rts/Threads.c

   1 /* ---------------------------------------------------------------------------
   2  *
   3  * (c) The GHC Team, 2006
   4  *
   5  * Thread-related functionality
   6  *
   7  * --------------------------------------------------------------------------*/
   8
   9 #include "PosixSource.h"
  10 #include "Rts.h"
  11
  12 #include "Capability.h"
  13 #include "Updates.h"
  14 #include "Threads.h"
  15 #include "STM.h"
  16 #include "Schedule.h"
  17 #include "Trace.h"
  18 #include "ThreadLabels.h"
  19 #include "Updates.h"
  20 #include "Messages.h"
  21 #include "sm/Storage.h"
  22
  23 /* Next thread ID to allocate.
  24  * LOCK: sched_mutex
  25  */
  26 static StgThreadID next_thread_id = 1;
  27
  28 /* The smallest stack size that makes any sense is:
  29  *    RESERVED_STACK_WORDS    (so we can get back from the stack overflow)
  30  *  + sizeofW(StgStopFrame)   (the stg_stop_thread_info frame)
  31  *  + 1                       (the closure to enter)
  32  *  + 1                       (stg_ap_v_ret)
  33  *  + 1                       (spare slot req'd by stg_ap_v_ret)
  34  *
  35  * A thread with this stack will bomb immediately with a stack
  36  * overflow, which will increase its stack size.
  37  */
  38 #define MIN_STACK_WORDS (RESERVED_STACK_WORDS + sizeofW(StgStopFrame) + 3)
  39
  40 /* ---------------------------------------------------------------------------
  41    Create a new thread.
  42
  43    The new thread starts with the given stack size.  Before the
  44    scheduler can run, however, this thread needs to have a closure
  45    (and possibly some arguments) pushed on its stack.  See
  46    pushClosure() in Schedule.h.
  47
  48    createGenThread() and createIOThread() (in SchedAPI.h) are
  49    convenient packaged versions of this function.
  50
  51    currently pri (priority) is only used in a GRAN setup -- HWL
  52    ------------------------------------------------------------------------ */
  53 StgTSO *
  54 createThread(Capability *cap, nat size)
  55 {
  56     StgTSO *tso;
  57     nat stack_size;
  58
  59     /* sched_mutex is *not* required */
  60
  61     /* First check whether we should create a thread at all */
  62
  63     // ToDo: check whether size = stack_size - TSO_STRUCT_SIZEW
  64
  65     /* catch ridiculously small stack sizes */
  66     if (size < MIN_STACK_WORDS + TSO_STRUCT_SIZEW) {
  67         size = MIN_STACK_WORDS + TSO_STRUCT_SIZEW;
  68     }
  69
  70     size = round_to_mblocks(size);
  71     tso = (StgTSO *)allocate(cap, size);
  72
  73     stack_size = size - TSO_STRUCT_SIZEW;
  74     TICK_ALLOC_TSO(stack_size, 0);
  75
  76     SET_HDR(tso, &stg_TSO_info, CCS_SYSTEM);
  77
  78     // Always start with the compiled code evaluator
  79     tso->what_next = ThreadRunGHC;
  80
  81     tso->why_blocked  = NotBlocked;
  82     tso->block_info.closure = (StgClosure *)END_TSO_QUEUE;
  83     tso->blocked_exceptions = END_BLOCKED_EXCEPTIONS_QUEUE;
  84     tso->bq = (StgBlockingQueue *)END_TSO_QUEUE;
  85     tso->flags = 0;
  86     tso->dirty = 1;
  87
  88     tso->saved_errno = 0;
  89     tso->bound = NULL;
  90     tso->cap = cap;
  91
  92     tso->stack_size     = stack_size;
  93     tso->max_stack_size = round_to_mblocks(RtsFlags.GcFlags.maxStkSize)
  94                           - TSO_STRUCT_SIZEW;
  95     tso->sp             = (P_)&(tso->stack) + stack_size;
  96
  97     tso->trec = NO_TREC;
  98
  99 #ifdef PROFILING
 100     tso->prof.CCCS = CCS_MAIN;
 101 #endif
 102
 103   /* put a stop frame on the stack */
 104     tso->sp -= sizeofW(StgStopFrame);
 105     SET_HDR((StgClosure*)tso->sp,(StgInfoTable *)&stg_stop_thread_info,CCS_SYSTEM);
 106     tso->_link = END_TSO_QUEUE;
 107
 108     /* Link the new thread on the global thread list.
 109      */
 110     ACQUIRE_LOCK(&sched_mutex);
 111     tso->id = next_thread_id++;  // while we have the mutex
 112     tso->global_link = g0->threads;
 113     g0->threads = tso;
 114     RELEASE_LOCK(&sched_mutex);
 115
 116     // ToDo: report the stack size in the event?
 117     traceEventCreateThread(cap, tso);
 118
 119     return tso;
 120 }
 121
 122 /* ---------------------------------------------------------------------------
 123  * Comparing Thread ids.
 124  *
 125  * This is used from STG land in the implementation of the
 126  * instances of Eq/Ord for ThreadIds.
 127  * ------------------------------------------------------------------------ */
 128
 129 int
 130 cmp_thread(StgPtr tso1, StgPtr tso2)
 131 {
 132   StgThreadID id1 = ((StgTSO *)tso1)->id;
 133   StgThreadID id2 = ((StgTSO *)tso2)->id;
 134
 135   if (id1 < id2) return (-1);
 136   if (id1 > id2) return 1;
 137   return 0;
 138 }
 139
 140 /* ---------------------------------------------------------------------------
 141  * Fetching the ThreadID from an StgTSO.
 142  *
 143  * This is used in the implementation of Show for ThreadIds.
 144  * ------------------------------------------------------------------------ */
 145 int
 146 rts_getThreadId(StgPtr tso)
 147 {
 148   return ((StgTSO *)tso)->id;
 149 }
 150
 151 /* -----------------------------------------------------------------------------
 152    Remove a thread from a queue.
 153    Fails fatally if the TSO is not on the queue.
 154    -------------------------------------------------------------------------- */
 155
 156 rtsBool // returns True if we modified queue
 157 removeThreadFromQueue (Capability *cap, StgTSO **queue, StgTSO *tso)
 158 {
 159     StgTSO *t, *prev;
 160
 161     prev = NULL;
 162     for (t = *queue; t != END_TSO_QUEUE; prev = t, t = t->_link) {
 163         if (t == tso) {
 164             if (prev) {
 165                 setTSOLink(cap,prev,t->_link);
 166                 return rtsFalse;
 167             } else {
 168                 *queue = t->_link;
 169                 return rtsTrue;
 170             }
 171         }
 172     }
 173     barf("removeThreadFromQueue: not found");
 174 }
 175
 176 rtsBool // returns True if we modified head or tail
 177 removeThreadFromDeQueue (Capability *cap,
 178                          StgTSO **head, StgTSO **tail, StgTSO *tso)
 179 {
 180     StgTSO *t, *prev;
 181     rtsBool flag = rtsFalse;
 182
 183     prev = NULL;
 184     for (t = *head; t != END_TSO_QUEUE; prev = t, t = t->_link) {
 185         if (t == tso) {
 186             if (prev) {
 187                 setTSOLink(cap,prev,t->_link);
 188                 flag = rtsFalse;
 189             } else {
 190                 *head = t->_link;
 191                 flag = rtsTrue;
 192             }
 193             if (*tail == tso) {
 194                 if (prev) {
 195                     *tail = prev;
 196                 } else {
 197                     *tail = END_TSO_QUEUE;
 198                 }
 199                 return rtsTrue;
 200             } else {
 201                 return flag;
 202             }
 203         }
 204     }
 205     barf("removeThreadFromMVarQueue: not found");
 206 }
 207
 208 /* ----------------------------------------------------------------------------
 209    tryWakeupThread()
 210
 211    Attempt to wake up a thread.  tryWakeupThread is idempotent: it is
 212    always safe to call it too many times, but it is not safe in
 213    general to omit a call.
 214
 215    ------------------------------------------------------------------------- */
 216
 217 void
 218 tryWakeupThread (Capability *cap, StgTSO *tso)
 219 {
 220     tryWakeupThread_(cap, deRefTSO(tso));
 221 }
 222
 223 void
 224 tryWakeupThread_ (Capability *cap, StgTSO *tso)
 225 {
 226     traceEventThreadWakeup (cap, tso, tso->cap->no);
 227
 228 #ifdef THREADED_RTS
 229     if (tso->cap != cap)
 230     {
 231         MessageWakeup *msg;
 232         msg = (MessageWakeup *)allocate(cap,sizeofW(MessageWakeup));
 233         SET_HDR(msg, &stg_MSG_TRY_WAKEUP_info, CCS_SYSTEM);
 234         msg->tso = tso;
 235         sendMessage(cap, tso->cap, (Message*)msg);
 236         debugTraceCap(DEBUG_sched, cap, "message: try wakeup thread %ld on cap %d",
 237                       (lnat)tso->id, tso->cap->no);
 238         return;
 239     }
 240 #endif
 241
 242     switch (tso->why_blocked)
 243     {
 244     case BlockedOnMVar:
 245     {
 246         if (tso->_link == END_TSO_QUEUE) {
 247             tso->block_info.closure = (StgClosure*)END_TSO_QUEUE;
 248             goto unblock;
 249         } else {
 250             return;
 251         }
 252     }
 253
 254     case BlockedOnMsgThrowTo:
 255     {
 256         const StgInfoTable *i;
 257
 258         i = lockClosure(tso->block_info.closure);
 259         unlockClosure(tso->block_info.closure, i);
 260         if (i != &stg_MSG_NULL_info) {
 261             debugTraceCap(DEBUG_sched, cap, "thread %ld still blocked on throwto (%p)",
 262                           (lnat)tso->id, tso->block_info.throwto->header.info);
 263             return;
 264         }
 265
 266         // remove the block frame from the stack
 267         ASSERT(tso->sp[0] == (StgWord)&stg_block_throwto_info);
 268         tso->sp += 3;
 269         goto unblock;
 270     }
 271
 272     case BlockedOnBlackHole:
 273     case BlockedOnSTM:
 274     case ThreadMigrating:
 275         goto unblock;
 276
 277     default:
 278         // otherwise, do nothing
 279         return;
 280     }
 281
 282 unblock:
 283     // just run the thread now, if the BH is not really available,
 284     // we'll block again.
 285     tso->why_blocked = NotBlocked;
 286     appendToRunQueue(cap,tso);
 287 }
 288
 289 /* ----------------------------------------------------------------------------
 290    migrateThread
 291    ------------------------------------------------------------------------- */
 292
 293 void
 294 migrateThread (Capability *from, StgTSO *tso, Capability *to)
 295 {
 296     traceEventMigrateThread (from, tso, to->no);
 297     // ThreadMigrating tells the target cap that it needs to be added to
 298     // the run queue when it receives the MSG_TRY_WAKEUP.
 299     tso->why_blocked = ThreadMigrating;
 300     tso->cap = to;
 301     tryWakeupThread(from, tso);
 302 }
 303
 304 /* ----------------------------------------------------------------------------
 305    awakenBlockedQueue
 306
 307    wakes up all the threads on the specified queue.
 308    ------------------------------------------------------------------------- */
 309
 310 void
 311 wakeBlockingQueue(Capability *cap, StgBlockingQueue *bq)
 312 {
 313     MessageBlackHole *msg;
 314     const StgInfoTable *i;
 315
 316     ASSERT(bq->header.info == &stg_BLOCKING_QUEUE_DIRTY_info  ||
 317            bq->header.info == &stg_BLOCKING_QUEUE_CLEAN_info  );
 318
 319     for (msg = bq->queue; msg != (MessageBlackHole*)END_TSO_QUEUE;
 320          msg = msg->link) {
 321         i = msg->header.info;
 322         if (i != &stg_IND_info) {
 323             ASSERT(i == &stg_MSG_BLACKHOLE_info);
 324             tryWakeupThread(cap,msg->tso);
 325         }
 326     }
 327
 328     // overwrite the BQ with an indirection so it will be
 329     // collected at the next GC.
 330 #if defined(DEBUG) && !defined(THREADED_RTS)
 331     // XXX FILL_SLOP, but not if THREADED_RTS because in that case
 332     // another thread might be looking at this BLOCKING_QUEUE and
 333     // checking the owner field at the same time.
 334     bq->bh = 0; bq->queue = 0; bq->owner = 0;
 335 #endif
 336     OVERWRITE_INFO(bq, &stg_IND_info);
 337 }
 338
 339 // If we update a closure that we know we BLACKHOLE'd, and the closure
 340 // no longer points to the current TSO as its owner, then there may be
 341 // an orphaned BLOCKING_QUEUE closure with blocked threads attached to
 342 // it.  We therefore traverse the BLOCKING_QUEUEs attached to the
 343 // current TSO to see if any can now be woken up.
 344 void
 345 checkBlockingQueues (Capability *cap, StgTSO *tso)
 346 {
 347     StgBlockingQueue *bq, *next;
 348     StgClosure *p;
 349
 350     debugTraceCap(DEBUG_sched, cap,
 351                   "collision occurred; checking blocking queues for thread %ld",
 352                   (lnat)tso->id);
 353
 354     for (bq = tso->bq; bq != (StgBlockingQueue*)END_TSO_QUEUE; bq = next) {
 355         next = bq->link;
 356
 357         if (bq->header.info == &stg_IND_info) {
 358             // ToDo: could short it out right here, to avoid
 359             // traversing this IND multiple times.
 360             continue;
 361         }
 362
 363         p = bq->bh;
 364
 365         if (p->header.info != &stg_BLACKHOLE_info ||
 366             ((StgInd *)p)->indirectee != (StgClosure*)bq)
 367         {
 368             wakeBlockingQueue(cap,bq);
 369         }
 370     }
 371 }
 372
 373 /* ----------------------------------------------------------------------------
 374    updateThunk
 375
 376    Update a thunk with a value.  In order to do this, we need to know
 377    which TSO owns (or is evaluating) the thunk, in case we need to
 378    awaken any threads that are blocked on it.
 379    ------------------------------------------------------------------------- */
 380
 381 void
 382 updateThunk (Capability *cap, StgTSO *tso, StgClosure *thunk, StgClosure *val)
 383 {
 384     StgClosure *v;
 385     StgTSO *owner;
 386     const StgInfoTable *i;
 387
 388     i = thunk->header.info;
 389     if (i != &stg_BLACKHOLE_info &&
 390         i != &stg_CAF_BLACKHOLE_info &&
 391         i != &stg_WHITEHOLE_info) {
 392         updateWithIndirection(cap, thunk, val);
 393         return;
 394     }
 395
 396     v = ((StgInd*)thunk)->indirectee;
 397
 398     updateWithIndirection(cap, thunk, val);
 399
 400     i = v->header.info;
 401     if (i == &stg_TSO_info) {
 402         owner = deRefTSO((StgTSO*)v);
 403         if (owner != tso) {
 404             checkBlockingQueues(cap, tso);
 405         }
 406         return;
 407     }
 408
 409     if (i != &stg_BLOCKING_QUEUE_CLEAN_info &&
 410         i != &stg_BLOCKING_QUEUE_DIRTY_info) {
 411         checkBlockingQueues(cap, tso);
 412         return;
 413     }
 414
 415     owner = deRefTSO(((StgBlockingQueue*)v)->owner);
 416
 417     if (owner != tso) {
 418         checkBlockingQueues(cap, tso);
 419     } else {
 420         wakeBlockingQueue(cap, (StgBlockingQueue*)v);
 421     }
 422 }
 423
 424 /* ---------------------------------------------------------------------------
 425  * rtsSupportsBoundThreads(): is the RTS built to support bound threads?
 426  * used by Control.Concurrent for error checking.
 427  * ------------------------------------------------------------------------- */
 428
 429 HsBool
 430 rtsSupportsBoundThreads(void)
 431 {
 432 #if defined(THREADED_RTS)
 433   return HS_BOOL_TRUE;
 434 #else
 435   return HS_BOOL_FALSE;
 436 #endif
 437 }
 438
 439 /* ---------------------------------------------------------------------------
 440  * isThreadBound(tso): check whether tso is bound to an OS thread.
 441  * ------------------------------------------------------------------------- */
 442
 443 StgBool
 444 isThreadBound(StgTSO* tso USED_IF_THREADS)
 445 {
 446 #if defined(THREADED_RTS)
 447   return (tso->bound != NULL);
 448 #endif
 449   return rtsFalse;
 450 }
 451
 452 /* ----------------------------------------------------------------------------
 453  * Debugging: why is a thread blocked
 454  * ------------------------------------------------------------------------- */
 455
 456 #if DEBUG
 457 void
 458 printThreadBlockage(StgTSO *tso)
 459 {
 460   switch (tso->why_blocked) {
 461   case BlockedOnRead:
 462     debugBelch("is blocked on read from fd %d", (int)(tso->block_info.fd));
 463     break;
 464   case BlockedOnWrite:
 465     debugBelch("is blocked on write to fd %d", (int)(tso->block_info.fd));
 466     break;
 467 #if defined(mingw32_HOST_OS)
 468     case BlockedOnDoProc:
 469     debugBelch("is blocked on proc (request: %u)", tso->block_info.async_result->reqID);
 470     break;
 471 #endif
 472   case BlockedOnDelay:
 473     debugBelch("is blocked until %ld", (long)(tso->block_info.target));
 474     break;
 475   case BlockedOnMVar:
 476     debugBelch("is blocked on an MVar @ %p", tso->block_info.closure);
 477     break;
 478   case BlockedOnBlackHole:
 479       debugBelch("is blocked on a black hole %p",
 480                  ((StgBlockingQueue*)tso->block_info.bh->bh));
 481     break;
 482   case BlockedOnMsgThrowTo:
 483     debugBelch("is blocked on a throwto message");
 484     break;
 485   case NotBlocked:
 486     debugBelch("is not blocked");
 487     break;
 488   case ThreadMigrating:
 489     debugBelch("is runnable, but not on the run queue");
 490     break;
 491   case BlockedOnCCall:
 492     debugBelch("is blocked on an external call");
 493     break;
 494   case BlockedOnCCall_NoUnblockExc:
 495     debugBelch("is blocked on an external call (exceptions were already blocked)");
 496     break;
 497   case BlockedOnSTM:
 498     debugBelch("is blocked on an STM operation");
 499     break;
 500   default:
 501     barf("printThreadBlockage: strange tso->why_blocked: %d for TSO %d (%d)",
 502          tso->why_blocked, tso->id, tso);
 503   }
 504 }
 505
 506
 507 void
 508 printThreadStatus(StgTSO *t)
 509 {
 510   debugBelch("\tthread %4lu @ %p ", (unsigned long)t->id, (void *)t);
 511     {
 512       void *label = lookupThreadLabel(t->id);
 513       if (label) debugBelch("[\"%s\"] ",(char *)label);
 514     }
 515     if (t->what_next == ThreadRelocated) {
 516         debugBelch("has been relocated...\n");
 517     } else {
 518         switch (t->what_next) {
 519         case ThreadKilled:
 520             debugBelch("has been killed");
 521             break;
 522         case ThreadComplete:
 523             debugBelch("has completed");
 524             break;
 525         default:
 526             printThreadBlockage(t);
 527         }
 528         if (t->dirty) {
 529             debugBelch(" (TSO_DIRTY)");
 530         } else if (t->flags & TSO_LINK_DIRTY) {
 531             debugBelch(" (TSO_LINK_DIRTY)");
 532         }
 533         debugBelch("\n");
 534     }
 535 }
 536
 537 void
 538 printAllThreads(void)
 539 {
 540   StgTSO *t, *next;
 541   nat i, g;
 542   Capability *cap;
 543
 544   debugBelch("all threads:\n");
 545
 546   for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
 547       cap = &capabilities[i];
 548       debugBelch("threads on capability %d:\n", cap->no);
 549       for (t = cap->run_queue_hd; t != END_TSO_QUEUE; t = t->_link) {
 550           printThreadStatus(t);
 551       }
 552   }
 553
 554   debugBelch("other threads:\n");
 555   for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
 556     for (t = generations[g].threads; t != END_TSO_QUEUE; t = next) {
 557       if (t->why_blocked != NotBlocked) {
 558           printThreadStatus(t);
 559       }
 560       if (t->what_next == ThreadRelocated) {
 561           next = t->_link;
 562       } else {
 563           next = t->global_link;
 564       }
 565     }
 566   }
 567 }
 568
 569 // useful from gdb
 570 void
 571 printThreadQueue(StgTSO *t)
 572 {
 573     nat i = 0;
 574     for (; t != END_TSO_QUEUE; t = t->_link) {
 575         printThreadStatus(t);
 576         i++;
 577     }
 578     debugBelch("%d threads on queue\n", i);
 579 }
 580
 581 #endif /* DEBUG */