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