]> Cypherpunks.ru repositories - gostls13.git/blob - src/runtime/cpuprof.go
[dev.ssa] Merge remote-tracking branch 'origin/master' into mergebranch
[gostls13.git] / src / runtime / cpuprof.go
1 // Copyright 2011 The Go Authors. All rights reserved.
2 // Use of this source code is governed by a BSD-style
3 // license that can be found in the LICENSE file.
4
5 // CPU profiling.
6 // Based on algorithms and data structures used in
7 // http://code.google.com/p/google-perftools/.
8 //
9 // The main difference between this code and the google-perftools
10 // code is that this code is written to allow copying the profile data
11 // to an arbitrary io.Writer, while the google-perftools code always
12 // writes to an operating system file.
13 //
14 // The signal handler for the profiling clock tick adds a new stack trace
15 // to a hash table tracking counts for recent traces. Most clock ticks
16 // hit in the cache. In the event of a cache miss, an entry must be
17 // evicted from the hash table, copied to a log that will eventually be
18 // written as profile data. The google-perftools code flushed the
19 // log itself during the signal handler. This code cannot do that, because
20 // the io.Writer might block or need system calls or locks that are not
21 // safe to use from within the signal handler. Instead, we split the log
22 // into two halves and let the signal handler fill one half while a goroutine
23 // is writing out the other half. When the signal handler fills its half, it
24 // offers to swap with the goroutine. If the writer is not done with its half,
25 // we lose the stack trace for this clock tick (and record that loss).
26 // The goroutine interacts with the signal handler by calling getprofile() to
27 // get the next log piece to write, implicitly handing back the last log
28 // piece it obtained.
29 //
30 // The state of this dance between the signal handler and the goroutine
31 // is encoded in the Profile.handoff field. If handoff == 0, then the goroutine
32 // is not using either log half and is waiting (or will soon be waiting) for
33 // a new piece by calling notesleep(&p.wait).  If the signal handler
34 // changes handoff from 0 to non-zero, it must call notewakeup(&p.wait)
35 // to wake the goroutine. The value indicates the number of entries in the
36 // log half being handed off. The goroutine leaves the non-zero value in
37 // place until it has finished processing the log half and then flips the number
38 // back to zero. Setting the high bit in handoff means that the profiling is over,
39 // and the goroutine is now in charge of flushing the data left in the hash table
40 // to the log and returning that data.
41 //
42 // The handoff field is manipulated using atomic operations.
43 // For the most part, the manipulation of handoff is orderly: if handoff == 0
44 // then the signal handler owns it and can change it to non-zero.
45 // If handoff != 0 then the goroutine owns it and can change it to zero.
46 // If that were the end of the story then we would not need to manipulate
47 // handoff using atomic operations. The operations are needed, however,
48 // in order to let the log closer set the high bit to indicate "EOF" safely
49 // in the situation when normally the goroutine "owns" handoff.
50
51 package runtime
52
53 import (
54         "runtime/internal/atomic"
55         "unsafe"
56 )
57
58 const (
59         numBuckets      = 1 << 10
60         logSize         = 1 << 17
61         assoc           = 4
62         maxCPUProfStack = 64
63 )
64
65 type cpuprofEntry struct {
66         count uintptr
67         depth int
68         stack [maxCPUProfStack]uintptr
69 }
70
71 type cpuProfile struct {
72         on     bool    // profiling is on
73         wait   note    // goroutine waits here
74         count  uintptr // tick count
75         evicts uintptr // eviction count
76         lost   uintptr // lost ticks that need to be logged
77
78         // Active recent stack traces.
79         hash [numBuckets]struct {
80                 entry [assoc]cpuprofEntry
81         }
82
83         // Log of traces evicted from hash.
84         // Signal handler has filled log[toggle][:nlog].
85         // Goroutine is writing log[1-toggle][:handoff].
86         log     [2][logSize / 2]uintptr
87         nlog    int
88         toggle  int32
89         handoff uint32
90
91         // Writer state.
92         // Writer maintains its own toggle to avoid races
93         // looking at signal handler's toggle.
94         wtoggle  uint32
95         wholding bool // holding & need to release a log half
96         flushing bool // flushing hash table - profile is over
97         eodSent  bool // special end-of-data record sent; => flushing
98 }
99
100 var (
101         cpuprofLock mutex
102         cpuprof     *cpuProfile
103
104         eod = [3]uintptr{0, 1, 0}
105 )
106
107 func setcpuprofilerate(hz int32) {
108         systemstack(func() {
109                 setcpuprofilerate_m(hz)
110         })
111 }
112
113 // lostProfileData is a no-op function used in profiles
114 // to mark the number of profiling stack traces that were
115 // discarded due to slow data writers.
116 func lostProfileData() {}
117
118 // SetCPUProfileRate sets the CPU profiling rate to hz samples per second.
119 // If hz <= 0, SetCPUProfileRate turns off profiling.
120 // If the profiler is on, the rate cannot be changed without first turning it off.
121 //
122 // Most clients should use the runtime/pprof package or
123 // the testing package's -test.cpuprofile flag instead of calling
124 // SetCPUProfileRate directly.
125 func SetCPUProfileRate(hz int) {
126         // Clamp hz to something reasonable.
127         if hz < 0 {
128                 hz = 0
129         }
130         if hz > 1000000 {
131                 hz = 1000000
132         }
133
134         lock(&cpuprofLock)
135         if hz > 0 {
136                 if cpuprof == nil {
137                         cpuprof = (*cpuProfile)(sysAlloc(unsafe.Sizeof(cpuProfile{}), &memstats.other_sys))
138                         if cpuprof == nil {
139                                 print("runtime: cpu profiling cannot allocate memory\n")
140                                 unlock(&cpuprofLock)
141                                 return
142                         }
143                 }
144                 if cpuprof.on || cpuprof.handoff != 0 {
145                         print("runtime: cannot set cpu profile rate until previous profile has finished.\n")
146                         unlock(&cpuprofLock)
147                         return
148                 }
149
150                 cpuprof.on = true
151                 // pprof binary header format.
152                 // https://github.com/gperftools/gperftools/blob/master/src/profiledata.cc#L119
153                 p := &cpuprof.log[0]
154                 p[0] = 0                 // count for header
155                 p[1] = 3                 // depth for header
156                 p[2] = 0                 // version number
157                 p[3] = uintptr(1e6 / hz) // period (microseconds)
158                 p[4] = 0
159                 cpuprof.nlog = 5
160                 cpuprof.toggle = 0
161                 cpuprof.wholding = false
162                 cpuprof.wtoggle = 0
163                 cpuprof.flushing = false
164                 cpuprof.eodSent = false
165                 noteclear(&cpuprof.wait)
166
167                 setcpuprofilerate(int32(hz))
168         } else if cpuprof != nil && cpuprof.on {
169                 setcpuprofilerate(0)
170                 cpuprof.on = false
171
172                 // Now add is not running anymore, and getprofile owns the entire log.
173                 // Set the high bit in cpuprof.handoff to tell getprofile.
174                 for {
175                         n := cpuprof.handoff
176                         if n&0x80000000 != 0 {
177                                 print("runtime: setcpuprofile(off) twice\n")
178                         }
179                         if atomic.Cas(&cpuprof.handoff, n, n|0x80000000) {
180                                 if n == 0 {
181                                         // we did the transition from 0 -> nonzero so we wake getprofile
182                                         notewakeup(&cpuprof.wait)
183                                 }
184                                 break
185                         }
186                 }
187         }
188         unlock(&cpuprofLock)
189 }
190
191 // add adds the stack trace to the profile.
192 // It is called from signal handlers and other limited environments
193 // and cannot allocate memory or acquire locks that might be
194 // held at the time of the signal, nor can it use substantial amounts
195 // of stack. It is allowed to call evict.
196 //go:nowritebarrierrec
197 func (p *cpuProfile) add(pc []uintptr) {
198         p.addWithFlushlog(pc, p.flushlog)
199 }
200
201 // addWithFlushlog implements add and addNonGo.
202 // It is called from signal handlers and other limited environments
203 // and cannot allocate memory or acquire locks that might be
204 // held at the time of the signal, nor can it use substantial amounts
205 // of stack. It may be called by a signal handler with no g or m.
206 // It is allowed to call evict, passing the flushlog parameter.
207 //go:nosplit
208 //go:nowritebarrierrec
209 func (p *cpuProfile) addWithFlushlog(pc []uintptr, flushlog func() bool) {
210         if len(pc) > maxCPUProfStack {
211                 pc = pc[:maxCPUProfStack]
212         }
213
214         // Compute hash.
215         h := uintptr(0)
216         for _, x := range pc {
217                 h = h<<8 | (h >> (8 * (unsafe.Sizeof(h) - 1)))
218                 h += x * 41
219         }
220         p.count++
221
222         // Add to entry count if already present in table.
223         b := &p.hash[h%numBuckets]
224 Assoc:
225         for i := range b.entry {
226                 e := &b.entry[i]
227                 if e.depth != len(pc) {
228                         continue
229                 }
230                 for j := range pc {
231                         if e.stack[j] != pc[j] {
232                                 continue Assoc
233                         }
234                 }
235                 e.count++
236                 return
237         }
238
239         // Evict entry with smallest count.
240         var e *cpuprofEntry
241         for i := range b.entry {
242                 if e == nil || b.entry[i].count < e.count {
243                         e = &b.entry[i]
244                 }
245         }
246         if e.count > 0 {
247                 if !p.evict(e, flushlog) {
248                         // Could not evict entry. Record lost stack.
249                         p.lost++
250                         return
251                 }
252                 p.evicts++
253         }
254
255         // Reuse the newly evicted entry.
256         e.depth = len(pc)
257         e.count = 1
258         copy(e.stack[:], pc)
259 }
260
261 // evict copies the given entry's data into the log, so that
262 // the entry can be reused.  evict is called from add, which
263 // is called from the profiling signal handler, so it must not
264 // allocate memory or block, and it may be called with no g or m.
265 // It is safe to call flushlog. evict returns true if the entry was
266 // copied to the log, false if there was no room available.
267 //go:nosplit
268 //go:nowritebarrierrec
269 func (p *cpuProfile) evict(e *cpuprofEntry, flushlog func() bool) bool {
270         d := e.depth
271         nslot := d + 2
272         log := &p.log[p.toggle]
273         if p.nlog+nslot > len(log) {
274                 if !flushlog() {
275                         return false
276                 }
277                 log = &p.log[p.toggle]
278         }
279
280         q := p.nlog
281         log[q] = e.count
282         q++
283         log[q] = uintptr(d)
284         q++
285         copy(log[q:], e.stack[:d])
286         q += d
287         p.nlog = q
288         e.count = 0
289         return true
290 }
291
292 // flushlog tries to flush the current log and switch to the other one.
293 // flushlog is called from evict, called from add, called from the signal handler,
294 // so it cannot allocate memory or block. It can try to swap logs with
295 // the writing goroutine, as explained in the comment at the top of this file.
296 //go:nowritebarrierrec
297 func (p *cpuProfile) flushlog() bool {
298         if !atomic.Cas(&p.handoff, 0, uint32(p.nlog)) {
299                 return false
300         }
301         notewakeup(&p.wait)
302
303         p.toggle = 1 - p.toggle
304         log := &p.log[p.toggle]
305         q := 0
306         if p.lost > 0 {
307                 lostPC := funcPC(lostProfileData)
308                 log[0] = p.lost
309                 log[1] = 1
310                 log[2] = lostPC
311                 q = 3
312                 p.lost = 0
313         }
314         p.nlog = q
315         return true
316 }
317
318 // addNonGo is like add, but runs on a non-Go thread.
319 // It can't do anything that might need a g or an m.
320 // With this entry point, we don't try to flush the log when evicting an
321 // old entry. Instead, we just drop the stack trace if we're out of space.
322 //go:nosplit
323 //go:nowritebarrierrec
324 func (p *cpuProfile) addNonGo(pc []uintptr) {
325         p.addWithFlushlog(pc, func() bool { return false })
326 }
327
328 // getprofile blocks until the next block of profiling data is available
329 // and returns it as a []byte. It is called from the writing goroutine.
330 func (p *cpuProfile) getprofile() []byte {
331         if p == nil {
332                 return nil
333         }
334
335         if p.wholding {
336                 // Release previous log to signal handling side.
337                 // Loop because we are racing against SetCPUProfileRate(0).
338                 for {
339                         n := p.handoff
340                         if n == 0 {
341                                 print("runtime: phase error during cpu profile handoff\n")
342                                 return nil
343                         }
344                         if n&0x80000000 != 0 {
345                                 p.wtoggle = 1 - p.wtoggle
346                                 p.wholding = false
347                                 p.flushing = true
348                                 goto Flush
349                         }
350                         if atomic.Cas(&p.handoff, n, 0) {
351                                 break
352                         }
353                 }
354                 p.wtoggle = 1 - p.wtoggle
355                 p.wholding = false
356         }
357
358         if p.flushing {
359                 goto Flush
360         }
361
362         if !p.on && p.handoff == 0 {
363                 return nil
364         }
365
366         // Wait for new log.
367         notetsleepg(&p.wait, -1)
368         noteclear(&p.wait)
369
370         switch n := p.handoff; {
371         case n == 0:
372                 print("runtime: phase error during cpu profile wait\n")
373                 return nil
374         case n == 0x80000000:
375                 p.flushing = true
376                 goto Flush
377         default:
378                 n &^= 0x80000000
379
380                 // Return new log to caller.
381                 p.wholding = true
382
383                 return uintptrBytes(p.log[p.wtoggle][:n])
384         }
385
386         // In flush mode.
387         // Add is no longer being called. We own the log.
388         // Also, p.handoff is non-zero, so flushlog will return false.
389         // Evict the hash table into the log and return it.
390 Flush:
391         for i := range p.hash {
392                 b := &p.hash[i]
393                 for j := range b.entry {
394                         e := &b.entry[j]
395                         if e.count > 0 && !p.evict(e, p.flushlog) {
396                                 // Filled the log. Stop the loop and return what we've got.
397                                 break Flush
398                         }
399                 }
400         }
401
402         // Return pending log data.
403         if p.nlog > 0 {
404                 // Note that we're using toggle now, not wtoggle,
405                 // because we're working on the log directly.
406                 n := p.nlog
407                 p.nlog = 0
408                 return uintptrBytes(p.log[p.toggle][:n])
409         }
410
411         // Made it through the table without finding anything to log.
412         if !p.eodSent {
413                 // We may not have space to append this to the partial log buf,
414                 // so we always return a new slice for the end-of-data marker.
415                 p.eodSent = true
416                 return uintptrBytes(eod[:])
417         }
418
419         // Finally done. Clean up and return nil.
420         p.flushing = false
421         if !atomic.Cas(&p.handoff, p.handoff, 0) {
422                 print("runtime: profile flush racing with something\n")
423         }
424         return nil
425 }
426
427 func uintptrBytes(p []uintptr) (ret []byte) {
428         pp := (*slice)(unsafe.Pointer(&p))
429         rp := (*slice)(unsafe.Pointer(&ret))
430
431         rp.array = pp.array
432         rp.len = pp.len * int(unsafe.Sizeof(p[0]))
433         rp.cap = rp.len
434
435         return
436 }
437
438 // CPUProfile returns the next chunk of binary CPU profiling stack trace data,
439 // blocking until data is available. If profiling is turned off and all the profile
440 // data accumulated while it was on has been returned, CPUProfile returns nil.
441 // The caller must save the returned data before calling CPUProfile again.
442 //
443 // Most clients should use the runtime/pprof package or
444 // the testing package's -test.cpuprofile flag instead of calling
445 // CPUProfile directly.
446 func CPUProfile() []byte {
447         return cpuprof.getprofile()
448 }
449
450 //go:linkname runtime_pprof_runtime_cyclesPerSecond runtime/pprof.runtime_cyclesPerSecond
451 func runtime_pprof_runtime_cyclesPerSecond() int64 {
452         return tickspersecond()
453 }