]> Cypherpunks.ru repositories - gostls13.git/blob - src/runtime/mfinal.go
runtime: decrease STW pause for goroutine profile
[gostls13.git] / src / runtime / mfinal.go
1 // Copyright 2009 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 // Garbage collector: finalizers and block profiling.
6
7 package runtime
8
9 import (
10         "internal/abi"
11         "internal/goarch"
12         "runtime/internal/atomic"
13         "unsafe"
14 )
15
16 // finblock is an array of finalizers to be executed. finblocks are
17 // arranged in a linked list for the finalizer queue.
18 //
19 // finblock is allocated from non-GC'd memory, so any heap pointers
20 // must be specially handled. GC currently assumes that the finalizer
21 // queue does not grow during marking (but it can shrink).
22 //
23 //go:notinheap
24 type finblock struct {
25         alllink *finblock
26         next    *finblock
27         cnt     uint32
28         _       int32
29         fin     [(_FinBlockSize - 2*goarch.PtrSize - 2*4) / unsafe.Sizeof(finalizer{})]finalizer
30 }
31
32 var finlock mutex  // protects the following variables
33 var fing *g        // goroutine that runs finalizers
34 var finq *finblock // list of finalizers that are to be executed
35 var finc *finblock // cache of free blocks
36 var finptrmask [_FinBlockSize / goarch.PtrSize / 8]byte
37 var fingwait bool
38 var fingwake bool
39 var allfin *finblock // list of all blocks
40
41 // NOTE: Layout known to queuefinalizer.
42 type finalizer struct {
43         fn   *funcval       // function to call (may be a heap pointer)
44         arg  unsafe.Pointer // ptr to object (may be a heap pointer)
45         nret uintptr        // bytes of return values from fn
46         fint *_type         // type of first argument of fn
47         ot   *ptrtype       // type of ptr to object (may be a heap pointer)
48 }
49
50 var finalizer1 = [...]byte{
51         // Each Finalizer is 5 words, ptr ptr INT ptr ptr (INT = uintptr here)
52         // Each byte describes 8 words.
53         // Need 8 Finalizers described by 5 bytes before pattern repeats:
54         //      ptr ptr INT ptr ptr
55         //      ptr ptr INT ptr ptr
56         //      ptr ptr INT ptr ptr
57         //      ptr ptr INT ptr ptr
58         //      ptr ptr INT ptr ptr
59         //      ptr ptr INT ptr ptr
60         //      ptr ptr INT ptr ptr
61         //      ptr ptr INT ptr ptr
62         // aka
63         //
64         //      ptr ptr INT ptr ptr ptr ptr INT
65         //      ptr ptr ptr ptr INT ptr ptr ptr
66         //      ptr INT ptr ptr ptr ptr INT ptr
67         //      ptr ptr ptr INT ptr ptr ptr ptr
68         //      INT ptr ptr ptr ptr INT ptr ptr
69         //
70         // Assumptions about Finalizer layout checked below.
71         1<<0 | 1<<1 | 0<<2 | 1<<3 | 1<<4 | 1<<5 | 1<<6 | 0<<7,
72         1<<0 | 1<<1 | 1<<2 | 1<<3 | 0<<4 | 1<<5 | 1<<6 | 1<<7,
73         1<<0 | 0<<1 | 1<<2 | 1<<3 | 1<<4 | 1<<5 | 0<<6 | 1<<7,
74         1<<0 | 1<<1 | 1<<2 | 0<<3 | 1<<4 | 1<<5 | 1<<6 | 1<<7,
75         0<<0 | 1<<1 | 1<<2 | 1<<3 | 1<<4 | 0<<5 | 1<<6 | 1<<7,
76 }
77
78 func queuefinalizer(p unsafe.Pointer, fn *funcval, nret uintptr, fint *_type, ot *ptrtype) {
79         if gcphase != _GCoff {
80                 // Currently we assume that the finalizer queue won't
81                 // grow during marking so we don't have to rescan it
82                 // during mark termination. If we ever need to lift
83                 // this assumption, we can do it by adding the
84                 // necessary barriers to queuefinalizer (which it may
85                 // have automatically).
86                 throw("queuefinalizer during GC")
87         }
88
89         lock(&finlock)
90         if finq == nil || finq.cnt == uint32(len(finq.fin)) {
91                 if finc == nil {
92                         finc = (*finblock)(persistentalloc(_FinBlockSize, 0, &memstats.gcMiscSys))
93                         finc.alllink = allfin
94                         allfin = finc
95                         if finptrmask[0] == 0 {
96                                 // Build pointer mask for Finalizer array in block.
97                                 // Check assumptions made in finalizer1 array above.
98                                 if (unsafe.Sizeof(finalizer{}) != 5*goarch.PtrSize ||
99                                         unsafe.Offsetof(finalizer{}.fn) != 0 ||
100                                         unsafe.Offsetof(finalizer{}.arg) != goarch.PtrSize ||
101                                         unsafe.Offsetof(finalizer{}.nret) != 2*goarch.PtrSize ||
102                                         unsafe.Offsetof(finalizer{}.fint) != 3*goarch.PtrSize ||
103                                         unsafe.Offsetof(finalizer{}.ot) != 4*goarch.PtrSize) {
104                                         throw("finalizer out of sync")
105                                 }
106                                 for i := range finptrmask {
107                                         finptrmask[i] = finalizer1[i%len(finalizer1)]
108                                 }
109                         }
110                 }
111                 block := finc
112                 finc = block.next
113                 block.next = finq
114                 finq = block
115         }
116         f := &finq.fin[finq.cnt]
117         atomic.Xadd(&finq.cnt, +1) // Sync with markroots
118         f.fn = fn
119         f.nret = nret
120         f.fint = fint
121         f.ot = ot
122         f.arg = p
123         fingwake = true
124         unlock(&finlock)
125 }
126
127 //go:nowritebarrier
128 func iterate_finq(callback func(*funcval, unsafe.Pointer, uintptr, *_type, *ptrtype)) {
129         for fb := allfin; fb != nil; fb = fb.alllink {
130                 for i := uint32(0); i < fb.cnt; i++ {
131                         f := &fb.fin[i]
132                         callback(f.fn, f.arg, f.nret, f.fint, f.ot)
133                 }
134         }
135 }
136
137 func wakefing() *g {
138         var res *g
139         lock(&finlock)
140         if fingwait && fingwake {
141                 fingwait = false
142                 fingwake = false
143                 res = fing
144         }
145         unlock(&finlock)
146         return res
147 }
148
149 var (
150         fingCreate  uint32
151         fingRunning bool
152 )
153
154 func createfing() {
155         // start the finalizer goroutine exactly once
156         if fingCreate == 0 && atomic.Cas(&fingCreate, 0, 1) {
157                 go runfinq()
158         }
159 }
160
161 // This is the goroutine that runs all of the finalizers
162 func runfinq() {
163         var (
164                 frame    unsafe.Pointer
165                 framecap uintptr
166                 argRegs  int
167         )
168
169         gp := getg()
170         lock(&finlock)
171         fing = gp
172         unlock(&finlock)
173
174         for {
175                 lock(&finlock)
176                 fb := finq
177                 finq = nil
178                 if fb == nil {
179                         fingwait = true
180                         goparkunlock(&finlock, waitReasonFinalizerWait, traceEvGoBlock, 1)
181                         continue
182                 }
183                 argRegs = intArgRegs
184                 unlock(&finlock)
185                 if raceenabled {
186                         racefingo()
187                 }
188                 for fb != nil {
189                         for i := fb.cnt; i > 0; i-- {
190                                 f := &fb.fin[i-1]
191
192                                 var regs abi.RegArgs
193                                 // The args may be passed in registers or on stack. Even for
194                                 // the register case, we still need the spill slots.
195                                 // TODO: revisit if we remove spill slots.
196                                 //
197                                 // Unfortunately because we can have an arbitrary
198                                 // amount of returns and it would be complex to try and
199                                 // figure out how many of those can get passed in registers,
200                                 // just conservatively assume none of them do.
201                                 framesz := unsafe.Sizeof((any)(nil)) + f.nret
202                                 if framecap < framesz {
203                                         // The frame does not contain pointers interesting for GC,
204                                         // all not yet finalized objects are stored in finq.
205                                         // If we do not mark it as FlagNoScan,
206                                         // the last finalized object is not collected.
207                                         frame = mallocgc(framesz, nil, true)
208                                         framecap = framesz
209                                 }
210
211                                 if f.fint == nil {
212                                         throw("missing type in runfinq")
213                                 }
214                                 r := frame
215                                 if argRegs > 0 {
216                                         r = unsafe.Pointer(&regs.Ints)
217                                 } else {
218                                         // frame is effectively uninitialized
219                                         // memory. That means we have to clear
220                                         // it before writing to it to avoid
221                                         // confusing the write barrier.
222                                         *(*[2]uintptr)(frame) = [2]uintptr{}
223                                 }
224                                 switch f.fint.kind & kindMask {
225                                 case kindPtr:
226                                         // direct use of pointer
227                                         *(*unsafe.Pointer)(r) = f.arg
228                                 case kindInterface:
229                                         ityp := (*interfacetype)(unsafe.Pointer(f.fint))
230                                         // set up with empty interface
231                                         (*eface)(r)._type = &f.ot.typ
232                                         (*eface)(r).data = f.arg
233                                         if len(ityp.mhdr) != 0 {
234                                                 // convert to interface with methods
235                                                 // this conversion is guaranteed to succeed - we checked in SetFinalizer
236                                                 (*iface)(r).tab = assertE2I(ityp, (*eface)(r)._type)
237                                         }
238                                 default:
239                                         throw("bad kind in runfinq")
240                                 }
241                                 fingRunning = true
242                                 reflectcall(nil, unsafe.Pointer(f.fn), frame, uint32(framesz), uint32(framesz), uint32(framesz), &regs)
243                                 fingRunning = false
244
245                                 // Drop finalizer queue heap references
246                                 // before hiding them from markroot.
247                                 // This also ensures these will be
248                                 // clear if we reuse the finalizer.
249                                 f.fn = nil
250                                 f.arg = nil
251                                 f.ot = nil
252                                 atomic.Store(&fb.cnt, i-1)
253                         }
254                         next := fb.next
255                         lock(&finlock)
256                         fb.next = finc
257                         finc = fb
258                         unlock(&finlock)
259                         fb = next
260                 }
261         }
262 }
263
264 // SetFinalizer sets the finalizer associated with obj to the provided
265 // finalizer function. When the garbage collector finds an unreachable block
266 // with an associated finalizer, it clears the association and runs
267 // finalizer(obj) in a separate goroutine. This makes obj reachable again,
268 // but now without an associated finalizer. Assuming that SetFinalizer
269 // is not called again, the next time the garbage collector sees
270 // that obj is unreachable, it will free obj.
271 //
272 // SetFinalizer(obj, nil) clears any finalizer associated with obj.
273 //
274 // The argument obj must be a pointer to an object allocated by calling
275 // new, by taking the address of a composite literal, or by taking the
276 // address of a local variable.
277 // The argument finalizer must be a function that takes a single argument
278 // to which obj's type can be assigned, and can have arbitrary ignored return
279 // values. If either of these is not true, SetFinalizer may abort the
280 // program.
281 //
282 // Finalizers are run in dependency order: if A points at B, both have
283 // finalizers, and they are otherwise unreachable, only the finalizer
284 // for A runs; once A is freed, the finalizer for B can run.
285 // If a cyclic structure includes a block with a finalizer, that
286 // cycle is not guaranteed to be garbage collected and the finalizer
287 // is not guaranteed to run, because there is no ordering that
288 // respects the dependencies.
289 //
290 // The finalizer is scheduled to run at some arbitrary time after the
291 // program can no longer reach the object to which obj points.
292 // There is no guarantee that finalizers will run before a program exits,
293 // so typically they are useful only for releasing non-memory resources
294 // associated with an object during a long-running program.
295 // For example, an os.File object could use a finalizer to close the
296 // associated operating system file descriptor when a program discards
297 // an os.File without calling Close, but it would be a mistake
298 // to depend on a finalizer to flush an in-memory I/O buffer such as a
299 // bufio.Writer, because the buffer would not be flushed at program exit.
300 //
301 // It is not guaranteed that a finalizer will run if the size of *obj is
302 // zero bytes.
303 //
304 // It is not guaranteed that a finalizer will run for objects allocated
305 // in initializers for package-level variables. Such objects may be
306 // linker-allocated, not heap-allocated.
307 //
308 // A finalizer may run as soon as an object becomes unreachable.
309 // In order to use finalizers correctly, the program must ensure that
310 // the object is reachable until it is no longer required.
311 // Objects stored in global variables, or that can be found by tracing
312 // pointers from a global variable, are reachable. For other objects,
313 // pass the object to a call of the KeepAlive function to mark the
314 // last point in the function where the object must be reachable.
315 //
316 // For example, if p points to a struct, such as os.File, that contains
317 // a file descriptor d, and p has a finalizer that closes that file
318 // descriptor, and if the last use of p in a function is a call to
319 // syscall.Write(p.d, buf, size), then p may be unreachable as soon as
320 // the program enters syscall.Write. The finalizer may run at that moment,
321 // closing p.d, causing syscall.Write to fail because it is writing to
322 // a closed file descriptor (or, worse, to an entirely different
323 // file descriptor opened by a different goroutine). To avoid this problem,
324 // call runtime.KeepAlive(p) after the call to syscall.Write.
325 //
326 // A single goroutine runs all finalizers for a program, sequentially.
327 // If a finalizer must run for a long time, it should do so by starting
328 // a new goroutine.
329 func SetFinalizer(obj any, finalizer any) {
330         if debug.sbrk != 0 {
331                 // debug.sbrk never frees memory, so no finalizers run
332                 // (and we don't have the data structures to record them).
333                 return
334         }
335         e := efaceOf(&obj)
336         etyp := e._type
337         if etyp == nil {
338                 throw("runtime.SetFinalizer: first argument is nil")
339         }
340         if etyp.kind&kindMask != kindPtr {
341                 throw("runtime.SetFinalizer: first argument is " + etyp.string() + ", not pointer")
342         }
343         ot := (*ptrtype)(unsafe.Pointer(etyp))
344         if ot.elem == nil {
345                 throw("nil elem type!")
346         }
347
348         // find the containing object
349         base, _, _ := findObject(uintptr(e.data), 0, 0)
350
351         if base == 0 {
352                 // 0-length objects are okay.
353                 if e.data == unsafe.Pointer(&zerobase) {
354                         return
355                 }
356
357                 // Global initializers might be linker-allocated.
358                 //      var Foo = &Object{}
359                 //      func main() {
360                 //              runtime.SetFinalizer(Foo, nil)
361                 //      }
362                 // The relevant segments are: noptrdata, data, bss, noptrbss.
363                 // We cannot assume they are in any order or even contiguous,
364                 // due to external linking.
365                 for datap := &firstmoduledata; datap != nil; datap = datap.next {
366                         if datap.noptrdata <= uintptr(e.data) && uintptr(e.data) < datap.enoptrdata ||
367                                 datap.data <= uintptr(e.data) && uintptr(e.data) < datap.edata ||
368                                 datap.bss <= uintptr(e.data) && uintptr(e.data) < datap.ebss ||
369                                 datap.noptrbss <= uintptr(e.data) && uintptr(e.data) < datap.enoptrbss {
370                                 return
371                         }
372                 }
373                 throw("runtime.SetFinalizer: pointer not in allocated block")
374         }
375
376         if uintptr(e.data) != base {
377                 // As an implementation detail we allow to set finalizers for an inner byte
378                 // of an object if it could come from tiny alloc (see mallocgc for details).
379                 if ot.elem == nil || ot.elem.ptrdata != 0 || ot.elem.size >= maxTinySize {
380                         throw("runtime.SetFinalizer: pointer not at beginning of allocated block")
381                 }
382         }
383
384         f := efaceOf(&finalizer)
385         ftyp := f._type
386         if ftyp == nil {
387                 // switch to system stack and remove finalizer
388                 systemstack(func() {
389                         removefinalizer(e.data)
390                 })
391                 return
392         }
393
394         if ftyp.kind&kindMask != kindFunc {
395                 throw("runtime.SetFinalizer: second argument is " + ftyp.string() + ", not a function")
396         }
397         ft := (*functype)(unsafe.Pointer(ftyp))
398         if ft.dotdotdot() {
399                 throw("runtime.SetFinalizer: cannot pass " + etyp.string() + " to finalizer " + ftyp.string() + " because dotdotdot")
400         }
401         if ft.inCount != 1 {
402                 throw("runtime.SetFinalizer: cannot pass " + etyp.string() + " to finalizer " + ftyp.string())
403         }
404         fint := ft.in()[0]
405         switch {
406         case fint == etyp:
407                 // ok - same type
408                 goto okarg
409         case fint.kind&kindMask == kindPtr:
410                 if (fint.uncommon() == nil || etyp.uncommon() == nil) && (*ptrtype)(unsafe.Pointer(fint)).elem == ot.elem {
411                         // ok - not same type, but both pointers,
412                         // one or the other is unnamed, and same element type, so assignable.
413                         goto okarg
414                 }
415         case fint.kind&kindMask == kindInterface:
416                 ityp := (*interfacetype)(unsafe.Pointer(fint))
417                 if len(ityp.mhdr) == 0 {
418                         // ok - satisfies empty interface
419                         goto okarg
420                 }
421                 if iface := assertE2I2(ityp, *efaceOf(&obj)); iface.tab != nil {
422                         goto okarg
423                 }
424         }
425         throw("runtime.SetFinalizer: cannot pass " + etyp.string() + " to finalizer " + ftyp.string())
426 okarg:
427         // compute size needed for return parameters
428         nret := uintptr(0)
429         for _, t := range ft.out() {
430                 nret = alignUp(nret, uintptr(t.align)) + uintptr(t.size)
431         }
432         nret = alignUp(nret, goarch.PtrSize)
433
434         // make sure we have a finalizer goroutine
435         createfing()
436
437         systemstack(func() {
438                 if !addfinalizer(e.data, (*funcval)(f.data), nret, fint, ot) {
439                         throw("runtime.SetFinalizer: finalizer already set")
440                 }
441         })
442 }
443
444 // Mark KeepAlive as noinline so that it is easily detectable as an intrinsic.
445 //
446 //go:noinline
447
448 // KeepAlive marks its argument as currently reachable.
449 // This ensures that the object is not freed, and its finalizer is not run,
450 // before the point in the program where KeepAlive is called.
451 //
452 // A very simplified example showing where KeepAlive is required:
453 //
454 //      type File struct { d int }
455 //      d, err := syscall.Open("/file/path", syscall.O_RDONLY, 0)
456 //      // ... do something if err != nil ...
457 //      p := &File{d}
458 //      runtime.SetFinalizer(p, func(p *File) { syscall.Close(p.d) })
459 //      var buf [10]byte
460 //      n, err := syscall.Read(p.d, buf[:])
461 //      // Ensure p is not finalized until Read returns.
462 //      runtime.KeepAlive(p)
463 //      // No more uses of p after this point.
464 //
465 // Without the KeepAlive call, the finalizer could run at the start of
466 // syscall.Read, closing the file descriptor before syscall.Read makes
467 // the actual system call.
468 //
469 // Note: KeepAlive should only be used to prevent finalizers from
470 // running prematurely. In particular, when used with unsafe.Pointer,
471 // the rules for valid uses of unsafe.Pointer still apply.
472 func KeepAlive(x any) {
473         // Introduce a use of x that the compiler can't eliminate.
474         // This makes sure x is alive on entry. We need x to be alive
475         // on entry for "defer runtime.KeepAlive(x)"; see issue 21402.
476         if cgoAlwaysFalse {
477                 println(x)
478         }
479 }