HASKELL only)
1211  * ------------------------------------------------------------------------- */
1212
1213 #if defined(PARALLEL_HASKELL)
1214 static void
1215 scheduleActivateSpark(void)
1216 {
1217 #if defined(SPARKS)
1218   ASSERT(emptyRunQueue());
1219 /* We get here if the run queue is empty and want some work.
1220    We try to turn a spark into a thread, and add it to the run queue,
1221    from where it will be picked up in the next iteration of the scheduler
1222    loop.
1223 */
1224
1225       /* :-[  no local threads => look out for local sparks */
1226       /* the spark pool for the current PE */
1227       pool = &(cap.r.rSparks); // JB: cap = (old) MainCap
1228       if (advisory_thread_count < RtsFlags.ParFlags.maxThreads &&
1229           pool->hd < pool->tl) {
1230         /*
1231          * ToDo: add GC code check that we really have enough heap afterwards!!
1232          * Old comment:
1233          * If we're here (no runnable threads) and we have pending
1234          * sparks, we must have a space problem.  Get enough space
1235          * to turn one of those pending sparks into a
1236          * thread...
1237          */
1238
1239         spark = findSpark(rtsFalse);            /* get a spark */
1240         if (spark != (rtsSpark) NULL) {
1241           tso = createThreadFromSpark(spark);       /* turn the spark into a thread */
1242           IF_PAR_DEBUG(fish, // schedule,
1243                        debugBelch("==== schedule: Created TSO %d (%p); %d threads active\n",
1244                              tso->id, tso, advisory_thread_count));
1245
1246           if (tso==END_TSO_QUEUE) { /* failed to activate spark->back to loop */
1247             IF_PAR_DEBUG(fish, // schedule,
1248                          debugBelch("==^^ failed to create thread from spark @ %lx\n",
1249                             spark));
1250             return rtsFalse; /* failed to generate a thread */
1251           }                  /* otherwise fall through & pick-up new tso */
1252         } else {
1253           IF_PAR_DEBUG(fish, // schedule,
1254                        debugBelch("==^^ no local sparks (spark pool contains only NFs: %d)\n",
1255                              spark_queue_len(pool)));
1256           return rtsFalse;  /* failed to generate a thread */
1257         }
1258         return rtsTrue;  /* success in generating a thread */
1259   } else { /* no more threads permitted or pool empty */
1260     return rtsFalse;  /* failed to generateThread */
1261   }
1262 #else
1263   tso = NULL; // avoid compiler warning only
1264   return rtsFalse;  /* dummy in non-PAR setup */
1265 #endif // SPARKS
1266 }
1267 #endif // PARALLEL_HASKELL
1268
1269 /* ----------------------------------------------------------------------------
1270  * Get work from a remote node (PARALLEL_HASKELL only)
1271  * ------------------------------------------------------------------------- */
1272
1273 #if defined(PARALLEL_HASKELL)
1274 static rtsBool
1275 scheduleGetRemoteWork(rtsBool *receivedFinish)
1276 {
1277   ASSERT(emptyRunQueue());
1278
1279   if (RtsFlags.ParFlags.BufferTime) {
1280         IF_PAR_DEBUG(verbose,
1281                 debugBelch("...send all pending data,"));
1282         {
1283           nat i;
1284           for (i=1; i<=nPEs; i++)
1285             sendImmediately(i); // send all messages away immediately
1286         }
1287   }
1288 # ifndef SPARKS
1289         //++EDEN++ idle() , i.e. send all buffers, wait for work
1290         // suppress fishing in EDEN... just look for incoming messages
1291         // (blocking receive)
1292   IF_PAR_DEBUG(verbose,
1293                debugBelch("...wait for incoming messages...\n"));
1294   *receivedFinish = processMessages(); // blocking receive...
1295
1296         // and reenter scheduling loop after having received something
1297         // (return rtsFalse below)
1298
1299 # else /* activate SPARKS machinery */
1300 /* We get here, if we have no work, tried to activate a local spark, but still
1301    have no work. We try to get a remote spark, by sending a FISH message.
1302    Thread migration should be added here, and triggered when a sequence of
1303    fishes returns without work. */
1304         delay = (RtsFlags.ParFlags.fishDelay!=0ll ? RtsFlags.ParFlags.fishDelay : 0ll);
1305
1306       /* =8-[  no local sparks => look for work on other PEs */
1307         /*
1308          * We really have absolutely no work.  Send out a fish
1309          * (there may be some out there already), and wait for
1310          * something to arrive.  We clearly can't run any threads
1311          * until a SCHEDULE or RESUME arrives, and so that's what
1312          * we're hoping to see.  (Of course, we still have to
1313          * respond to other types of messages.)
1314          */
1315         rtsTime now = msTime() /*CURRENT_TIME*/;
1316         IF_PAR_DEBUG(verbose,
1317                      debugBelch("--  now=%ld\n", now));
1318         IF_PAR_DEBUG(fish, // verbose,
1319              if (outstandingFishes < RtsFlags.ParFlags.maxFishes &&
1320                  (last_fish_arrived_at!=0 &&
1321                   last_fish_arrived_at+delay > now)) {
1322                debugBelch("--$$ <%llu> delaying FISH until %llu (last fish %llu, delay %llu)\n",
1323                      now, last_fish_arrived_at+delay,
1324                      last_fish_arrived_at,
1325                      delay);
1326              });
1327
1328         if (outstandingFishes < RtsFlags.ParFlags.maxFishes &&
1329             advisory_thread_count < RtsFlags.ParFlags.maxThreads) { // send a FISH, but when?
1330           if (last_fish_arrived_at==0 ||
1331               (last_fish_arrived_at+delay <= now)) {           // send FISH now!
1332             /* outstandingFishes is set in sendFish, processFish;
1333                avoid flooding system with fishes via delay */
1334     next_fish_to_send_at = 0;
1335   } else {
1336     /* ToDo: this should be done in the main scheduling loop to avoid the
1337              busy wait here; not so bad if fish delay is very small  */
1338     int iq = 0; // DEBUGGING -- HWL
1339     next_fish_to_send_at = last_fish_arrived_at+delay; // remember when to send
1340     /* send a fish when ready, but process messages that arrive in the meantime */
1341     do {
1342       if (PacketsWaiting()) {
1343         iq++; // DEBUGGING
1344         *receivedFinish = processMessages();
1345       }
1346       now = msTime();
1347     } while (!*receivedFinish || now<next_fish_to_send_at);
1348     // JB: This means the fish could become obsolete, if we receive
1349     // work. Better check for work again?
1350     // last line: while (!receivedFinish || !haveWork || now<...)
1351     // next line: if (receivedFinish || haveWork )
1352
1353     if (*receivedFinish) // no need to send a FISH if we are finishing anyway
1354       return rtsFalse;  // NB: this will leave scheduler loop
1355                         // immediately after return!
1356
1357     IF_PAR_DEBUG(fish, // verbose,
1358                debugBelch("--$$ <%llu> sent delayed fish (%d processMessages); active/total threads=%d/%d\n",now,iq,run_queue_len(),advisory_thread_count));
1359
1360   }
1361
1362     // JB: IMHO, this should all be hidden inside sendFish(...)
1363     /* pe = choosePE();
1364        sendFish(pe, thisPE, NEW_FISH_AGE, NEW_FISH_HISTORY,
1365                 NEW_FISH_HUNGER);
1366
1367     // Global statistics: count no. of fishes
1368     if (RtsFlags.ParFlags.ParStats.Global &&
1369          RtsFlags.GcFlags.giveStats > NO_GC_STATS) {
1370            globalParStats.tot_fish_mess++;
1371            }
1372     */
1373
1374   /* delayed fishes must have been sent by now! */
1375   next_fish_to_send_at = 0;
1376   }
1377
1378   *receivedFinish = processMessages();
1379 # endif /* SPARKS */
1380
1381  return rtsFalse;
1382  /* NB: this function always returns rtsFalse, meaning the scheduler
1383     loop continues with the next iteration;
1384     rationale:
1385       return code means success in finding work; we enter this function
1386       if there is no local work, thus have to send a fish which takes
1387       time until it arrives with work; in the meantime we should process
1388       messages in the main loop;
1389  */
1390 }
1391 #endif // PARALLEL_HASKELL
1392
1393 /* ----------------------------------------------------------------------------
1394  * PAR/GRAN: Report stats & debugging info(?)
1395  * ------------------------------------------------------------------------- */
1396
1397 #if defined(PAR) || defined(GRAN)
1398 static void
1399 scheduleGranParReport(void)
1400 {
1401   ASSERT(run_queue_hd != END_TSO_QUEUE);
1402
1403   /* Take a thread from the run queue, if we have work */
1404   POP_RUN_QUEUE(t);  // take_off_run_queue(END_TSO_QUEUE);
1405
1406     /* If this TSO has got its outport closed in the meantime,
1407      *   it mustn't be run. Instead, we have to clean it up as if it was finished.
1408      * It has to be marked as TH_DEAD for this purpose.
1409      * If it is TH_TERM instead, it is supposed to have finished in the normal way.
1410
1411 JB: TODO: investigate wether state change field could be nuked
1412      entirely and replaced by the normal tso state (whatnext
1413      field). All we want to do is to kill tsos from outside.
1414      */
1415
1416     /* ToDo: write something to the log-file
1417     if (RTSflags.ParFlags.granSimStats && !sameThread)
1418         DumpGranEvent(GR_SCHEDULE, RunnableThreadsHd);
1419
1420     CurrentTSO = t;
1421     */
1422     /* the spark pool for the current PE */
1423     pool = &(cap.r.rSparks); //  cap = (old) MainCap
1424
1425     IF_DEBUG(scheduler,
1426              debugBelch("--=^ %d threads, %d sparks on [%#x]\n",
1427                    run_queue_len(), spark_queue_len(pool), CURRENT_PROC));
1428
1429     IF_PAR_DEBUG(fish,
1430              debugBelch("--=^ %d threads, %d sparks on [%#x]\n",
1431                    run_queue_len(), spark_queue_len(pool), CURRENT_PROC));
1432
1433     if (RtsFlags.ParFlags.ParStats.Full &&
1434         (t->par.sparkname != (StgInt)0) && // only log spark generated threads
1435         (emitSchedule || // forced emit
1436          (t && LastTSO && t->id != LastTSO->id))) {
1437       /*
1438          we are running a different TSO, so write a schedule event to log file
1439          NB: If we use fair scheduling we also have to write  a deschedule
1440              event for LastTSO; with unfair scheduling we know that the
1441              previous tso has blocked whenever we switch to another tso, so
1442              we don't need it in GUM for now
1443       */
1444       IF_PAR_DEBUG(fish, // schedule,
1445                    debugBelch("____ scheduling spark generated thread %d (%lx) (%lx) via a forced emit\n",t->id,t,t->par.sparkname));
1446
1447       DumpRawGranEvent(CURRENT_PROC, CURRENT_PROC,
1448                        GR_SCHEDULE, t, (StgClosure *)NULL, 0, 0);
1449       emitSchedule = rtsFalse;
1450     }
1451 }
1452 #endif
1453
1454 /* ----------------------------------------------------------------------------
1455  * After running a thread...
1456  * ------------------------------------------------------------------------- */
1457
1458 static void
1459 schedulePostRunThread(void)
1460 {
1461 #if defined(PAR)
1462     /* HACK 675: if the last thread didn't yield, make sure to print a
1463        SCHEDULE event to the log file when StgRunning the next thread, even
1464        if it is the same one as before */
1465     LastTSO = t;
1466     TimeOfLastYield = CURRENT_TIME;
1467 #endif
1468
1469   /* some statistics gathering in the parallel case */
1470
1471 #if defined(GRAN) || defined(PAR) || defined(EDEN)
1472   switch (ret) {
1473     case HeapOverflow:
1474 # if defined(GRAN)
1475       IF_DEBUG(gran, DumpGranEvent(GR_DESCHEDULE, t));
1476       globalGranStats.tot_heapover++;
1477 # elif defined(PAR)
1478       globalParStats.tot_heapover++;
1479 # endif
1480       break;
1481
1482      case StackOverflow:
1483 # if defined(GRAN)
1484       IF_DEBUG(gran,
1485                DumpGranEvent(GR_DESCHEDULE, t));
1486       globalGranStats.tot_stackover++;
1487 # elif defined(PAR)
1488       // IF_DEBUG(par,
1489       // DumpGranEvent(GR_DESCHEDULE, t);
1490       globalParStats.tot_stackover++;
1491 # endif
1492       break;
1493
1494     case ThreadYielding:
1495 # if defined(GRAN)
1496       IF_DEBUG(gran,
1497                DumpGranEvent(GR_DESCHEDULE, t));
1498       globalGranStats.tot_yields++;
1499 # elif defined(PAR)
1500       // IF_DEBUG(par,
1501       // DumpGranEvent(GR_DESCHEDULE, t);
1502       globalParStats.tot_yields++;
1503 # endif
1504       break;
1505
1506     case ThreadBlocked:
1507 # if defined(GRAN)
1508         debugTrace(DEBUG_sched,
1509                    "--<< thread %ld (%p; %s) stopped, blocking on node %p [PE %d] with BQ: ",
1510                    t->id, t, whatNext_strs[t->what_next], t->block_info.closure,
1511                    (t->block_info.closure==(StgClosure*)NULL ? 99 : where_is(t->block_info.closure)));
1512                if (t->block_info.closure!=(StgClosure*)NULL)
1513                  print_bq(t->block_info.closure);
1514                debugBelch("\n"));
1515
1516       // ??? needed; should emit block before
1517       IF_DEBUG(gran,
1518                DumpGranEvent(GR_DESCHEDULE, t));
1519       prune_eventq(t, (StgClosure *)NULL); // prune ContinueThreads for t
1520       /*
1521         ngoq Dogh!
1522       ASSERT(procStatus[CurrentProc]==Busy ||
1523               ((procStatus[CurrentProc]==Fetching) &&
1524               (t->block_info.closure!=(StgClosure*)NULL)));
1525       if (run_queue_hds[CurrentProc] == END_TSO_QUEUE &&
1526           !(!RtsFlags.GranFlags.DoAsyncFetch &&
1527             procStatus[CurrentProc]==Fetching))
1528         procStatus[CurrentProc] = Idle;
1529       */
1530 # elif defined(PAR)
1531 //++PAR++  blockThread() writes the event (change?)
1532 # endif
1533     break;
1534
1535   case ThreadFinished:
1536     break;
1537
1538   default:
1539     barf("parGlobalStats: unknown return code");
1540     break;
1541     }
1542 #endif
1543 }
1544
1545 /* -----------------------------------------------------------------------------
1546  * Handle a thread that returned to the scheduler with ThreadHeepOverflow
1547  * -------------------------------------------------------------------------- */
1548
1549 static rtsBool
1550 scheduleHandleHeapOverflow( Capability *cap, StgTSO *t )
1551 {
1552     // did the task ask for a large block?
1553     if (cap->r.rHpAlloc > BLOCK_SIZE) {
1554         // if so, get one and push it on the front of the nursery.
1555         bdescr *bd;
1556         lnat blocks;
1557
1558         blocks = (lnat)BLOCK_ROUND_UP(cap->r.rHpAlloc) / BLOCK_SIZE;
1559
1560         debugTrace(DEBUG_sched,
1561                    "--<< thread %ld (%s) stopped: requesting a large block (size %ld)\n",
1562                    (long)t->id, whatNext_strs[t->what_next], blocks);
1563
1564         // don't do this if the nursery is (nearly) full, we'll GC first.
1565         if (cap->r.rCurrentNursery->link != NULL ||
1566             cap->r.rNursery->n_blocks == 1) {  // paranoia to prevent infinite loop
1567                                                // if the nursery has only one block.
1568
1569             ACQUIRE_SM_LOCK
1570             bd = allocGroup( blocks );
1571             RELEASE_SM_LOCK
1572             cap->r.rNursery->n_blocks += blocks;
1573
1574             // link the new group into the list
1575             bd->link = cap->r.rCurrentNursery;
1576             bd->u.back = cap->r.rCurrentNursery->u.back;
1577             if (cap->r.rCurrentNursery->u.back != NULL) {
1578                 cap->r.rCurrentNursery->u.back->link = bd;
1579             } else {
1580 #if !defined(THREADED_RTS)
1581                 ASSERT(g0s0->blocks == cap->r.rCurrentNursery &&
1582                        g0s0 == cap->r.rNursery);
1583 #endif
1584                 cap->r.rNursery->blocks = bd;
1585             }
1586             cap->r.rCurrentNursery->u.back = bd;
1587
1588             // initialise it as a nursery block.  We initialise the
1589             // step, gen_no, and flags field of *every* sub-block in
1590             // this large block, because this is easier than making
1591             // sure that we always find the block head of a large
1592             // block whenever we call Bdescr() (eg. evacuate() and
1593             // isAlive() in the GC would both have to do this, at
1594             // least).
1595             {
1596                 bdescr *x;
1597                 for (x = bd; x < bd + blocks; x++) {
1598                     x->step = cap->r.rNursery;
1599                     x->gen_no = 0;
1600                     x->flags = 0;
1601                 }
1602             }
1603
1604             // This assert can be a killer if the app is doing lots
1605             // of large block allocations.
1606             IF_DEBUG(sanity, checkNurserySanity(cap->r.rNursery));
1607
1608             // now update the nursery to point to the new block
1609             cap->r.rCurrentNursery = bd;
1610
1611             // we might be unlucky and have another thread get on the
1612             // run queue before us and steal the large block, but in that
1613             // case the thread will just end up requesting another large
1614             // block.
1615             pushOnRunQueue(cap,t);
1616             return rtsFalse;  /* not actually GC'ing */
1617         }
1618     }
1619
1620     debugTrace(DEBUG_sched,
1621                "--<< thread %ld (%s) stopped: HeapOverflow\n",
1622                (long)t->id, whatNext_strs[t->what_next]);
1623
1624 #if defined(GRAN)
1625     ASSERT(!is_on_queue(t,CurrentProc));
1626 #elif defined(PARALLEL_HASKELL)
1627     /* Currently we emit a DESCHEDULE event before GC in GUM.
1628        ToDo: either add separate event to distinguish SYSTEM time from rest
1629        or just nuke this DESCHEDULE (and the following SCHEDULE) */
1630     if (0 && RtsFlags.ParFlags.ParStats.Full) {
1631         DumpRawGranEvent(CURRENT_PROC, CURRENT_PROC,
1632                          GR_DESCHEDULE, t, (StgClosure *)NULL, 0, 0);
1633         emitSchedule = rtsTrue;
1634     }
1635 #endif
1636
1637     pushOnRunQueue(cap,t);
1638     return rtsTrue;
1639     /* actual GC is done at the end of the while loop in schedule() */
1640 }
1641
1642 /* -----------------------------------------------------------------------------
1643  * Handle a thread that returned to the scheduler with ThreadStackOverflow
1644  * -------------------------------------------------------------------------- */
1645
1646 static void
1647 scheduleHandleStackOverflow (Capability *cap, Task *task, StgTSO *t)
1648 {
1649     debugTrace (DEBUG_sched,
1650                 "--<< thread %ld (%s) stopped, StackOverflow",
1651                 (long)t->id, whatNext_strs[t->what_next]);
1652
1653     /* just adjust the stack for this thread, then pop it back
1654      * on the run queue.
1655      */
1656     {
1657         /* enlarge the stack */
1658         StgTSO *new_t = threadStackOverflow(cap, t);
1659
1660         /* The TSO attached to this Task may have moved, so update the
1661          * pointer to it.
1662          */
1663         if (task->tso == t) {
1664             task->tso = new_t;
1665         }
1666         pushOnRunQueue(cap,new_t);
1667     }
1668 }
1669
1670 /* -----------------------------------------------------------------------------
1671  * Handle a thread that returned to the scheduler with ThreadYielding
1672  * -------------------------------------------------------------------------- */
1673
1674 static rtsBool
1675 scheduleHandleYield( Capability *cap, StgTSO *t, nat prev_what_next )
1676 {
1677     // Reset the context switch flag.  We don't do this just before
1678     // running the thread, because that would mean we would lose ticks
1679     // during GC, which can lead to unfair scheduling (a thread hogs
1680     // the CPU because the tick always arrives during GC).  This way
1681     // penalises threads that do a lot of allocation, but that seems
1682     // better than the alternative.
1683     context_switch = 0;
1684
1685     /* put the thread back on the run queue.  Then, if we're ready to
1686      * GC, check whether this is the last task to stop.  If so, wake
1687      * up the GC thread.  getThread will block during a GC until the
1688      * GC is finished.
1689      */
1690 #ifdef DEBUG
1691     if (t->what_next != prev_what_next) {
1692         debugTrace(DEBUG_sched,
1693                    "--<< thread %ld (%s) stopped to switch evaluators",
1694                    (long)t->id, whatNext_strs[t->what_next]);
1695     } else {
1696         debugTrace(DEBUG_sched,
1697                    "--<< thread %ld (%s) stopped, yielding",
1698                    (long)t->id, whatNext_strs[t->what_next]);
1699     }
1700 #endif
1701
1702     IF_DEBUG(sanity,
1703              //debugBelch("&& Doing sanity check on yielding TSO %ld.", t->id);
1704              checkTSO(t));
1705     ASSERT(t->link == END_TSO_QUEUE);
1706
1707     // Shortcut if we're just switching evaluators: don't bother
1708     // doing stack squeezing (which can be expensive), just run the
1709     // thread.
1710     if (t->what_next != prev_what_next) {
1711         return rtsTrue;
1712     }
1713
1714 #if defined(GRAN)
1715     ASSERT(!is_on_queue(t,CurrentProc));
1716
1717     IF_DEBUG(sanity,
1718              //debugBelch("&& Doing sanity check on all ThreadQueues (and their TSOs).");
1719              checkThreadQsSanity(rtsTrue));
1720
1721 #endif
1722
1723     addToRunQueue(cap,t);
1724
1725 #if defined(GRAN)
1726     /* add a ContinueThread event to actually process the thread */
1727     new_event(CurrentProc, CurrentProc, CurrentTime[CurrentProc],
1728               ContinueThread,
1729               t, (StgClosure*)NULL, (rtsSpark*)NULL);
1730     IF_GRAN_DEBUG(bq,
1731                   debugBelch("GRAN: eventq and runnableq after adding yielded thread to queue again:\n");
1732                   G_EVENTQ(0);
1733                   G_CURR_THREADQ(0));
1734 #endif
1735     return rtsFalse;
1736 }
1737
1738 /* -----------------------------------------------------------------------------
1739  * Handle a thread that returned to the scheduler with ThreadBlocked
1740  * -------------------------------------------------------------------------- */
1741
1742 static void
1743 scheduleHandleThreadBlocked( StgTSO *t
1744 #if !defined(GRAN) && !defined(DEBUG)
1745     STG_UNUSED
1746 #endif
1747     )
1748 {
1749 #if defined(GRAN)
1750     IF_DEBUG(scheduler,
1751              debugBelch("--<< thread %ld (%p; %s) stopped, blocking on node %p [PE %d] with BQ: \n",
1752                         t->id, t, whatNext_strs[t->what_next], t->block_info.closure, (t->block_info.closure==(StgClosure*)NULL ? 99 : where_is(t->block_info.closure)));
1753              if (t->block_info.closure!=(StgClosure*)NULL) print_bq(t->block_info.closure));
1754
1755     // ??? needed; should emit block before
1756     IF_DEBUG(gran,
1757              DumpGranEvent(GR_DESCHEDULE, t));
1758     prune_eventq(t, (StgClosure *)NULL); // prune ContinueThreads for t
1759     /*
1760       ngoq Dogh!
1761       ASSERT(procStatus[CurrentProc]==Busy ||
1762       ((procStatus[CurrentProc]==Fetching) &&
1763       (t->block_info.closure!=(StgClosure*)NULL)));
1764       if (run_queue_hds[CurrentProc] == END_TSO_QUEUE &&
1765       !(!RtsFlags.GranFlags.DoAsyncFetch &&
1766       procStatus[CurrentProc]==Fetching))
1767       procStatus[CurrentProc] = Idle;
1768     */
1769 #elif defined(PAR)
1770     IF_DEBUG(scheduler,
1771              debugBelch("--<< thread %ld (%p; %s) stopped, blocking on node %p with BQ: \n",
1772                         t->id, t, whatNext_strs[t->what_next], t->block_info.closure));
1773     IF_PAR_DEBUG(bq,
1774
1775                  if (t->block_info.closure!=(StgClosure*)NULL)
1776                  print_bq(t->block_info.closure));
1777
1778     /* Send a fetch (if BlockedOnGA) and dump event to log file */
1779     blockThread(t);
1780
1781     /* whatever we schedule next, we must log that schedule */
1782     emitSchedule = rtsTrue;
1783
1784 #else /* !GRAN */
1785
1786       // We don't need to do anything.  The thread is blocked, and it
1787       // has tidied up its stack and placed itself on whatever queue
1788       // it needs to be on.
1789
1790     // ASSERT(t->why_blocked != NotBlocked);
1791     // Not true: for example,
1792     //    - in THREADED_RTS, the thread may already have been woken
1793     //      up by another Capability.  This actually happens: try
1794     //      conc023 +RTS -N2.
1795     //    - the thread may have woken itself up already, because
1796     //      threadPaused() might have raised a blocked throwTo
1797     //      exception, see maybePerformBlockedException().
1798
1799 #ifdef DEBUG
1800     if (traceClass(DEBUG_sched)) {
1801         debugTraceBegin("--<< thread %lu (%s) stopped: ",
1802                         (unsigned long)t->id, whatNext_strs[t->what_next]);
1803         printThreadBlockage(t);
1804         debugTraceEnd();
1805     }
1806 #endif
1807
1808     /* Only for dumping event to log file
1809        ToDo: do I need this in GranSim, too?
1810        blockThread(t);
1811     */
1812 #endif
1813 }
1814
1815 /* -----------------------------------------------------------------------------
1816  * Handle a thread that returned to the scheduler with ThreadFinished
1817  * -------------------------------------------------------------------------- */
1818
1819 static rtsBool
1820 scheduleHandleThreadFinished (Capability *cap STG_UNUSED, Task *task, StgTSO *t)
1821 {
1822     /* Need to check whether this was a main thread, and if so,
1823      * return with the return value.
1824      *
1825      * We also end up here if the thread kills itself with an
1826      * uncaught exception, see Exception.cmm.
1827      */
1828     debugTrace(DEBUG_sched, "--++ thread %lu (%s) finished",
1829                (unsigned long)t->id, whatNext_strs[t->what_next]);
1830
1831 #if defined(GRAN)
1832       endThread(t, CurrentProc); // clean-up the thread
1833 #elif defined(PARALLEL_HASKELL)
1834       /* For now all are advisory -- HWL */
1835       //if(t->priority==AdvisoryPriority) ??
1836       advisory_thread_count--; // JB: Caution with this counter, buggy!
1837
1838 # if defined(DIST)
1839       if(t->dist.priority==RevalPriority)
1840         FinishReval(t);
1841 # endif
1842
1843 # if defined(EDENOLD)
1844       // the thread could still have an outport... (BUG)
1845       if (t->eden.outport != -1) {
1846       // delete the outport for the tso which has finished...
1847         IF_PAR_DEBUG(eden_ports,
1848                    debugBelch("WARNING: Scheduler removes outport %d for TSO %d.\n",
1849                               t->eden.outport, t->id));
1850         deleteOPT(t);
1851       }
1852       // thread still in the process (HEAVY BUG! since outport has just been closed...)
1853       if (t->eden.epid != -1) {
1854         IF_PAR_DEBUG(eden_ports,
1855                    debugBelch("WARNING: Scheduler removes TSO %d from process %d .\n",
1856                            t->id, t->eden.epid));
1857         removeTSOfromProcess(t);
1858       }
1859 # endif
1860
1861 # if defined(PAR)
1862       if (RtsFlags.ParFlags.ParStats.Full &&
1863           !RtsFlags.ParFlags.ParStats.Suppressed)
1864         DumpEndEvent(CURRENT_PROC, t, rtsFalse /* not mandatory */);
1865
1866       //  t->par only contains statistics: left out for now...
1867       IF_PAR_DEBUG(fish,
1868                    debugBelch("**** end thread: ended sparked thread %d (%lx); sparkname: %lx\n",
1869                               t->id,t,t->par.sparkname));
1870 # endif
1871 #endif // PARALLEL_HASKELL
1872
1873       //
1874       // Check whether the thread that just completed was a bound
1875       // thread, and if so return with the result.
1876       //
1877       // There is an assumption here that all thread completion goes
1878       // through this point; we need to make sure that if a thread
1879       // ends up in the ThreadKilled state, that it stays on the run
1880       // queue so it can be dealt with here.
1881       //
1882
1883       if (t->bound) {
1884
1885           if (t->bound != task) {
1886 #if !defined(THREADED_RTS)
1887               // Must be a bound thread that is not the topmost one.  Leave
1888               // it on the run queue until the stack has unwound to the
1889               // point where we can deal with this.  Leaving it on the run
1890               // queue also ensures that the garbage collector knows about
1891               // this thread and its return value (it gets dropped from the
1892               // all_threads list so there's no other way to find it).
1893               appendToRunQueue(cap,t);
1894               return rtsFalse;
1895 #else
1896               // this cannot happen in the threaded RTS, because a
1897               // bound thread can only be run by the appropriate Task.
1898               barf("finished bound thread that isn't mine");
1899 #endif
1900           }
1901
1902           ASSERT(task->tso == t);
1903
1904           if (t->what_next == ThreadComplete) {
1905               if (task->ret) {
1906                   // NOTE: return val is tso->sp[1] (see StgStartup.hc)
1907                   *(task->ret) = (StgClosure *)task->tso->sp[1];
1908               }
1909               task->stat = Success;
1910           } else {
1911               if (task->ret) {
1912                   *(task->ret) = NULL;
1913               }
1914               if (sched_state >= SCHED_INTERRUPTING) {
1915                   task->stat = Interrupted;
1916               } else {
1917                   task->stat = Killed;
1918               }
1919           }
1920 #ifdef DEBUG
1921           removeThreadLabel((StgWord)task->tso->id);
1922 #endif
1923           return rtsTrue; // tells schedule() to return
1924       }
1925
1926       return rtsFalse;
1927 }
1928
1929 /* -----------------------------------------------------------------------------
1930  * Perform a heap census
1931  * -------------------------------------------------------------------------- */
1932
1933 static rtsBool
1934 scheduleNeedHeapProfile( rtsBool ready_to_gc STG_UNUSED )
1935 {
1936     // When we have +RTS -i0 and we're heap profiling, do a census at
1937     // every GC.  This lets us get repeatable runs for debugging.
1938     if (performHeapProfile ||
1939         (RtsFlags.ProfFlags.profileInterval==0 &&
1940          RtsFlags.ProfFlags.doHeapProfile && ready_to_gc)) {
1941         return rtsTrue;
1942     } else {
1943         return rtsFalse;
1944     }
1945 }
1946
1947 /* -----------------------------------------------------------------------------
1948  * Perform a garbage collection if necessary
1949  * -------------------------------------------------------------------------- */
1950
1951 static Capability *
1952 scheduleDoGC (Capability *cap, Task *task USED_IF_THREADS, rtsBool force_major)
1953 {
1954     StgTSO *t;
1955     rtsBool heap_census;
1956 #ifdef THREADED_RTS
1957     static volatile StgWord waiting_for_gc;
1958     rtsBool was_waiting;
1959     nat i;
1960 #endif
1961
1962 #ifdef THREADED_RTS
1963     // In order to GC, there must be no threads running Haskell code.
1964     // Therefore, the GC thread needs to hold *all* the capabilities,
1965     // and release them after the GC has completed.
1966     //
1967     // This seems to be the simplest way: previous attempts involved
1968     // making all the threads with capabilities give up their
1969     // capabilities and sleep except for the *last* one, which
1970     // actually did the GC.  But it's quite hard to arrange for all
1971     // the other tasks to sleep and stay asleep.
1972     //
1973
1974     was_waiting = cas(&waiting_for_gc, 0, 1);
1975     if (was_waiting) {
1976         do {
1977             debugTrace(DEBUG_sched, "someone else is trying to GC...");
1978             if (cap) yieldCapability(&cap,task);
1979         } while (waiting_for_gc);
1980         return cap;  // NOTE: task->cap might have changed here
1981     }
1982
1983     for (i=0; i < n_capabilities; i++) {
1984         debugTrace(DEBUG_sched, "ready_to_gc, grabbing all the capabilies (%d/%d)", i, n_capabilities);
1985         if (cap != &capabilities[i]) {
1986             Capability *pcap = &capabilities[i];
1987             // we better hope this task doesn't get migrated to
1988             // another Capability while we're waiting for this one.
1989             // It won't, because load balancing happens while we have
1990             // all the Capabilities, but even so it's a slightly
1991             // unsavoury invariant.
1992             task->cap = pcap;
1993             context_switch = 1;
1994             waitForReturnCapability(&pcap, task);
1995             if (pcap != &capabilities[i]) {
1996                 barf("scheduleDoGC: got the wrong capability");
1997             }
1998         }
1999     }
2000
2001     waiting_for_gc = rtsFalse;
2002 #endif
2003
2004     /* Kick any transactions which are invalid back to their
2005      * atomically frames.  When next scheduled they will try to
2006      * commit, this commit will fail and they will retry.
2007      */
2008     {
2009         StgTSO *next;
2010
2011         for (t = all_threads; t != END_TSO_QUEUE; t = next) {
2012             if (t->what_next == ThreadRelocated) {
2013                 next = t->link;
2014             } else {
2015                 next = t->global_link;
2016
2017                 // This is a good place to check for blocked
2018                 // exceptions.  It might be the case that a thread is
2019                 // blocked on delivering an exception to a thread that
2020                 // is also blocked - we try to ensure that this
2021                 // doesn't happen in throwTo(), but it's too hard (or
2022                 // impossible) to close all the race holes, so we
2023                 // accept that some might get through and deal with
2024                 // them here.  A GC will always happen at some point,
2025                 // even if the system is otherwise deadlocked.
2026                 maybePerformBlockedException (&capabilities[0], t);
2027
2028                 if (t -> trec != NO_TREC && t -> why_blocked == NotBlocked) {
2029                     if (!stmValidateNestOfTransactions (t -> trec)) {
2030                         debugTrace(DEBUG_sched | DEBUG_stm,
2031                                    "trec %p found wasting its time", t);
2032
2033                         // strip the stack back to the
2034                         // ATOMICALLY_FRAME, aborting the (nested)
2035                         // transaction, and saving the stack of any
2036                         // partially-evaluated thunks on the heap.
2037                         throwToSingleThreaded_(&capabilities[0], t,
2038                                                NULL, rtsTrue, NULL);
2039
2040 #ifdef REG_R1
2041                         ASSERT(get_itbl((StgClosure *)t->sp)->type == ATOMICALLY_FRAME);
2042 #endif
2043                     }
2044                 }
2045             }
2046         }
2047     }
2048
2049     // so this happens periodically:
2050     if (cap) scheduleCheckBlackHoles(cap);
2051
2052     IF_DEBUG(scheduler, printAllThreads());
2053
2054     /*
2055      * We now have all the capabilities; if we're in an interrupting
2056      * state, then we should take the opportunity to delete all the
2057      * threads in the system.
2058      */
2059     if (sched_state >= SCHED_INTERRUPTING) {
2060         deleteAllThreads(&capabilities[0]);
2061         sched_state = SCHED_SHUTTING_DOWN;
2062     }
2063
2064     heap_census = scheduleNeedHeapProfile(rtsTrue);
2065
2066     /* everybody back, start the GC.
2067      * Could do it in this thread, or signal a condition var
2068      * to do it in another thread.  Either way, we need to
2069      * broadcast on gc_pending_cond afterward.
2070      */
2071 #if defined(THREADED_RTS)
2072     debugTrace(DEBUG_sched, "doing GC");
2073 #endif
2074     GarbageCollect(force_major || heap_census);
2075
2076     if (heap_census) {
2077         debugTrace(DEBUG_sched, "performing heap census");
2078         heapCensus();
2079         performHeapProfile = rtsFalse;
2080     }
2081
2082 #if defined(THREADED_RTS)
2083     // release our stash of capabilities.
2084     for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
2085         if (cap != &capabilities[i]) {
2086             task->cap = &capabilities[i];
2087             releaseCapability(&capabilities[i]);
2088         }
2089     }
2090     if (cap) {
2091         task->cap = cap;
2092     } else {
2093         task->cap = NULL;
2094     }
2095 #endif
2096
2097 #if defined(GRAN)
2098     /* add a ContinueThread event to continue execution of current thread */
2099     new_event(CurrentProc, CurrentProc, CurrentTime[CurrentProc],
2100               ContinueThread,
2101               t, (StgClosure*)NULL, (rtsSpark*)NULL);
2102     IF_GRAN_DEBUG(bq,
2103                   debugBelch("GRAN: eventq and runnableq after Garbage collection:\n\n");
2104                   G_EVENTQ(0);
2105                   G_CURR_THREADQ(0));
2106 #endif /* GRAN */
2107
2108     return cap;
2109 }
2110
2111 /* ---------------------------------------------------------------------------
2112  * Singleton fork(). Do not copy any running threads.
2113  * ------------------------------------------------------------------------- */
2114
2115 pid_t
2116 forkProcess(HsStablePtr *entry
2117 #ifndef FORKPROCESS_PRIMOP_SUPPORTED
2118             STG_UNUSED
2119 #endif
2120            )
2121 {
2122 #ifdef FORKPROCESS_PRIMOP_SUPPORTED
2123     Task *task;
2124     pid_t pid;
2125     StgTSO* t,*next;
2126     Capability *cap;
2127
2128 #if defined(THREADED_RTS)
2129     if (RtsFlags.ParFlags.nNodes > 1) {
2130         errorBelch("forking not supported with +RTS -N<n> greater than 1");
2131         stg_exit(EXIT_FAILURE);
2132     }
2133 #endif
2134
2135     debugTrace(DEBUG_sched, "forking!");
2136
2137     // ToDo: for SMP, we should probably acquire *all* the capabilities
2138     cap = rts_lock();
2139
2140     // no funny business: hold locks while we fork, otherwise if some
2141     // other thread is holding a lock when the fork happens, the data
2142     // structure protected by the lock will forever be in an
2143     // inconsistent state in the child.  See also #1391.
2144     ACQUIRE_LOCK(&sched_mutex);
2145     ACQUIRE_LOCK(&cap->lock);
2146     ACQUIRE_LOCK(&cap->running_task->lock);
2147
2148     pid = fork();
2149
2150     if (pid) { // parent
2151
2152         RELEASE_LOCK(&sched_mutex);
2153         RELEASE_LOCK(&cap->lock);
2154         RELEASE_LOCK(&cap->running_task->lock);
2155
2156         // just return the pid
2157         rts_unlock(cap);
2158         return pid;
2159
2160     } else { // child
2161
2162 #if defined(THREADED_RTS)
2163         initMutex(&sched_mutex);
2164         initMutex(&cap->lock);
2165         initMutex(&cap->running_task->lock);
2166 #endif
2167
2168         // Now, all OS threads except the thread that forked are
2169         // stopped.  We need to stop all Haskell threads, including
2170         // those involved in foreign calls.  Also we need to delete
2171         // all Tasks, because they correspond to OS threads that are
2172         // now gone.
2173
2174         for (t = all_threads; t != END_TSO_QUEUE; t = next) {
2175             if (t->what_next == ThreadRelocated) {
2176                 next = t->link;
2177             } else {
2178                 next = t->global_link;
2179                 // don't allow threads to catch the ThreadKilled
2180                 // exception, but we do want to raiseAsync() because these
2181                 // threads may be evaluating thunks that we need later.
2182                 deleteThread_(cap,t);
2183             }
2184         }
2185
2186         // Empty the run queue.  It seems tempting to let all the
2187         // killed threads stay on the run queue as zombies to be
2188         // cleaned up later, but some of them correspond to bound
2189         // threads for which the corresponding Task does not exist.
2190         cap->run_queue_hd = END_TSO_QUEUE;
2191         cap->run_queue_tl = END_TSO_QUEUE;
2192
2193         // Any suspended C-calling Tasks are no more, their OS threads
2194         // don't exist now:
2195         cap->suspended_ccalling_tasks = NULL;
2196
2197         // Empty the all_threads list.  Otherwise, the garbage
2198         // collector may attempt to resurrect some of these threads.
2199         all_threads = END_TSO_QUEUE;
2200
2201         // Wipe the task list, except the current Task.
2202         ACQUIRE_LOCK(&sched_mutex);
2203         for (task = all_tasks; task != NULL; task=task->all_link) {
2204             if (task != cap->running_task) {
2205 #if defined(THREADED_RTS)
2206                 initMutex(&task->lock); // see #1391
2207 #endif
2208                 discardTask(task);
2209             }
2210         }
2211         RELEASE_LOCK(&sched_mutex);
2212
2213 #if defined(THREADED_RTS)
2214         // Wipe our spare workers list, they no longer exist.  New
2215         // workers will be created if necessary.
2216         cap->spare_workers = NULL;
2217         cap->returning_tasks_hd = NULL;
2218         cap->returning_tasks_tl = NULL;
2219 #endif
2220
2221         // On Unix, all timers are reset in the child, so we need to start
2222         // the timer again.
2223         initTimer();
2224         startTimer();
2225
2226         cap = rts_evalStableIO(cap, entry, NULL);  // run the action
2227         rts_checkSchedStatus("forkProcess",cap);
2228
2229         rts_unlock(cap);
2230         hs_exit();                      // clean up and exit
2231         stg_exit(EXIT_SUCCESS);
2232     }
2233 #else /* !FORKPROCESS_PRIMOP_SUPPORTED */
2234     barf("forkProcess#: primop not supported on this platform, sorry!\n");
2235     return -1;
2236 #endif
2237 }
2238
2239 /* ---------------------------------------------------------------------------
2240  * Delete all the threads in the system
2241  * ------------------------------------------------------------------------- */
2242
2243 static void
2244 deleteAllThreads ( Capability *cap )
2245 {
2246     // NOTE: only safe to call if we own all capabilities.
2247
2248     StgTSO* t, *next;
2249     debugTrace(DEBUG_sched,"deleting all threads");
2250     for (t = all_threads; t != END_TSO_QUEUE; t = next) {
2251         if (t->what_next == ThreadRelocated) {
2252             next = t->link;
2253         } else {
2254             next = t->global_link;
2255             deleteThread(cap,t);
2256         }
2257     }
2258
2259     // The run queue now contains a bunch of ThreadKilled threads.  We
2260     // must not throw these away: the main thread(s) will be in there
2261     // somewhere, and the main scheduler loop has to deal with it.
2262     // Also, the run queue is the only thing keeping these threads from
2263     // being GC'd, and we don't want the "main thread has been GC'd" panic.
2264
2265 #if !defined(THREADED_RTS)
2266     ASSERT(blocked_queue_hd == END_TSO_QUEUE);
2267     ASSERT(sleeping_queue == END_TSO_QUEUE);
2268 #endif
2269 }
2270
2271 /* -----------------------------------------------------------------------------
2272    Managing the suspended_ccalling_tasks list.
2273    Locks required: sched_mutex
2274    -------------------------------------------------------------------------- */
2275
2276 STATIC_INLINE void
2277 suspendTask (Capability *cap, Task *task)
2278 {
2279     ASSERT(task->next == NULL && task->prev == NULL);
2280     task->next = cap->suspended_ccalling_tasks;
2281     task->prev = NULL;
2282     if (cap->suspended_ccalling_tasks) {
2283         cap->suspended_ccalling_tasks->prev = task;
2284     }
2285     cap->suspended_ccalling_tasks = task;
2286 }
2287
2288 STATIC_INLINE void
2289 recoverSuspendedTask (Capability *cap, Task *task)
2290 {
2291     if (task->prev) {
2292         task->prev->next = task->next;
2293     } else {
2294         ASSERT(cap->suspended_ccalling_tasks == task);
2295         cap->suspended_ccalling_tasks = task->next;
2296     }
2297     if (task->next) {
2298         task->next->prev = task->prev;
2299     }
2300     task->next = task->prev = NULL;
2301 }
2302
2303 /* ---------------------------------------------------------------------------
2304  * Suspending & resuming Haskell threads.
2305  *
2306  * When making a "safe" call to C (aka _ccall_GC), the task gives back
2307  * its capability before calling the C function.  This allows another
2308  * task to pick up the capability and carry on running Haskell
2309  * threads.  It also means that if the C call blocks, it won't lock
2310  * the whole system.
2311  *
2312  * The Haskell thread making the C call is put to sleep for the
2313  * duration of the call, on the susepended_ccalling_threads queue.  We
2314  * give out a token to the task, which it can use to resume the thread
2315  * on return from the C function.
2316  * ------------------------------------------------------------------------- */
2317
2318 void *
2319 suspendThread (StgRegTable *reg)
2320 {
2321   Capability *cap;
2322   int saved_errno;
2323   StgTSO *tso;
2324   Task *task;
2325 #if mingw32_HOST_OS
2326   StgWord32 saved_winerror;
2327 #endif
2328
2329   saved_errno = errno;
2330 #if mingw32_HOST_OS
2331   saved_winerror = GetLastError();
2332 #endif
2333
2334   /* assume that *reg is a pointer to the StgRegTable part of a Capability.
2335    */
2336   cap = regTableToCapability(reg);
2337
2338   task = cap->running_task;
2339   tso = cap->r.rCurrentTSO;
2340
2341   debugTrace(DEBUG_sched,
2342              "thread %lu did a safe foreign call",
2343              (unsigned long)cap->r.rCurrentTSO->id);
2344
2345   // XXX this might not be necessary --SDM
2346   tso->what_next = ThreadRunGHC;
2347
2348   threadPaused(cap,tso);
2349
2350   if ((tso->flags & TSO_BLOCKEX) == 0)  {
2351       tso->why_blocked = BlockedOnCCall;
2352       tso->flags |= TSO_BLOCKEX;
2353       tso->flags &= ~TSO_INTERRUPTIBLE;
2354   } else {
2355       tso->why_blocked = BlockedOnCCall_NoUnblockExc;
2356   }
2357
2358   // Hand back capability
2359   task->suspended_tso = tso;
2360
2361   ACQUIRE_LOCK(&cap->lock);
2362
2363   suspendTask(cap,task);
2364   cap->in_haskell = rtsFalse;
2365   releaseCapability_(cap);
2366
2367   RELEASE_LOCK(&cap->lock);
2368
2369 #if defined(THREADED_RTS)
2370   /* Preparing to leave the RTS, so ensure there's a native thread/task
2371      waiting to take over.
2372   */
2373   debugTrace(DEBUG_sched, "thread %lu: leaving RTS", (unsigned long)tso->id);
2374 #endif
2375
2376   errno = saved_errno;
2377 #if mingw32_HOST_OS
2378   SetLastError(saved_winerror);
2379 #endif
2380   return task;
2381 }
2382
2383 StgRegTable *
2384 resumeThread (void *task_)
2385 {
2386     StgTSO *tso;
2387     Capability *cap;
2388     Task *task = task_;
2389     int saved_errno;
2390 #if mingw32_HOST_OS
2391     StgWord32 saved_winerror;
2392 #endif
2393
2394     saved_errno = errno;
2395 #if mingw32_HOST_OS
2396     saved_winerror = GetLastError();
2397 #endif
2398
2399     cap = task->cap;
2400     // Wait for permission to re-enter the RTS with the result.
2401     waitForReturnCapability(&cap,task);
2402     // we might be on a different capability now... but if so, our
2403     // entry on the suspended_ccalling_tasks list will also have been
2404     // migrated.
2405
2406     // Remove the thread from the suspended list
2407     recoverSuspendedTask(cap,task);
2408
2409     tso = task->suspended_tso;
2410     task->suspended_tso = NULL;
2411     tso->link = END_TSO_QUEUE;
2412     debugTrace(DEBUG_sched, "thread %lu: re-entering RTS", (unsigned long)tso->id);
2413
2414     if (tso->why_blocked == BlockedOnCCall) {
2415         awakenBlockedExceptionQueue(cap,tso);
2416         tso->flags &= ~(TSO_BLOCKEX | TSO_INTERRUPTIBLE);
2417     }
2418
2419     /* Reset blocking status */
2420     tso->why_blocked  = NotBlocked;
2421
2422     cap->r.rCurrentTSO = tso;
2423     cap->in_haskell = rtsTrue;
2424     errno = saved_errno;
2425 #if mingw32_HOST_OS
2426     SetLastError(saved_winerror);
2427 #endif
2428
2429     /* We might have GC'd, mark the TSO dirty again */
2430     dirtyTSO(tso);
2431
2432     IF_DEBUG(sanity, checkTSO(tso));
2433
2434     return &cap->r;
2435 }
2436
2437 /* ---------------------------------------------------------------------------
2438  * scheduleThread()
2439  *
2440  * scheduleThread puts a thread on the end  of the runnable queue.
2441  * This will usually be done immediately after a thread is created.
2442  * The caller of scheduleThread must create the thread using e.g.
2443  * createThread and push an appropriate closure
2444  * on this thread's stack before the scheduler is invoked.
2445  * ------------------------------------------------------------------------ */
2446
2447 void
2448 scheduleThread(Capability *cap, StgTSO *tso)
2449 {
2450     // The thread goes at the *end* of the run-queue, to avoid possible
2451     // starvation of any threads already on the queue.
2452     appendToRunQueue(cap,tso);
2453 }
2454
2455 void
2456 scheduleThreadOn(Capability *cap, StgWord cpu USED_IF_THREADS, StgTSO *tso)
2457 {
2458 #if defined(THREADED_RTS)
2459     tso->flags |= TSO_LOCKED; // we requested explicit affinity; don't
2460                               // move this thread from now on.
2461     cpu %= RtsFlags.ParFlags.nNodes;
2462     if (cpu == cap->no) {
2463         appendToRunQueue(cap,tso);
2464     } else {
2465         migrateThreadToCapability_lock(&capabilities[cpu],tso);
2466     }
2467 #else
2468     appendToRunQueue(cap,tso);
2469 #endif
2470 }
2471
2472 Capability *
2473 scheduleWaitThread (StgTSO* tso, /*[out]*/HaskellObj* ret, Capability *cap)
2474 {
2475     Task *task;
2476
2477     // We already created/initialised the Task
2478     task = cap->running_task;
2479
2480     // This TSO is now a bound thread; make the Task and TSO
2481     // point to each other.
2482     tso->bound = task;
2483     tso->cap = cap;
2484
2485     task->tso = tso;
2486     task->ret = ret;
2487     task->stat = NoStatus;
2488
2489     appendToRunQueue(cap,tso);
2490
2491     debugTrace(DEBUG_sched, "new bound thread (%lu)", (unsigned long)tso->id);
2492
2493 #if defined(GRAN)
2494     /* GranSim specific init */
2495     CurrentTSO = m->tso;                // the TSO to run
2496     procStatus[MainProc] = Busy;        // status of main PE
2497     CurrentProc = MainProc;             // PE to run it on
2498 #endif
2499
2500     cap = schedule(cap,task);
2501
2502     ASSERT(task->stat != NoStatus);
2503     ASSERT_FULL_CAPABILITY_INVARIANTS(cap,task);
2504
2505     debugTrace(DEBUG_sched, "bound thread (%lu) finished", (unsigned long)task->tso->id);
2506     return cap;
2507 }
2508
2509 /* ----------------------------------------------------------------------------
2510  * Starting Tasks
2511  * ------------------------------------------------------------------------- */
2512
2513 #if defined(THREADED_RTS)
2514 void
2515 workerStart(Task *task)
2516 {
2517     Capability *cap;
2518
2519     // See startWorkerTask().
2520     ACQUIRE_LOCK(&task->lock);
2521     cap = task->cap;
2522     RELEASE_LOCK(&task->lock);
2523
2524     // set the thread-local pointer to the Task:
2525     taskEnter(task);
2526
2527     // schedule() runs without a lock.
2528     cap = schedule(cap,task);
2529
2530     // On exit from schedule(), we have a Capability.
2531     releaseCapability(cap);
2532     workerTaskStop(task);
2533 }
2534 #endif
2535
2536 /* ---------------------------------------------------------------------------
2537  * initScheduler()
2538  *
2539  * Initialise the scheduler.  This resets all the queues - if the
2540  * queues contained any threads, they'll be garbage collected at the
2541  * next pass.
2542  *
2543  * ------------------------------------------------------------------------ */
2544
2545 void
2546 initScheduler(void)
2547 {
2548 #if defined(GRAN)
2549   nat i;
2550   for (i=0; i<=MAX_PROC; i++) {
2551     run_queue_hds[i]      = END_TSO_QUEUE;
2552     run_queue_tls[i]      = END_TSO_QUEUE;
2553     blocked_queue_hds[i]  = END_TSO_QUEUE;
2554     blocked_queue_tls[i]  = END_TSO_QUEUE;
2555     ccalling_threadss[i]  = END_TSO_QUEUE;
2556     blackhole_queue[i]    = END_TSO_QUEUE;
2557     sleeping_queue        = END_TSO_QUEUE;
2558   }
2559 #elif !defined(THREADED_RTS)
2560   blocked_queue_hd  = END_TSO_QUEUE;
2561   blocked_queue_tl  = END_TSO_QUEUE;
2562   sleeping_queue    = END_TSO_QUEUE;
2563 #endif
2564
2565   blackhole_queue   = END_TSO_QUEUE;
2566   all_threads       = END_TSO_QUEUE;
2567
2568   context_switch = 0;
2569   sched_state    = SCHED_RUNNING;
2570   recent_activity = ACTIVITY_YES;
2571
2572 #if defined(THREADED_RTS)
2573   /* Initialise the mutex and condition variables used by
2574    * the scheduler. */
2575   initMutex(&sched_mutex);
2576 #endif
2577
2578   ACQUIRE_LOCK(&sched_mutex);
2579
2580   /* A capability holds the state a native thread needs in
2581    * order to execute STG code. At least one capability is
2582    * floating around (only THREADED_RTS builds have more than one).
2583    */
2584   initCapabilities();
2585
2586   initTaskManager();
2587
2588 #if defined(THREADED_RTS) || defined(PARALLEL_HASKELL)
2589   initSparkPools();
2590 #endif
2591
2592 #if defined(THREADED_RTS)
2593   /*
2594    * Eagerly start one worker to run each Capability, except for
2595    * Capability 0.  The idea is that we're probably going to start a
2596    * bound thread on Capability 0 pretty soon, so we don't want a
2597    * worker task hogging it.
2598    */
2599   {
2600       nat i;
2601       Capability *cap;
2602       for (i = 1; i < n_capabilities; i++) {
2603           cap = &capabilities[i];
2604           ACQUIRE_LOCK(&cap->lock);
2605           startWorkerTask(cap, workerStart);
2606           RELEASE_LOCK(&cap->lock);
2607       }
2608   }
2609 #endif
2610
2611   trace(TRACE_sched, "start: %d capabilities", n_capabilities);
2612
2613   RELEASE_LOCK(&sched_mutex);
2614 }
2615
2616 void
2617 exitScheduler(
2618     rtsBool wait_foreign
2619 #if !defined(THREADED_RTS)
2620                          __attribute__((unused))
2621 #endif
2622 )
2623                /* see Capability.c, shutdownCapability() */
2624 {
2625     Task *task = NULL;
2626
2627 #if defined(THREADED_RTS)
2628     ACQUIRE_LOCK(&sched_mutex);
2629     task = newBoundTask();
2630     RELEASE_LOCK(&sched_mutex);
2631 #endif
2632
2633     // If we haven't killed all the threads yet, do it now.
2634     if (sched_state < SCHED_SHUTTING_DOWN) {
2635         sched_state = SCHED_INTERRUPTING;
2636         scheduleDoGC(NULL,task,rtsFalse);
2637     }
2638     sched_state = SCHED_SHUTTING_DOWN;
2639
2640 #if defined(THREADED_RTS)
2641     {
2642         nat i;
2643
2644         for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
2645             shutdownCapability(&capabilities[i], task, wait_foreign);
2646         }
2647         boundTaskExiting(task);
2648         stopTaskManager();
2649     }
2650 #else
2651     freeCapability(&MainCapability);
2652 #endif
2653 }
2654
2655 void
2656 freeScheduler( void )
2657 {
2658     freeTaskManager();
2659     if (n_capabilities != 1) {
2660         stgFree(capabilities);
2661     }
2662 #if defined(THREADED_RTS)
2663     closeMutex(&sched_mutex);
2664 #endif
2665 }
2666
2667 /* ---------------------------------------------------------------------------
2668    Where are the roots that we know about?
2669
2670         - all the threads on the runnable queue
2671         - all the threads on the blocked queue
2672         - all the threads on the sleeping queue
2673         - all the thread currently executing a _ccall_GC
2674         - all the "main threads"
2675
2676    ------------------------------------------------------------------------ */
2677
2678 /* This has to be protected either by the scheduler monitor, or by the
2679         garbage collection monitor (probably the latter).
2680         KH @ 25/10/99
2681 */
2682
2683 void
2684 GetRoots( evac_fn evac )
2685 {
2686     nat i;
2687     Capability *cap;
2688     Task *task;
2689
2690 #if defined(GRAN)
2691     for (i=0; i<=RtsFlags.GranFlags.proc; i++) {
2692         if ((run_queue_hds[i] != END_TSO_QUEUE) && ((run_queue_hds[i] != NULL)))
2693             evac((StgClosure **)&run_queue_hds[i]);
2694         if ((run_queue_tls[i] != END_TSO_QUEUE) && ((run_queue_tls[i] != NULL)))
2695             evac((StgClosure **)&run_queue_tls[i]);
2696
2697         if ((blocked_queue_hds[i] != END_TSO_QUEUE) && ((blocked_queue_hds[i] != NULL)))
2698             evac((StgClosure **)&blocked_queue_hds[i]);
2699         if ((blocked_queue_tls[i] != END_TSO_QUEUE) && ((blocked_queue_tls[i] != NULL)))
2700             evac((StgClosure **)&blocked_queue_tls[i]);
2701         if ((ccalling_threadss[i] != END_TSO_QUEUE) && ((ccalling_threadss[i] != NULL)))
2702             evac((StgClosure **)&ccalling_threads[i]);
2703     }
2704
2705     markEventQueue();
2706
2707 #else /* !GRAN */
2708
2709     for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
2710         cap = &capabilities[i];
2711         evac((StgClosure **)(void *)&cap->run_queue_hd);
2712         evac((StgClosure **)(void *)&cap->run_queue_tl);
2713 #if defined(THREADED_RTS)
2714         evac((StgClosure **)(void *)&cap->wakeup_queue_hd);
2715         evac((StgClosure **)(void *)&cap->wakeup_queue_tl);
2716 #endif
2717         for (task = cap->suspended_ccalling_tasks; task != NULL;
2718              task=task->next) {
2719             debugTrace(DEBUG_sched,
2720                        "evac'ing suspended TSO %lu", (unsigned long)task->suspended_tso->id);
2721             evac((StgClosure **)(void *)&task->suspended_tso);
2722         }
2723
2724     }
2725
2726
2727 #if !defined(THREADED_RTS)
2728     evac((StgClosure **)(void *)&blocked_queue_hd);
2729     evac((StgClosure **)(void *)&blocked_queue_tl);
2730     evac((StgClosure **)(void *)&sleeping_queue);
2731 #endif
2732 #endif
2733
2734     // evac((StgClosure **)&blackhole_queue);
2735
2736 #if defined(THREADED_RTS) || defined(PARALLEL_HASKELL) || defined(GRAN)
2737     markSparkQueue(evac);
2738 #endif
2739
2740 #if defined(RTS_USER_SIGNALS)
2741     // mark the signal handlers (signals should be already blocked)
2742     if (RtsFlags.MiscFlags.install_signal_handlers) {
2743         markSignalHandlers(evac);
2744     }
2745 #endif
2746 }
2747
2748 /* -----------------------------------------------------------------------------
2749    performGC
2750
2751    This is the interface to the garbage collector from Haskell land.
2752    We provide this so that external C code can allocate and garbage
2753    collect when called from Haskell via _ccall_GC.
2754    -------------------------------------------------------------------------- */
2755
2756 static void
2757 performGC_(rtsBool force_major)
2758 {
2759     Task *task;
2760     // We must grab a new Task here, because the existing Task may be
2761     // associated with a particular Capability, and chained onto the
2762     // suspended_ccalling_tasks queue.
2763     ACQUIRE_LOCK(&sched_mutex);
2764     task = newBoundTask();
2765     RELEASE_LOCK(&sched_mutex);
2766     scheduleDoGC(NULL,task,force_major);
2767     boundTaskExiting(task);
2768 }
2769
2770 void
2771 performGC(void)
2772 {
2773     performGC_(rtsFalse);
2774 }
2775
2776 void
2777 performMajorGC(void)
2778 {
2779     performGC_(rtsTrue);
2780 }
2781
2782 /* -----------------------------------------------------------------------------
2783    Stack overflow
2784
2785    If the thread has reached its maximum stack size, then raise the
2786    StackOverflow exception in the offending thread.  Otherwise
2787    relocate the TSO into a larger chunk of memory and adjust its stack
2788    size appropriately.
2789    -------------------------------------------------------------------------- */
2790
2791 static StgTSO *
2792 threadStackOverflow(Capability *cap, StgTSO *tso)
2793 {
2794   nat new_stack_size, stack_words;
2795   lnat new_tso_size;
2796   StgPtr new_sp;
2797   StgTSO *dest;
2798
2799   IF_DEBUG(sanity,checkTSO(tso));
2800
2801   // don't allow throwTo() to modify the blocked_exceptions queue
2802   // while we are moving the TSO:
2803   lockClosure((StgClosure *)tso);
2804
2805   if (tso->stack_size >= tso->max_stack_size && !(tso->flags & TSO_BLOCKEX)) {
2806       // NB. never raise a StackOverflow exception if the thread is
2807       // inside Control.Exceptino.block.  It is impractical to protect
2808       // against stack overflow exceptions, since virtually anything
2809       // can raise one (even 'catch'), so this is the only sensible
2810       // thing to do here.  See bug #767.
2811
2812       debugTrace(DEBUG_gc,
2813                  "threadStackOverflow of TSO %ld (%p): stack too large (now %ld; max is %ld)",
2814                  (long)tso->id, tso, (long)tso->stack_size, (long)tso->max_stack_size);
2815       IF_DEBUG(gc,
2816                /* If we're debugging, just print out the top of the stack */
2817                printStackChunk(tso->sp, stg_min(tso->stack+tso->stack_size,
2818                                                 tso->sp+64)));
2819
2820       // Send this thread the StackOverflow exception
2821       unlockTSO(tso);
2822       throwToSingleThreaded(cap, tso, (StgClosure *)stackOverflow_closure);
2823       return tso;
2824   }
2825
2826   /* Try to double the current stack size.  If that takes us over the
2827    * maximum stack size for this thread, then use the maximum instead.
2828    * Finally round up so the TSO ends up as a whole number of blocks.
2829    */
2830   new_stack_size = stg_min(tso->stack_size * 2, tso->max_stack_size);
2831   new_tso_size   = (lnat)BLOCK_ROUND_UP(new_stack_size * sizeof(W_) +
2832                                        TSO_STRUCT_SIZE)/sizeof(W_);
2833   new_tso_size = round_to_mblocks(new_tso_size);  /* Be MBLOCK-friendly */
2834   new_stack_size = new_tso_size - TSO_STRUCT_SIZEW;
2835
2836   debugTrace(DEBUG_sched,
2837              "increasing stack size from %ld words to %d.",
2838              (long)tso->stack_size, new_stack_size);
2839
2840   dest = (StgTSO *)allocateLocal(cap,new_tso_size);
2841   TICK_ALLOC_TSO(new_stack_size,0);
2842
2843   /* copy the TSO block and the old stack into the new area */
2844   memcpy(dest,tso,TSO_STRUCT_SIZE);
2845   stack_words = tso->stack + tso->stack_size - tso->sp;
2846   new_sp = (P_)dest + new_tso_size - stack_words;
2847   memcpy(new_sp, tso->sp, stack_words * sizeof(W_));
2848
2849   /* relocate the stack pointers... */
2850   dest->sp         = new_sp;
2851   dest->stack_size = new_stack_size;
2852
2853   /* Mark the old TSO as relocated.  We have to check for relocated
2854    * TSOs in the garbage collector and any primops that deal with TSOs.
2855    *
2856    * It's important to set the sp value to just beyond the end
2857    * of the stack, so we don't attempt to scavenge any part of the
2858    * dead TSO's stack.
2859    */
2860   tso->what_next = ThreadRelocated;
2861   tso->link = dest;
2862   tso->sp = (P_)&(tso->stack[tso->stack_size]);
2863   tso->why_blocked = NotBlocked;
2864
2865   IF_PAR_DEBUG(verbose,
2866                debugBelch("@@ threadStackOverflow of TSO %d (now at %p): stack size increased to %ld\n",
2867                      tso->id, tso, tso->stack_size);
2868                /* If we're debugging, just print out the top of the stack */
2869                printStackChunk(tso->sp, stg_min(tso->stack+tso->stack_size,
2870                                                 tso->sp+64)));
2871
2872   unlockTSO(dest);
2873   unlockTSO(tso);
2874
2875   IF_DEBUG(sanity,checkTSO(dest));
2876 #if 0
2877   IF_DEBUG(scheduler,printTSO(dest));
2878 #endif
2879
2880   return dest;
2881 }
2882
2883 /* ---------------------------------------------------------------------------
2884    Interrupt execution
2885    - usually called inside a signal handler so it mustn't do anything fancy.
2886    ------------------------------------------------------------------------ */
2887
2888 void
2889 interruptStgRts(void)
2890 {
2891     sched_state = SCHED_INTERRUPTING;
2892     context_switch = 1;
2893     wakeUpRts();
2894 }
2895
2896 /* -----------------------------------------------------------------------------
2897    Wake up the RTS
2898
2899    This function causes at least one OS thread to wake up and run the
2900    scheduler loop.  It is invoked when the RTS might be deadlocked, or
2901    an external event has arrived that may need servicing (eg. a
2902    keyboard interrupt).
2903
2904    In the single-threaded RTS we don't do anything here; we only have
2905    one thread anyway, and the event that caused us to want to wake up
2906    will have interrupted any blocking system call in progress anyway.
2907    -------------------------------------------------------------------------- */
2908
2909 void
2910 wakeUpRts(void)
2911 {
2912 #if defined(THREADED_RTS)
2913     // This forces the IO Manager thread to wakeup, which will
2914     // in turn ensure that some OS thread wakes up and runs the
2915     // scheduler loop, which will cause a GC and deadlock check.
2916     ioManagerWakeup();
2917 #endif
2918 }
2919
2920 /* -----------------------------------------------------------------------------
2921  * checkBlackHoles()
2922  *
2923  * Check the blackhole_queue for threads that can be woken up.  We do
2924  * this periodically: before every GC, and whenever the run queue is
2925  * empty.
2926  *
2927  * An elegant solution might be to just wake up all the blocked
2928  * threads with awakenBlockedQueue occasionally: they'll go back to
2929  * sleep again if the object is still a BLACKHOLE.  Unfortunately this
2930  * doesn't give us a way to tell whether we've actually managed to
2931  * wake up any threads, so we would be busy-waiting.
2932  *
2933  * -------------------------------------------------------------------------- */
2934
2935 static rtsBool
2936 checkBlackHoles (Capability *cap)
2937 {
2938     StgTSO **prev, *t;
2939     rtsBool any_woke_up = rtsFalse;
2940     StgHalfWord type;
2941
2942     // blackhole_queue is global:
2943     ASSERT_LOCK_HELD(&sched_mutex);
2944
2945     debugTrace(DEBUG_sched, "checking threads blocked on black holes");
2946
2947     // ASSUMES: sched_mutex
2948     prev = &blackhole_queue;
2949     t = blackhole_queue;
2950     while (t != END_TSO_QUEUE) {
2951         ASSERT(t->why_blocked == BlockedOnBlackHole);
2952         type = get_itbl(t->block_info.closure)->type;
2953         if (type != BLACKHOLE && type != CAF_BLACKHOLE) {
2954             IF_DEBUG(sanity,checkTSO(t));
2955             t = unblockOne(cap, t);
2956             // urk, the threads migrate to the current capability
2957             // here, but we'd like to keep them on the original one.
2958             *prev = t;
2959             any_woke_up = rtsTrue;
2960         } else {
2961             prev = &t->link;
2962             t = t->link;
2963         }
2964     }
2965
2966     return any_woke_up;
2967 }
2968
2969 /* -----------------------------------------------------------------------------
2970    Deleting threads
2971
2972    This is used for interruption (^C) and forking, and corresponds to
2973    raising an exception but without letting the thread catch the
2974    exception.
2975    -------------------------------------------------------------------------- */
2976
2977 static void
2978 deleteThread (Capability *cap, StgTSO *tso)
2979 {
2980     // NOTE: must only be called on a TSO that we have exclusive
2981     // access to, because we will call throwToSingleThreaded() below.
2982     // The TSO must be on the run queue of the Capability we own, or
2983     // we must own all Capabilities.
2984
2985     if (tso->why_blocked != BlockedOnCCall &&
2986         tso->why_blocked != BlockedOnCCall_NoUnblockExc) {
2987         throwToSingleThreaded(cap,tso,NULL);
2988     }
2989 }
2990
2991 #ifdef FORKPROCESS_PRIMOP_SUPPORTED
2992 static void
2993 deleteThread_(Capability *cap, StgTSO *tso)
2994 { // for forkProcess only:
2995   // like deleteThread(), but we delete threads in foreign calls, too.
2996
2997     if (tso->why_blocked == BlockedOnCCall ||
2998         tso->why_blocked == BlockedOnCCall_NoUnblockExc) {
2999         unblockOne(cap,tso);
3000         tso->what_next = ThreadKilled;
3001     } else {
3002         deleteThread(cap,tso);
3003     }
3004 }
3005 #endif
3006
3007 /* -----------------------------------------------------------------------------
3008    raiseExceptionHelper
3009
3010    This function is called by the raise# primitve, just so that we can
3011    move some of the tricky bits of raising an exception from C-- into
3012    C.  Who knows, it might be a useful re-useable thing here too.
3013    -------------------------------------------------------------------------- */
3014
3015 StgWord
3016 raiseExceptionHelper (StgRegTable *reg, StgTSO *tso, StgClosure *exception)
3017 {
3018     Capability *cap = regTableToCapability(reg);
3019     StgThunk *raise_closure = NULL;
3020     StgPtr p, next;
3021     StgRetInfoTable *info;
3022     //
3023     // This closure represents the expression 'raise# E' where E
3024     // is the exception raise.  It is used to overwrite all the
3025     // thunks which are currently under evaluataion.
3026     //
3027
3028     // OLD COMMENT (we don't have MIN_UPD_SIZE now):
3029     // LDV profiling: stg_raise_info has THUNK as its closure
3030     // type. Since a THUNK takes at least MIN_UPD_SIZE words in its
3031     // payload, MIN_UPD_SIZE is more approprate than 1.  It seems that
3032     // 1 does not cause any problem unless profiling is performed.
3033     // However, when LDV profiling goes on, we need to linearly scan
3034     // small object pool, where raise_closure is stored, so we should
3035     // use MIN_UPD_SIZE.
3036     //
3037     // raise_closure = (StgClosure *)RET_STGCALL1(P_,allocate,
3038     //                                 sizeofW(StgClosure)+1);
3039     //
3040
3041     //
3042     // Walk up the stack, looking for the catch frame.  On the way,
3043     // we update any closures pointed to from update frames with the
3044     // raise closure that we just built.
3045     //
3046     p = tso->sp;
3047     while(1) {
3048         info = get_ret_itbl((StgClosure *)p);
3049         next = p + stack_frame_sizeW((StgClosure *)p);
3050         switch (info->i.type) {
3051
3052         case UPDATE_FRAME:
3053             // Only create raise_closure if we need to.
3054             if (raise_closure == NULL) {
3055                 raise_closure =
3056                     (StgThunk *)allocateLocal(cap,sizeofW(StgThunk)+1);
3057                 SET_HDR(raise_closure, &stg_raise_info, CCCS);
3058                 raise_closure->payload[0] = exception;
3059             }
3060             UPD_IND(((StgUpdateFrame *)p)->updatee,(StgClosure *)raise_closure);
3061             p = next;
3062             continue;
3063
3064         case ATOMICALLY_FRAME:
3065             debugTrace(DEBUG_stm, "found ATOMICALLY_FRAME at %p", p);
3066             tso->sp = p;
3067             return ATOMICALLY_FRAME;
3068
3069         case CATCH_FRAME:
3070             tso->sp = p;
3071             return CATCH_FRAME;
3072
3073         case CATCH_STM_FRAME:
3074             debugTrace(DEBUG_stm, "found CATCH_STM_FRAME at %p", p);
3075             tso->sp = p;
3076             return CATCH_STM_FRAME;
3077
3078         case STOP_FRAME:
3079             tso->sp = p;
3080             return STOP_FRAME;
3081
3082         case CATCH_RETRY_FRAME:
3083         default:
3084             p = next;
3085             continue;
3086         }
3087     }
3088 }
3089
3090
3091 /* -----------------------------------------------------------------------------
3092    findRetryFrameHelper
3093
3094    This function is called by the retry# primitive.  It traverses the stack
3095    leaving tso->sp referring to the frame which should handle the retry.
3096
3097    This should either be a CATCH_RETRY_FRAME (if the retry# is within an orElse#)
3098    or should be a ATOMICALLY_FRAME (if the retry# reaches the top level).
3099
3100    We skip CATCH_STM_FRAMEs (aborting and rolling back the nested tx that they
3101    create) because retries are not considered to be exceptions, despite the
3102    similar implementation.
3103
3104    We should not expect to see CATCH_FRAME or STOP_FRAME because those should
3105    not be created within memory transactions.
3106    -------------------------------------------------------------------------- */
3107
3108 StgWord
3109 findRetryFrameHelper (StgTSO *tso)
3110 {
3111   StgPtr           p, next;
3112   StgRetInfoTable *info;
3113
3114   p = tso -> sp;
3115   while (1) {
3116     info = get_ret_itbl((StgClosure *)p);
3117     next = p + stack_frame_sizeW((StgClosure *)p);
3118     switch (info->i.type) {
3119
3120     case ATOMICALLY_FRAME:
3121         debugTrace(DEBUG_stm,
3122                    "found ATOMICALLY_FRAME at %p during retry", p);
3123         tso->sp = p;
3124         return ATOMICALLY_FRAME;
3125
3126     case CATCH_RETRY_FRAME:
3127         debugTrace(DEBUG_stm,
3128                    "found CATCH_RETRY_FRAME at %p during retrry", p);
3129         tso->sp = p;
3130         return CATCH_RETRY_FRAME;
3131
3132     case CATCH_STM_FRAME: {
3133         StgTRecHeader *trec = tso -> trec;
3134         StgTRecHeader *outer = stmGetEnclosingTRec(trec);
3135         debugTrace(DEBUG_stm,
3136                    "found CATCH_STM_FRAME at %p during retry", p);
3137         debugTrace(DEBUG_stm, "trec=%p outer=%p", trec, outer);
3138         stmAbortTransaction(tso -> cap, trec);
3139         stmFreeAbortedTRec(tso -> cap, trec);
3140         tso -> trec = outer;
3141         p = next;
3142         continue;
3143     }
3144
3145
3146     default:
3147       ASSERT(info->i.type != CATCH_FRAME);
3148       ASSERT(info->i.type != STOP_FRAME);
3149       p = next;
3150       continue;
3151     }
3152   }
3153 }
3154
3155 /* -----------------------------------------------------------------------------
3156    resurrectThreads is called after garbage collection on the list of
3157    threads found to be garbage.  Each of these threads will be woken
3158    up and sent a signal: BlockedOnDeadMVar if the thread was blocked
3159    on an MVar, or NonTermination if the thread was blocked on a Black
3160    Hole.
3161
3162    Locks: assumes we hold *all* the capabilities.
3163    -------------------------------------------------------------------------- */
3164
3165 void
3166 resurrectThreads (StgTSO *threads)
3167 {
3168     StgTSO *tso, *next;
3169     Capability *cap;
3170
3171     for (tso = threads; tso != END_TSO_QUEUE; tso = next) {
3172         next = tso->global_link;
3173         tso->global_link = all_threads;
3174         all_threads = tso;
3175         debugTrace(DEBUG_sched, "resurrecting thread %lu", (unsigned long)tso->id);
3176
3177         // Wake up the thread on the Capability it was last on
3178         cap = tso->cap;
3179
3180         switch (tso->why_blocked) {
3181         case BlockedOnMVar:
3182         case BlockedOnException:
3183             /* Called by GC - sched_mutex lock is currently held. */
3184             throwToSingleThreaded(cap, tso,
3185                                   (StgClosure *)BlockedOnDeadMVar_closure);
3186             break;
3187         case BlockedOnBlackHole:
3188             throwToSingleThreaded(cap, tso,
3189                                   (StgClosure *)NonTermination_closure);
3190             break;
3191         case BlockedOnSTM:
3192             throwToSingleThreaded(cap, tso,
3193                                   (StgClosure *)BlockedIndefinitely_closure);
3194             break;
3195         case NotBlocked:
3196             /* This might happen if the thread was blocked on a black hole
3197              * belonging to a thread that we've just woken up (raiseAsync
3198              * can wake up threads, remember...).
3199              */
3200             continue;
3201         default:
3202             barf("resurrectThreads: thread blocked in a strange way");
3203         }
3204     }
3205 }