]> Cypherpunks.ru repositories - gostls13.git/blob - src/runtime/mgcpacer.go
runtime: implement GC pacer redesign
[gostls13.git] / src / runtime / mgcpacer.go
1 // Copyright 2021 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 package runtime
6
7 import (
8         "internal/cpu"
9         "internal/goexperiment"
10         "runtime/internal/atomic"
11         "unsafe"
12 )
13
14 const (
15         // gcGoalUtilization is the goal CPU utilization for
16         // marking as a fraction of GOMAXPROCS.
17         gcGoalUtilization = goexperiment.PacerRedesignInt*gcBackgroundUtilization +
18                 (1-goexperiment.PacerRedesignInt)*(gcBackgroundUtilization+0.05)
19
20         // gcBackgroundUtilization is the fixed CPU utilization for background
21         // marking. It must be <= gcGoalUtilization. The difference between
22         // gcGoalUtilization and gcBackgroundUtilization will be made up by
23         // mark assists. The scheduler will aim to use within 50% of this
24         // goal.
25         //
26         // Setting this to < gcGoalUtilization avoids saturating the trigger
27         // feedback controller when there are no assists, which allows it to
28         // better control CPU and heap growth. However, the larger the gap,
29         // the more mutator assists are expected to happen, which impact
30         // mutator latency.
31         //
32         // If goexperiment.PacerRedesign, the trigger feedback controller
33         // is replaced with an estimate of the mark/cons ratio that doesn't
34         // have the same saturation issues, so this is set equal to
35         // gcGoalUtilization.
36         gcBackgroundUtilization = 0.25
37
38         // gcCreditSlack is the amount of scan work credit that can
39         // accumulate locally before updating gcController.heapScanWork and,
40         // optionally, gcController.bgScanCredit. Lower values give a more
41         // accurate assist ratio and make it more likely that assists will
42         // successfully steal background credit. Higher values reduce memory
43         // contention.
44         gcCreditSlack = 2000
45
46         // gcAssistTimeSlack is the nanoseconds of mutator assist time that
47         // can accumulate on a P before updating gcController.assistTime.
48         gcAssistTimeSlack = 5000
49
50         // gcOverAssistWork determines how many extra units of scan work a GC
51         // assist does when an assist happens. This amortizes the cost of an
52         // assist by pre-paying for this many bytes of future allocations.
53         gcOverAssistWork = 64 << 10
54
55         // defaultHeapMinimum is the value of heapMinimum for GOGC==100.
56         defaultHeapMinimum = goexperiment.PacerRedesignInt*(512<<10) +
57                 (1-goexperiment.PacerRedesignInt)*(4<<20)
58
59         // scannableStackSizeSlack is the bytes of stack space allocated or freed
60         // that can accumulate on a P before updating gcController.stackSize.
61         scannableStackSizeSlack = 8 << 10
62 )
63
64 func init() {
65         if offset := unsafe.Offsetof(gcController.heapLive); offset%8 != 0 {
66                 println(offset)
67                 throw("gcController.heapLive not aligned to 8 bytes")
68         }
69 }
70
71 // gcController implements the GC pacing controller that determines
72 // when to trigger concurrent garbage collection and how much marking
73 // work to do in mutator assists and background marking.
74 //
75 // It uses a feedback control algorithm to adjust the gcController.trigger
76 // trigger based on the heap growth and GC CPU utilization each cycle.
77 // This algorithm optimizes for heap growth to match GOGC and for CPU
78 // utilization between assist and background marking to be 25% of
79 // GOMAXPROCS. The high-level design of this algorithm is documented
80 // at https://golang.org/s/go15gcpacing.
81 //
82 // All fields of gcController are used only during a single mark
83 // cycle.
84 var gcController gcControllerState
85
86 type gcControllerState struct {
87         // Initialized from $GOGC. GOGC=off means no GC.
88         //
89         // Updated atomically with mheap_.lock held or during a STW.
90         // Safe to read atomically at any time, or non-atomically with
91         // mheap_.lock or STW.
92         gcPercent int32
93
94         _ uint32 // padding so following 64-bit values are 8-byte aligned
95
96         // heapMinimum is the minimum heap size at which to trigger GC.
97         // For small heaps, this overrides the usual GOGC*live set rule.
98         //
99         // When there is a very small live set but a lot of allocation, simply
100         // collecting when the heap reaches GOGC*live results in many GC
101         // cycles and high total per-GC overhead. This minimum amortizes this
102         // per-GC overhead while keeping the heap reasonably small.
103         //
104         // During initialization this is set to 4MB*GOGC/100. In the case of
105         // GOGC==0, this will set heapMinimum to 0, resulting in constant
106         // collection even when the heap size is small, which is useful for
107         // debugging.
108         heapMinimum uint64
109
110         // triggerRatio is the heap growth ratio that triggers marking.
111         //
112         // E.g., if this is 0.6, then GC should start when the live
113         // heap has reached 1.6 times the heap size marked by the
114         // previous cycle. This should be ≤ GOGC/100 so the trigger
115         // heap size is less than the goal heap size. This is set
116         // during mark termination for the next cycle's trigger.
117         //
118         // Protected by mheap_.lock or a STW.
119         //
120         // Used if !goexperiment.PacerRedesign.
121         triggerRatio float64
122
123         // trigger is the heap size that triggers marking.
124         //
125         // When heapLive ≥ trigger, the mark phase will start.
126         // This is also the heap size by which proportional sweeping
127         // must be complete.
128         //
129         // This is computed from triggerRatio during mark termination
130         // for the next cycle's trigger.
131         //
132         // Protected by mheap_.lock or a STW.
133         trigger uint64
134
135         // consMark is the estimated per-CPU consMark ratio for the application.
136         //
137         // It represents the ratio between the application's allocation
138         // rate, as bytes allocated per CPU-time, and the GC's scan rate,
139         // as bytes scanned per CPU-time.
140         // The units of this ratio are (B / cpu-ns) / (B / cpu-ns).
141         //
142         // At a high level, this value is computed as the bytes of memory
143         // allocated (cons) per unit of scan work completed (mark) in a GC
144         // cycle, divided by the CPU time spent on each activity.
145         //
146         // Updated at the end of each GC cycle, in endCycle.
147         //
148         // For goexperiment.PacerRedesign.
149         consMark float64
150
151         // consMarkController holds the state for the mark-cons ratio
152         // estimation over time.
153         //
154         // Its purpose is to smooth out noisiness in the computation of
155         // consMark; see consMark for details.
156         //
157         // For goexperiment.PacerRedesign.
158         consMarkController piController
159
160         // heapGoal is the goal heapLive for when next GC ends.
161         // Set to ^uint64(0) if disabled.
162         //
163         // Read and written atomically, unless the world is stopped.
164         heapGoal uint64
165
166         // lastHeapGoal is the value of heapGoal for the previous GC.
167         // Note that this is distinct from the last value heapGoal had,
168         // because it could change if e.g. gcPercent changes.
169         //
170         // Read and written with the world stopped or with mheap_.lock held.
171         lastHeapGoal uint64
172
173         // heapLive is the number of bytes considered live by the GC.
174         // That is: retained by the most recent GC plus allocated
175         // since then. heapLive ≤ memstats.heapAlloc, since heapAlloc includes
176         // unmarked objects that have not yet been swept (and hence goes up as we
177         // allocate and down as we sweep) while heapLive excludes these
178         // objects (and hence only goes up between GCs).
179         //
180         // This is updated atomically without locking. To reduce
181         // contention, this is updated only when obtaining a span from
182         // an mcentral and at this point it counts all of the
183         // unallocated slots in that span (which will be allocated
184         // before that mcache obtains another span from that
185         // mcentral). Hence, it slightly overestimates the "true" live
186         // heap size. It's better to overestimate than to
187         // underestimate because 1) this triggers the GC earlier than
188         // necessary rather than potentially too late and 2) this
189         // leads to a conservative GC rate rather than a GC rate that
190         // is potentially too low.
191         //
192         // Reads should likewise be atomic (or during STW).
193         //
194         // Whenever this is updated, call traceHeapAlloc() and
195         // this gcControllerState's revise() method.
196         heapLive uint64
197
198         // heapScan is the number of bytes of "scannable" heap. This
199         // is the live heap (as counted by heapLive), but omitting
200         // no-scan objects and no-scan tails of objects.
201         //
202         // For !goexperiment.PacerRedesign: Whenever this is updated,
203         // call this gcControllerState's revise() method. It is read
204         // and written atomically or with the world stopped.
205         //
206         // For goexperiment.PacerRedesign: This value is fixed at the
207         // start of a GC cycle, so during a GC cycle it is safe to
208         // read without atomics, and it represents the maximum scannable
209         // heap.
210         heapScan uint64
211
212         // lastHeapScan is the number of bytes of heap that were scanned
213         // last GC cycle. It is the same as heapMarked, but only
214         // includes the "scannable" parts of objects.
215         //
216         // Updated when the world is stopped.
217         lastHeapScan uint64
218
219         // stackScan is a snapshot of scannableStackSize taken at each GC
220         // STW pause and is used in pacing decisions.
221         //
222         // Updated only while the world is stopped.
223         stackScan uint64
224
225         // scannableStackSize is the amount of allocated goroutine stack space in
226         // use by goroutines.
227         //
228         // This number tracks allocated goroutine stack space rather than used
229         // goroutine stack space (i.e. what is actually scanned) because used
230         // goroutine stack space is much harder to measure cheaply. By using
231         // allocated space, we make an overestimate; this is OK, it's better
232         // to conservatively overcount than undercount.
233         //
234         // Read and updated atomically.
235         scannableStackSize uint64
236
237         // globalsScan is the total amount of global variable space
238         // that is scannable.
239         //
240         // Read and updated atomically.
241         globalsScan uint64
242
243         // heapMarked is the number of bytes marked by the previous
244         // GC. After mark termination, heapLive == heapMarked, but
245         // unlike heapLive, heapMarked does not change until the
246         // next mark termination.
247         heapMarked uint64
248
249         // heapScanWork is the total heap scan work performed this cycle.
250         // stackScanWork is the total stack scan work performed this cycle.
251         // globalsScanWork is the total globals scan work performed this cycle.
252         //
253         // These are updated atomically during the cycle. Updates occur in
254         // bounded batches, since they are both written and read
255         // throughout the cycle. At the end of the cycle, heapScanWork is how
256         // much of the retained heap is scannable.
257         //
258         // Currently these are measured in bytes. For most uses, this is an
259         // opaque unit of work, but for estimation the definition is important.
260         //
261         // Note that stackScanWork includes all allocated space, not just the
262         // size of the stack itself, mirroring stackSize.
263         //
264         // For !goexperiment.PacerRedesign, stackScanWork and globalsScanWork
265         // are always zero.
266         heapScanWork    atomic.Int64
267         stackScanWork   atomic.Int64
268         globalsScanWork atomic.Int64
269
270         // bgScanCredit is the scan work credit accumulated by the
271         // concurrent background scan. This credit is accumulated by
272         // the background scan and stolen by mutator assists. This is
273         // updated atomically. Updates occur in bounded batches, since
274         // it is both written and read throughout the cycle.
275         bgScanCredit int64
276
277         // assistTime is the nanoseconds spent in mutator assists
278         // during this cycle. This is updated atomically. Updates
279         // occur in bounded batches, since it is both written and read
280         // throughout the cycle.
281         assistTime int64
282
283         // dedicatedMarkTime is the nanoseconds spent in dedicated
284         // mark workers during this cycle. This is updated atomically
285         // at the end of the concurrent mark phase.
286         dedicatedMarkTime int64
287
288         // fractionalMarkTime is the nanoseconds spent in the
289         // fractional mark worker during this cycle. This is updated
290         // atomically throughout the cycle and will be up-to-date if
291         // the fractional mark worker is not currently running.
292         fractionalMarkTime int64
293
294         // idleMarkTime is the nanoseconds spent in idle marking
295         // during this cycle. This is updated atomically throughout
296         // the cycle.
297         idleMarkTime int64
298
299         // markStartTime is the absolute start time in nanoseconds
300         // that assists and background mark workers started.
301         markStartTime int64
302
303         // dedicatedMarkWorkersNeeded is the number of dedicated mark
304         // workers that need to be started. This is computed at the
305         // beginning of each cycle and decremented atomically as
306         // dedicated mark workers get started.
307         dedicatedMarkWorkersNeeded int64
308
309         // assistWorkPerByte is the ratio of scan work to allocated
310         // bytes that should be performed by mutator assists. This is
311         // computed at the beginning of each cycle and updated every
312         // time heapScan is updated.
313         assistWorkPerByte atomic.Float64
314
315         // assistBytesPerWork is 1/assistWorkPerByte.
316         //
317         // Note that because this is read and written independently
318         // from assistWorkPerByte users may notice a skew between
319         // the two values, and such a state should be safe.
320         assistBytesPerWork atomic.Float64
321
322         // fractionalUtilizationGoal is the fraction of wall clock
323         // time that should be spent in the fractional mark worker on
324         // each P that isn't running a dedicated worker.
325         //
326         // For example, if the utilization goal is 25% and there are
327         // no dedicated workers, this will be 0.25. If the goal is
328         // 25%, there is one dedicated worker, and GOMAXPROCS is 5,
329         // this will be 0.05 to make up the missing 5%.
330         //
331         // If this is zero, no fractional workers are needed.
332         fractionalUtilizationGoal float64
333
334         // test indicates that this is a test-only copy of gcControllerState.
335         test bool
336
337         _ cpu.CacheLinePad
338 }
339
340 func (c *gcControllerState) init(gcPercent int32) {
341         c.heapMinimum = defaultHeapMinimum
342
343         if goexperiment.PacerRedesign {
344                 c.consMarkController = piController{
345                         // Tuned first via the Ziegler-Nichols process in simulation,
346                         // then the integral time was manually tuned against real-world
347                         // applications to deal with noisiness in the measured cons/mark
348                         // ratio.
349                         kp: 0.9,
350                         ti: 4.0,
351
352                         // An update is done once per GC cycle.
353                         period: 1,
354
355                         // Set a high reset time in GC cycles.
356                         // This is inversely proportional to the rate at which we
357                         // accumulate error from clipping. By making this very high
358                         // we make the accumulation slow. In general, clipping is
359                         // OK in our situation, hence the choice.
360                         //
361                         // Tune this if we get unintended effects from clipping for
362                         // a long time.
363                         tt:  1000,
364                         min: -1000,
365                         max: 1000,
366                 }
367         } else {
368                 // Set a reasonable initial GC trigger.
369                 c.triggerRatio = 7 / 8.0
370
371                 // Fake a heapMarked value so it looks like a trigger at
372                 // heapMinimum is the appropriate growth from heapMarked.
373                 // This will go into computing the initial GC goal.
374                 c.heapMarked = uint64(float64(c.heapMinimum) / (1 + c.triggerRatio))
375         }
376
377         // This will also compute and set the GC trigger and goal.
378         c.setGCPercent(gcPercent)
379 }
380
381 // startCycle resets the GC controller's state and computes estimates
382 // for a new GC cycle. The caller must hold worldsema and the world
383 // must be stopped.
384 func (c *gcControllerState) startCycle(markStartTime int64, procs int) {
385         c.heapScanWork.Store(0)
386         c.stackScanWork.Store(0)
387         c.globalsScanWork.Store(0)
388         c.bgScanCredit = 0
389         c.assistTime = 0
390         c.dedicatedMarkTime = 0
391         c.fractionalMarkTime = 0
392         c.idleMarkTime = 0
393         c.markStartTime = markStartTime
394         c.stackScan = atomic.Load64(&c.scannableStackSize)
395
396         // Ensure that the heap goal is at least a little larger than
397         // the current live heap size. This may not be the case if GC
398         // start is delayed or if the allocation that pushed gcController.heapLive
399         // over trigger is large or if the trigger is really close to
400         // GOGC. Assist is proportional to this distance, so enforce a
401         // minimum distance, even if it means going over the GOGC goal
402         // by a tiny bit.
403         if goexperiment.PacerRedesign {
404                 if c.heapGoal < c.heapLive+64<<10 {
405                         c.heapGoal = c.heapLive + 64<<10
406                 }
407         } else {
408                 if c.heapGoal < c.heapLive+1<<20 {
409                         c.heapGoal = c.heapLive + 1<<20
410                 }
411         }
412
413         // Compute the background mark utilization goal. In general,
414         // this may not come out exactly. We round the number of
415         // dedicated workers so that the utilization is closest to
416         // 25%. For small GOMAXPROCS, this would introduce too much
417         // error, so we add fractional workers in that case.
418         totalUtilizationGoal := float64(procs) * gcBackgroundUtilization
419         c.dedicatedMarkWorkersNeeded = int64(totalUtilizationGoal + 0.5)
420         utilError := float64(c.dedicatedMarkWorkersNeeded)/totalUtilizationGoal - 1
421         const maxUtilError = 0.3
422         if utilError < -maxUtilError || utilError > maxUtilError {
423                 // Rounding put us more than 30% off our goal. With
424                 // gcBackgroundUtilization of 25%, this happens for
425                 // GOMAXPROCS<=3 or GOMAXPROCS=6. Enable fractional
426                 // workers to compensate.
427                 if float64(c.dedicatedMarkWorkersNeeded) > totalUtilizationGoal {
428                         // Too many dedicated workers.
429                         c.dedicatedMarkWorkersNeeded--
430                 }
431                 c.fractionalUtilizationGoal = (totalUtilizationGoal - float64(c.dedicatedMarkWorkersNeeded)) / float64(procs)
432         } else {
433                 c.fractionalUtilizationGoal = 0
434         }
435
436         // In STW mode, we just want dedicated workers.
437         if debug.gcstoptheworld > 0 {
438                 c.dedicatedMarkWorkersNeeded = int64(procs)
439                 c.fractionalUtilizationGoal = 0
440         }
441
442         // Clear per-P state
443         for _, p := range allp {
444                 p.gcAssistTime = 0
445                 p.gcFractionalMarkTime = 0
446         }
447
448         // Compute initial values for controls that are updated
449         // throughout the cycle.
450         c.revise()
451
452         if debug.gcpacertrace > 0 {
453                 assistRatio := c.assistWorkPerByte.Load()
454                 print("pacer: assist ratio=", assistRatio,
455                         " (scan ", gcController.heapScan>>20, " MB in ",
456                         work.initialHeapLive>>20, "->",
457                         c.heapGoal>>20, " MB)",
458                         " workers=", c.dedicatedMarkWorkersNeeded,
459                         "+", c.fractionalUtilizationGoal, "\n")
460         }
461 }
462
463 // revise updates the assist ratio during the GC cycle to account for
464 // improved estimates. This should be called whenever gcController.heapScan,
465 // gcController.heapLive, or gcController.heapGoal is updated. It is safe to
466 // call concurrently, but it may race with other calls to revise.
467 //
468 // The result of this race is that the two assist ratio values may not line
469 // up or may be stale. In practice this is OK because the assist ratio
470 // moves slowly throughout a GC cycle, and the assist ratio is a best-effort
471 // heuristic anyway. Furthermore, no part of the heuristic depends on
472 // the two assist ratio values being exact reciprocals of one another, since
473 // the two values are used to convert values from different sources.
474 //
475 // The worst case result of this raciness is that we may miss a larger shift
476 // in the ratio (say, if we decide to pace more aggressively against the
477 // hard heap goal) but even this "hard goal" is best-effort (see #40460).
478 // The dedicated GC should ensure we don't exceed the hard goal by too much
479 // in the rare case we do exceed it.
480 //
481 // It should only be called when gcBlackenEnabled != 0 (because this
482 // is when assists are enabled and the necessary statistics are
483 // available).
484 func (c *gcControllerState) revise() {
485         gcPercent := atomic.Loadint32(&c.gcPercent)
486         if gcPercent < 0 {
487                 // If GC is disabled but we're running a forced GC,
488                 // act like GOGC is huge for the below calculations.
489                 gcPercent = 100000
490         }
491         live := atomic.Load64(&c.heapLive)
492         scan := atomic.Load64(&c.heapScan)
493         work := c.heapScanWork.Load() + c.stackScanWork.Load() + c.globalsScanWork.Load()
494
495         // Assume we're under the soft goal. Pace GC to complete at
496         // heapGoal assuming the heap is in steady-state.
497         heapGoal := int64(atomic.Load64(&c.heapGoal))
498
499         var scanWorkExpected int64
500         if goexperiment.PacerRedesign {
501                 // The expected scan work is computed as the amount of bytes scanned last
502                 // GC cycle, plus our estimate of stacks and globals work for this cycle.
503                 scanWorkExpected = int64(c.lastHeapScan + c.stackScan + c.globalsScan)
504
505                 // maxScanWork is a worst-case estimate of the amount of scan work that
506                 // needs to be performed in this GC cycle. Specifically, it represents
507                 // the case where *all* scannable memory turns out to be live.
508                 maxScanWork := int64(scan + c.stackScan + c.globalsScan)
509                 if work > scanWorkExpected {
510                         // We've already done more scan work than expected. Because our expectation
511                         // is based on a steady-state scannable heap size, we assume this means our
512                         // heap is growing. Compute a new heap goal that takes our existing runway
513                         // computed for scanWorkExpected and extrapolates it to maxScanWork, the worst-case
514                         // scan work. This keeps our assist ratio stable if the heap continues to grow.
515                         //
516                         // The effect of this mechanism is that assists stay flat in the face of heap
517                         // growths. It's OK to use more memory this cycle to scan all the live heap,
518                         // because the next GC cycle is inevitably going to use *at least* that much
519                         // memory anyway.
520                         heapGoal = int64(float64(heapGoal-int64(c.trigger))/float64(scanWorkExpected)*float64(maxScanWork)) + int64(c.trigger)
521                         scanWorkExpected = maxScanWork
522
523                         // hardGoal is a hard limit on the amount that we're willing to push back the
524                         // heap goal, and that's twice the heap goal (i.e. if GOGC=100 and the heap and/or
525                         // stacks and/or globals grow to twice their size, this limits the current GC cycle's
526                         // growth to 4x the original live heap's size).
527                         //
528                         // This maintains the invariant that we use no more memory than the next GC cycle
529                         // will anyway.
530                         hardGoal := int64((1.0 + float64(gcPercent)/100.0) * float64(heapGoal))
531                         if heapGoal > hardGoal {
532                                 heapGoal = hardGoal
533                         }
534                 }
535                 if int64(live) > heapGoal {
536                         // We're already past our heap goal, even the extrapolated one.
537                         // Leave ourselves some extra runway, so in the worst case we
538                         // finish by that point.
539                         const maxOvershoot = 1.1
540                         heapGoal = int64(float64(heapGoal) * maxOvershoot)
541
542                         // Compute the upper bound on the scan work remaining.
543                         scanWorkExpected = maxScanWork
544                 }
545         } else {
546                 // Compute the expected scan work remaining.
547                 //
548                 // This is estimated based on the expected
549                 // steady-state scannable heap. For example, with
550                 // GOGC=100, only half of the scannable heap is
551                 // expected to be live, so that's what we target.
552                 //
553                 // (This is a float calculation to avoid overflowing on
554                 // 100*heapScan.)
555                 scanWorkExpected = int64(float64(scan) * 100 / float64(100+gcPercent))
556                 if int64(live) > heapGoal || work > scanWorkExpected {
557                         // We're past the soft goal, or we've already done more scan
558                         // work than we expected. Pace GC so that in the worst case it
559                         // will complete by the hard goal.
560                         const maxOvershoot = 1.1
561                         heapGoal = int64(float64(heapGoal) * maxOvershoot)
562
563                         // Compute the upper bound on the scan work remaining.
564                         scanWorkExpected = int64(scan)
565                 }
566         }
567
568         // Compute the remaining scan work estimate.
569         //
570         // Note that we currently count allocations during GC as both
571         // scannable heap (heapScan) and scan work completed
572         // (scanWork), so allocation will change this difference
573         // slowly in the soft regime and not at all in the hard
574         // regime.
575         scanWorkRemaining := scanWorkExpected - work
576         if scanWorkRemaining < 1000 {
577                 // We set a somewhat arbitrary lower bound on
578                 // remaining scan work since if we aim a little high,
579                 // we can miss by a little.
580                 //
581                 // We *do* need to enforce that this is at least 1,
582                 // since marking is racy and double-scanning objects
583                 // may legitimately make the remaining scan work
584                 // negative, even in the hard goal regime.
585                 scanWorkRemaining = 1000
586         }
587
588         // Compute the heap distance remaining.
589         heapRemaining := heapGoal - int64(live)
590         if heapRemaining <= 0 {
591                 // This shouldn't happen, but if it does, avoid
592                 // dividing by zero or setting the assist negative.
593                 heapRemaining = 1
594         }
595
596         // Compute the mutator assist ratio so by the time the mutator
597         // allocates the remaining heap bytes up to heapGoal, it will
598         // have done (or stolen) the remaining amount of scan work.
599         // Note that the assist ratio values are updated atomically
600         // but not together. This means there may be some degree of
601         // skew between the two values. This is generally OK as the
602         // values shift relatively slowly over the course of a GC
603         // cycle.
604         assistWorkPerByte := float64(scanWorkRemaining) / float64(heapRemaining)
605         assistBytesPerWork := float64(heapRemaining) / float64(scanWorkRemaining)
606         c.assistWorkPerByte.Store(assistWorkPerByte)
607         c.assistBytesPerWork.Store(assistBytesPerWork)
608 }
609
610 // endCycle computes the trigger ratio (!goexperiment.PacerRedesign)
611 // or the consMark estimate (goexperiment.PacerRedesign) for the next cycle.
612 // Returns the trigger ratio if application, or 0 (goexperiment.PacerRedesign).
613 // userForced indicates whether the current GC cycle was forced
614 // by the application.
615 func (c *gcControllerState) endCycle(now int64, procs int, userForced bool) float64 {
616         // Record last heap goal for the scavenger.
617         // We'll be updating the heap goal soon.
618         gcController.lastHeapGoal = gcController.heapGoal
619
620         // Compute the duration of time for which assists were turned on.
621         assistDuration := now - c.markStartTime
622
623         // Assume background mark hit its utilization goal.
624         utilization := gcBackgroundUtilization
625         // Add assist utilization; avoid divide by zero.
626         if assistDuration > 0 {
627                 utilization += float64(c.assistTime) / float64(assistDuration*int64(procs))
628         }
629
630         if goexperiment.PacerRedesign {
631                 if c.heapLive <= c.trigger {
632                         // Shouldn't happen, but let's be very safe about this in case the
633                         // GC is somehow extremely short.
634                         //
635                         // In this case though, the only reasonable value for c.heapLive-c.trigger
636                         // would be 0, which isn't really all that useful, i.e. the GC was so short
637                         // that it didn't matter.
638                         //
639                         // Ignore this case and don't update anything.
640                         return 0
641                 }
642                 idleUtilization := 0.0
643                 if assistDuration > 0 {
644                         idleUtilization = float64(c.idleMarkTime) / float64(assistDuration*int64(procs))
645                 }
646                 // Determine the cons/mark ratio.
647                 //
648                 // The units we want for the numerator and denominator are both B / cpu-ns.
649                 // We get this by taking the bytes allocated or scanned, and divide by the amount of
650                 // CPU time it took for those operations. For allocations, that CPU time is
651                 //
652                 //    assistDuration * procs * (1 - utilization)
653                 //
654                 // Where utilization includes just background GC workers and assists. It does *not*
655                 // include idle GC work time, because in theory the mutator is free to take that at
656                 // any point.
657                 //
658                 // For scanning, that CPU time is
659                 //
660                 //    assistDuration * procs * (utilization + idleUtilization)
661                 //
662                 // In this case, we *include* idle utilization, because that is additional CPU time that the
663                 // the GC had available to it.
664                 //
665                 // In effect, idle GC time is sort of double-counted here, but it's very weird compared
666                 // to other kinds of GC work, because of how fluid it is. Namely, because the mutator is
667                 // *always* free to take it.
668                 //
669                 // So this calculation is really:
670                 //     (heapLive-trigger) / (assistDuration * procs * (1-utilization)) /
671                 //         (scanWork) / (assistDuration * procs * (utilization+idleUtilization)
672                 //
673                 // Note that because we only care about the ratio, assistDuration and procs cancel out.
674                 scanWork := c.heapScanWork.Load() + c.stackScanWork.Load() + c.globalsScanWork.Load()
675                 currentConsMark := (float64(c.heapLive-c.trigger) * (utilization + idleUtilization)) /
676                         (float64(scanWork) * (1 - utilization))
677
678                 // Update cons/mark controller.
679                 oldConsMark := c.consMark
680                 c.consMark = c.consMarkController.next(c.consMark, currentConsMark)
681
682                 if debug.gcpacertrace > 0 {
683                         printlock()
684                         print("pacer: ", int(utilization*100), "% CPU (", int(gcGoalUtilization*100), " exp.) for ")
685                         print(c.heapScanWork.Load(), "+", c.stackScanWork.Load(), "+", c.globalsScanWork.Load(), " B work (", c.lastHeapScan+c.stackScan+c.globalsScan, " B exp.) ")
686                         print("in ", c.trigger, " B -> ", c.heapLive, " B (∆goal ", int64(c.heapLive)-int64(c.heapGoal), ", cons/mark ", oldConsMark, ")")
687                         println()
688                         printunlock()
689                 }
690                 return 0
691         }
692
693         // !goexperiment.PacerRedesign below.
694
695         if userForced {
696                 // Forced GC means this cycle didn't start at the
697                 // trigger, so where it finished isn't good
698                 // information about how to adjust the trigger.
699                 // Just leave it where it is.
700                 return c.triggerRatio
701         }
702
703         // Proportional response gain for the trigger controller. Must
704         // be in [0, 1]. Lower values smooth out transient effects but
705         // take longer to respond to phase changes. Higher values
706         // react to phase changes quickly, but are more affected by
707         // transient changes. Values near 1 may be unstable.
708         const triggerGain = 0.5
709
710         // Compute next cycle trigger ratio. First, this computes the
711         // "error" for this cycle; that is, how far off the trigger
712         // was from what it should have been, accounting for both heap
713         // growth and GC CPU utilization. We compute the actual heap
714         // growth during this cycle and scale that by how far off from
715         // the goal CPU utilization we were (to estimate the heap
716         // growth if we had the desired CPU utilization). The
717         // difference between this estimate and the GOGC-based goal
718         // heap growth is the error.
719         goalGrowthRatio := c.effectiveGrowthRatio()
720         actualGrowthRatio := float64(c.heapLive)/float64(c.heapMarked) - 1
721         triggerError := goalGrowthRatio - c.triggerRatio - utilization/gcGoalUtilization*(actualGrowthRatio-c.triggerRatio)
722
723         // Finally, we adjust the trigger for next time by this error,
724         // damped by the proportional gain.
725         triggerRatio := c.triggerRatio + triggerGain*triggerError
726
727         if debug.gcpacertrace > 0 {
728                 // Print controller state in terms of the design
729                 // document.
730                 H_m_prev := c.heapMarked
731                 h_t := c.triggerRatio
732                 H_T := c.trigger
733                 h_a := actualGrowthRatio
734                 H_a := c.heapLive
735                 h_g := goalGrowthRatio
736                 H_g := int64(float64(H_m_prev) * (1 + h_g))
737                 u_a := utilization
738                 u_g := gcGoalUtilization
739                 W_a := c.heapScanWork.Load()
740                 print("pacer: H_m_prev=", H_m_prev,
741                         " h_t=", h_t, " H_T=", H_T,
742                         " h_a=", h_a, " H_a=", H_a,
743                         " h_g=", h_g, " H_g=", H_g,
744                         " u_a=", u_a, " u_g=", u_g,
745                         " W_a=", W_a,
746                         " goalΔ=", goalGrowthRatio-h_t,
747                         " actualΔ=", h_a-h_t,
748                         " u_a/u_g=", u_a/u_g,
749                         "\n")
750         }
751
752         return triggerRatio
753 }
754
755 // enlistWorker encourages another dedicated mark worker to start on
756 // another P if there are spare worker slots. It is used by putfull
757 // when more work is made available.
758 //
759 //go:nowritebarrier
760 func (c *gcControllerState) enlistWorker() {
761         // If there are idle Ps, wake one so it will run an idle worker.
762         // NOTE: This is suspected of causing deadlocks. See golang.org/issue/19112.
763         //
764         //      if atomic.Load(&sched.npidle) != 0 && atomic.Load(&sched.nmspinning) == 0 {
765         //              wakep()
766         //              return
767         //      }
768
769         // There are no idle Ps. If we need more dedicated workers,
770         // try to preempt a running P so it will switch to a worker.
771         if c.dedicatedMarkWorkersNeeded <= 0 {
772                 return
773         }
774         // Pick a random other P to preempt.
775         if gomaxprocs <= 1 {
776                 return
777         }
778         gp := getg()
779         if gp == nil || gp.m == nil || gp.m.p == 0 {
780                 return
781         }
782         myID := gp.m.p.ptr().id
783         for tries := 0; tries < 5; tries++ {
784                 id := int32(fastrandn(uint32(gomaxprocs - 1)))
785                 if id >= myID {
786                         id++
787                 }
788                 p := allp[id]
789                 if p.status != _Prunning {
790                         continue
791                 }
792                 if preemptone(p) {
793                         return
794                 }
795         }
796 }
797
798 // findRunnableGCWorker returns a background mark worker for _p_ if it
799 // should be run. This must only be called when gcBlackenEnabled != 0.
800 func (c *gcControllerState) findRunnableGCWorker(_p_ *p) *g {
801         if gcBlackenEnabled == 0 {
802                 throw("gcControllerState.findRunnable: blackening not enabled")
803         }
804
805         if !gcMarkWorkAvailable(_p_) {
806                 // No work to be done right now. This can happen at
807                 // the end of the mark phase when there are still
808                 // assists tapering off. Don't bother running a worker
809                 // now because it'll just return immediately.
810                 return nil
811         }
812
813         // Grab a worker before we commit to running below.
814         node := (*gcBgMarkWorkerNode)(gcBgMarkWorkerPool.pop())
815         if node == nil {
816                 // There is at least one worker per P, so normally there are
817                 // enough workers to run on all Ps, if necessary. However, once
818                 // a worker enters gcMarkDone it may park without rejoining the
819                 // pool, thus freeing a P with no corresponding worker.
820                 // gcMarkDone never depends on another worker doing work, so it
821                 // is safe to simply do nothing here.
822                 //
823                 // If gcMarkDone bails out without completing the mark phase,
824                 // it will always do so with queued global work. Thus, that P
825                 // will be immediately eligible to re-run the worker G it was
826                 // just using, ensuring work can complete.
827                 return nil
828         }
829
830         decIfPositive := func(ptr *int64) bool {
831                 for {
832                         v := atomic.Loadint64(ptr)
833                         if v <= 0 {
834                                 return false
835                         }
836
837                         if atomic.Casint64(ptr, v, v-1) {
838                                 return true
839                         }
840                 }
841         }
842
843         if decIfPositive(&c.dedicatedMarkWorkersNeeded) {
844                 // This P is now dedicated to marking until the end of
845                 // the concurrent mark phase.
846                 _p_.gcMarkWorkerMode = gcMarkWorkerDedicatedMode
847         } else if c.fractionalUtilizationGoal == 0 {
848                 // No need for fractional workers.
849                 gcBgMarkWorkerPool.push(&node.node)
850                 return nil
851         } else {
852                 // Is this P behind on the fractional utilization
853                 // goal?
854                 //
855                 // This should be kept in sync with pollFractionalWorkerExit.
856                 delta := nanotime() - c.markStartTime
857                 if delta > 0 && float64(_p_.gcFractionalMarkTime)/float64(delta) > c.fractionalUtilizationGoal {
858                         // Nope. No need to run a fractional worker.
859                         gcBgMarkWorkerPool.push(&node.node)
860                         return nil
861                 }
862                 // Run a fractional worker.
863                 _p_.gcMarkWorkerMode = gcMarkWorkerFractionalMode
864         }
865
866         // Run the background mark worker.
867         gp := node.gp.ptr()
868         casgstatus(gp, _Gwaiting, _Grunnable)
869         if trace.enabled {
870                 traceGoUnpark(gp, 0)
871         }
872         return gp
873 }
874
875 // resetLive sets up the controller state for the next mark phase after the end
876 // of the previous one. Must be called after endCycle and before commit, before
877 // the world is started.
878 //
879 // The world must be stopped.
880 func (c *gcControllerState) resetLive(bytesMarked uint64) {
881         c.heapMarked = bytesMarked
882         c.heapLive = bytesMarked
883         c.heapScan = uint64(c.heapScanWork.Load())
884         c.lastHeapScan = uint64(c.heapScanWork.Load())
885
886         // heapLive was updated, so emit a trace event.
887         if trace.enabled {
888                 traceHeapAlloc()
889         }
890 }
891
892 // logWorkTime updates mark work accounting in the controller by a duration of
893 // work in nanoseconds.
894 //
895 // Safe to execute at any time.
896 func (c *gcControllerState) logWorkTime(mode gcMarkWorkerMode, duration int64) {
897         switch mode {
898         case gcMarkWorkerDedicatedMode:
899                 atomic.Xaddint64(&c.dedicatedMarkTime, duration)
900                 atomic.Xaddint64(&c.dedicatedMarkWorkersNeeded, 1)
901         case gcMarkWorkerFractionalMode:
902                 atomic.Xaddint64(&c.fractionalMarkTime, duration)
903         case gcMarkWorkerIdleMode:
904                 atomic.Xaddint64(&c.idleMarkTime, duration)
905         default:
906                 throw("logWorkTime: unknown mark worker mode")
907         }
908 }
909
910 func (c *gcControllerState) update(dHeapLive, dHeapScan int64) {
911         if dHeapLive != 0 {
912                 atomic.Xadd64(&gcController.heapLive, dHeapLive)
913                 if trace.enabled {
914                         // gcController.heapLive changed.
915                         traceHeapAlloc()
916                 }
917         }
918         // Only update heapScan in the new pacer redesign if we're not
919         // currently in a GC.
920         if !goexperiment.PacerRedesign || gcBlackenEnabled == 0 {
921                 if dHeapScan != 0 {
922                         atomic.Xadd64(&gcController.heapScan, dHeapScan)
923                 }
924         }
925         if gcBlackenEnabled != 0 {
926                 // gcController.heapLive and heapScan changed.
927                 c.revise()
928         }
929 }
930
931 func (c *gcControllerState) addScannableStack(pp *p, amount int64) {
932         if pp == nil {
933                 atomic.Xadd64(&c.scannableStackSize, amount)
934                 return
935         }
936         pp.scannableStackSizeDelta += amount
937         if pp.scannableStackSizeDelta >= scannableStackSizeSlack || pp.scannableStackSizeDelta <= -scannableStackSizeSlack {
938                 atomic.Xadd64(&c.scannableStackSize, pp.scannableStackSizeDelta)
939                 pp.scannableStackSizeDelta = 0
940         }
941 }
942
943 func (c *gcControllerState) addGlobals(amount int64) {
944         atomic.Xadd64(&c.globalsScan, amount)
945 }
946
947 // commit recomputes all pacing parameters from scratch, namely
948 // absolute trigger, the heap goal, mark pacing, and sweep pacing.
949 //
950 // If goexperiment.PacerRedesign is true, triggerRatio is ignored.
951 //
952 // This can be called any time. If GC is the in the middle of a
953 // concurrent phase, it will adjust the pacing of that phase.
954 //
955 // This depends on gcPercent, gcController.heapMarked, and
956 // gcController.heapLive. These must be up to date.
957 //
958 // mheap_.lock must be held or the world must be stopped.
959 func (c *gcControllerState) commit(triggerRatio float64) {
960         if !c.test {
961                 assertWorldStoppedOrLockHeld(&mheap_.lock)
962         }
963
964         if !goexperiment.PacerRedesign {
965                 c.oldCommit(triggerRatio)
966                 return
967         }
968
969         // Compute the next GC goal, which is when the allocated heap
970         // has grown by GOGC/100 over where it started the last cycle,
971         // plus additional runway for non-heap sources of GC work.
972         goal := ^uint64(0)
973         if c.gcPercent >= 0 {
974                 goal = c.heapMarked + (c.heapMarked+atomic.Load64(&c.stackScan)+atomic.Load64(&c.globalsScan))*uint64(c.gcPercent)/100
975         }
976
977         // Don't trigger below the minimum heap size.
978         minTrigger := c.heapMinimum
979         if !isSweepDone() {
980                 // Concurrent sweep happens in the heap growth
981                 // from gcController.heapLive to trigger, so ensure
982                 // that concurrent sweep has some heap growth
983                 // in which to perform sweeping before we
984                 // start the next GC cycle.
985                 sweepMin := atomic.Load64(&c.heapLive) + sweepMinHeapDistance
986                 if sweepMin > minTrigger {
987                         minTrigger = sweepMin
988                 }
989         }
990
991         // If we let the trigger go too low, then if the application
992         // is allocating very rapidly we might end up in a situation
993         // where we're allocating black during a nearly always-on GC.
994         // The result of this is a growing heap and ultimately an
995         // increase in RSS. By capping us at a point >0, we're essentially
996         // saying that we're OK using more CPU during the GC to prevent
997         // this growth in RSS.
998         //
999         // The current constant was chosen empirically: given a sufficiently
1000         // fast/scalable allocator with 48 Ps that could drive the trigger ratio
1001         // to <0.05, this constant causes applications to retain the same peak
1002         // RSS compared to not having this allocator.
1003         if triggerBound := uint64(0.7*float64(goal-c.heapMarked)) + c.heapMarked; minTrigger < triggerBound {
1004                 minTrigger = triggerBound
1005         }
1006
1007         // For small heaps, set the max trigger point at 95% of the heap goal.
1008         // This ensures we always have *some* headroom when the GC actually starts.
1009         // For larger heaps, set the max trigger point at the goal, minus the
1010         // minimum heap size.
1011         // This choice follows from the fact that the minimum heap size is chosen
1012         // to reflect the costs of a GC with no work to do. With a large heap but
1013         // very little scan work to perform, this gives us exactly as much runway
1014         // as we would need, in the worst case.
1015         maxRunway := uint64(0.95 * float64(goal-c.heapMarked))
1016         if largeHeapMaxRunway := goal - c.heapMinimum; goal > c.heapMinimum && maxRunway < largeHeapMaxRunway {
1017                 maxRunway = largeHeapMaxRunway
1018         }
1019         maxTrigger := maxRunway + c.heapMarked
1020         if maxTrigger < minTrigger {
1021                 maxTrigger = minTrigger
1022         }
1023
1024         // Compute the trigger by using our estimate of the cons/mark ratio.
1025         //
1026         // The idea is to take our expected scan work, and multiply it by
1027         // the cons/mark ratio to determine how long it'll take to complete
1028         // that scan work in terms of bytes allocated. This gives us our GC's
1029         // runway.
1030         //
1031         // However, the cons/mark ratio is a ratio of rates per CPU-second, but
1032         // here we care about the relative rates for some division of CPU
1033         // resources among the mutator and the GC.
1034         //
1035         // To summarize, we have B / cpu-ns, and we want B / ns. We get that
1036         // by multiplying by our desired division of CPU resources. We choose
1037         // to express CPU resources as GOMAPROCS*fraction. Note that because
1038         // we're working with a ratio here, we can omit the number of CPU cores,
1039         // because they'll appear in the numerator and denominator and cancel out.
1040         // As a result, this is basically just "weighing" the cons/mark ratio by
1041         // our desired division of resources.
1042         //
1043         // Furthermore, by setting the trigger so that CPU resources are divided
1044         // this way, assuming that the cons/mark ratio is correct, we make that
1045         // division a reality.
1046         var trigger uint64
1047         runway := uint64((c.consMark * (1 - gcGoalUtilization) / (gcGoalUtilization)) * float64(c.lastHeapScan+c.stackScan+c.globalsScan))
1048         if runway > goal {
1049                 trigger = minTrigger
1050         } else {
1051                 trigger = goal - runway
1052         }
1053         if trigger < minTrigger {
1054                 trigger = minTrigger
1055         }
1056         if trigger > maxTrigger {
1057                 trigger = maxTrigger
1058         }
1059         if trigger > goal {
1060                 goal = trigger
1061         }
1062
1063         // Commit to the trigger and goal.
1064         c.trigger = trigger
1065         atomic.Store64(&c.heapGoal, goal)
1066         if trace.enabled {
1067                 traceHeapGoal()
1068         }
1069
1070         // Update mark pacing.
1071         if gcphase != _GCoff {
1072                 c.revise()
1073         }
1074 }
1075
1076 // oldCommit sets the trigger ratio and updates everything
1077 // derived from it: the absolute trigger, the heap goal, mark pacing,
1078 // and sweep pacing.
1079 //
1080 // This can be called any time. If GC is the in the middle of a
1081 // concurrent phase, it will adjust the pacing of that phase.
1082 //
1083 // This depends on gcPercent, gcController.heapMarked, and
1084 // gcController.heapLive. These must be up to date.
1085 //
1086 // For !goexperiment.PacerRedesign.
1087 func (c *gcControllerState) oldCommit(triggerRatio float64) {
1088         // Compute the next GC goal, which is when the allocated heap
1089         // has grown by GOGC/100 over the heap marked by the last
1090         // cycle.
1091         goal := ^uint64(0)
1092         if c.gcPercent >= 0 {
1093                 goal = c.heapMarked + c.heapMarked*uint64(c.gcPercent)/100
1094         }
1095
1096         // Set the trigger ratio, capped to reasonable bounds.
1097         if c.gcPercent >= 0 {
1098                 scalingFactor := float64(c.gcPercent) / 100
1099                 // Ensure there's always a little margin so that the
1100                 // mutator assist ratio isn't infinity.
1101                 maxTriggerRatio := 0.95 * scalingFactor
1102                 if triggerRatio > maxTriggerRatio {
1103                         triggerRatio = maxTriggerRatio
1104                 }
1105
1106                 // If we let triggerRatio go too low, then if the application
1107                 // is allocating very rapidly we might end up in a situation
1108                 // where we're allocating black during a nearly always-on GC.
1109                 // The result of this is a growing heap and ultimately an
1110                 // increase in RSS. By capping us at a point >0, we're essentially
1111                 // saying that we're OK using more CPU during the GC to prevent
1112                 // this growth in RSS.
1113                 //
1114                 // The current constant was chosen empirically: given a sufficiently
1115                 // fast/scalable allocator with 48 Ps that could drive the trigger ratio
1116                 // to <0.05, this constant causes applications to retain the same peak
1117                 // RSS compared to not having this allocator.
1118                 minTriggerRatio := 0.6 * scalingFactor
1119                 if triggerRatio < minTriggerRatio {
1120                         triggerRatio = minTriggerRatio
1121                 }
1122         } else if triggerRatio < 0 {
1123                 // gcPercent < 0, so just make sure we're not getting a negative
1124                 // triggerRatio. This case isn't expected to happen in practice,
1125                 // and doesn't really matter because if gcPercent < 0 then we won't
1126                 // ever consume triggerRatio further on in this function, but let's
1127                 // just be defensive here; the triggerRatio being negative is almost
1128                 // certainly undesirable.
1129                 triggerRatio = 0
1130         }
1131         c.triggerRatio = triggerRatio
1132
1133         // Compute the absolute GC trigger from the trigger ratio.
1134         //
1135         // We trigger the next GC cycle when the allocated heap has
1136         // grown by the trigger ratio over the marked heap size.
1137         trigger := ^uint64(0)
1138         if c.gcPercent >= 0 {
1139                 trigger = uint64(float64(c.heapMarked) * (1 + triggerRatio))
1140                 // Don't trigger below the minimum heap size.
1141                 minTrigger := c.heapMinimum
1142                 if !isSweepDone() {
1143                         // Concurrent sweep happens in the heap growth
1144                         // from gcController.heapLive to trigger, so ensure
1145                         // that concurrent sweep has some heap growth
1146                         // in which to perform sweeping before we
1147                         // start the next GC cycle.
1148                         sweepMin := atomic.Load64(&c.heapLive) + sweepMinHeapDistance
1149                         if sweepMin > minTrigger {
1150                                 minTrigger = sweepMin
1151                         }
1152                 }
1153                 if trigger < minTrigger {
1154                         trigger = minTrigger
1155                 }
1156                 if int64(trigger) < 0 {
1157                         print("runtime: heapGoal=", c.heapGoal, " heapMarked=", c.heapMarked, " gcController.heapLive=", c.heapLive, " initialHeapLive=", work.initialHeapLive, "triggerRatio=", triggerRatio, " minTrigger=", minTrigger, "\n")
1158                         throw("trigger underflow")
1159                 }
1160                 if trigger > goal {
1161                         // The trigger ratio is always less than GOGC/100, but
1162                         // other bounds on the trigger may have raised it.
1163                         // Push up the goal, too.
1164                         goal = trigger
1165                 }
1166         }
1167
1168         // Commit to the trigger and goal.
1169         c.trigger = trigger
1170         atomic.Store64(&c.heapGoal, goal)
1171         if trace.enabled {
1172                 traceHeapGoal()
1173         }
1174
1175         // Update mark pacing.
1176         if gcphase != _GCoff {
1177                 c.revise()
1178         }
1179 }
1180
1181 // effectiveGrowthRatio returns the current effective heap growth
1182 // ratio (GOGC/100) based on heapMarked from the previous GC and
1183 // heapGoal for the current GC.
1184 //
1185 // This may differ from gcPercent/100 because of various upper and
1186 // lower bounds on gcPercent. For example, if the heap is smaller than
1187 // heapMinimum, this can be higher than gcPercent/100.
1188 //
1189 // mheap_.lock must be held or the world must be stopped.
1190 func (c *gcControllerState) effectiveGrowthRatio() float64 {
1191         if !c.test {
1192                 assertWorldStoppedOrLockHeld(&mheap_.lock)
1193         }
1194
1195         egogc := float64(atomic.Load64(&c.heapGoal)-c.heapMarked) / float64(c.heapMarked)
1196         if egogc < 0 {
1197                 // Shouldn't happen, but just in case.
1198                 egogc = 0
1199         }
1200         return egogc
1201 }
1202
1203 // setGCPercent updates gcPercent and all related pacer state.
1204 // Returns the old value of gcPercent.
1205 //
1206 // Calls gcControllerState.commit.
1207 //
1208 // The world must be stopped, or mheap_.lock must be held.
1209 func (c *gcControllerState) setGCPercent(in int32) int32 {
1210         if !c.test {
1211                 assertWorldStoppedOrLockHeld(&mheap_.lock)
1212         }
1213
1214         out := c.gcPercent
1215         if in < 0 {
1216                 in = -1
1217         }
1218         // Write it atomically so readers like revise() can read it safely.
1219         atomic.Storeint32(&c.gcPercent, in)
1220         c.heapMinimum = defaultHeapMinimum * uint64(c.gcPercent) / 100
1221         // Update pacing in response to gcPercent change.
1222         c.commit(c.triggerRatio)
1223
1224         return out
1225 }
1226
1227 //go:linkname setGCPercent runtime/debug.setGCPercent
1228 func setGCPercent(in int32) (out int32) {
1229         // Run on the system stack since we grab the heap lock.
1230         systemstack(func() {
1231                 lock(&mheap_.lock)
1232                 out = gcController.setGCPercent(in)
1233                 gcPaceSweeper(gcController.trigger)
1234                 gcPaceScavenger(gcController.heapGoal, gcController.lastHeapGoal)
1235                 unlock(&mheap_.lock)
1236         })
1237
1238         // If we just disabled GC, wait for any concurrent GC mark to
1239         // finish so we always return with no GC running.
1240         if in < 0 {
1241                 gcWaitOnMark(atomic.Load(&work.cycles))
1242         }
1243
1244         return out
1245 }
1246
1247 func readGOGC() int32 {
1248         p := gogetenv("GOGC")
1249         if p == "off" {
1250                 return -1
1251         }
1252         if n, ok := atoi32(p); ok {
1253                 return n
1254         }
1255         return 100
1256 }
1257
1258 type piController struct {
1259         kp float64 // Proportional constant.
1260         ti float64 // Integral time constant.
1261         tt float64 // Reset time in GC cyles.
1262
1263         // Period in GC cycles between updates.
1264         period float64
1265
1266         min, max float64 // Output boundaries.
1267
1268         // PI controller state.
1269
1270         errIntegral float64 // Integral of the error from t=0 to now.
1271 }
1272
1273 func (c *piController) next(input, setpoint float64) float64 {
1274         // Compute the raw output value.
1275         prop := c.kp * (setpoint - input)
1276         rawOutput := prop + c.errIntegral
1277
1278         // Clamp rawOutput into output.
1279         output := rawOutput
1280         if output < c.min {
1281                 output = c.min
1282         } else if output > c.max {
1283                 output = c.max
1284         }
1285
1286         // Update the controller's state.
1287         if c.ti != 0 && c.tt != 0 {
1288                 c.errIntegral += (c.kp*c.period/c.ti)*(setpoint-input) + (c.period/c.tt)*(output-rawOutput)
1289         }
1290         return output
1291 }