Add profiling of spinlocks
[ghc-hetmet.git] / rts / sm / GC.c
1 /* -----------------------------------------------------------------------------
2  *
3  * (c) The GHC Team 1998-2006
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 "RtsFlags.h"
17 #include "RtsUtils.h"
18 #include "Apply.h"
19 #include "OSThreads.h"
20 #include "LdvProfile.h"
21 #include "Updates.h"
22 #include "Stats.h"
23 #include "Schedule.h"
24 #include "Sanity.h"
25 #include "BlockAlloc.h"
26 #include "MBlock.h"
27 #include "ProfHeap.h"
28 #include "SchedAPI.h"
29 #include "Weak.h"
30 #include "Prelude.h"
31 #include "ParTicky.h"           // ToDo: move into Rts.h
32 #include "RtsSignals.h"
33 #include "STM.h"
34 #include "HsFFI.h"
35 #include "Linker.h"
36 #if defined(RTS_GTK_FRONTPANEL)
37 #include "FrontPanel.h"
38 #endif
39 #include "Trace.h"
40 #include "RetainerProfile.h"
41 #include "RaiseAsync.h"
42 #include "Sparks.h"
43 #include "Papi.h"
44
45 #include "GC.h"
46 #include "Compact.h"
47 #include "Evac.h"
48 #include "Scav.h"
49 #include "GCUtils.h"
50 #include "MarkWeak.h"
51 #include "Sparks.h"
52
53 #include <string.h> // for memset()
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 StgClosure* static_objects;      // live static objects
94 StgClosure* scavenged_static_objects;   // static objects scavenged so far
95 #ifdef THREADED_RTS
96 SpinLock static_objects_sync;
97 #endif
98
99 /* N is the oldest generation being collected, where the generations
100  * are numbered starting at 0.  A major GC (indicated by the major_gc
101  * flag) is when we're collecting all generations.  We only attempt to
102  * deal with static objects and GC CAFs when doing a major GC.
103  */
104 nat N;
105 rtsBool major_gc;
106
107 /* Data used for allocation area sizing.
108  */
109 static lnat g0s0_pcnt_kept = 30; // percentage of g0s0 live at last minor GC 
110
111 /* Mut-list stats */
112 #ifdef DEBUG
113 nat mutlist_MUTVARS,
114     mutlist_MUTARRS,
115     mutlist_MVARS,
116     mutlist_OTHERS;
117 #endif
118
119 /* Thread-local data for each GC thread
120  */
121 gc_thread *gc_threads = NULL;
122 // gc_thread *gct = NULL;  // this thread's gct TODO: make thread-local
123
124 // Number of threads running in *this* GC.  Affects how many
125 // step->todos[] lists we have to look in to find work.
126 nat n_gc_threads;
127
128 // For stats:
129 long copied;        // *words* copied & scavenged during this GC
130
131 #ifdef THREADED_RTS
132 SpinLock recordMutableGen_sync;
133 #endif
134
135 /* -----------------------------------------------------------------------------
136    Static function declarations
137    -------------------------------------------------------------------------- */
138
139 static void mark_root               (StgClosure **root);
140 static void zero_static_object_list (StgClosure* first_static);
141 static void initialise_N            (rtsBool force_major_gc);
142 static void alloc_gc_threads        (void);
143 static void init_collected_gen      (nat g, nat threads);
144 static void init_uncollected_gen    (nat g, nat threads);
145 static void init_gc_thread          (gc_thread *t);
146 static void update_task_list        (void);
147 static void resize_generations      (void);
148 static void resize_nursery          (void);
149 static void start_gc_threads        (void);
150 static void gc_thread_work          (void);
151 static nat  inc_running             (void);
152 static nat  dec_running             (void);
153 static void wakeup_gc_threads       (nat n_threads);
154
155 #if 0 && defined(DEBUG)
156 static void gcCAFs                  (void);
157 #endif
158
159 /* -----------------------------------------------------------------------------
160    The mark bitmap & stack.
161    -------------------------------------------------------------------------- */
162
163 #define MARK_STACK_BLOCKS 4
164
165 bdescr *mark_stack_bdescr;
166 StgPtr *mark_stack;
167 StgPtr *mark_sp;
168 StgPtr *mark_splim;
169
170 // Flag and pointers used for falling back to a linear scan when the
171 // mark stack overflows.
172 rtsBool mark_stack_overflowed;
173 bdescr *oldgen_scan_bd;
174 StgPtr  oldgen_scan;
175
176 /* -----------------------------------------------------------------------------
177    GarbageCollect: the main entry point to the garbage collector.
178
179    Locks held: all capabilities are held throughout GarbageCollect().
180    -------------------------------------------------------------------------- */
181
182 void
183 GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
184 {
185   bdescr *bd;
186   step *stp;
187   lnat live, allocated;
188   lnat oldgen_saved_blocks = 0;
189   gc_thread *saved_gct;
190   nat g, s, t;
191
192   // necessary if we stole a callee-saves register for gct:
193   saved_gct = gct;
194
195 #ifdef PROFILING
196   CostCentreStack *prev_CCS;
197 #endif
198
199   ACQUIRE_SM_LOCK;
200
201   debugTrace(DEBUG_gc, "starting GC");
202
203 #if defined(RTS_USER_SIGNALS)
204   if (RtsFlags.MiscFlags.install_signal_handlers) {
205     // block signals
206     blockUserSignals();
207   }
208 #endif
209
210   // tell the stats department that we've started a GC 
211   stat_startGC();
212
213   // tell the STM to discard any cached closures it's hoping to re-use
214   stmPreGCHook();
215
216 #ifdef DEBUG
217   mutlist_MUTVARS = 0;
218   mutlist_MUTARRS = 0;
219   mutlist_OTHERS = 0;
220 #endif
221
222   // attribute any costs to CCS_GC 
223 #ifdef PROFILING
224   prev_CCS = CCCS;
225   CCCS = CCS_GC;
226 #endif
227
228   /* Approximate how much we allocated.  
229    * Todo: only when generating stats? 
230    */
231   allocated = calcAllocated();
232
233   /* Figure out which generation to collect
234    */
235   initialise_N(force_major_gc);
236
237   /* Allocate + initialise the gc_thread structures.
238    */
239   alloc_gc_threads();
240
241   /* Start threads, so they can be spinning up while we finish initialisation.
242    */
243   start_gc_threads();
244
245   /* How many threads will be participating in this GC?
246    * We don't try to parallelise minor GC.
247    */
248 #if defined(THREADED_RTS)
249   if (N == 0) {
250       n_gc_threads = 1;
251   } else {
252       n_gc_threads = RtsFlags.ParFlags.gcThreads;
253   }
254 #else
255   n_gc_threads = 1;
256 #endif
257
258 #ifdef RTS_GTK_FRONTPANEL
259   if (RtsFlags.GcFlags.frontpanel) {
260       updateFrontPanelBeforeGC(N);
261   }
262 #endif
263
264 #ifdef DEBUG
265   // check for memory leaks if DEBUG is on 
266   memInventory(traceClass(DEBUG_gc));
267 #endif
268
269   // check stack sanity *before* GC (ToDo: check all threads) 
270   IF_DEBUG(sanity, checkFreeListSanity());
271
272   /* Initialise the static object lists
273    */
274   static_objects = END_OF_STATIC_LIST;
275   scavenged_static_objects = END_OF_STATIC_LIST;
276
277   // Initialise all the generations/steps that we're collecting.
278   for (g = 0; g <= N; g++) {
279       init_collected_gen(g,n_gc_threads);
280   }
281   
282   // Initialise all the generations/steps that we're *not* collecting.
283   for (g = N+1; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
284       init_uncollected_gen(g,n_gc_threads);
285   }
286
287   /* Allocate a mark stack if we're doing a major collection.
288    */
289   if (major_gc) {
290       mark_stack_bdescr = allocGroup(MARK_STACK_BLOCKS);
291       mark_stack = (StgPtr *)mark_stack_bdescr->start;
292       mark_sp    = mark_stack;
293       mark_splim = mark_stack + (MARK_STACK_BLOCKS * BLOCK_SIZE_W);
294   } else {
295       mark_stack_bdescr = NULL;
296   }
297
298   // Initialise all our gc_thread structures
299   for (t = 0; t < n_gc_threads; t++) {
300       init_gc_thread(&gc_threads[t]);
301   }
302
303   // the main thread is running: this prevents any other threads from
304   // exiting prematurely, so we can start them now.
305   inc_running();
306   wakeup_gc_threads(n_gc_threads);
307
308   // Initialise stats
309   copied = 0;
310
311   // this is the main thread
312   gct = &gc_threads[0];
313
314   /* -----------------------------------------------------------------------
315    * follow all the roots that we know about:
316    *   - mutable lists from each generation > N
317    * we want to *scavenge* these roots, not evacuate them: they're not
318    * going to move in this GC.
319    * Also do them in reverse generation order, for the usual reason:
320    * namely to reduce the likelihood of spurious old->new pointers.
321    */
322   { 
323     for (g = RtsFlags.GcFlags.generations-1; g > N; g--) {
324       generations[g].saved_mut_list = generations[g].mut_list;
325       generations[g].mut_list = allocBlock(); 
326         // mut_list always has at least one block.
327     }
328     for (g = RtsFlags.GcFlags.generations-1; g > N; g--) {
329       scavenge_mutable_list(&generations[g]);
330     }
331   }
332
333   // follow roots from the CAF list (used by GHCi)
334   gct->evac_step = 0;
335   markCAFs(mark_root);
336
337   // follow all the roots that the application knows about.
338   gct->evac_step = 0;
339   GetRoots(mark_root);
340
341 #if defined(RTS_USER_SIGNALS)
342   // mark the signal handlers (signals should be already blocked)
343   markSignalHandlers(mark_root);
344 #endif
345
346   // Mark the weak pointer list, and prepare to detect dead weak pointers.
347   markWeakPtrList();
348   initWeakForGC();
349
350   // Mark the stable pointer table.
351   markStablePtrTable(mark_root);
352
353   /* -------------------------------------------------------------------------
354    * Repeatedly scavenge all the areas we know about until there's no
355    * more scavenging to be done.
356    */
357   for (;;)
358   {
359       gc_thread_work();
360       // The other threads are now stopped.  We might recurse back to
361       // here, but from now on this is the only thread.
362       
363       // if any blackholes are alive, make the threads that wait on
364       // them alive too.
365       if (traverseBlackholeQueue()) {
366           inc_running(); 
367           continue;
368       }
369   
370       // must be last...  invariant is that everything is fully
371       // scavenged at this point.
372       if (traverseWeakPtrList()) { // returns rtsTrue if evaced something 
373           inc_running();
374           continue;
375       }
376
377       // If we get to here, there's really nothing left to do.
378       break;
379   }
380
381   // Update pointers from the Task list
382   update_task_list();
383
384   // Now see which stable names are still alive.
385   gcStablePtrTable();
386
387 #ifdef PROFILING
388   // We call processHeapClosureForDead() on every closure destroyed during
389   // the current garbage collection, so we invoke LdvCensusForDead().
390   if (RtsFlags.ProfFlags.doHeapProfile == HEAP_BY_LDV
391       || RtsFlags.ProfFlags.bioSelector != NULL)
392     LdvCensusForDead(N);
393 #endif
394
395   // NO MORE EVACUATION AFTER THIS POINT!
396   // Finally: compaction of the oldest generation.
397   if (major_gc && oldest_gen->steps[0].is_compacted) {
398       // save number of blocks for stats
399       oldgen_saved_blocks = oldest_gen->steps[0].n_old_blocks;
400       compact();
401   }
402
403   IF_DEBUG(sanity, checkGlobalTSOList(rtsFalse));
404
405   // Two-space collector: free the old to-space.
406   // g0s0->old_blocks is the old nursery
407   // g0s0->blocks is to-space from the previous GC
408   if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
409       if (g0s0->blocks != NULL) {
410           freeChain(g0s0->blocks);
411           g0s0->blocks = NULL;
412       }
413   }
414
415   // For each workspace, in each thread:
416   //    * clear the BF_EVACUATED flag from each copied block
417   //    * move the copied blocks to the step
418   {
419       gc_thread *thr;
420       step_workspace *ws;
421       bdescr *prev;
422
423       for (t = 0; t < n_gc_threads; t++) {
424           thr = &gc_threads[t];
425
426           for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
427               for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
428                   ws = &thr->steps[g][s];
429                   if (g==0 && s==0) continue;
430
431                   // Not true?
432                   // ASSERT( ws->scan_bd == ws->todo_bd );
433                   ASSERT( ws->scan_bd ? ws->scan == ws->scan_bd->free : 1 );
434
435                   // Push the final block
436                   if (ws->scan_bd) { push_scan_block(ws->scan_bd, ws); }
437
438                   ASSERT(countBlocks(ws->scavd_list) == ws->n_scavd_blocks);
439
440                   prev = ws->scavd_list;
441                   for (bd = ws->scavd_list; bd != NULL; bd = bd->link) {
442                       bd->flags &= ~BF_EVACUATED;        // now from-space 
443                       prev = bd;
444                   }
445                   prev->link = ws->stp->blocks;
446                   ws->stp->blocks = ws->scavd_list;
447                   ws->stp->n_blocks += ws->n_scavd_blocks;
448                   ASSERT(countBlocks(ws->stp->blocks) == ws->stp->n_blocks);
449               }
450           }
451       }
452   }
453
454   // Two-space collector: swap the semi-spaces around.
455   // Currently: g0s0->old_blocks is the old nursery
456   //            g0s0->blocks is to-space from this GC
457   // We want these the other way around.
458   if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
459       bdescr *nursery_blocks = g0s0->old_blocks;
460       nat n_nursery_blocks = g0s0->n_old_blocks;
461       g0s0->old_blocks = g0s0->blocks;
462       g0s0->n_old_blocks = g0s0->n_blocks;
463       g0s0->blocks = nursery_blocks;
464       g0s0->n_blocks = n_nursery_blocks;
465   }
466
467   /* run through all the generations/steps and tidy up 
468    */
469   for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
470
471     if (g <= N) {
472       generations[g].collections++; // for stats 
473     }
474
475     // Count the mutable list as bytes "copied" for the purposes of
476     // stats.  Every mutable list is copied during every GC.
477     if (g > 0) {
478         nat mut_list_size = 0;
479         for (bd = generations[g].mut_list; bd != NULL; bd = bd->link) {
480             mut_list_size += bd->free - bd->start;
481         }
482         copied +=  mut_list_size;
483
484         debugTrace(DEBUG_gc,
485                    "mut_list_size: %lu (%d vars, %d arrays, %d MVARs, %d others)",
486                    (unsigned long)(mut_list_size * sizeof(W_)),
487                    mutlist_MUTVARS, mutlist_MUTARRS, mutlist_MVARS, mutlist_OTHERS);
488     }
489
490     for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
491       bdescr *next;
492       stp = &generations[g].steps[s];
493
494       // for generations we collected... 
495       if (g <= N) {
496
497         /* free old memory and shift to-space into from-space for all
498          * the collected steps (except the allocation area).  These
499          * freed blocks will probaby be quickly recycled.
500          */
501         if (!(g == 0 && s == 0 && RtsFlags.GcFlags.generations > 1)) {
502             if (stp->is_compacted)
503             {
504                 // for a compacted step, just shift the new to-space
505                 // onto the front of the now-compacted existing blocks.
506                 for (bd = stp->blocks; bd != NULL; bd = bd->link) {
507                     bd->flags &= ~BF_EVACUATED;  // now from-space 
508                 }
509                 // tack the new blocks on the end of the existing blocks
510                 if (stp->old_blocks != NULL) {
511                     for (bd = stp->old_blocks; bd != NULL; bd = next) {
512                         // NB. this step might not be compacted next
513                         // time, so reset the BF_COMPACTED flags.
514                         // They are set before GC if we're going to
515                         // compact.  (search for BF_COMPACTED above).
516                         bd->flags &= ~BF_COMPACTED;
517                         next = bd->link;
518                         if (next == NULL) {
519                             bd->link = stp->blocks;
520                         }
521                     }
522                     stp->blocks = stp->old_blocks;
523                 }
524                 // add the new blocks to the block tally
525                 stp->n_blocks += stp->n_old_blocks;
526                 ASSERT(countBlocks(stp->blocks) == stp->n_blocks);
527             }
528             else // not copacted
529             {
530                 freeChain(stp->old_blocks);
531             }
532             stp->old_blocks = NULL;
533             stp->n_old_blocks = 0;
534         }
535
536         /* LARGE OBJECTS.  The current live large objects are chained on
537          * scavenged_large, having been moved during garbage
538          * collection from large_objects.  Any objects left on
539          * large_objects list are therefore dead, so we free them here.
540          */
541         for (bd = stp->large_objects; bd != NULL; bd = next) {
542           next = bd->link;
543           freeGroup(bd);
544           bd = next;
545         }
546
547         // update the count of blocks used by large objects
548         for (bd = stp->scavenged_large_objects; bd != NULL; bd = bd->link) {
549           bd->flags &= ~BF_EVACUATED;
550         }
551         stp->large_objects  = stp->scavenged_large_objects;
552         stp->n_large_blocks = stp->n_scavenged_large_blocks;
553
554       }
555       else // for older generations... 
556       {
557         /* For older generations, we need to append the
558          * scavenged_large_object list (i.e. large objects that have been
559          * promoted during this GC) to the large_object list for that step.
560          */
561         for (bd = stp->scavenged_large_objects; bd; bd = next) {
562           next = bd->link;
563           bd->flags &= ~BF_EVACUATED;
564           dbl_link_onto(bd, &stp->large_objects);
565         }
566
567         // add the new blocks we promoted during this GC 
568         stp->n_large_blocks += stp->n_scavenged_large_blocks;
569       }
570     }
571   }
572
573   // update the max size of older generations after a major GC
574   resize_generations();
575   
576   // Guess the amount of live data for stats.
577   live = calcLiveBlocks() * BLOCK_SIZE_W;
578   debugTrace(DEBUG_gc, "Slop: %ldKB", 
579              (live - calcLiveWords()) / (1024/sizeof(W_)));
580
581   // Free the small objects allocated via allocate(), since this will
582   // all have been copied into G0S1 now.  
583   if (RtsFlags.GcFlags.generations > 1) {
584       if (g0s0->blocks != NULL) {
585           freeChain(g0s0->blocks);
586           g0s0->blocks = NULL;
587       }
588       g0s0->n_blocks = 0;
589   }
590   alloc_blocks = 0;
591   alloc_blocks_lim = RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize;
592
593   // Start a new pinned_object_block
594   pinned_object_block = NULL;
595
596   // Free the mark stack.
597   if (mark_stack_bdescr != NULL) {
598       freeGroup(mark_stack_bdescr);
599   }
600
601   // Free any bitmaps.
602   for (g = 0; g <= N; g++) {
603       for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
604           stp = &generations[g].steps[s];
605           if (stp->bitmap != NULL) {
606               freeGroup(stp->bitmap);
607               stp->bitmap = NULL;
608           }
609       }
610   }
611
612   resize_nursery();
613
614  // mark the garbage collected CAFs as dead 
615 #if 0 && defined(DEBUG) // doesn't work at the moment 
616   if (major_gc) { gcCAFs(); }
617 #endif
618   
619 #ifdef PROFILING
620   // resetStaticObjectForRetainerProfiling() must be called before
621   // zeroing below.
622   resetStaticObjectForRetainerProfiling();
623 #endif
624
625   // zero the scavenged static object list 
626   if (major_gc) {
627     zero_static_object_list(scavenged_static_objects);
628   }
629
630   // Reset the nursery
631   resetNurseries();
632
633   // start any pending finalizers 
634   RELEASE_SM_LOCK;
635   scheduleFinalizers(last_free_capability, old_weak_ptr_list);
636   ACQUIRE_SM_LOCK;
637   
638   // send exceptions to any threads which were about to die 
639   RELEASE_SM_LOCK;
640   resurrectThreads(resurrected_threads);
641   ACQUIRE_SM_LOCK;
642
643   // Update the stable pointer hash table.
644   updateStablePtrTable(major_gc);
645
646   // check sanity after GC 
647   IF_DEBUG(sanity, checkSanity());
648
649   // extra GC trace info 
650   IF_DEBUG(gc, statDescribeGens());
651
652 #ifdef DEBUG
653   // symbol-table based profiling 
654   /*  heapCensus(to_blocks); */ /* ToDo */
655 #endif
656
657   // restore enclosing cost centre 
658 #ifdef PROFILING
659   CCCS = prev_CCS;
660 #endif
661
662 #ifdef DEBUG
663   // check for memory leaks if DEBUG is on 
664   memInventory(traceClass(DEBUG_gc));
665 #endif
666
667 #ifdef RTS_GTK_FRONTPANEL
668   if (RtsFlags.GcFlags.frontpanel) {
669       updateFrontPanelAfterGC( N, live );
670   }
671 #endif
672
673   // ok, GC over: tell the stats department what happened. 
674   stat_endGC(allocated, live, copied, N);
675
676 #if defined(RTS_USER_SIGNALS)
677   if (RtsFlags.MiscFlags.install_signal_handlers) {
678     // unblock signals again
679     unblockUserSignals();
680   }
681 #endif
682
683   RELEASE_SM_LOCK;
684
685   gct = saved_gct;
686 }
687
688 /* -----------------------------------------------------------------------------
689  * Mark all nodes pointed to by sparks in the spark queues (for GC) Does an
690  * implicit slide i.e. after marking all sparks are at the beginning of the
691  * spark pool and the spark pool only contains sparkable closures 
692  * -------------------------------------------------------------------------- */
693
694 #ifdef THREADED_RTS
695 static void
696 markSparkQueue (evac_fn evac, Capability *cap)
697
698     StgClosure **sparkp, **to_sparkp;
699     nat n, pruned_sparks; // stats only
700     StgSparkPool *pool;
701     
702     PAR_TICKY_MARK_SPARK_QUEUE_START();
703     
704     n = 0;
705     pruned_sparks = 0;
706     
707     pool = &(cap->r.rSparks);
708     
709     ASSERT_SPARK_POOL_INVARIANTS(pool);
710     
711 #if defined(PARALLEL_HASKELL)
712     // stats only
713     n = 0;
714     pruned_sparks = 0;
715 #endif
716         
717     sparkp = pool->hd;
718     to_sparkp = pool->hd;
719     while (sparkp != pool->tl) {
720         ASSERT(*sparkp!=NULL);
721         ASSERT(LOOKS_LIKE_CLOSURE_PTR(((StgClosure *)*sparkp)));
722         // ToDo?: statistics gathering here (also for GUM!)
723         if (closure_SHOULD_SPARK(*sparkp)) {
724             evac(sparkp);
725             *to_sparkp++ = *sparkp;
726             if (to_sparkp == pool->lim) {
727                 to_sparkp = pool->base;
728             }
729             n++;
730         } else {
731             pruned_sparks++;
732         }
733         sparkp++;
734         if (sparkp == pool->lim) {
735             sparkp = pool->base;
736         }
737     }
738     pool->tl = to_sparkp;
739         
740     PAR_TICKY_MARK_SPARK_QUEUE_END(n);
741         
742 #if defined(PARALLEL_HASKELL)
743     debugTrace(DEBUG_sched, 
744                "marked %d sparks and pruned %d sparks on [%x]",
745                n, pruned_sparks, mytid);
746 #else
747     debugTrace(DEBUG_sched, 
748                "marked %d sparks and pruned %d sparks",
749                n, pruned_sparks);
750 #endif
751     
752     debugTrace(DEBUG_sched,
753                "new spark queue len=%d; (hd=%p; tl=%p)\n",
754                sparkPoolSize(pool), pool->hd, pool->tl);
755 }
756 #endif
757
758 /* ---------------------------------------------------------------------------
759    Where are the roots that we know about?
760
761         - all the threads on the runnable queue
762         - all the threads on the blocked queue
763         - all the threads on the sleeping queue
764         - all the thread currently executing a _ccall_GC
765         - all the "main threads"
766      
767    ------------------------------------------------------------------------ */
768
769 void
770 GetRoots( evac_fn evac )
771 {
772     nat i;
773     Capability *cap;
774     Task *task;
775
776     // Each GC thread is responsible for following roots from the
777     // Capability of the same number.  There will usually be the same
778     // or fewer Capabilities as GC threads, but just in case there
779     // are more, we mark every Capability whose number is the GC
780     // thread's index plus a multiple of the number of GC threads.
781     for (i = gct->thread_index; i < n_capabilities; i += n_gc_threads) {
782         cap = &capabilities[i];
783         evac((StgClosure **)(void *)&cap->run_queue_hd);
784         evac((StgClosure **)(void *)&cap->run_queue_tl);
785 #if defined(THREADED_RTS)
786         evac((StgClosure **)(void *)&cap->wakeup_queue_hd);
787         evac((StgClosure **)(void *)&cap->wakeup_queue_tl);
788 #endif
789         for (task = cap->suspended_ccalling_tasks; task != NULL; 
790              task=task->next) {
791             debugTrace(DEBUG_sched,
792                        "evac'ing suspended TSO %lu", (unsigned long)task->suspended_tso->id);
793             evac((StgClosure **)(void *)&task->suspended_tso);
794         }
795
796 #if defined(THREADED_RTS)
797         markSparkQueue(evac,cap);
798 #endif
799     }
800     
801 #if !defined(THREADED_RTS)
802     evac((StgClosure **)(void *)&blocked_queue_hd);
803     evac((StgClosure **)(void *)&blocked_queue_tl);
804     evac((StgClosure **)(void *)&sleeping_queue);
805 #endif 
806 }
807
808 /* -----------------------------------------------------------------------------
809    isAlive determines whether the given closure is still alive (after
810    a garbage collection) or not.  It returns the new address of the
811    closure if it is alive, or NULL otherwise.
812
813    NOTE: Use it before compaction only!
814          It untags and (if needed) retags pointers to closures.
815    -------------------------------------------------------------------------- */
816
817
818 StgClosure *
819 isAlive(StgClosure *p)
820 {
821   const StgInfoTable *info;
822   bdescr *bd;
823   StgWord tag;
824   StgClosure *q;
825
826   while (1) {
827     /* The tag and the pointer are split, to be merged later when needed. */
828     tag = GET_CLOSURE_TAG(p);
829     q = UNTAG_CLOSURE(p);
830
831     ASSERT(LOOKS_LIKE_CLOSURE_PTR(q));
832     info = get_itbl(q);
833
834     // ignore static closures 
835     //
836     // ToDo: for static closures, check the static link field.
837     // Problem here is that we sometimes don't set the link field, eg.
838     // for static closures with an empty SRT or CONSTR_STATIC_NOCAFs.
839     //
840     if (!HEAP_ALLOCED(q)) {
841         return p;
842     }
843
844     // ignore closures in generations that we're not collecting. 
845     bd = Bdescr((P_)q);
846     if (bd->gen_no > N) {
847         return p;
848     }
849
850     // if it's a pointer into to-space, then we're done
851     if (bd->flags & BF_EVACUATED) {
852         return p;
853     }
854
855     // large objects use the evacuated flag
856     if (bd->flags & BF_LARGE) {
857         return NULL;
858     }
859
860     // check the mark bit for compacted steps
861     if ((bd->flags & BF_COMPACTED) && is_marked((P_)q,bd)) {
862         return p;
863     }
864
865     switch (info->type) {
866
867     case IND:
868     case IND_STATIC:
869     case IND_PERM:
870     case IND_OLDGEN:            // rely on compatible layout with StgInd 
871     case IND_OLDGEN_PERM:
872       // follow indirections 
873       p = ((StgInd *)q)->indirectee;
874       continue;
875
876     case EVACUATED:
877       // alive! 
878       return ((StgEvacuated *)q)->evacuee;
879
880     case TSO:
881       if (((StgTSO *)q)->what_next == ThreadRelocated) {
882         p = (StgClosure *)((StgTSO *)q)->link;
883         continue;
884       } 
885       return NULL;
886
887     default:
888       // dead. 
889       return NULL;
890     }
891   }
892 }
893
894 /* -----------------------------------------------------------------------------
895    Figure out which generation to collect, initialise N and major_gc.
896    -------------------------------------------------------------------------- */
897
898 static void
899 initialise_N (rtsBool force_major_gc)
900 {
901     nat g;
902
903     if (force_major_gc) {
904         N = RtsFlags.GcFlags.generations - 1;
905         major_gc = rtsTrue;
906     } else {
907         N = 0;
908         for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
909             if (generations[g].steps[0].n_blocks +
910                 generations[g].steps[0].n_large_blocks
911                 >= generations[g].max_blocks) {
912                 N = g;
913             }
914         }
915         major_gc = (N == RtsFlags.GcFlags.generations-1);
916     }
917 }
918
919 /* -----------------------------------------------------------------------------
920    Initialise the gc_thread structures.
921    -------------------------------------------------------------------------- */
922
923 static void
924 alloc_gc_thread (gc_thread *t, int n)
925 {
926     nat g, s;
927     step_workspace *ws;
928
929 #ifdef THREADED_RTS
930     t->id = 0;
931     initCondition(&t->wake_cond);
932     initMutex(&t->wake_mutex);
933     t->wakeup = rtsFalse;
934     t->exit   = rtsFalse;
935 #endif
936
937     t->thread_index = n;
938     t->free_blocks = NULL;
939     t->gc_count = 0;
940
941     init_gc_thread(t);
942     
943 #ifdef USE_PAPI
944     t->papi_events = -1;
945 #endif
946
947     t->steps = stgMallocBytes(RtsFlags.GcFlags.generations * 
948                                 sizeof(step_workspace *), 
949                                 "initialise_gc_thread");
950
951     for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++)
952     {
953         t->steps[g] = stgMallocBytes(generations[g].n_steps * 
954                                        sizeof(step_workspace),
955                                        "initialise_gc_thread/2");
956
957         for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++)
958         {
959             ws = &t->steps[g][s];
960             ws->stp = &generations[g].steps[s];
961             ws->gct = t;
962
963             ws->scan_bd = NULL;
964             ws->scan = NULL;
965
966             ws->todo_bd = NULL;
967             ws->buffer_todo_bd = NULL;
968
969             ws->scavd_list = NULL;
970             ws->n_scavd_blocks = 0;
971         }
972     }
973 }
974
975
976 static void
977 alloc_gc_threads (void)
978 {
979     if (gc_threads == NULL) {
980 #if defined(THREADED_RTS)
981         nat i;
982         gc_threads = stgMallocBytes (RtsFlags.ParFlags.gcThreads * 
983                                      sizeof(gc_thread), 
984                                      "alloc_gc_threads");
985
986         for (i = 0; i < RtsFlags.ParFlags.gcThreads; i++) {
987             alloc_gc_thread(&gc_threads[i], i);
988         }
989 #else
990         gc_threads = stgMallocBytes (sizeof(gc_thread), 
991                                      "alloc_gc_threads");
992
993         alloc_gc_thread(gc_threads, 0);
994 #endif
995     }
996 }
997
998 /* ----------------------------------------------------------------------------
999    Start GC threads
1000    ------------------------------------------------------------------------- */
1001
1002 static nat gc_running_threads;
1003
1004 #if defined(THREADED_RTS)
1005 static Mutex gc_running_mutex;
1006 #endif
1007
1008 static nat
1009 inc_running (void)
1010 {
1011     nat n_running;
1012     ACQUIRE_LOCK(&gc_running_mutex);
1013     n_running = ++gc_running_threads;
1014     RELEASE_LOCK(&gc_running_mutex);
1015     return n_running;
1016 }
1017
1018 static nat
1019 dec_running (void)
1020 {
1021     nat n_running;
1022     ACQUIRE_LOCK(&gc_running_mutex);
1023     n_running = --gc_running_threads;
1024     RELEASE_LOCK(&gc_running_mutex);
1025     return n_running;
1026 }
1027
1028 //
1029 // gc_thread_work(): Scavenge until there's no work left to do and all
1030 // the running threads are idle.
1031 //
1032 static void
1033 gc_thread_work (void)
1034 {
1035     nat r;
1036         
1037     debugTrace(DEBUG_gc, "GC thread %d working", gct->thread_index);
1038
1039     // gc_running_threads has already been incremented for us; either
1040     // this is the main thread and we incremented it inside
1041     // GarbageCollect(), or this is a worker thread and the main
1042     // thread bumped gc_running_threads before waking us up.
1043
1044     // Every thread evacuates some roots.
1045     gct->evac_step = 0;
1046     GetRoots(mark_root);
1047
1048 loop:
1049     scavenge_loop();
1050     // scavenge_loop() only exits when there's no work to do
1051     r = dec_running();
1052     
1053     debugTrace(DEBUG_gc, "GC thread %d idle (%d still running)", 
1054                gct->thread_index, r);
1055
1056     while (gc_running_threads != 0) {
1057         if (any_work()) {
1058             inc_running();
1059             goto loop;
1060         }
1061         // any_work() does not remove the work from the queue, it
1062         // just checks for the presence of work.  If we find any,
1063         // then we increment gc_running_threads and go back to 
1064         // scavenge_loop() to perform any pending work.
1065     }
1066     
1067     // All threads are now stopped
1068     debugTrace(DEBUG_gc, "GC thread %d finished.", gct->thread_index);
1069 }
1070
1071
1072 #if defined(THREADED_RTS)
1073 static void
1074 gc_thread_mainloop (void)
1075 {
1076     while (!gct->exit) {
1077
1078         // Wait until we're told to wake up
1079         ACQUIRE_LOCK(&gct->wake_mutex);
1080         while (!gct->wakeup) {
1081             debugTrace(DEBUG_gc, "GC thread %d standing by...", 
1082                        gct->thread_index);
1083             waitCondition(&gct->wake_cond, &gct->wake_mutex);
1084         }
1085         RELEASE_LOCK(&gct->wake_mutex);
1086         gct->wakeup = rtsFalse;
1087         if (gct->exit) break;
1088
1089 #ifdef USE_PAPI
1090         // start performance counters in this thread...
1091         if (gct->papi_events == -1) {
1092             papi_init_eventset(&gct->papi_events);
1093         }
1094         papi_thread_start_gc1_count(gct->papi_events);
1095 #endif
1096
1097         gc_thread_work();
1098
1099 #ifdef USE_PAPI
1100         // count events in this thread towards the GC totals
1101         papi_thread_stop_gc1_count(gct->papi_events);
1102 #endif
1103     }
1104 }       
1105 #endif
1106
1107 #if defined(THREADED_RTS)
1108 static void
1109 gc_thread_entry (gc_thread *my_gct)
1110 {
1111     gct = my_gct;
1112     debugTrace(DEBUG_gc, "GC thread %d starting...", gct->thread_index);
1113     gct->id = osThreadId();
1114     gc_thread_mainloop();
1115 }
1116 #endif
1117
1118 static void
1119 start_gc_threads (void)
1120 {
1121 #if defined(THREADED_RTS)
1122     nat i;
1123     OSThreadId id;
1124     static rtsBool done = rtsFalse;
1125
1126     gc_running_threads = 0;
1127     initMutex(&gc_running_mutex);
1128
1129     if (!done) {
1130         // Start from 1: the main thread is 0
1131         for (i = 1; i < RtsFlags.ParFlags.gcThreads; i++) {
1132             createOSThread(&id, (OSThreadProc*)&gc_thread_entry, 
1133                            &gc_threads[i]);
1134         }
1135         done = rtsTrue;
1136     }
1137 #endif
1138 }
1139
1140 static void
1141 wakeup_gc_threads (nat n_threads USED_IF_THREADS)
1142 {
1143 #if defined(THREADED_RTS)
1144     nat i;
1145     for (i=1; i < n_threads; i++) {
1146         inc_running();
1147         ACQUIRE_LOCK(&gc_threads[i].wake_mutex);
1148         gc_threads[i].wakeup = rtsTrue;
1149         signalCondition(&gc_threads[i].wake_cond);
1150         RELEASE_LOCK(&gc_threads[i].wake_mutex);
1151     }
1152 #endif
1153 }
1154
1155 /* ----------------------------------------------------------------------------
1156    Initialise a generation that is to be collected 
1157    ------------------------------------------------------------------------- */
1158
1159 static void
1160 init_collected_gen (nat g, nat n_threads)
1161 {
1162     nat s, t, i;
1163     step_workspace *ws;
1164     step *stp;
1165     bdescr *bd;
1166
1167     // Throw away the current mutable list.  Invariant: the mutable
1168     // list always has at least one block; this means we can avoid a
1169     // check for NULL in recordMutable().
1170     if (g != 0) {
1171         freeChain(generations[g].mut_list);
1172         generations[g].mut_list = allocBlock();
1173         for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
1174             freeChain(capabilities[i].mut_lists[g]);
1175             capabilities[i].mut_lists[g] = allocBlock();
1176         }
1177     }
1178
1179     for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
1180
1181         // generation 0, step 0 doesn't need to-space 
1182         if (g == 0 && s == 0 && RtsFlags.GcFlags.generations > 1) { 
1183             continue; 
1184         }
1185         
1186         stp = &generations[g].steps[s];
1187         ASSERT(stp->gen_no == g);
1188
1189         // deprecate the existing blocks
1190         stp->old_blocks   = stp->blocks;
1191         stp->n_old_blocks = stp->n_blocks;
1192         stp->blocks       = NULL;
1193         stp->n_blocks     = 0;
1194
1195         // we don't have any to-be-scavenged blocks yet
1196         stp->todos = NULL;
1197         stp->n_todos = 0;
1198
1199         // initialise the large object queues.
1200         stp->scavenged_large_objects = NULL;
1201         stp->n_scavenged_large_blocks = 0;
1202
1203         // mark the large objects as not evacuated yet 
1204         for (bd = stp->large_objects; bd; bd = bd->link) {
1205             bd->flags &= ~BF_EVACUATED;
1206         }
1207
1208         // for a compacted step, we need to allocate the bitmap
1209         if (stp->is_compacted) {
1210             nat bitmap_size; // in bytes
1211             bdescr *bitmap_bdescr;
1212             StgWord *bitmap;
1213             
1214             bitmap_size = stp->n_old_blocks * BLOCK_SIZE / (sizeof(W_)*BITS_PER_BYTE);
1215             
1216             if (bitmap_size > 0) {
1217                 bitmap_bdescr = allocGroup((lnat)BLOCK_ROUND_UP(bitmap_size) 
1218                                            / BLOCK_SIZE);
1219                 stp->bitmap = bitmap_bdescr;
1220                 bitmap = bitmap_bdescr->start;
1221                 
1222                 debugTrace(DEBUG_gc, "bitmap_size: %d, bitmap: %p",
1223                            bitmap_size, bitmap);
1224                 
1225                 // don't forget to fill it with zeros!
1226                 memset(bitmap, 0, bitmap_size);
1227                 
1228                 // For each block in this step, point to its bitmap from the
1229                 // block descriptor.
1230                 for (bd=stp->old_blocks; bd != NULL; bd = bd->link) {
1231                     bd->u.bitmap = bitmap;
1232                     bitmap += BLOCK_SIZE_W / (sizeof(W_)*BITS_PER_BYTE);
1233                     
1234                     // Also at this point we set the BF_COMPACTED flag
1235                     // for this block.  The invariant is that
1236                     // BF_COMPACTED is always unset, except during GC
1237                     // when it is set on those blocks which will be
1238                     // compacted.
1239                     bd->flags |= BF_COMPACTED;
1240                 }
1241             }
1242         }
1243     }
1244
1245     // For each GC thread, for each step, allocate a "todo" block to
1246     // store evacuated objects to be scavenged, and a block to store
1247     // evacuated objects that do not need to be scavenged.
1248     for (t = 0; t < n_threads; t++) {
1249         for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
1250
1251             // we don't copy objects into g0s0, unless -G0
1252             if (g==0 && s==0 && RtsFlags.GcFlags.generations > 1) continue;
1253
1254             ws = &gc_threads[t].steps[g][s];
1255
1256             ws->scan_bd = NULL;
1257             ws->scan = NULL;
1258
1259             ws->todo_large_objects = NULL;
1260
1261             // allocate the first to-space block; extra blocks will be
1262             // chained on as necessary.
1263             ws->todo_bd = NULL;
1264             ws->buffer_todo_bd = NULL;
1265             gc_alloc_todo_block(ws);
1266
1267             ws->scavd_list = NULL;
1268             ws->n_scavd_blocks = 0;
1269         }
1270     }
1271 }
1272
1273
1274 /* ----------------------------------------------------------------------------
1275    Initialise a generation that is *not* to be collected 
1276    ------------------------------------------------------------------------- */
1277
1278 static void
1279 init_uncollected_gen (nat g, nat threads)
1280 {
1281     nat s, t, i;
1282     step_workspace *ws;
1283     step *stp;
1284     bdescr *bd;
1285
1286     for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
1287         stp = &generations[g].steps[s];
1288         stp->scavenged_large_objects = NULL;
1289         stp->n_scavenged_large_blocks = 0;
1290     }
1291     
1292     for (t = 0; t < threads; t++) {
1293         for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
1294             
1295             ws = &gc_threads[t].steps[g][s];
1296             stp = ws->stp;
1297             
1298             ws->buffer_todo_bd = NULL;
1299             ws->todo_large_objects = NULL;
1300
1301             ws->scavd_list = NULL;
1302             ws->n_scavd_blocks = 0;
1303
1304             // If the block at the head of the list in this generation
1305             // is less than 3/4 full, then use it as a todo block.
1306             if (stp->blocks && isPartiallyFull(stp->blocks))
1307             {
1308                 ws->todo_bd = stp->blocks;
1309                 ws->todo_free = ws->todo_bd->free;
1310                 ws->todo_lim = ws->todo_bd->start + BLOCK_SIZE_W;
1311                 stp->blocks = stp->blocks->link;
1312                 stp->n_blocks -= 1;
1313                 ws->todo_bd->link = NULL;
1314
1315                 // this block is also the scan block; we must scan
1316                 // from the current end point.
1317                 ws->scan_bd = ws->todo_bd;
1318                 ws->scan = ws->scan_bd->free;
1319
1320                 // subtract the contents of this block from the stats,
1321                 // because we'll count the whole block later.
1322                 copied -= ws->scan_bd->free - ws->scan_bd->start;
1323             } 
1324             else
1325             {
1326                 ws->scan_bd = NULL;
1327                 ws->scan = NULL;
1328                 ws->todo_bd = NULL;
1329                 gc_alloc_todo_block(ws);
1330             }
1331         }
1332     }
1333
1334     // Move the private mutable lists from each capability onto the
1335     // main mutable list for the generation.
1336     for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
1337         for (bd = capabilities[i].mut_lists[g]; 
1338              bd->link != NULL; bd = bd->link) {
1339             /* nothing */
1340         }
1341         bd->link = generations[g].mut_list;
1342         generations[g].mut_list = capabilities[i].mut_lists[g];
1343         capabilities[i].mut_lists[g] = allocBlock();
1344     }
1345 }
1346
1347 /* -----------------------------------------------------------------------------
1348    Initialise a gc_thread before GC
1349    -------------------------------------------------------------------------- */
1350
1351 static void
1352 init_gc_thread (gc_thread *t)
1353 {
1354     t->evac_step = 0;
1355     t->failed_to_evac = rtsFalse;
1356     t->eager_promotion = rtsTrue;
1357     t->thunk_selector_depth = 0;
1358 }
1359
1360 /* -----------------------------------------------------------------------------
1361    Function we pass to GetRoots to evacuate roots.
1362    -------------------------------------------------------------------------- */
1363
1364 static void
1365 mark_root(StgClosure **root)
1366 {
1367   evacuate(root);
1368 }
1369
1370 /* -----------------------------------------------------------------------------
1371    Initialising the static object & mutable lists
1372    -------------------------------------------------------------------------- */
1373
1374 static void
1375 zero_static_object_list(StgClosure* first_static)
1376 {
1377   StgClosure* p;
1378   StgClosure* link;
1379   const StgInfoTable *info;
1380
1381   for (p = first_static; p != END_OF_STATIC_LIST; p = link) {
1382     info = get_itbl(p);
1383     link = *STATIC_LINK(info, p);
1384     *STATIC_LINK(info,p) = NULL;
1385   }
1386 }
1387
1388 /* -----------------------------------------------------------------------------
1389    Reverting CAFs
1390    -------------------------------------------------------------------------- */
1391
1392 void
1393 revertCAFs( void )
1394 {
1395     StgIndStatic *c;
1396
1397     for (c = (StgIndStatic *)revertible_caf_list; c != NULL; 
1398          c = (StgIndStatic *)c->static_link) 
1399     {
1400         SET_INFO(c, c->saved_info);
1401         c->saved_info = NULL;
1402         // could, but not necessary: c->static_link = NULL; 
1403     }
1404     revertible_caf_list = NULL;
1405 }
1406
1407 void
1408 markCAFs( evac_fn evac )
1409 {
1410     StgIndStatic *c;
1411
1412     for (c = (StgIndStatic *)caf_list; c != NULL; 
1413          c = (StgIndStatic *)c->static_link) 
1414     {
1415         evac(&c->indirectee);
1416     }
1417     for (c = (StgIndStatic *)revertible_caf_list; c != NULL; 
1418          c = (StgIndStatic *)c->static_link) 
1419     {
1420         evac(&c->indirectee);
1421     }
1422 }
1423
1424 /* ----------------------------------------------------------------------------
1425    Update the pointers from the task list
1426
1427    These are treated as weak pointers because we want to allow a main
1428    thread to get a BlockedOnDeadMVar exception in the same way as any
1429    other thread.  Note that the threads should all have been retained
1430    by GC by virtue of being on the all_threads list, we're just
1431    updating pointers here.
1432    ------------------------------------------------------------------------- */
1433
1434 static void
1435 update_task_list (void)
1436 {
1437     Task *task;
1438     StgTSO *tso;
1439     for (task = all_tasks; task != NULL; task = task->all_link) {
1440         if (!task->stopped && task->tso) {
1441             ASSERT(task->tso->bound == task);
1442             tso = (StgTSO *) isAlive((StgClosure *)task->tso);
1443             if (tso == NULL) {
1444                 barf("task %p: main thread %d has been GC'd", 
1445 #ifdef THREADED_RTS
1446                      (void *)task->id, 
1447 #else
1448                      (void *)task,
1449 #endif
1450                      task->tso->id);
1451             }
1452             task->tso = tso;
1453         }
1454     }
1455 }
1456
1457 /* ----------------------------------------------------------------------------
1458    Reset the sizes of the older generations when we do a major
1459    collection.
1460   
1461    CURRENT STRATEGY: make all generations except zero the same size.
1462    We have to stay within the maximum heap size, and leave a certain
1463    percentage of the maximum heap size available to allocate into.
1464    ------------------------------------------------------------------------- */
1465
1466 static void
1467 resize_generations (void)
1468 {
1469     nat g;
1470
1471     if (major_gc && RtsFlags.GcFlags.generations > 1) {
1472         nat live, size, min_alloc;
1473         nat max  = RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize;
1474         nat gens = RtsFlags.GcFlags.generations;
1475         
1476         // live in the oldest generations
1477         live = oldest_gen->steps[0].n_blocks +
1478             oldest_gen->steps[0].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         // minimum size for generation zero
1485         min_alloc = stg_max((RtsFlags.GcFlags.pcFreeHeap * max) / 200,
1486                             RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize);
1487
1488         // Auto-enable compaction when the residency reaches a
1489         // certain percentage of the maximum heap size (default: 30%).
1490         if (RtsFlags.GcFlags.generations > 1 &&
1491             (RtsFlags.GcFlags.compact ||
1492              (max > 0 &&
1493               oldest_gen->steps[0].n_blocks > 
1494               (RtsFlags.GcFlags.compactThreshold * max) / 100))) {
1495             oldest_gen->steps[0].is_compacted = 1;
1496 //        debugBelch("compaction: on\n", live);
1497         } else {
1498             oldest_gen->steps[0].is_compacted = 0;
1499 //        debugBelch("compaction: off\n", live);
1500         }
1501
1502         // if we're going to go over the maximum heap size, reduce the
1503         // size of the generations accordingly.  The calculation is
1504         // different if compaction is turned on, because we don't need
1505         // to double the space required to collect the old generation.
1506         if (max != 0) {
1507             
1508             // this test is necessary to ensure that the calculations
1509             // below don't have any negative results - we're working
1510             // with unsigned values here.
1511             if (max < min_alloc) {
1512                 heapOverflow();
1513             }
1514             
1515             if (oldest_gen->steps[0].is_compacted) {
1516                 if ( (size + (size - 1) * (gens - 2) * 2) + min_alloc > max ) {
1517                     size = (max - min_alloc) / ((gens - 1) * 2 - 1);
1518                 }
1519             } else {
1520                 if ( (size * (gens - 1) * 2) + min_alloc > max ) {
1521                     size = (max - min_alloc) / ((gens - 1) * 2);
1522                 }
1523             }
1524             
1525             if (size < live) {
1526                 heapOverflow();
1527             }
1528         }
1529         
1530 #if 0
1531         debugBelch("live: %d, min_alloc: %d, size : %d, max = %d\n", live,
1532                    min_alloc, size, max);
1533 #endif
1534         
1535         for (g = 0; g < gens; g++) {
1536             generations[g].max_blocks = size;
1537         }
1538     }
1539 }
1540
1541 /* -----------------------------------------------------------------------------
1542    Calculate the new size of the nursery, and resize it.
1543    -------------------------------------------------------------------------- */
1544
1545 static void
1546 resize_nursery (void)
1547 {
1548     if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1)
1549     {   // Two-space collector:
1550         nat blocks;
1551     
1552         /* set up a new nursery.  Allocate a nursery size based on a
1553          * function of the amount of live data (by default a factor of 2)
1554          * Use the blocks from the old nursery if possible, freeing up any
1555          * left over blocks.
1556          *
1557          * If we get near the maximum heap size, then adjust our nursery
1558          * size accordingly.  If the nursery is the same size as the live
1559          * data (L), then we need 3L bytes.  We can reduce the size of the
1560          * nursery to bring the required memory down near 2L bytes.
1561          * 
1562          * A normal 2-space collector would need 4L bytes to give the same
1563          * performance we get from 3L bytes, reducing to the same
1564          * performance at 2L bytes.
1565          */
1566         blocks = g0s0->n_old_blocks;
1567         
1568         if ( RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize != 0 &&
1569              blocks * RtsFlags.GcFlags.oldGenFactor * 2 > 
1570              RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize )
1571         {
1572             long adjusted_blocks;  // signed on purpose 
1573             int pc_free; 
1574             
1575             adjusted_blocks = (RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize - 2 * blocks);
1576             
1577             debugTrace(DEBUG_gc, "near maximum heap size of 0x%x blocks, blocks = %d, adjusted to %ld", 
1578                        RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize, blocks, adjusted_blocks);
1579             
1580             pc_free = adjusted_blocks * 100 / RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize;
1581             if (pc_free < RtsFlags.GcFlags.pcFreeHeap) /* might even * be < 0 */
1582             {
1583                 heapOverflow();
1584             }
1585             blocks = adjusted_blocks;
1586         }
1587         else
1588         {
1589             blocks *= RtsFlags.GcFlags.oldGenFactor;
1590             if (blocks < RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize)
1591             {
1592                 blocks = RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize;
1593             }
1594         }
1595         resizeNurseries(blocks);
1596     }
1597     else  // Generational collector
1598     {
1599         /* 
1600          * If the user has given us a suggested heap size, adjust our
1601          * allocation area to make best use of the memory available.
1602          */
1603         if (RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion)
1604         {
1605             long blocks;
1606             nat needed = calcNeeded();  // approx blocks needed at next GC 
1607             
1608             /* Guess how much will be live in generation 0 step 0 next time.
1609              * A good approximation is obtained by finding the
1610              * percentage of g0s0 that was live at the last minor GC.
1611              *
1612              * We have an accurate figure for the amount of copied data in
1613              * 'copied', but we must convert this to a number of blocks, with
1614              * a small adjustment for estimated slop at the end of a block
1615              * (- 10 words).
1616              */
1617             if (N == 0)
1618             {
1619                 g0s0_pcnt_kept = ((copied / (BLOCK_SIZE_W - 10)) * 100)
1620                     / countNurseryBlocks();
1621             }
1622             
1623             /* Estimate a size for the allocation area based on the
1624              * information available.  We might end up going slightly under
1625              * or over the suggested heap size, but we should be pretty
1626              * close on average.
1627              *
1628              * Formula:            suggested - needed
1629              *                ----------------------------
1630              *                    1 + g0s0_pcnt_kept/100
1631              *
1632              * where 'needed' is the amount of memory needed at the next
1633              * collection for collecting all steps except g0s0.
1634              */
1635             blocks = 
1636                 (((long)RtsFlags.GcFlags.heapSizeSuggestion - (long)needed) * 100) /
1637                 (100 + (long)g0s0_pcnt_kept);
1638             
1639             if (blocks < (long)RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize) {
1640                 blocks = RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize;
1641             }
1642             
1643             resizeNurseries((nat)blocks);
1644         }
1645         else
1646         {
1647             // we might have added extra large blocks to the nursery, so
1648             // resize back to minAllocAreaSize again.
1649             resizeNurseriesFixed(RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize);
1650         }
1651     }
1652 }
1653
1654 /* -----------------------------------------------------------------------------
1655    Sanity code for CAF garbage collection.
1656
1657    With DEBUG turned on, we manage a CAF list in addition to the SRT
1658    mechanism.  After GC, we run down the CAF list and blackhole any
1659    CAFs which have been garbage collected.  This means we get an error
1660    whenever the program tries to enter a garbage collected CAF.
1661
1662    Any garbage collected CAFs are taken off the CAF list at the same
1663    time. 
1664    -------------------------------------------------------------------------- */
1665
1666 #if 0 && defined(DEBUG)
1667
1668 static void
1669 gcCAFs(void)
1670 {
1671   StgClosure*  p;
1672   StgClosure** pp;
1673   const StgInfoTable *info;
1674   nat i;
1675
1676   i = 0;
1677   p = caf_list;
1678   pp = &caf_list;
1679
1680   while (p != NULL) {
1681     
1682     info = get_itbl(p);
1683
1684     ASSERT(info->type == IND_STATIC);
1685
1686     if (STATIC_LINK(info,p) == NULL) {
1687         debugTrace(DEBUG_gccafs, "CAF gc'd at 0x%04lx", (long)p);
1688         // black hole it 
1689         SET_INFO(p,&stg_BLACKHOLE_info);
1690         p = STATIC_LINK2(info,p);
1691         *pp = p;
1692     }
1693     else {
1694       pp = &STATIC_LINK2(info,p);
1695       p = *pp;
1696       i++;
1697     }
1698
1699   }
1700
1701   debugTrace(DEBUG_gccafs, "%d CAFs live", i); 
1702 }
1703 #endif