mm/shmem, swap: fix softlockup with mTHP swapin
authorKairui Song <kasong@tencent.com>
Mon, 9 Jun 2025 17:17:51 +0000 (01:17 +0800)
committerAndrew Morton <akpm@linux-foundation.org>
Fri, 20 Jun 2025 03:48:01 +0000 (20:48 -0700)
Following softlockup can be easily reproduced on my test machine with:

echo always > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/hugepages-64kB/enabled
swapon /dev/zram0 # zram0 is a 48G swap device
mkdir -p /sys/fs/cgroup/memory/test
echo 1G > /sys/fs/cgroup/test/memory.max
echo $BASHPID > /sys/fs/cgroup/test/cgroup.procs
while true; do
    dd if=/dev/zero of=/tmp/test.img bs=1M count=5120
    cat /tmp/test.img > /dev/null
    rm /tmp/test.img
done

Then after a while:
watchdog: BUG: soft lockup - CPU#0 stuck for 763s! [cat:5787]
Modules linked in: zram virtiofs
CPU: 0 UID: 0 PID: 5787 Comm: cat Kdump: loaded Tainted: G             L      6.15.0.orig-gf3021d9246bc-dirty #118 PREEMPT(voluntary)ยท
Tainted: [L]=SOFTLOCKUP
Hardware name: Red Hat KVM/RHEL-AV, BIOS 0.0.0 02/06/2015
RIP: 0010:mpol_shared_policy_lookup+0xd/0x70
Code: e9 b8 b4 ff ff 31 c0 c3 cc cc cc cc 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 66 0f 1f 00 0f 1f 44 00 00 41 54 55 53 <48> 8b 1f 48 85 db 74 41 4c 8d 67 08 48 89 fb 48 89 f5 4c 89 e7 e8
RSP: 0018:ffffc90002b1fc28 EFLAGS: 00000202
RAX: 00000000001c20ca RBX: 0000000000724e1e RCX: 0000000000000001
RDX: ffff888118e214c8 RSI: 0000000000057d42 RDI: ffff888118e21518
RBP: 000000000002bec8 R08: 0000000000000001 R09: 0000000000000000
R10: 0000000000000bf4 R11: 0000000000000000 R12: 0000000000000001
R13: 00000000001c20ca R14: 00000000001c20ca R15: 0000000000000000
FS:  00007f03f995c740(0000) GS:ffff88a07ad9a000(0000) knlGS:0000000000000000
CS:  0010 DS: 0000 ES: 0000 CR0: 0000000080050033
CR2: 00007f03f98f1000 CR3: 0000000144626004 CR4: 0000000000770eb0
DR0: 0000000000000000 DR1: 0000000000000000 DR2: 0000000000000000
DR3: 0000000000000000 DR6: 00000000fffe0ff0 DR7: 0000000000000400
PKRU: 55555554
Call Trace:
 <TASK>
 shmem_alloc_folio+0x31/0xc0
 shmem_swapin_folio+0x309/0xcf0
 ? filemap_get_entry+0x117/0x1e0
 ? xas_load+0xd/0xb0
 ? filemap_get_entry+0x101/0x1e0
 shmem_get_folio_gfp+0x2ed/0x5b0
 shmem_file_read_iter+0x7f/0x2e0
 vfs_read+0x252/0x330
 ksys_read+0x68/0xf0
 do_syscall_64+0x4c/0x1c0
 entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x76/0x7e
RIP: 0033:0x7f03f9a46991
Code: 00 48 8b 15 81 14 10 00 f7 d8 64 89 02 b8 ff ff ff ff eb bd e8 20 ad 01 00 f3 0f 1e fa 80 3d 35 97 10 00 00 74 13 31 c0 0f 05 <48> 3d 00 f0 ff ff 77 4f c3 66 0f 1f 44 00 00 55 48 89 e5 48 83 ec
RSP: 002b:00007fff3c52bd28 EFLAGS: 00000246 ORIG_RAX: 0000000000000000
RAX: ffffffffffffffda RBX: 0000000000040000 RCX: 00007f03f9a46991
RDX: 0000000000040000 RSI: 00007f03f98ba000 RDI: 0000000000000003
RBP: 00007fff3c52bd50 R08: 0000000000000000 R09: 00007f03f9b9a380
R10: 0000000000000022 R11: 0000000000000246 R12: 0000000000040000
R13: 00007f03f98ba000 R14: 0000000000000003 R15: 0000000000000000
 </TASK>

The reason is simple, readahead brought some order 0 folio in swap cache,
and the swapin mTHP folio being allocated is in conflict with it, so
swapcache_prepare fails and causes shmem_swap_alloc_folio to return
-EEXIST, and shmem simply retries again and again causing this loop.

Fix it by applying a similar fix for anon mTHP swapin.

The performance change is very slight, time of swapin 10g zero folios
with shmem (test for 12 times):
Before:  2.47s
After:   2.48s

[kasong@tencent.com: add comment]
Link: https://lkml.kernel.org/r/20250610181645.45922-1-ryncsn@gmail.com
Link: https://lkml.kernel.org/r/20250610181645.45922-1-ryncsn@gmail.com
Link: https://lkml.kernel.org/r/20250609171751.36305-1-ryncsn@gmail.com
Fixes: 1dd44c0af4fa ("mm: shmem: skip swapcache for swapin of synchronous swap device")
Signed-off-by: Kairui Song <kasong@tencent.com>
Reviewed-by: Barry Song <baohua@kernel.org>
Acked-by: Nhat Pham <nphamcs@gmail.com>
Reviewed-by: Baolin Wang <baolin.wang@linux.alibaba.com>
Cc: Baoquan He <bhe@redhat.com>
Cc: Chris Li <chrisl@kernel.org>
Cc: Hugh Dickins <hughd@google.com>
Cc: Kemeng Shi <shikemeng@huaweicloud.com>
Cc: Usama Arif <usamaarif642@gmail.com>
Cc: <stable@vger.kernel.org>
Signed-off-by: Andrew Morton <akpm@linux-foundation.org>
mm/memory.c
mm/shmem.c
mm/swap.h

index 8eba595056fe3f131fbc1f1f06698fda9395a99f..b0cda5aab3985619d70930c0db3cc941df6aa885 100644 (file)
@@ -4315,26 +4315,6 @@ static struct folio *__alloc_swap_folio(struct vm_fault *vmf)
 }
 
 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
-static inline int non_swapcache_batch(swp_entry_t entry, int max_nr)
-{
-       struct swap_info_struct *si = swp_swap_info(entry);
-       pgoff_t offset = swp_offset(entry);
-       int i;
-
-       /*
-        * While allocating a large folio and doing swap_read_folio, which is
-        * the case the being faulted pte doesn't have swapcache. We need to
-        * ensure all PTEs have no cache as well, otherwise, we might go to
-        * swap devices while the content is in swapcache.
-        */
-       for (i = 0; i < max_nr; i++) {
-               if ((si->swap_map[offset + i] & SWAP_HAS_CACHE))
-                       return i;
-       }
-
-       return i;
-}
-
 /*
  * Check if the PTEs within a range are contiguous swap entries
  * and have consistent swapcache, zeromap.
index 0c5fb4ffa03aadf8397002f0a55f2e96b8eec5c7..3a5a65b1f41a3c41810668f134ba90686e80825b 100644 (file)
@@ -2259,6 +2259,7 @@ static int shmem_swapin_folio(struct inode *inode, pgoff_t index,
        folio = swap_cache_get_folio(swap, NULL, 0);
        order = xa_get_order(&mapping->i_pages, index);
        if (!folio) {
+               int nr_pages = 1 << order;
                bool fallback_order0 = false;
 
                /* Or update major stats only when swapin succeeds?? */
@@ -2272,9 +2273,12 @@ static int shmem_swapin_folio(struct inode *inode, pgoff_t index,
                 * If uffd is active for the vma, we need per-page fault
                 * fidelity to maintain the uffd semantics, then fallback
                 * to swapin order-0 folio, as well as for zswap case.
+                * Any existing sub folio in the swap cache also blocks
+                * mTHP swapin.
                 */
                if (order > 0 && ((vma && unlikely(userfaultfd_armed(vma))) ||
-                                 !zswap_never_enabled()))
+                                 !zswap_never_enabled() ||
+                                 non_swapcache_batch(swap, nr_pages) != nr_pages))
                        fallback_order0 = true;
 
                /* Skip swapcache for synchronous device. */
index 2269eb9df0af79564d5b55e646cfb82945a607b6..9096082a915ea273b27cc2a61d03d87869234f1e 100644 (file)
--- a/mm/swap.h
+++ b/mm/swap.h
@@ -106,6 +106,25 @@ static inline int swap_zeromap_batch(swp_entry_t entry, int max_nr,
                return find_next_bit(sis->zeromap, end, start) - start;
 }
 
+static inline int non_swapcache_batch(swp_entry_t entry, int max_nr)
+{
+       struct swap_info_struct *si = swp_swap_info(entry);
+       pgoff_t offset = swp_offset(entry);
+       int i;
+
+       /*
+        * While allocating a large folio and doing mTHP swapin, we need to
+        * ensure all entries are not cached, otherwise, the mTHP folio will
+        * be in conflict with the folio in swap cache.
+        */
+       for (i = 0; i < max_nr; i++) {
+               if ((si->swap_map[offset + i] & SWAP_HAS_CACHE))
+                       return i;
+       }
+
+       return i;
+}
+
 #else /* CONFIG_SWAP */
 struct swap_iocb;
 static inline void swap_read_folio(struct folio *folio, struct swap_iocb **plug)
@@ -199,6 +218,10 @@ static inline int swap_zeromap_batch(swp_entry_t entry, int max_nr,
        return 0;
 }
 
+static inline int non_swapcache_batch(swp_entry_t entry, int max_nr)
+{
+       return 0;
+}
 #endif /* CONFIG_SWAP */
 
 /**