30361401cc0b26a06ae9b366198a866f43cb16a4
[ghc-hetmet.git] / rts / sm / GC.c
1 /* -----------------------------------------------------------------------------
2  *
3  * (c) The GHC Team 1998-2008
4  *
5  * Generational garbage collector
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 "PosixSource.h"
15 #include "Rts.h"
16 #include "HsFFI.h"
17
18 #include "Storage.h"
19 #include "RtsUtils.h"
20 #include "Apply.h"
21 #include "Updates.h"
22 #include "Stats.h"
23 #include "Schedule.h"
24 #include "Sanity.h"
25 #include "BlockAlloc.h"
26 #include "ProfHeap.h"
27 #include "Weak.h"
28 #include "Prelude.h"
29 #include "RtsSignals.h"
30 #include "STM.h"
31 #if defined(RTS_GTK_FRONTPANEL)
32 #include "FrontPanel.h"
33 #endif
34 #include "Trace.h"
35 #include "RetainerProfile.h"
36 #include "LdvProfile.h"
37 #include "RaiseAsync.h"
38 #include "Papi.h"
39 #include "Stable.h"
40
41 #include "GC.h"
42 #include "GCThread.h"
43 #include "GCTDecl.h"
44 #include "Compact.h"
45 #include "Evac.h"
46 #include "Scav.h"
47 #include "GCUtils.h"
48 #include "MarkStack.h"
49 #include "MarkWeak.h"
50 #include "Sparks.h"
51 #include "Sweep.h"
52
53 #include <string.h> // for memset()
54 #include <unistd.h>
55
56 /* -----------------------------------------------------------------------------
57    Global variables
58    -------------------------------------------------------------------------- */
59
60 /* STATIC OBJECT LIST.
61  *
62  * During GC:
63  * We maintain a linked list of static objects that are still live.
64  * The requirements for this list are:
65  *
66  *  - we need to scan the list while adding to it, in order to
67  *    scavenge all the static objects (in the same way that
68  *    breadth-first scavenging works for dynamic objects).
69  *
70  *  - we need to be able to tell whether an object is already on
71  *    the list, to break loops.
72  *
73  * Each static object has a "static link field", which we use for
74  * linking objects on to the list.  We use a stack-type list, consing
75  * objects on the front as they are added (this means that the
76  * scavenge phase is depth-first, not breadth-first, but that
77  * shouldn't matter).  
78  *
79  * A separate list is kept for objects that have been scavenged
80  * already - this is so that we can zero all the marks afterwards.
81  *
82  * An object is on the list if its static link field is non-zero; this
83  * means that we have to mark the end of the list with '1', not NULL.  
84  *
85  * Extra notes for generational GC:
86  *
87  * Each generation has a static object list associated with it.  When
88  * collecting generations up to N, we treat the static object lists
89  * from generations > N as roots.
90  *
91  * We build up a static object list while collecting generations 0..N,
92  * which is then appended to the static object list of generation N+1.
93  */
94
95 /* N is the oldest generation being collected, where the generations
96  * are numbered starting at 0.  A major GC (indicated by the major_gc
97  * flag) is when we're collecting all generations.  We only attempt to
98  * deal with static objects and GC CAFs when doing a major GC.
99  */
100 nat N;
101 rtsBool major_gc;
102
103 /* Data used for allocation area sizing.
104  */
105 static lnat g0_pcnt_kept = 30; // percentage of g0 live at last minor GC 
106
107 /* Mut-list stats */
108 #ifdef DEBUG
109 nat mutlist_MUTVARS,
110     mutlist_MUTARRS,
111     mutlist_MVARS,
112     mutlist_OTHERS;
113 #endif
114
115 /* Thread-local data for each GC thread
116  */
117 gc_thread **gc_threads = NULL;
118
119 #if !defined(THREADED_RTS)
120 StgWord8 the_gc_thread[sizeof(gc_thread) + 64 * sizeof(gen_workspace)];
121 #endif
122
123 // Number of threads running in *this* GC.  Affects how many
124 // step->todos[] lists we have to look in to find work.
125 nat n_gc_threads;
126
127 // For stats:
128 long copied;        // *words* copied & scavenged during this GC
129
130 rtsBool work_stealing;
131
132 DECLARE_GCT
133
134 /* -----------------------------------------------------------------------------
135    Static function declarations
136    -------------------------------------------------------------------------- */
137
138 static void mark_root               (void *user, StgClosure **root);
139 static void zero_static_object_list (StgClosure* first_static);
140 static nat  initialise_N            (rtsBool force_major_gc);
141 static void prepare_collected_gen   (generation *gen);
142 static void prepare_uncollected_gen (generation *gen);
143 static void init_gc_thread          (gc_thread *t);
144 static void resize_generations      (void);
145 static void resize_nursery          (void);
146 static void start_gc_threads        (void);
147 static void scavenge_until_all_done (void);
148 static StgWord inc_running          (void);
149 static StgWord dec_running          (void);
150 static void wakeup_gc_threads       (nat me);
151 static void shutdown_gc_threads     (nat me);
152 static void collect_gct_blocks      (void);
153
154 #if 0 && defined(DEBUG)
155 static void gcCAFs                  (void);
156 #endif
157
158 /* -----------------------------------------------------------------------------
159    The mark stack.
160    -------------------------------------------------------------------------- */
161
162 bdescr *mark_stack_top_bd; // topmost block in the mark stack
163 bdescr *mark_stack_bd;     // current block in the mark stack
164 StgPtr mark_sp;            // pointer to the next unallocated mark stack entry
165
166 /* -----------------------------------------------------------------------------
167    GarbageCollect: the main entry point to the garbage collector.
168
169    Locks held: all capabilities are held throughout GarbageCollect().
170    -------------------------------------------------------------------------- */
171
172 void
173 GarbageCollect (rtsBool force_major_gc, 
174                 nat gc_type USED_IF_THREADS,
175                 Capability *cap)
176 {
177   bdescr *bd;
178   generation *gen;
179   lnat live_blocks, live_words, allocated, max_copied, avg_copied;
180   gc_thread *saved_gct;
181   nat g, n;
182
183   // necessary if we stole a callee-saves register for gct:
184   saved_gct = gct;
185
186 #ifdef PROFILING
187   CostCentreStack *prev_CCS;
188 #endif
189
190   ACQUIRE_SM_LOCK;
191
192 #if defined(RTS_USER_SIGNALS)
193   if (RtsFlags.MiscFlags.install_signal_handlers) {
194     // block signals
195     blockUserSignals();
196   }
197 #endif
198
199   ASSERT(sizeof(gen_workspace) == 16 * sizeof(StgWord));
200   // otherwise adjust the padding in gen_workspace.
201
202   // this is the main thread
203   SET_GCT(gc_threads[cap->no]);
204
205   // tell the stats department that we've started a GC 
206   stat_startGC(gct);
207
208   // lock the StablePtr table
209   stablePtrPreGC();
210
211 #ifdef DEBUG
212   mutlist_MUTVARS = 0;
213   mutlist_MUTARRS = 0;
214   mutlist_OTHERS = 0;
215 #endif
216
217   // attribute any costs to CCS_GC 
218 #ifdef PROFILING
219   prev_CCS = CCCS;
220   CCCS = CCS_GC;
221 #endif
222
223   /* Approximate how much we allocated.  
224    * Todo: only when generating stats? 
225    */
226   allocated = calcAllocated(rtsFalse/* don't count the nursery yet */);
227
228   /* Figure out which generation to collect
229    */
230   n = initialise_N(force_major_gc);
231
232 #if defined(THREADED_RTS)
233   work_stealing = RtsFlags.ParFlags.parGcLoadBalancingEnabled &&
234                   N >= RtsFlags.ParFlags.parGcLoadBalancingGen;
235       // It's not always a good idea to do load balancing in parallel
236       // GC.  In particular, for a parallel program we don't want to
237       // lose locality by moving cached data into another CPU's cache
238       // (this effect can be quite significant). 
239       //
240       // We could have a more complex way to deterimine whether to do
241       // work stealing or not, e.g. it might be a good idea to do it
242       // if the heap is big.  For now, we just turn it on or off with
243       // a flag.
244 #endif
245
246   /* Start threads, so they can be spinning up while we finish initialisation.
247    */
248   start_gc_threads();
249
250 #if defined(THREADED_RTS)
251   /* How many threads will be participating in this GC?
252    * We don't try to parallelise minor GCs (unless the user asks for
253    * it with +RTS -gn0), or mark/compact/sweep GC.
254    */
255   if (gc_type == PENDING_GC_PAR) {
256       n_gc_threads = RtsFlags.ParFlags.nNodes;
257   } else {
258       n_gc_threads = 1;
259   }
260 #else
261   n_gc_threads = 1;
262 #endif
263
264   debugTrace(DEBUG_gc, "GC (gen %d): %d KB to collect, %ld MB in use, using %d thread(s)",
265         N, n * (BLOCK_SIZE / 1024), mblocks_allocated, n_gc_threads);
266
267 #ifdef RTS_GTK_FRONTPANEL
268   if (RtsFlags.GcFlags.frontpanel) {
269       updateFrontPanelBeforeGC(N);
270   }
271 #endif
272
273 #ifdef DEBUG
274   // check for memory leaks if DEBUG is on 
275   memInventory(DEBUG_gc);
276 #endif
277
278   // check sanity *before* GC
279   IF_DEBUG(sanity, checkSanity(rtsFalse /* before GC */, major_gc));
280
281   // Initialise all the generations/steps that we're collecting.
282   for (g = 0; g <= N; g++) {
283       prepare_collected_gen(&generations[g]);
284   }
285   // Initialise all the generations/steps that we're *not* collecting.
286   for (g = N+1; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
287       prepare_uncollected_gen(&generations[g]);
288   }
289
290   // Prepare this gc_thread
291   init_gc_thread(gct);
292
293   /* Allocate a mark stack if we're doing a major collection.
294    */
295   if (major_gc && oldest_gen->mark) {
296       mark_stack_bd     = allocBlock();
297       mark_stack_top_bd = mark_stack_bd;
298       mark_stack_bd->link = NULL;
299       mark_stack_bd->u.back = NULL;
300       mark_sp           = mark_stack_bd->start;
301   } else {
302       mark_stack_bd     = NULL;
303       mark_stack_top_bd = NULL;
304       mark_sp           = NULL;
305   }
306
307   /* -----------------------------------------------------------------------
308    * follow all the roots that we know about:
309    */
310
311   // the main thread is running: this prevents any other threads from
312   // exiting prematurely, so we can start them now.
313   // NB. do this after the mutable lists have been saved above, otherwise
314   // the other GC threads will be writing into the old mutable lists.
315   inc_running();
316   wakeup_gc_threads(gct->thread_index);
317
318   traceEventGcWork(gct->cap);
319
320   // scavenge the capability-private mutable lists.  This isn't part
321   // of markSomeCapabilities() because markSomeCapabilities() can only
322   // call back into the GC via mark_root() (due to the gct register
323   // variable).
324   if (n_gc_threads == 1) {
325       for (n = 0; n < n_capabilities; n++) {
326 #if defined(THREADED_RTS)
327           scavenge_capability_mut_Lists1(&capabilities[n]);
328 #else
329           scavenge_capability_mut_lists(&capabilities[n]);
330 #endif
331       }
332   } else {
333       scavenge_capability_mut_lists(gct->cap);
334   }
335
336   // follow roots from the CAF list (used by GHCi)
337   gct->evac_gen_no = 0;
338   markCAFs(mark_root, gct);
339
340   // follow all the roots that the application knows about.
341   gct->evac_gen_no = 0;
342   if (n_gc_threads == 1) {
343       for (n = 0; n < n_capabilities; n++) {
344           markCapability(mark_root, gct, &capabilities[n],
345                          rtsTrue/*don't mark sparks*/);
346       }
347   } else {
348       markCapability(mark_root, gct, cap, rtsTrue/*don't mark sparks*/);
349   }
350
351   markScheduler(mark_root, gct);
352
353 #if defined(RTS_USER_SIGNALS)
354   // mark the signal handlers (signals should be already blocked)
355   markSignalHandlers(mark_root, gct);
356 #endif
357
358   // Mark the weak pointer list, and prepare to detect dead weak pointers.
359   markWeakPtrList();
360   initWeakForGC();
361
362   // Mark the stable pointer table.
363   markStablePtrTable(mark_root, gct);
364
365   /* -------------------------------------------------------------------------
366    * Repeatedly scavenge all the areas we know about until there's no
367    * more scavenging to be done.
368    */
369   for (;;)
370   {
371       scavenge_until_all_done();
372       // The other threads are now stopped.  We might recurse back to
373       // here, but from now on this is the only thread.
374       
375       // must be last...  invariant is that everything is fully
376       // scavenged at this point.
377       if (traverseWeakPtrList()) { // returns rtsTrue if evaced something 
378           inc_running();
379           continue;
380       }
381
382       // If we get to here, there's really nothing left to do.
383       break;
384   }
385
386   shutdown_gc_threads(gct->thread_index);
387
388   // Now see which stable names are still alive.
389   gcStablePtrTable();
390
391 #ifdef THREADED_RTS
392   if (n_gc_threads == 1) {
393       for (n = 0; n < n_capabilities; n++) {
394           pruneSparkQueue(&capabilities[n]);
395       }
396   } else {
397       pruneSparkQueue(gct->cap);
398   }
399 #endif
400
401 #ifdef PROFILING
402   // We call processHeapClosureForDead() on every closure destroyed during
403   // the current garbage collection, so we invoke LdvCensusForDead().
404   if (RtsFlags.ProfFlags.doHeapProfile == HEAP_BY_LDV
405       || RtsFlags.ProfFlags.bioSelector != NULL)
406     LdvCensusForDead(N);
407 #endif
408
409   // NO MORE EVACUATION AFTER THIS POINT!
410
411   // Two-space collector: free the old to-space.
412   // g0->old_blocks is the old nursery
413   // g0->blocks is to-space from the previous GC
414   if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
415       if (g0->blocks != NULL) {
416           freeChain(g0->blocks);
417           g0->blocks = NULL;
418       }
419   }
420
421   // Finally: compact or sweep the oldest generation.
422   if (major_gc && oldest_gen->mark) {
423       if (oldest_gen->compact) 
424           compact(gct->scavenged_static_objects);
425       else
426           sweep(oldest_gen);
427   }
428
429   copied = 0;
430   max_copied = 0;
431   avg_copied = 0;
432   { 
433       nat i;
434       for (i=0; i < n_gc_threads; i++) {
435           if (n_gc_threads > 1) {
436               debugTrace(DEBUG_gc,"thread %d:", i);
437               debugTrace(DEBUG_gc,"   copied           %ld", gc_threads[i]->copied * sizeof(W_));
438               debugTrace(DEBUG_gc,"   scanned          %ld", gc_threads[i]->scanned * sizeof(W_));
439               debugTrace(DEBUG_gc,"   any_work         %ld", gc_threads[i]->any_work);
440               debugTrace(DEBUG_gc,"   no_work          %ld", gc_threads[i]->no_work);
441               debugTrace(DEBUG_gc,"   scav_find_work %ld",   gc_threads[i]->scav_find_work);
442           }
443           copied += gc_threads[i]->copied;
444           max_copied = stg_max(gc_threads[i]->copied, max_copied);
445       }
446       if (n_gc_threads == 1) {
447           max_copied = 0;
448           avg_copied = 0;
449       } else {
450           avg_copied = copied;
451       }
452   }
453
454   // Run through all the generations/steps and tidy up.
455   // We're going to:
456   //   - count the amount of "live" data (live_words, live_blocks)
457   //   - count the amount of "copied" data in this GC (copied)
458   //   - free from-space
459   //   - make to-space the new from-space (set BF_EVACUATED on all blocks)
460   //
461   live_words = 0;
462   live_blocks = 0;
463
464   for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
465
466     if (g == N) {
467       generations[g].collections++; // for stats 
468       if (n_gc_threads > 1) generations[g].par_collections++;
469     }
470
471     // Count the mutable list as bytes "copied" for the purposes of
472     // stats.  Every mutable list is copied during every GC.
473     if (g > 0) {
474         nat mut_list_size = 0;
475         for (n = 0; n < n_capabilities; n++) {
476             mut_list_size += countOccupied(capabilities[n].mut_lists[g]);
477         }
478         copied +=  mut_list_size;
479
480         debugTrace(DEBUG_gc,
481                    "mut_list_size: %lu (%d vars, %d arrays, %d MVARs, %d others)",
482                    (unsigned long)(mut_list_size * sizeof(W_)),
483                    mutlist_MUTVARS, mutlist_MUTARRS, mutlist_MVARS, mutlist_OTHERS);
484     }
485
486     bdescr *next, *prev;
487     gen = &generations[g];
488
489     // for generations we collected... 
490     if (g <= N) {
491
492         /* free old memory and shift to-space into from-space for all
493          * the collected steps (except the allocation area).  These
494          * freed blocks will probaby be quickly recycled.
495          */
496         if (gen->mark)
497         {
498             // tack the new blocks on the end of the existing blocks
499             if (gen->old_blocks != NULL) {
500                 
501                 prev = NULL;
502                 for (bd = gen->old_blocks; bd != NULL; bd = next) {
503                     
504                     next = bd->link;
505                     
506                     if (!(bd->flags & BF_MARKED))
507                     {
508                         if (prev == NULL) {
509                             gen->old_blocks = next;
510                         } else {
511                             prev->link = next;
512                         }
513                         freeGroup(bd);
514                         gen->n_old_blocks--;
515                     }
516                     else
517                     {
518                         gen->n_words += bd->free - bd->start;
519                         
520                         // NB. this step might not be compacted next
521                         // time, so reset the BF_MARKED flags.
522                         // They are set before GC if we're going to
523                         // compact.  (search for BF_MARKED above).
524                         bd->flags &= ~BF_MARKED;
525                         
526                         // between GCs, all blocks in the heap except
527                         // for the nursery have the BF_EVACUATED flag set.
528                         bd->flags |= BF_EVACUATED;
529                         
530                         prev = bd;
531                     }
532                 }
533
534                 if (prev != NULL) {
535                     prev->link = gen->blocks;
536                     gen->blocks = gen->old_blocks;
537                 }
538             }
539             // add the new blocks to the block tally
540             gen->n_blocks += gen->n_old_blocks;
541             ASSERT(countBlocks(gen->blocks) == gen->n_blocks);
542             ASSERT(countOccupied(gen->blocks) == gen->n_words);
543         }
544         else // not copacted
545         {
546             freeChain(gen->old_blocks);
547         }
548
549         gen->old_blocks = NULL;
550         gen->n_old_blocks = 0;
551
552         /* LARGE OBJECTS.  The current live large objects are chained on
553          * scavenged_large, having been moved during garbage
554          * collection from large_objects.  Any objects left on the
555          * large_objects list are therefore dead, so we free them here.
556          */
557         freeChain(gen->large_objects);
558         gen->large_objects  = gen->scavenged_large_objects;
559         gen->n_large_blocks = gen->n_scavenged_large_blocks;
560         gen->n_new_large_words = 0;
561     }
562     else // for generations > N
563     {
564         /* For older generations, we need to append the
565          * scavenged_large_object list (i.e. large objects that have been
566          * promoted during this GC) to the large_object list for that step.
567          */
568         for (bd = gen->scavenged_large_objects; bd; bd = next) {
569             next = bd->link;
570             dbl_link_onto(bd, &gen->large_objects);
571         }
572         
573         // add the new blocks we promoted during this GC 
574         gen->n_large_blocks += gen->n_scavenged_large_blocks;
575     }
576
577     ASSERT(countBlocks(gen->large_objects) == gen->n_large_blocks);
578
579     gen->scavenged_large_objects = NULL;
580     gen->n_scavenged_large_blocks = 0;
581
582     // Count "live" data
583     live_words  += genLiveWords(gen);
584     live_blocks += genLiveBlocks(gen);
585
586     // add in the partial blocks in the gen_workspaces, but ignore gen 0
587     // if this is a local GC (we can't count another capability's part_list)
588     {
589         nat i;
590         for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
591             live_words  += gcThreadLiveWords(i, gen->no);
592             live_blocks += gcThreadLiveBlocks(i, gen->no);
593         }
594     }
595   } // for all generations
596
597   // update the max size of older generations after a major GC
598   resize_generations();
599   
600   // Free the mark stack.
601   if (mark_stack_top_bd != NULL) {
602       debugTrace(DEBUG_gc, "mark stack: %d blocks",
603                  countBlocks(mark_stack_top_bd));
604       freeChain(mark_stack_top_bd);
605   }
606
607   // Free any bitmaps.
608   for (g = 0; g <= N; g++) {
609       gen = &generations[g];
610       if (gen->bitmap != NULL) {
611           freeGroup(gen->bitmap);
612           gen->bitmap = NULL;
613       }
614   }
615
616   // Reset the nursery: make the blocks empty
617   allocated += clearNurseries();
618
619   resize_nursery();
620
621   resetNurseries();
622
623  // mark the garbage collected CAFs as dead
624 #if 0 && defined(DEBUG) // doesn't work at the moment 
625   if (major_gc) { gcCAFs(); }
626 #endif
627   
628 #ifdef PROFILING
629   // resetStaticObjectForRetainerProfiling() must be called before
630   // zeroing below.
631   if (n_gc_threads > 1) {
632       barf("profiling is currently broken with multi-threaded GC");
633       // ToDo: fix the gct->scavenged_static_objects below
634   }
635   resetStaticObjectForRetainerProfiling(gct->scavenged_static_objects);
636 #endif
637
638   // zero the scavenged static object list 
639   if (major_gc) {
640       nat i;
641       if (n_gc_threads == 1) {
642           zero_static_object_list(gct->scavenged_static_objects);
643       } else {
644           for (i = 0; i < n_gc_threads; i++) {
645               zero_static_object_list(gc_threads[i]->scavenged_static_objects);
646           }
647       }
648   }
649
650   // Update the stable pointer hash table.
651   updateStablePtrTable(major_gc);
652
653   // unlock the StablePtr table.  Must be before scheduleFinalizers(),
654   // because a finalizer may call hs_free_fun_ptr() or
655   // hs_free_stable_ptr(), both of which access the StablePtr table.
656   stablePtrPostGC();
657
658   // Start any pending finalizers.  Must be after
659   // updateStablePtrTable() and stablePtrPostGC() (see #4221).
660   RELEASE_SM_LOCK;
661   scheduleFinalizers(cap, old_weak_ptr_list);
662   ACQUIRE_SM_LOCK;
663
664   // check sanity after GC
665   // before resurrectThreads(), because that might overwrite some
666   // closures, which will cause problems with THREADED where we don't
667   // fill slop.
668   IF_DEBUG(sanity, checkSanity(rtsTrue /* after GC */, major_gc));
669
670   // send exceptions to any threads which were about to die
671   RELEASE_SM_LOCK;
672   resurrectThreads(resurrected_threads);
673   ACQUIRE_SM_LOCK;
674
675   if (major_gc) {
676       nat need, got;
677       need = BLOCKS_TO_MBLOCKS(n_alloc_blocks);
678       got = mblocks_allocated;
679       /* If the amount of data remains constant, next major GC we'll
680          require (F+1)*need. We leave (F+2)*need in order to reduce
681          repeated deallocation and reallocation. */
682       need = (RtsFlags.GcFlags.oldGenFactor + 2) * need;
683       if (got > need) {
684           returnMemoryToOS(got - need);
685       }
686   }
687
688   // extra GC trace info
689   IF_DEBUG(gc, statDescribeGens());
690
691 #ifdef DEBUG
692   // symbol-table based profiling 
693   /*  heapCensus(to_blocks); */ /* ToDo */
694 #endif
695
696   // restore enclosing cost centre 
697 #ifdef PROFILING
698   CCCS = prev_CCS;
699 #endif
700
701 #ifdef DEBUG
702   // check for memory leaks if DEBUG is on 
703   memInventory(DEBUG_gc);
704 #endif
705
706 #ifdef RTS_GTK_FRONTPANEL
707   if (RtsFlags.GcFlags.frontpanel) {
708       updateFrontPanelAfterGC( N, live );
709   }
710 #endif
711
712   // ok, GC over: tell the stats department what happened. 
713   stat_endGC(gct, allocated, live_words,
714              copied, N, max_copied, avg_copied,
715              live_blocks * BLOCK_SIZE_W - live_words /* slop */);
716
717   // Guess which generation we'll collect *next* time
718   initialise_N(force_major_gc);
719
720 #if defined(RTS_USER_SIGNALS)
721   if (RtsFlags.MiscFlags.install_signal_handlers) {
722     // unblock signals again
723     unblockUserSignals();
724   }
725 #endif
726
727   RELEASE_SM_LOCK;
728
729   SET_GCT(saved_gct);
730 }
731
732 /* -----------------------------------------------------------------------------
733    Figure out which generation to collect, initialise N and major_gc.
734
735    Also returns the total number of blocks in generations that will be
736    collected.
737    -------------------------------------------------------------------------- */
738
739 static nat
740 initialise_N (rtsBool force_major_gc)
741 {
742     int g;
743     nat blocks, blocks_total;
744
745     blocks = 0;
746     blocks_total = 0;
747
748     if (force_major_gc) {
749         N = RtsFlags.GcFlags.generations - 1;
750     } else {
751         N = 0;
752     }
753
754     for (g = RtsFlags.GcFlags.generations - 1; g >= 0; g--) {
755
756         blocks = generations[g].n_words / BLOCK_SIZE_W
757                + generations[g].n_large_blocks;
758
759         if (blocks >= generations[g].max_blocks) {
760             N = stg_max(N,g);
761         }
762         if ((nat)g <= N) {
763             blocks_total += blocks;
764         }
765     }
766
767     blocks_total += countNurseryBlocks();
768
769     major_gc = (N == RtsFlags.GcFlags.generations-1);
770     return blocks_total;
771 }
772
773 /* -----------------------------------------------------------------------------
774    Initialise the gc_thread structures.
775    -------------------------------------------------------------------------- */
776
777 #define GC_THREAD_INACTIVE             0
778 #define GC_THREAD_STANDING_BY          1
779 #define GC_THREAD_RUNNING              2
780 #define GC_THREAD_WAITING_TO_CONTINUE  3
781
782 static void
783 new_gc_thread (nat n, gc_thread *t)
784 {
785     nat g;
786     gen_workspace *ws;
787
788     t->cap = &capabilities[n];
789
790 #ifdef THREADED_RTS
791     t->id = 0;
792     initSpinLock(&t->gc_spin);
793     initSpinLock(&t->mut_spin);
794     ACQUIRE_SPIN_LOCK(&t->gc_spin);
795     t->wakeup = GC_THREAD_INACTIVE;  // starts true, so we can wait for the
796                           // thread to start up, see wakeup_gc_threads
797 #endif
798
799     t->thread_index = n;
800     t->free_blocks = NULL;
801     t->gc_count = 0;
802
803     init_gc_thread(t);
804     
805 #ifdef USE_PAPI
806     t->papi_events = -1;
807 #endif
808
809     for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++)
810     {
811         ws = &t->gens[g];
812         ws->gen = &generations[g];
813         ASSERT(g == ws->gen->no);
814         ws->my_gct = t;
815         
816         // We want to call
817         //   alloc_todo_block(ws,0);
818         // but can't, because it uses gct which isn't set up at this point.
819         // Hence, allocate a block for todo_bd manually:
820         {
821             bdescr *bd = allocBlock(); // no lock, locks aren't initialised yet
822             initBdescr(bd, ws->gen, ws->gen->to);
823             bd->flags = BF_EVACUATED;
824             bd->u.scan = bd->free = bd->start;
825
826             ws->todo_bd = bd;
827             ws->todo_free = bd->free;
828             ws->todo_lim = bd->start + BLOCK_SIZE_W;
829         }
830
831         ws->todo_q = newWSDeque(128);
832         ws->todo_overflow = NULL;
833         ws->n_todo_overflow = 0;
834         ws->todo_large_objects = NULL;
835
836         ws->part_list = NULL;
837         ws->n_part_blocks = 0;
838
839         ws->scavd_list = NULL;
840         ws->n_scavd_blocks = 0;
841     }
842 }
843
844
845 void
846 initGcThreads (void)
847 {
848     if (gc_threads == NULL) {
849 #if defined(THREADED_RTS)
850         nat i;
851         gc_threads = stgMallocBytes (RtsFlags.ParFlags.nNodes * 
852                                      sizeof(gc_thread*), 
853                                      "alloc_gc_threads");
854
855         for (i = 0; i < RtsFlags.ParFlags.nNodes; i++) {
856             gc_threads[i] = 
857                 stgMallocBytes(sizeof(gc_thread) + 
858                                RtsFlags.GcFlags.generations * sizeof(gen_workspace),
859                                "alloc_gc_threads");
860
861             new_gc_thread(i, gc_threads[i]);
862         }
863 #else
864         gc_threads = stgMallocBytes (sizeof(gc_thread*),"alloc_gc_threads");
865         gc_threads[0] = gct;
866         new_gc_thread(0,gc_threads[0]);
867 #endif
868     }
869 }
870
871 void
872 freeGcThreads (void)
873 {
874     nat g;
875     if (gc_threads != NULL) {
876 #if defined(THREADED_RTS)
877         nat i;
878         for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
879             for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++)
880             {
881                 freeWSDeque(gc_threads[i]->gens[g].todo_q);
882             }
883             stgFree (gc_threads[i]);
884         }
885         stgFree (gc_threads);
886 #else
887         for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++)
888         {
889             freeWSDeque(gc_threads[0]->gens[g].todo_q);
890         }
891         stgFree (gc_threads);
892 #endif
893         gc_threads = NULL;
894     }
895 }
896
897 /* ----------------------------------------------------------------------------
898    Start GC threads
899    ------------------------------------------------------------------------- */
900
901 static volatile StgWord gc_running_threads;
902
903 static StgWord
904 inc_running (void)
905 {
906     StgWord new;
907     new = atomic_inc(&gc_running_threads);
908     ASSERT(new <= n_gc_threads);
909     return new;
910 }
911
912 static StgWord
913 dec_running (void)
914 {
915     ASSERT(gc_running_threads != 0);
916     return atomic_dec(&gc_running_threads);
917 }
918
919 static rtsBool
920 any_work (void)
921 {
922     int g;
923     gen_workspace *ws;
924
925     gct->any_work++;
926
927     write_barrier();
928
929     // scavenge objects in compacted generation
930     if (mark_stack_bd != NULL && !mark_stack_empty()) {
931         return rtsTrue;
932     }
933     
934     // Check for global work in any step.  We don't need to check for
935     // local work, because we have already exited scavenge_loop(),
936     // which means there is no local work for this thread.
937     for (g = 0; g < (int)RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
938         ws = &gct->gens[g];
939         if (ws->todo_large_objects) return rtsTrue;
940         if (!looksEmptyWSDeque(ws->todo_q)) return rtsTrue;
941         if (ws->todo_overflow) return rtsTrue;
942     }
943
944 #if defined(THREADED_RTS)
945     if (work_stealing) {
946         nat n;
947         // look for work to steal
948         for (n = 0; n < n_gc_threads; n++) {
949             if (n == gct->thread_index) continue;
950             for (g = RtsFlags.GcFlags.generations-1; g >= 0; g--) {
951                 ws = &gc_threads[n]->gens[g];
952                 if (!looksEmptyWSDeque(ws->todo_q)) return rtsTrue;
953             }
954         }
955     }
956 #endif
957
958     gct->no_work++;
959 #if defined(THREADED_RTS)
960     yieldThread();
961 #endif
962
963     return rtsFalse;
964 }    
965
966 static void
967 scavenge_until_all_done (void)
968 {
969     nat r;
970         
971
972 loop:
973 #if defined(THREADED_RTS)
974     if (n_gc_threads > 1) {
975         scavenge_loop();
976     } else {
977         scavenge_loop1();
978     }
979 #else
980     scavenge_loop();
981 #endif
982
983     collect_gct_blocks();
984
985     // scavenge_loop() only exits when there's no work to do
986     r = dec_running();
987     
988     traceEventGcIdle(gct->cap);
989
990     debugTrace(DEBUG_gc, "%d GC threads still running", r);
991     
992     while (gc_running_threads != 0) {
993         // usleep(1);
994         if (any_work()) {
995             inc_running();
996             traceEventGcWork(gct->cap);
997             goto loop;
998         }
999         // any_work() does not remove the work from the queue, it
1000         // just checks for the presence of work.  If we find any,
1001         // then we increment gc_running_threads and go back to 
1002         // scavenge_loop() to perform any pending work.
1003     }
1004     
1005     traceEventGcDone(gct->cap);
1006 }
1007
1008 #if defined(THREADED_RTS)
1009
1010 void
1011 gcWorkerThread (Capability *cap)
1012 {
1013     gc_thread *saved_gct;
1014
1015     // necessary if we stole a callee-saves register for gct:
1016     saved_gct = gct;
1017
1018     gct = gc_threads[cap->no];
1019     gct->id = osThreadId();
1020
1021     stat_gcWorkerThreadStart(gct);
1022
1023     // Wait until we're told to wake up
1024     RELEASE_SPIN_LOCK(&gct->mut_spin);
1025     gct->wakeup = GC_THREAD_STANDING_BY;
1026     debugTrace(DEBUG_gc, "GC thread %d standing by...", gct->thread_index);
1027     ACQUIRE_SPIN_LOCK(&gct->gc_spin);
1028     
1029 #ifdef USE_PAPI
1030     // start performance counters in this thread...
1031     if (gct->papi_events == -1) {
1032         papi_init_eventset(&gct->papi_events);
1033     }
1034     papi_thread_start_gc1_count(gct->papi_events);
1035 #endif
1036
1037     init_gc_thread(gct);
1038
1039     traceEventGcWork(gct->cap);
1040
1041     // Every thread evacuates some roots.
1042     gct->evac_gen_no = 0;
1043     markCapability(mark_root, gct, cap, rtsTrue/*prune sparks*/);
1044     scavenge_capability_mut_lists(cap);
1045
1046     scavenge_until_all_done();
1047     
1048 #ifdef THREADED_RTS
1049     // Now that the whole heap is marked, we discard any sparks that
1050     // were found to be unreachable.  The main GC thread is currently
1051     // marking heap reachable via weak pointers, so it is
1052     // non-deterministic whether a spark will be retained if it is
1053     // only reachable via weak pointers.  To fix this problem would
1054     // require another GC barrier, which is too high a price.
1055     pruneSparkQueue(cap);
1056 #endif
1057
1058 #ifdef USE_PAPI
1059     // count events in this thread towards the GC totals
1060     papi_thread_stop_gc1_count(gct->papi_events);
1061 #endif
1062
1063     // Wait until we're told to continue
1064     RELEASE_SPIN_LOCK(&gct->gc_spin);
1065     gct->wakeup = GC_THREAD_WAITING_TO_CONTINUE;
1066     debugTrace(DEBUG_gc, "GC thread %d waiting to continue...", 
1067                gct->thread_index);
1068     ACQUIRE_SPIN_LOCK(&gct->mut_spin);
1069     debugTrace(DEBUG_gc, "GC thread %d on my way...", gct->thread_index);
1070
1071     // record the time spent doing GC in the Task structure
1072     stat_gcWorkerThreadDone(gct);
1073
1074     SET_GCT(saved_gct);
1075 }
1076
1077 #endif
1078
1079 #if defined(THREADED_RTS)
1080
1081 void
1082 waitForGcThreads (Capability *cap USED_IF_THREADS)
1083 {
1084     const nat n_threads = RtsFlags.ParFlags.nNodes;
1085     const nat me = cap->no;
1086     nat i, j;
1087     rtsBool retry = rtsTrue;
1088
1089     while(retry) {
1090         for (i=0; i < n_threads; i++) {
1091             if (i == me) continue;
1092             if (gc_threads[i]->wakeup != GC_THREAD_STANDING_BY) {
1093                 prodCapability(&capabilities[i], cap->running_task);
1094             }
1095         }
1096         for (j=0; j < 10; j++) {
1097             retry = rtsFalse;
1098             for (i=0; i < n_threads; i++) {
1099                 if (i == me) continue;
1100                 write_barrier();
1101                 setContextSwitches();
1102                 if (gc_threads[i]->wakeup != GC_THREAD_STANDING_BY) {
1103                     retry = rtsTrue;
1104                 }
1105             }
1106             if (!retry) break;
1107             yieldThread();
1108         }
1109     }
1110 }
1111
1112 #endif // THREADED_RTS
1113
1114 static void
1115 start_gc_threads (void)
1116 {
1117 #if defined(THREADED_RTS)
1118     gc_running_threads = 0;
1119 #endif
1120 }
1121
1122 static void
1123 wakeup_gc_threads (nat me USED_IF_THREADS)
1124 {
1125 #if defined(THREADED_RTS)
1126     nat i;
1127
1128     if (n_gc_threads == 1) return;
1129
1130     for (i=0; i < n_gc_threads; i++) {
1131         if (i == me) continue;
1132         inc_running();
1133         debugTrace(DEBUG_gc, "waking up gc thread %d", i);
1134         if (gc_threads[i]->wakeup != GC_THREAD_STANDING_BY) barf("wakeup_gc_threads");
1135
1136         gc_threads[i]->wakeup = GC_THREAD_RUNNING;
1137         ACQUIRE_SPIN_LOCK(&gc_threads[i]->mut_spin);
1138         RELEASE_SPIN_LOCK(&gc_threads[i]->gc_spin);
1139     }
1140 #endif
1141 }
1142
1143 // After GC is complete, we must wait for all GC threads to enter the
1144 // standby state, otherwise they may still be executing inside
1145 // any_work(), and may even remain awake until the next GC starts.
1146 static void
1147 shutdown_gc_threads (nat me USED_IF_THREADS)
1148 {
1149 #if defined(THREADED_RTS)
1150     nat i;
1151
1152     if (n_gc_threads == 1) return;
1153
1154     for (i=0; i < n_gc_threads; i++) {
1155         if (i == me) continue;
1156         while (gc_threads[i]->wakeup != GC_THREAD_WAITING_TO_CONTINUE) { write_barrier(); }
1157     }
1158 #endif
1159 }
1160
1161 #if defined(THREADED_RTS)
1162 void
1163 releaseGCThreads (Capability *cap USED_IF_THREADS)
1164 {
1165     const nat n_threads = RtsFlags.ParFlags.nNodes;
1166     const nat me = cap->no;
1167     nat i;
1168     for (i=0; i < n_threads; i++) {
1169         if (i == me) continue;
1170         if (gc_threads[i]->wakeup != GC_THREAD_WAITING_TO_CONTINUE) 
1171             barf("releaseGCThreads");
1172         
1173         gc_threads[i]->wakeup = GC_THREAD_INACTIVE;
1174         ACQUIRE_SPIN_LOCK(&gc_threads[i]->gc_spin);
1175         RELEASE_SPIN_LOCK(&gc_threads[i]->mut_spin);
1176     }
1177 }
1178 #endif
1179
1180 /* ----------------------------------------------------------------------------
1181    Initialise a generation that is to be collected 
1182    ------------------------------------------------------------------------- */
1183
1184 static void
1185 prepare_collected_gen (generation *gen)
1186 {
1187     nat i, g, n;
1188     gen_workspace *ws;
1189     bdescr *bd, *next;
1190
1191     // Throw away the current mutable list.  Invariant: the mutable
1192     // list always has at least one block; this means we can avoid a
1193     // check for NULL in recordMutable().
1194     g = gen->no;
1195     if (g != 0) {
1196         for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
1197             freeChain(capabilities[i].mut_lists[g]);
1198             capabilities[i].mut_lists[g] = allocBlock();
1199         }
1200     }
1201
1202     gen = &generations[g];
1203     ASSERT(gen->no == g);
1204
1205     // we'll construct a new list of threads in this step
1206     // during GC, throw away the current list.
1207     gen->old_threads = gen->threads;
1208     gen->threads = END_TSO_QUEUE;
1209
1210     // deprecate the existing blocks
1211     gen->old_blocks   = gen->blocks;
1212     gen->n_old_blocks = gen->n_blocks;
1213     gen->blocks       = NULL;
1214     gen->n_blocks     = 0;
1215     gen->n_words      = 0;
1216     gen->live_estimate = 0;
1217
1218     // initialise the large object queues.
1219     ASSERT(gen->scavenged_large_objects == NULL);
1220     ASSERT(gen->n_scavenged_large_blocks == 0);
1221
1222     // grab all the partial blocks stashed in the gc_thread workspaces and
1223     // move them to the old_blocks list of this gen.
1224     for (n = 0; n < n_capabilities; n++) {
1225         ws = &gc_threads[n]->gens[gen->no];
1226
1227         for (bd = ws->part_list; bd != NULL; bd = next) {
1228             next = bd->link;
1229             bd->link = gen->old_blocks;
1230             gen->old_blocks = bd;
1231             gen->n_old_blocks += bd->blocks;
1232         }
1233         ws->part_list = NULL;
1234         ws->n_part_blocks = 0;
1235
1236         ASSERT(ws->scavd_list == NULL);
1237         ASSERT(ws->n_scavd_blocks == 0);
1238
1239         if (ws->todo_free != ws->todo_bd->start) {
1240             ws->todo_bd->free = ws->todo_free;
1241             ws->todo_bd->link = gen->old_blocks;
1242             gen->old_blocks = ws->todo_bd;
1243             gen->n_old_blocks += ws->todo_bd->blocks;
1244             alloc_todo_block(ws,0); // always has one block.
1245         }
1246     }
1247
1248     // mark the small objects as from-space
1249     for (bd = gen->old_blocks; bd; bd = bd->link) {
1250         bd->flags &= ~BF_EVACUATED;
1251     }
1252     
1253     // mark the large objects as from-space
1254     for (bd = gen->large_objects; bd; bd = bd->link) {
1255         bd->flags &= ~BF_EVACUATED;
1256     }
1257
1258     // for a compacted generation, we need to allocate the bitmap
1259     if (gen->mark) {
1260         nat bitmap_size; // in bytes
1261         bdescr *bitmap_bdescr;
1262         StgWord *bitmap;
1263         
1264         bitmap_size = gen->n_old_blocks * BLOCK_SIZE / (sizeof(W_)*BITS_PER_BYTE);
1265         
1266         if (bitmap_size > 0) {
1267             bitmap_bdescr = allocGroup((lnat)BLOCK_ROUND_UP(bitmap_size) 
1268                                        / BLOCK_SIZE);
1269             gen->bitmap = bitmap_bdescr;
1270             bitmap = bitmap_bdescr->start;
1271             
1272             debugTrace(DEBUG_gc, "bitmap_size: %d, bitmap: %p",
1273                        bitmap_size, bitmap);
1274             
1275             // don't forget to fill it with zeros!
1276             memset(bitmap, 0, bitmap_size);
1277             
1278             // For each block in this step, point to its bitmap from the
1279             // block descriptor.
1280             for (bd=gen->old_blocks; bd != NULL; bd = bd->link) {
1281                 bd->u.bitmap = bitmap;
1282                 bitmap += BLOCK_SIZE_W / (sizeof(W_)*BITS_PER_BYTE);
1283                 
1284                 // Also at this point we set the BF_MARKED flag
1285                 // for this block.  The invariant is that
1286                 // BF_MARKED is always unset, except during GC
1287                 // when it is set on those blocks which will be
1288                 // compacted.
1289                 if (!(bd->flags & BF_FRAGMENTED)) {
1290                     bd->flags |= BF_MARKED;
1291                 }
1292
1293                 // BF_SWEPT should be marked only for blocks that are being
1294                 // collected in sweep()
1295                 bd->flags &= ~BF_SWEPT;
1296             }
1297         }
1298     }
1299 }
1300
1301
1302 /* ----------------------------------------------------------------------------
1303    Save the mutable lists in saved_mut_lists
1304    ------------------------------------------------------------------------- */
1305
1306 static void
1307 stash_mut_list (Capability *cap, nat gen_no)
1308 {
1309     cap->saved_mut_lists[gen_no] = cap->mut_lists[gen_no];
1310     cap->mut_lists[gen_no] = allocBlock_sync();
1311 }
1312
1313 /* ----------------------------------------------------------------------------
1314    Initialise a generation that is *not* to be collected 
1315    ------------------------------------------------------------------------- */
1316
1317 static void
1318 prepare_uncollected_gen (generation *gen)
1319 {
1320     nat i;
1321
1322
1323     ASSERT(gen->no > 0);
1324
1325     // save the current mutable lists for this generation, and
1326     // allocate a fresh block for each one.  We'll traverse these
1327     // mutable lists as roots early on in the GC.
1328     for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
1329         stash_mut_list(&capabilities[i], gen->no);
1330     }
1331
1332     ASSERT(gen->scavenged_large_objects == NULL);
1333     ASSERT(gen->n_scavenged_large_blocks == 0);
1334 }
1335
1336 /* -----------------------------------------------------------------------------
1337    Collect the completed blocks from a GC thread and attach them to
1338    the generation.
1339    -------------------------------------------------------------------------- */
1340
1341 static void
1342 collect_gct_blocks (void)
1343 {
1344     nat g;
1345     gen_workspace *ws;
1346     bdescr *bd, *prev;
1347     
1348     for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
1349         ws = &gct->gens[g];
1350         
1351         // there may still be a block attached to ws->todo_bd;
1352         // leave it there to use next time.
1353
1354         if (ws->scavd_list != NULL) {
1355             ACQUIRE_SPIN_LOCK(&ws->gen->sync);
1356
1357             ASSERT(gct->scan_bd == NULL);
1358             ASSERT(countBlocks(ws->scavd_list) == ws->n_scavd_blocks);
1359         
1360             prev = NULL;
1361             for (bd = ws->scavd_list; bd != NULL; bd = bd->link) {
1362                 ws->gen->n_words += bd->free - bd->start;
1363                 prev = bd;
1364             }
1365             if (prev != NULL) {
1366                 prev->link = ws->gen->blocks;
1367                 ws->gen->blocks = ws->scavd_list;
1368             } 
1369             ws->gen->n_blocks += ws->n_scavd_blocks;
1370
1371             ws->scavd_list = NULL;
1372             ws->n_scavd_blocks = 0;
1373
1374             RELEASE_SPIN_LOCK(&ws->gen->sync);
1375         }
1376     }
1377 }
1378
1379 /* -----------------------------------------------------------------------------
1380    Initialise a gc_thread before GC
1381    -------------------------------------------------------------------------- */
1382
1383 static void
1384 init_gc_thread (gc_thread *t)
1385 {
1386     t->static_objects = END_OF_STATIC_LIST;
1387     t->scavenged_static_objects = END_OF_STATIC_LIST;
1388     t->scan_bd = NULL;
1389     t->mut_lists = t->cap->mut_lists;
1390     t->evac_gen_no = 0;
1391     t->failed_to_evac = rtsFalse;
1392     t->eager_promotion = rtsTrue;
1393     t->thunk_selector_depth = 0;
1394     t->copied = 0;
1395     t->scanned = 0;
1396     t->any_work = 0;
1397     t->no_work = 0;
1398     t->scav_find_work = 0;
1399 }
1400
1401 /* -----------------------------------------------------------------------------
1402    Function we pass to evacuate roots.
1403    -------------------------------------------------------------------------- */
1404
1405 static void
1406 mark_root(void *user USED_IF_THREADS, StgClosure **root)
1407 {
1408     // we stole a register for gct, but this function is called from
1409     // *outside* the GC where the register variable is not in effect,
1410     // so we need to save and restore it here.  NB. only call
1411     // mark_root() from the main GC thread, otherwise gct will be
1412     // incorrect.
1413     gc_thread *saved_gct;
1414     saved_gct = gct;
1415     SET_GCT(user);
1416     
1417     evacuate(root);
1418     
1419     SET_GCT(saved_gct);
1420 }
1421
1422 /* -----------------------------------------------------------------------------
1423    Initialising the static object & mutable lists
1424    -------------------------------------------------------------------------- */
1425
1426 static void
1427 zero_static_object_list(StgClosure* first_static)
1428 {
1429   StgClosure* p;
1430   StgClosure* link;
1431   const StgInfoTable *info;
1432
1433   for (p = first_static; p != END_OF_STATIC_LIST; p = link) {
1434     info = get_itbl(p);
1435     link = *STATIC_LINK(info, p);
1436     *STATIC_LINK(info,p) = NULL;
1437   }
1438 }
1439
1440 /* ----------------------------------------------------------------------------
1441    Reset the sizes of the older generations when we do a major
1442    collection.
1443   
1444    CURRENT STRATEGY: make all generations except zero the same size.
1445    We have to stay within the maximum heap size, and leave a certain
1446    percentage of the maximum heap size available to allocate into.
1447    ------------------------------------------------------------------------- */
1448
1449 static void
1450 resize_generations (void)
1451 {
1452     nat g;
1453
1454     if (major_gc && RtsFlags.GcFlags.generations > 1) {
1455         nat live, size, min_alloc, words;
1456         const nat max  = RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize;
1457         const nat gens = RtsFlags.GcFlags.generations;
1458         
1459         // live in the oldest generations
1460         if (oldest_gen->live_estimate != 0) {
1461             words = oldest_gen->live_estimate;
1462         } else {
1463             words = oldest_gen->n_words;
1464         }
1465         live = (words + BLOCK_SIZE_W - 1) / BLOCK_SIZE_W +
1466             oldest_gen->n_large_blocks;
1467         
1468         // default max size for all generations except zero
1469         size = stg_max(live * RtsFlags.GcFlags.oldGenFactor,
1470                        RtsFlags.GcFlags.minOldGenSize);
1471         
1472         if (RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestionAuto) {
1473             RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion = size;
1474         }
1475
1476         // minimum size for generation zero
1477         min_alloc = stg_max((RtsFlags.GcFlags.pcFreeHeap * max) / 200,
1478                             RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize);
1479
1480         // Auto-enable compaction when the residency reaches a
1481         // certain percentage of the maximum heap size (default: 30%).
1482         if (RtsFlags.GcFlags.compact ||
1483             (max > 0 &&
1484              oldest_gen->n_blocks > 
1485              (RtsFlags.GcFlags.compactThreshold * max) / 100)) {
1486             oldest_gen->mark = 1;
1487             oldest_gen->compact = 1;
1488 //        debugBelch("compaction: on\n", live);
1489         } else {
1490             oldest_gen->mark = 0;
1491             oldest_gen->compact = 0;
1492 //        debugBelch("compaction: off\n", live);
1493         }
1494
1495         if (RtsFlags.GcFlags.sweep) {
1496             oldest_gen->mark = 1;
1497         }
1498
1499         // if we're going to go over the maximum heap size, reduce the
1500         // size of the generations accordingly.  The calculation is
1501         // different if compaction is turned on, because we don't need
1502         // to double the space required to collect the old generation.
1503         if (max != 0) {
1504             
1505             // this test is necessary to ensure that the calculations
1506             // below don't have any negative results - we're working
1507             // with unsigned values here.
1508             if (max < min_alloc) {
1509                 heapOverflow();
1510             }
1511             
1512             if (oldest_gen->compact) {
1513                 if ( (size + (size - 1) * (gens - 2) * 2) + min_alloc > max ) {
1514                     size = (max - min_alloc) / ((gens - 1) * 2 - 1);
1515                 }
1516             } else {
1517                 if ( (size * (gens - 1) * 2) + min_alloc > max ) {
1518                     size = (max - min_alloc) / ((gens - 1) * 2);
1519                 }
1520             }
1521             
1522             if (size < live) {
1523                 heapOverflow();
1524             }
1525         }
1526         
1527 #if 0
1528         debugBelch("live: %d, min_alloc: %d, size : %d, max = %d\n", live,
1529                    min_alloc, size, max);
1530 #endif
1531         
1532         for (g = 0; g < gens; g++) {
1533             generations[g].max_blocks = size;
1534         }
1535     }
1536 }
1537
1538 /* -----------------------------------------------------------------------------
1539    Calculate the new size of the nursery, and resize it.
1540    -------------------------------------------------------------------------- */
1541
1542 static void
1543 resize_nursery (void)
1544 {
1545     const lnat min_nursery = RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize * n_capabilities;
1546
1547     if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1)
1548     {   // Two-space collector:
1549         nat blocks;
1550     
1551         /* set up a new nursery.  Allocate a nursery size based on a
1552          * function of the amount of live data (by default a factor of 2)
1553          * Use the blocks from the old nursery if possible, freeing up any
1554          * left over blocks.
1555          *
1556          * If we get near the maximum heap size, then adjust our nursery
1557          * size accordingly.  If the nursery is the same size as the live
1558          * data (L), then we need 3L bytes.  We can reduce the size of the
1559          * nursery to bring the required memory down near 2L bytes.
1560          * 
1561          * A normal 2-space collector would need 4L bytes to give the same
1562          * performance we get from 3L bytes, reducing to the same
1563          * performance at 2L bytes.
1564          */
1565         blocks = generations[0].n_blocks;
1566         
1567         if ( RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize != 0 &&
1568              blocks * RtsFlags.GcFlags.oldGenFactor * 2 > 
1569              RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize )
1570         {
1571             long adjusted_blocks;  // signed on purpose 
1572             int pc_free; 
1573             
1574             adjusted_blocks = (RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize - 2 * blocks);
1575             
1576             debugTrace(DEBUG_gc, "near maximum heap size of 0x%x blocks, blocks = %d, adjusted to %ld", 
1577                        RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize, blocks, adjusted_blocks);
1578             
1579             pc_free = adjusted_blocks * 100 / RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize;
1580             if (pc_free < RtsFlags.GcFlags.pcFreeHeap) /* might even * be < 0 */
1581             {
1582                 heapOverflow();
1583             }
1584             blocks = adjusted_blocks;
1585         }
1586         else
1587         {
1588             blocks *= RtsFlags.GcFlags.oldGenFactor;
1589             if (blocks < min_nursery)
1590             {
1591                 blocks = min_nursery;
1592             }
1593         }
1594         resizeNurseries(blocks);
1595     }
1596     else  // Generational collector
1597     {
1598         /* 
1599          * If the user has given us a suggested heap size, adjust our
1600          * allocation area to make best use of the memory available.
1601          */
1602         if (RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion)
1603         {
1604             long blocks;
1605             const nat needed = calcNeeded();    // approx blocks needed at next GC 
1606             
1607             /* Guess how much will be live in generation 0 step 0 next time.
1608              * A good approximation is obtained by finding the
1609              * percentage of g0 that was live at the last minor GC.
1610              *
1611              * We have an accurate figure for the amount of copied data in
1612              * 'copied', but we must convert this to a number of blocks, with
1613              * a small adjustment for estimated slop at the end of a block
1614              * (- 10 words).
1615              */
1616             if (N == 0)
1617             {
1618                 g0_pcnt_kept = ((copied / (BLOCK_SIZE_W - 10)) * 100)
1619                     / countNurseryBlocks();
1620             }
1621             
1622             /* Estimate a size for the allocation area based on the
1623              * information available.  We might end up going slightly under
1624              * or over the suggested heap size, but we should be pretty
1625              * close on average.
1626              *
1627              * Formula:            suggested - needed
1628              *                ----------------------------
1629              *                    1 + g0_pcnt_kept/100
1630              *
1631              * where 'needed' is the amount of memory needed at the next
1632              * collection for collecting all gens except g0.
1633              */
1634             blocks = 
1635                 (((long)RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion - (long)needed) * 100) /
1636                 (100 + (long)g0_pcnt_kept);
1637             
1638             if (blocks < (long)min_nursery) {
1639                 blocks = min_nursery;
1640             }
1641             
1642             resizeNurseries((nat)blocks);
1643         }
1644         else
1645         {
1646             // we might have added extra large blocks to the nursery, so
1647             // resize back to minAllocAreaSize again.
1648             resizeNurseriesFixed(RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize);
1649         }
1650     }
1651 }
1652
1653 /* -----------------------------------------------------------------------------
1654    Sanity code for CAF garbage collection.
1655
1656    With DEBUG turned on, we manage a CAF list in addition to the SRT
1657    mechanism.  After GC, we run down the CAF list and blackhole any
1658    CAFs which have been garbage collected.  This means we get an error
1659    whenever the program tries to enter a garbage collected CAF.
1660
1661    Any garbage collected CAFs are taken off the CAF list at the same
1662    time. 
1663    -------------------------------------------------------------------------- */
1664
1665 #if 0 && defined(DEBUG)
1666
1667 static void
1668 gcCAFs(void)
1669 {
1670   StgClosure*  p;
1671   StgClosure** pp;
1672   const StgInfoTable *info;
1673   nat i;
1674
1675   i = 0;
1676   p = caf_list;
1677   pp = &caf_list;
1678
1679   while (p != NULL) {
1680     
1681     info = get_itbl(p);
1682
1683     ASSERT(info->type == IND_STATIC);
1684
1685     if (STATIC_LINK(info,p) == NULL) {
1686         debugTrace(DEBUG_gccafs, "CAF gc'd at 0x%04lx", (long)p);
1687         // black hole it 
1688         SET_INFO(p,&stg_BLACKHOLE_info);
1689         p = STATIC_LINK2(info,p);
1690         *pp = p;
1691     }
1692     else {
1693       pp = &STATIC_LINK2(info,p);
1694       p = *pp;
1695       i++;
1696     }
1697
1698   }
1699
1700   debugTrace(DEBUG_gccafs, "%d CAFs live", i); 
1701 }
1702 #endif