Merge branch 'pcmcia-next' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/brodo...
[linux-2.6-microblaze.git] / Documentation / admin-guide / cgroup-v2.rst
1 .. _cgroup-v2:
2
3 ================
4 Control Group v2
5 ================
6
7 :Date: October, 2015
8 :Author: Tejun Heo <tj@kernel.org>
9
10 This is the authoritative documentation on the design, interface and
11 conventions of cgroup v2.  It describes all userland-visible aspects
12 of cgroup including core and specific controller behaviors.  All
13 future changes must be reflected in this document.  Documentation for
14 v1 is available under :ref:`Documentation/admin-guide/cgroup-v1/index.rst <cgroup-v1>`.
15
16 .. CONTENTS
17
18    1. Introduction
19      1-1. Terminology
20      1-2. What is cgroup?
21    2. Basic Operations
22      2-1. Mounting
23      2-2. Organizing Processes and Threads
24        2-2-1. Processes
25        2-2-2. Threads
26      2-3. [Un]populated Notification
27      2-4. Controlling Controllers
28        2-4-1. Enabling and Disabling
29        2-4-2. Top-down Constraint
30        2-4-3. No Internal Process Constraint
31      2-5. Delegation
32        2-5-1. Model of Delegation
33        2-5-2. Delegation Containment
34      2-6. Guidelines
35        2-6-1. Organize Once and Control
36        2-6-2. Avoid Name Collisions
37    3. Resource Distribution Models
38      3-1. Weights
39      3-2. Limits
40      3-3. Protections
41      3-4. Allocations
42    4. Interface Files
43      4-1. Format
44      4-2. Conventions
45      4-3. Core Interface Files
46    5. Controllers
47      5-1. CPU
48        5-1-1. CPU Interface Files
49      5-2. Memory
50        5-2-1. Memory Interface Files
51        5-2-2. Usage Guidelines
52        5-2-3. Memory Ownership
53      5-3. IO
54        5-3-1. IO Interface Files
55        5-3-2. Writeback
56        5-3-3. IO Latency
57          5-3-3-1. How IO Latency Throttling Works
58          5-3-3-2. IO Latency Interface Files
59        5-3-4. IO Priority
60      5-4. PID
61        5-4-1. PID Interface Files
62      5-5. Cpuset
63        5.5-1. Cpuset Interface Files
64      5-6. Device
65      5-7. RDMA
66        5-7-1. RDMA Interface Files
67      5-8. HugeTLB
68        5.8-1. HugeTLB Interface Files
69      5-9. Misc
70        5.9-1 Miscellaneous cgroup Interface Files
71        5.9-2 Migration and Ownership
72      5-10. Others
73        5-10-1. perf_event
74      5-N. Non-normative information
75        5-N-1. CPU controller root cgroup process behaviour
76        5-N-2. IO controller root cgroup process behaviour
77    6. Namespace
78      6-1. Basics
79      6-2. The Root and Views
80      6-3. Migration and setns(2)
81      6-4. Interaction with Other Namespaces
82    P. Information on Kernel Programming
83      P-1. Filesystem Support for Writeback
84    D. Deprecated v1 Core Features
85    R. Issues with v1 and Rationales for v2
86      R-1. Multiple Hierarchies
87      R-2. Thread Granularity
88      R-3. Competition Between Inner Nodes and Threads
89      R-4. Other Interface Issues
90      R-5. Controller Issues and Remedies
91        R-5-1. Memory
92
93
94 Introduction
95 ============
96
97 Terminology
98 -----------
99
100 "cgroup" stands for "control group" and is never capitalized.  The
101 singular form is used to designate the whole feature and also as a
102 qualifier as in "cgroup controllers".  When explicitly referring to
103 multiple individual control groups, the plural form "cgroups" is used.
104
105
106 What is cgroup?
107 ---------------
108
109 cgroup is a mechanism to organize processes hierarchically and
110 distribute system resources along the hierarchy in a controlled and
111 configurable manner.
112
113 cgroup is largely composed of two parts - the core and controllers.
114 cgroup core is primarily responsible for hierarchically organizing
115 processes.  A cgroup controller is usually responsible for
116 distributing a specific type of system resource along the hierarchy
117 although there are utility controllers which serve purposes other than
118 resource distribution.
119
120 cgroups form a tree structure and every process in the system belongs
121 to one and only one cgroup.  All threads of a process belong to the
122 same cgroup.  On creation, all processes are put in the cgroup that
123 the parent process belongs to at the time.  A process can be migrated
124 to another cgroup.  Migration of a process doesn't affect already
125 existing descendant processes.
126
127 Following certain structural constraints, controllers may be enabled or
128 disabled selectively on a cgroup.  All controller behaviors are
129 hierarchical - if a controller is enabled on a cgroup, it affects all
130 processes which belong to the cgroups consisting the inclusive
131 sub-hierarchy of the cgroup.  When a controller is enabled on a nested
132 cgroup, it always restricts the resource distribution further.  The
133 restrictions set closer to the root in the hierarchy can not be
134 overridden from further away.
135
136
137 Basic Operations
138 ================
139
140 Mounting
141 --------
142
143 Unlike v1, cgroup v2 has only single hierarchy.  The cgroup v2
144 hierarchy can be mounted with the following mount command::
145
146   # mount -t cgroup2 none $MOUNT_POINT
147
148 cgroup2 filesystem has the magic number 0x63677270 ("cgrp").  All
149 controllers which support v2 and are not bound to a v1 hierarchy are
150 automatically bound to the v2 hierarchy and show up at the root.
151 Controllers which are not in active use in the v2 hierarchy can be
152 bound to other hierarchies.  This allows mixing v2 hierarchy with the
153 legacy v1 multiple hierarchies in a fully backward compatible way.
154
155 A controller can be moved across hierarchies only after the controller
156 is no longer referenced in its current hierarchy.  Because per-cgroup
157 controller states are destroyed asynchronously and controllers may
158 have lingering references, a controller may not show up immediately on
159 the v2 hierarchy after the final umount of the previous hierarchy.
160 Similarly, a controller should be fully disabled to be moved out of
161 the unified hierarchy and it may take some time for the disabled
162 controller to become available for other hierarchies; furthermore, due
163 to inter-controller dependencies, other controllers may need to be
164 disabled too.
165
166 While useful for development and manual configurations, moving
167 controllers dynamically between the v2 and other hierarchies is
168 strongly discouraged for production use.  It is recommended to decide
169 the hierarchies and controller associations before starting using the
170 controllers after system boot.
171
172 During transition to v2, system management software might still
173 automount the v1 cgroup filesystem and so hijack all controllers
174 during boot, before manual intervention is possible. To make testing
175 and experimenting easier, the kernel parameter cgroup_no_v1= allows
176 disabling controllers in v1 and make them always available in v2.
177
178 cgroup v2 currently supports the following mount options.
179
180   nsdelegate
181         Consider cgroup namespaces as delegation boundaries.  This
182         option is system wide and can only be set on mount or modified
183         through remount from the init namespace.  The mount option is
184         ignored on non-init namespace mounts.  Please refer to the
185         Delegation section for details.
186
187   memory_localevents
188         Only populate memory.events with data for the current cgroup,
189         and not any subtrees. This is legacy behaviour, the default
190         behaviour without this option is to include subtree counts.
191         This option is system wide and can only be set on mount or
192         modified through remount from the init namespace. The mount
193         option is ignored on non-init namespace mounts.
194
195   memory_recursiveprot
196         Recursively apply memory.min and memory.low protection to
197         entire subtrees, without requiring explicit downward
198         propagation into leaf cgroups.  This allows protecting entire
199         subtrees from one another, while retaining free competition
200         within those subtrees.  This should have been the default
201         behavior but is a mount-option to avoid regressing setups
202         relying on the original semantics (e.g. specifying bogusly
203         high 'bypass' protection values at higher tree levels).
204
205
206 Organizing Processes and Threads
207 --------------------------------
208
209 Processes
210 ~~~~~~~~~
211
212 Initially, only the root cgroup exists to which all processes belong.
213 A child cgroup can be created by creating a sub-directory::
214
215   # mkdir $CGROUP_NAME
216
217 A given cgroup may have multiple child cgroups forming a tree
218 structure.  Each cgroup has a read-writable interface file
219 "cgroup.procs".  When read, it lists the PIDs of all processes which
220 belong to the cgroup one-per-line.  The PIDs are not ordered and the
221 same PID may show up more than once if the process got moved to
222 another cgroup and then back or the PID got recycled while reading.
223
224 A process can be migrated into a cgroup by writing its PID to the
225 target cgroup's "cgroup.procs" file.  Only one process can be migrated
226 on a single write(2) call.  If a process is composed of multiple
227 threads, writing the PID of any thread migrates all threads of the
228 process.
229
230 When a process forks a child process, the new process is born into the
231 cgroup that the forking process belongs to at the time of the
232 operation.  After exit, a process stays associated with the cgroup
233 that it belonged to at the time of exit until it's reaped; however, a
234 zombie process does not appear in "cgroup.procs" and thus can't be
235 moved to another cgroup.
236
237 A cgroup which doesn't have any children or live processes can be
238 destroyed by removing the directory.  Note that a cgroup which doesn't
239 have any children and is associated only with zombie processes is
240 considered empty and can be removed::
241
242   # rmdir $CGROUP_NAME
243
244 "/proc/$PID/cgroup" lists a process's cgroup membership.  If legacy
245 cgroup is in use in the system, this file may contain multiple lines,
246 one for each hierarchy.  The entry for cgroup v2 is always in the
247 format "0::$PATH"::
248
249   # cat /proc/842/cgroup
250   ...
251   0::/test-cgroup/test-cgroup-nested
252
253 If the process becomes a zombie and the cgroup it was associated with
254 is removed subsequently, " (deleted)" is appended to the path::
255
256   # cat /proc/842/cgroup
257   ...
258   0::/test-cgroup/test-cgroup-nested (deleted)
259
260
261 Threads
262 ~~~~~~~
263
264 cgroup v2 supports thread granularity for a subset of controllers to
265 support use cases requiring hierarchical resource distribution across
266 the threads of a group of processes.  By default, all threads of a
267 process belong to the same cgroup, which also serves as the resource
268 domain to host resource consumptions which are not specific to a
269 process or thread.  The thread mode allows threads to be spread across
270 a subtree while still maintaining the common resource domain for them.
271
272 Controllers which support thread mode are called threaded controllers.
273 The ones which don't are called domain controllers.
274
275 Marking a cgroup threaded makes it join the resource domain of its
276 parent as a threaded cgroup.  The parent may be another threaded
277 cgroup whose resource domain is further up in the hierarchy.  The root
278 of a threaded subtree, that is, the nearest ancestor which is not
279 threaded, is called threaded domain or thread root interchangeably and
280 serves as the resource domain for the entire subtree.
281
282 Inside a threaded subtree, threads of a process can be put in
283 different cgroups and are not subject to the no internal process
284 constraint - threaded controllers can be enabled on non-leaf cgroups
285 whether they have threads in them or not.
286
287 As the threaded domain cgroup hosts all the domain resource
288 consumptions of the subtree, it is considered to have internal
289 resource consumptions whether there are processes in it or not and
290 can't have populated child cgroups which aren't threaded.  Because the
291 root cgroup is not subject to no internal process constraint, it can
292 serve both as a threaded domain and a parent to domain cgroups.
293
294 The current operation mode or type of the cgroup is shown in the
295 "cgroup.type" file which indicates whether the cgroup is a normal
296 domain, a domain which is serving as the domain of a threaded subtree,
297 or a threaded cgroup.
298
299 On creation, a cgroup is always a domain cgroup and can be made
300 threaded by writing "threaded" to the "cgroup.type" file.  The
301 operation is single direction::
302
303   # echo threaded > cgroup.type
304
305 Once threaded, the cgroup can't be made a domain again.  To enable the
306 thread mode, the following conditions must be met.
307
308 - As the cgroup will join the parent's resource domain.  The parent
309   must either be a valid (threaded) domain or a threaded cgroup.
310
311 - When the parent is an unthreaded domain, it must not have any domain
312   controllers enabled or populated domain children.  The root is
313   exempt from this requirement.
314
315 Topology-wise, a cgroup can be in an invalid state.  Please consider
316 the following topology::
317
318   A (threaded domain) - B (threaded) - C (domain, just created)
319
320 C is created as a domain but isn't connected to a parent which can
321 host child domains.  C can't be used until it is turned into a
322 threaded cgroup.  "cgroup.type" file will report "domain (invalid)" in
323 these cases.  Operations which fail due to invalid topology use
324 EOPNOTSUPP as the errno.
325
326 A domain cgroup is turned into a threaded domain when one of its child
327 cgroup becomes threaded or threaded controllers are enabled in the
328 "cgroup.subtree_control" file while there are processes in the cgroup.
329 A threaded domain reverts to a normal domain when the conditions
330 clear.
331
332 When read, "cgroup.threads" contains the list of the thread IDs of all
333 threads in the cgroup.  Except that the operations are per-thread
334 instead of per-process, "cgroup.threads" has the same format and
335 behaves the same way as "cgroup.procs".  While "cgroup.threads" can be
336 written to in any cgroup, as it can only move threads inside the same
337 threaded domain, its operations are confined inside each threaded
338 subtree.
339
340 The threaded domain cgroup serves as the resource domain for the whole
341 subtree, and, while the threads can be scattered across the subtree,
342 all the processes are considered to be in the threaded domain cgroup.
343 "cgroup.procs" in a threaded domain cgroup contains the PIDs of all
344 processes in the subtree and is not readable in the subtree proper.
345 However, "cgroup.procs" can be written to from anywhere in the subtree
346 to migrate all threads of the matching process to the cgroup.
347
348 Only threaded controllers can be enabled in a threaded subtree.  When
349 a threaded controller is enabled inside a threaded subtree, it only
350 accounts for and controls resource consumptions associated with the
351 threads in the cgroup and its descendants.  All consumptions which
352 aren't tied to a specific thread belong to the threaded domain cgroup.
353
354 Because a threaded subtree is exempt from no internal process
355 constraint, a threaded controller must be able to handle competition
356 between threads in a non-leaf cgroup and its child cgroups.  Each
357 threaded controller defines how such competitions are handled.
358
359
360 [Un]populated Notification
361 --------------------------
362
363 Each non-root cgroup has a "cgroup.events" file which contains
364 "populated" field indicating whether the cgroup's sub-hierarchy has
365 live processes in it.  Its value is 0 if there is no live process in
366 the cgroup and its descendants; otherwise, 1.  poll and [id]notify
367 events are triggered when the value changes.  This can be used, for
368 example, to start a clean-up operation after all processes of a given
369 sub-hierarchy have exited.  The populated state updates and
370 notifications are recursive.  Consider the following sub-hierarchy
371 where the numbers in the parentheses represent the numbers of processes
372 in each cgroup::
373
374   A(4) - B(0) - C(1)
375               \ D(0)
376
377 A, B and C's "populated" fields would be 1 while D's 0.  After the one
378 process in C exits, B and C's "populated" fields would flip to "0" and
379 file modified events will be generated on the "cgroup.events" files of
380 both cgroups.
381
382
383 Controlling Controllers
384 -----------------------
385
386 Enabling and Disabling
387 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
388
389 Each cgroup has a "cgroup.controllers" file which lists all
390 controllers available for the cgroup to enable::
391
392   # cat cgroup.controllers
393   cpu io memory
394
395 No controller is enabled by default.  Controllers can be enabled and
396 disabled by writing to the "cgroup.subtree_control" file::
397
398   # echo "+cpu +memory -io" > cgroup.subtree_control
399
400 Only controllers which are listed in "cgroup.controllers" can be
401 enabled.  When multiple operations are specified as above, either they
402 all succeed or fail.  If multiple operations on the same controller
403 are specified, the last one is effective.
404
405 Enabling a controller in a cgroup indicates that the distribution of
406 the target resource across its immediate children will be controlled.
407 Consider the following sub-hierarchy.  The enabled controllers are
408 listed in parentheses::
409
410   A(cpu,memory) - B(memory) - C()
411                             \ D()
412
413 As A has "cpu" and "memory" enabled, A will control the distribution
414 of CPU cycles and memory to its children, in this case, B.  As B has
415 "memory" enabled but not "CPU", C and D will compete freely on CPU
416 cycles but their division of memory available to B will be controlled.
417
418 As a controller regulates the distribution of the target resource to
419 the cgroup's children, enabling it creates the controller's interface
420 files in the child cgroups.  In the above example, enabling "cpu" on B
421 would create the "cpu." prefixed controller interface files in C and
422 D.  Likewise, disabling "memory" from B would remove the "memory."
423 prefixed controller interface files from C and D.  This means that the
424 controller interface files - anything which doesn't start with
425 "cgroup." are owned by the parent rather than the cgroup itself.
426
427
428 Top-down Constraint
429 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
430
431 Resources are distributed top-down and a cgroup can further distribute
432 a resource only if the resource has been distributed to it from the
433 parent.  This means that all non-root "cgroup.subtree_control" files
434 can only contain controllers which are enabled in the parent's
435 "cgroup.subtree_control" file.  A controller can be enabled only if
436 the parent has the controller enabled and a controller can't be
437 disabled if one or more children have it enabled.
438
439
440 No Internal Process Constraint
441 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
442
443 Non-root cgroups can distribute domain resources to their children
444 only when they don't have any processes of their own.  In other words,
445 only domain cgroups which don't contain any processes can have domain
446 controllers enabled in their "cgroup.subtree_control" files.
447
448 This guarantees that, when a domain controller is looking at the part
449 of the hierarchy which has it enabled, processes are always only on
450 the leaves.  This rules out situations where child cgroups compete
451 against internal processes of the parent.
452
453 The root cgroup is exempt from this restriction.  Root contains
454 processes and anonymous resource consumption which can't be associated
455 with any other cgroups and requires special treatment from most
456 controllers.  How resource consumption in the root cgroup is governed
457 is up to each controller (for more information on this topic please
458 refer to the Non-normative information section in the Controllers
459 chapter).
460
461 Note that the restriction doesn't get in the way if there is no
462 enabled controller in the cgroup's "cgroup.subtree_control".  This is
463 important as otherwise it wouldn't be possible to create children of a
464 populated cgroup.  To control resource distribution of a cgroup, the
465 cgroup must create children and transfer all its processes to the
466 children before enabling controllers in its "cgroup.subtree_control"
467 file.
468
469
470 Delegation
471 ----------
472
473 Model of Delegation
474 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
475
476 A cgroup can be delegated in two ways.  First, to a less privileged
477 user by granting write access of the directory and its "cgroup.procs",
478 "cgroup.threads" and "cgroup.subtree_control" files to the user.
479 Second, if the "nsdelegate" mount option is set, automatically to a
480 cgroup namespace on namespace creation.
481
482 Because the resource control interface files in a given directory
483 control the distribution of the parent's resources, the delegatee
484 shouldn't be allowed to write to them.  For the first method, this is
485 achieved by not granting access to these files.  For the second, the
486 kernel rejects writes to all files other than "cgroup.procs" and
487 "cgroup.subtree_control" on a namespace root from inside the
488 namespace.
489
490 The end results are equivalent for both delegation types.  Once
491 delegated, the user can build sub-hierarchy under the directory,
492 organize processes inside it as it sees fit and further distribute the
493 resources it received from the parent.  The limits and other settings
494 of all resource controllers are hierarchical and regardless of what
495 happens in the delegated sub-hierarchy, nothing can escape the
496 resource restrictions imposed by the parent.
497
498 Currently, cgroup doesn't impose any restrictions on the number of
499 cgroups in or nesting depth of a delegated sub-hierarchy; however,
500 this may be limited explicitly in the future.
501
502
503 Delegation Containment
504 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
505
506 A delegated sub-hierarchy is contained in the sense that processes
507 can't be moved into or out of the sub-hierarchy by the delegatee.
508
509 For delegations to a less privileged user, this is achieved by
510 requiring the following conditions for a process with a non-root euid
511 to migrate a target process into a cgroup by writing its PID to the
512 "cgroup.procs" file.
513
514 - The writer must have write access to the "cgroup.procs" file.
515
516 - The writer must have write access to the "cgroup.procs" file of the
517   common ancestor of the source and destination cgroups.
518
519 The above two constraints ensure that while a delegatee may migrate
520 processes around freely in the delegated sub-hierarchy it can't pull
521 in from or push out to outside the sub-hierarchy.
522
523 For an example, let's assume cgroups C0 and C1 have been delegated to
524 user U0 who created C00, C01 under C0 and C10 under C1 as follows and
525 all processes under C0 and C1 belong to U0::
526
527   ~~~~~~~~~~~~~ - C0 - C00
528   ~ cgroup    ~      \ C01
529   ~ hierarchy ~
530   ~~~~~~~~~~~~~ - C1 - C10
531
532 Let's also say U0 wants to write the PID of a process which is
533 currently in C10 into "C00/cgroup.procs".  U0 has write access to the
534 file; however, the common ancestor of the source cgroup C10 and the
535 destination cgroup C00 is above the points of delegation and U0 would
536 not have write access to its "cgroup.procs" files and thus the write
537 will be denied with -EACCES.
538
539 For delegations to namespaces, containment is achieved by requiring
540 that both the source and destination cgroups are reachable from the
541 namespace of the process which is attempting the migration.  If either
542 is not reachable, the migration is rejected with -ENOENT.
543
544
545 Guidelines
546 ----------
547
548 Organize Once and Control
549 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
550
551 Migrating a process across cgroups is a relatively expensive operation
552 and stateful resources such as memory are not moved together with the
553 process.  This is an explicit design decision as there often exist
554 inherent trade-offs between migration and various hot paths in terms
555 of synchronization cost.
556
557 As such, migrating processes across cgroups frequently as a means to
558 apply different resource restrictions is discouraged.  A workload
559 should be assigned to a cgroup according to the system's logical and
560 resource structure once on start-up.  Dynamic adjustments to resource
561 distribution can be made by changing controller configuration through
562 the interface files.
563
564
565 Avoid Name Collisions
566 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
567
568 Interface files for a cgroup and its children cgroups occupy the same
569 directory and it is possible to create children cgroups which collide
570 with interface files.
571
572 All cgroup core interface files are prefixed with "cgroup." and each
573 controller's interface files are prefixed with the controller name and
574 a dot.  A controller's name is composed of lower case alphabets and
575 '_'s but never begins with an '_' so it can be used as the prefix
576 character for collision avoidance.  Also, interface file names won't
577 start or end with terms which are often used in categorizing workloads
578 such as job, service, slice, unit or workload.
579
580 cgroup doesn't do anything to prevent name collisions and it's the
581 user's responsibility to avoid them.
582
583
584 Resource Distribution Models
585 ============================
586
587 cgroup controllers implement several resource distribution schemes
588 depending on the resource type and expected use cases.  This section
589 describes major schemes in use along with their expected behaviors.
590
591
592 Weights
593 -------
594
595 A parent's resource is distributed by adding up the weights of all
596 active children and giving each the fraction matching the ratio of its
597 weight against the sum.  As only children which can make use of the
598 resource at the moment participate in the distribution, this is
599 work-conserving.  Due to the dynamic nature, this model is usually
600 used for stateless resources.
601
602 All weights are in the range [1, 10000] with the default at 100.  This
603 allows symmetric multiplicative biases in both directions at fine
604 enough granularity while staying in the intuitive range.
605
606 As long as the weight is in range, all configuration combinations are
607 valid and there is no reason to reject configuration changes or
608 process migrations.
609
610 "cpu.weight" proportionally distributes CPU cycles to active children
611 and is an example of this type.
612
613
614 Limits
615 ------
616
617 A child can only consume upto the configured amount of the resource.
618 Limits can be over-committed - the sum of the limits of children can
619 exceed the amount of resource available to the parent.
620
621 Limits are in the range [0, max] and defaults to "max", which is noop.
622
623 As limits can be over-committed, all configuration combinations are
624 valid and there is no reason to reject configuration changes or
625 process migrations.
626
627 "io.max" limits the maximum BPS and/or IOPS that a cgroup can consume
628 on an IO device and is an example of this type.
629
630
631 Protections
632 -----------
633
634 A cgroup is protected upto the configured amount of the resource
635 as long as the usages of all its ancestors are under their
636 protected levels.  Protections can be hard guarantees or best effort
637 soft boundaries.  Protections can also be over-committed in which case
638 only upto the amount available to the parent is protected among
639 children.
640
641 Protections are in the range [0, max] and defaults to 0, which is
642 noop.
643
644 As protections can be over-committed, all configuration combinations
645 are valid and there is no reason to reject configuration changes or
646 process migrations.
647
648 "memory.low" implements best-effort memory protection and is an
649 example of this type.
650
651
652 Allocations
653 -----------
654
655 A cgroup is exclusively allocated a certain amount of a finite
656 resource.  Allocations can't be over-committed - the sum of the
657 allocations of children can not exceed the amount of resource
658 available to the parent.
659
660 Allocations are in the range [0, max] and defaults to 0, which is no
661 resource.
662
663 As allocations can't be over-committed, some configuration
664 combinations are invalid and should be rejected.  Also, if the
665 resource is mandatory for execution of processes, process migrations
666 may be rejected.
667
668 "cpu.rt.max" hard-allocates realtime slices and is an example of this
669 type.
670
671
672 Interface Files
673 ===============
674
675 Format
676 ------
677
678 All interface files should be in one of the following formats whenever
679 possible::
680
681   New-line separated values
682   (when only one value can be written at once)
683
684         VAL0\n
685         VAL1\n
686         ...
687
688   Space separated values
689   (when read-only or multiple values can be written at once)
690
691         VAL0 VAL1 ...\n
692
693   Flat keyed
694
695         KEY0 VAL0\n
696         KEY1 VAL1\n
697         ...
698
699   Nested keyed
700
701         KEY0 SUB_KEY0=VAL00 SUB_KEY1=VAL01...
702         KEY1 SUB_KEY0=VAL10 SUB_KEY1=VAL11...
703         ...
704
705 For a writable file, the format for writing should generally match
706 reading; however, controllers may allow omitting later fields or
707 implement restricted shortcuts for most common use cases.
708
709 For both flat and nested keyed files, only the values for a single key
710 can be written at a time.  For nested keyed files, the sub key pairs
711 may be specified in any order and not all pairs have to be specified.
712
713
714 Conventions
715 -----------
716
717 - Settings for a single feature should be contained in a single file.
718
719 - The root cgroup should be exempt from resource control and thus
720   shouldn't have resource control interface files.
721
722 - The default time unit is microseconds.  If a different unit is ever
723   used, an explicit unit suffix must be present.
724
725 - A parts-per quantity should use a percentage decimal with at least
726   two digit fractional part - e.g. 13.40.
727
728 - If a controller implements weight based resource distribution, its
729   interface file should be named "weight" and have the range [1,
730   10000] with 100 as the default.  The values are chosen to allow
731   enough and symmetric bias in both directions while keeping it
732   intuitive (the default is 100%).
733
734 - If a controller implements an absolute resource guarantee and/or
735   limit, the interface files should be named "min" and "max"
736   respectively.  If a controller implements best effort resource
737   guarantee and/or limit, the interface files should be named "low"
738   and "high" respectively.
739
740   In the above four control files, the special token "max" should be
741   used to represent upward infinity for both reading and writing.
742
743 - If a setting has a configurable default value and keyed specific
744   overrides, the default entry should be keyed with "default" and
745   appear as the first entry in the file.
746
747   The default value can be updated by writing either "default $VAL" or
748   "$VAL".
749
750   When writing to update a specific override, "default" can be used as
751   the value to indicate removal of the override.  Override entries
752   with "default" as the value must not appear when read.
753
754   For example, a setting which is keyed by major:minor device numbers
755   with integer values may look like the following::
756
757     # cat cgroup-example-interface-file
758     default 150
759     8:0 300
760
761   The default value can be updated by::
762
763     # echo 125 > cgroup-example-interface-file
764
765   or::
766
767     # echo "default 125" > cgroup-example-interface-file
768
769   An override can be set by::
770
771     # echo "8:16 170" > cgroup-example-interface-file
772
773   and cleared by::
774
775     # echo "8:0 default" > cgroup-example-interface-file
776     # cat cgroup-example-interface-file
777     default 125
778     8:16 170
779
780 - For events which are not very high frequency, an interface file
781   "events" should be created which lists event key value pairs.
782   Whenever a notifiable event happens, file modified event should be
783   generated on the file.
784
785
786 Core Interface Files
787 --------------------
788
789 All cgroup core files are prefixed with "cgroup."
790
791   cgroup.type
792         A read-write single value file which exists on non-root
793         cgroups.
794
795         When read, it indicates the current type of the cgroup, which
796         can be one of the following values.
797
798         - "domain" : A normal valid domain cgroup.
799
800         - "domain threaded" : A threaded domain cgroup which is
801           serving as the root of a threaded subtree.
802
803         - "domain invalid" : A cgroup which is in an invalid state.
804           It can't be populated or have controllers enabled.  It may
805           be allowed to become a threaded cgroup.
806
807         - "threaded" : A threaded cgroup which is a member of a
808           threaded subtree.
809
810         A cgroup can be turned into a threaded cgroup by writing
811         "threaded" to this file.
812
813   cgroup.procs
814         A read-write new-line separated values file which exists on
815         all cgroups.
816
817         When read, it lists the PIDs of all processes which belong to
818         the cgroup one-per-line.  The PIDs are not ordered and the
819         same PID may show up more than once if the process got moved
820         to another cgroup and then back or the PID got recycled while
821         reading.
822
823         A PID can be written to migrate the process associated with
824         the PID to the cgroup.  The writer should match all of the
825         following conditions.
826
827         - It must have write access to the "cgroup.procs" file.
828
829         - It must have write access to the "cgroup.procs" file of the
830           common ancestor of the source and destination cgroups.
831
832         When delegating a sub-hierarchy, write access to this file
833         should be granted along with the containing directory.
834
835         In a threaded cgroup, reading this file fails with EOPNOTSUPP
836         as all the processes belong to the thread root.  Writing is
837         supported and moves every thread of the process to the cgroup.
838
839   cgroup.threads
840         A read-write new-line separated values file which exists on
841         all cgroups.
842
843         When read, it lists the TIDs of all threads which belong to
844         the cgroup one-per-line.  The TIDs are not ordered and the
845         same TID may show up more than once if the thread got moved to
846         another cgroup and then back or the TID got recycled while
847         reading.
848
849         A TID can be written to migrate the thread associated with the
850         TID to the cgroup.  The writer should match all of the
851         following conditions.
852
853         - It must have write access to the "cgroup.threads" file.
854
855         - The cgroup that the thread is currently in must be in the
856           same resource domain as the destination cgroup.
857
858         - It must have write access to the "cgroup.procs" file of the
859           common ancestor of the source and destination cgroups.
860
861         When delegating a sub-hierarchy, write access to this file
862         should be granted along with the containing directory.
863
864   cgroup.controllers
865         A read-only space separated values file which exists on all
866         cgroups.
867
868         It shows space separated list of all controllers available to
869         the cgroup.  The controllers are not ordered.
870
871   cgroup.subtree_control
872         A read-write space separated values file which exists on all
873         cgroups.  Starts out empty.
874
875         When read, it shows space separated list of the controllers
876         which are enabled to control resource distribution from the
877         cgroup to its children.
878
879         Space separated list of controllers prefixed with '+' or '-'
880         can be written to enable or disable controllers.  A controller
881         name prefixed with '+' enables the controller and '-'
882         disables.  If a controller appears more than once on the list,
883         the last one is effective.  When multiple enable and disable
884         operations are specified, either all succeed or all fail.
885
886   cgroup.events
887         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
888         The following entries are defined.  Unless specified
889         otherwise, a value change in this file generates a file
890         modified event.
891
892           populated
893                 1 if the cgroup or its descendants contains any live
894                 processes; otherwise, 0.
895           frozen
896                 1 if the cgroup is frozen; otherwise, 0.
897
898   cgroup.max.descendants
899         A read-write single value files.  The default is "max".
900
901         Maximum allowed number of descent cgroups.
902         If the actual number of descendants is equal or larger,
903         an attempt to create a new cgroup in the hierarchy will fail.
904
905   cgroup.max.depth
906         A read-write single value files.  The default is "max".
907
908         Maximum allowed descent depth below the current cgroup.
909         If the actual descent depth is equal or larger,
910         an attempt to create a new child cgroup will fail.
911
912   cgroup.stat
913         A read-only flat-keyed file with the following entries:
914
915           nr_descendants
916                 Total number of visible descendant cgroups.
917
918           nr_dying_descendants
919                 Total number of dying descendant cgroups. A cgroup becomes
920                 dying after being deleted by a user. The cgroup will remain
921                 in dying state for some time undefined time (which can depend
922                 on system load) before being completely destroyed.
923
924                 A process can't enter a dying cgroup under any circumstances,
925                 a dying cgroup can't revive.
926
927                 A dying cgroup can consume system resources not exceeding
928                 limits, which were active at the moment of cgroup deletion.
929
930   cgroup.freeze
931         A read-write single value file which exists on non-root cgroups.
932         Allowed values are "0" and "1". The default is "0".
933
934         Writing "1" to the file causes freezing of the cgroup and all
935         descendant cgroups. This means that all belonging processes will
936         be stopped and will not run until the cgroup will be explicitly
937         unfrozen. Freezing of the cgroup may take some time; when this action
938         is completed, the "frozen" value in the cgroup.events control file
939         will be updated to "1" and the corresponding notification will be
940         issued.
941
942         A cgroup can be frozen either by its own settings, or by settings
943         of any ancestor cgroups. If any of ancestor cgroups is frozen, the
944         cgroup will remain frozen.
945
946         Processes in the frozen cgroup can be killed by a fatal signal.
947         They also can enter and leave a frozen cgroup: either by an explicit
948         move by a user, or if freezing of the cgroup races with fork().
949         If a process is moved to a frozen cgroup, it stops. If a process is
950         moved out of a frozen cgroup, it becomes running.
951
952         Frozen status of a cgroup doesn't affect any cgroup tree operations:
953         it's possible to delete a frozen (and empty) cgroup, as well as
954         create new sub-cgroups.
955
956   cgroup.kill
957         A write-only single value file which exists in non-root cgroups.
958         The only allowed value is "1".
959
960         Writing "1" to the file causes the cgroup and all descendant cgroups to
961         be killed. This means that all processes located in the affected cgroup
962         tree will be killed via SIGKILL.
963
964         Killing a cgroup tree will deal with concurrent forks appropriately and
965         is protected against migrations.
966
967         In a threaded cgroup, writing this file fails with EOPNOTSUPP as
968         killing cgroups is a process directed operation, i.e. it affects
969         the whole thread-group.
970
971 Controllers
972 ===========
973
974 .. _cgroup-v2-cpu:
975
976 CPU
977 ---
978
979 The "cpu" controllers regulates distribution of CPU cycles.  This
980 controller implements weight and absolute bandwidth limit models for
981 normal scheduling policy and absolute bandwidth allocation model for
982 realtime scheduling policy.
983
984 In all the above models, cycles distribution is defined only on a temporal
985 base and it does not account for the frequency at which tasks are executed.
986 The (optional) utilization clamping support allows to hint the schedutil
987 cpufreq governor about the minimum desired frequency which should always be
988 provided by a CPU, as well as the maximum desired frequency, which should not
989 be exceeded by a CPU.
990
991 WARNING: cgroup2 doesn't yet support control of realtime processes and
992 the cpu controller can only be enabled when all RT processes are in
993 the root cgroup.  Be aware that system management software may already
994 have placed RT processes into nonroot cgroups during the system boot
995 process, and these processes may need to be moved to the root cgroup
996 before the cpu controller can be enabled.
997
998
999 CPU Interface Files
1000 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1001
1002 All time durations are in microseconds.
1003
1004   cpu.stat
1005         A read-only flat-keyed file.
1006         This file exists whether the controller is enabled or not.
1007
1008         It always reports the following three stats:
1009
1010         - usage_usec
1011         - user_usec
1012         - system_usec
1013
1014         and the following three when the controller is enabled:
1015
1016         - nr_periods
1017         - nr_throttled
1018         - throttled_usec
1019         - nr_bursts
1020         - burst_usec
1021
1022   cpu.weight
1023         A read-write single value file which exists on non-root
1024         cgroups.  The default is "100".
1025
1026         The weight in the range [1, 10000].
1027
1028   cpu.weight.nice
1029         A read-write single value file which exists on non-root
1030         cgroups.  The default is "0".
1031
1032         The nice value is in the range [-20, 19].
1033
1034         This interface file is an alternative interface for
1035         "cpu.weight" and allows reading and setting weight using the
1036         same values used by nice(2).  Because the range is smaller and
1037         granularity is coarser for the nice values, the read value is
1038         the closest approximation of the current weight.
1039
1040   cpu.max
1041         A read-write two value file which exists on non-root cgroups.
1042         The default is "max 100000".
1043
1044         The maximum bandwidth limit.  It's in the following format::
1045
1046           $MAX $PERIOD
1047
1048         which indicates that the group may consume upto $MAX in each
1049         $PERIOD duration.  "max" for $MAX indicates no limit.  If only
1050         one number is written, $MAX is updated.
1051
1052   cpu.max.burst
1053         A read-write single value file which exists on non-root
1054         cgroups.  The default is "0".
1055
1056         The burst in the range [0, $MAX].
1057
1058   cpu.pressure
1059         A read-write nested-keyed file.
1060
1061         Shows pressure stall information for CPU. See
1062         :ref:`Documentation/accounting/psi.rst <psi>` for details.
1063
1064   cpu.uclamp.min
1065         A read-write single value file which exists on non-root cgroups.
1066         The default is "0", i.e. no utilization boosting.
1067
1068         The requested minimum utilization (protection) as a percentage
1069         rational number, e.g. 12.34 for 12.34%.
1070
1071         This interface allows reading and setting minimum utilization clamp
1072         values similar to the sched_setattr(2). This minimum utilization
1073         value is used to clamp the task specific minimum utilization clamp.
1074
1075         The requested minimum utilization (protection) is always capped by
1076         the current value for the maximum utilization (limit), i.e.
1077         `cpu.uclamp.max`.
1078
1079   cpu.uclamp.max
1080         A read-write single value file which exists on non-root cgroups.
1081         The default is "max". i.e. no utilization capping
1082
1083         The requested maximum utilization (limit) as a percentage rational
1084         number, e.g. 98.76 for 98.76%.
1085
1086         This interface allows reading and setting maximum utilization clamp
1087         values similar to the sched_setattr(2). This maximum utilization
1088         value is used to clamp the task specific maximum utilization clamp.
1089
1090
1091
1092 Memory
1093 ------
1094
1095 The "memory" controller regulates distribution of memory.  Memory is
1096 stateful and implements both limit and protection models.  Due to the
1097 intertwining between memory usage and reclaim pressure and the
1098 stateful nature of memory, the distribution model is relatively
1099 complex.
1100
1101 While not completely water-tight, all major memory usages by a given
1102 cgroup are tracked so that the total memory consumption can be
1103 accounted and controlled to a reasonable extent.  Currently, the
1104 following types of memory usages are tracked.
1105
1106 - Userland memory - page cache and anonymous memory.
1107
1108 - Kernel data structures such as dentries and inodes.
1109
1110 - TCP socket buffers.
1111
1112 The above list may expand in the future for better coverage.
1113
1114
1115 Memory Interface Files
1116 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1117
1118 All memory amounts are in bytes.  If a value which is not aligned to
1119 PAGE_SIZE is written, the value may be rounded up to the closest
1120 PAGE_SIZE multiple when read back.
1121
1122   memory.current
1123         A read-only single value file which exists on non-root
1124         cgroups.
1125
1126         The total amount of memory currently being used by the cgroup
1127         and its descendants.
1128
1129   memory.min
1130         A read-write single value file which exists on non-root
1131         cgroups.  The default is "0".
1132
1133         Hard memory protection.  If the memory usage of a cgroup
1134         is within its effective min boundary, the cgroup's memory
1135         won't be reclaimed under any conditions. If there is no
1136         unprotected reclaimable memory available, OOM killer
1137         is invoked. Above the effective min boundary (or
1138         effective low boundary if it is higher), pages are reclaimed
1139         proportionally to the overage, reducing reclaim pressure for
1140         smaller overages.
1141
1142         Effective min boundary is limited by memory.min values of
1143         all ancestor cgroups. If there is memory.min overcommitment
1144         (child cgroup or cgroups are requiring more protected memory
1145         than parent will allow), then each child cgroup will get
1146         the part of parent's protection proportional to its
1147         actual memory usage below memory.min.
1148
1149         Putting more memory than generally available under this
1150         protection is discouraged and may lead to constant OOMs.
1151
1152         If a memory cgroup is not populated with processes,
1153         its memory.min is ignored.
1154
1155   memory.low
1156         A read-write single value file which exists on non-root
1157         cgroups.  The default is "0".
1158
1159         Best-effort memory protection.  If the memory usage of a
1160         cgroup is within its effective low boundary, the cgroup's
1161         memory won't be reclaimed unless there is no reclaimable
1162         memory available in unprotected cgroups.
1163         Above the effective low boundary (or 
1164         effective min boundary if it is higher), pages are reclaimed
1165         proportionally to the overage, reducing reclaim pressure for
1166         smaller overages.
1167
1168         Effective low boundary is limited by memory.low values of
1169         all ancestor cgroups. If there is memory.low overcommitment
1170         (child cgroup or cgroups are requiring more protected memory
1171         than parent will allow), then each child cgroup will get
1172         the part of parent's protection proportional to its
1173         actual memory usage below memory.low.
1174
1175         Putting more memory than generally available under this
1176         protection is discouraged.
1177
1178   memory.high
1179         A read-write single value file which exists on non-root
1180         cgroups.  The default is "max".
1181
1182         Memory usage throttle limit.  This is the main mechanism to
1183         control memory usage of a cgroup.  If a cgroup's usage goes
1184         over the high boundary, the processes of the cgroup are
1185         throttled and put under heavy reclaim pressure.
1186
1187         Going over the high limit never invokes the OOM killer and
1188         under extreme conditions the limit may be breached.
1189
1190   memory.max
1191         A read-write single value file which exists on non-root
1192         cgroups.  The default is "max".
1193
1194         Memory usage hard limit.  This is the final protection
1195         mechanism.  If a cgroup's memory usage reaches this limit and
1196         can't be reduced, the OOM killer is invoked in the cgroup.
1197         Under certain circumstances, the usage may go over the limit
1198         temporarily.
1199
1200         In default configuration regular 0-order allocations always
1201         succeed unless OOM killer chooses current task as a victim.
1202
1203         Some kinds of allocations don't invoke the OOM killer.
1204         Caller could retry them differently, return into userspace
1205         as -ENOMEM or silently ignore in cases like disk readahead.
1206
1207         This is the ultimate protection mechanism.  As long as the
1208         high limit is used and monitored properly, this limit's
1209         utility is limited to providing the final safety net.
1210
1211   memory.reclaim
1212         A write-only nested-keyed file which exists for all cgroups.
1213
1214         This is a simple interface to trigger memory reclaim in the
1215         target cgroup.
1216
1217         This file accepts a single key, the number of bytes to reclaim.
1218         No nested keys are currently supported.
1219
1220         Example::
1221
1222           echo "1G" > memory.reclaim
1223
1224         The interface can be later extended with nested keys to
1225         configure the reclaim behavior. For example, specify the
1226         type of memory to reclaim from (anon, file, ..).
1227
1228         Please note that the kernel can over or under reclaim from
1229         the target cgroup. If less bytes are reclaimed than the
1230         specified amount, -EAGAIN is returned.
1231
1232   memory.peak
1233         A read-only single value file which exists on non-root
1234         cgroups.
1235
1236         The max memory usage recorded for the cgroup and its
1237         descendants since the creation of the cgroup.
1238
1239   memory.oom.group
1240         A read-write single value file which exists on non-root
1241         cgroups.  The default value is "0".
1242
1243         Determines whether the cgroup should be treated as
1244         an indivisible workload by the OOM killer. If set,
1245         all tasks belonging to the cgroup or to its descendants
1246         (if the memory cgroup is not a leaf cgroup) are killed
1247         together or not at all. This can be used to avoid
1248         partial kills to guarantee workload integrity.
1249
1250         Tasks with the OOM protection (oom_score_adj set to -1000)
1251         are treated as an exception and are never killed.
1252
1253         If the OOM killer is invoked in a cgroup, it's not going
1254         to kill any tasks outside of this cgroup, regardless
1255         memory.oom.group values of ancestor cgroups.
1256
1257   memory.events
1258         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1259         The following entries are defined.  Unless specified
1260         otherwise, a value change in this file generates a file
1261         modified event.
1262
1263         Note that all fields in this file are hierarchical and the
1264         file modified event can be generated due to an event down the
1265         hierarchy. For the local events at the cgroup level see
1266         memory.events.local.
1267
1268           low
1269                 The number of times the cgroup is reclaimed due to
1270                 high memory pressure even though its usage is under
1271                 the low boundary.  This usually indicates that the low
1272                 boundary is over-committed.
1273
1274           high
1275                 The number of times processes of the cgroup are
1276                 throttled and routed to perform direct memory reclaim
1277                 because the high memory boundary was exceeded.  For a
1278                 cgroup whose memory usage is capped by the high limit
1279                 rather than global memory pressure, this event's
1280                 occurrences are expected.
1281
1282           max
1283                 The number of times the cgroup's memory usage was
1284                 about to go over the max boundary.  If direct reclaim
1285                 fails to bring it down, the cgroup goes to OOM state.
1286
1287           oom
1288                 The number of time the cgroup's memory usage was
1289                 reached the limit and allocation was about to fail.
1290
1291                 This event is not raised if the OOM killer is not
1292                 considered as an option, e.g. for failed high-order
1293                 allocations or if caller asked to not retry attempts.
1294
1295           oom_kill
1296                 The number of processes belonging to this cgroup
1297                 killed by any kind of OOM killer.
1298
1299           oom_group_kill
1300                 The number of times a group OOM has occurred.
1301
1302   memory.events.local
1303         Similar to memory.events but the fields in the file are local
1304         to the cgroup i.e. not hierarchical. The file modified event
1305         generated on this file reflects only the local events.
1306
1307   memory.stat
1308         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1309
1310         This breaks down the cgroup's memory footprint into different
1311         types of memory, type-specific details, and other information
1312         on the state and past events of the memory management system.
1313
1314         All memory amounts are in bytes.
1315
1316         The entries are ordered to be human readable, and new entries
1317         can show up in the middle. Don't rely on items remaining in a
1318         fixed position; use the keys to look up specific values!
1319
1320         If the entry has no per-node counter (or not show in the
1321         memory.numa_stat). We use 'npn' (non-per-node) as the tag
1322         to indicate that it will not show in the memory.numa_stat.
1323
1324           anon
1325                 Amount of memory used in anonymous mappings such as
1326                 brk(), sbrk(), and mmap(MAP_ANONYMOUS)
1327
1328           file
1329                 Amount of memory used to cache filesystem data,
1330                 including tmpfs and shared memory.
1331
1332           kernel (npn)
1333                 Amount of total kernel memory, including
1334                 (kernel_stack, pagetables, percpu, vmalloc, slab) in
1335                 addition to other kernel memory use cases.
1336
1337           kernel_stack
1338                 Amount of memory allocated to kernel stacks.
1339
1340           pagetables
1341                 Amount of memory allocated for page tables.
1342
1343           percpu (npn)
1344                 Amount of memory used for storing per-cpu kernel
1345                 data structures.
1346
1347           sock (npn)
1348                 Amount of memory used in network transmission buffers
1349
1350           vmalloc (npn)
1351                 Amount of memory used for vmap backed memory.
1352
1353           shmem
1354                 Amount of cached filesystem data that is swap-backed,
1355                 such as tmpfs, shm segments, shared anonymous mmap()s
1356
1357           zswap
1358                 Amount of memory consumed by the zswap compression backend.
1359
1360           zswapped
1361                 Amount of application memory swapped out to zswap.
1362
1363           file_mapped
1364                 Amount of cached filesystem data mapped with mmap()
1365
1366           file_dirty
1367                 Amount of cached filesystem data that was modified but
1368                 not yet written back to disk
1369
1370           file_writeback
1371                 Amount of cached filesystem data that was modified and
1372                 is currently being written back to disk
1373
1374           swapcached
1375                 Amount of swap cached in memory. The swapcache is accounted
1376                 against both memory and swap usage.
1377
1378           anon_thp
1379                 Amount of memory used in anonymous mappings backed by
1380                 transparent hugepages
1381
1382           file_thp
1383                 Amount of cached filesystem data backed by transparent
1384                 hugepages
1385
1386           shmem_thp
1387                 Amount of shm, tmpfs, shared anonymous mmap()s backed by
1388                 transparent hugepages
1389
1390           inactive_anon, active_anon, inactive_file, active_file, unevictable
1391                 Amount of memory, swap-backed and filesystem-backed,
1392                 on the internal memory management lists used by the
1393                 page reclaim algorithm.
1394
1395                 As these represent internal list state (eg. shmem pages are on anon
1396                 memory management lists), inactive_foo + active_foo may not be equal to
1397                 the value for the foo counter, since the foo counter is type-based, not
1398                 list-based.
1399
1400           slab_reclaimable
1401                 Part of "slab" that might be reclaimed, such as
1402                 dentries and inodes.
1403
1404           slab_unreclaimable
1405                 Part of "slab" that cannot be reclaimed on memory
1406                 pressure.
1407
1408           slab (npn)
1409                 Amount of memory used for storing in-kernel data
1410                 structures.
1411
1412           workingset_refault_anon
1413                 Number of refaults of previously evicted anonymous pages.
1414
1415           workingset_refault_file
1416                 Number of refaults of previously evicted file pages.
1417
1418           workingset_activate_anon
1419                 Number of refaulted anonymous pages that were immediately
1420                 activated.
1421
1422           workingset_activate_file
1423                 Number of refaulted file pages that were immediately activated.
1424
1425           workingset_restore_anon
1426                 Number of restored anonymous pages which have been detected as
1427                 an active workingset before they got reclaimed.
1428
1429           workingset_restore_file
1430                 Number of restored file pages which have been detected as an
1431                 active workingset before they got reclaimed.
1432
1433           workingset_nodereclaim
1434                 Number of times a shadow node has been reclaimed
1435
1436           pgfault (npn)
1437                 Total number of page faults incurred
1438
1439           pgmajfault (npn)
1440                 Number of major page faults incurred
1441
1442           pgrefill (npn)
1443                 Amount of scanned pages (in an active LRU list)
1444
1445           pgscan (npn)
1446                 Amount of scanned pages (in an inactive LRU list)
1447
1448           pgsteal (npn)
1449                 Amount of reclaimed pages
1450
1451           pgactivate (npn)
1452                 Amount of pages moved to the active LRU list
1453
1454           pgdeactivate (npn)
1455                 Amount of pages moved to the inactive LRU list
1456
1457           pglazyfree (npn)
1458                 Amount of pages postponed to be freed under memory pressure
1459
1460           pglazyfreed (npn)
1461                 Amount of reclaimed lazyfree pages
1462
1463           thp_fault_alloc (npn)
1464                 Number of transparent hugepages which were allocated to satisfy
1465                 a page fault. This counter is not present when CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1466                 is not set.
1467
1468           thp_collapse_alloc (npn)
1469                 Number of transparent hugepages which were allocated to allow
1470                 collapsing an existing range of pages. This counter is not
1471                 present when CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE is not set.
1472
1473   memory.numa_stat
1474         A read-only nested-keyed file which exists on non-root cgroups.
1475
1476         This breaks down the cgroup's memory footprint into different
1477         types of memory, type-specific details, and other information
1478         per node on the state of the memory management system.
1479
1480         This is useful for providing visibility into the NUMA locality
1481         information within an memcg since the pages are allowed to be
1482         allocated from any physical node. One of the use case is evaluating
1483         application performance by combining this information with the
1484         application's CPU allocation.
1485
1486         All memory amounts are in bytes.
1487
1488         The output format of memory.numa_stat is::
1489
1490           type N0=<bytes in node 0> N1=<bytes in node 1> ...
1491
1492         The entries are ordered to be human readable, and new entries
1493         can show up in the middle. Don't rely on items remaining in a
1494         fixed position; use the keys to look up specific values!
1495
1496         The entries can refer to the memory.stat.
1497
1498   memory.swap.current
1499         A read-only single value file which exists on non-root
1500         cgroups.
1501
1502         The total amount of swap currently being used by the cgroup
1503         and its descendants.
1504
1505   memory.swap.high
1506         A read-write single value file which exists on non-root
1507         cgroups.  The default is "max".
1508
1509         Swap usage throttle limit.  If a cgroup's swap usage exceeds
1510         this limit, all its further allocations will be throttled to
1511         allow userspace to implement custom out-of-memory procedures.
1512
1513         This limit marks a point of no return for the cgroup. It is NOT
1514         designed to manage the amount of swapping a workload does
1515         during regular operation. Compare to memory.swap.max, which
1516         prohibits swapping past a set amount, but lets the cgroup
1517         continue unimpeded as long as other memory can be reclaimed.
1518
1519         Healthy workloads are not expected to reach this limit.
1520
1521   memory.swap.max
1522         A read-write single value file which exists on non-root
1523         cgroups.  The default is "max".
1524
1525         Swap usage hard limit.  If a cgroup's swap usage reaches this
1526         limit, anonymous memory of the cgroup will not be swapped out.
1527
1528   memory.swap.events
1529         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1530         The following entries are defined.  Unless specified
1531         otherwise, a value change in this file generates a file
1532         modified event.
1533
1534           high
1535                 The number of times the cgroup's swap usage was over
1536                 the high threshold.
1537
1538           max
1539                 The number of times the cgroup's swap usage was about
1540                 to go over the max boundary and swap allocation
1541                 failed.
1542
1543           fail
1544                 The number of times swap allocation failed either
1545                 because of running out of swap system-wide or max
1546                 limit.
1547
1548         When reduced under the current usage, the existing swap
1549         entries are reclaimed gradually and the swap usage may stay
1550         higher than the limit for an extended period of time.  This
1551         reduces the impact on the workload and memory management.
1552
1553   memory.zswap.current
1554         A read-only single value file which exists on non-root
1555         cgroups.
1556
1557         The total amount of memory consumed by the zswap compression
1558         backend.
1559
1560   memory.zswap.max
1561         A read-write single value file which exists on non-root
1562         cgroups.  The default is "max".
1563
1564         Zswap usage hard limit. If a cgroup's zswap pool reaches this
1565         limit, it will refuse to take any more stores before existing
1566         entries fault back in or are written out to disk.
1567
1568   memory.pressure
1569         A read-only nested-keyed file.
1570
1571         Shows pressure stall information for memory. See
1572         :ref:`Documentation/accounting/psi.rst <psi>` for details.
1573
1574
1575 Usage Guidelines
1576 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1577
1578 "memory.high" is the main mechanism to control memory usage.
1579 Over-committing on high limit (sum of high limits > available memory)
1580 and letting global memory pressure to distribute memory according to
1581 usage is a viable strategy.
1582
1583 Because breach of the high limit doesn't trigger the OOM killer but
1584 throttles the offending cgroup, a management agent has ample
1585 opportunities to monitor and take appropriate actions such as granting
1586 more memory or terminating the workload.
1587
1588 Determining whether a cgroup has enough memory is not trivial as
1589 memory usage doesn't indicate whether the workload can benefit from
1590 more memory.  For example, a workload which writes data received from
1591 network to a file can use all available memory but can also operate as
1592 performant with a small amount of memory.  A measure of memory
1593 pressure - how much the workload is being impacted due to lack of
1594 memory - is necessary to determine whether a workload needs more
1595 memory; unfortunately, memory pressure monitoring mechanism isn't
1596 implemented yet.
1597
1598
1599 Memory Ownership
1600 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1601
1602 A memory area is charged to the cgroup which instantiated it and stays
1603 charged to the cgroup until the area is released.  Migrating a process
1604 to a different cgroup doesn't move the memory usages that it
1605 instantiated while in the previous cgroup to the new cgroup.
1606
1607 A memory area may be used by processes belonging to different cgroups.
1608 To which cgroup the area will be charged is in-deterministic; however,
1609 over time, the memory area is likely to end up in a cgroup which has
1610 enough memory allowance to avoid high reclaim pressure.
1611
1612 If a cgroup sweeps a considerable amount of memory which is expected
1613 to be accessed repeatedly by other cgroups, it may make sense to use
1614 POSIX_FADV_DONTNEED to relinquish the ownership of memory areas
1615 belonging to the affected files to ensure correct memory ownership.
1616
1617
1618 IO
1619 --
1620
1621 The "io" controller regulates the distribution of IO resources.  This
1622 controller implements both weight based and absolute bandwidth or IOPS
1623 limit distribution; however, weight based distribution is available
1624 only if cfq-iosched is in use and neither scheme is available for
1625 blk-mq devices.
1626
1627
1628 IO Interface Files
1629 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1630
1631   io.stat
1632         A read-only nested-keyed file.
1633
1634         Lines are keyed by $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.
1635         The following nested keys are defined.
1636
1637           ======        =====================
1638           rbytes        Bytes read
1639           wbytes        Bytes written
1640           rios          Number of read IOs
1641           wios          Number of write IOs
1642           dbytes        Bytes discarded
1643           dios          Number of discard IOs
1644           ======        =====================
1645
1646         An example read output follows::
1647
1648           8:16 rbytes=1459200 wbytes=314773504 rios=192 wios=353 dbytes=0 dios=0
1649           8:0 rbytes=90430464 wbytes=299008000 rios=8950 wios=1252 dbytes=50331648 dios=3021
1650
1651   io.cost.qos
1652         A read-write nested-keyed file which exists only on the root
1653         cgroup.
1654
1655         This file configures the Quality of Service of the IO cost
1656         model based controller (CONFIG_BLK_CGROUP_IOCOST) which
1657         currently implements "io.weight" proportional control.  Lines
1658         are keyed by $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.  The
1659         line for a given device is populated on the first write for
1660         the device on "io.cost.qos" or "io.cost.model".  The following
1661         nested keys are defined.
1662
1663           ======        =====================================
1664           enable        Weight-based control enable
1665           ctrl          "auto" or "user"
1666           rpct          Read latency percentile    [0, 100]
1667           rlat          Read latency threshold
1668           wpct          Write latency percentile   [0, 100]
1669           wlat          Write latency threshold
1670           min           Minimum scaling percentage [1, 10000]
1671           max           Maximum scaling percentage [1, 10000]
1672           ======        =====================================
1673
1674         The controller is disabled by default and can be enabled by
1675         setting "enable" to 1.  "rpct" and "wpct" parameters default
1676         to zero and the controller uses internal device saturation
1677         state to adjust the overall IO rate between "min" and "max".
1678
1679         When a better control quality is needed, latency QoS
1680         parameters can be configured.  For example::
1681
1682           8:16 enable=1 ctrl=auto rpct=95.00 rlat=75000 wpct=95.00 wlat=150000 min=50.00 max=150.0
1683
1684         shows that on sdb, the controller is enabled, will consider
1685         the device saturated if the 95th percentile of read completion
1686         latencies is above 75ms or write 150ms, and adjust the overall
1687         IO issue rate between 50% and 150% accordingly.
1688
1689         The lower the saturation point, the better the latency QoS at
1690         the cost of aggregate bandwidth.  The narrower the allowed
1691         adjustment range between "min" and "max", the more conformant
1692         to the cost model the IO behavior.  Note that the IO issue
1693         base rate may be far off from 100% and setting "min" and "max"
1694         blindly can lead to a significant loss of device capacity or
1695         control quality.  "min" and "max" are useful for regulating
1696         devices which show wide temporary behavior changes - e.g. a
1697         ssd which accepts writes at the line speed for a while and
1698         then completely stalls for multiple seconds.
1699
1700         When "ctrl" is "auto", the parameters are controlled by the
1701         kernel and may change automatically.  Setting "ctrl" to "user"
1702         or setting any of the percentile and latency parameters puts
1703         it into "user" mode and disables the automatic changes.  The
1704         automatic mode can be restored by setting "ctrl" to "auto".
1705
1706   io.cost.model
1707         A read-write nested-keyed file which exists only on the root
1708         cgroup.
1709
1710         This file configures the cost model of the IO cost model based
1711         controller (CONFIG_BLK_CGROUP_IOCOST) which currently
1712         implements "io.weight" proportional control.  Lines are keyed
1713         by $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.  The line for a
1714         given device is populated on the first write for the device on
1715         "io.cost.qos" or "io.cost.model".  The following nested keys
1716         are defined.
1717
1718           =====         ================================
1719           ctrl          "auto" or "user"
1720           model         The cost model in use - "linear"
1721           =====         ================================
1722
1723         When "ctrl" is "auto", the kernel may change all parameters
1724         dynamically.  When "ctrl" is set to "user" or any other
1725         parameters are written to, "ctrl" become "user" and the
1726         automatic changes are disabled.
1727
1728         When "model" is "linear", the following model parameters are
1729         defined.
1730
1731           ============= ========================================
1732           [r|w]bps      The maximum sequential IO throughput
1733           [r|w]seqiops  The maximum 4k sequential IOs per second
1734           [r|w]randiops The maximum 4k random IOs per second
1735           ============= ========================================
1736
1737         From the above, the builtin linear model determines the base
1738         costs of a sequential and random IO and the cost coefficient
1739         for the IO size.  While simple, this model can cover most
1740         common device classes acceptably.
1741
1742         The IO cost model isn't expected to be accurate in absolute
1743         sense and is scaled to the device behavior dynamically.
1744
1745         If needed, tools/cgroup/iocost_coef_gen.py can be used to
1746         generate device-specific coefficients.
1747
1748   io.weight
1749         A read-write flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1750         The default is "default 100".
1751
1752         The first line is the default weight applied to devices
1753         without specific override.  The rest are overrides keyed by
1754         $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.  The weights are in
1755         the range [1, 10000] and specifies the relative amount IO time
1756         the cgroup can use in relation to its siblings.
1757
1758         The default weight can be updated by writing either "default
1759         $WEIGHT" or simply "$WEIGHT".  Overrides can be set by writing
1760         "$MAJ:$MIN $WEIGHT" and unset by writing "$MAJ:$MIN default".
1761
1762         An example read output follows::
1763
1764           default 100
1765           8:16 200
1766           8:0 50
1767
1768   io.max
1769         A read-write nested-keyed file which exists on non-root
1770         cgroups.
1771
1772         BPS and IOPS based IO limit.  Lines are keyed by $MAJ:$MIN
1773         device numbers and not ordered.  The following nested keys are
1774         defined.
1775
1776           =====         ==================================
1777           rbps          Max read bytes per second
1778           wbps          Max write bytes per second
1779           riops         Max read IO operations per second
1780           wiops         Max write IO operations per second
1781           =====         ==================================
1782
1783         When writing, any number of nested key-value pairs can be
1784         specified in any order.  "max" can be specified as the value
1785         to remove a specific limit.  If the same key is specified
1786         multiple times, the outcome is undefined.
1787
1788         BPS and IOPS are measured in each IO direction and IOs are
1789         delayed if limit is reached.  Temporary bursts are allowed.
1790
1791         Setting read limit at 2M BPS and write at 120 IOPS for 8:16::
1792
1793           echo "8:16 rbps=2097152 wiops=120" > io.max
1794
1795         Reading returns the following::
1796
1797           8:16 rbps=2097152 wbps=max riops=max wiops=120
1798
1799         Write IOPS limit can be removed by writing the following::
1800
1801           echo "8:16 wiops=max" > io.max
1802
1803         Reading now returns the following::
1804
1805           8:16 rbps=2097152 wbps=max riops=max wiops=max
1806
1807   io.pressure
1808         A read-only nested-keyed file.
1809
1810         Shows pressure stall information for IO. See
1811         :ref:`Documentation/accounting/psi.rst <psi>` for details.
1812
1813
1814 Writeback
1815 ~~~~~~~~~
1816
1817 Page cache is dirtied through buffered writes and shared mmaps and
1818 written asynchronously to the backing filesystem by the writeback
1819 mechanism.  Writeback sits between the memory and IO domains and
1820 regulates the proportion of dirty memory by balancing dirtying and
1821 write IOs.
1822
1823 The io controller, in conjunction with the memory controller,
1824 implements control of page cache writeback IOs.  The memory controller
1825 defines the memory domain that dirty memory ratio is calculated and
1826 maintained for and the io controller defines the io domain which
1827 writes out dirty pages for the memory domain.  Both system-wide and
1828 per-cgroup dirty memory states are examined and the more restrictive
1829 of the two is enforced.
1830
1831 cgroup writeback requires explicit support from the underlying
1832 filesystem.  Currently, cgroup writeback is implemented on ext2, ext4,
1833 btrfs, f2fs, and xfs.  On other filesystems, all writeback IOs are 
1834 attributed to the root cgroup.
1835
1836 There are inherent differences in memory and writeback management
1837 which affects how cgroup ownership is tracked.  Memory is tracked per
1838 page while writeback per inode.  For the purpose of writeback, an
1839 inode is assigned to a cgroup and all IO requests to write dirty pages
1840 from the inode are attributed to that cgroup.
1841
1842 As cgroup ownership for memory is tracked per page, there can be pages
1843 which are associated with different cgroups than the one the inode is
1844 associated with.  These are called foreign pages.  The writeback
1845 constantly keeps track of foreign pages and, if a particular foreign
1846 cgroup becomes the majority over a certain period of time, switches
1847 the ownership of the inode to that cgroup.
1848
1849 While this model is enough for most use cases where a given inode is
1850 mostly dirtied by a single cgroup even when the main writing cgroup
1851 changes over time, use cases where multiple cgroups write to a single
1852 inode simultaneously are not supported well.  In such circumstances, a
1853 significant portion of IOs are likely to be attributed incorrectly.
1854 As memory controller assigns page ownership on the first use and
1855 doesn't update it until the page is released, even if writeback
1856 strictly follows page ownership, multiple cgroups dirtying overlapping
1857 areas wouldn't work as expected.  It's recommended to avoid such usage
1858 patterns.
1859
1860 The sysctl knobs which affect writeback behavior are applied to cgroup
1861 writeback as follows.
1862
1863   vm.dirty_background_ratio, vm.dirty_ratio
1864         These ratios apply the same to cgroup writeback with the
1865         amount of available memory capped by limits imposed by the
1866         memory controller and system-wide clean memory.
1867
1868   vm.dirty_background_bytes, vm.dirty_bytes
1869         For cgroup writeback, this is calculated into ratio against
1870         total available memory and applied the same way as
1871         vm.dirty[_background]_ratio.
1872
1873
1874 IO Latency
1875 ~~~~~~~~~~
1876
1877 This is a cgroup v2 controller for IO workload protection.  You provide a group
1878 with a latency target, and if the average latency exceeds that target the
1879 controller will throttle any peers that have a lower latency target than the
1880 protected workload.
1881
1882 The limits are only applied at the peer level in the hierarchy.  This means that
1883 in the diagram below, only groups A, B, and C will influence each other, and
1884 groups D and F will influence each other.  Group G will influence nobody::
1885
1886                         [root]
1887                 /          |            \
1888                 A          B            C
1889                /  \        |
1890               D    F       G
1891
1892
1893 So the ideal way to configure this is to set io.latency in groups A, B, and C.
1894 Generally you do not want to set a value lower than the latency your device
1895 supports.  Experiment to find the value that works best for your workload.
1896 Start at higher than the expected latency for your device and watch the
1897 avg_lat value in io.stat for your workload group to get an idea of the
1898 latency you see during normal operation.  Use the avg_lat value as a basis for
1899 your real setting, setting at 10-15% higher than the value in io.stat.
1900
1901 How IO Latency Throttling Works
1902 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1903
1904 io.latency is work conserving; so as long as everybody is meeting their latency
1905 target the controller doesn't do anything.  Once a group starts missing its
1906 target it begins throttling any peer group that has a higher target than itself.
1907 This throttling takes 2 forms:
1908
1909 - Queue depth throttling.  This is the number of outstanding IO's a group is
1910   allowed to have.  We will clamp down relatively quickly, starting at no limit
1911   and going all the way down to 1 IO at a time.
1912
1913 - Artificial delay induction.  There are certain types of IO that cannot be
1914   throttled without possibly adversely affecting higher priority groups.  This
1915   includes swapping and metadata IO.  These types of IO are allowed to occur
1916   normally, however they are "charged" to the originating group.  If the
1917   originating group is being throttled you will see the use_delay and delay
1918   fields in io.stat increase.  The delay value is how many microseconds that are
1919   being added to any process that runs in this group.  Because this number can
1920   grow quite large if there is a lot of swapping or metadata IO occurring we
1921   limit the individual delay events to 1 second at a time.
1922
1923 Once the victimized group starts meeting its latency target again it will start
1924 unthrottling any peer groups that were throttled previously.  If the victimized
1925 group simply stops doing IO the global counter will unthrottle appropriately.
1926
1927 IO Latency Interface Files
1928 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1929
1930   io.latency
1931         This takes a similar format as the other controllers.
1932
1933                 "MAJOR:MINOR target=<target time in microseconds>"
1934
1935   io.stat
1936         If the controller is enabled you will see extra stats in io.stat in
1937         addition to the normal ones.
1938
1939           depth
1940                 This is the current queue depth for the group.
1941
1942           avg_lat
1943                 This is an exponential moving average with a decay rate of 1/exp
1944                 bound by the sampling interval.  The decay rate interval can be
1945                 calculated by multiplying the win value in io.stat by the
1946                 corresponding number of samples based on the win value.
1947
1948           win
1949                 The sampling window size in milliseconds.  This is the minimum
1950                 duration of time between evaluation events.  Windows only elapse
1951                 with IO activity.  Idle periods extend the most recent window.
1952
1953 IO Priority
1954 ~~~~~~~~~~~
1955
1956 A single attribute controls the behavior of the I/O priority cgroup policy,
1957 namely the blkio.prio.class attribute. The following values are accepted for
1958 that attribute:
1959
1960   no-change
1961         Do not modify the I/O priority class.
1962
1963   none-to-rt
1964         For requests that do not have an I/O priority class (NONE),
1965         change the I/O priority class into RT. Do not modify
1966         the I/O priority class of other requests.
1967
1968   restrict-to-be
1969         For requests that do not have an I/O priority class or that have I/O
1970         priority class RT, change it into BE. Do not modify the I/O priority
1971         class of requests that have priority class IDLE.
1972
1973   idle
1974         Change the I/O priority class of all requests into IDLE, the lowest
1975         I/O priority class.
1976
1977 The following numerical values are associated with the I/O priority policies:
1978
1979 +-------------+---+
1980 | no-change   | 0 |
1981 +-------------+---+
1982 | none-to-rt  | 1 |
1983 +-------------+---+
1984 | rt-to-be    | 2 |
1985 +-------------+---+
1986 | all-to-idle | 3 |
1987 +-------------+---+
1988
1989 The numerical value that corresponds to each I/O priority class is as follows:
1990
1991 +-------------------------------+---+
1992 | IOPRIO_CLASS_NONE             | 0 |
1993 +-------------------------------+---+
1994 | IOPRIO_CLASS_RT (real-time)   | 1 |
1995 +-------------------------------+---+
1996 | IOPRIO_CLASS_BE (best effort) | 2 |
1997 +-------------------------------+---+
1998 | IOPRIO_CLASS_IDLE             | 3 |
1999 +-------------------------------+---+
2000
2001 The algorithm to set the I/O priority class for a request is as follows:
2002
2003 - Translate the I/O priority class policy into a number.
2004 - Change the request I/O priority class into the maximum of the I/O priority
2005   class policy number and the numerical I/O priority class.
2006
2007 PID
2008 ---
2009
2010 The process number controller is used to allow a cgroup to stop any
2011 new tasks from being fork()'d or clone()'d after a specified limit is
2012 reached.
2013
2014 The number of tasks in a cgroup can be exhausted in ways which other
2015 controllers cannot prevent, thus warranting its own controller.  For
2016 example, a fork bomb is likely to exhaust the number of tasks before
2017 hitting memory restrictions.
2018
2019 Note that PIDs used in this controller refer to TIDs, process IDs as
2020 used by the kernel.
2021
2022
2023 PID Interface Files
2024 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2025
2026   pids.max
2027         A read-write single value file which exists on non-root
2028         cgroups.  The default is "max".
2029
2030         Hard limit of number of processes.
2031
2032   pids.current
2033         A read-only single value file which exists on all cgroups.
2034
2035         The number of processes currently in the cgroup and its
2036         descendants.
2037
2038 Organisational operations are not blocked by cgroup policies, so it is
2039 possible to have pids.current > pids.max.  This can be done by either
2040 setting the limit to be smaller than pids.current, or attaching enough
2041 processes to the cgroup such that pids.current is larger than
2042 pids.max.  However, it is not possible to violate a cgroup PID policy
2043 through fork() or clone(). These will return -EAGAIN if the creation
2044 of a new process would cause a cgroup policy to be violated.
2045
2046
2047 Cpuset
2048 ------
2049
2050 The "cpuset" controller provides a mechanism for constraining
2051 the CPU and memory node placement of tasks to only the resources
2052 specified in the cpuset interface files in a task's current cgroup.
2053 This is especially valuable on large NUMA systems where placing jobs
2054 on properly sized subsets of the systems with careful processor and
2055 memory placement to reduce cross-node memory access and contention
2056 can improve overall system performance.
2057
2058 The "cpuset" controller is hierarchical.  That means the controller
2059 cannot use CPUs or memory nodes not allowed in its parent.
2060
2061
2062 Cpuset Interface Files
2063 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2064
2065   cpuset.cpus
2066         A read-write multiple values file which exists on non-root
2067         cpuset-enabled cgroups.
2068
2069         It lists the requested CPUs to be used by tasks within this
2070         cgroup.  The actual list of CPUs to be granted, however, is
2071         subjected to constraints imposed by its parent and can differ
2072         from the requested CPUs.
2073
2074         The CPU numbers are comma-separated numbers or ranges.
2075         For example::
2076
2077           # cat cpuset.cpus
2078           0-4,6,8-10
2079
2080         An empty value indicates that the cgroup is using the same
2081         setting as the nearest cgroup ancestor with a non-empty
2082         "cpuset.cpus" or all the available CPUs if none is found.
2083
2084         The value of "cpuset.cpus" stays constant until the next update
2085         and won't be affected by any CPU hotplug events.
2086
2087   cpuset.cpus.effective
2088         A read-only multiple values file which exists on all
2089         cpuset-enabled cgroups.
2090
2091         It lists the onlined CPUs that are actually granted to this
2092         cgroup by its parent.  These CPUs are allowed to be used by
2093         tasks within the current cgroup.
2094
2095         If "cpuset.cpus" is empty, the "cpuset.cpus.effective" file shows
2096         all the CPUs from the parent cgroup that can be available to
2097         be used by this cgroup.  Otherwise, it should be a subset of
2098         "cpuset.cpus" unless none of the CPUs listed in "cpuset.cpus"
2099         can be granted.  In this case, it will be treated just like an
2100         empty "cpuset.cpus".
2101
2102         Its value will be affected by CPU hotplug events.
2103
2104   cpuset.mems
2105         A read-write multiple values file which exists on non-root
2106         cpuset-enabled cgroups.
2107
2108         It lists the requested memory nodes to be used by tasks within
2109         this cgroup.  The actual list of memory nodes granted, however,
2110         is subjected to constraints imposed by its parent and can differ
2111         from the requested memory nodes.
2112
2113         The memory node numbers are comma-separated numbers or ranges.
2114         For example::
2115
2116           # cat cpuset.mems
2117           0-1,3
2118
2119         An empty value indicates that the cgroup is using the same
2120         setting as the nearest cgroup ancestor with a non-empty
2121         "cpuset.mems" or all the available memory nodes if none
2122         is found.
2123
2124         The value of "cpuset.mems" stays constant until the next update
2125         and won't be affected by any memory nodes hotplug events.
2126
2127         Setting a non-empty value to "cpuset.mems" causes memory of
2128         tasks within the cgroup to be migrated to the designated nodes if
2129         they are currently using memory outside of the designated nodes.
2130
2131         There is a cost for this memory migration.  The migration
2132         may not be complete and some memory pages may be left behind.
2133         So it is recommended that "cpuset.mems" should be set properly
2134         before spawning new tasks into the cpuset.  Even if there is
2135         a need to change "cpuset.mems" with active tasks, it shouldn't
2136         be done frequently.
2137
2138   cpuset.mems.effective
2139         A read-only multiple values file which exists on all
2140         cpuset-enabled cgroups.
2141
2142         It lists the onlined memory nodes that are actually granted to
2143         this cgroup by its parent. These memory nodes are allowed to
2144         be used by tasks within the current cgroup.
2145
2146         If "cpuset.mems" is empty, it shows all the memory nodes from the
2147         parent cgroup that will be available to be used by this cgroup.
2148         Otherwise, it should be a subset of "cpuset.mems" unless none of
2149         the memory nodes listed in "cpuset.mems" can be granted.  In this
2150         case, it will be treated just like an empty "cpuset.mems".
2151
2152         Its value will be affected by memory nodes hotplug events.
2153
2154   cpuset.cpus.partition
2155         A read-write single value file which exists on non-root
2156         cpuset-enabled cgroups.  This flag is owned by the parent cgroup
2157         and is not delegatable.
2158
2159         It accepts only the following input values when written to.
2160
2161           ========      ================================
2162           "root"        a partition root
2163           "member"      a non-root member of a partition
2164           ========      ================================
2165
2166         When set to be a partition root, the current cgroup is the
2167         root of a new partition or scheduling domain that comprises
2168         itself and all its descendants except those that are separate
2169         partition roots themselves and their descendants.  The root
2170         cgroup is always a partition root.
2171
2172         There are constraints on where a partition root can be set.
2173         It can only be set in a cgroup if all the following conditions
2174         are true.
2175
2176         1) The "cpuset.cpus" is not empty and the list of CPUs are
2177            exclusive, i.e. they are not shared by any of its siblings.
2178         2) The parent cgroup is a partition root.
2179         3) The "cpuset.cpus" is also a proper subset of the parent's
2180            "cpuset.cpus.effective".
2181         4) There is no child cgroups with cpuset enabled.  This is for
2182            eliminating corner cases that have to be handled if such a
2183            condition is allowed.
2184
2185         Setting it to partition root will take the CPUs away from the
2186         effective CPUs of the parent cgroup.  Once it is set, this
2187         file cannot be reverted back to "member" if there are any child
2188         cgroups with cpuset enabled.
2189
2190         A parent partition cannot distribute all its CPUs to its
2191         child partitions.  There must be at least one cpu left in the
2192         parent partition.
2193
2194         Once becoming a partition root, changes to "cpuset.cpus" is
2195         generally allowed as long as the first condition above is true,
2196         the change will not take away all the CPUs from the parent
2197         partition and the new "cpuset.cpus" value is a superset of its
2198         children's "cpuset.cpus" values.
2199
2200         Sometimes, external factors like changes to ancestors'
2201         "cpuset.cpus" or cpu hotplug can cause the state of the partition
2202         root to change.  On read, the "cpuset.sched.partition" file
2203         can show the following values.
2204
2205           ==============        ==============================
2206           "member"              Non-root member of a partition
2207           "root"                Partition root
2208           "root invalid"        Invalid partition root
2209           ==============        ==============================
2210
2211         It is a partition root if the first 2 partition root conditions
2212         above are true and at least one CPU from "cpuset.cpus" is
2213         granted by the parent cgroup.
2214
2215         A partition root can become invalid if none of CPUs requested
2216         in "cpuset.cpus" can be granted by the parent cgroup or the
2217         parent cgroup is no longer a partition root itself.  In this
2218         case, it is not a real partition even though the restriction
2219         of the first partition root condition above will still apply.
2220         The cpu affinity of all the tasks in the cgroup will then be
2221         associated with CPUs in the nearest ancestor partition.
2222
2223         An invalid partition root can be transitioned back to a
2224         real partition root if at least one of the requested CPUs
2225         can now be granted by its parent.  In this case, the cpu
2226         affinity of all the tasks in the formerly invalid partition
2227         will be associated to the CPUs of the newly formed partition.
2228         Changing the partition state of an invalid partition root to
2229         "member" is always allowed even if child cpusets are present.
2230
2231
2232 Device controller
2233 -----------------
2234
2235 Device controller manages access to device files. It includes both
2236 creation of new device files (using mknod), and access to the
2237 existing device files.
2238
2239 Cgroup v2 device controller has no interface files and is implemented
2240 on top of cgroup BPF. To control access to device files, a user may
2241 create bpf programs of type BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE and attach
2242 them to cgroups with BPF_CGROUP_DEVICE flag. On an attempt to access a
2243 device file, corresponding BPF programs will be executed, and depending
2244 on the return value the attempt will succeed or fail with -EPERM.
2245
2246 A BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE program takes a pointer to the
2247 bpf_cgroup_dev_ctx structure, which describes the device access attempt:
2248 access type (mknod/read/write) and device (type, major and minor numbers).
2249 If the program returns 0, the attempt fails with -EPERM, otherwise it
2250 succeeds.
2251
2252 An example of BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE program may be found in
2253 tools/testing/selftests/bpf/progs/dev_cgroup.c in the kernel source tree.
2254
2255
2256 RDMA
2257 ----
2258
2259 The "rdma" controller regulates the distribution and accounting of
2260 RDMA resources.
2261
2262 RDMA Interface Files
2263 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2264
2265   rdma.max
2266         A readwrite nested-keyed file that exists for all the cgroups
2267         except root that describes current configured resource limit
2268         for a RDMA/IB device.
2269
2270         Lines are keyed by device name and are not ordered.
2271         Each line contains space separated resource name and its configured
2272         limit that can be distributed.
2273
2274         The following nested keys are defined.
2275
2276           ==========    =============================
2277           hca_handle    Maximum number of HCA Handles
2278           hca_object    Maximum number of HCA Objects
2279           ==========    =============================
2280
2281         An example for mlx4 and ocrdma device follows::
2282
2283           mlx4_0 hca_handle=2 hca_object=2000
2284           ocrdma1 hca_handle=3 hca_object=max
2285
2286   rdma.current
2287         A read-only file that describes current resource usage.
2288         It exists for all the cgroup except root.
2289
2290         An example for mlx4 and ocrdma device follows::
2291
2292           mlx4_0 hca_handle=1 hca_object=20
2293           ocrdma1 hca_handle=1 hca_object=23
2294
2295 HugeTLB
2296 -------
2297
2298 The HugeTLB controller allows to limit the HugeTLB usage per control group and
2299 enforces the controller limit during page fault.
2300
2301 HugeTLB Interface Files
2302 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2303
2304   hugetlb.<hugepagesize>.current
2305         Show current usage for "hugepagesize" hugetlb.  It exists for all
2306         the cgroup except root.
2307
2308   hugetlb.<hugepagesize>.max
2309         Set/show the hard limit of "hugepagesize" hugetlb usage.
2310         The default value is "max".  It exists for all the cgroup except root.
2311
2312   hugetlb.<hugepagesize>.events
2313         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
2314
2315           max
2316                 The number of allocation failure due to HugeTLB limit
2317
2318   hugetlb.<hugepagesize>.events.local
2319         Similar to hugetlb.<hugepagesize>.events but the fields in the file
2320         are local to the cgroup i.e. not hierarchical. The file modified event
2321         generated on this file reflects only the local events.
2322
2323   hugetlb.<hugepagesize>.numa_stat
2324         Similar to memory.numa_stat, it shows the numa information of the
2325         hugetlb pages of <hugepagesize> in this cgroup.  Only active in
2326         use hugetlb pages are included.  The per-node values are in bytes.
2327
2328 Misc
2329 ----
2330
2331 The Miscellaneous cgroup provides the resource limiting and tracking
2332 mechanism for the scalar resources which cannot be abstracted like the other
2333 cgroup resources. Controller is enabled by the CONFIG_CGROUP_MISC config
2334 option.
2335
2336 A resource can be added to the controller via enum misc_res_type{} in the
2337 include/linux/misc_cgroup.h file and the corresponding name via misc_res_name[]
2338 in the kernel/cgroup/misc.c file. Provider of the resource must set its
2339 capacity prior to using the resource by calling misc_cg_set_capacity().
2340
2341 Once a capacity is set then the resource usage can be updated using charge and
2342 uncharge APIs. All of the APIs to interact with misc controller are in
2343 include/linux/misc_cgroup.h.
2344
2345 Misc Interface Files
2346 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2347
2348 Miscellaneous controller provides 3 interface files. If two misc resources (res_a and res_b) are registered then:
2349
2350   misc.capacity
2351         A read-only flat-keyed file shown only in the root cgroup.  It shows
2352         miscellaneous scalar resources available on the platform along with
2353         their quantities::
2354
2355           $ cat misc.capacity
2356           res_a 50
2357           res_b 10
2358
2359   misc.current
2360         A read-only flat-keyed file shown in the non-root cgroups.  It shows
2361         the current usage of the resources in the cgroup and its children.::
2362
2363           $ cat misc.current
2364           res_a 3
2365           res_b 0
2366
2367   misc.max
2368         A read-write flat-keyed file shown in the non root cgroups. Allowed
2369         maximum usage of the resources in the cgroup and its children.::
2370
2371           $ cat misc.max
2372           res_a max
2373           res_b 4
2374
2375         Limit can be set by::
2376
2377           # echo res_a 1 > misc.max
2378
2379         Limit can be set to max by::
2380
2381           # echo res_a max > misc.max
2382
2383         Limits can be set higher than the capacity value in the misc.capacity
2384         file.
2385
2386   misc.events
2387         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups. The
2388         following entries are defined. Unless specified otherwise, a value
2389         change in this file generates a file modified event. All fields in
2390         this file are hierarchical.
2391
2392           max
2393                 The number of times the cgroup's resource usage was
2394                 about to go over the max boundary.
2395
2396 Migration and Ownership
2397 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2398
2399 A miscellaneous scalar resource is charged to the cgroup in which it is used
2400 first, and stays charged to that cgroup until that resource is freed. Migrating
2401 a process to a different cgroup does not move the charge to the destination
2402 cgroup where the process has moved.
2403
2404 Others
2405 ------
2406
2407 perf_event
2408 ~~~~~~~~~~
2409
2410 perf_event controller, if not mounted on a legacy hierarchy, is
2411 automatically enabled on the v2 hierarchy so that perf events can
2412 always be filtered by cgroup v2 path.  The controller can still be
2413 moved to a legacy hierarchy after v2 hierarchy is populated.
2414
2415
2416 Non-normative information
2417 -------------------------
2418
2419 This section contains information that isn't considered to be a part of
2420 the stable kernel API and so is subject to change.
2421
2422
2423 CPU controller root cgroup process behaviour
2424 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2425
2426 When distributing CPU cycles in the root cgroup each thread in this
2427 cgroup is treated as if it was hosted in a separate child cgroup of the
2428 root cgroup. This child cgroup weight is dependent on its thread nice
2429 level.
2430
2431 For details of this mapping see sched_prio_to_weight array in
2432 kernel/sched/core.c file (values from this array should be scaled
2433 appropriately so the neutral - nice 0 - value is 100 instead of 1024).
2434
2435
2436 IO controller root cgroup process behaviour
2437 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2438
2439 Root cgroup processes are hosted in an implicit leaf child node.
2440 When distributing IO resources this implicit child node is taken into
2441 account as if it was a normal child cgroup of the root cgroup with a
2442 weight value of 200.
2443
2444
2445 Namespace
2446 =========
2447
2448 Basics
2449 ------
2450
2451 cgroup namespace provides a mechanism to virtualize the view of the
2452 "/proc/$PID/cgroup" file and cgroup mounts.  The CLONE_NEWCGROUP clone
2453 flag can be used with clone(2) and unshare(2) to create a new cgroup
2454 namespace.  The process running inside the cgroup namespace will have
2455 its "/proc/$PID/cgroup" output restricted to cgroupns root.  The
2456 cgroupns root is the cgroup of the process at the time of creation of
2457 the cgroup namespace.
2458
2459 Without cgroup namespace, the "/proc/$PID/cgroup" file shows the
2460 complete path of the cgroup of a process.  In a container setup where
2461 a set of cgroups and namespaces are intended to isolate processes the
2462 "/proc/$PID/cgroup" file may leak potential system level information
2463 to the isolated processes.  For example::
2464
2465   # cat /proc/self/cgroup
2466   0::/batchjobs/container_id1
2467
2468 The path '/batchjobs/container_id1' can be considered as system-data
2469 and undesirable to expose to the isolated processes.  cgroup namespace
2470 can be used to restrict visibility of this path.  For example, before
2471 creating a cgroup namespace, one would see::
2472
2473   # ls -l /proc/self/ns/cgroup
2474   lrwxrwxrwx 1 root root 0 2014-07-15 10:37 /proc/self/ns/cgroup -> cgroup:[4026531835]
2475   # cat /proc/self/cgroup
2476   0::/batchjobs/container_id1
2477
2478 After unsharing a new namespace, the view changes::
2479
2480   # ls -l /proc/self/ns/cgroup
2481   lrwxrwxrwx 1 root root 0 2014-07-15 10:35 /proc/self/ns/cgroup -> cgroup:[4026532183]
2482   # cat /proc/self/cgroup
2483   0::/
2484
2485 When some thread from a multi-threaded process unshares its cgroup
2486 namespace, the new cgroupns gets applied to the entire process (all
2487 the threads).  This is natural for the v2 hierarchy; however, for the
2488 legacy hierarchies, this may be unexpected.
2489
2490 A cgroup namespace is alive as long as there are processes inside or
2491 mounts pinning it.  When the last usage goes away, the cgroup
2492 namespace is destroyed.  The cgroupns root and the actual cgroups
2493 remain.
2494
2495
2496 The Root and Views
2497 ------------------
2498
2499 The 'cgroupns root' for a cgroup namespace is the cgroup in which the
2500 process calling unshare(2) is running.  For example, if a process in
2501 /batchjobs/container_id1 cgroup calls unshare, cgroup
2502 /batchjobs/container_id1 becomes the cgroupns root.  For the
2503 init_cgroup_ns, this is the real root ('/') cgroup.
2504
2505 The cgroupns root cgroup does not change even if the namespace creator
2506 process later moves to a different cgroup::
2507
2508   # ~/unshare -c # unshare cgroupns in some cgroup
2509   # cat /proc/self/cgroup
2510   0::/
2511   # mkdir sub_cgrp_1
2512   # echo 0 > sub_cgrp_1/cgroup.procs
2513   # cat /proc/self/cgroup
2514   0::/sub_cgrp_1
2515
2516 Each process gets its namespace-specific view of "/proc/$PID/cgroup"
2517
2518 Processes running inside the cgroup namespace will be able to see
2519 cgroup paths (in /proc/self/cgroup) only inside their root cgroup.
2520 From within an unshared cgroupns::
2521
2522   # sleep 100000 &
2523   [1] 7353
2524   # echo 7353 > sub_cgrp_1/cgroup.procs
2525   # cat /proc/7353/cgroup
2526   0::/sub_cgrp_1
2527
2528 From the initial cgroup namespace, the real cgroup path will be
2529 visible::
2530
2531   $ cat /proc/7353/cgroup
2532   0::/batchjobs/container_id1/sub_cgrp_1
2533
2534 From a sibling cgroup namespace (that is, a namespace rooted at a
2535 different cgroup), the cgroup path relative to its own cgroup
2536 namespace root will be shown.  For instance, if PID 7353's cgroup
2537 namespace root is at '/batchjobs/container_id2', then it will see::
2538
2539   # cat /proc/7353/cgroup
2540   0::/../container_id2/sub_cgrp_1
2541
2542 Note that the relative path always starts with '/' to indicate that
2543 its relative to the cgroup namespace root of the caller.
2544
2545
2546 Migration and setns(2)
2547 ----------------------
2548
2549 Processes inside a cgroup namespace can move into and out of the
2550 namespace root if they have proper access to external cgroups.  For
2551 example, from inside a namespace with cgroupns root at
2552 /batchjobs/container_id1, and assuming that the global hierarchy is
2553 still accessible inside cgroupns::
2554
2555   # cat /proc/7353/cgroup
2556   0::/sub_cgrp_1
2557   # echo 7353 > batchjobs/container_id2/cgroup.procs
2558   # cat /proc/7353/cgroup
2559   0::/../container_id2
2560
2561 Note that this kind of setup is not encouraged.  A task inside cgroup
2562 namespace should only be exposed to its own cgroupns hierarchy.
2563
2564 setns(2) to another cgroup namespace is allowed when:
2565
2566 (a) the process has CAP_SYS_ADMIN against its current user namespace
2567 (b) the process has CAP_SYS_ADMIN against the target cgroup
2568     namespace's userns
2569
2570 No implicit cgroup changes happen with attaching to another cgroup
2571 namespace.  It is expected that the someone moves the attaching
2572 process under the target cgroup namespace root.
2573
2574
2575 Interaction with Other Namespaces
2576 ---------------------------------
2577
2578 Namespace specific cgroup hierarchy can be mounted by a process
2579 running inside a non-init cgroup namespace::
2580
2581   # mount -t cgroup2 none $MOUNT_POINT
2582
2583 This will mount the unified cgroup hierarchy with cgroupns root as the
2584 filesystem root.  The process needs CAP_SYS_ADMIN against its user and
2585 mount namespaces.
2586
2587 The virtualization of /proc/self/cgroup file combined with restricting
2588 the view of cgroup hierarchy by namespace-private cgroupfs mount
2589 provides a properly isolated cgroup view inside the container.
2590
2591
2592 Information on Kernel Programming
2593 =================================
2594
2595 This section contains kernel programming information in the areas
2596 where interacting with cgroup is necessary.  cgroup core and
2597 controllers are not covered.
2598
2599
2600 Filesystem Support for Writeback
2601 --------------------------------
2602
2603 A filesystem can support cgroup writeback by updating
2604 address_space_operations->writepage[s]() to annotate bio's using the
2605 following two functions.
2606
2607   wbc_init_bio(@wbc, @bio)
2608         Should be called for each bio carrying writeback data and
2609         associates the bio with the inode's owner cgroup and the
2610         corresponding request queue.  This must be called after
2611         a queue (device) has been associated with the bio and
2612         before submission.
2613
2614   wbc_account_cgroup_owner(@wbc, @page, @bytes)
2615         Should be called for each data segment being written out.
2616         While this function doesn't care exactly when it's called
2617         during the writeback session, it's the easiest and most
2618         natural to call it as data segments are added to a bio.
2619
2620 With writeback bio's annotated, cgroup support can be enabled per
2621 super_block by setting SB_I_CGROUPWB in ->s_iflags.  This allows for
2622 selective disabling of cgroup writeback support which is helpful when
2623 certain filesystem features, e.g. journaled data mode, are
2624 incompatible.
2625
2626 wbc_init_bio() binds the specified bio to its cgroup.  Depending on
2627 the configuration, the bio may be executed at a lower priority and if
2628 the writeback session is holding shared resources, e.g. a journal
2629 entry, may lead to priority inversion.  There is no one easy solution
2630 for the problem.  Filesystems can try to work around specific problem
2631 cases by skipping wbc_init_bio() and using bio_associate_blkg()
2632 directly.
2633
2634
2635 Deprecated v1 Core Features
2636 ===========================
2637
2638 - Multiple hierarchies including named ones are not supported.
2639
2640 - All v1 mount options are not supported.
2641
2642 - The "tasks" file is removed and "cgroup.procs" is not sorted.
2643
2644 - "cgroup.clone_children" is removed.
2645
2646 - /proc/cgroups is meaningless for v2.  Use "cgroup.controllers" file
2647   at the root instead.
2648
2649
2650 Issues with v1 and Rationales for v2
2651 ====================================
2652
2653 Multiple Hierarchies
2654 --------------------
2655
2656 cgroup v1 allowed an arbitrary number of hierarchies and each
2657 hierarchy could host any number of controllers.  While this seemed to
2658 provide a high level of flexibility, it wasn't useful in practice.
2659
2660 For example, as there is only one instance of each controller, utility
2661 type controllers such as freezer which can be useful in all
2662 hierarchies could only be used in one.  The issue is exacerbated by
2663 the fact that controllers couldn't be moved to another hierarchy once
2664 hierarchies were populated.  Another issue was that all controllers
2665 bound to a hierarchy were forced to have exactly the same view of the
2666 hierarchy.  It wasn't possible to vary the granularity depending on
2667 the specific controller.
2668
2669 In practice, these issues heavily limited which controllers could be
2670 put on the same hierarchy and most configurations resorted to putting
2671 each controller on its own hierarchy.  Only closely related ones, such
2672 as the cpu and cpuacct controllers, made sense to be put on the same
2673 hierarchy.  This often meant that userland ended up managing multiple
2674 similar hierarchies repeating the same steps on each hierarchy
2675 whenever a hierarchy management operation was necessary.
2676
2677 Furthermore, support for multiple hierarchies came at a steep cost.
2678 It greatly complicated cgroup core implementation but more importantly
2679 the support for multiple hierarchies restricted how cgroup could be
2680 used in general and what controllers was able to do.
2681
2682 There was no limit on how many hierarchies there might be, which meant
2683 that a thread's cgroup membership couldn't be described in finite
2684 length.  The key might contain any number of entries and was unlimited
2685 in length, which made it highly awkward to manipulate and led to
2686 addition of controllers which existed only to identify membership,
2687 which in turn exacerbated the original problem of proliferating number
2688 of hierarchies.
2689
2690 Also, as a controller couldn't have any expectation regarding the
2691 topologies of hierarchies other controllers might be on, each
2692 controller had to assume that all other controllers were attached to
2693 completely orthogonal hierarchies.  This made it impossible, or at
2694 least very cumbersome, for controllers to cooperate with each other.
2695
2696 In most use cases, putting controllers on hierarchies which are
2697 completely orthogonal to each other isn't necessary.  What usually is
2698 called for is the ability to have differing levels of granularity
2699 depending on the specific controller.  In other words, hierarchy may
2700 be collapsed from leaf towards root when viewed from specific
2701 controllers.  For example, a given configuration might not care about
2702 how memory is distributed beyond a certain level while still wanting
2703 to control how CPU cycles are distributed.
2704
2705
2706 Thread Granularity
2707 ------------------
2708
2709 cgroup v1 allowed threads of a process to belong to different cgroups.
2710 This didn't make sense for some controllers and those controllers
2711 ended up implementing different ways to ignore such situations but
2712 much more importantly it blurred the line between API exposed to
2713 individual applications and system management interface.
2714
2715 Generally, in-process knowledge is available only to the process
2716 itself; thus, unlike service-level organization of processes,
2717 categorizing threads of a process requires active participation from
2718 the application which owns the target process.
2719
2720 cgroup v1 had an ambiguously defined delegation model which got abused
2721 in combination with thread granularity.  cgroups were delegated to
2722 individual applications so that they can create and manage their own
2723 sub-hierarchies and control resource distributions along them.  This
2724 effectively raised cgroup to the status of a syscall-like API exposed
2725 to lay programs.
2726
2727 First of all, cgroup has a fundamentally inadequate interface to be
2728 exposed this way.  For a process to access its own knobs, it has to
2729 extract the path on the target hierarchy from /proc/self/cgroup,
2730 construct the path by appending the name of the knob to the path, open
2731 and then read and/or write to it.  This is not only extremely clunky
2732 and unusual but also inherently racy.  There is no conventional way to
2733 define transaction across the required steps and nothing can guarantee
2734 that the process would actually be operating on its own sub-hierarchy.
2735
2736 cgroup controllers implemented a number of knobs which would never be
2737 accepted as public APIs because they were just adding control knobs to
2738 system-management pseudo filesystem.  cgroup ended up with interface
2739 knobs which were not properly abstracted or refined and directly
2740 revealed kernel internal details.  These knobs got exposed to
2741 individual applications through the ill-defined delegation mechanism
2742 effectively abusing cgroup as a shortcut to implementing public APIs
2743 without going through the required scrutiny.
2744
2745 This was painful for both userland and kernel.  Userland ended up with
2746 misbehaving and poorly abstracted interfaces and kernel exposing and
2747 locked into constructs inadvertently.
2748
2749
2750 Competition Between Inner Nodes and Threads
2751 -------------------------------------------
2752
2753 cgroup v1 allowed threads to be in any cgroups which created an
2754 interesting problem where threads belonging to a parent cgroup and its
2755 children cgroups competed for resources.  This was nasty as two
2756 different types of entities competed and there was no obvious way to
2757 settle it.  Different controllers did different things.
2758
2759 The cpu controller considered threads and cgroups as equivalents and
2760 mapped nice levels to cgroup weights.  This worked for some cases but
2761 fell flat when children wanted to be allocated specific ratios of CPU
2762 cycles and the number of internal threads fluctuated - the ratios
2763 constantly changed as the number of competing entities fluctuated.
2764 There also were other issues.  The mapping from nice level to weight
2765 wasn't obvious or universal, and there were various other knobs which
2766 simply weren't available for threads.
2767
2768 The io controller implicitly created a hidden leaf node for each
2769 cgroup to host the threads.  The hidden leaf had its own copies of all
2770 the knobs with ``leaf_`` prefixed.  While this allowed equivalent
2771 control over internal threads, it was with serious drawbacks.  It
2772 always added an extra layer of nesting which wouldn't be necessary
2773 otherwise, made the interface messy and significantly complicated the
2774 implementation.
2775
2776 The memory controller didn't have a way to control what happened
2777 between internal tasks and child cgroups and the behavior was not
2778 clearly defined.  There were attempts to add ad-hoc behaviors and
2779 knobs to tailor the behavior to specific workloads which would have
2780 led to problems extremely difficult to resolve in the long term.
2781
2782 Multiple controllers struggled with internal tasks and came up with
2783 different ways to deal with it; unfortunately, all the approaches were
2784 severely flawed and, furthermore, the widely different behaviors
2785 made cgroup as a whole highly inconsistent.
2786
2787 This clearly is a problem which needs to be addressed from cgroup core
2788 in a uniform way.
2789
2790
2791 Other Interface Issues
2792 ----------------------
2793
2794 cgroup v1 grew without oversight and developed a large number of
2795 idiosyncrasies and inconsistencies.  One issue on the cgroup core side
2796 was how an empty cgroup was notified - a userland helper binary was
2797 forked and executed for each event.  The event delivery wasn't
2798 recursive or delegatable.  The limitations of the mechanism also led
2799 to in-kernel event delivery filtering mechanism further complicating
2800 the interface.
2801
2802 Controller interfaces were problematic too.  An extreme example is
2803 controllers completely ignoring hierarchical organization and treating
2804 all cgroups as if they were all located directly under the root
2805 cgroup.  Some controllers exposed a large amount of inconsistent
2806 implementation details to userland.
2807
2808 There also was no consistency across controllers.  When a new cgroup
2809 was created, some controllers defaulted to not imposing extra
2810 restrictions while others disallowed any resource usage until
2811 explicitly configured.  Configuration knobs for the same type of
2812 control used widely differing naming schemes and formats.  Statistics
2813 and information knobs were named arbitrarily and used different
2814 formats and units even in the same controller.
2815
2816 cgroup v2 establishes common conventions where appropriate and updates
2817 controllers so that they expose minimal and consistent interfaces.
2818
2819
2820 Controller Issues and Remedies
2821 ------------------------------
2822
2823 Memory
2824 ~~~~~~
2825
2826 The original lower boundary, the soft limit, is defined as a limit
2827 that is per default unset.  As a result, the set of cgroups that
2828 global reclaim prefers is opt-in, rather than opt-out.  The costs for
2829 optimizing these mostly negative lookups are so high that the
2830 implementation, despite its enormous size, does not even provide the
2831 basic desirable behavior.  First off, the soft limit has no
2832 hierarchical meaning.  All configured groups are organized in a global
2833 rbtree and treated like equal peers, regardless where they are located
2834 in the hierarchy.  This makes subtree delegation impossible.  Second,
2835 the soft limit reclaim pass is so aggressive that it not just
2836 introduces high allocation latencies into the system, but also impacts
2837 system performance due to overreclaim, to the point where the feature
2838 becomes self-defeating.
2839
2840 The memory.low boundary on the other hand is a top-down allocated
2841 reserve.  A cgroup enjoys reclaim protection when it's within its
2842 effective low, which makes delegation of subtrees possible. It also
2843 enjoys having reclaim pressure proportional to its overage when
2844 above its effective low.
2845
2846 The original high boundary, the hard limit, is defined as a strict
2847 limit that can not budge, even if the OOM killer has to be called.
2848 But this generally goes against the goal of making the most out of the
2849 available memory.  The memory consumption of workloads varies during
2850 runtime, and that requires users to overcommit.  But doing that with a
2851 strict upper limit requires either a fairly accurate prediction of the
2852 working set size or adding slack to the limit.  Since working set size
2853 estimation is hard and error prone, and getting it wrong results in
2854 OOM kills, most users tend to err on the side of a looser limit and
2855 end up wasting precious resources.
2856
2857 The memory.high boundary on the other hand can be set much more
2858 conservatively.  When hit, it throttles allocations by forcing them
2859 into direct reclaim to work off the excess, but it never invokes the
2860 OOM killer.  As a result, a high boundary that is chosen too
2861 aggressively will not terminate the processes, but instead it will
2862 lead to gradual performance degradation.  The user can monitor this
2863 and make corrections until the minimal memory footprint that still
2864 gives acceptable performance is found.
2865
2866 In extreme cases, with many concurrent allocations and a complete
2867 breakdown of reclaim progress within the group, the high boundary can
2868 be exceeded.  But even then it's mostly better to satisfy the
2869 allocation from the slack available in other groups or the rest of the
2870 system than killing the group.  Otherwise, memory.max is there to
2871 limit this type of spillover and ultimately contain buggy or even
2872 malicious applications.
2873
2874 Setting the original memory.limit_in_bytes below the current usage was
2875 subject to a race condition, where concurrent charges could cause the
2876 limit setting to fail. memory.max on the other hand will first set the
2877 limit to prevent new charges, and then reclaim and OOM kill until the
2878 new limit is met - or the task writing to memory.max is killed.
2879
2880 The combined memory+swap accounting and limiting is replaced by real
2881 control over swap space.
2882
2883 The main argument for a combined memory+swap facility in the original
2884 cgroup design was that global or parental pressure would always be
2885 able to swap all anonymous memory of a child group, regardless of the
2886 child's own (possibly untrusted) configuration.  However, untrusted
2887 groups can sabotage swapping by other means - such as referencing its
2888 anonymous memory in a tight loop - and an admin can not assume full
2889 swappability when overcommitting untrusted jobs.
2890
2891 For trusted jobs, on the other hand, a combined counter is not an
2892 intuitive userspace interface, and it flies in the face of the idea
2893 that cgroup controllers should account and limit specific physical
2894 resources.  Swap space is a resource like all others in the system,
2895 and that's why unified hierarchy allows distributing it separately.