Merge tag 'drm-next-2022-01-14' of git://anongit.freedesktop.org/drm/drm
[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.oom.group
1212         A read-write single value file which exists on non-root
1213         cgroups.  The default value is "0".
1214
1215         Determines whether the cgroup should be treated as
1216         an indivisible workload by the OOM killer. If set,
1217         all tasks belonging to the cgroup or to its descendants
1218         (if the memory cgroup is not a leaf cgroup) are killed
1219         together or not at all. This can be used to avoid
1220         partial kills to guarantee workload integrity.
1221
1222         Tasks with the OOM protection (oom_score_adj set to -1000)
1223         are treated as an exception and are never killed.
1224
1225         If the OOM killer is invoked in a cgroup, it's not going
1226         to kill any tasks outside of this cgroup, regardless
1227         memory.oom.group values of ancestor cgroups.
1228
1229   memory.events
1230         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1231         The following entries are defined.  Unless specified
1232         otherwise, a value change in this file generates a file
1233         modified event.
1234
1235         Note that all fields in this file are hierarchical and the
1236         file modified event can be generated due to an event down the
1237         hierarchy. For the local events at the cgroup level see
1238         memory.events.local.
1239
1240           low
1241                 The number of times the cgroup is reclaimed due to
1242                 high memory pressure even though its usage is under
1243                 the low boundary.  This usually indicates that the low
1244                 boundary is over-committed.
1245
1246           high
1247                 The number of times processes of the cgroup are
1248                 throttled and routed to perform direct memory reclaim
1249                 because the high memory boundary was exceeded.  For a
1250                 cgroup whose memory usage is capped by the high limit
1251                 rather than global memory pressure, this event's
1252                 occurrences are expected.
1253
1254           max
1255                 The number of times the cgroup's memory usage was
1256                 about to go over the max boundary.  If direct reclaim
1257                 fails to bring it down, the cgroup goes to OOM state.
1258
1259           oom
1260                 The number of time the cgroup's memory usage was
1261                 reached the limit and allocation was about to fail.
1262
1263                 This event is not raised if the OOM killer is not
1264                 considered as an option, e.g. for failed high-order
1265                 allocations or if caller asked to not retry attempts.
1266
1267           oom_kill
1268                 The number of processes belonging to this cgroup
1269                 killed by any kind of OOM killer.
1270
1271           oom_group_kill
1272                 The number of times a group OOM has occurred.
1273
1274   memory.events.local
1275         Similar to memory.events but the fields in the file are local
1276         to the cgroup i.e. not hierarchical. The file modified event
1277         generated on this file reflects only the local events.
1278
1279   memory.stat
1280         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1281
1282         This breaks down the cgroup's memory footprint into different
1283         types of memory, type-specific details, and other information
1284         on the state and past events of the memory management system.
1285
1286         All memory amounts are in bytes.
1287
1288         The entries are ordered to be human readable, and new entries
1289         can show up in the middle. Don't rely on items remaining in a
1290         fixed position; use the keys to look up specific values!
1291
1292         If the entry has no per-node counter (or not show in the
1293         memory.numa_stat). We use 'npn' (non-per-node) as the tag
1294         to indicate that it will not show in the memory.numa_stat.
1295
1296           anon
1297                 Amount of memory used in anonymous mappings such as
1298                 brk(), sbrk(), and mmap(MAP_ANONYMOUS)
1299
1300           file
1301                 Amount of memory used to cache filesystem data,
1302                 including tmpfs and shared memory.
1303
1304           kernel_stack
1305                 Amount of memory allocated to kernel stacks.
1306
1307           pagetables
1308                 Amount of memory allocated for page tables.
1309
1310           percpu (npn)
1311                 Amount of memory used for storing per-cpu kernel
1312                 data structures.
1313
1314           sock (npn)
1315                 Amount of memory used in network transmission buffers
1316
1317           vmalloc (npn)
1318                 Amount of memory used for vmap backed memory.
1319
1320           shmem
1321                 Amount of cached filesystem data that is swap-backed,
1322                 such as tmpfs, shm segments, shared anonymous mmap()s
1323
1324           file_mapped
1325                 Amount of cached filesystem data mapped with mmap()
1326
1327           file_dirty
1328                 Amount of cached filesystem data that was modified but
1329                 not yet written back to disk
1330
1331           file_writeback
1332                 Amount of cached filesystem data that was modified and
1333                 is currently being written back to disk
1334
1335           swapcached
1336                 Amount of swap cached in memory. The swapcache is accounted
1337                 against both memory and swap usage.
1338
1339           anon_thp
1340                 Amount of memory used in anonymous mappings backed by
1341                 transparent hugepages
1342
1343           file_thp
1344                 Amount of cached filesystem data backed by transparent
1345                 hugepages
1346
1347           shmem_thp
1348                 Amount of shm, tmpfs, shared anonymous mmap()s backed by
1349                 transparent hugepages
1350
1351           inactive_anon, active_anon, inactive_file, active_file, unevictable
1352                 Amount of memory, swap-backed and filesystem-backed,
1353                 on the internal memory management lists used by the
1354                 page reclaim algorithm.
1355
1356                 As these represent internal list state (eg. shmem pages are on anon
1357                 memory management lists), inactive_foo + active_foo may not be equal to
1358                 the value for the foo counter, since the foo counter is type-based, not
1359                 list-based.
1360
1361           slab_reclaimable
1362                 Part of "slab" that might be reclaimed, such as
1363                 dentries and inodes.
1364
1365           slab_unreclaimable
1366                 Part of "slab" that cannot be reclaimed on memory
1367                 pressure.
1368
1369           slab (npn)
1370                 Amount of memory used for storing in-kernel data
1371                 structures.
1372
1373           workingset_refault_anon
1374                 Number of refaults of previously evicted anonymous pages.
1375
1376           workingset_refault_file
1377                 Number of refaults of previously evicted file pages.
1378
1379           workingset_activate_anon
1380                 Number of refaulted anonymous pages that were immediately
1381                 activated.
1382
1383           workingset_activate_file
1384                 Number of refaulted file pages that were immediately activated.
1385
1386           workingset_restore_anon
1387                 Number of restored anonymous pages which have been detected as
1388                 an active workingset before they got reclaimed.
1389
1390           workingset_restore_file
1391                 Number of restored file pages which have been detected as an
1392                 active workingset before they got reclaimed.
1393
1394           workingset_nodereclaim
1395                 Number of times a shadow node has been reclaimed
1396
1397           pgfault (npn)
1398                 Total number of page faults incurred
1399
1400           pgmajfault (npn)
1401                 Number of major page faults incurred
1402
1403           pgrefill (npn)
1404                 Amount of scanned pages (in an active LRU list)
1405
1406           pgscan (npn)
1407                 Amount of scanned pages (in an inactive LRU list)
1408
1409           pgsteal (npn)
1410                 Amount of reclaimed pages
1411
1412           pgactivate (npn)
1413                 Amount of pages moved to the active LRU list
1414
1415           pgdeactivate (npn)
1416                 Amount of pages moved to the inactive LRU list
1417
1418           pglazyfree (npn)
1419                 Amount of pages postponed to be freed under memory pressure
1420
1421           pglazyfreed (npn)
1422                 Amount of reclaimed lazyfree pages
1423
1424           thp_fault_alloc (npn)
1425                 Number of transparent hugepages which were allocated to satisfy
1426                 a page fault. This counter is not present when CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1427                 is not set.
1428
1429           thp_collapse_alloc (npn)
1430                 Number of transparent hugepages which were allocated to allow
1431                 collapsing an existing range of pages. This counter is not
1432                 present when CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE is not set.
1433
1434   memory.numa_stat
1435         A read-only nested-keyed file which exists on non-root cgroups.
1436
1437         This breaks down the cgroup's memory footprint into different
1438         types of memory, type-specific details, and other information
1439         per node on the state of the memory management system.
1440
1441         This is useful for providing visibility into the NUMA locality
1442         information within an memcg since the pages are allowed to be
1443         allocated from any physical node. One of the use case is evaluating
1444         application performance by combining this information with the
1445         application's CPU allocation.
1446
1447         All memory amounts are in bytes.
1448
1449         The output format of memory.numa_stat is::
1450
1451           type N0=<bytes in node 0> N1=<bytes in node 1> ...
1452
1453         The entries are ordered to be human readable, and new entries
1454         can show up in the middle. Don't rely on items remaining in a
1455         fixed position; use the keys to look up specific values!
1456
1457         The entries can refer to the memory.stat.
1458
1459   memory.swap.current
1460         A read-only single value file which exists on non-root
1461         cgroups.
1462
1463         The total amount of swap currently being used by the cgroup
1464         and its descendants.
1465
1466   memory.swap.high
1467         A read-write single value file which exists on non-root
1468         cgroups.  The default is "max".
1469
1470         Swap usage throttle limit.  If a cgroup's swap usage exceeds
1471         this limit, all its further allocations will be throttled to
1472         allow userspace to implement custom out-of-memory procedures.
1473
1474         This limit marks a point of no return for the cgroup. It is NOT
1475         designed to manage the amount of swapping a workload does
1476         during regular operation. Compare to memory.swap.max, which
1477         prohibits swapping past a set amount, but lets the cgroup
1478         continue unimpeded as long as other memory can be reclaimed.
1479
1480         Healthy workloads are not expected to reach this limit.
1481
1482   memory.swap.max
1483         A read-write single value file which exists on non-root
1484         cgroups.  The default is "max".
1485
1486         Swap usage hard limit.  If a cgroup's swap usage reaches this
1487         limit, anonymous memory of the cgroup will not be swapped out.
1488
1489   memory.swap.events
1490         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1491         The following entries are defined.  Unless specified
1492         otherwise, a value change in this file generates a file
1493         modified event.
1494
1495           high
1496                 The number of times the cgroup's swap usage was over
1497                 the high threshold.
1498
1499           max
1500                 The number of times the cgroup's swap usage was about
1501                 to go over the max boundary and swap allocation
1502                 failed.
1503
1504           fail
1505                 The number of times swap allocation failed either
1506                 because of running out of swap system-wide or max
1507                 limit.
1508
1509         When reduced under the current usage, the existing swap
1510         entries are reclaimed gradually and the swap usage may stay
1511         higher than the limit for an extended period of time.  This
1512         reduces the impact on the workload and memory management.
1513
1514   memory.pressure
1515         A read-only nested-keyed file.
1516
1517         Shows pressure stall information for memory. See
1518         :ref:`Documentation/accounting/psi.rst <psi>` for details.
1519
1520
1521 Usage Guidelines
1522 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1523
1524 "memory.high" is the main mechanism to control memory usage.
1525 Over-committing on high limit (sum of high limits > available memory)
1526 and letting global memory pressure to distribute memory according to
1527 usage is a viable strategy.
1528
1529 Because breach of the high limit doesn't trigger the OOM killer but
1530 throttles the offending cgroup, a management agent has ample
1531 opportunities to monitor and take appropriate actions such as granting
1532 more memory or terminating the workload.
1533
1534 Determining whether a cgroup has enough memory is not trivial as
1535 memory usage doesn't indicate whether the workload can benefit from
1536 more memory.  For example, a workload which writes data received from
1537 network to a file can use all available memory but can also operate as
1538 performant with a small amount of memory.  A measure of memory
1539 pressure - how much the workload is being impacted due to lack of
1540 memory - is necessary to determine whether a workload needs more
1541 memory; unfortunately, memory pressure monitoring mechanism isn't
1542 implemented yet.
1543
1544
1545 Memory Ownership
1546 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1547
1548 A memory area is charged to the cgroup which instantiated it and stays
1549 charged to the cgroup until the area is released.  Migrating a process
1550 to a different cgroup doesn't move the memory usages that it
1551 instantiated while in the previous cgroup to the new cgroup.
1552
1553 A memory area may be used by processes belonging to different cgroups.
1554 To which cgroup the area will be charged is in-deterministic; however,
1555 over time, the memory area is likely to end up in a cgroup which has
1556 enough memory allowance to avoid high reclaim pressure.
1557
1558 If a cgroup sweeps a considerable amount of memory which is expected
1559 to be accessed repeatedly by other cgroups, it may make sense to use
1560 POSIX_FADV_DONTNEED to relinquish the ownership of memory areas
1561 belonging to the affected files to ensure correct memory ownership.
1562
1563
1564 IO
1565 --
1566
1567 The "io" controller regulates the distribution of IO resources.  This
1568 controller implements both weight based and absolute bandwidth or IOPS
1569 limit distribution; however, weight based distribution is available
1570 only if cfq-iosched is in use and neither scheme is available for
1571 blk-mq devices.
1572
1573
1574 IO Interface Files
1575 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1576
1577   io.stat
1578         A read-only nested-keyed file.
1579
1580         Lines are keyed by $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.
1581         The following nested keys are defined.
1582
1583           ======        =====================
1584           rbytes        Bytes read
1585           wbytes        Bytes written
1586           rios          Number of read IOs
1587           wios          Number of write IOs
1588           dbytes        Bytes discarded
1589           dios          Number of discard IOs
1590           ======        =====================
1591
1592         An example read output follows::
1593
1594           8:16 rbytes=1459200 wbytes=314773504 rios=192 wios=353 dbytes=0 dios=0
1595           8:0 rbytes=90430464 wbytes=299008000 rios=8950 wios=1252 dbytes=50331648 dios=3021
1596
1597   io.cost.qos
1598         A read-write nested-keyed file which exists only on the root
1599         cgroup.
1600
1601         This file configures the Quality of Service of the IO cost
1602         model based controller (CONFIG_BLK_CGROUP_IOCOST) which
1603         currently implements "io.weight" proportional control.  Lines
1604         are keyed by $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.  The
1605         line for a given device is populated on the first write for
1606         the device on "io.cost.qos" or "io.cost.model".  The following
1607         nested keys are defined.
1608
1609           ======        =====================================
1610           enable        Weight-based control enable
1611           ctrl          "auto" or "user"
1612           rpct          Read latency percentile    [0, 100]
1613           rlat          Read latency threshold
1614           wpct          Write latency percentile   [0, 100]
1615           wlat          Write latency threshold
1616           min           Minimum scaling percentage [1, 10000]
1617           max           Maximum scaling percentage [1, 10000]
1618           ======        =====================================
1619
1620         The controller is disabled by default and can be enabled by
1621         setting "enable" to 1.  "rpct" and "wpct" parameters default
1622         to zero and the controller uses internal device saturation
1623         state to adjust the overall IO rate between "min" and "max".
1624
1625         When a better control quality is needed, latency QoS
1626         parameters can be configured.  For example::
1627
1628           8:16 enable=1 ctrl=auto rpct=95.00 rlat=75000 wpct=95.00 wlat=150000 min=50.00 max=150.0
1629
1630         shows that on sdb, the controller is enabled, will consider
1631         the device saturated if the 95th percentile of read completion
1632         latencies is above 75ms or write 150ms, and adjust the overall
1633         IO issue rate between 50% and 150% accordingly.
1634
1635         The lower the saturation point, the better the latency QoS at
1636         the cost of aggregate bandwidth.  The narrower the allowed
1637         adjustment range between "min" and "max", the more conformant
1638         to the cost model the IO behavior.  Note that the IO issue
1639         base rate may be far off from 100% and setting "min" and "max"
1640         blindly can lead to a significant loss of device capacity or
1641         control quality.  "min" and "max" are useful for regulating
1642         devices which show wide temporary behavior changes - e.g. a
1643         ssd which accepts writes at the line speed for a while and
1644         then completely stalls for multiple seconds.
1645
1646         When "ctrl" is "auto", the parameters are controlled by the
1647         kernel and may change automatically.  Setting "ctrl" to "user"
1648         or setting any of the percentile and latency parameters puts
1649         it into "user" mode and disables the automatic changes.  The
1650         automatic mode can be restored by setting "ctrl" to "auto".
1651
1652   io.cost.model
1653         A read-write nested-keyed file which exists only on the root
1654         cgroup.
1655
1656         This file configures the cost model of the IO cost model based
1657         controller (CONFIG_BLK_CGROUP_IOCOST) which currently
1658         implements "io.weight" proportional control.  Lines are keyed
1659         by $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.  The line for a
1660         given device is populated on the first write for the device on
1661         "io.cost.qos" or "io.cost.model".  The following nested keys
1662         are defined.
1663
1664           =====         ================================
1665           ctrl          "auto" or "user"
1666           model         The cost model in use - "linear"
1667           =====         ================================
1668
1669         When "ctrl" is "auto", the kernel may change all parameters
1670         dynamically.  When "ctrl" is set to "user" or any other
1671         parameters are written to, "ctrl" become "user" and the
1672         automatic changes are disabled.
1673
1674         When "model" is "linear", the following model parameters are
1675         defined.
1676
1677           ============= ========================================
1678           [r|w]bps      The maximum sequential IO throughput
1679           [r|w]seqiops  The maximum 4k sequential IOs per second
1680           [r|w]randiops The maximum 4k random IOs per second
1681           ============= ========================================
1682
1683         From the above, the builtin linear model determines the base
1684         costs of a sequential and random IO and the cost coefficient
1685         for the IO size.  While simple, this model can cover most
1686         common device classes acceptably.
1687
1688         The IO cost model isn't expected to be accurate in absolute
1689         sense and is scaled to the device behavior dynamically.
1690
1691         If needed, tools/cgroup/iocost_coef_gen.py can be used to
1692         generate device-specific coefficients.
1693
1694   io.weight
1695         A read-write flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1696         The default is "default 100".
1697
1698         The first line is the default weight applied to devices
1699         without specific override.  The rest are overrides keyed by
1700         $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.  The weights are in
1701         the range [1, 10000] and specifies the relative amount IO time
1702         the cgroup can use in relation to its siblings.
1703
1704         The default weight can be updated by writing either "default
1705         $WEIGHT" or simply "$WEIGHT".  Overrides can be set by writing
1706         "$MAJ:$MIN $WEIGHT" and unset by writing "$MAJ:$MIN default".
1707
1708         An example read output follows::
1709
1710           default 100
1711           8:16 200
1712           8:0 50
1713
1714   io.max
1715         A read-write nested-keyed file which exists on non-root
1716         cgroups.
1717
1718         BPS and IOPS based IO limit.  Lines are keyed by $MAJ:$MIN
1719         device numbers and not ordered.  The following nested keys are
1720         defined.
1721
1722           =====         ==================================
1723           rbps          Max read bytes per second
1724           wbps          Max write bytes per second
1725           riops         Max read IO operations per second
1726           wiops         Max write IO operations per second
1727           =====         ==================================
1728
1729         When writing, any number of nested key-value pairs can be
1730         specified in any order.  "max" can be specified as the value
1731         to remove a specific limit.  If the same key is specified
1732         multiple times, the outcome is undefined.
1733
1734         BPS and IOPS are measured in each IO direction and IOs are
1735         delayed if limit is reached.  Temporary bursts are allowed.
1736
1737         Setting read limit at 2M BPS and write at 120 IOPS for 8:16::
1738
1739           echo "8:16 rbps=2097152 wiops=120" > io.max
1740
1741         Reading returns the following::
1742
1743           8:16 rbps=2097152 wbps=max riops=max wiops=120
1744
1745         Write IOPS limit can be removed by writing the following::
1746
1747           echo "8:16 wiops=max" > io.max
1748
1749         Reading now returns the following::
1750
1751           8:16 rbps=2097152 wbps=max riops=max wiops=max
1752
1753   io.pressure
1754         A read-only nested-keyed file.
1755
1756         Shows pressure stall information for IO. See
1757         :ref:`Documentation/accounting/psi.rst <psi>` for details.
1758
1759
1760 Writeback
1761 ~~~~~~~~~
1762
1763 Page cache is dirtied through buffered writes and shared mmaps and
1764 written asynchronously to the backing filesystem by the writeback
1765 mechanism.  Writeback sits between the memory and IO domains and
1766 regulates the proportion of dirty memory by balancing dirtying and
1767 write IOs.
1768
1769 The io controller, in conjunction with the memory controller,
1770 implements control of page cache writeback IOs.  The memory controller
1771 defines the memory domain that dirty memory ratio is calculated and
1772 maintained for and the io controller defines the io domain which
1773 writes out dirty pages for the memory domain.  Both system-wide and
1774 per-cgroup dirty memory states are examined and the more restrictive
1775 of the two is enforced.
1776
1777 cgroup writeback requires explicit support from the underlying
1778 filesystem.  Currently, cgroup writeback is implemented on ext2, ext4,
1779 btrfs, f2fs, and xfs.  On other filesystems, all writeback IOs are 
1780 attributed to the root cgroup.
1781
1782 There are inherent differences in memory and writeback management
1783 which affects how cgroup ownership is tracked.  Memory is tracked per
1784 page while writeback per inode.  For the purpose of writeback, an
1785 inode is assigned to a cgroup and all IO requests to write dirty pages
1786 from the inode are attributed to that cgroup.
1787
1788 As cgroup ownership for memory is tracked per page, there can be pages
1789 which are associated with different cgroups than the one the inode is
1790 associated with.  These are called foreign pages.  The writeback
1791 constantly keeps track of foreign pages and, if a particular foreign
1792 cgroup becomes the majority over a certain period of time, switches
1793 the ownership of the inode to that cgroup.
1794
1795 While this model is enough for most use cases where a given inode is
1796 mostly dirtied by a single cgroup even when the main writing cgroup
1797 changes over time, use cases where multiple cgroups write to a single
1798 inode simultaneously are not supported well.  In such circumstances, a
1799 significant portion of IOs are likely to be attributed incorrectly.
1800 As memory controller assigns page ownership on the first use and
1801 doesn't update it until the page is released, even if writeback
1802 strictly follows page ownership, multiple cgroups dirtying overlapping
1803 areas wouldn't work as expected.  It's recommended to avoid such usage
1804 patterns.
1805
1806 The sysctl knobs which affect writeback behavior are applied to cgroup
1807 writeback as follows.
1808
1809   vm.dirty_background_ratio, vm.dirty_ratio
1810         These ratios apply the same to cgroup writeback with the
1811         amount of available memory capped by limits imposed by the
1812         memory controller and system-wide clean memory.
1813
1814   vm.dirty_background_bytes, vm.dirty_bytes
1815         For cgroup writeback, this is calculated into ratio against
1816         total available memory and applied the same way as
1817         vm.dirty[_background]_ratio.
1818
1819
1820 IO Latency
1821 ~~~~~~~~~~
1822
1823 This is a cgroup v2 controller for IO workload protection.  You provide a group
1824 with a latency target, and if the average latency exceeds that target the
1825 controller will throttle any peers that have a lower latency target than the
1826 protected workload.
1827
1828 The limits are only applied at the peer level in the hierarchy.  This means that
1829 in the diagram below, only groups A, B, and C will influence each other, and
1830 groups D and F will influence each other.  Group G will influence nobody::
1831
1832                         [root]
1833                 /          |            \
1834                 A          B            C
1835                /  \        |
1836               D    F       G
1837
1838
1839 So the ideal way to configure this is to set io.latency in groups A, B, and C.
1840 Generally you do not want to set a value lower than the latency your device
1841 supports.  Experiment to find the value that works best for your workload.
1842 Start at higher than the expected latency for your device and watch the
1843 avg_lat value in io.stat for your workload group to get an idea of the
1844 latency you see during normal operation.  Use the avg_lat value as a basis for
1845 your real setting, setting at 10-15% higher than the value in io.stat.
1846
1847 How IO Latency Throttling Works
1848 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1849
1850 io.latency is work conserving; so as long as everybody is meeting their latency
1851 target the controller doesn't do anything.  Once a group starts missing its
1852 target it begins throttling any peer group that has a higher target than itself.
1853 This throttling takes 2 forms:
1854
1855 - Queue depth throttling.  This is the number of outstanding IO's a group is
1856   allowed to have.  We will clamp down relatively quickly, starting at no limit
1857   and going all the way down to 1 IO at a time.
1858
1859 - Artificial delay induction.  There are certain types of IO that cannot be
1860   throttled without possibly adversely affecting higher priority groups.  This
1861   includes swapping and metadata IO.  These types of IO are allowed to occur
1862   normally, however they are "charged" to the originating group.  If the
1863   originating group is being throttled you will see the use_delay and delay
1864   fields in io.stat increase.  The delay value is how many microseconds that are
1865   being added to any process that runs in this group.  Because this number can
1866   grow quite large if there is a lot of swapping or metadata IO occurring we
1867   limit the individual delay events to 1 second at a time.
1868
1869 Once the victimized group starts meeting its latency target again it will start
1870 unthrottling any peer groups that were throttled previously.  If the victimized
1871 group simply stops doing IO the global counter will unthrottle appropriately.
1872
1873 IO Latency Interface Files
1874 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1875
1876   io.latency
1877         This takes a similar format as the other controllers.
1878
1879                 "MAJOR:MINOR target=<target time in microseconds"
1880
1881   io.stat
1882         If the controller is enabled you will see extra stats in io.stat in
1883         addition to the normal ones.
1884
1885           depth
1886                 This is the current queue depth for the group.
1887
1888           avg_lat
1889                 This is an exponential moving average with a decay rate of 1/exp
1890                 bound by the sampling interval.  The decay rate interval can be
1891                 calculated by multiplying the win value in io.stat by the
1892                 corresponding number of samples based on the win value.
1893
1894           win
1895                 The sampling window size in milliseconds.  This is the minimum
1896                 duration of time between evaluation events.  Windows only elapse
1897                 with IO activity.  Idle periods extend the most recent window.
1898
1899 IO Priority
1900 ~~~~~~~~~~~
1901
1902 A single attribute controls the behavior of the I/O priority cgroup policy,
1903 namely the blkio.prio.class attribute. The following values are accepted for
1904 that attribute:
1905
1906   no-change
1907         Do not modify the I/O priority class.
1908
1909   none-to-rt
1910         For requests that do not have an I/O priority class (NONE),
1911         change the I/O priority class into RT. Do not modify
1912         the I/O priority class of other requests.
1913
1914   restrict-to-be
1915         For requests that do not have an I/O priority class or that have I/O
1916         priority class RT, change it into BE. Do not modify the I/O priority
1917         class of requests that have priority class IDLE.
1918
1919   idle
1920         Change the I/O priority class of all requests into IDLE, the lowest
1921         I/O priority class.
1922
1923 The following numerical values are associated with the I/O priority policies:
1924
1925 +-------------+---+
1926 | no-change   | 0 |
1927 +-------------+---+
1928 | none-to-rt  | 1 |
1929 +-------------+---+
1930 | rt-to-be    | 2 |
1931 +-------------+---+
1932 | all-to-idle | 3 |
1933 +-------------+---+
1934
1935 The numerical value that corresponds to each I/O priority class is as follows:
1936
1937 +-------------------------------+---+
1938 | IOPRIO_CLASS_NONE             | 0 |
1939 +-------------------------------+---+
1940 | IOPRIO_CLASS_RT (real-time)   | 1 |
1941 +-------------------------------+---+
1942 | IOPRIO_CLASS_BE (best effort) | 2 |
1943 +-------------------------------+---+
1944 | IOPRIO_CLASS_IDLE             | 3 |
1945 +-------------------------------+---+
1946
1947 The algorithm to set the I/O priority class for a request is as follows:
1948
1949 - Translate the I/O priority class policy into a number.
1950 - Change the request I/O priority class into the maximum of the I/O priority
1951   class policy number and the numerical I/O priority class.
1952
1953 PID
1954 ---
1955
1956 The process number controller is used to allow a cgroup to stop any
1957 new tasks from being fork()'d or clone()'d after a specified limit is
1958 reached.
1959
1960 The number of tasks in a cgroup can be exhausted in ways which other
1961 controllers cannot prevent, thus warranting its own controller.  For
1962 example, a fork bomb is likely to exhaust the number of tasks before
1963 hitting memory restrictions.
1964
1965 Note that PIDs used in this controller refer to TIDs, process IDs as
1966 used by the kernel.
1967
1968
1969 PID Interface Files
1970 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1971
1972   pids.max
1973         A read-write single value file which exists on non-root
1974         cgroups.  The default is "max".
1975
1976         Hard limit of number of processes.
1977
1978   pids.current
1979         A read-only single value file which exists on all cgroups.
1980
1981         The number of processes currently in the cgroup and its
1982         descendants.
1983
1984 Organisational operations are not blocked by cgroup policies, so it is
1985 possible to have pids.current > pids.max.  This can be done by either
1986 setting the limit to be smaller than pids.current, or attaching enough
1987 processes to the cgroup such that pids.current is larger than
1988 pids.max.  However, it is not possible to violate a cgroup PID policy
1989 through fork() or clone(). These will return -EAGAIN if the creation
1990 of a new process would cause a cgroup policy to be violated.
1991
1992
1993 Cpuset
1994 ------
1995
1996 The "cpuset" controller provides a mechanism for constraining
1997 the CPU and memory node placement of tasks to only the resources
1998 specified in the cpuset interface files in a task's current cgroup.
1999 This is especially valuable on large NUMA systems where placing jobs
2000 on properly sized subsets of the systems with careful processor and
2001 memory placement to reduce cross-node memory access and contention
2002 can improve overall system performance.
2003
2004 The "cpuset" controller is hierarchical.  That means the controller
2005 cannot use CPUs or memory nodes not allowed in its parent.
2006
2007
2008 Cpuset Interface Files
2009 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2010
2011   cpuset.cpus
2012         A read-write multiple values file which exists on non-root
2013         cpuset-enabled cgroups.
2014
2015         It lists the requested CPUs to be used by tasks within this
2016         cgroup.  The actual list of CPUs to be granted, however, is
2017         subjected to constraints imposed by its parent and can differ
2018         from the requested CPUs.
2019
2020         The CPU numbers are comma-separated numbers or ranges.
2021         For example::
2022
2023           # cat cpuset.cpus
2024           0-4,6,8-10
2025
2026         An empty value indicates that the cgroup is using the same
2027         setting as the nearest cgroup ancestor with a non-empty
2028         "cpuset.cpus" or all the available CPUs if none is found.
2029
2030         The value of "cpuset.cpus" stays constant until the next update
2031         and won't be affected by any CPU hotplug events.
2032
2033   cpuset.cpus.effective
2034         A read-only multiple values file which exists on all
2035         cpuset-enabled cgroups.
2036
2037         It lists the onlined CPUs that are actually granted to this
2038         cgroup by its parent.  These CPUs are allowed to be used by
2039         tasks within the current cgroup.
2040
2041         If "cpuset.cpus" is empty, the "cpuset.cpus.effective" file shows
2042         all the CPUs from the parent cgroup that can be available to
2043         be used by this cgroup.  Otherwise, it should be a subset of
2044         "cpuset.cpus" unless none of the CPUs listed in "cpuset.cpus"
2045         can be granted.  In this case, it will be treated just like an
2046         empty "cpuset.cpus".
2047
2048         Its value will be affected by CPU hotplug events.
2049
2050   cpuset.mems
2051         A read-write multiple values file which exists on non-root
2052         cpuset-enabled cgroups.
2053
2054         It lists the requested memory nodes to be used by tasks within
2055         this cgroup.  The actual list of memory nodes granted, however,
2056         is subjected to constraints imposed by its parent and can differ
2057         from the requested memory nodes.
2058
2059         The memory node numbers are comma-separated numbers or ranges.
2060         For example::
2061
2062           # cat cpuset.mems
2063           0-1,3
2064
2065         An empty value indicates that the cgroup is using the same
2066         setting as the nearest cgroup ancestor with a non-empty
2067         "cpuset.mems" or all the available memory nodes if none
2068         is found.
2069
2070         The value of "cpuset.mems" stays constant until the next update
2071         and won't be affected by any memory nodes hotplug events.
2072
2073         Setting a non-empty value to "cpuset.mems" causes memory of
2074         tasks within the cgroup to be migrated to the designated nodes if
2075         they are currently using memory outside of the designated nodes.
2076
2077         There is a cost for this memory migration.  The migration
2078         may not be complete and some memory pages may be left behind.
2079         So it is recommended that "cpuset.mems" should be set properly
2080         before spawning new tasks into the cpuset.  Even if there is
2081         a need to change "cpuset.mems" with active tasks, it shouldn't
2082         be done frequently.
2083
2084   cpuset.mems.effective
2085         A read-only multiple values file which exists on all
2086         cpuset-enabled cgroups.
2087
2088         It lists the onlined memory nodes that are actually granted to
2089         this cgroup by its parent. These memory nodes are allowed to
2090         be used by tasks within the current cgroup.
2091
2092         If "cpuset.mems" is empty, it shows all the memory nodes from the
2093         parent cgroup that will be available to be used by this cgroup.
2094         Otherwise, it should be a subset of "cpuset.mems" unless none of
2095         the memory nodes listed in "cpuset.mems" can be granted.  In this
2096         case, it will be treated just like an empty "cpuset.mems".
2097
2098         Its value will be affected by memory nodes hotplug events.
2099
2100   cpuset.cpus.partition
2101         A read-write single value file which exists on non-root
2102         cpuset-enabled cgroups.  This flag is owned by the parent cgroup
2103         and is not delegatable.
2104
2105         It accepts only the following input values when written to.
2106
2107           ========      ================================
2108           "root"        a partition root
2109           "member"      a non-root member of a partition
2110           ========      ================================
2111
2112         When set to be a partition root, the current cgroup is the
2113         root of a new partition or scheduling domain that comprises
2114         itself and all its descendants except those that are separate
2115         partition roots themselves and their descendants.  The root
2116         cgroup is always a partition root.
2117
2118         There are constraints on where a partition root can be set.
2119         It can only be set in a cgroup if all the following conditions
2120         are true.
2121
2122         1) The "cpuset.cpus" is not empty and the list of CPUs are
2123            exclusive, i.e. they are not shared by any of its siblings.
2124         2) The parent cgroup is a partition root.
2125         3) The "cpuset.cpus" is also a proper subset of the parent's
2126            "cpuset.cpus.effective".
2127         4) There is no child cgroups with cpuset enabled.  This is for
2128            eliminating corner cases that have to be handled if such a
2129            condition is allowed.
2130
2131         Setting it to partition root will take the CPUs away from the
2132         effective CPUs of the parent cgroup.  Once it is set, this
2133         file cannot be reverted back to "member" if there are any child
2134         cgroups with cpuset enabled.
2135
2136         A parent partition cannot distribute all its CPUs to its
2137         child partitions.  There must be at least one cpu left in the
2138         parent partition.
2139
2140         Once becoming a partition root, changes to "cpuset.cpus" is
2141         generally allowed as long as the first condition above is true,
2142         the change will not take away all the CPUs from the parent
2143         partition and the new "cpuset.cpus" value is a superset of its
2144         children's "cpuset.cpus" values.
2145
2146         Sometimes, external factors like changes to ancestors'
2147         "cpuset.cpus" or cpu hotplug can cause the state of the partition
2148         root to change.  On read, the "cpuset.sched.partition" file
2149         can show the following values.
2150
2151           ==============        ==============================
2152           "member"              Non-root member of a partition
2153           "root"                Partition root
2154           "root invalid"        Invalid partition root
2155           ==============        ==============================
2156
2157         It is a partition root if the first 2 partition root conditions
2158         above are true and at least one CPU from "cpuset.cpus" is
2159         granted by the parent cgroup.
2160
2161         A partition root can become invalid if none of CPUs requested
2162         in "cpuset.cpus" can be granted by the parent cgroup or the
2163         parent cgroup is no longer a partition root itself.  In this
2164         case, it is not a real partition even though the restriction
2165         of the first partition root condition above will still apply.
2166         The cpu affinity of all the tasks in the cgroup will then be
2167         associated with CPUs in the nearest ancestor partition.
2168
2169         An invalid partition root can be transitioned back to a
2170         real partition root if at least one of the requested CPUs
2171         can now be granted by its parent.  In this case, the cpu
2172         affinity of all the tasks in the formerly invalid partition
2173         will be associated to the CPUs of the newly formed partition.
2174         Changing the partition state of an invalid partition root to
2175         "member" is always allowed even if child cpusets are present.
2176
2177
2178 Device controller
2179 -----------------
2180
2181 Device controller manages access to device files. It includes both
2182 creation of new device files (using mknod), and access to the
2183 existing device files.
2184
2185 Cgroup v2 device controller has no interface files and is implemented
2186 on top of cgroup BPF. To control access to device files, a user may
2187 create bpf programs of type BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE and attach
2188 them to cgroups with BPF_CGROUP_DEVICE flag. On an attempt to access a
2189 device file, corresponding BPF programs will be executed, and depending
2190 on the return value the attempt will succeed or fail with -EPERM.
2191
2192 A BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE program takes a pointer to the
2193 bpf_cgroup_dev_ctx structure, which describes the device access attempt:
2194 access type (mknod/read/write) and device (type, major and minor numbers).
2195 If the program returns 0, the attempt fails with -EPERM, otherwise it
2196 succeeds.
2197
2198 An example of BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE program may be found in
2199 tools/testing/selftests/bpf/progs/dev_cgroup.c in the kernel source tree.
2200
2201
2202 RDMA
2203 ----
2204
2205 The "rdma" controller regulates the distribution and accounting of
2206 RDMA resources.
2207
2208 RDMA Interface Files
2209 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2210
2211   rdma.max
2212         A readwrite nested-keyed file that exists for all the cgroups
2213         except root that describes current configured resource limit
2214         for a RDMA/IB device.
2215
2216         Lines are keyed by device name and are not ordered.
2217         Each line contains space separated resource name and its configured
2218         limit that can be distributed.
2219
2220         The following nested keys are defined.
2221
2222           ==========    =============================
2223           hca_handle    Maximum number of HCA Handles
2224           hca_object    Maximum number of HCA Objects
2225           ==========    =============================
2226
2227         An example for mlx4 and ocrdma device follows::
2228
2229           mlx4_0 hca_handle=2 hca_object=2000
2230           ocrdma1 hca_handle=3 hca_object=max
2231
2232   rdma.current
2233         A read-only file that describes current resource usage.
2234         It exists for all the cgroup except root.
2235
2236         An example for mlx4 and ocrdma device follows::
2237
2238           mlx4_0 hca_handle=1 hca_object=20
2239           ocrdma1 hca_handle=1 hca_object=23
2240
2241 HugeTLB
2242 -------
2243
2244 The HugeTLB controller allows to limit the HugeTLB usage per control group and
2245 enforces the controller limit during page fault.
2246
2247 HugeTLB Interface Files
2248 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2249
2250   hugetlb.<hugepagesize>.current
2251         Show current usage for "hugepagesize" hugetlb.  It exists for all
2252         the cgroup except root.
2253
2254   hugetlb.<hugepagesize>.max
2255         Set/show the hard limit of "hugepagesize" hugetlb usage.
2256         The default value is "max".  It exists for all the cgroup except root.
2257
2258   hugetlb.<hugepagesize>.events
2259         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
2260
2261           max
2262                 The number of allocation failure due to HugeTLB limit
2263
2264   hugetlb.<hugepagesize>.events.local
2265         Similar to hugetlb.<hugepagesize>.events but the fields in the file
2266         are local to the cgroup i.e. not hierarchical. The file modified event
2267         generated on this file reflects only the local events.
2268
2269   hugetlb.<hugepagesize>.numa_stat
2270         Similar to memory.numa_stat, it shows the numa information of the
2271         hugetlb pages of <hugepagesize> in this cgroup.  Only active in
2272         use hugetlb pages are included.  The per-node values are in bytes.
2273
2274 Misc
2275 ----
2276
2277 The Miscellaneous cgroup provides the resource limiting and tracking
2278 mechanism for the scalar resources which cannot be abstracted like the other
2279 cgroup resources. Controller is enabled by the CONFIG_CGROUP_MISC config
2280 option.
2281
2282 A resource can be added to the controller via enum misc_res_type{} in the
2283 include/linux/misc_cgroup.h file and the corresponding name via misc_res_name[]
2284 in the kernel/cgroup/misc.c file. Provider of the resource must set its
2285 capacity prior to using the resource by calling misc_cg_set_capacity().
2286
2287 Once a capacity is set then the resource usage can be updated using charge and
2288 uncharge APIs. All of the APIs to interact with misc controller are in
2289 include/linux/misc_cgroup.h.
2290
2291 Misc Interface Files
2292 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2293
2294 Miscellaneous controller provides 3 interface files. If two misc resources (res_a and res_b) are registered then:
2295
2296   misc.capacity
2297         A read-only flat-keyed file shown only in the root cgroup.  It shows
2298         miscellaneous scalar resources available on the platform along with
2299         their quantities::
2300
2301           $ cat misc.capacity
2302           res_a 50
2303           res_b 10
2304
2305   misc.current
2306         A read-only flat-keyed file shown in the non-root cgroups.  It shows
2307         the current usage of the resources in the cgroup and its children.::
2308
2309           $ cat misc.current
2310           res_a 3
2311           res_b 0
2312
2313   misc.max
2314         A read-write flat-keyed file shown in the non root cgroups. Allowed
2315         maximum usage of the resources in the cgroup and its children.::
2316
2317           $ cat misc.max
2318           res_a max
2319           res_b 4
2320
2321         Limit can be set by::
2322
2323           # echo res_a 1 > misc.max
2324
2325         Limit can be set to max by::
2326
2327           # echo res_a max > misc.max
2328
2329         Limits can be set higher than the capacity value in the misc.capacity
2330         file.
2331
2332   misc.events
2333         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups. The
2334         following entries are defined. Unless specified otherwise, a value
2335         change in this file generates a file modified event. All fields in
2336         this file are hierarchical.
2337
2338           max
2339                 The number of times the cgroup's resource usage was
2340                 about to go over the max boundary.
2341
2342 Migration and Ownership
2343 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2344
2345 A miscellaneous scalar resource is charged to the cgroup in which it is used
2346 first, and stays charged to that cgroup until that resource is freed. Migrating
2347 a process to a different cgroup does not move the charge to the destination
2348 cgroup where the process has moved.
2349
2350 Others
2351 ------
2352
2353 perf_event
2354 ~~~~~~~~~~
2355
2356 perf_event controller, if not mounted on a legacy hierarchy, is
2357 automatically enabled on the v2 hierarchy so that perf events can
2358 always be filtered by cgroup v2 path.  The controller can still be
2359 moved to a legacy hierarchy after v2 hierarchy is populated.
2360
2361
2362 Non-normative information
2363 -------------------------
2364
2365 This section contains information that isn't considered to be a part of
2366 the stable kernel API and so is subject to change.
2367
2368
2369 CPU controller root cgroup process behaviour
2370 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2371
2372 When distributing CPU cycles in the root cgroup each thread in this
2373 cgroup is treated as if it was hosted in a separate child cgroup of the
2374 root cgroup. This child cgroup weight is dependent on its thread nice
2375 level.
2376
2377 For details of this mapping see sched_prio_to_weight array in
2378 kernel/sched/core.c file (values from this array should be scaled
2379 appropriately so the neutral - nice 0 - value is 100 instead of 1024).
2380
2381
2382 IO controller root cgroup process behaviour
2383 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2384
2385 Root cgroup processes are hosted in an implicit leaf child node.
2386 When distributing IO resources this implicit child node is taken into
2387 account as if it was a normal child cgroup of the root cgroup with a
2388 weight value of 200.
2389
2390
2391 Namespace
2392 =========
2393
2394 Basics
2395 ------
2396
2397 cgroup namespace provides a mechanism to virtualize the view of the
2398 "/proc/$PID/cgroup" file and cgroup mounts.  The CLONE_NEWCGROUP clone
2399 flag can be used with clone(2) and unshare(2) to create a new cgroup
2400 namespace.  The process running inside the cgroup namespace will have
2401 its "/proc/$PID/cgroup" output restricted to cgroupns root.  The
2402 cgroupns root is the cgroup of the process at the time of creation of
2403 the cgroup namespace.
2404
2405 Without cgroup namespace, the "/proc/$PID/cgroup" file shows the
2406 complete path of the cgroup of a process.  In a container setup where
2407 a set of cgroups and namespaces are intended to isolate processes the
2408 "/proc/$PID/cgroup" file may leak potential system level information
2409 to the isolated processes.  For example::
2410
2411   # cat /proc/self/cgroup
2412   0::/batchjobs/container_id1
2413
2414 The path '/batchjobs/container_id1' can be considered as system-data
2415 and undesirable to expose to the isolated processes.  cgroup namespace
2416 can be used to restrict visibility of this path.  For example, before
2417 creating a cgroup namespace, one would see::
2418
2419   # ls -l /proc/self/ns/cgroup
2420   lrwxrwxrwx 1 root root 0 2014-07-15 10:37 /proc/self/ns/cgroup -> cgroup:[4026531835]
2421   # cat /proc/self/cgroup
2422   0::/batchjobs/container_id1
2423
2424 After unsharing a new namespace, the view changes::
2425
2426   # ls -l /proc/self/ns/cgroup
2427   lrwxrwxrwx 1 root root 0 2014-07-15 10:35 /proc/self/ns/cgroup -> cgroup:[4026532183]
2428   # cat /proc/self/cgroup
2429   0::/
2430
2431 When some thread from a multi-threaded process unshares its cgroup
2432 namespace, the new cgroupns gets applied to the entire process (all
2433 the threads).  This is natural for the v2 hierarchy; however, for the
2434 legacy hierarchies, this may be unexpected.
2435
2436 A cgroup namespace is alive as long as there are processes inside or
2437 mounts pinning it.  When the last usage goes away, the cgroup
2438 namespace is destroyed.  The cgroupns root and the actual cgroups
2439 remain.
2440
2441
2442 The Root and Views
2443 ------------------
2444
2445 The 'cgroupns root' for a cgroup namespace is the cgroup in which the
2446 process calling unshare(2) is running.  For example, if a process in
2447 /batchjobs/container_id1 cgroup calls unshare, cgroup
2448 /batchjobs/container_id1 becomes the cgroupns root.  For the
2449 init_cgroup_ns, this is the real root ('/') cgroup.
2450
2451 The cgroupns root cgroup does not change even if the namespace creator
2452 process later moves to a different cgroup::
2453
2454   # ~/unshare -c # unshare cgroupns in some cgroup
2455   # cat /proc/self/cgroup
2456   0::/
2457   # mkdir sub_cgrp_1
2458   # echo 0 > sub_cgrp_1/cgroup.procs
2459   # cat /proc/self/cgroup
2460   0::/sub_cgrp_1
2461
2462 Each process gets its namespace-specific view of "/proc/$PID/cgroup"
2463
2464 Processes running inside the cgroup namespace will be able to see
2465 cgroup paths (in /proc/self/cgroup) only inside their root cgroup.
2466 From within an unshared cgroupns::
2467
2468   # sleep 100000 &
2469   [1] 7353
2470   # echo 7353 > sub_cgrp_1/cgroup.procs
2471   # cat /proc/7353/cgroup
2472   0::/sub_cgrp_1
2473
2474 From the initial cgroup namespace, the real cgroup path will be
2475 visible::
2476
2477   $ cat /proc/7353/cgroup
2478   0::/batchjobs/container_id1/sub_cgrp_1
2479
2480 From a sibling cgroup namespace (that is, a namespace rooted at a
2481 different cgroup), the cgroup path relative to its own cgroup
2482 namespace root will be shown.  For instance, if PID 7353's cgroup
2483 namespace root is at '/batchjobs/container_id2', then it will see::
2484
2485   # cat /proc/7353/cgroup
2486   0::/../container_id2/sub_cgrp_1
2487
2488 Note that the relative path always starts with '/' to indicate that
2489 its relative to the cgroup namespace root of the caller.
2490
2491
2492 Migration and setns(2)
2493 ----------------------
2494
2495 Processes inside a cgroup namespace can move into and out of the
2496 namespace root if they have proper access to external cgroups.  For
2497 example, from inside a namespace with cgroupns root at
2498 /batchjobs/container_id1, and assuming that the global hierarchy is
2499 still accessible inside cgroupns::
2500
2501   # cat /proc/7353/cgroup
2502   0::/sub_cgrp_1
2503   # echo 7353 > batchjobs/container_id2/cgroup.procs
2504   # cat /proc/7353/cgroup
2505   0::/../container_id2
2506
2507 Note that this kind of setup is not encouraged.  A task inside cgroup
2508 namespace should only be exposed to its own cgroupns hierarchy.
2509
2510 setns(2) to another cgroup namespace is allowed when:
2511
2512 (a) the process has CAP_SYS_ADMIN against its current user namespace
2513 (b) the process has CAP_SYS_ADMIN against the target cgroup
2514     namespace's userns
2515
2516 No implicit cgroup changes happen with attaching to another cgroup
2517 namespace.  It is expected that the someone moves the attaching
2518 process under the target cgroup namespace root.
2519
2520
2521 Interaction with Other Namespaces
2522 ---------------------------------
2523
2524 Namespace specific cgroup hierarchy can be mounted by a process
2525 running inside a non-init cgroup namespace::
2526
2527   # mount -t cgroup2 none $MOUNT_POINT
2528
2529 This will mount the unified cgroup hierarchy with cgroupns root as the
2530 filesystem root.  The process needs CAP_SYS_ADMIN against its user and
2531 mount namespaces.
2532
2533 The virtualization of /proc/self/cgroup file combined with restricting
2534 the view of cgroup hierarchy by namespace-private cgroupfs mount
2535 provides a properly isolated cgroup view inside the container.
2536
2537
2538 Information on Kernel Programming
2539 =================================
2540
2541 This section contains kernel programming information in the areas
2542 where interacting with cgroup is necessary.  cgroup core and
2543 controllers are not covered.
2544
2545
2546 Filesystem Support for Writeback
2547 --------------------------------
2548
2549 A filesystem can support cgroup writeback by updating
2550 address_space_operations->writepage[s]() to annotate bio's using the
2551 following two functions.
2552
2553   wbc_init_bio(@wbc, @bio)
2554         Should be called for each bio carrying writeback data and
2555         associates the bio with the inode's owner cgroup and the
2556         corresponding request queue.  This must be called after
2557         a queue (device) has been associated with the bio and
2558         before submission.
2559
2560   wbc_account_cgroup_owner(@wbc, @page, @bytes)
2561         Should be called for each data segment being written out.
2562         While this function doesn't care exactly when it's called
2563         during the writeback session, it's the easiest and most
2564         natural to call it as data segments are added to a bio.
2565
2566 With writeback bio's annotated, cgroup support can be enabled per
2567 super_block by setting SB_I_CGROUPWB in ->s_iflags.  This allows for
2568 selective disabling of cgroup writeback support which is helpful when
2569 certain filesystem features, e.g. journaled data mode, are
2570 incompatible.
2571
2572 wbc_init_bio() binds the specified bio to its cgroup.  Depending on
2573 the configuration, the bio may be executed at a lower priority and if
2574 the writeback session is holding shared resources, e.g. a journal
2575 entry, may lead to priority inversion.  There is no one easy solution
2576 for the problem.  Filesystems can try to work around specific problem
2577 cases by skipping wbc_init_bio() and using bio_associate_blkg()
2578 directly.
2579
2580
2581 Deprecated v1 Core Features
2582 ===========================
2583
2584 - Multiple hierarchies including named ones are not supported.
2585
2586 - All v1 mount options are not supported.
2587
2588 - The "tasks" file is removed and "cgroup.procs" is not sorted.
2589
2590 - "cgroup.clone_children" is removed.
2591
2592 - /proc/cgroups is meaningless for v2.  Use "cgroup.controllers" file
2593   at the root instead.
2594
2595
2596 Issues with v1 and Rationales for v2
2597 ====================================
2598
2599 Multiple Hierarchies
2600 --------------------
2601
2602 cgroup v1 allowed an arbitrary number of hierarchies and each
2603 hierarchy could host any number of controllers.  While this seemed to
2604 provide a high level of flexibility, it wasn't useful in practice.
2605
2606 For example, as there is only one instance of each controller, utility
2607 type controllers such as freezer which can be useful in all
2608 hierarchies could only be used in one.  The issue is exacerbated by
2609 the fact that controllers couldn't be moved to another hierarchy once
2610 hierarchies were populated.  Another issue was that all controllers
2611 bound to a hierarchy were forced to have exactly the same view of the
2612 hierarchy.  It wasn't possible to vary the granularity depending on
2613 the specific controller.
2614
2615 In practice, these issues heavily limited which controllers could be
2616 put on the same hierarchy and most configurations resorted to putting
2617 each controller on its own hierarchy.  Only closely related ones, such
2618 as the cpu and cpuacct controllers, made sense to be put on the same
2619 hierarchy.  This often meant that userland ended up managing multiple
2620 similar hierarchies repeating the same steps on each hierarchy
2621 whenever a hierarchy management operation was necessary.
2622
2623 Furthermore, support for multiple hierarchies came at a steep cost.
2624 It greatly complicated cgroup core implementation but more importantly
2625 the support for multiple hierarchies restricted how cgroup could be
2626 used in general and what controllers was able to do.
2627
2628 There was no limit on how many hierarchies there might be, which meant
2629 that a thread's cgroup membership couldn't be described in finite
2630 length.  The key might contain any number of entries and was unlimited
2631 in length, which made it highly awkward to manipulate and led to
2632 addition of controllers which existed only to identify membership,
2633 which in turn exacerbated the original problem of proliferating number
2634 of hierarchies.
2635
2636 Also, as a controller couldn't have any expectation regarding the
2637 topologies of hierarchies other controllers might be on, each
2638 controller had to assume that all other controllers were attached to
2639 completely orthogonal hierarchies.  This made it impossible, or at
2640 least very cumbersome, for controllers to cooperate with each other.
2641
2642 In most use cases, putting controllers on hierarchies which are
2643 completely orthogonal to each other isn't necessary.  What usually is
2644 called for is the ability to have differing levels of granularity
2645 depending on the specific controller.  In other words, hierarchy may
2646 be collapsed from leaf towards root when viewed from specific
2647 controllers.  For example, a given configuration might not care about
2648 how memory is distributed beyond a certain level while still wanting
2649 to control how CPU cycles are distributed.
2650
2651
2652 Thread Granularity
2653 ------------------
2654
2655 cgroup v1 allowed threads of a process to belong to different cgroups.
2656 This didn't make sense for some controllers and those controllers
2657 ended up implementing different ways to ignore such situations but
2658 much more importantly it blurred the line between API exposed to
2659 individual applications and system management interface.
2660
2661 Generally, in-process knowledge is available only to the process
2662 itself; thus, unlike service-level organization of processes,
2663 categorizing threads of a process requires active participation from
2664 the application which owns the target process.
2665
2666 cgroup v1 had an ambiguously defined delegation model which got abused
2667 in combination with thread granularity.  cgroups were delegated to
2668 individual applications so that they can create and manage their own
2669 sub-hierarchies and control resource distributions along them.  This
2670 effectively raised cgroup to the status of a syscall-like API exposed
2671 to lay programs.
2672
2673 First of all, cgroup has a fundamentally inadequate interface to be
2674 exposed this way.  For a process to access its own knobs, it has to
2675 extract the path on the target hierarchy from /proc/self/cgroup,
2676 construct the path by appending the name of the knob to the path, open
2677 and then read and/or write to it.  This is not only extremely clunky
2678 and unusual but also inherently racy.  There is no conventional way to
2679 define transaction across the required steps and nothing can guarantee
2680 that the process would actually be operating on its own sub-hierarchy.
2681
2682 cgroup controllers implemented a number of knobs which would never be
2683 accepted as public APIs because they were just adding control knobs to
2684 system-management pseudo filesystem.  cgroup ended up with interface
2685 knobs which were not properly abstracted or refined and directly
2686 revealed kernel internal details.  These knobs got exposed to
2687 individual applications through the ill-defined delegation mechanism
2688 effectively abusing cgroup as a shortcut to implementing public APIs
2689 without going through the required scrutiny.
2690
2691 This was painful for both userland and kernel.  Userland ended up with
2692 misbehaving and poorly abstracted interfaces and kernel exposing and
2693 locked into constructs inadvertently.
2694
2695
2696 Competition Between Inner Nodes and Threads
2697 -------------------------------------------
2698
2699 cgroup v1 allowed threads to be in any cgroups which created an
2700 interesting problem where threads belonging to a parent cgroup and its
2701 children cgroups competed for resources.  This was nasty as two
2702 different types of entities competed and there was no obvious way to
2703 settle it.  Different controllers did different things.
2704
2705 The cpu controller considered threads and cgroups as equivalents and
2706 mapped nice levels to cgroup weights.  This worked for some cases but
2707 fell flat when children wanted to be allocated specific ratios of CPU
2708 cycles and the number of internal threads fluctuated - the ratios
2709 constantly changed as the number of competing entities fluctuated.
2710 There also were other issues.  The mapping from nice level to weight
2711 wasn't obvious or universal, and there were various other knobs which
2712 simply weren't available for threads.
2713
2714 The io controller implicitly created a hidden leaf node for each
2715 cgroup to host the threads.  The hidden leaf had its own copies of all
2716 the knobs with ``leaf_`` prefixed.  While this allowed equivalent
2717 control over internal threads, it was with serious drawbacks.  It
2718 always added an extra layer of nesting which wouldn't be necessary
2719 otherwise, made the interface messy and significantly complicated the
2720 implementation.
2721
2722 The memory controller didn't have a way to control what happened
2723 between internal tasks and child cgroups and the behavior was not
2724 clearly defined.  There were attempts to add ad-hoc behaviors and
2725 knobs to tailor the behavior to specific workloads which would have
2726 led to problems extremely difficult to resolve in the long term.
2727
2728 Multiple controllers struggled with internal tasks and came up with
2729 different ways to deal with it; unfortunately, all the approaches were
2730 severely flawed and, furthermore, the widely different behaviors
2731 made cgroup as a whole highly inconsistent.
2732
2733 This clearly is a problem which needs to be addressed from cgroup core
2734 in a uniform way.
2735
2736
2737 Other Interface Issues
2738 ----------------------
2739
2740 cgroup v1 grew without oversight and developed a large number of
2741 idiosyncrasies and inconsistencies.  One issue on the cgroup core side
2742 was how an empty cgroup was notified - a userland helper binary was
2743 forked and executed for each event.  The event delivery wasn't
2744 recursive or delegatable.  The limitations of the mechanism also led
2745 to in-kernel event delivery filtering mechanism further complicating
2746 the interface.
2747
2748 Controller interfaces were problematic too.  An extreme example is
2749 controllers completely ignoring hierarchical organization and treating
2750 all cgroups as if they were all located directly under the root
2751 cgroup.  Some controllers exposed a large amount of inconsistent
2752 implementation details to userland.
2753
2754 There also was no consistency across controllers.  When a new cgroup
2755 was created, some controllers defaulted to not imposing extra
2756 restrictions while others disallowed any resource usage until
2757 explicitly configured.  Configuration knobs for the same type of
2758 control used widely differing naming schemes and formats.  Statistics
2759 and information knobs were named arbitrarily and used different
2760 formats and units even in the same controller.
2761
2762 cgroup v2 establishes common conventions where appropriate and updates
2763 controllers so that they expose minimal and consistent interfaces.
2764
2765
2766 Controller Issues and Remedies
2767 ------------------------------
2768
2769 Memory
2770 ~~~~~~
2771
2772 The original lower boundary, the soft limit, is defined as a limit
2773 that is per default unset.  As a result, the set of cgroups that
2774 global reclaim prefers is opt-in, rather than opt-out.  The costs for
2775 optimizing these mostly negative lookups are so high that the
2776 implementation, despite its enormous size, does not even provide the
2777 basic desirable behavior.  First off, the soft limit has no
2778 hierarchical meaning.  All configured groups are organized in a global
2779 rbtree and treated like equal peers, regardless where they are located
2780 in the hierarchy.  This makes subtree delegation impossible.  Second,
2781 the soft limit reclaim pass is so aggressive that it not just
2782 introduces high allocation latencies into the system, but also impacts
2783 system performance due to overreclaim, to the point where the feature
2784 becomes self-defeating.
2785
2786 The memory.low boundary on the other hand is a top-down allocated
2787 reserve.  A cgroup enjoys reclaim protection when it's within its
2788 effective low, which makes delegation of subtrees possible. It also
2789 enjoys having reclaim pressure proportional to its overage when
2790 above its effective low.
2791
2792 The original high boundary, the hard limit, is defined as a strict
2793 limit that can not budge, even if the OOM killer has to be called.
2794 But this generally goes against the goal of making the most out of the
2795 available memory.  The memory consumption of workloads varies during
2796 runtime, and that requires users to overcommit.  But doing that with a
2797 strict upper limit requires either a fairly accurate prediction of the
2798 working set size or adding slack to the limit.  Since working set size
2799 estimation is hard and error prone, and getting it wrong results in
2800 OOM kills, most users tend to err on the side of a looser limit and
2801 end up wasting precious resources.
2802
2803 The memory.high boundary on the other hand can be set much more
2804 conservatively.  When hit, it throttles allocations by forcing them
2805 into direct reclaim to work off the excess, but it never invokes the
2806 OOM killer.  As a result, a high boundary that is chosen too
2807 aggressively will not terminate the processes, but instead it will
2808 lead to gradual performance degradation.  The user can monitor this
2809 and make corrections until the minimal memory footprint that still
2810 gives acceptable performance is found.
2811
2812 In extreme cases, with many concurrent allocations and a complete
2813 breakdown of reclaim progress within the group, the high boundary can
2814 be exceeded.  But even then it's mostly better to satisfy the
2815 allocation from the slack available in other groups or the rest of the
2816 system than killing the group.  Otherwise, memory.max is there to
2817 limit this type of spillover and ultimately contain buggy or even
2818 malicious applications.
2819
2820 Setting the original memory.limit_in_bytes below the current usage was
2821 subject to a race condition, where concurrent charges could cause the
2822 limit setting to fail. memory.max on the other hand will first set the
2823 limit to prevent new charges, and then reclaim and OOM kill until the
2824 new limit is met - or the task writing to memory.max is killed.
2825
2826 The combined memory+swap accounting and limiting is replaced by real
2827 control over swap space.
2828
2829 The main argument for a combined memory+swap facility in the original
2830 cgroup design was that global or parental pressure would always be
2831 able to swap all anonymous memory of a child group, regardless of the
2832 child's own (possibly untrusted) configuration.  However, untrusted
2833 groups can sabotage swapping by other means - such as referencing its
2834 anonymous memory in a tight loop - and an admin can not assume full
2835 swappability when overcommitting untrusted jobs.
2836
2837 For trusted jobs, on the other hand, a combined counter is not an
2838 intuitive userspace interface, and it flies in the face of the idea
2839 that cgroup controllers should account and limit specific physical
2840 resources.  Swap space is a resource like all others in the system,
2841 and that's why unified hierarchy allows distributing it separately.