rearrange: we were calling markSomeCapabilities too often
[ghc-hetmet.git] / rts / sm / GC.c
index 847f856..978b7a0 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 /* -----------------------------------------------------------------------------
  *
- * (c) The GHC Team 1998-2006
+ * (c) The GHC Team 1998-2008
  *
  * Generational garbage collector
  *
@@ -11,7 +11,7 @@
  *
  * ---------------------------------------------------------------------------*/
 
-#include "PosixSource.h"
+// #include "PosixSource.h"
 #include "Rts.h"
 #include "RtsFlags.h"
 #include "RtsUtils.h"
@@ -43,6 +43,7 @@
 #include "Papi.h"
 
 #include "GC.h"
+#include "GCThread.h"
 #include "Compact.h"
 #include "Evac.h"
 #include "Scav.h"
@@ -51,6 +52,7 @@
 #include "Sparks.h"
 
 #include <string.h> // for memset()
+#include <unistd.h>
 
 /* -----------------------------------------------------------------------------
    Global variables
  * We build up a static object list while collecting generations 0..N,
  * which is then appended to the static object list of generation N+1.
  */
-StgClosure* static_objects;      // live static objects
-StgClosure* scavenged_static_objects;   // static objects scavenged so far
-#ifdef THREADED_RTS
-SpinLock static_objects_sync;
-#endif
 
 /* N is the oldest generation being collected, where the generations
  * are numbered starting at 0.  A major GC (indicated by the major_gc
@@ -118,7 +115,7 @@ nat mutlist_MUTVARS,
 
 /* Thread-local data for each GC thread
  */
-gc_thread *gc_threads = NULL;
+gc_thread **gc_threads = NULL;
 // gc_thread *gct = NULL;  // this thread's gct TODO: make thread-local
 
 // Number of threads running in *this* GC.  Affects how many
@@ -136,9 +133,9 @@ SpinLock recordMutableGen_sync;
    Static function declarations
    -------------------------------------------------------------------------- */
 
-static void mark_root               (StgClosure **root);
+static void mark_root               (void *user, StgClosure **root);
 static void zero_static_object_list (StgClosure* first_static);
-static void initialise_N            (rtsBool force_major_gc);
+static nat  initialise_N            (rtsBool force_major_gc);
 static void alloc_gc_threads        (void);
 static void init_collected_gen      (nat g, nat threads);
 static void init_uncollected_gen    (nat g, nat threads);
@@ -147,10 +144,11 @@ static void update_task_list        (void);
 static void resize_generations      (void);
 static void resize_nursery          (void);
 static void start_gc_threads        (void);
-static void gc_thread_work          (void);
+static void scavenge_until_all_done (void);
 static nat  inc_running             (void);
 static nat  dec_running             (void);
 static void wakeup_gc_threads       (nat n_threads);
+static void shutdown_gc_threads     (nat n_threads);
 
 #if 0 && defined(DEBUG)
 static void gcCAFs                  (void);
@@ -184,10 +182,10 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
 {
   bdescr *bd;
   step *stp;
-  lnat live, allocated;
+  lnat live, allocated, max_copied, avg_copied, slop;
   lnat oldgen_saved_blocks = 0;
   gc_thread *saved_gct;
-  nat g, s, t;
+  nat g, s, t, n;
 
   // necessary if we stole a callee-saves register for gct:
   saved_gct = gct;
@@ -198,8 +196,6 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
 
   ACQUIRE_SM_LOCK;
 
-  debugTrace(DEBUG_gc, "starting GC");
-
 #if defined(RTS_USER_SIGNALS)
   if (RtsFlags.MiscFlags.install_signal_handlers) {
     // block signals
@@ -207,16 +203,14 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
   }
 #endif
 
-  // tell the STM to discard any cached closures it's hoping to re-use
-  stmPreGCHook();
+  ASSERT(sizeof(step_workspace) == 16 * sizeof(StgWord));
+  // otherwise adjust the padding in step_workspace.
 
   // tell the stats department that we've started a GC 
   stat_startGC();
 
-#ifdef DEBUG
-  // check for memory leaks if DEBUG is on 
-  memInventory();
-#endif
+  // tell the STM to discard any cached closures it's hoping to re-use
+  stmPreGCHook();
 
 #ifdef DEBUG
   mutlist_MUTVARS = 0;
@@ -237,7 +231,7 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
 
   /* Figure out which generation to collect
    */
-  initialise_N(force_major_gc);
+  n = initialise_N(force_major_gc);
 
   /* Allocate + initialise the gc_thread structures.
    */
@@ -251,7 +245,7 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
    * We don't try to parallelise minor GC.
    */
 #if defined(THREADED_RTS)
-  if (N == 0) {
+  if (n < (4*1024*1024 / BLOCK_SIZE)) {
       n_gc_threads = 1;
   } else {
       n_gc_threads = RtsFlags.ParFlags.gcThreads;
@@ -259,6 +253,8 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
 #else
   n_gc_threads = 1;
 #endif
+  trace(TRACE_gc|DEBUG_gc, "GC (gen %d): %d KB to collect, %ld MB in use, using %d thread(s)",
+        N, n * (BLOCK_SIZE / 1024), mblocks_allocated, n_gc_threads);
 
 #ifdef RTS_GTK_FRONTPANEL
   if (RtsFlags.GcFlags.frontpanel) {
@@ -266,19 +262,18 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
   }
 #endif
 
+#ifdef DEBUG
+  // check for memory leaks if DEBUG is on 
+  memInventory(traceClass(DEBUG_gc));
+#endif
+
   // check stack sanity *before* GC (ToDo: check all threads) 
   IF_DEBUG(sanity, checkFreeListSanity());
 
-  /* Initialise the static object lists
-   */
-  static_objects = END_OF_STATIC_LIST;
-  scavenged_static_objects = END_OF_STATIC_LIST;
-
-#ifdef THREADED_RTS
-  initSpinLock(&static_objects_sync);
-  initSpinLock(&recordMutableGen_sync);
-  initSpinLock(&gc_alloc_block_sync);
-#endif
+  // Initialise all our gc_thread structures
+  for (t = 0; t < n_gc_threads; t++) {
+      init_gc_thread(gc_threads[t]);
+  }
 
   // Initialise all the generations/steps that we're collecting.
   for (g = 0; g <= N; g++) {
@@ -301,21 +296,8 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
       mark_stack_bdescr = NULL;
   }
 
-  // Initialise all our gc_thread structures
-  for (t = 0; t < n_gc_threads; t++) {
-      init_gc_thread(&gc_threads[t]);
-  }
-
-  // the main thread is running: this prevents any other threads from
-  // exiting prematurely, so we can start them now.
-  inc_running();
-  wakeup_gc_threads(n_gc_threads);
-
-  // Initialise stats
-  copied = 0;
-
   // this is the main thread
-  gct = &gc_threads[0];
+  gct = gc_threads[0];
 
   /* -----------------------------------------------------------------------
    * follow all the roots that we know about:
@@ -325,31 +307,42 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
    * Also do them in reverse generation order, for the usual reason:
    * namely to reduce the likelihood of spurious old->new pointers.
    */
-  { 
-    for (g = RtsFlags.GcFlags.generations-1; g > N; g--) {
+  for (g = RtsFlags.GcFlags.generations-1; g > N; g--) {
       generations[g].saved_mut_list = generations[g].mut_list;
       generations[g].mut_list = allocBlock(); 
-        // mut_list always has at least one block.
-    }
-    for (g = RtsFlags.GcFlags.generations-1; g > N; g--) {
+      // mut_list always has at least one block.
+  }
+
+  // the main thread is running: this prevents any other threads from
+  // exiting prematurely, so we can start them now.
+  // NB. do this after the mutable lists have been saved above, otherwise
+  // the other GC threads will be writing into the old mutable lists.
+  inc_running();
+  wakeup_gc_threads(n_gc_threads);
+
+  for (g = RtsFlags.GcFlags.generations-1; g > N; g--) {
       scavenge_mutable_list(&generations[g]);
-    }
   }
 
   // follow roots from the CAF list (used by GHCi)
   gct->evac_step = 0;
-  markCAFs(mark_root);
+  markCAFs(mark_root, gct);
 
   // follow all the roots that the application knows about.
   gct->evac_step = 0;
-  GetRoots(mark_root);
+  markSomeCapabilities(mark_root, gct, gct->thread_index, n_gc_threads);
+
+#if defined(RTS_USER_SIGNALS)
+  // mark the signal handlers (signals should be already blocked)
+  markSignalHandlers(mark_root, gct);
+#endif
 
   // Mark the weak pointer list, and prepare to detect dead weak pointers.
   markWeakPtrList();
   initWeakForGC();
 
   // Mark the stable pointer table.
-  markStablePtrTable(mark_root);
+  markStablePtrTable(mark_root, gct);
 
   /* -------------------------------------------------------------------------
    * Repeatedly scavenge all the areas we know about until there's no
@@ -357,7 +350,7 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
    */
   for (;;)
   {
-      gc_thread_work();
+      scavenge_until_all_done();
       // The other threads are now stopped.  We might recurse back to
       // here, but from now on this is the only thread.
       
@@ -379,6 +372,8 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
       break;
   }
 
+  shutdown_gc_threads(n_gc_threads);
+
   // Update pointers from the Task list
   update_task_list();
 
@@ -398,7 +393,7 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
   if (major_gc && oldest_gen->steps[0].is_compacted) {
       // save number of blocks for stats
       oldgen_saved_blocks = oldest_gen->steps[0].n_old_blocks;
-      compact();
+      compact(gct->scavenged_static_objects);
   }
 
   IF_DEBUG(sanity, checkGlobalTSOList(rtsFalse));
@@ -419,58 +414,101 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
   {
       gc_thread *thr;
       step_workspace *ws;
-      bdescr *prev;
+      bdescr *prev, *next;
 
       for (t = 0; t < n_gc_threads; t++) {
-         thr = &gc_threads[t];
-
-         for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
-             for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
-                 ws = &thr->steps[g][s];
-                 if (g==0 && s==0) continue;
-
-                 // Not true?
-                 // ASSERT( ws->scan_bd == ws->todo_bd );
-                 ASSERT( ws->scan_bd ? ws->scan == ws->scan_bd->free : 1 );
-
-                 // Push the final block
-                 if (ws->scan_bd) { push_scan_block(ws->scan_bd, ws); }
-
-                 ASSERT(countBlocks(ws->scavd_list) == ws->n_scavd_blocks);
-
-                 prev = ws->scavd_list;
-                 for (bd = ws->scavd_list; bd != NULL; bd = bd->link) {
-                     bd->flags &= ~BF_EVACUATED;        // now from-space 
-                     prev = bd;
-                 }
-                 prev->link = ws->stp->blocks;
-                 ws->stp->blocks = ws->scavd_list;
-                 ws->stp->n_blocks += ws->n_scavd_blocks;
-                 ASSERT(countBlocks(ws->stp->blocks) == ws->stp->n_blocks);
-             }
+         thr = gc_threads[t];
+
+          // not step 0
+          if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
+              s = 0;
+          } else {
+              s = 1;
+          }
+          for (; s < total_steps; s++) {
+              ws = &thr->steps[s];
+
+              // Push the final block
+              if (ws->todo_bd) { 
+                  push_scanned_block(ws->todo_bd, ws);
+              }
+
+              ASSERT(gct->scan_bd == NULL);
+              ASSERT(countBlocks(ws->scavd_list) == ws->n_scavd_blocks);
+              
+              prev = NULL;
+              for (bd = ws->scavd_list; bd != NULL; bd = bd->link) {
+                  bd->flags &= ~BF_EVACUATED;   // now from-space 
+                  ws->step->n_words += bd->free - bd->start;
+                  prev = bd;
+              }
+              if (prev != NULL) {
+                  prev->link = ws->step->blocks;
+                  ws->step->blocks = ws->scavd_list;
+              } 
+              ws->step->n_blocks += ws->n_scavd_blocks;
+
+              prev = NULL;
+              for (bd = ws->part_list; bd != NULL; bd = next) {
+                  next = bd->link;
+                  if (bd->free == bd->start) {
+                      if (prev == NULL) {
+                          ws->part_list = next;
+                      } else {
+                          prev->link = next;
+                      }
+                      freeGroup(bd);
+                      ws->n_part_blocks--;
+                  } else {
+                      bd->flags &= ~BF_EVACUATED;       // now from-space 
+                      ws->step->n_words += bd->free - bd->start;
+                      prev = bd;
+                  }
+              }
+              if (prev != NULL) {
+                  prev->link = ws->step->blocks;
+                  ws->step->blocks = ws->part_list;
+              }
+              ws->step->n_blocks += ws->n_part_blocks;
+
+              ASSERT(countBlocks(ws->step->blocks) == ws->step->n_blocks);
+              ASSERT(countOccupied(ws->step->blocks) == ws->step->n_words);
          }
       }
   }
 
-  // Two-space collector: swap the semi-spaces around.
-  // Currently: g0s0->old_blocks is the old nursery
-  //            g0s0->blocks is to-space from this GC
-  // We want these the other way around.
-  if (RtsFlags.GcFlags.generations == 1) {
-      bdescr *nursery_blocks = g0s0->old_blocks;
-      nat n_nursery_blocks = g0s0->n_old_blocks;
-      g0s0->old_blocks = g0s0->blocks;
-      g0s0->n_old_blocks = g0s0->n_blocks;
-      g0s0->blocks = nursery_blocks;
-      g0s0->n_blocks = n_nursery_blocks;
-  }
-
   /* run through all the generations/steps and tidy up 
    */
+  copied = 0;
+  max_copied = 0;
+  avg_copied = 0;
+  { 
+      nat i;
+      for (i=0; i < n_gc_threads; i++) {
+          if (n_gc_threads > 1) {
+              trace(TRACE_gc,"thread %d:", i);
+              trace(TRACE_gc,"   copied           %ld", gc_threads[i]->copied * sizeof(W_));
+              trace(TRACE_gc,"   scanned          %ld", gc_threads[i]->scanned * sizeof(W_));
+              trace(TRACE_gc,"   any_work         %ld", gc_threads[i]->any_work);
+              trace(TRACE_gc,"   no_work          %ld", gc_threads[i]->no_work);
+              trace(TRACE_gc,"   scav_find_work %ld",   gc_threads[i]->scav_find_work);
+          }
+          copied += gc_threads[i]->copied;
+          max_copied = stg_max(gc_threads[i]->copied, max_copied);
+      }
+      if (n_gc_threads == 1) {
+          max_copied = 0;
+          avg_copied = 0;
+      } else {
+          avg_copied = copied;
+      }
+  }
+
   for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
 
-    if (g <= N) {
+    if (g == N) {
       generations[g].collections++; // for stats 
+      if (n_gc_threads > 1) generations[g].par_collections++;
     }
 
     // Count the mutable list as bytes "copied" for the purposes of
@@ -506,6 +544,7 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
                // onto the front of the now-compacted existing blocks.
                for (bd = stp->blocks; bd != NULL; bd = bd->link) {
                    bd->flags &= ~BF_EVACUATED;  // now from-space 
+                    stp->n_words += bd->free - bd->start;
                }
                // tack the new blocks on the end of the existing blocks
                if (stp->old_blocks != NULL) {
@@ -525,6 +564,7 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
                // add the new blocks to the block tally
                stp->n_blocks += stp->n_old_blocks;
                ASSERT(countBlocks(stp->blocks) == stp->n_blocks);
+                ASSERT(countOccupied(stp->blocks) == stp->n_words);
            }
            else // not copacted
            {
@@ -574,8 +614,8 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
   // update the max size of older generations after a major GC
   resize_generations();
   
-  // Guess the amount of live data for stats.
-  live = calcLive();
+  // Calculate the amount of live data for stats.
+  live = calcLiveWords();
 
   // Free the small objects allocated via allocate(), since this will
   // all have been copied into G0S1 now.  
@@ -585,6 +625,7 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
           g0s0->blocks = NULL;
       }
       g0s0->n_blocks = 0;
+      g0s0->n_words = 0;
   }
   alloc_blocks = 0;
   alloc_blocks_lim = RtsFlags.GcFlags.minAllocAreaSize;
@@ -618,12 +659,19 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
 #ifdef PROFILING
   // resetStaticObjectForRetainerProfiling() must be called before
   // zeroing below.
-  resetStaticObjectForRetainerProfiling();
+  if (n_gc_threads > 1) {
+      barf("profiling is currently broken with multi-threaded GC");
+      // ToDo: fix the gct->scavenged_static_objects below
+  }
+  resetStaticObjectForRetainerProfiling(gct->scavenged_static_objects);
 #endif
 
   // zero the scavenged static object list 
   if (major_gc) {
-    zero_static_object_list(scavenged_static_objects);
+      nat i;
+      for (i = 0; i < n_gc_threads; i++) {
+          zero_static_object_list(gc_threads[i]->scavenged_static_objects);
+      }
   }
 
   // Reset the nursery
@@ -646,7 +694,7 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
   IF_DEBUG(sanity, checkSanity());
 
   // extra GC trace info 
-  IF_DEBUG(gc, statDescribeGens());
+  if (traceClass(TRACE_gc|DEBUG_gc)) statDescribeGens();
 
 #ifdef DEBUG
   // symbol-table based profiling 
@@ -660,7 +708,7 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
 
 #ifdef DEBUG
   // check for memory leaks if DEBUG is on 
-  memInventory();
+  memInventory(traceClass(DEBUG_gc));
 #endif
 
 #ifdef RTS_GTK_FRONTPANEL
@@ -670,7 +718,8 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
 #endif
 
   // ok, GC over: tell the stats department what happened. 
-  stat_endGC(allocated, live, copied, N);
+  slop = calcLiveBlocks() * BLOCK_SIZE_W - live;
+  stat_endGC(allocated, live, copied, N, max_copied, avg_copied, slop);
 
 #if defined(RTS_USER_SIGNALS)
   if (RtsFlags.MiscFlags.install_signal_handlers) {
@@ -684,185 +733,68 @@ GarbageCollect ( rtsBool force_major_gc )
   gct = saved_gct;
 }
 
-/* ---------------------------------------------------------------------------
-   Where are the roots that we know about?
-
-        - all the threads on the runnable queue
-        - all the threads on the blocked queue
-        - all the threads on the sleeping queue
-       - all the thread currently executing a _ccall_GC
-        - all the "main threads"
-     
-   ------------------------------------------------------------------------ */
-
-void
-GetRoots( evac_fn evac )
-{
-    nat i;
-    Capability *cap;
-    Task *task;
-
-    for (i = 0; i < n_capabilities; i++) {
-       cap = &capabilities[i];
-       evac((StgClosure **)(void *)&cap->run_queue_hd);
-       evac((StgClosure **)(void *)&cap->run_queue_tl);
-#if defined(THREADED_RTS)
-       evac((StgClosure **)(void *)&cap->wakeup_queue_hd);
-       evac((StgClosure **)(void *)&cap->wakeup_queue_tl);
-#endif
-       for (task = cap->suspended_ccalling_tasks; task != NULL; 
-            task=task->next) {
-           debugTrace(DEBUG_sched,
-                      "evac'ing suspended TSO %lu", (unsigned long)task->suspended_tso->id);
-           evac((StgClosure **)(void *)&task->suspended_tso);
-       }
-
-    }
-    
-#if !defined(THREADED_RTS)
-    evac((StgClosure **)(void *)&blocked_queue_hd);
-    evac((StgClosure **)(void *)&blocked_queue_tl);
-    evac((StgClosure **)(void *)&sleeping_queue);
-#endif 
-
-    // evac((StgClosure **)&blackhole_queue);
-
-#if defined(THREADED_RTS)
-    markSparkQueue(evac);
-#endif
-    
-#if defined(RTS_USER_SIGNALS)
-    // mark the signal handlers (signals should be already blocked)
-    markSignalHandlers(evac);
-#endif
-}
-
 /* -----------------------------------------------------------------------------
-   isAlive determines whether the given closure is still alive (after
-   a garbage collection) or not.  It returns the new address of the
-   closure if it is alive, or NULL otherwise.
+   Figure out which generation to collect, initialise N and major_gc.
 
-   NOTE: Use it before compaction only!
-         It untags and (if needed) retags pointers to closures.
+   Also returns the total number of blocks in generations that will be
+   collected.
    -------------------------------------------------------------------------- */
 
-
-StgClosure *
-isAlive(StgClosure *p)
+static nat
+initialise_N (rtsBool force_major_gc)
 {
-  const StgInfoTable *info;
-  bdescr *bd;
-  StgWord tag;
-  StgClosure *q;
-
-  while (1) {
-    /* The tag and the pointer are split, to be merged later when needed. */
-    tag = GET_CLOSURE_TAG(p);
-    q = UNTAG_CLOSURE(p);
-
-    ASSERT(LOOKS_LIKE_CLOSURE_PTR(q));
-    info = get_itbl(q);
-
-    // ignore static closures 
-    //
-    // ToDo: for static closures, check the static link field.
-    // Problem here is that we sometimes don't set the link field, eg.
-    // for static closures with an empty SRT or CONSTR_STATIC_NOCAFs.
-    //
-    if (!HEAP_ALLOCED(q)) {
-       return p;
-    }
-
-    // ignore closures in generations that we're not collecting. 
-    bd = Bdescr((P_)q);
-    if (bd->gen_no > N) {
-       return p;
-    }
-
-    // if it's a pointer into to-space, then we're done
-    if (bd->flags & BF_EVACUATED) {
-       return p;
-    }
+    int g;
+    nat s, blocks, blocks_total;
 
-    // large objects use the evacuated flag
-    if (bd->flags & BF_LARGE) {
-       return NULL;
-    }
+    blocks = 0;
+    blocks_total = 0;
 
-    // check the mark bit for compacted steps
-    if ((bd->flags & BF_COMPACTED) && is_marked((P_)q,bd)) {
-       return p;
+    if (force_major_gc) {
+        N = RtsFlags.GcFlags.generations - 1;
+    } else {
+        N = 0;
     }
 
-    switch (info->type) {
-
-    case IND:
-    case IND_STATIC:
-    case IND_PERM:
-    case IND_OLDGEN:           // rely on compatible layout with StgInd 
-    case IND_OLDGEN_PERM:
-      // follow indirections 
-      p = ((StgInd *)q)->indirectee;
-      continue;
-
-    case EVACUATED:
-      // alive! 
-      return ((StgEvacuated *)q)->evacuee;
-
-    case TSO:
-      if (((StgTSO *)q)->what_next == ThreadRelocated) {
-       p = (StgClosure *)((StgTSO *)q)->link;
-       continue;
-      } 
-      return NULL;
-
-    default:
-      // dead. 
-      return NULL;
+    for (g = RtsFlags.GcFlags.generations - 1; g >= 0; g--) {
+        blocks = 0;
+        for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
+            blocks += generations[g].steps[s].n_words / BLOCK_SIZE_W;
+            blocks += generations[g].steps[s].n_large_blocks;
+        }
+        if (blocks >= generations[g].max_blocks) {
+            N = stg_max(N,g);
+        }
+        if ((nat)g <= N) {
+            blocks_total += blocks;
+        }
     }
-  }
-}
 
-/* -----------------------------------------------------------------------------
-   Figure out which generation to collect, initialise N and major_gc.
-   -------------------------------------------------------------------------- */
+    blocks_total += countNurseryBlocks();
 
-static void
-initialise_N (rtsBool force_major_gc)
-{
-    nat g;
-
-    if (force_major_gc) {
-       N = RtsFlags.GcFlags.generations - 1;
-       major_gc = rtsTrue;
-    } else {
-       N = 0;
-       for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++) {
-           if (generations[g].steps[0].n_blocks +
-               generations[g].steps[0].n_large_blocks
-               >= generations[g].max_blocks) {
-               N = g;
-           }
-       }
-       major_gc = (N == RtsFlags.GcFlags.generations-1);
-    }
+    major_gc = (N == RtsFlags.GcFlags.generations-1);
+    return blocks_total;
 }
 
 /* -----------------------------------------------------------------------------
    Initialise the gc_thread structures.
    -------------------------------------------------------------------------- */
 
-static void
-alloc_gc_thread (gc_thread *t, int n)
+static gc_thread *
+alloc_gc_thread (int n)
 {
-    nat g, s;
+    nat s;
     step_workspace *ws;
+    gc_thread *t;
+
+    t = stgMallocBytes(sizeof(gc_thread) + total_steps * sizeof(step_workspace),
+                       "alloc_gc_thread");
 
 #ifdef THREADED_RTS
     t->id = 0;
     initCondition(&t->wake_cond);
     initMutex(&t->wake_mutex);
-    t->wakeup = rtsFalse;
+    t->wakeup = rtsTrue;  // starts true, so we can wait for the
+                          // thread to start up, see wakeup_gc_threads
     t->exit   = rtsFalse;
 #endif
 
@@ -876,32 +808,24 @@ alloc_gc_thread (gc_thread *t, int n)
     t->papi_events = -1;
 #endif
 
-    t->steps = stgMallocBytes(RtsFlags.GcFlags.generations * 
-                               sizeof(step_workspace *), 
-                               "initialise_gc_thread");
-
-    for (g = 0; g < RtsFlags.GcFlags.generations; g++)
+    for (s = 0; s < total_steps; s++)
     {
-        t->steps[g] = stgMallocBytes(generations[g].n_steps * 
-                                      sizeof(step_workspace),
-                                      "initialise_gc_thread/2");
-
-        for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++)
-        {
-            ws = &t->steps[g][s];
-            ws->stp = &generations[g].steps[s];
-            ws->gct = t;
-
-            ws->scan_bd = NULL;
-            ws->scan = NULL;
-
-           ws->todo_bd = NULL;
-            ws->buffer_todo_bd = NULL;
-
-           ws->scavd_list = NULL;
-           ws->n_scavd_blocks = 0;
-        }
+        ws = &t->steps[s];
+        ws->step = &all_steps[s];
+        ASSERT(s == ws->step->abs_no);
+        ws->gct = t;
+        
+        ws->todo_bd = NULL;
+        ws->buffer_todo_bd = NULL;
+        
+        ws->part_list = NULL;
+        ws->n_part_blocks = 0;
+
+        ws->scavd_list = NULL;
+        ws->n_scavd_blocks = 0;
     }
+
+    return t;
 }
 
 
@@ -912,17 +836,17 @@ alloc_gc_threads (void)
 #if defined(THREADED_RTS)
         nat i;
        gc_threads = stgMallocBytes (RtsFlags.ParFlags.gcThreads * 
-                                    sizeof(gc_thread), 
+                                    sizeof(gc_thread*), 
                                     "alloc_gc_threads");
 
        for (i = 0; i < RtsFlags.ParFlags.gcThreads; i++) {
-           alloc_gc_thread(&gc_threads[i], i);
+           gc_threads[i] = alloc_gc_thread(i);
        }
 #else
-       gc_threads = stgMallocBytes (sizeof(gc_thread), 
+       gc_threads = stgMallocBytes (sizeof(gc_thread*), 
                                     "alloc_gc_threads");
 
-       alloc_gc_thread(gc_threads, 0);
+       gc_threads[0] = alloc_gc_thread(0);
 #endif
     }
 }
@@ -944,6 +868,7 @@ inc_running (void)
     ACQUIRE_LOCK(&gc_running_mutex);
     n_running = ++gc_running_threads;
     RELEASE_LOCK(&gc_running_mutex);
+    ASSERT(n_running <= n_gc_threads);
     return n_running;
 }
 
@@ -952,27 +877,19 @@ dec_running (void)
 {
     nat n_running;
     ACQUIRE_LOCK(&gc_running_mutex);
+    ASSERT(n_gc_threads != 0);
     n_running = --gc_running_threads;
     RELEASE_LOCK(&gc_running_mutex);
     return n_running;
 }
 
-//
-// gc_thread_work(): Scavenge until there's no work left to do and all
-// the running threads are idle.
-//
 static void
-gc_thread_work (void)
+scavenge_until_all_done (void)
 {
     nat r;
        
     debugTrace(DEBUG_gc, "GC thread %d working", gct->thread_index);
 
-    // gc_running_threads has already been incremented for us; either
-    // this is the main thread and we incremented it inside
-    // GarbageCollect(), or this is a worker thread and the main
-    // thread bumped gc_running_threads before waking us up.
-
 loop:
     scavenge_loop();
     // scavenge_loop() only exits when there's no work to do
@@ -982,6 +899,7 @@ loop:
               gct->thread_index, r);
 
     while (gc_running_threads != 0) {
+        usleep(1);
        if (any_work()) {
            inc_running();
            goto loop;
@@ -996,8 +914,26 @@ loop:
     debugTrace(DEBUG_gc, "GC thread %d finished.", gct->thread_index);
 }
 
-
 #if defined(THREADED_RTS)
+//
+// gc_thread_work(): Scavenge until there's no work left to do and all
+// the running threads are idle.
+//
+static void
+gc_thread_work (void)
+{
+    // gc_running_threads has already been incremented for us; this is
+    // a worker thread and the main thread bumped gc_running_threads
+    // before waking us up.
+
+    // Every thread evacuates some roots.
+    gct->evac_step = 0;
+    markSomeCapabilities(mark_root, gct, gct->thread_index, n_gc_threads);
+
+    scavenge_until_all_done();
+}
+
+
 static void
 gc_thread_mainloop (void)
 {
@@ -1005,13 +941,13 @@ gc_thread_mainloop (void)
 
        // Wait until we're told to wake up
        ACQUIRE_LOCK(&gct->wake_mutex);
+       gct->wakeup = rtsFalse;
        while (!gct->wakeup) {
            debugTrace(DEBUG_gc, "GC thread %d standing by...", 
                       gct->thread_index);
            waitCondition(&gct->wake_cond, &gct->wake_mutex);
        }
        RELEASE_LOCK(&gct->wake_mutex);
-       gct->wakeup = rtsFalse;
        if (gct->exit) break;
 
 #ifdef USE_PAPI
@@ -1058,7 +994,7 @@ start_gc_threads (void)
        // Start from 1: the main thread is 0
        for (i = 1; i < RtsFlags.ParFlags.gcThreads; i++) {
            createOSThread(&id, (OSThreadProc*)&gc_thread_entry, 
-                          &gc_threads[i]);
+                          gc_threads[i]);
        }
        done = rtsTrue;
     }
@@ -1072,10 +1008,39 @@ wakeup_gc_threads (nat n_threads USED_IF_THREADS)
     nat i;
     for (i=1; i < n_threads; i++) {
        inc_running();
-       ACQUIRE_LOCK(&gc_threads[i].wake_mutex);
-       gc_threads[i].wakeup = rtsTrue;
-       signalCondition(&gc_threads[i].wake_cond);
-       RELEASE_LOCK(&gc_threads[i].wake_mutex);
+        debugTrace(DEBUG_gc, "waking up gc thread %d", i);
+        do {
+            ACQUIRE_LOCK(&gc_threads[i]->wake_mutex);
+            if (gc_threads[i]->wakeup) {
+                RELEASE_LOCK(&gc_threads[i]->wake_mutex);
+                continue;
+            } else {
+                break;
+            }
+        } while (1);
+       gc_threads[i]->wakeup = rtsTrue;
+       signalCondition(&gc_threads[i]->wake_cond);
+       RELEASE_LOCK(&gc_threads[i]->wake_mutex);
+    }
+#endif
+}
+
+// After GC is complete, we must wait for all GC threads to enter the
+// standby state, otherwise they may still be executing inside
+// any_work(), and may even remain awake until the next GC starts.
+static void
+shutdown_gc_threads (nat n_threads USED_IF_THREADS)
+{
+#if defined(THREADED_RTS)
+    nat i;
+    rtsBool wakeup;
+    for (i=1; i < n_threads; i++) {
+        do {
+            ACQUIRE_LOCK(&gc_threads[i]->wake_mutex);
+            wakeup = gc_threads[i]->wakeup;
+            // wakeup is false while the thread is waiting
+            RELEASE_LOCK(&gc_threads[i]->wake_mutex);
+        } while (wakeup);
     }
 #endif
 }
@@ -1119,9 +1084,11 @@ init_collected_gen (nat g, nat n_threads)
        stp->n_old_blocks = stp->n_blocks;
        stp->blocks       = NULL;
        stp->n_blocks     = 0;
+       stp->n_words      = 0;
 
        // we don't have any to-be-scavenged blocks yet
        stp->todos = NULL;
+        stp->todos_last = NULL;
        stp->n_todos = 0;
 
        // initialise the large object queues.
@@ -1179,18 +1146,18 @@ init_collected_gen (nat g, nat n_threads)
            // we don't copy objects into g0s0, unless -G0
            if (g==0 && s==0 && RtsFlags.GcFlags.generations > 1) continue;
 
-           ws = &gc_threads[t].steps[g][s];
-
-           ws->scan_bd = NULL;
-           ws->scan = NULL;
+           ws = &gc_threads[t]->steps[g * RtsFlags.GcFlags.steps + s];
 
            ws->todo_large_objects = NULL;
 
+            ws->part_list = NULL;
+            ws->n_part_blocks = 0;
+
            // allocate the first to-space block; extra blocks will be
            // chained on as necessary.
            ws->todo_bd = NULL;
            ws->buffer_todo_bd = NULL;
-           gc_alloc_todo_block(ws);
+           alloc_todo_block(ws,0);
 
            ws->scavd_list = NULL;
            ws->n_scavd_blocks = 0;
@@ -1220,41 +1187,36 @@ init_uncollected_gen (nat g, nat threads)
     for (t = 0; t < threads; t++) {
        for (s = 0; s < generations[g].n_steps; s++) {
            
-           ws = &gc_threads[t].steps[g][s];
-           stp = ws->stp;
+           ws = &gc_threads[t]->steps[g * RtsFlags.GcFlags.steps + s];
+           stp = ws->step;
            
            ws->buffer_todo_bd = NULL;
            ws->todo_large_objects = NULL;
 
+            ws->part_list = NULL;
+            ws->n_part_blocks = 0;
+
            ws->scavd_list = NULL;
            ws->n_scavd_blocks = 0;
 
            // If the block at the head of the list in this generation
            // is less than 3/4 full, then use it as a todo block.
-           if (isPartiallyFull(stp->blocks))
+           if (stp->blocks && isPartiallyFull(stp->blocks))
            {
                ws->todo_bd = stp->blocks;
                 ws->todo_free = ws->todo_bd->free;
                 ws->todo_lim = ws->todo_bd->start + BLOCK_SIZE_W;
                stp->blocks = stp->blocks->link;
                stp->n_blocks -= 1;
+                stp->n_words -= ws->todo_bd->free - ws->todo_bd->start;
                ws->todo_bd->link = NULL;
-
-               // this block is also the scan block; we must scan
-               // from the current end point.
-               ws->scan_bd = ws->todo_bd;
-               ws->scan = ws->scan_bd->free;
-
-               // subtract the contents of this block from the stats,
-               // because we'll count the whole block later.
-               copied -= ws->scan_bd->free - ws->scan_bd->start;
+               // we must scan from the current end point.
+               ws->todo_bd->u.scan = ws->todo_bd->free;
            } 
            else
            {
-               ws->scan_bd = NULL;
-               ws->scan = NULL;
                ws->todo_bd = NULL;
-               gc_alloc_todo_block(ws);
+               alloc_todo_block(ws,0);
            }
        }
     }
@@ -1279,20 +1241,39 @@ init_uncollected_gen (nat g, nat threads)
 static void
 init_gc_thread (gc_thread *t)
 {
+    t->static_objects = END_OF_STATIC_LIST;
+    t->scavenged_static_objects = END_OF_STATIC_LIST;
+    t->scan_bd = NULL;
     t->evac_step = 0;
     t->failed_to_evac = rtsFalse;
     t->eager_promotion = rtsTrue;
     t->thunk_selector_depth = 0;
+    t->copied = 0;
+    t->scanned = 0;
+    t->any_work = 0;
+    t->no_work = 0;
+    t->scav_find_work = 0;
 }
 
 /* -----------------------------------------------------------------------------
-   Function we pass to GetRoots to evacuate roots.
+   Function we pass to evacuate roots.
    -------------------------------------------------------------------------- */
 
 static void
-mark_root(StgClosure **root)
+mark_root(void *user, StgClosure **root)
 {
-  evacuate(root);
+    // we stole a register for gct, but this function is called from
+    // *outside* the GC where the register variable is not in effect,
+    // so we need to save and restore it here.  NB. only call
+    // mark_root() from the main GC thread, otherwise gct will be
+    // incorrect.
+    gc_thread *saved_gct;
+    saved_gct = gct;
+    gct = user;
+    
+    evacuate(root);
+    
+    gct = saved_gct;
 }
 
 /* -----------------------------------------------------------------------------
@@ -1313,42 +1294,6 @@ zero_static_object_list(StgClosure* first_static)
   }
 }
 
-/* -----------------------------------------------------------------------------
-   Reverting CAFs
-   -------------------------------------------------------------------------- */
-
-void
-revertCAFs( void )
-{
-    StgIndStatic *c;
-
-    for (c = (StgIndStatic *)revertible_caf_list; c != NULL; 
-        c = (StgIndStatic *)c->static_link) 
-    {
-       SET_INFO(c, c->saved_info);
-       c->saved_info = NULL;
-       // could, but not necessary: c->static_link = NULL; 
-    }
-    revertible_caf_list = NULL;
-}
-
-void
-markCAFs( evac_fn evac )
-{
-    StgIndStatic *c;
-
-    for (c = (StgIndStatic *)caf_list; c != NULL; 
-        c = (StgIndStatic *)c->static_link) 
-    {
-       evac(&c->indirectee);
-    }
-    for (c = (StgIndStatic *)revertible_caf_list; c != NULL; 
-        c = (StgIndStatic *)c->static_link) 
-    {
-       evac(&c->indirectee);
-    }
-}
-
 /* ----------------------------------------------------------------------------
    Update the pointers from the task list
 
@@ -1402,7 +1347,7 @@ resize_generations (void)
        nat gens = RtsFlags.GcFlags.generations;
        
        // live in the oldest generations
-       live = oldest_gen->steps[0].n_blocks +
+       live = (oldest_gen->steps[0].n_words + BLOCK_SIZE_W - 1) / BLOCK_SIZE_W+
            oldest_gen->steps[0].n_large_blocks;
        
        // default max size for all generations except zero
@@ -1491,7 +1436,7 @@ resize_nursery (void)
         * performance we get from 3L bytes, reducing to the same
         * performance at 2L bytes.
         */
-       blocks = g0s0->n_old_blocks;
+       blocks = g0s0->n_blocks;
        
        if ( RtsFlags.GcFlags.maxHeapSize != 0 &&
             blocks * RtsFlags.GcFlags.oldGenFactor * 2 >