rts/Sparks.c

   1 /* ---------------------------------------------------------------------------
   2  *
   3  * (c) The GHC Team, 2000-2008
   4  *
   5  * Sparking support for PARALLEL_HASKELL and THREADED_RTS versions of the RTS.
   6  *
   7  -------------------------------------------------------------------------*/
   8
   9 #include "PosixSource.h"
  10 #include "Rts.h"
  11
  12 #include "Schedule.h"
  13 #include "RtsUtils.h"
  14 #include "Trace.h"
  15 #include "Prelude.h"
  16 #include "Sparks.h"
  17
  18 #if defined(THREADED_RTS)
  19
  20 void
  21 initSparkPools( void )
  22 {
  23     /* walk over the capabilities, allocating a spark pool for each one */
  24     nat i;
  25     for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
  26       capabilities[i].sparks = newWSDeque(RtsFlags.ParFlags.maxLocalSparks);
  27     }
  28 }
  29
  30 void
  31 freeSparkPool (SparkPool *pool)
  32 {
  33     freeWSDeque(pool);
  34 }
  35
  36 /* -----------------------------------------------------------------------------
  37  *
  38  * Turn a spark into a real thread
  39  *
  40  * -------------------------------------------------------------------------- */
  41
  42 void
  43 createSparkThread (Capability *cap)
  44 {
  45     StgTSO *tso;
  46
  47     tso = createIOThread (cap, RtsFlags.GcFlags.initialStkSize,
  48                           (StgClosure *)runSparks_closure);
  49
  50     traceEventCreateSparkThread(cap, tso->id);
  51
  52     appendToRunQueue(cap,tso);
  53 }
  54
  55 /* --------------------------------------------------------------------------
  56  * newSpark: create a new spark, as a result of calling "par"
  57  * Called directly from STG.
  58  * -------------------------------------------------------------------------- */
  59
  60 StgInt
  61 newSpark (StgRegTable *reg, StgClosure *p)
  62 {
  63     Capability *cap = regTableToCapability(reg);
  64     SparkPool *pool = cap->sparks;
  65
  66     /* I am not sure whether this is the right thing to do.
  67      * Maybe it is better to exploit the tag information
  68      * instead of throwing it away?
  69      */
  70     p = UNTAG_CLOSURE(p);
  71
  72     if (closure_SHOULD_SPARK(p)) {
  73         pushWSDeque(pool,p);
  74     }
  75
  76     cap->sparks_created++;
  77
  78     return 1;
  79 }
  80
  81 /* -----------------------------------------------------------------------------
  82  *
  83  * tryStealSpark: try to steal a spark from a Capability.
  84  *
  85  * Returns a valid spark, or NULL if the pool was empty, and can
  86  * occasionally return NULL if there was a race with another thread
  87  * stealing from the same pool.  In this case, try again later.
  88  *
  89  -------------------------------------------------------------------------- */
  90
  91 StgClosure *
  92 tryStealSpark (Capability *cap)
  93 {
  94   SparkPool *pool = cap->sparks;
  95   StgClosure *stolen;
  96
  97   do {
  98       stolen = stealWSDeque_(pool);
  99       // use the no-loopy version, stealWSDeque_(), since if we get a
 100       // spurious NULL here the caller may want to try stealing from
 101       // other pools before trying again.
 102   } while (stolen != NULL && !closure_SHOULD_SPARK(stolen));
 103
 104   return stolen;
 105 }
 106
 107 /* --------------------------------------------------------------------------
 108  * Remove all sparks from the spark queues which should not spark any
 109  * more.  Called after GC. We assume exclusive access to the structure
 110  * and replace  all sparks in the queue, see explanation below. At exit,
 111  * the spark pool only contains sparkable closures.
 112  * -------------------------------------------------------------------------- */
 113
 114 void
 115 pruneSparkQueue (Capability *cap)
 116 {
 117     SparkPool *pool;
 118     StgClosurePtr spark, tmp, *elements;
 119     nat n, pruned_sparks; // stats only
 120     StgWord botInd,oldBotInd,currInd; // indices in array (always < size)
 121     const StgInfoTable *info;
 122
 123     n = 0;
 124     pruned_sparks = 0;
 125
 126     pool = cap->sparks;
 127
 128     // it is possible that top > bottom, indicating an empty pool.  We
 129     // fix that here; this is only necessary because the loop below
 130     // assumes it.
 131     if (pool->top > pool->bottom)
 132         pool->top = pool->bottom;
 133
 134     // Take this opportunity to reset top/bottom modulo the size of
 135     // the array, to avoid overflow.  This is only possible because no
 136     // stealing is happening during GC.
 137     pool->bottom  -= pool->top & ~pool->moduloSize;
 138     pool->top     &= pool->moduloSize;
 139     pool->topBound = pool->top;
 140
 141     debugTrace(DEBUG_sparks,
 142                "markSparkQueue: current spark queue len=%ld; (hd=%ld; tl=%ld)",
 143                sparkPoolSize(pool), pool->bottom, pool->top);
 144
 145     ASSERT_WSDEQUE_INVARIANTS(pool);
 146
 147     elements = (StgClosurePtr *)pool->elements;
 148
 149     /* We have exclusive access to the structure here, so we can reset
 150        bottom and top counters, and prune invalid sparks. Contents are
 151        copied in-place if they are valuable, otherwise discarded. The
 152        routine uses "real" indices t and b, starts by computing them
 153        as the modulus size of top and bottom,
 154
 155        Copying:
 156
 157        At the beginning, the pool structure can look like this:
 158        ( bottom % size >= top % size , no wrap-around)
 159                   t          b
 160        ___________***********_________________
 161
 162        or like this ( bottom % size < top % size, wrap-around )
 163                   b         t
 164        ***********__________******************
 165        As we need to remove useless sparks anyway, we make one pass
 166        between t and b, moving valuable content to b and subsequent
 167        cells (wrapping around when the size is reached).
 168
 169                      b      t
 170        ***********OOO_______XX_X__X?**********
 171                      ^____move?____/
 172
 173        After this movement, botInd becomes the new bottom, and old
 174        bottom becomes the new top index, both as indices in the array
 175        size range.
 176     */
 177     // starting here
 178     currInd = (pool->top) & (pool->moduloSize); // mod
 179
 180     // copies of evacuated closures go to space from botInd on
 181     // we keep oldBotInd to know when to stop
 182     oldBotInd = botInd = (pool->bottom) & (pool->moduloSize); // mod
 183
 184     // on entry to loop, we are within the bounds
 185     ASSERT( currInd < pool->size && botInd  < pool->size );
 186
 187     while (currInd != oldBotInd ) {
 188       /* must use != here, wrap-around at size
 189          subtle: loop not entered if queue empty
 190        */
 191
 192       /* check element at currInd. if valuable, evacuate and move to
 193          botInd, otherwise move on */
 194       spark = elements[currInd];
 195
 196       // We have to be careful here: in the parallel GC, another
 197       // thread might evacuate this closure while we're looking at it,
 198       // so grab the info pointer just once.
 199       info = spark->header.info;
 200       if (IS_FORWARDING_PTR(info)) {
 201           tmp = (StgClosure*)UN_FORWARDING_PTR(info);
 202           /* if valuable work: shift inside the pool */
 203           if (closure_SHOULD_SPARK(tmp)) {
 204               elements[botInd] = tmp; // keep entry (new address)
 205               botInd++;
 206               n++;
 207           } else {
 208               pruned_sparks++; // discard spark
 209               cap->sparks_pruned++;
 210           }
 211       } else if (HEAP_ALLOCED(spark) &&
 212                  (Bdescr(spark)->flags & BF_EVACUATED)) {
 213           if (closure_SHOULD_SPARK(spark)) {
 214               elements[botInd] = spark; // keep entry (new address)
 215               botInd++;
 216               n++;
 217           } else {
 218               pruned_sparks++; // discard spark
 219               cap->sparks_pruned++;
 220           }
 221       } else {
 222           pruned_sparks++; // discard spark
 223           cap->sparks_pruned++;
 224       }
 225
 226       currInd++;
 227
 228       // in the loop, we may reach the bounds, and instantly wrap around
 229       ASSERT( currInd <= pool->size && botInd <= pool->size );
 230       if ( currInd == pool->size ) { currInd = 0; }
 231       if ( botInd == pool->size )  { botInd = 0;  }
 232
 233     } // while-loop over spark pool elements
 234
 235     ASSERT(currInd == oldBotInd);
 236
 237     pool->top = oldBotInd; // where we started writing
 238     pool->topBound = pool->top;
 239
 240     pool->bottom = (oldBotInd <= botInd) ? botInd : (botInd + pool->size);
 241     // first free place we did not use (corrected by wraparound)
 242
 243     debugTrace(DEBUG_sparks, "pruned %d sparks", pruned_sparks);
 244
 245     debugTrace(DEBUG_sparks,
 246                "new spark queue len=%ld; (hd=%ld; tl=%ld)",
 247                sparkPoolSize(pool), pool->bottom, pool->top);
 248
 249     ASSERT_WSDEQUE_INVARIANTS(pool);
 250 }
 251
 252 /* GC for the spark pool, called inside Capability.c for all
 253    capabilities in turn. Blindly "evac"s complete spark pool. */
 254 void
 255 traverseSparkQueue (evac_fn evac, void *user, Capability *cap)
 256 {
 257     StgClosure **sparkp;
 258     SparkPool *pool;
 259     StgWord top,bottom, modMask;
 260
 261     pool = cap->sparks;
 262
 263     ASSERT_WSDEQUE_INVARIANTS(pool);
 264
 265     top = pool->top;
 266     bottom = pool->bottom;
 267     sparkp = (StgClosurePtr*)pool->elements;
 268     modMask = pool->moduloSize;
 269
 270     while (top < bottom) {
 271     /* call evac for all closures in range (wrap-around via modulo)
 272      * In GHC-6.10, evac takes an additional 1st argument to hold a
 273      * GC-specific register, see rts/sm/GC.c::mark_root()
 274      */
 275       evac( user , sparkp + (top & modMask) );
 276       top++;
 277     }
 278
 279     debugTrace(DEBUG_sparks,
 280                "traversed spark queue, len=%ld; (hd=%ld; tl=%ld)",
 281                sparkPoolSize(pool), pool->bottom, pool->top);
 282 }
 283
 284 /* ----------------------------------------------------------------------------
 285  * balanceSparkPoolsCaps: takes an array of capabilities (usually: all
 286  * capabilities) and its size. Accesses all spark pools and equally
 287  * distributes the sparks among them.
 288  *
 289  * Could be called after GC, before Cap. release, from scheduler.
 290  * -------------------------------------------------------------------------- */
 291 void balanceSparkPoolsCaps(nat n_caps, Capability caps[])
 292    GNUC3_ATTRIBUTE(__noreturn__);
 293
 294 void balanceSparkPoolsCaps(nat n_caps STG_UNUSED,
 295                            Capability caps[] STG_UNUSED) {
 296   barf("not implemented");
 297 }
 298
 299 #else
 300
 301 StgInt
 302 newSpark (StgRegTable *reg STG_UNUSED, StgClosure *p STG_UNUSED)
 303 {
 304     /* nothing */
 305     return 1;
 306 }
 307
 308 #endif /* THREADED_RTS */