rts/sm/Evac.c

   1 /* -----------------------------------------------------------------------------
   2  *
   3  * (c) The GHC Team 1998-2006
   4  *
   5  * Generational garbage collector: evacuation functions
   6  *
   7  * Documentation on the architecture of the Garbage Collector can be
   8  * found in the online commentary:
   9  *
  10  *   http://hackage.haskell.org/trac/ghc/wiki/Commentary/Rts/Storage/GC
  11  *
  12  * ---------------------------------------------------------------------------*/
  13
  14 #include "Rts.h"
  15 #include "Storage.h"
  16 #include "MBlock.h"
  17 #include "Evac.h"
  18 #include "GC.h"
  19 #include "GCUtils.h"
  20 #include "Compact.h"
  21 #include "Prelude.h"
  22 #include "LdvProfile.h"
  23
  24 /* Used to avoid long recursion due to selector thunks
  25  */
  26 #define MAX_THUNK_SELECTOR_DEPTH 16
  27
  28 static void eval_thunk_selector (StgClosure **q, StgSelector * p, rtsBool);
  29 STATIC_INLINE void evacuate_large(StgPtr p);
  30
  31 /* -----------------------------------------------------------------------------
  32    Allocate some space in which to copy an object.
  33    -------------------------------------------------------------------------- */
  34
  35 STATIC_INLINE StgPtr
  36 alloc_for_copy (nat size, step *stp)
  37 {
  38     StgPtr to;
  39     step_workspace *ws;
  40
  41     /* Find out where we're going, using the handy "to" pointer in
  42      * the step of the source object.  If it turns out we need to
  43      * evacuate to an older generation, adjust it here (see comment
  44      * by evacuate()).
  45      */
  46     if (stp < gct->evac_step) {
  47         if (gct->eager_promotion) {
  48             stp = gct->evac_step;
  49         } else {
  50             gct->failed_to_evac = rtsTrue;
  51         }
  52     }
  53
  54     ws = &gct->steps[stp->gen_no][stp->no];
  55
  56     /* chain a new block onto the to-space for the destination step if
  57      * necessary.
  58      */
  59
  60     ASSERT(ws->todo_free >= ws->todo_bd->free && ws->todo_free <= ws->todo_lim);
  61     to = ws->todo_free;
  62     if (to + size >= ws->todo_lim) {
  63         to = gc_alloc_todo_block(ws);
  64     }
  65     ws->todo_free = to + size;
  66     ASSERT(ws->todo_free >= ws->todo_bd->free && ws->todo_free <= ws->todo_lim);
  67
  68     return to;
  69 }
  70
  71 /* -----------------------------------------------------------------------------
  72    The evacuate() code
  73    -------------------------------------------------------------------------- */
  74
  75 #define MINOR_GC
  76 #include "Evac.c-inc"
  77
  78 #undef MINOR_GC
  79 #include "Evac.c-inc"
  80
  81 /* -----------------------------------------------------------------------------
  82    Evacuate a large object
  83
  84    This just consists of removing the object from the (doubly-linked)
  85    step->large_objects list, and linking it on to the (singly-linked)
  86    step->new_large_objects list, from where it will be scavenged later.
  87
  88    Convention: bd->flags has BF_EVACUATED set for a large object
  89    that has been evacuated, or unset otherwise.
  90    -------------------------------------------------------------------------- */
  91
  92 STATIC_INLINE void
  93 evacuate_large(StgPtr p)
  94 {
  95   bdescr *bd = Bdescr(p);
  96   step *stp;
  97   step_workspace *ws;
  98
  99   // object must be at the beginning of the block (or be a ByteArray)
 100   ASSERT(get_itbl((StgClosure *)p)->type == ARR_WORDS ||
 101          (((W_)p & BLOCK_MASK) == 0));
 102
 103   // already evacuated?
 104   if (bd->flags & BF_EVACUATED) {
 105     /* Don't forget to set the gct->failed_to_evac flag if we didn't get
 106      * the desired destination (see comments in evacuate()).
 107      */
 108     if (bd->step < gct->evac_step) {
 109       gct->failed_to_evac = rtsTrue;
 110       TICK_GC_FAILED_PROMOTION();
 111     }
 112     return;
 113   }
 114
 115   stp = bd->step;
 116
 117   ACQUIRE_SPIN_LOCK(&stp->sync_large_objects);
 118   // remove from large_object list
 119   if (bd->u.back) {
 120     bd->u.back->link = bd->link;
 121   } else { // first object in the list
 122     stp->large_objects = bd->link;
 123   }
 124   if (bd->link) {
 125     bd->link->u.back = bd->u.back;
 126   }
 127   RELEASE_SPIN_LOCK(&stp->sync_large_objects);
 128
 129   /* link it on to the evacuated large object list of the destination step
 130    */
 131   stp = bd->step->to;
 132   if (stp < gct->evac_step) {
 133       if (gct->eager_promotion) {
 134           stp = gct->evac_step;
 135       } else {
 136           gct->failed_to_evac = rtsTrue;
 137       }
 138   }
 139
 140   ws = &gct->steps[stp->gen_no][stp->no];
 141   bd->step = stp;
 142   bd->gen_no = stp->gen_no;
 143   bd->link = ws->todo_large_objects;
 144   ws->todo_large_objects = bd;
 145   bd->flags |= BF_EVACUATED;
 146 }
 147
 148 /* -----------------------------------------------------------------------------
 149    Evaluate a THUNK_SELECTOR if possible.
 150
 151    p points to a THUNK_SELECTOR that we want to evaluate.  The
 152    result of "evaluating" it will be evacuated and a pointer to the
 153    to-space closure will be returned.
 154
 155    If the THUNK_SELECTOR could not be evaluated (its selectee is still
 156    a THUNK, for example), then the THUNK_SELECTOR itself will be
 157    evacuated.
 158    -------------------------------------------------------------------------- */
 159 static void
 160 unchain_thunk_selectors(StgSelector *p, StgClosure *val)
 161 {
 162     StgSelector *prev;
 163
 164     prev = NULL;
 165     while (p)
 166     {
 167 #ifdef THREADED_RTS
 168         ASSERT(p->header.info == &stg_WHITEHOLE_info);
 169 #else
 170         ASSERT(p->header.info == &stg_BLACKHOLE_info);
 171 #endif
 172         // val must be in to-space.
 173         ASSERT(!HEAP_ALLOCED(val) || Bdescr((P_)val)->gen_no > N || (Bdescr((P_)val)->flags & BF_EVACUATED));
 174
 175         prev = (StgSelector*)((StgClosure *)p)->payload[0];
 176
 177         // Update the THUNK_SELECTOR with an indirection to the
 178         // EVACUATED closure now at p.  Why do this rather than
 179         // upd_evacuee(q,p)?  Because we have an invariant that an
 180         // EVACUATED closure always points to an object in the
 181         // same or an older generation (required by the short-cut
 182         // test in the EVACUATED case, below).
 183         ((StgInd *)p)->indirectee = val;
 184         write_barrier();
 185         SET_INFO(p, &stg_IND_info);
 186
 187         // For the purposes of LDV profiling, we have created an
 188         // indirection.
 189         LDV_RECORD_CREATE(p);
 190
 191         p = prev;
 192     }
 193 }
 194
 195 static void
 196 eval_thunk_selector (StgClosure **q, StgSelector * p, rtsBool evac)
 197                  // NB. for legacy reasons, p & q are swapped around :(
 198 {
 199     nat field;
 200     StgInfoTable *info;
 201     StgWord info_ptr;
 202     StgClosure *selectee;
 203     StgSelector *prev_thunk_selector;
 204     bdescr *bd;
 205     StgClosure *val;
 206
 207     prev_thunk_selector = NULL;
 208     // this is a chain of THUNK_SELECTORs that we are going to update
 209     // to point to the value of the current THUNK_SELECTOR.  Each
 210     // closure on the chain is a BLACKHOLE, and points to the next in the
 211     // chain with payload[0].
 212
 213 selector_chain:
 214
 215     bd = Bdescr((StgPtr)p);
 216     if (HEAP_ALLOCED(p)) {
 217         // If the THUNK_SELECTOR is in to-space or in a generation that we
 218         // are not collecting, then bale out early.  We won't be able to
 219         // save any space in any case, and updating with an indirection is
 220         // trickier in a non-collected gen: we would have to update the
 221         // mutable list.
 222         if ((bd->gen_no > N) || (bd->flags & BF_EVACUATED)) {
 223             unchain_thunk_selectors(prev_thunk_selector, (StgClosure *)p);
 224             *q = (StgClosure *)p;
 225             return;
 226         }
 227         // we don't update THUNK_SELECTORS in the compacted
 228         // generation, because compaction does not remove the INDs
 229         // that result, this causes confusion later
 230         // (scavenge_mark_stack doesn't deal with IND).  BEWARE!  This
 231         // bit is very tricky to get right.  If you make changes
 232         // around here, test by compiling stage 3 with +RTS -c -RTS.
 233         if (bd->flags & BF_COMPACTED) {
 234             // must call evacuate() to mark this closure if evac==rtsTrue
 235             *q = (StgClosure *)p;
 236             if (evac) evacuate(q);
 237             unchain_thunk_selectors(prev_thunk_selector, (StgClosure *)p);
 238             return;
 239         }
 240     }
 241
 242
 243     // BLACKHOLE the selector thunk, since it is now under evaluation.
 244     // This is important to stop us going into an infinite loop if
 245     // this selector thunk eventually refers to itself.
 246 #if defined(THREADED_RTS)
 247     // In threaded mode, we'll use WHITEHOLE to lock the selector
 248     // thunk while we evaluate it.
 249     {
 250         do {
 251             info_ptr = xchg((StgPtr)&p->header.info, (W_)&stg_WHITEHOLE_info);
 252         } while (info_ptr == (W_)&stg_WHITEHOLE_info);
 253
 254         // make sure someone else didn't get here first...
 255         if (INFO_PTR_TO_STRUCT(info_ptr)->type != THUNK_SELECTOR) {
 256             // v. tricky now.  The THUNK_SELECTOR has been evacuated
 257             // by another thread, and is now either EVACUATED or IND.
 258             // We need to extract ourselves from the current situation
 259             // as cleanly as possible.
 260             //   - unlock the closure
 261             //   - update *q, we may have done *some* evaluation
 262             //   - if evac, we need to call evacuate(), because we
 263             //     need the write-barrier stuff.
 264             //   - undo the chain we've built to point to p.
 265             SET_INFO(p, (const StgInfoTable *)info_ptr);
 266             *q = (StgClosure *)p;
 267             if (evac) evacuate(q);
 268             unchain_thunk_selectors(prev_thunk_selector, (StgClosure *)p);
 269             return;
 270         }
 271     }
 272 #else
 273     // Save the real info pointer (NOTE: not the same as get_itbl()).
 274     info_ptr = (StgWord)p->header.info;
 275     SET_INFO(p,&stg_BLACKHOLE_info);
 276 #endif
 277
 278     field = INFO_PTR_TO_STRUCT(info_ptr)->layout.selector_offset;
 279
 280     // The selectee might be a constructor closure,
 281     // so we untag the pointer.
 282     selectee = UNTAG_CLOSURE(p->selectee);
 283
 284 selector_loop:
 285     // selectee now points to the closure that we're trying to select
 286     // a field from.  It may or may not be in to-space: we try not to
 287     // end up in to-space, but it's impractical to avoid it in
 288     // general.  The compacting GC scatters to-space pointers in
 289     // from-space during marking, for example.  We rely on the property
 290     // that evacuate() doesn't mind if it gets passed a to-space pointer.
 291
 292     info = get_itbl(selectee);
 293     switch (info->type) {
 294       case WHITEHOLE:
 295           goto bale_out; // about to be evacuated by another thread (or a loop).
 296
 297       case CONSTR:
 298       case CONSTR_1_0:
 299       case CONSTR_0_1:
 300       case CONSTR_2_0:
 301       case CONSTR_1_1:
 302       case CONSTR_0_2:
 303       case CONSTR_STATIC:
 304       case CONSTR_NOCAF_STATIC:
 305           {
 306               // check that the size is in range
 307               ASSERT(field <  (StgWord32)(info->layout.payload.ptrs +
 308                                           info->layout.payload.nptrs));
 309
 310               // Select the right field from the constructor
 311               val = selectee->payload[field];
 312
 313 #ifdef PROFILING
 314               // For the purposes of LDV profiling, we have destroyed
 315               // the original selector thunk, p.
 316               SET_INFO(p, (StgInfoTable *)info_ptr);
 317               LDV_RECORD_DEAD_FILL_SLOP_DYNAMIC((StgClosure *)p);
 318               SET_INFO(p, &stg_BLACKHOLE_info);
 319 #endif
 320
 321               // the closure in val is now the "value" of the
 322               // THUNK_SELECTOR in p.  However, val may itself be a
 323               // THUNK_SELECTOR, in which case we want to continue
 324               // evaluating until we find the real value, and then
 325               // update the whole chain to point to the value.
 326           val_loop:
 327               info = get_itbl(UNTAG_CLOSURE(val));
 328               switch (info->type) {
 329               case IND:
 330               case IND_PERM:
 331               case IND_OLDGEN:
 332               case IND_OLDGEN_PERM:
 333               case IND_STATIC:
 334                   val = ((StgInd *)val)->indirectee;
 335                   goto val_loop;
 336               case THUNK_SELECTOR:
 337                   ((StgClosure*)p)->payload[0] = (StgClosure *)prev_thunk_selector;
 338                   prev_thunk_selector = p;
 339                   p = (StgSelector*)val;
 340                   goto selector_chain;
 341               default:
 342                   ((StgClosure*)p)->payload[0] = (StgClosure *)prev_thunk_selector;
 343                   prev_thunk_selector = p;
 344
 345                   *q = val;
 346                   if (evac) evacuate(q);
 347                   val = *q;
 348                   // evacuate() cannot recurse through
 349                   // eval_thunk_selector(), because we know val is not
 350                   // a THUNK_SELECTOR.
 351                   unchain_thunk_selectors(prev_thunk_selector, val);
 352                   return;
 353               }
 354           }
 355
 356       case IND:
 357       case IND_PERM:
 358       case IND_OLDGEN:
 359       case IND_OLDGEN_PERM:
 360       case IND_STATIC:
 361           // Again, we might need to untag a constructor.
 362           selectee = UNTAG_CLOSURE( ((StgInd *)selectee)->indirectee );
 363           goto selector_loop;
 364
 365       case EVACUATED:
 366           // We don't follow pointers into to-space; the constructor
 367           // has already been evacuated, so we won't save any space
 368           // leaks by evaluating this selector thunk anyhow.
 369           goto bale_out;
 370
 371       case THUNK_SELECTOR:
 372       {
 373           StgClosure *val;
 374
 375           // recursively evaluate this selector.  We don't want to
 376           // recurse indefinitely, so we impose a depth bound.
 377           if (gct->thunk_selector_depth >= MAX_THUNK_SELECTOR_DEPTH) {
 378               goto bale_out;
 379           }
 380
 381           gct->thunk_selector_depth++;
 382           // rtsFalse says "don't evacuate the result".  It will,
 383           // however, update any THUNK_SELECTORs that are evaluated
 384           // along the way.
 385           eval_thunk_selector(&val, (StgSelector*)selectee, rtsFalse);
 386           gct->thunk_selector_depth--;
 387
 388           // did we actually manage to evaluate it?
 389           if (val == selectee) goto bale_out;
 390
 391           // Of course this pointer might be tagged...
 392           selectee = UNTAG_CLOSURE(val);
 393           goto selector_loop;
 394       }
 395
 396       case AP:
 397       case AP_STACK:
 398       case THUNK:
 399       case THUNK_1_0:
 400       case THUNK_0_1:
 401       case THUNK_2_0:
 402       case THUNK_1_1:
 403       case THUNK_0_2:
 404       case THUNK_STATIC:
 405       case CAF_BLACKHOLE:
 406       case SE_CAF_BLACKHOLE:
 407       case SE_BLACKHOLE:
 408       case BLACKHOLE:
 409           // not evaluated yet
 410           goto bale_out;
 411
 412       default:
 413         barf("eval_thunk_selector: strange selectee %d",
 414              (int)(info->type));
 415     }
 416
 417 bale_out:
 418     // We didn't manage to evaluate this thunk; restore the old info
 419     // pointer.  But don't forget: we still need to evacuate the thunk itself.
 420     SET_INFO(p, (const StgInfoTable *)info_ptr);
 421     // THREADED_RTS: we just unlocked the thunk, so another thread
 422     // might get in and update it.  copy() will lock it again and
 423     // check whether it was updated in the meantime.
 424     *q = (StgClosure *)p;
 425     if (evac) {
 426         copy(q,(StgClosure *)p,THUNK_SELECTOR_sizeW(),bd->step->to);
 427     }
 428     unchain_thunk_selectors(prev_thunk_selector, *q);
 429     return;
 430 }
 431
 432 /* -----------------------------------------------------------------------------
 433    move_TSO is called to update the TSO structure after it has been
 434    moved from one place to another.
 435    -------------------------------------------------------------------------- */
 436
 437 void
 438 move_TSO (StgTSO *src, StgTSO *dest)
 439 {
 440     ptrdiff_t diff;
 441
 442     // relocate the stack pointer...
 443     diff = (StgPtr)dest - (StgPtr)src; // In *words*
 444     dest->sp = (StgPtr)dest->sp + diff;
 445 }
 446