38ae1a7996b94b812d38df9f51aa7074a8449731
[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 "Compact.h"
44 #include "Evac.h"
45 #include "Scav.h"
46 #include "GCUtils.h"
47 #include "MarkStack.h"
48 #include "MarkWeak.h"
49 #include "Sparks.h"
50 #include "Sweep.h"
51
52 #include <string.h> // for memset()
53 #include <unistd.h>
54
55 /* -----------------------------------------------------------------------------
56    Global variables
57    -------------------------------------------------------------------------- */
58
59 /* STATIC OBJECT LIST.
60  *
61  * During GC:
62  * We maintain a linked list of static objects that are still live.
63  * The requirements for this list are:
64  *
65  *  - we need to scan the list while adding to it, in order to
66  *    scavenge all the static objects (in the same way that
67  *    breadth-first scavenging works for dynamic objects).
68  *
69  *  - we need to be able to tell whether an object is already on
70  *    the list, to break loops.
71  *
72  * Each static object has a "static link field", which we use for
73  * linking objects on to the list.  We use a stack-type list, consing
74  * objects on the front as they are added (this means that the
75  * scavenge phase is depth-first, not breadth-first, but that
76  * shouldn't matter).  
77  *
78  * A separate list is kept for objects that have been scavenged
79  * already - this is so that we can zero all the marks afterwards.
80  *
81  * An object is on the list if its static link field is non-zero; this
82  * means that we have to mark the end of the list with '1', not NULL.  
83  *
84  * Extra notes for generational GC:
85  *
86  * Each generation has a static object list associated with it.  When
87  * collecting generations up to N, we treat the static object lists
88  * from generations > N as roots.
89  *
90  * We build up a static object list while collecting generations 0..N,
91  * which is then appended to the static object list of generation N+1.
92  */
93
94 /* N is the oldest generation being collected, where the generations
95  * are numbered starting at 0.  A major GC (indicated by the major_gc
96  * flag) is when we're collecting all generations.  We only attempt to
97  * deal with static objects and GC CAFs when doing a major GC.
98  */
99 nat N;
100 rtsBool major_gc;
101
102 /* Data used for allocation area sizing.
103  */
104 static lnat g0_pcnt_kept = 30; // percentage of g0 live at last minor GC 
105
106 /* Mut-list stats */
107 #ifdef DEBUG
108 nat mutlist_MUTVARS,
109     mutlist_MUTARRS,
110     mutlist_MVARS,
111     mutlist_OTHERS;
112 #endif
113
114 /* Thread-local data for each GC thread
115  */
116 gc_thread **gc_threads = NULL;
117
118 #if !defined(THREADED_RTS)
119 StgWord8 the_gc_thread[sizeof(gc_thread) + 64 * sizeof(gen_workspace)];
120 #endif
121
122 // Number of threads running in *this* GC.  Affects how many
123 // step->todos[] lists we have to look in to find work.
124 nat n_gc_threads;
125
126 // For stats:
127 long copied;        // *words* copied & scavenged during this GC
128
129 rtsBool work_stealing;
130
131 DECLARE_GCT
132
133 /* -----------------------------------------------------------------------------
134    Static function declarations
135    -------------------------------------------------------------------------- */
136
137 static void mark_root               (void *user, StgClosure **root);
138 static void zero_static_object_list (StgClosure* first_static);
139 static nat  initialise_N            (rtsBool force_major_gc);
140 static void init_collected_gen      (nat g, nat threads);
141 static void init_uncollected_gen    (nat g, nat threads);
142 static void init_gc_thread          (gc_thread *t);
143 static void resize_generations      (void);
144 static void resize_nursery          (void);
145 static void start_gc_threads        (void);
146 static void scavenge_until_all_done (void);
147 static StgWord inc_running          (void);
148 static StgWord dec_running          (void);
149 static void wakeup_gc_threads       (nat n_threads, nat me);
150 static void shutdown_gc_threads     (nat n_threads, nat me);
151
152 #if 0 && defined(DEBUG)
153 static void gcCAFs                  (void);
154 #endif
155
156 /* -----------------------------------------------------------------------------
157    The mark stack.
158    -------------------------------------------------------------------------- */
159
160 bdescr *mark_stack_top_bd; // topmost block in the mark stack
161 bdescr *mark_stack_bd;     // current block in the mark stack
162 StgPtr mark_sp;            // pointer to the next unallocated mark stack entry
163
164 /* -----------------------------------------------------------------------------
165    GarbageCollect: the main entry point to the garbage collector.
166
167    Locks held: all capabilities are held throughout GarbageCollect().
168    -------------------------------------------------------------------------- */
169
170 void
171 GarbageCollect (rtsBool force_major_gc, 
172                 nat gc_type USED_IF_THREADS,
173                 Capability *cap)
174 {
175   bdescr *bd;
176   generation *gen;
177   lnat live, allocated, max_copied, avg_copied, slop;
178   gc_thread *saved_gct;
179   nat g, t, n;
180
181   // necessary if we stole a callee-saves register for gct:
182   saved_gct = gct;
183
184 #ifdef PROFILING
185   CostCentreStack *prev_CCS;
186 #endif
187
188   ACQUIRE_SM_LOCK;
189
190 #if defined(RTS_USER_SIGNALS)
191   if (RtsFlags.MiscFlags.install_signal_handlers) {
192     // block signals
193     blockUserSignals();
194   }
195 #endif
196
197   ASSERT(sizeof(gen_workspace) == 16 * sizeof(StgWord));
198   // otherwise adjust the padding in gen_workspace.
199
200   // tell the stats department that we've started a GC 
201   stat_startGC();
202
203   // tell the STM to discard any cached closures it's hoping to re-use
204   stmPreGCHook();
205
206   // lock the StablePtr table
207   stablePtrPreGC();
208
209 #ifdef DEBUG
210   mutlist_MUTVARS = 0;
211   mutlist_MUTARRS = 0;
212   mutlist_OTHERS = 0;
213 #endif
214
215   // attribute any costs to CCS_GC 
216 #ifdef PROFILING
217   prev_CCS = CCCS;
218   CCCS = CCS_GC;
219 #endif
220
221   /* Approximate how much we allocated.  
222    * Todo: only when generating stats? 
223    */
224   allocated = calcAllocated(rtsFalse/* don't count the nursery yet */);
225
226   /* Figure out which generation to collect
227    */
228   n = initialise_N(force_major_gc);
229
230 #if defined(THREADED_RTS)
231   work_stealing = RtsFlags.ParFlags.parGcLoadBalancingEnabled &&
232                   N >= RtsFlags.ParFlags.parGcLoadBalancingGen;
233       // It's not always a good idea to do load balancing in parallel
234       // GC.  In particular, for a parallel program we don't want to
235       // lose locality by moving cached data into another CPU's cache
236       // (this effect can be quite significant). 
237       //
238       // We could have a more complex way to deterimine whether to do
239       // work stealing or not, e.g. it might be a good idea to do it
240       // if the heap is big.  For now, we just turn it on or off with
241       // a flag.
242 #endif
243
244   /* Start threads, so they can be spinning up while we finish initialisation.
245    */
246   start_gc_threads();
247
248 #if defined(THREADED_RTS)
249   /* How many threads will be participating in this GC?
250    * We don't try to parallelise minor GCs (unless the user asks for
251    * it with +RTS -gn0), or mark/compact/sweep GC.
252    */
253   if (gc_type == PENDING_GC_PAR) {
254       n_gc_threads = RtsFlags.ParFlags.nNodes;
255   } else {
256       n_gc_threads = 1;
257   }
258 #else
259   n_gc_threads = 1;
260 #endif
261
262   debugTrace(DEBUG_gc, "GC (gen %d): %d KB to collect, %ld MB in use, using %d thread(s)",
263         N, n * (BLOCK_SIZE / 1024), mblocks_allocated, n_gc_threads);
264
265 #ifdef RTS_GTK_FRONTPANEL
266   if (RtsFlags.GcFlags.frontpanel) {
267       updateFrontPanelBeforeGC(N);
268   }
269 #endif
270
271 #ifdef DEBUG
272   // check for memory leaks if DEBUG is on 
273   memInventory(DEBUG_gc);
274 #endif
275
276   // check sanity *before* GC
277   IF_DEBUG(sanity, checkSanity(rtsTrue));
278
279   // Initialise all our gc_thread structures
280   for (t = 0; t < n_gc_threads; t++) {
281       init_gc_thread(gc_threads[t]);
282   }
283
284   // Initialise all the generations/steps that we're collecting.
285   for (g = 0; g <= N; g++) {
286       init_collected_gen(g,n_gc_threads);
287   }
288   
289   // Initialise all the generations/steps that we're *not* collecting.
290   for (g = N+1; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
291       init_uncollected_gen(g,n_gc_threads);
292   }
293
294   /* Allocate a mark stack if we're doing a major collection.
295    */
296   if (major_gc && oldest_gen->mark) {
297       mark_stack_bd     = allocBlock();
298       mark_stack_top_bd = mark_stack_bd;
299       mark_stack_bd->link = NULL;
300       mark_stack_bd->u.back = NULL;
301       mark_sp           = mark_stack_bd->start;
302   } else {
303       mark_stack_bd     = NULL;
304       mark_stack_top_bd = NULL;
305       mark_sp           = NULL;
306   }
307
308   // this is the main thread
309 #ifdef THREADED_RTS
310   if (n_gc_threads == 1) {
311       SET_GCT(gc_threads[0]);
312   } else {
313       SET_GCT(gc_threads[cap->no]);
314   }
315 #else
316 SET_GCT(gc_threads[0]);
317 #endif
318
319   /* -----------------------------------------------------------------------
320    * follow all the roots that we know about:
321    */
322
323   // the main thread is running: this prevents any other threads from
324   // exiting prematurely, so we can start them now.
325   // NB. do this after the mutable lists have been saved above, otherwise
326   // the other GC threads will be writing into the old mutable lists.
327   inc_running();
328   wakeup_gc_threads(n_gc_threads, gct->thread_index);
329
330   // scavenge the capability-private mutable lists.  This isn't part
331   // of markSomeCapabilities() because markSomeCapabilities() can only
332   // call back into the GC via mark_root() (due to the gct register
333   // variable).
334   if (n_gc_threads == 1) {
335       for (n = 0; n < n_capabilities; n++) {
336 #if defined(THREADED_RTS)
337           scavenge_capability_mut_Lists1(&capabilities[n]);
338 #else
339           scavenge_capability_mut_lists(&capabilities[n]);
340 #endif
341       }
342   } else {
343       scavenge_capability_mut_lists(&capabilities[gct->thread_index]);
344   }
345
346   // follow roots from the CAF list (used by GHCi)
347   gct->evac_gen = 0;
348   markCAFs(mark_root, gct);
349
350   // follow all the roots that the application knows about.
351   gct->evac_gen = 0;
352   markSomeCapabilities(mark_root, gct, gct->thread_index, n_gc_threads,
353                        rtsTrue/*prune sparks*/);
354
355 #if defined(RTS_USER_SIGNALS)
356   // mark the signal handlers (signals should be already blocked)
357   markSignalHandlers(mark_root, gct);
358 #endif
359
360   // Mark the weak pointer list, and prepare to detect dead weak pointers.
361   markWeakPtrList();
362   initWeakForGC();
363
364   // Mark the stable pointer table.
365   markStablePtrTable(mark_root, gct);
366
367   /* -------------------------------------------------------------------------
368    * Repeatedly scavenge all the areas we know about until there's no
369    * more scavenging to be done.
370    */
371   for (;;)
372   {
373       scavenge_until_all_done();
374       // The other threads are now stopped.  We might recurse back to
375       // here, but from now on this is the only thread.
376       
377       // must be last...  invariant is that everything is fully
378       // scavenged at this point.
379       if (traverseWeakPtrList()) { // returns rtsTrue if evaced something 
380           inc_running();
381           continue;
382       }
383
384       // If we get to here, there's really nothing left to do.
385       break;
386   }
387
388   shutdown_gc_threads(n_gc_threads, gct->thread_index);
389
390   // Now see which stable names are still alive.
391   gcStablePtrTable();
392
393 #ifdef THREADED_RTS
394   if (n_gc_threads == 1) {
395       for (n = 0; n < n_capabilities; n++) {
396           pruneSparkQueue(&capabilities[n]);
397       }
398   } else {
399       pruneSparkQueue(&capabilities[gct->thread_index]);
400   }
401 #endif
402
403 #ifdef PROFILING
404   // We call processHeapClosureForDead() on every closure destroyed during
405   // the current garbage collection, so we invoke LdvCensusForDead().
406   if (RtsFlags.ProfFlags.doHeapProfile == HEAP_BY_LDV
407       || RtsFlags.ProfFlags.bioSelector != NULL)
408     LdvCensusForDead(N);
409 #endif
410
411   // NO MORE EVACUATION AFTER THIS POINT!
412
413   // Two-space collector: free the old to-space.
414   // g0->old_blocks is the old nursery
415   // g0->blocks is to-space from the previous GC
416   if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
417       if (g0->blocks != NULL) {
418           freeChain(g0->blocks);
419           g0->blocks = NULL;
420       }
421   }
422
423   // For each workspace, in each thread, move the copied blocks to the step
424   {
425       gc_thread *thr;
426       gen_workspace *ws;
427       bdescr *prev, *next;
428
429       for (t = 0; t < n_gc_threads; t++) {
430           thr = gc_threads[t];
431
432           for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
433               ws = &thr->gens[g];
434
435               // Push the final block
436               if (ws->todo_bd) { 
437                   push_scanned_block(ws->todo_bd, ws);
438               }
439
440               ASSERT(gct->scan_bd == NULL);
441               ASSERT(countBlocks(ws->scavd_list) == ws->n_scavd_blocks);
442               
443               prev = NULL;
444               for (bd = ws->scavd_list; bd != NULL; bd = bd->link) {
445                   ws->gen->n_words += bd->free - bd->start;
446                   prev = bd;
447               }
448               if (prev != NULL) {
449                   prev->link = ws->gen->blocks;
450                   ws->gen->blocks = ws->scavd_list;
451               } 
452               ws->gen->n_blocks += ws->n_scavd_blocks;
453           }
454       }
455
456       // Add all the partial blocks *after* we've added all the full
457       // blocks.  This is so that we can grab the partial blocks back
458       // again and try to fill them up in the next GC.
459       for (t = 0; t < n_gc_threads; t++) {
460           thr = gc_threads[t];
461
462           for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
463               ws = &thr->gens[g];
464
465               prev = NULL;
466               for (bd = ws->part_list; bd != NULL; bd = next) {
467                   next = bd->link;
468                   if (bd->free == bd->start) {
469                       if (prev == NULL) {
470                           ws->part_list = next;
471                       } else {
472                           prev->link = next;
473                       }
474                       freeGroup(bd);
475                       ws->n_part_blocks--;
476                   } else {
477                       ws->gen->n_words += bd->free - bd->start;
478                       prev = bd;
479                   }
480               }
481               if (prev != NULL) {
482                   prev->link = ws->gen->blocks;
483                   ws->gen->blocks = ws->part_list;
484               }
485               ws->gen->n_blocks += ws->n_part_blocks;
486
487               ASSERT(countBlocks(ws->gen->blocks) == ws->gen->n_blocks);
488               ASSERT(countOccupied(ws->gen->blocks) == ws->gen->n_words);
489           }
490       }
491   }
492
493   // Finally: compact or sweep the oldest generation.
494   if (major_gc && oldest_gen->mark) {
495       if (oldest_gen->compact) 
496           compact(gct->scavenged_static_objects);
497       else
498           sweep(oldest_gen);
499   }
500
501   /* run through all the generations/steps and tidy up 
502    */
503   copied = 0;
504   max_copied = 0;
505   avg_copied = 0;
506   { 
507       nat i;
508       for (i=0; i < n_gc_threads; i++) {
509           if (n_gc_threads > 1) {
510               debugTrace(DEBUG_gc,"thread %d:", i);
511               debugTrace(DEBUG_gc,"   copied           %ld", gc_threads[i]->copied * sizeof(W_));
512               debugTrace(DEBUG_gc,"   scanned          %ld", gc_threads[i]->scanned * sizeof(W_));
513               debugTrace(DEBUG_gc,"   any_work         %ld", gc_threads[i]->any_work);
514               debugTrace(DEBUG_gc,"   no_work          %ld", gc_threads[i]->no_work);
515               debugTrace(DEBUG_gc,"   scav_find_work %ld",   gc_threads[i]->scav_find_work);
516           }
517           copied += gc_threads[i]->copied;
518           max_copied = stg_max(gc_threads[i]->copied, max_copied);
519       }
520       if (n_gc_threads == 1) {
521           max_copied = 0;
522           avg_copied = 0;
523       } else {
524           avg_copied = copied;
525       }
526   }
527
528   for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
529
530     if (g == N) {
531       generations[g].collections++; // for stats 
532       if (n_gc_threads > 1) generations[g].par_collections++;
533     }
534
535     // Count the mutable list as bytes "copied" for the purposes of
536     // stats.  Every mutable list is copied during every GC.
537     if (g > 0) {
538         nat mut_list_size = 0;
539         for (n = 0; n < n_capabilities; n++) {
540             mut_list_size += countOccupied(capabilities[n].mut_lists[g]);
541         }
542         copied +=  mut_list_size;
543
544         debugTrace(DEBUG_gc,
545                    "mut_list_size: %lu (%d vars, %d arrays, %d MVARs, %d others)",
546                    (unsigned long)(mut_list_size * sizeof(W_)),
547                    mutlist_MUTVARS, mutlist_MUTARRS, mutlist_MVARS, mutlist_OTHERS);
548     }
549
550     bdescr *next, *prev;
551     gen = &generations[g];
552
553     // for generations we collected... 
554     if (g <= N) {
555
556         /* free old memory and shift to-space into from-space for all
557          * the collected steps (except the allocation area).  These
558          * freed blocks will probaby be quickly recycled.
559          */
560         if (gen->mark)
561         {
562             // tack the new blocks on the end of the existing blocks
563             if (gen->old_blocks != NULL) {
564                 
565                 prev = NULL;
566                 for (bd = gen->old_blocks; bd != NULL; bd = next) {
567                     
568                     next = bd->link;
569                     
570                     if (!(bd->flags & BF_MARKED))
571                     {
572                         if (prev == NULL) {
573                             gen->old_blocks = next;
574                         } else {
575                             prev->link = next;
576                         }
577                         freeGroup(bd);
578                         gen->n_old_blocks--;
579                     }
580                     else
581                     {
582                         gen->n_words += bd->free - bd->start;
583                         
584                         // NB. this step might not be compacted next
585                         // time, so reset the BF_MARKED flags.
586                         // They are set before GC if we're going to
587                         // compact.  (search for BF_MARKED above).
588                         bd->flags &= ~BF_MARKED;
589                         
590                         // between GCs, all blocks in the heap except
591                         // for the nursery have the BF_EVACUATED flag set.
592                         bd->flags |= BF_EVACUATED;
593                         
594                         prev = bd;
595                     }
596                 }
597
598                 if (prev != NULL) {
599                     prev->link = gen->blocks;
600                     gen->blocks = gen->old_blocks;
601                 }
602             }
603             // add the new blocks to the block tally
604             gen->n_blocks += gen->n_old_blocks;
605             ASSERT(countBlocks(gen->blocks) == gen->n_blocks);
606             ASSERT(countOccupied(gen->blocks) == gen->n_words);
607         }
608         else // not copacted
609         {
610             freeChain(gen->old_blocks);
611         }
612
613         gen->old_blocks = NULL;
614         gen->n_old_blocks = 0;
615
616         /* LARGE OBJECTS.  The current live large objects are chained on
617          * scavenged_large, having been moved during garbage
618          * collection from large_objects.  Any objects left on the
619          * large_objects list are therefore dead, so we free them here.
620          */
621         freeChain(gen->large_objects);
622         gen->large_objects  = gen->scavenged_large_objects;
623         gen->n_large_blocks = gen->n_scavenged_large_blocks;
624         gen->n_new_large_words = 0;
625         ASSERT(countBlocks(gen->large_objects) == gen->n_large_blocks);
626     }
627     else // for generations > N
628     {
629         /* For older generations, we need to append the
630          * scavenged_large_object list (i.e. large objects that have been
631          * promoted during this GC) to the large_object list for that step.
632          */
633         for (bd = gen->scavenged_large_objects; bd; bd = next) {
634             next = bd->link;
635             dbl_link_onto(bd, &gen->large_objects);
636         }
637         
638         // add the new blocks we promoted during this GC 
639         gen->n_large_blocks += gen->n_scavenged_large_blocks;
640         ASSERT(countBlocks(gen->large_objects) == gen->n_large_blocks);
641     }
642   } // for all generations
643
644   // update the max size of older generations after a major GC
645   resize_generations();
646   
647   // Calculate the amount of live data for stats.
648   live = calcLiveWords();
649
650   // Start a new pinned_object_block
651   for (n = 0; n < n_capabilities; n++) {
652       capabilities[n].pinned_object_block = NULL;
653   }
654
655   // Free the mark stack.
656   if (mark_stack_top_bd != NULL) {
657       debugTrace(DEBUG_gc, "mark stack: %d blocks",
658                  countBlocks(mark_stack_top_bd));
659       freeChain(mark_stack_top_bd);
660   }
661
662   // Free any bitmaps.
663   for (g = 0; g <= N; g++) {
664       gen = &generations[g];
665       if (gen->bitmap != NULL) {
666           freeGroup(gen->bitmap);
667           gen->bitmap = NULL;
668       }
669   }
670
671   // Reset the nursery: make the blocks empty
672   allocated += clearNurseries();
673
674   resize_nursery();
675
676   resetNurseries();
677
678  // mark the garbage collected CAFs as dead
679 #if 0 && defined(DEBUG) // doesn't work at the moment 
680   if (major_gc) { gcCAFs(); }
681 #endif
682   
683 #ifdef PROFILING
684   // resetStaticObjectForRetainerProfiling() must be called before
685   // zeroing below.
686   if (n_gc_threads > 1) {
687       barf("profiling is currently broken with multi-threaded GC");
688       // ToDo: fix the gct->scavenged_static_objects below
689   }
690   resetStaticObjectForRetainerProfiling(gct->scavenged_static_objects);
691 #endif
692
693   // zero the scavenged static object list 
694   if (major_gc) {
695       nat i;
696       for (i = 0; i < n_gc_threads; i++) {
697           zero_static_object_list(gc_threads[i]->scavenged_static_objects);
698       }
699   }
700
701   // send exceptions to any threads which were about to die
702   RELEASE_SM_LOCK;
703   resurrectThreads(resurrected_threads);
704   ACQUIRE_SM_LOCK;
705
706   // Update the stable pointer hash table.
707   updateStablePtrTable(major_gc);
708
709   // unlock the StablePtr table.  Must be before scheduleFinalizers(),
710   // because a finalizer may call hs_free_fun_ptr() or
711   // hs_free_stable_ptr(), both of which access the StablePtr table.
712   stablePtrPostGC();
713
714   // Start any pending finalizers.  Must be after
715   // updateStablePtrTable() and stablePtrPostGC() (see #4221).
716   RELEASE_SM_LOCK;
717   scheduleFinalizers(cap, old_weak_ptr_list);
718   ACQUIRE_SM_LOCK;
719
720   if (major_gc) {
721       nat need, got;
722       need = BLOCKS_TO_MBLOCKS(n_alloc_blocks);
723       got = mblocks_allocated;
724       /* If the amount of data remains constant, next major GC we'll
725          require (F+1)*need. We leave (F+2)*need in order to reduce
726          repeated deallocation and reallocation. */
727       need = (RtsFlags.GcFlags.oldGenFactor + 2) * need;
728       if (got > need) {
729           returnMemoryToOS(got - need);
730       }
731   }
732
733   // check sanity after GC
734   IF_DEBUG(sanity, checkSanity(rtsTrue));
735
736   // extra GC trace info 
737   IF_DEBUG(gc, statDescribeGens());
738
739 #ifdef DEBUG
740   // symbol-table based profiling 
741   /*  heapCensus(to_blocks); */ /* ToDo */
742 #endif
743
744   // restore enclosing cost centre 
745 #ifdef PROFILING
746   CCCS = prev_CCS;
747 #endif
748
749 #ifdef DEBUG
750   // check for memory leaks if DEBUG is on 
751   memInventory(DEBUG_gc);
752 #endif
753
754 #ifdef RTS_GTK_FRONTPANEL
755   if (RtsFlags.GcFlags.frontpanel) {
756       updateFrontPanelAfterGC( N, live );
757   }
758 #endif
759
760   // ok, GC over: tell the stats department what happened. 
761   slop = calcLiveBlocks() * BLOCK_SIZE_W - live;
762   stat_endGC(allocated, live, copied, N, max_copied, avg_copied, slop);
763
764   // Guess which generation we'll collect *next* time
765   initialise_N(force_major_gc);
766
767 #if defined(RTS_USER_SIGNALS)
768   if (RtsFlags.MiscFlags.install_signal_handlers) {
769     // unblock signals again
770     unblockUserSignals();
771   }
772 #endif
773
774   RELEASE_SM_LOCK;
775
776   SET_GCT(saved_gct);
777 }
778
779 /* -----------------------------------------------------------------------------
780    Figure out which generation to collect, initialise N and major_gc.
781
782    Also returns the total number of blocks in generations that will be
783    collected.
784    -------------------------------------------------------------------------- */
785
786 static nat
787 initialise_N (rtsBool force_major_gc)
788 {
789     int g;
790     nat blocks, blocks_total;
791
792     blocks = 0;
793     blocks_total = 0;
794
795     if (force_major_gc) {
796         N = RtsFlags.GcFlags.generations - 1;
797     } else {
798         N = 0;
799     }
800
801     for (g = RtsFlags.GcFlags.generations - 1; g >= 0; g--) {
802
803         blocks = generations[g].n_words / BLOCK_SIZE_W
804                + generations[g].n_large_blocks;
805
806         if (blocks >= generations[g].max_blocks) {
807             N = stg_max(N,g);
808         }
809         if ((nat)g <= N) {
810             blocks_total += blocks;
811         }
812     }
813
814     blocks_total += countNurseryBlocks();
815
816     major_gc = (N == RtsFlags.GcFlags.generations-1);
817     return blocks_total;
818 }
819
820 /* -----------------------------------------------------------------------------
821    Initialise the gc_thread structures.
822    -------------------------------------------------------------------------- */
823
824 #define GC_THREAD_INACTIVE             0
825 #define GC_THREAD_STANDING_BY          1
826 #define GC_THREAD_RUNNING              2
827 #define GC_THREAD_WAITING_TO_CONTINUE  3
828
829 static void
830 new_gc_thread (nat n, gc_thread *t)
831 {
832     nat g;
833     gen_workspace *ws;
834
835 #ifdef THREADED_RTS
836     t->id = 0;
837     initSpinLock(&t->gc_spin);
838     initSpinLock(&t->mut_spin);
839     ACQUIRE_SPIN_LOCK(&t->gc_spin);
840     t->wakeup = GC_THREAD_INACTIVE;  // starts true, so we can wait for the
841                           // thread to start up, see wakeup_gc_threads
842 #endif
843
844     t->thread_index = n;
845     t->free_blocks = NULL;
846     t->gc_count = 0;
847
848     init_gc_thread(t);
849     
850 #ifdef USE_PAPI
851     t->papi_events = -1;
852 #endif
853
854     for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++)
855     {
856         ws = &t->gens[g];
857         ws->gen = &generations[g];
858         ASSERT(g == ws->gen->no);
859         ws->my_gct = t;
860         
861         ws->todo_bd = NULL;
862         ws->todo_q = newWSDeque(128);
863         ws->todo_overflow = NULL;
864         ws->n_todo_overflow = 0;
865         
866         ws->part_list = NULL;
867         ws->n_part_blocks = 0;
868
869         ws->scavd_list = NULL;
870         ws->n_scavd_blocks = 0;
871     }
872 }
873
874
875 void
876 initGcThreads (void)
877 {
878     if (gc_threads == NULL) {
879 #if defined(THREADED_RTS)
880         nat i;
881         gc_threads = stgMallocBytes (RtsFlags.ParFlags.nNodes * 
882                                      sizeof(gc_thread*), 
883                                      "alloc_gc_threads");
884
885         for (i = 0; i < RtsFlags.ParFlags.nNodes; i++) {
886             gc_threads[i] = 
887                 stgMallocBytes(sizeof(gc_thread) + 
888                                RtsFlags.GcFlags.generations * sizeof(gen_workspace),
889                                "alloc_gc_threads");
890
891             new_gc_thread(i, gc_threads[i]);
892         }
893 #else
894         gc_threads = stgMallocBytes (sizeof(gc_thread*),"alloc_gc_threads");
895         gc_threads[0] = gct;
896         new_gc_thread(0,gc_threads[0]);
897 #endif
898     }
899 }
900
901 void
902 freeGcThreads (void)
903 {
904     nat g;
905     if (gc_threads != NULL) {
906 #if defined(THREADED_RTS)
907         nat i;
908         for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
909             for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++)
910             {
911                 freeWSDeque(gc_threads[i]->gens[g].todo_q);
912             }
913             stgFree (gc_threads[i]);
914         }
915         stgFree (gc_threads);
916 #else
917         for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++)
918         {
919             freeWSDeque(gc_threads[0]->gens[g].todo_q);
920         }
921         stgFree (gc_threads);
922 #endif
923         gc_threads = NULL;
924     }
925 }
926
927 /* ----------------------------------------------------------------------------
928    Start GC threads
929    ------------------------------------------------------------------------- */
930
931 static volatile StgWord gc_running_threads;
932
933 static StgWord
934 inc_running (void)
935 {
936     StgWord new;
937     new = atomic_inc(&gc_running_threads);
938     ASSERT(new <= n_gc_threads);
939     return new;
940 }
941
942 static StgWord
943 dec_running (void)
944 {
945     ASSERT(gc_running_threads != 0);
946     return atomic_dec(&gc_running_threads);
947 }
948
949 static rtsBool
950 any_work (void)
951 {
952     int g;
953     gen_workspace *ws;
954
955     gct->any_work++;
956
957     write_barrier();
958
959     // scavenge objects in compacted generation
960     if (mark_stack_bd != NULL && !mark_stack_empty()) {
961         return rtsTrue;
962     }
963     
964     // Check for global work in any step.  We don't need to check for
965     // local work, because we have already exited scavenge_loop(),
966     // which means there is no local work for this thread.
967     for (g = 0; g < (int)RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
968         ws = &gct->gens[g];
969         if (ws->todo_large_objects) return rtsTrue;
970         if (!looksEmptyWSDeque(ws->todo_q)) return rtsTrue;
971         if (ws->todo_overflow) return rtsTrue;
972     }
973
974 #if defined(THREADED_RTS)
975     if (work_stealing) {
976         nat n;
977         // look for work to steal
978         for (n = 0; n < n_gc_threads; n++) {
979             if (n == gct->thread_index) continue;
980             for (g = RtsFlags.GcFlags.generations-1; g >= 0; g--) {
981                 ws = &gc_threads[n]->gens[g];
982                 if (!looksEmptyWSDeque(ws->todo_q)) return rtsTrue;
983             }
984         }
985     }
986 #endif
987
988     gct->no_work++;
989 #if defined(THREADED_RTS)
990     yieldThread();
991 #endif
992
993     return rtsFalse;
994 }    
995
996 static void
997 scavenge_until_all_done (void)
998 {
999     nat r;
1000         
1001
1002 loop:
1003     traceEventGcWork(&capabilities[gct->thread_index]);
1004
1005 #if defined(THREADED_RTS)
1006     if (n_gc_threads > 1) {
1007         scavenge_loop();
1008     } else {
1009         scavenge_loop1();
1010     }
1011 #else
1012     scavenge_loop();
1013 #endif
1014
1015     // scavenge_loop() only exits when there's no work to do
1016     r = dec_running();
1017     
1018     traceEventGcIdle(&capabilities[gct->thread_index]);
1019
1020     debugTrace(DEBUG_gc, "%d GC threads still running", r);
1021     
1022     while (gc_running_threads != 0) {
1023         // usleep(1);
1024         if (any_work()) {
1025             inc_running();
1026             goto loop;
1027         }
1028         // any_work() does not remove the work from the queue, it
1029         // just checks for the presence of work.  If we find any,
1030         // then we increment gc_running_threads and go back to 
1031         // scavenge_loop() to perform any pending work.
1032     }
1033     
1034     traceEventGcDone(&capabilities[gct->thread_index]);
1035 }
1036
1037 #if defined(THREADED_RTS)
1038
1039 void
1040 gcWorkerThread (Capability *cap)
1041 {
1042     gc_thread *saved_gct;
1043
1044     // necessary if we stole a callee-saves register for gct:
1045     saved_gct = gct;
1046
1047     gct = gc_threads[cap->no];
1048     gct->id = osThreadId();
1049
1050     // Wait until we're told to wake up
1051     RELEASE_SPIN_LOCK(&gct->mut_spin);
1052     gct->wakeup = GC_THREAD_STANDING_BY;
1053     debugTrace(DEBUG_gc, "GC thread %d standing by...", gct->thread_index);
1054     ACQUIRE_SPIN_LOCK(&gct->gc_spin);
1055     
1056 #ifdef USE_PAPI
1057     // start performance counters in this thread...
1058     if (gct->papi_events == -1) {
1059         papi_init_eventset(&gct->papi_events);
1060     }
1061     papi_thread_start_gc1_count(gct->papi_events);
1062 #endif
1063     
1064     // Every thread evacuates some roots.
1065     gct->evac_gen = 0;
1066     markSomeCapabilities(mark_root, gct, gct->thread_index, n_gc_threads,
1067                          rtsTrue/*prune sparks*/);
1068     scavenge_capability_mut_lists(&capabilities[gct->thread_index]);
1069
1070     scavenge_until_all_done();
1071     
1072 #ifdef THREADED_RTS
1073     // Now that the whole heap is marked, we discard any sparks that
1074     // were found to be unreachable.  The main GC thread is currently
1075     // marking heap reachable via weak pointers, so it is
1076     // non-deterministic whether a spark will be retained if it is
1077     // only reachable via weak pointers.  To fix this problem would
1078     // require another GC barrier, which is too high a price.
1079     pruneSparkQueue(cap);
1080 #endif
1081
1082 #ifdef USE_PAPI
1083     // count events in this thread towards the GC totals
1084     papi_thread_stop_gc1_count(gct->papi_events);
1085 #endif
1086
1087     // Wait until we're told to continue
1088     RELEASE_SPIN_LOCK(&gct->gc_spin);
1089     gct->wakeup = GC_THREAD_WAITING_TO_CONTINUE;
1090     debugTrace(DEBUG_gc, "GC thread %d waiting to continue...", 
1091                gct->thread_index);
1092     ACQUIRE_SPIN_LOCK(&gct->mut_spin);
1093     debugTrace(DEBUG_gc, "GC thread %d on my way...", gct->thread_index);
1094
1095     SET_GCT(saved_gct);
1096 }
1097
1098 #endif
1099
1100 #if defined(THREADED_RTS)
1101
1102 void
1103 waitForGcThreads (Capability *cap USED_IF_THREADS)
1104 {
1105     const nat n_threads = RtsFlags.ParFlags.nNodes;
1106     const nat me = cap->no;
1107     nat i, j;
1108     rtsBool retry = rtsTrue;
1109
1110     while(retry) {
1111         for (i=0; i < n_threads; i++) {
1112             if (i == me) continue;
1113             if (gc_threads[i]->wakeup != GC_THREAD_STANDING_BY) {
1114                 prodCapability(&capabilities[i], cap->running_task);
1115             }
1116         }
1117         for (j=0; j < 10; j++) {
1118             retry = rtsFalse;
1119             for (i=0; i < n_threads; i++) {
1120                 if (i == me) continue;
1121                 write_barrier();
1122                 setContextSwitches();
1123                 if (gc_threads[i]->wakeup != GC_THREAD_STANDING_BY) {
1124                     retry = rtsTrue;
1125                 }
1126             }
1127             if (!retry) break;
1128             yieldThread();
1129         }
1130     }
1131 }
1132
1133 #endif // THREADED_RTS
1134
1135 static void
1136 start_gc_threads (void)
1137 {
1138 #if defined(THREADED_RTS)
1139     gc_running_threads = 0;
1140 #endif
1141 }
1142
1143 static void
1144 wakeup_gc_threads (nat n_threads USED_IF_THREADS, nat me USED_IF_THREADS)
1145 {
1146 #if defined(THREADED_RTS)
1147     nat i;
1148     for (i=0; i < n_threads; i++) {
1149         if (i == me) continue;
1150         inc_running();
1151         debugTrace(DEBUG_gc, "waking up gc thread %d", i);
1152         if (gc_threads[i]->wakeup != GC_THREAD_STANDING_BY) barf("wakeup_gc_threads");
1153
1154         gc_threads[i]->wakeup = GC_THREAD_RUNNING;
1155         ACQUIRE_SPIN_LOCK(&gc_threads[i]->mut_spin);
1156         RELEASE_SPIN_LOCK(&gc_threads[i]->gc_spin);
1157     }
1158 #endif
1159 }
1160
1161 // After GC is complete, we must wait for all GC threads to enter the
1162 // standby state, otherwise they may still be executing inside
1163 // any_work(), and may even remain awake until the next GC starts.
1164 static void
1165 shutdown_gc_threads (nat n_threads USED_IF_THREADS, nat me USED_IF_THREADS)
1166 {
1167 #if defined(THREADED_RTS)
1168     nat i;
1169     for (i=0; i < n_threads; i++) {
1170         if (i == me) continue;
1171         while (gc_threads[i]->wakeup != GC_THREAD_WAITING_TO_CONTINUE) { write_barrier(); }
1172     }
1173 #endif
1174 }
1175
1176 #if defined(THREADED_RTS)
1177 void
1178 releaseGCThreads (Capability *cap USED_IF_THREADS)
1179 {
1180     const nat n_threads = RtsFlags.ParFlags.nNodes;
1181     const nat me = cap->no;
1182     nat i;
1183     for (i=0; i < n_threads; i++) {
1184         if (i == me) continue;
1185         if (gc_threads[i]->wakeup != GC_THREAD_WAITING_TO_CONTINUE) 
1186             barf("releaseGCThreads");
1187         
1188         gc_threads[i]->wakeup = GC_THREAD_INACTIVE;
1189         ACQUIRE_SPIN_LOCK(&gc_threads[i]->gc_spin);
1190         RELEASE_SPIN_LOCK(&gc_threads[i]->mut_spin);
1191     }
1192 }
1193 #endif
1194
1195 /* ----------------------------------------------------------------------------
1196    Initialise a generation that is to be collected 
1197    ------------------------------------------------------------------------- */
1198
1199 static void
1200 init_collected_gen (nat g, nat n_threads)
1201 {
1202     nat t, i;
1203     gen_workspace *ws;
1204     generation *gen;
1205     bdescr *bd;
1206
1207     // Throw away the current mutable list.  Invariant: the mutable
1208     // list always has at least one block; this means we can avoid a
1209     // check for NULL in recordMutable().
1210     if (g != 0) {
1211         for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
1212             freeChain(capabilities[i].mut_lists[g]);
1213             capabilities[i].mut_lists[g] = allocBlock();
1214         }
1215     }
1216
1217     gen = &generations[g];
1218     ASSERT(gen->no == g);
1219
1220     // we'll construct a new list of threads in this step
1221     // during GC, throw away the current list.
1222     gen->old_threads = gen->threads;
1223     gen->threads = END_TSO_QUEUE;
1224
1225     // deprecate the existing blocks
1226     gen->old_blocks   = gen->blocks;
1227     gen->n_old_blocks = gen->n_blocks;
1228     gen->blocks       = NULL;
1229     gen->n_blocks     = 0;
1230     gen->n_words      = 0;
1231     gen->live_estimate = 0;
1232
1233     // initialise the large object queues.
1234     gen->scavenged_large_objects = NULL;
1235     gen->n_scavenged_large_blocks = 0;
1236     
1237     // mark the small objects as from-space
1238     for (bd = gen->old_blocks; bd; bd = bd->link) {
1239         bd->flags &= ~BF_EVACUATED;
1240     }
1241     
1242     // mark the large objects as from-space
1243     for (bd = gen->large_objects; bd; bd = bd->link) {
1244         bd->flags &= ~BF_EVACUATED;
1245     }
1246
1247     // for a compacted generation, we need to allocate the bitmap
1248     if (gen->mark) {
1249         nat bitmap_size; // in bytes
1250         bdescr *bitmap_bdescr;
1251         StgWord *bitmap;
1252         
1253         bitmap_size = gen->n_old_blocks * BLOCK_SIZE / (sizeof(W_)*BITS_PER_BYTE);
1254         
1255         if (bitmap_size > 0) {
1256             bitmap_bdescr = allocGroup((lnat)BLOCK_ROUND_UP(bitmap_size) 
1257                                        / BLOCK_SIZE);
1258             gen->bitmap = bitmap_bdescr;
1259             bitmap = bitmap_bdescr->start;
1260             
1261             debugTrace(DEBUG_gc, "bitmap_size: %d, bitmap: %p",
1262                        bitmap_size, bitmap);
1263             
1264             // don't forget to fill it with zeros!
1265             memset(bitmap, 0, bitmap_size);
1266             
1267             // For each block in this step, point to its bitmap from the
1268             // block descriptor.
1269             for (bd=gen->old_blocks; bd != NULL; bd = bd->link) {
1270                 bd->u.bitmap = bitmap;
1271                 bitmap += BLOCK_SIZE_W / (sizeof(W_)*BITS_PER_BYTE);
1272                 
1273                 // Also at this point we set the BF_MARKED flag
1274                 // for this block.  The invariant is that
1275                 // BF_MARKED is always unset, except during GC
1276                 // when it is set on those blocks which will be
1277                 // compacted.
1278                 if (!(bd->flags & BF_FRAGMENTED)) {
1279                     bd->flags |= BF_MARKED;
1280                 }
1281
1282                 // BF_SWEPT should be marked only for blocks that are being
1283                 // collected in sweep()
1284                 bd->flags &= ~BF_SWEPT;
1285             }
1286         }
1287     }
1288
1289     // For each GC thread, for each step, allocate a "todo" block to
1290     // store evacuated objects to be scavenged, and a block to store
1291     // evacuated objects that do not need to be scavenged.
1292     for (t = 0; t < n_threads; t++) {
1293         ws = &gc_threads[t]->gens[g];
1294         
1295         ws->todo_large_objects = NULL;
1296         
1297         ws->part_list = NULL;
1298         ws->n_part_blocks = 0;
1299         
1300         // allocate the first to-space block; extra blocks will be
1301         // chained on as necessary.
1302         ws->todo_bd = NULL;
1303         ASSERT(looksEmptyWSDeque(ws->todo_q));
1304         alloc_todo_block(ws,0);
1305         
1306         ws->todo_overflow = NULL;
1307         ws->n_todo_overflow = 0;
1308         
1309         ws->scavd_list = NULL;
1310         ws->n_scavd_blocks = 0;
1311     }
1312 }
1313
1314
1315 /* ----------------------------------------------------------------------------
1316    Initialise a generation that is *not* to be collected 
1317    ------------------------------------------------------------------------- */
1318
1319 static void
1320 init_uncollected_gen (nat g, nat threads)
1321 {
1322     nat t, n;
1323     gen_workspace *ws;
1324     generation *gen;
1325     bdescr *bd;
1326
1327     // save the current mutable lists for this generation, and
1328     // allocate a fresh block for each one.  We'll traverse these
1329     // mutable lists as roots early on in the GC.
1330     for (n = 0; n < n_capabilities; n++) {
1331         capabilities[n].saved_mut_lists[g] = capabilities[n].mut_lists[g];
1332         capabilities[n].mut_lists[g] = allocBlock();
1333     }
1334
1335     gen = &generations[g];
1336
1337     gen->scavenged_large_objects = NULL;
1338     gen->n_scavenged_large_blocks = 0;
1339
1340     for (t = 0; t < threads; t++) {
1341         ws = &gc_threads[t]->gens[g];
1342             
1343         ASSERT(looksEmptyWSDeque(ws->todo_q));
1344         ws->todo_large_objects = NULL;
1345         
1346         ws->part_list = NULL;
1347         ws->n_part_blocks = 0;
1348         
1349         ws->scavd_list = NULL;
1350         ws->n_scavd_blocks = 0;
1351         
1352         // If the block at the head of the list in this generation
1353         // is less than 3/4 full, then use it as a todo block.
1354         if (gen->blocks && isPartiallyFull(gen->blocks))
1355         {
1356             ws->todo_bd = gen->blocks;
1357             ws->todo_free = ws->todo_bd->free;
1358             ws->todo_lim = ws->todo_bd->start + BLOCK_SIZE_W;
1359             gen->blocks = gen->blocks->link;
1360             gen->n_blocks -= 1;
1361             gen->n_words -= ws->todo_bd->free - ws->todo_bd->start;
1362             ws->todo_bd->link = NULL;
1363             // we must scan from the current end point.
1364             ws->todo_bd->u.scan = ws->todo_bd->free;
1365         } 
1366         else
1367         {
1368             ws->todo_bd = NULL;
1369             alloc_todo_block(ws,0);
1370         }
1371     }
1372
1373     // deal out any more partial blocks to the threads' part_lists
1374     t = 0;
1375     while (gen->blocks && isPartiallyFull(gen->blocks))
1376     {
1377         bd = gen->blocks;
1378         gen->blocks = bd->link;
1379         ws = &gc_threads[t]->gens[g];
1380         bd->link = ws->part_list;
1381         ws->part_list = bd;
1382         ws->n_part_blocks += 1;
1383         bd->u.scan = bd->free;
1384         gen->n_blocks -= 1;
1385         gen->n_words -= bd->free - bd->start;
1386         t++;
1387         if (t == n_gc_threads) t = 0;
1388     }
1389 }
1390
1391 /* -----------------------------------------------------------------------------
1392    Initialise a gc_thread before GC
1393    -------------------------------------------------------------------------- */
1394
1395 static void
1396 init_gc_thread (gc_thread *t)
1397 {
1398     t->static_objects = END_OF_STATIC_LIST;
1399     t->scavenged_static_objects = END_OF_STATIC_LIST;
1400     t->scan_bd = NULL;
1401     t->mut_lists = capabilities[t->thread_index].mut_lists;
1402     t->evac_gen = 0;
1403     t->failed_to_evac = rtsFalse;
1404     t->eager_promotion = rtsTrue;
1405     t->thunk_selector_depth = 0;
1406     t->copied = 0;
1407     t->scanned = 0;
1408     t->any_work = 0;
1409     t->no_work = 0;
1410     t->scav_find_work = 0;
1411 }
1412
1413 /* -----------------------------------------------------------------------------
1414    Function we pass to evacuate roots.
1415    -------------------------------------------------------------------------- */
1416
1417 static void
1418 mark_root(void *user USED_IF_THREADS, StgClosure **root)
1419 {
1420     // we stole a register for gct, but this function is called from
1421     // *outside* the GC where the register variable is not in effect,
1422     // so we need to save and restore it here.  NB. only call
1423     // mark_root() from the main GC thread, otherwise gct will be
1424     // incorrect.
1425     gc_thread *saved_gct;
1426     saved_gct = gct;
1427     SET_GCT(user);
1428     
1429     evacuate(root);
1430     
1431     SET_GCT(saved_gct);
1432 }
1433
1434 /* -----------------------------------------------------------------------------
1435    Initialising the static object & mutable lists
1436    -------------------------------------------------------------------------- */
1437
1438 static void
1439 zero_static_object_list(StgClosure* first_static)
1440 {
1441   StgClosure* p;
1442   StgClosure* link;
1443   const StgInfoTable *info;
1444
1445   for (p = first_static; p != END_OF_STATIC_LIST; p = link) {
1446     info = get_itbl(p);
1447     link = *STATIC_LINK(info, p);
1448     *STATIC_LINK(info,p) = NULL;
1449   }
1450 }
1451
1452 /* ----------------------------------------------------------------------------
1453    Reset the sizes of the older generations when we do a major
1454    collection.
1455   
1456    CURRENT STRATEGY: make all generations except zero the same size.
1457    We have to stay within the maximum heap size, and leave a certain
1458    percentage of the maximum heap size available to allocate into.
1459    ------------------------------------------------------------------------- */
1460
1461 static void
1462 resize_generations (void)
1463 {
1464     nat g;
1465
1466     if (major_gc && RtsFlags.GcFlags.generations > 1) {
1467         nat live, size, min_alloc, words;
1468         const nat max  = RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize;
1469         const nat gens = RtsFlags.GcFlags.generations;
1470         
1471         // live in the oldest generations
1472         if (oldest_gen->live_estimate != 0) {
1473             words = oldest_gen->live_estimate;
1474         } else {
1475             words = oldest_gen->n_words;
1476         }
1477         live = (words + BLOCK_SIZE_W - 1) / BLOCK_SIZE_W +
1478             oldest_gen->n_large_blocks;
1479         
1480         // default max size for all generations except zero
1481         size = stg_max(live * RtsFlags.GcFlags.oldGenFactor,
1482                        RtsFlags.GcFlags.minOldGenSize);
1483         
1484         if (RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestionAuto) {
1485             RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion = size;
1486         }
1487
1488         // minimum size for generation zero
1489         min_alloc = stg_max((RtsFlags.GcFlags.pcFreeHeap * max) / 200,
1490                             RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize);
1491
1492         // Auto-enable compaction when the residency reaches a
1493         // certain percentage of the maximum heap size (default: 30%).
1494         if (RtsFlags.GcFlags.compact ||
1495             (max > 0 &&
1496              oldest_gen->n_blocks > 
1497              (RtsFlags.GcFlags.compactThreshold * max) / 100)) {
1498             oldest_gen->mark = 1;
1499             oldest_gen->compact = 1;
1500 //        debugBelch("compaction: on\n", live);
1501         } else {
1502             oldest_gen->mark = 0;
1503             oldest_gen->compact = 0;
1504 //        debugBelch("compaction: off\n", live);
1505         }
1506
1507         if (RtsFlags.GcFlags.sweep) {
1508             oldest_gen->mark = 1;
1509         }
1510
1511         // if we're going to go over the maximum heap size, reduce the
1512         // size of the generations accordingly.  The calculation is
1513         // different if compaction is turned on, because we don't need
1514         // to double the space required to collect the old generation.
1515         if (max != 0) {
1516             
1517             // this test is necessary to ensure that the calculations
1518             // below don't have any negative results - we're working
1519             // with unsigned values here.
1520             if (max < min_alloc) {
1521                 heapOverflow();
1522             }
1523             
1524             if (oldest_gen->compact) {
1525                 if ( (size + (size - 1) * (gens - 2) * 2) + min_alloc > max ) {
1526                     size = (max - min_alloc) / ((gens - 1) * 2 - 1);
1527                 }
1528             } else {
1529                 if ( (size * (gens - 1) * 2) + min_alloc > max ) {
1530                     size = (max - min_alloc) / ((gens - 1) * 2);
1531                 }
1532             }
1533             
1534             if (size < live) {
1535                 heapOverflow();
1536             }
1537         }
1538         
1539 #if 0
1540         debugBelch("live: %d, min_alloc: %d, size : %d, max = %d\n", live,
1541                    min_alloc, size, max);
1542 #endif
1543         
1544         for (g = 0; g < gens; g++) {
1545             generations[g].max_blocks = size;
1546         }
1547     }
1548 }
1549
1550 /* -----------------------------------------------------------------------------
1551    Calculate the new size of the nursery, and resize it.
1552    -------------------------------------------------------------------------- */
1553
1554 static void
1555 resize_nursery (void)
1556 {
1557     const lnat min_nursery = RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize * n_capabilities;
1558
1559     if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1)
1560     {   // Two-space collector:
1561         nat blocks;
1562     
1563         /* set up a new nursery.  Allocate a nursery size based on a
1564          * function of the amount of live data (by default a factor of 2)
1565          * Use the blocks from the old nursery if possible, freeing up any
1566          * left over blocks.
1567          *
1568          * If we get near the maximum heap size, then adjust our nursery
1569          * size accordingly.  If the nursery is the same size as the live
1570          * data (L), then we need 3L bytes.  We can reduce the size of the
1571          * nursery to bring the required memory down near 2L bytes.
1572          * 
1573          * A normal 2-space collector would need 4L bytes to give the same
1574          * performance we get from 3L bytes, reducing to the same
1575          * performance at 2L bytes.
1576          */
1577         blocks = generations[0].n_blocks;
1578         
1579         if ( RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize != 0 &&
1580              blocks * RtsFlags.GcFlags.oldGenFactor * 2 > 
1581              RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize )
1582         {
1583             long adjusted_blocks;  // signed on purpose 
1584             int pc_free; 
1585             
1586             adjusted_blocks = (RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize - 2 * blocks);
1587             
1588             debugTrace(DEBUG_gc, "near maximum heap size of 0x%x blocks, blocks = %d, adjusted to %ld", 
1589                        RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize, blocks, adjusted_blocks);
1590             
1591             pc_free = adjusted_blocks * 100 / RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize;
1592             if (pc_free < RtsFlags.GcFlags.pcFreeHeap) /* might even * be < 0 */
1593             {
1594                 heapOverflow();
1595             }
1596             blocks = adjusted_blocks;
1597         }
1598         else
1599         {
1600             blocks *= RtsFlags.GcFlags.oldGenFactor;
1601             if (blocks < min_nursery)
1602             {
1603                 blocks = min_nursery;
1604             }
1605         }
1606         resizeNurseries(blocks);
1607     }
1608     else  // Generational collector
1609     {
1610         /* 
1611          * If the user has given us a suggested heap size, adjust our
1612          * allocation area to make best use of the memory available.
1613          */
1614         if (RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion)
1615         {
1616             long blocks;
1617             const nat needed = calcNeeded();    // approx blocks needed at next GC 
1618             
1619             /* Guess how much will be live in generation 0 step 0 next time.
1620              * A good approximation is obtained by finding the
1621              * percentage of g0 that was live at the last minor GC.
1622              *
1623              * We have an accurate figure for the amount of copied data in
1624              * 'copied', but we must convert this to a number of blocks, with
1625              * a small adjustment for estimated slop at the end of a block
1626              * (- 10 words).
1627              */
1628             if (N == 0)
1629             {
1630                 g0_pcnt_kept = ((copied / (BLOCK_SIZE_W - 10)) * 100)
1631                     / countNurseryBlocks();
1632             }
1633             
1634             /* Estimate a size for the allocation area based on the
1635              * information available.  We might end up going slightly under
1636              * or over the suggested heap size, but we should be pretty
1637              * close on average.
1638              *
1639              * Formula:            suggested - needed
1640              *                ----------------------------
1641              *                    1 + g0_pcnt_kept/100
1642              *
1643              * where 'needed' is the amount of memory needed at the next
1644              * collection for collecting all gens except g0.
1645              */
1646             blocks = 
1647                 (((long)RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion - (long)needed) * 100) /
1648                 (100 + (long)g0_pcnt_kept);
1649             
1650             if (blocks < (long)min_nursery) {
1651                 blocks = min_nursery;
1652             }
1653             
1654             resizeNurseries((nat)blocks);
1655         }
1656         else
1657         {
1658             // we might have added extra large blocks to the nursery, so
1659             // resize back to minAllocAreaSize again.
1660             resizeNurseriesFixed(RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize);
1661         }
1662     }
1663 }
1664
1665 /* -----------------------------------------------------------------------------
1666    Sanity code for CAF garbage collection.
1667
1668    With DEBUG turned on, we manage a CAF list in addition to the SRT
1669    mechanism.  After GC, we run down the CAF list and blackhole any
1670    CAFs which have been garbage collected.  This means we get an error
1671    whenever the program tries to enter a garbage collected CAF.
1672
1673    Any garbage collected CAFs are taken off the CAF list at the same
1674    time. 
1675    -------------------------------------------------------------------------- */
1676
1677 #if 0 && defined(DEBUG)
1678
1679 static void
1680 gcCAFs(void)
1681 {
1682   StgClosure*  p;
1683   StgClosure** pp;
1684   const StgInfoTable *info;
1685   nat i;
1686
1687   i = 0;
1688   p = caf_list;
1689   pp = &caf_list;
1690
1691   while (p != NULL) {
1692     
1693     info = get_itbl(p);
1694
1695     ASSERT(info->type == IND_STATIC);
1696
1697     if (STATIC_LINK(info,p) == NULL) {
1698         debugTrace(DEBUG_gccafs, "CAF gc'd at 0x%04lx", (long)p);
1699         // black hole it 
1700         SET_INFO(p,&stg_BLACKHOLE_info);
1701         p = STATIC_LINK2(info,p);
1702         *pp = p;
1703     }
1704     else {
1705       pp = &STATIC_LINK2(info,p);
1706       p = *pp;
1707       i++;
1708     }
1709
1710   }
1711
1712   debugTrace(DEBUG_gccafs, "%d CAFs live", i); 
1713 }
1714 #endif