]> Cypherpunks.ru repositories - gostls13.git/blob - src/runtime/mgcpacer.go
[dev.cmdgo] all: merge master (912f075) into dev.cmdgo
[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         "runtime/internal/atomic"
10         "unsafe"
11 )
12
13 const (
14         // gcGoalUtilization is the goal CPU utilization for
15         // marking as a fraction of GOMAXPROCS.
16         gcGoalUtilization = 0.30
17
18         // gcBackgroundUtilization is the fixed CPU utilization for background
19         // marking. It must be <= gcGoalUtilization. The difference between
20         // gcGoalUtilization and gcBackgroundUtilization will be made up by
21         // mark assists. The scheduler will aim to use within 50% of this
22         // goal.
23         //
24         // Setting this to < gcGoalUtilization avoids saturating the trigger
25         // feedback controller when there are no assists, which allows it to
26         // better control CPU and heap growth. However, the larger the gap,
27         // the more mutator assists are expected to happen, which impact
28         // mutator latency.
29         gcBackgroundUtilization = 0.25
30
31         // gcCreditSlack is the amount of scan work credit that can
32         // accumulate locally before updating gcController.scanWork and,
33         // optionally, gcController.bgScanCredit. Lower values give a more
34         // accurate assist ratio and make it more likely that assists will
35         // successfully steal background credit. Higher values reduce memory
36         // contention.
37         gcCreditSlack = 2000
38
39         // gcAssistTimeSlack is the nanoseconds of mutator assist time that
40         // can accumulate on a P before updating gcController.assistTime.
41         gcAssistTimeSlack = 5000
42
43         // gcOverAssistWork determines how many extra units of scan work a GC
44         // assist does when an assist happens. This amortizes the cost of an
45         // assist by pre-paying for this many bytes of future allocations.
46         gcOverAssistWork = 64 << 10
47
48         // defaultHeapMinimum is the value of heapMinimum for GOGC==100.
49         defaultHeapMinimum = 4 << 20
50 )
51
52 func init() {
53         if offset := unsafe.Offsetof(gcController.heapLive); offset%8 != 0 {
54                 println(offset)
55                 throw("gcController.heapLive not aligned to 8 bytes")
56         }
57 }
58
59 // gcController implements the GC pacing controller that determines
60 // when to trigger concurrent garbage collection and how much marking
61 // work to do in mutator assists and background marking.
62 //
63 // It uses a feedback control algorithm to adjust the gcController.trigger
64 // trigger based on the heap growth and GC CPU utilization each cycle.
65 // This algorithm optimizes for heap growth to match GOGC and for CPU
66 // utilization between assist and background marking to be 25% of
67 // GOMAXPROCS. The high-level design of this algorithm is documented
68 // at https://golang.org/s/go15gcpacing.
69 //
70 // All fields of gcController are used only during a single mark
71 // cycle.
72 var gcController gcControllerState
73
74 type gcControllerState struct {
75         // Initialized from $GOGC. GOGC=off means no GC.
76         gcPercent int32
77
78         _ uint32 // padding so following 64-bit values are 8-byte aligned
79
80         // heapMinimum is the minimum heap size at which to trigger GC.
81         // For small heaps, this overrides the usual GOGC*live set rule.
82         //
83         // When there is a very small live set but a lot of allocation, simply
84         // collecting when the heap reaches GOGC*live results in many GC
85         // cycles and high total per-GC overhead. This minimum amortizes this
86         // per-GC overhead while keeping the heap reasonably small.
87         //
88         // During initialization this is set to 4MB*GOGC/100. In the case of
89         // GOGC==0, this will set heapMinimum to 0, resulting in constant
90         // collection even when the heap size is small, which is useful for
91         // debugging.
92         heapMinimum uint64
93
94         // triggerRatio is the heap growth ratio that triggers marking.
95         //
96         // E.g., if this is 0.6, then GC should start when the live
97         // heap has reached 1.6 times the heap size marked by the
98         // previous cycle. This should be ≤ GOGC/100 so the trigger
99         // heap size is less than the goal heap size. This is set
100         // during mark termination for the next cycle's trigger.
101         //
102         // Protected by mheap_.lock or a STW.
103         triggerRatio float64
104
105         // trigger is the heap size that triggers marking.
106         //
107         // When heapLive ≥ trigger, the mark phase will start.
108         // This is also the heap size by which proportional sweeping
109         // must be complete.
110         //
111         // This is computed from triggerRatio during mark termination
112         // for the next cycle's trigger.
113         //
114         // Protected by mheap_.lock or a STW.
115         trigger uint64
116
117         // heapGoal is the goal heapLive for when next GC ends.
118         // Set to ^uint64(0) if disabled.
119         //
120         // Read and written atomically, unless the world is stopped.
121         heapGoal uint64
122
123         // lastHeapGoal is the value of heapGoal for the previous GC.
124         // Note that this is distinct from the last value heapGoal had,
125         // because it could change if e.g. gcPercent changes.
126         //
127         // Read and written with the world stopped or with mheap_.lock held.
128         lastHeapGoal uint64
129
130         // heapLive is the number of bytes considered live by the GC.
131         // That is: retained by the most recent GC plus allocated
132         // since then. heapLive ≤ memstats.heapAlloc, since heapAlloc includes
133         // unmarked objects that have not yet been swept (and hence goes up as we
134         // allocate and down as we sweep) while heapLive excludes these
135         // objects (and hence only goes up between GCs).
136         //
137         // This is updated atomically without locking. To reduce
138         // contention, this is updated only when obtaining a span from
139         // an mcentral and at this point it counts all of the
140         // unallocated slots in that span (which will be allocated
141         // before that mcache obtains another span from that
142         // mcentral). Hence, it slightly overestimates the "true" live
143         // heap size. It's better to overestimate than to
144         // underestimate because 1) this triggers the GC earlier than
145         // necessary rather than potentially too late and 2) this
146         // leads to a conservative GC rate rather than a GC rate that
147         // is potentially too low.
148         //
149         // Reads should likewise be atomic (or during STW).
150         //
151         // Whenever this is updated, call traceHeapAlloc() and
152         // this gcControllerState's revise() method.
153         heapLive uint64
154
155         // heapScan is the number of bytes of "scannable" heap. This
156         // is the live heap (as counted by heapLive), but omitting
157         // no-scan objects and no-scan tails of objects.
158         //
159         // Whenever this is updated, call this gcControllerState's
160         // revise() method.
161         //
162         // Read and written atomically or with the world stopped.
163         heapScan uint64
164
165         // heapMarked is the number of bytes marked by the previous
166         // GC. After mark termination, heapLive == heapMarked, but
167         // unlike heapLive, heapMarked does not change until the
168         // next mark termination.
169         heapMarked uint64
170
171         // scanWork is the total scan work performed this cycle. This
172         // is updated atomically during the cycle. Updates occur in
173         // bounded batches, since it is both written and read
174         // throughout the cycle. At the end of the cycle, this is how
175         // much of the retained heap is scannable.
176         //
177         // Currently this is the bytes of heap scanned. For most uses,
178         // this is an opaque unit of work, but for estimation the
179         // definition is important.
180         scanWork int64
181
182         // bgScanCredit is the scan work credit accumulated by the
183         // concurrent background scan. This credit is accumulated by
184         // the background scan and stolen by mutator assists. This is
185         // updated atomically. Updates occur in bounded batches, since
186         // it is both written and read throughout the cycle.
187         bgScanCredit int64
188
189         // assistTime is the nanoseconds spent in mutator assists
190         // during this cycle. This is updated atomically. Updates
191         // occur in bounded batches, since it is both written and read
192         // throughout the cycle.
193         assistTime int64
194
195         // dedicatedMarkTime is the nanoseconds spent in dedicated
196         // mark workers during this cycle. This is updated atomically
197         // at the end of the concurrent mark phase.
198         dedicatedMarkTime int64
199
200         // fractionalMarkTime is the nanoseconds spent in the
201         // fractional mark worker during this cycle. This is updated
202         // atomically throughout the cycle and will be up-to-date if
203         // the fractional mark worker is not currently running.
204         fractionalMarkTime int64
205
206         // idleMarkTime is the nanoseconds spent in idle marking
207         // during this cycle. This is updated atomically throughout
208         // the cycle.
209         idleMarkTime int64
210
211         // markStartTime is the absolute start time in nanoseconds
212         // that assists and background mark workers started.
213         markStartTime int64
214
215         // dedicatedMarkWorkersNeeded is the number of dedicated mark
216         // workers that need to be started. This is computed at the
217         // beginning of each cycle and decremented atomically as
218         // dedicated mark workers get started.
219         dedicatedMarkWorkersNeeded int64
220
221         // assistWorkPerByte is the ratio of scan work to allocated
222         // bytes that should be performed by mutator assists. This is
223         // computed at the beginning of each cycle and updated every
224         // time heapScan is updated.
225         //
226         // Stored as a uint64, but it's actually a float64. Use
227         // float64frombits to get the value.
228         //
229         // Read and written atomically.
230         assistWorkPerByte uint64
231
232         // assistBytesPerWork is 1/assistWorkPerByte.
233         //
234         // Stored as a uint64, but it's actually a float64. Use
235         // float64frombits to get the value.
236         //
237         // Read and written atomically.
238         //
239         // Note that because this is read and written independently
240         // from assistWorkPerByte users may notice a skew between
241         // the two values, and such a state should be safe.
242         assistBytesPerWork uint64
243
244         // fractionalUtilizationGoal is the fraction of wall clock
245         // time that should be spent in the fractional mark worker on
246         // each P that isn't running a dedicated worker.
247         //
248         // For example, if the utilization goal is 25% and there are
249         // no dedicated workers, this will be 0.25. If the goal is
250         // 25%, there is one dedicated worker, and GOMAXPROCS is 5,
251         // this will be 0.05 to make up the missing 5%.
252         //
253         // If this is zero, no fractional workers are needed.
254         fractionalUtilizationGoal float64
255
256         _ cpu.CacheLinePad
257 }
258
259 func (c *gcControllerState) init(gcPercent int32) {
260         c.heapMinimum = defaultHeapMinimum
261
262         // Set a reasonable initial GC trigger.
263         c.triggerRatio = 7 / 8.0
264
265         // Fake a heapMarked value so it looks like a trigger at
266         // heapMinimum is the appropriate growth from heapMarked.
267         // This will go into computing the initial GC goal.
268         c.heapMarked = uint64(float64(c.heapMinimum) / (1 + c.triggerRatio))
269
270         // This will also compute and set the GC trigger and goal.
271         c.setGCPercent(gcPercent)
272 }
273
274 // startCycle resets the GC controller's state and computes estimates
275 // for a new GC cycle. The caller must hold worldsema and the world
276 // must be stopped.
277 func (c *gcControllerState) startCycle() {
278         c.scanWork = 0
279         c.bgScanCredit = 0
280         c.assistTime = 0
281         c.dedicatedMarkTime = 0
282         c.fractionalMarkTime = 0
283         c.idleMarkTime = 0
284
285         // Ensure that the heap goal is at least a little larger than
286         // the current live heap size. This may not be the case if GC
287         // start is delayed or if the allocation that pushed gcController.heapLive
288         // over trigger is large or if the trigger is really close to
289         // GOGC. Assist is proportional to this distance, so enforce a
290         // minimum distance, even if it means going over the GOGC goal
291         // by a tiny bit.
292         if c.heapGoal < c.heapLive+1024*1024 {
293                 c.heapGoal = c.heapLive + 1024*1024
294         }
295
296         // Compute the background mark utilization goal. In general,
297         // this may not come out exactly. We round the number of
298         // dedicated workers so that the utilization is closest to
299         // 25%. For small GOMAXPROCS, this would introduce too much
300         // error, so we add fractional workers in that case.
301         totalUtilizationGoal := float64(gomaxprocs) * gcBackgroundUtilization
302         c.dedicatedMarkWorkersNeeded = int64(totalUtilizationGoal + 0.5)
303         utilError := float64(c.dedicatedMarkWorkersNeeded)/totalUtilizationGoal - 1
304         const maxUtilError = 0.3
305         if utilError < -maxUtilError || utilError > maxUtilError {
306                 // Rounding put us more than 30% off our goal. With
307                 // gcBackgroundUtilization of 25%, this happens for
308                 // GOMAXPROCS<=3 or GOMAXPROCS=6. Enable fractional
309                 // workers to compensate.
310                 if float64(c.dedicatedMarkWorkersNeeded) > totalUtilizationGoal {
311                         // Too many dedicated workers.
312                         c.dedicatedMarkWorkersNeeded--
313                 }
314                 c.fractionalUtilizationGoal = (totalUtilizationGoal - float64(c.dedicatedMarkWorkersNeeded)) / float64(gomaxprocs)
315         } else {
316                 c.fractionalUtilizationGoal = 0
317         }
318
319         // In STW mode, we just want dedicated workers.
320         if debug.gcstoptheworld > 0 {
321                 c.dedicatedMarkWorkersNeeded = int64(gomaxprocs)
322                 c.fractionalUtilizationGoal = 0
323         }
324
325         // Clear per-P state
326         for _, p := range allp {
327                 p.gcAssistTime = 0
328                 p.gcFractionalMarkTime = 0
329         }
330
331         // Compute initial values for controls that are updated
332         // throughout the cycle.
333         c.revise()
334
335         if debug.gcpacertrace > 0 {
336                 assistRatio := float64frombits(atomic.Load64(&c.assistWorkPerByte))
337                 print("pacer: assist ratio=", assistRatio,
338                         " (scan ", gcController.heapScan>>20, " MB in ",
339                         work.initialHeapLive>>20, "->",
340                         c.heapGoal>>20, " MB)",
341                         " workers=", c.dedicatedMarkWorkersNeeded,
342                         "+", c.fractionalUtilizationGoal, "\n")
343         }
344 }
345
346 // revise updates the assist ratio during the GC cycle to account for
347 // improved estimates. This should be called whenever gcController.heapScan,
348 // gcController.heapLive, or gcController.heapGoal is updated. It is safe to
349 // call concurrently, but it may race with other calls to revise.
350 //
351 // The result of this race is that the two assist ratio values may not line
352 // up or may be stale. In practice this is OK because the assist ratio
353 // moves slowly throughout a GC cycle, and the assist ratio is a best-effort
354 // heuristic anyway. Furthermore, no part of the heuristic depends on
355 // the two assist ratio values being exact reciprocals of one another, since
356 // the two values are used to convert values from different sources.
357 //
358 // The worst case result of this raciness is that we may miss a larger shift
359 // in the ratio (say, if we decide to pace more aggressively against the
360 // hard heap goal) but even this "hard goal" is best-effort (see #40460).
361 // The dedicated GC should ensure we don't exceed the hard goal by too much
362 // in the rare case we do exceed it.
363 //
364 // It should only be called when gcBlackenEnabled != 0 (because this
365 // is when assists are enabled and the necessary statistics are
366 // available).
367 func (c *gcControllerState) revise() {
368         gcPercent := c.gcPercent
369         if gcPercent < 0 {
370                 // If GC is disabled but we're running a forced GC,
371                 // act like GOGC is huge for the below calculations.
372                 gcPercent = 100000
373         }
374         live := atomic.Load64(&c.heapLive)
375         scan := atomic.Load64(&c.heapScan)
376         work := atomic.Loadint64(&c.scanWork)
377
378         // Assume we're under the soft goal. Pace GC to complete at
379         // heapGoal assuming the heap is in steady-state.
380         heapGoal := int64(atomic.Load64(&c.heapGoal))
381
382         // Compute the expected scan work remaining.
383         //
384         // This is estimated based on the expected
385         // steady-state scannable heap. For example, with
386         // GOGC=100, only half of the scannable heap is
387         // expected to be live, so that's what we target.
388         //
389         // (This is a float calculation to avoid overflowing on
390         // 100*heapScan.)
391         scanWorkExpected := int64(float64(scan) * 100 / float64(100+gcPercent))
392
393         if int64(live) > heapGoal || work > scanWorkExpected {
394                 // We're past the soft goal, or we've already done more scan
395                 // work than we expected. Pace GC so that in the worst case it
396                 // will complete by the hard goal.
397                 const maxOvershoot = 1.1
398                 heapGoal = int64(float64(heapGoal) * maxOvershoot)
399
400                 // Compute the upper bound on the scan work remaining.
401                 scanWorkExpected = int64(scan)
402         }
403
404         // Compute the remaining scan work estimate.
405         //
406         // Note that we currently count allocations during GC as both
407         // scannable heap (heapScan) and scan work completed
408         // (scanWork), so allocation will change this difference
409         // slowly in the soft regime and not at all in the hard
410         // regime.
411         scanWorkRemaining := scanWorkExpected - work
412         if scanWorkRemaining < 1000 {
413                 // We set a somewhat arbitrary lower bound on
414                 // remaining scan work since if we aim a little high,
415                 // we can miss by a little.
416                 //
417                 // We *do* need to enforce that this is at least 1,
418                 // since marking is racy and double-scanning objects
419                 // may legitimately make the remaining scan work
420                 // negative, even in the hard goal regime.
421                 scanWorkRemaining = 1000
422         }
423
424         // Compute the heap distance remaining.
425         heapRemaining := heapGoal - int64(live)
426         if heapRemaining <= 0 {
427                 // This shouldn't happen, but if it does, avoid
428                 // dividing by zero or setting the assist negative.
429                 heapRemaining = 1
430         }
431
432         // Compute the mutator assist ratio so by the time the mutator
433         // allocates the remaining heap bytes up to heapGoal, it will
434         // have done (or stolen) the remaining amount of scan work.
435         // Note that the assist ratio values are updated atomically
436         // but not together. This means there may be some degree of
437         // skew between the two values. This is generally OK as the
438         // values shift relatively slowly over the course of a GC
439         // cycle.
440         assistWorkPerByte := float64(scanWorkRemaining) / float64(heapRemaining)
441         assistBytesPerWork := float64(heapRemaining) / float64(scanWorkRemaining)
442         atomic.Store64(&c.assistWorkPerByte, float64bits(assistWorkPerByte))
443         atomic.Store64(&c.assistBytesPerWork, float64bits(assistBytesPerWork))
444 }
445
446 // endCycle computes the trigger ratio for the next cycle.
447 // userForced indicates whether the current GC cycle was forced
448 // by the application.
449 func (c *gcControllerState) endCycle(userForced bool) float64 {
450         if userForced {
451                 // Forced GC means this cycle didn't start at the
452                 // trigger, so where it finished isn't good
453                 // information about how to adjust the trigger.
454                 // Just leave it where it is.
455                 return c.triggerRatio
456         }
457
458         // Proportional response gain for the trigger controller. Must
459         // be in [0, 1]. Lower values smooth out transient effects but
460         // take longer to respond to phase changes. Higher values
461         // react to phase changes quickly, but are more affected by
462         // transient changes. Values near 1 may be unstable.
463         const triggerGain = 0.5
464
465         // Compute next cycle trigger ratio. First, this computes the
466         // "error" for this cycle; that is, how far off the trigger
467         // was from what it should have been, accounting for both heap
468         // growth and GC CPU utilization. We compute the actual heap
469         // growth during this cycle and scale that by how far off from
470         // the goal CPU utilization we were (to estimate the heap
471         // growth if we had the desired CPU utilization). The
472         // difference between this estimate and the GOGC-based goal
473         // heap growth is the error.
474         goalGrowthRatio := c.effectiveGrowthRatio()
475         actualGrowthRatio := float64(c.heapLive)/float64(c.heapMarked) - 1
476         assistDuration := nanotime() - c.markStartTime
477
478         // Assume background mark hit its utilization goal.
479         utilization := gcBackgroundUtilization
480         // Add assist utilization; avoid divide by zero.
481         if assistDuration > 0 {
482                 utilization += float64(c.assistTime) / float64(assistDuration*int64(gomaxprocs))
483         }
484
485         triggerError := goalGrowthRatio - c.triggerRatio - utilization/gcGoalUtilization*(actualGrowthRatio-c.triggerRatio)
486
487         // Finally, we adjust the trigger for next time by this error,
488         // damped by the proportional gain.
489         triggerRatio := c.triggerRatio + triggerGain*triggerError
490
491         if debug.gcpacertrace > 0 {
492                 // Print controller state in terms of the design
493                 // document.
494                 H_m_prev := c.heapMarked
495                 h_t := c.triggerRatio
496                 H_T := c.trigger
497                 h_a := actualGrowthRatio
498                 H_a := c.heapLive
499                 h_g := goalGrowthRatio
500                 H_g := int64(float64(H_m_prev) * (1 + h_g))
501                 u_a := utilization
502                 u_g := gcGoalUtilization
503                 W_a := c.scanWork
504                 print("pacer: H_m_prev=", H_m_prev,
505                         " h_t=", h_t, " H_T=", H_T,
506                         " h_a=", h_a, " H_a=", H_a,
507                         " h_g=", h_g, " H_g=", H_g,
508                         " u_a=", u_a, " u_g=", u_g,
509                         " W_a=", W_a,
510                         " goalΔ=", goalGrowthRatio-h_t,
511                         " actualΔ=", h_a-h_t,
512                         " u_a/u_g=", u_a/u_g,
513                         "\n")
514         }
515
516         return triggerRatio
517 }
518
519 // enlistWorker encourages another dedicated mark worker to start on
520 // another P if there are spare worker slots. It is used by putfull
521 // when more work is made available.
522 //
523 //go:nowritebarrier
524 func (c *gcControllerState) enlistWorker() {
525         // If there are idle Ps, wake one so it will run an idle worker.
526         // NOTE: This is suspected of causing deadlocks. See golang.org/issue/19112.
527         //
528         //      if atomic.Load(&sched.npidle) != 0 && atomic.Load(&sched.nmspinning) == 0 {
529         //              wakep()
530         //              return
531         //      }
532
533         // There are no idle Ps. If we need more dedicated workers,
534         // try to preempt a running P so it will switch to a worker.
535         if c.dedicatedMarkWorkersNeeded <= 0 {
536                 return
537         }
538         // Pick a random other P to preempt.
539         if gomaxprocs <= 1 {
540                 return
541         }
542         gp := getg()
543         if gp == nil || gp.m == nil || gp.m.p == 0 {
544                 return
545         }
546         myID := gp.m.p.ptr().id
547         for tries := 0; tries < 5; tries++ {
548                 id := int32(fastrandn(uint32(gomaxprocs - 1)))
549                 if id >= myID {
550                         id++
551                 }
552                 p := allp[id]
553                 if p.status != _Prunning {
554                         continue
555                 }
556                 if preemptone(p) {
557                         return
558                 }
559         }
560 }
561
562 // findRunnableGCWorker returns a background mark worker for _p_ if it
563 // should be run. This must only be called when gcBlackenEnabled != 0.
564 func (c *gcControllerState) findRunnableGCWorker(_p_ *p) *g {
565         if gcBlackenEnabled == 0 {
566                 throw("gcControllerState.findRunnable: blackening not enabled")
567         }
568
569         if !gcMarkWorkAvailable(_p_) {
570                 // No work to be done right now. This can happen at
571                 // the end of the mark phase when there are still
572                 // assists tapering off. Don't bother running a worker
573                 // now because it'll just return immediately.
574                 return nil
575         }
576
577         // Grab a worker before we commit to running below.
578         node := (*gcBgMarkWorkerNode)(gcBgMarkWorkerPool.pop())
579         if node == nil {
580                 // There is at least one worker per P, so normally there are
581                 // enough workers to run on all Ps, if necessary. However, once
582                 // a worker enters gcMarkDone it may park without rejoining the
583                 // pool, thus freeing a P with no corresponding worker.
584                 // gcMarkDone never depends on another worker doing work, so it
585                 // is safe to simply do nothing here.
586                 //
587                 // If gcMarkDone bails out without completing the mark phase,
588                 // it will always do so with queued global work. Thus, that P
589                 // will be immediately eligible to re-run the worker G it was
590                 // just using, ensuring work can complete.
591                 return nil
592         }
593
594         decIfPositive := func(ptr *int64) bool {
595                 for {
596                         v := atomic.Loadint64(ptr)
597                         if v <= 0 {
598                                 return false
599                         }
600
601                         if atomic.Casint64(ptr, v, v-1) {
602                                 return true
603                         }
604                 }
605         }
606
607         if decIfPositive(&c.dedicatedMarkWorkersNeeded) {
608                 // This P is now dedicated to marking until the end of
609                 // the concurrent mark phase.
610                 _p_.gcMarkWorkerMode = gcMarkWorkerDedicatedMode
611         } else if c.fractionalUtilizationGoal == 0 {
612                 // No need for fractional workers.
613                 gcBgMarkWorkerPool.push(&node.node)
614                 return nil
615         } else {
616                 // Is this P behind on the fractional utilization
617                 // goal?
618                 //
619                 // This should be kept in sync with pollFractionalWorkerExit.
620                 delta := nanotime() - c.markStartTime
621                 if delta > 0 && float64(_p_.gcFractionalMarkTime)/float64(delta) > c.fractionalUtilizationGoal {
622                         // Nope. No need to run a fractional worker.
623                         gcBgMarkWorkerPool.push(&node.node)
624                         return nil
625                 }
626                 // Run a fractional worker.
627                 _p_.gcMarkWorkerMode = gcMarkWorkerFractionalMode
628         }
629
630         // Run the background mark worker.
631         gp := node.gp.ptr()
632         casgstatus(gp, _Gwaiting, _Grunnable)
633         if trace.enabled {
634                 traceGoUnpark(gp, 0)
635         }
636         return gp
637 }
638
639 // commit sets the trigger ratio and updates everything
640 // derived from it: the absolute trigger, the heap goal, mark pacing,
641 // and sweep pacing.
642 //
643 // This can be called any time. If GC is the in the middle of a
644 // concurrent phase, it will adjust the pacing of that phase.
645 //
646 // This depends on gcPercent, gcController.heapMarked, and
647 // gcController.heapLive. These must be up to date.
648 //
649 // mheap_.lock must be held or the world must be stopped.
650 func (c *gcControllerState) commit(triggerRatio float64) {
651         assertWorldStoppedOrLockHeld(&mheap_.lock)
652
653         // Compute the next GC goal, which is when the allocated heap
654         // has grown by GOGC/100 over the heap marked by the last
655         // cycle.
656         goal := ^uint64(0)
657         if c.gcPercent >= 0 {
658                 goal = c.heapMarked + c.heapMarked*uint64(c.gcPercent)/100
659         }
660
661         // Set the trigger ratio, capped to reasonable bounds.
662         if c.gcPercent >= 0 {
663                 scalingFactor := float64(c.gcPercent) / 100
664                 // Ensure there's always a little margin so that the
665                 // mutator assist ratio isn't infinity.
666                 maxTriggerRatio := 0.95 * scalingFactor
667                 if triggerRatio > maxTriggerRatio {
668                         triggerRatio = maxTriggerRatio
669                 }
670
671                 // If we let triggerRatio go too low, then if the application
672                 // is allocating very rapidly we might end up in a situation
673                 // where we're allocating black during a nearly always-on GC.
674                 // The result of this is a growing heap and ultimately an
675                 // increase in RSS. By capping us at a point >0, we're essentially
676                 // saying that we're OK using more CPU during the GC to prevent
677                 // this growth in RSS.
678                 //
679                 // The current constant was chosen empirically: given a sufficiently
680                 // fast/scalable allocator with 48 Ps that could drive the trigger ratio
681                 // to <0.05, this constant causes applications to retain the same peak
682                 // RSS compared to not having this allocator.
683                 minTriggerRatio := 0.6 * scalingFactor
684                 if triggerRatio < minTriggerRatio {
685                         triggerRatio = minTriggerRatio
686                 }
687         } else if triggerRatio < 0 {
688                 // gcPercent < 0, so just make sure we're not getting a negative
689                 // triggerRatio. This case isn't expected to happen in practice,
690                 // and doesn't really matter because if gcPercent < 0 then we won't
691                 // ever consume triggerRatio further on in this function, but let's
692                 // just be defensive here; the triggerRatio being negative is almost
693                 // certainly undesirable.
694                 triggerRatio = 0
695         }
696         c.triggerRatio = triggerRatio
697
698         // Compute the absolute GC trigger from the trigger ratio.
699         //
700         // We trigger the next GC cycle when the allocated heap has
701         // grown by the trigger ratio over the marked heap size.
702         trigger := ^uint64(0)
703         if c.gcPercent >= 0 {
704                 trigger = uint64(float64(c.heapMarked) * (1 + triggerRatio))
705                 // Don't trigger below the minimum heap size.
706                 minTrigger := c.heapMinimum
707                 if !isSweepDone() {
708                         // Concurrent sweep happens in the heap growth
709                         // from gcController.heapLive to trigger, so ensure
710                         // that concurrent sweep has some heap growth
711                         // in which to perform sweeping before we
712                         // start the next GC cycle.
713                         sweepMin := atomic.Load64(&c.heapLive) + sweepMinHeapDistance
714                         if sweepMin > minTrigger {
715                                 minTrigger = sweepMin
716                         }
717                 }
718                 if trigger < minTrigger {
719                         trigger = minTrigger
720                 }
721                 if int64(trigger) < 0 {
722                         print("runtime: heapGoal=", c.heapGoal, " heapMarked=", c.heapMarked, " gcController.heapLive=", c.heapLive, " initialHeapLive=", work.initialHeapLive, "triggerRatio=", triggerRatio, " minTrigger=", minTrigger, "\n")
723                         throw("trigger underflow")
724                 }
725                 if trigger > goal {
726                         // The trigger ratio is always less than GOGC/100, but
727                         // other bounds on the trigger may have raised it.
728                         // Push up the goal, too.
729                         goal = trigger
730                 }
731         }
732
733         // Commit to the trigger and goal.
734         c.trigger = trigger
735         atomic.Store64(&c.heapGoal, goal)
736         if trace.enabled {
737                 traceHeapGoal()
738         }
739
740         // Update mark pacing.
741         if gcphase != _GCoff {
742                 c.revise()
743         }
744
745         // Update sweep pacing.
746         if isSweepDone() {
747                 mheap_.sweepPagesPerByte = 0
748         } else {
749                 // Concurrent sweep needs to sweep all of the in-use
750                 // pages by the time the allocated heap reaches the GC
751                 // trigger. Compute the ratio of in-use pages to sweep
752                 // per byte allocated, accounting for the fact that
753                 // some might already be swept.
754                 heapLiveBasis := atomic.Load64(&c.heapLive)
755                 heapDistance := int64(trigger) - int64(heapLiveBasis)
756                 // Add a little margin so rounding errors and
757                 // concurrent sweep are less likely to leave pages
758                 // unswept when GC starts.
759                 heapDistance -= 1024 * 1024
760                 if heapDistance < _PageSize {
761                         // Avoid setting the sweep ratio extremely high
762                         heapDistance = _PageSize
763                 }
764                 pagesSwept := atomic.Load64(&mheap_.pagesSwept)
765                 pagesInUse := atomic.Load64(&mheap_.pagesInUse)
766                 sweepDistancePages := int64(pagesInUse) - int64(pagesSwept)
767                 if sweepDistancePages <= 0 {
768                         mheap_.sweepPagesPerByte = 0
769                 } else {
770                         mheap_.sweepPagesPerByte = float64(sweepDistancePages) / float64(heapDistance)
771                         mheap_.sweepHeapLiveBasis = heapLiveBasis
772                         // Write pagesSweptBasis last, since this
773                         // signals concurrent sweeps to recompute
774                         // their debt.
775                         atomic.Store64(&mheap_.pagesSweptBasis, pagesSwept)
776                 }
777         }
778
779         gcPaceScavenger()
780 }
781
782 // effectiveGrowthRatio returns the current effective heap growth
783 // ratio (GOGC/100) based on heapMarked from the previous GC and
784 // heapGoal for the current GC.
785 //
786 // This may differ from gcPercent/100 because of various upper and
787 // lower bounds on gcPercent. For example, if the heap is smaller than
788 // heapMinimum, this can be higher than gcPercent/100.
789 //
790 // mheap_.lock must be held or the world must be stopped.
791 func (c *gcControllerState) effectiveGrowthRatio() float64 {
792         assertWorldStoppedOrLockHeld(&mheap_.lock)
793
794         egogc := float64(atomic.Load64(&c.heapGoal)-c.heapMarked) / float64(c.heapMarked)
795         if egogc < 0 {
796                 // Shouldn't happen, but just in case.
797                 egogc = 0
798         }
799         return egogc
800 }
801
802 // setGCPercent updates gcPercent and all related pacer state.
803 // Returns the old value of gcPercent.
804 //
805 // The world must be stopped, or mheap_.lock must be held.
806 func (c *gcControllerState) setGCPercent(in int32) int32 {
807         assertWorldStoppedOrLockHeld(&mheap_.lock)
808
809         out := c.gcPercent
810         if in < 0 {
811                 in = -1
812         }
813         c.gcPercent = in
814         c.heapMinimum = defaultHeapMinimum * uint64(c.gcPercent) / 100
815         // Update pacing in response to gcPercent change.
816         c.commit(c.triggerRatio)
817
818         return out
819 }
820
821 //go:linkname setGCPercent runtime/debug.setGCPercent
822 func setGCPercent(in int32) (out int32) {
823         // Run on the system stack since we grab the heap lock.
824         systemstack(func() {
825                 lock(&mheap_.lock)
826                 out = gcController.setGCPercent(in)
827                 unlock(&mheap_.lock)
828         })
829
830         // If we just disabled GC, wait for any concurrent GC mark to
831         // finish so we always return with no GC running.
832         if in < 0 {
833                 gcWaitOnMark(atomic.Load(&work.cycles))
834         }
835
836         return out
837 }
838
839 func readGOGC() int32 {
840         p := gogetenv("GOGC")
841         if p == "off" {
842                 return -1
843         }
844         if n, ok := atoi32(p); ok {
845                 return n
846         }
847         return 100
848 }