Linux 6.9-rc1
[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   favordynmods
188         Reduce the latencies of dynamic cgroup modifications such as
189         task migrations and controller on/offs at the cost of making
190         hot path operations such as forks and exits more expensive.
191         The static usage pattern of creating a cgroup, enabling
192         controllers, and then seeding it with CLONE_INTO_CGROUP is
193         not affected by this option.
194
195   memory_localevents
196         Only populate memory.events with data for the current cgroup,
197         and not any subtrees. This is legacy behaviour, the default
198         behaviour without this option is to include subtree counts.
199         This option is system wide and can only be set on mount or
200         modified through remount from the init namespace. The mount
201         option is ignored on non-init namespace mounts.
202
203   memory_recursiveprot
204         Recursively apply memory.min and memory.low protection to
205         entire subtrees, without requiring explicit downward
206         propagation into leaf cgroups.  This allows protecting entire
207         subtrees from one another, while retaining free competition
208         within those subtrees.  This should have been the default
209         behavior but is a mount-option to avoid regressing setups
210         relying on the original semantics (e.g. specifying bogusly
211         high 'bypass' protection values at higher tree levels).
212
213   memory_hugetlb_accounting
214         Count HugeTLB memory usage towards the cgroup's overall
215         memory usage for the memory controller (for the purpose of
216         statistics reporting and memory protetion). This is a new
217         behavior that could regress existing setups, so it must be
218         explicitly opted in with this mount option.
219
220         A few caveats to keep in mind:
221
222         * There is no HugeTLB pool management involved in the memory
223           controller. The pre-allocated pool does not belong to anyone.
224           Specifically, when a new HugeTLB folio is allocated to
225           the pool, it is not accounted for from the perspective of the
226           memory controller. It is only charged to a cgroup when it is
227           actually used (for e.g at page fault time). Host memory
228           overcommit management has to consider this when configuring
229           hard limits. In general, HugeTLB pool management should be
230           done via other mechanisms (such as the HugeTLB controller).
231         * Failure to charge a HugeTLB folio to the memory controller
232           results in SIGBUS. This could happen even if the HugeTLB pool
233           still has pages available (but the cgroup limit is hit and
234           reclaim attempt fails).
235         * Charging HugeTLB memory towards the memory controller affects
236           memory protection and reclaim dynamics. Any userspace tuning
237           (of low, min limits for e.g) needs to take this into account.
238         * HugeTLB pages utilized while this option is not selected
239           will not be tracked by the memory controller (even if cgroup
240           v2 is remounted later on).
241
242
243 Organizing Processes and Threads
244 --------------------------------
245
246 Processes
247 ~~~~~~~~~
248
249 Initially, only the root cgroup exists to which all processes belong.
250 A child cgroup can be created by creating a sub-directory::
251
252   # mkdir $CGROUP_NAME
253
254 A given cgroup may have multiple child cgroups forming a tree
255 structure.  Each cgroup has a read-writable interface file
256 "cgroup.procs".  When read, it lists the PIDs of all processes which
257 belong to the cgroup one-per-line.  The PIDs are not ordered and the
258 same PID may show up more than once if the process got moved to
259 another cgroup and then back or the PID got recycled while reading.
260
261 A process can be migrated into a cgroup by writing its PID to the
262 target cgroup's "cgroup.procs" file.  Only one process can be migrated
263 on a single write(2) call.  If a process is composed of multiple
264 threads, writing the PID of any thread migrates all threads of the
265 process.
266
267 When a process forks a child process, the new process is born into the
268 cgroup that the forking process belongs to at the time of the
269 operation.  After exit, a process stays associated with the cgroup
270 that it belonged to at the time of exit until it's reaped; however, a
271 zombie process does not appear in "cgroup.procs" and thus can't be
272 moved to another cgroup.
273
274 A cgroup which doesn't have any children or live processes can be
275 destroyed by removing the directory.  Note that a cgroup which doesn't
276 have any children and is associated only with zombie processes is
277 considered empty and can be removed::
278
279   # rmdir $CGROUP_NAME
280
281 "/proc/$PID/cgroup" lists a process's cgroup membership.  If legacy
282 cgroup is in use in the system, this file may contain multiple lines,
283 one for each hierarchy.  The entry for cgroup v2 is always in the
284 format "0::$PATH"::
285
286   # cat /proc/842/cgroup
287   ...
288   0::/test-cgroup/test-cgroup-nested
289
290 If the process becomes a zombie and the cgroup it was associated with
291 is removed subsequently, " (deleted)" is appended to the path::
292
293   # cat /proc/842/cgroup
294   ...
295   0::/test-cgroup/test-cgroup-nested (deleted)
296
297
298 Threads
299 ~~~~~~~
300
301 cgroup v2 supports thread granularity for a subset of controllers to
302 support use cases requiring hierarchical resource distribution across
303 the threads of a group of processes.  By default, all threads of a
304 process belong to the same cgroup, which also serves as the resource
305 domain to host resource consumptions which are not specific to a
306 process or thread.  The thread mode allows threads to be spread across
307 a subtree while still maintaining the common resource domain for them.
308
309 Controllers which support thread mode are called threaded controllers.
310 The ones which don't are called domain controllers.
311
312 Marking a cgroup threaded makes it join the resource domain of its
313 parent as a threaded cgroup.  The parent may be another threaded
314 cgroup whose resource domain is further up in the hierarchy.  The root
315 of a threaded subtree, that is, the nearest ancestor which is not
316 threaded, is called threaded domain or thread root interchangeably and
317 serves as the resource domain for the entire subtree.
318
319 Inside a threaded subtree, threads of a process can be put in
320 different cgroups and are not subject to the no internal process
321 constraint - threaded controllers can be enabled on non-leaf cgroups
322 whether they have threads in them or not.
323
324 As the threaded domain cgroup hosts all the domain resource
325 consumptions of the subtree, it is considered to have internal
326 resource consumptions whether there are processes in it or not and
327 can't have populated child cgroups which aren't threaded.  Because the
328 root cgroup is not subject to no internal process constraint, it can
329 serve both as a threaded domain and a parent to domain cgroups.
330
331 The current operation mode or type of the cgroup is shown in the
332 "cgroup.type" file which indicates whether the cgroup is a normal
333 domain, a domain which is serving as the domain of a threaded subtree,
334 or a threaded cgroup.
335
336 On creation, a cgroup is always a domain cgroup and can be made
337 threaded by writing "threaded" to the "cgroup.type" file.  The
338 operation is single direction::
339
340   # echo threaded > cgroup.type
341
342 Once threaded, the cgroup can't be made a domain again.  To enable the
343 thread mode, the following conditions must be met.
344
345 - As the cgroup will join the parent's resource domain.  The parent
346   must either be a valid (threaded) domain or a threaded cgroup.
347
348 - When the parent is an unthreaded domain, it must not have any domain
349   controllers enabled or populated domain children.  The root is
350   exempt from this requirement.
351
352 Topology-wise, a cgroup can be in an invalid state.  Please consider
353 the following topology::
354
355   A (threaded domain) - B (threaded) - C (domain, just created)
356
357 C is created as a domain but isn't connected to a parent which can
358 host child domains.  C can't be used until it is turned into a
359 threaded cgroup.  "cgroup.type" file will report "domain (invalid)" in
360 these cases.  Operations which fail due to invalid topology use
361 EOPNOTSUPP as the errno.
362
363 A domain cgroup is turned into a threaded domain when one of its child
364 cgroup becomes threaded or threaded controllers are enabled in the
365 "cgroup.subtree_control" file while there are processes in the cgroup.
366 A threaded domain reverts to a normal domain when the conditions
367 clear.
368
369 When read, "cgroup.threads" contains the list of the thread IDs of all
370 threads in the cgroup.  Except that the operations are per-thread
371 instead of per-process, "cgroup.threads" has the same format and
372 behaves the same way as "cgroup.procs".  While "cgroup.threads" can be
373 written to in any cgroup, as it can only move threads inside the same
374 threaded domain, its operations are confined inside each threaded
375 subtree.
376
377 The threaded domain cgroup serves as the resource domain for the whole
378 subtree, and, while the threads can be scattered across the subtree,
379 all the processes are considered to be in the threaded domain cgroup.
380 "cgroup.procs" in a threaded domain cgroup contains the PIDs of all
381 processes in the subtree and is not readable in the subtree proper.
382 However, "cgroup.procs" can be written to from anywhere in the subtree
383 to migrate all threads of the matching process to the cgroup.
384
385 Only threaded controllers can be enabled in a threaded subtree.  When
386 a threaded controller is enabled inside a threaded subtree, it only
387 accounts for and controls resource consumptions associated with the
388 threads in the cgroup and its descendants.  All consumptions which
389 aren't tied to a specific thread belong to the threaded domain cgroup.
390
391 Because a threaded subtree is exempt from no internal process
392 constraint, a threaded controller must be able to handle competition
393 between threads in a non-leaf cgroup and its child cgroups.  Each
394 threaded controller defines how such competitions are handled.
395
396 Currently, the following controllers are threaded and can be enabled
397 in a threaded cgroup::
398
399 - cpu
400 - cpuset
401 - perf_event
402 - pids
403
404 [Un]populated Notification
405 --------------------------
406
407 Each non-root cgroup has a "cgroup.events" file which contains
408 "populated" field indicating whether the cgroup's sub-hierarchy has
409 live processes in it.  Its value is 0 if there is no live process in
410 the cgroup and its descendants; otherwise, 1.  poll and [id]notify
411 events are triggered when the value changes.  This can be used, for
412 example, to start a clean-up operation after all processes of a given
413 sub-hierarchy have exited.  The populated state updates and
414 notifications are recursive.  Consider the following sub-hierarchy
415 where the numbers in the parentheses represent the numbers of processes
416 in each cgroup::
417
418   A(4) - B(0) - C(1)
419               \ D(0)
420
421 A, B and C's "populated" fields would be 1 while D's 0.  After the one
422 process in C exits, B and C's "populated" fields would flip to "0" and
423 file modified events will be generated on the "cgroup.events" files of
424 both cgroups.
425
426
427 Controlling Controllers
428 -----------------------
429
430 Enabling and Disabling
431 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
432
433 Each cgroup has a "cgroup.controllers" file which lists all
434 controllers available for the cgroup to enable::
435
436   # cat cgroup.controllers
437   cpu io memory
438
439 No controller is enabled by default.  Controllers can be enabled and
440 disabled by writing to the "cgroup.subtree_control" file::
441
442   # echo "+cpu +memory -io" > cgroup.subtree_control
443
444 Only controllers which are listed in "cgroup.controllers" can be
445 enabled.  When multiple operations are specified as above, either they
446 all succeed or fail.  If multiple operations on the same controller
447 are specified, the last one is effective.
448
449 Enabling a controller in a cgroup indicates that the distribution of
450 the target resource across its immediate children will be controlled.
451 Consider the following sub-hierarchy.  The enabled controllers are
452 listed in parentheses::
453
454   A(cpu,memory) - B(memory) - C()
455                             \ D()
456
457 As A has "cpu" and "memory" enabled, A will control the distribution
458 of CPU cycles and memory to its children, in this case, B.  As B has
459 "memory" enabled but not "CPU", C and D will compete freely on CPU
460 cycles but their division of memory available to B will be controlled.
461
462 As a controller regulates the distribution of the target resource to
463 the cgroup's children, enabling it creates the controller's interface
464 files in the child cgroups.  In the above example, enabling "cpu" on B
465 would create the "cpu." prefixed controller interface files in C and
466 D.  Likewise, disabling "memory" from B would remove the "memory."
467 prefixed controller interface files from C and D.  This means that the
468 controller interface files - anything which doesn't start with
469 "cgroup." are owned by the parent rather than the cgroup itself.
470
471
472 Top-down Constraint
473 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
474
475 Resources are distributed top-down and a cgroup can further distribute
476 a resource only if the resource has been distributed to it from the
477 parent.  This means that all non-root "cgroup.subtree_control" files
478 can only contain controllers which are enabled in the parent's
479 "cgroup.subtree_control" file.  A controller can be enabled only if
480 the parent has the controller enabled and a controller can't be
481 disabled if one or more children have it enabled.
482
483
484 No Internal Process Constraint
485 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
486
487 Non-root cgroups can distribute domain resources to their children
488 only when they don't have any processes of their own.  In other words,
489 only domain cgroups which don't contain any processes can have domain
490 controllers enabled in their "cgroup.subtree_control" files.
491
492 This guarantees that, when a domain controller is looking at the part
493 of the hierarchy which has it enabled, processes are always only on
494 the leaves.  This rules out situations where child cgroups compete
495 against internal processes of the parent.
496
497 The root cgroup is exempt from this restriction.  Root contains
498 processes and anonymous resource consumption which can't be associated
499 with any other cgroups and requires special treatment from most
500 controllers.  How resource consumption in the root cgroup is governed
501 is up to each controller (for more information on this topic please
502 refer to the Non-normative information section in the Controllers
503 chapter).
504
505 Note that the restriction doesn't get in the way if there is no
506 enabled controller in the cgroup's "cgroup.subtree_control".  This is
507 important as otherwise it wouldn't be possible to create children of a
508 populated cgroup.  To control resource distribution of a cgroup, the
509 cgroup must create children and transfer all its processes to the
510 children before enabling controllers in its "cgroup.subtree_control"
511 file.
512
513
514 Delegation
515 ----------
516
517 Model of Delegation
518 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
519
520 A cgroup can be delegated in two ways.  First, to a less privileged
521 user by granting write access of the directory and its "cgroup.procs",
522 "cgroup.threads" and "cgroup.subtree_control" files to the user.
523 Second, if the "nsdelegate" mount option is set, automatically to a
524 cgroup namespace on namespace creation.
525
526 Because the resource control interface files in a given directory
527 control the distribution of the parent's resources, the delegatee
528 shouldn't be allowed to write to them.  For the first method, this is
529 achieved by not granting access to these files.  For the second, the
530 kernel rejects writes to all files other than "cgroup.procs" and
531 "cgroup.subtree_control" on a namespace root from inside the
532 namespace.
533
534 The end results are equivalent for both delegation types.  Once
535 delegated, the user can build sub-hierarchy under the directory,
536 organize processes inside it as it sees fit and further distribute the
537 resources it received from the parent.  The limits and other settings
538 of all resource controllers are hierarchical and regardless of what
539 happens in the delegated sub-hierarchy, nothing can escape the
540 resource restrictions imposed by the parent.
541
542 Currently, cgroup doesn't impose any restrictions on the number of
543 cgroups in or nesting depth of a delegated sub-hierarchy; however,
544 this may be limited explicitly in the future.
545
546
547 Delegation Containment
548 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
549
550 A delegated sub-hierarchy is contained in the sense that processes
551 can't be moved into or out of the sub-hierarchy by the delegatee.
552
553 For delegations to a less privileged user, this is achieved by
554 requiring the following conditions for a process with a non-root euid
555 to migrate a target process into a cgroup by writing its PID to the
556 "cgroup.procs" file.
557
558 - The writer must have write access to the "cgroup.procs" file.
559
560 - The writer must have write access to the "cgroup.procs" file of the
561   common ancestor of the source and destination cgroups.
562
563 The above two constraints ensure that while a delegatee may migrate
564 processes around freely in the delegated sub-hierarchy it can't pull
565 in from or push out to outside the sub-hierarchy.
566
567 For an example, let's assume cgroups C0 and C1 have been delegated to
568 user U0 who created C00, C01 under C0 and C10 under C1 as follows and
569 all processes under C0 and C1 belong to U0::
570
571   ~~~~~~~~~~~~~ - C0 - C00
572   ~ cgroup    ~      \ C01
573   ~ hierarchy ~
574   ~~~~~~~~~~~~~ - C1 - C10
575
576 Let's also say U0 wants to write the PID of a process which is
577 currently in C10 into "C00/cgroup.procs".  U0 has write access to the
578 file; however, the common ancestor of the source cgroup C10 and the
579 destination cgroup C00 is above the points of delegation and U0 would
580 not have write access to its "cgroup.procs" files and thus the write
581 will be denied with -EACCES.
582
583 For delegations to namespaces, containment is achieved by requiring
584 that both the source and destination cgroups are reachable from the
585 namespace of the process which is attempting the migration.  If either
586 is not reachable, the migration is rejected with -ENOENT.
587
588
589 Guidelines
590 ----------
591
592 Organize Once and Control
593 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
594
595 Migrating a process across cgroups is a relatively expensive operation
596 and stateful resources such as memory are not moved together with the
597 process.  This is an explicit design decision as there often exist
598 inherent trade-offs between migration and various hot paths in terms
599 of synchronization cost.
600
601 As such, migrating processes across cgroups frequently as a means to
602 apply different resource restrictions is discouraged.  A workload
603 should be assigned to a cgroup according to the system's logical and
604 resource structure once on start-up.  Dynamic adjustments to resource
605 distribution can be made by changing controller configuration through
606 the interface files.
607
608
609 Avoid Name Collisions
610 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
611
612 Interface files for a cgroup and its children cgroups occupy the same
613 directory and it is possible to create children cgroups which collide
614 with interface files.
615
616 All cgroup core interface files are prefixed with "cgroup." and each
617 controller's interface files are prefixed with the controller name and
618 a dot.  A controller's name is composed of lower case alphabets and
619 '_'s but never begins with an '_' so it can be used as the prefix
620 character for collision avoidance.  Also, interface file names won't
621 start or end with terms which are often used in categorizing workloads
622 such as job, service, slice, unit or workload.
623
624 cgroup doesn't do anything to prevent name collisions and it's the
625 user's responsibility to avoid them.
626
627
628 Resource Distribution Models
629 ============================
630
631 cgroup controllers implement several resource distribution schemes
632 depending on the resource type and expected use cases.  This section
633 describes major schemes in use along with their expected behaviors.
634
635
636 Weights
637 -------
638
639 A parent's resource is distributed by adding up the weights of all
640 active children and giving each the fraction matching the ratio of its
641 weight against the sum.  As only children which can make use of the
642 resource at the moment participate in the distribution, this is
643 work-conserving.  Due to the dynamic nature, this model is usually
644 used for stateless resources.
645
646 All weights are in the range [1, 10000] with the default at 100.  This
647 allows symmetric multiplicative biases in both directions at fine
648 enough granularity while staying in the intuitive range.
649
650 As long as the weight is in range, all configuration combinations are
651 valid and there is no reason to reject configuration changes or
652 process migrations.
653
654 "cpu.weight" proportionally distributes CPU cycles to active children
655 and is an example of this type.
656
657
658 .. _cgroupv2-limits-distributor:
659
660 Limits
661 ------
662
663 A child can only consume up to the configured amount of the resource.
664 Limits can be over-committed - the sum of the limits of children can
665 exceed the amount of resource available to the parent.
666
667 Limits are in the range [0, max] and defaults to "max", which is noop.
668
669 As limits can be over-committed, all configuration combinations are
670 valid and there is no reason to reject configuration changes or
671 process migrations.
672
673 "io.max" limits the maximum BPS and/or IOPS that a cgroup can consume
674 on an IO device and is an example of this type.
675
676 .. _cgroupv2-protections-distributor:
677
678 Protections
679 -----------
680
681 A cgroup is protected up to the configured amount of the resource
682 as long as the usages of all its ancestors are under their
683 protected levels.  Protections can be hard guarantees or best effort
684 soft boundaries.  Protections can also be over-committed in which case
685 only up to the amount available to the parent is protected among
686 children.
687
688 Protections are in the range [0, max] and defaults to 0, which is
689 noop.
690
691 As protections can be over-committed, all configuration combinations
692 are valid and there is no reason to reject configuration changes or
693 process migrations.
694
695 "memory.low" implements best-effort memory protection and is an
696 example of this type.
697
698
699 Allocations
700 -----------
701
702 A cgroup is exclusively allocated a certain amount of a finite
703 resource.  Allocations can't be over-committed - the sum of the
704 allocations of children can not exceed the amount of resource
705 available to the parent.
706
707 Allocations are in the range [0, max] and defaults to 0, which is no
708 resource.
709
710 As allocations can't be over-committed, some configuration
711 combinations are invalid and should be rejected.  Also, if the
712 resource is mandatory for execution of processes, process migrations
713 may be rejected.
714
715 "cpu.rt.max" hard-allocates realtime slices and is an example of this
716 type.
717
718
719 Interface Files
720 ===============
721
722 Format
723 ------
724
725 All interface files should be in one of the following formats whenever
726 possible::
727
728   New-line separated values
729   (when only one value can be written at once)
730
731         VAL0\n
732         VAL1\n
733         ...
734
735   Space separated values
736   (when read-only or multiple values can be written at once)
737
738         VAL0 VAL1 ...\n
739
740   Flat keyed
741
742         KEY0 VAL0\n
743         KEY1 VAL1\n
744         ...
745
746   Nested keyed
747
748         KEY0 SUB_KEY0=VAL00 SUB_KEY1=VAL01...
749         KEY1 SUB_KEY0=VAL10 SUB_KEY1=VAL11...
750         ...
751
752 For a writable file, the format for writing should generally match
753 reading; however, controllers may allow omitting later fields or
754 implement restricted shortcuts for most common use cases.
755
756 For both flat and nested keyed files, only the values for a single key
757 can be written at a time.  For nested keyed files, the sub key pairs
758 may be specified in any order and not all pairs have to be specified.
759
760
761 Conventions
762 -----------
763
764 - Settings for a single feature should be contained in a single file.
765
766 - The root cgroup should be exempt from resource control and thus
767   shouldn't have resource control interface files.
768
769 - The default time unit is microseconds.  If a different unit is ever
770   used, an explicit unit suffix must be present.
771
772 - A parts-per quantity should use a percentage decimal with at least
773   two digit fractional part - e.g. 13.40.
774
775 - If a controller implements weight based resource distribution, its
776   interface file should be named "weight" and have the range [1,
777   10000] with 100 as the default.  The values are chosen to allow
778   enough and symmetric bias in both directions while keeping it
779   intuitive (the default is 100%).
780
781 - If a controller implements an absolute resource guarantee and/or
782   limit, the interface files should be named "min" and "max"
783   respectively.  If a controller implements best effort resource
784   guarantee and/or limit, the interface files should be named "low"
785   and "high" respectively.
786
787   In the above four control files, the special token "max" should be
788   used to represent upward infinity for both reading and writing.
789
790 - If a setting has a configurable default value and keyed specific
791   overrides, the default entry should be keyed with "default" and
792   appear as the first entry in the file.
793
794   The default value can be updated by writing either "default $VAL" or
795   "$VAL".
796
797   When writing to update a specific override, "default" can be used as
798   the value to indicate removal of the override.  Override entries
799   with "default" as the value must not appear when read.
800
801   For example, a setting which is keyed by major:minor device numbers
802   with integer values may look like the following::
803
804     # cat cgroup-example-interface-file
805     default 150
806     8:0 300
807
808   The default value can be updated by::
809
810     # echo 125 > cgroup-example-interface-file
811
812   or::
813
814     # echo "default 125" > cgroup-example-interface-file
815
816   An override can be set by::
817
818     # echo "8:16 170" > cgroup-example-interface-file
819
820   and cleared by::
821
822     # echo "8:0 default" > cgroup-example-interface-file
823     # cat cgroup-example-interface-file
824     default 125
825     8:16 170
826
827 - For events which are not very high frequency, an interface file
828   "events" should be created which lists event key value pairs.
829   Whenever a notifiable event happens, file modified event should be
830   generated on the file.
831
832
833 Core Interface Files
834 --------------------
835
836 All cgroup core files are prefixed with "cgroup."
837
838   cgroup.type
839         A read-write single value file which exists on non-root
840         cgroups.
841
842         When read, it indicates the current type of the cgroup, which
843         can be one of the following values.
844
845         - "domain" : A normal valid domain cgroup.
846
847         - "domain threaded" : A threaded domain cgroup which is
848           serving as the root of a threaded subtree.
849
850         - "domain invalid" : A cgroup which is in an invalid state.
851           It can't be populated or have controllers enabled.  It may
852           be allowed to become a threaded cgroup.
853
854         - "threaded" : A threaded cgroup which is a member of a
855           threaded subtree.
856
857         A cgroup can be turned into a threaded cgroup by writing
858         "threaded" to this file.
859
860   cgroup.procs
861         A read-write new-line separated values file which exists on
862         all cgroups.
863
864         When read, it lists the PIDs of all processes which belong to
865         the cgroup one-per-line.  The PIDs are not ordered and the
866         same PID may show up more than once if the process got moved
867         to another cgroup and then back or the PID got recycled while
868         reading.
869
870         A PID can be written to migrate the process associated with
871         the PID to the cgroup.  The writer should match all of the
872         following conditions.
873
874         - It must have write access to the "cgroup.procs" file.
875
876         - It must have write access to the "cgroup.procs" file of the
877           common ancestor of the source and destination cgroups.
878
879         When delegating a sub-hierarchy, write access to this file
880         should be granted along with the containing directory.
881
882         In a threaded cgroup, reading this file fails with EOPNOTSUPP
883         as all the processes belong to the thread root.  Writing is
884         supported and moves every thread of the process to the cgroup.
885
886   cgroup.threads
887         A read-write new-line separated values file which exists on
888         all cgroups.
889
890         When read, it lists the TIDs of all threads which belong to
891         the cgroup one-per-line.  The TIDs are not ordered and the
892         same TID may show up more than once if the thread got moved to
893         another cgroup and then back or the TID got recycled while
894         reading.
895
896         A TID can be written to migrate the thread associated with the
897         TID to the cgroup.  The writer should match all of the
898         following conditions.
899
900         - It must have write access to the "cgroup.threads" file.
901
902         - The cgroup that the thread is currently in must be in the
903           same resource domain as the destination cgroup.
904
905         - It must have write access to the "cgroup.procs" file of the
906           common ancestor of the source and destination cgroups.
907
908         When delegating a sub-hierarchy, write access to this file
909         should be granted along with the containing directory.
910
911   cgroup.controllers
912         A read-only space separated values file which exists on all
913         cgroups.
914
915         It shows space separated list of all controllers available to
916         the cgroup.  The controllers are not ordered.
917
918   cgroup.subtree_control
919         A read-write space separated values file which exists on all
920         cgroups.  Starts out empty.
921
922         When read, it shows space separated list of the controllers
923         which are enabled to control resource distribution from the
924         cgroup to its children.
925
926         Space separated list of controllers prefixed with '+' or '-'
927         can be written to enable or disable controllers.  A controller
928         name prefixed with '+' enables the controller and '-'
929         disables.  If a controller appears more than once on the list,
930         the last one is effective.  When multiple enable and disable
931         operations are specified, either all succeed or all fail.
932
933   cgroup.events
934         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
935         The following entries are defined.  Unless specified
936         otherwise, a value change in this file generates a file
937         modified event.
938
939           populated
940                 1 if the cgroup or its descendants contains any live
941                 processes; otherwise, 0.
942           frozen
943                 1 if the cgroup is frozen; otherwise, 0.
944
945   cgroup.max.descendants
946         A read-write single value files.  The default is "max".
947
948         Maximum allowed number of descent cgroups.
949         If the actual number of descendants is equal or larger,
950         an attempt to create a new cgroup in the hierarchy will fail.
951
952   cgroup.max.depth
953         A read-write single value files.  The default is "max".
954
955         Maximum allowed descent depth below the current cgroup.
956         If the actual descent depth is equal or larger,
957         an attempt to create a new child cgroup will fail.
958
959   cgroup.stat
960         A read-only flat-keyed file with the following entries:
961
962           nr_descendants
963                 Total number of visible descendant cgroups.
964
965           nr_dying_descendants
966                 Total number of dying descendant cgroups. A cgroup becomes
967                 dying after being deleted by a user. The cgroup will remain
968                 in dying state for some time undefined time (which can depend
969                 on system load) before being completely destroyed.
970
971                 A process can't enter a dying cgroup under any circumstances,
972                 a dying cgroup can't revive.
973
974                 A dying cgroup can consume system resources not exceeding
975                 limits, which were active at the moment of cgroup deletion.
976
977   cgroup.freeze
978         A read-write single value file which exists on non-root cgroups.
979         Allowed values are "0" and "1". The default is "0".
980
981         Writing "1" to the file causes freezing of the cgroup and all
982         descendant cgroups. This means that all belonging processes will
983         be stopped and will not run until the cgroup will be explicitly
984         unfrozen. Freezing of the cgroup may take some time; when this action
985         is completed, the "frozen" value in the cgroup.events control file
986         will be updated to "1" and the corresponding notification will be
987         issued.
988
989         A cgroup can be frozen either by its own settings, or by settings
990         of any ancestor cgroups. If any of ancestor cgroups is frozen, the
991         cgroup will remain frozen.
992
993         Processes in the frozen cgroup can be killed by a fatal signal.
994         They also can enter and leave a frozen cgroup: either by an explicit
995         move by a user, or if freezing of the cgroup races with fork().
996         If a process is moved to a frozen cgroup, it stops. If a process is
997         moved out of a frozen cgroup, it becomes running.
998
999         Frozen status of a cgroup doesn't affect any cgroup tree operations:
1000         it's possible to delete a frozen (and empty) cgroup, as well as
1001         create new sub-cgroups.
1002
1003   cgroup.kill
1004         A write-only single value file which exists in non-root cgroups.
1005         The only allowed value is "1".
1006
1007         Writing "1" to the file causes the cgroup and all descendant cgroups to
1008         be killed. This means that all processes located in the affected cgroup
1009         tree will be killed via SIGKILL.
1010
1011         Killing a cgroup tree will deal with concurrent forks appropriately and
1012         is protected against migrations.
1013
1014         In a threaded cgroup, writing this file fails with EOPNOTSUPP as
1015         killing cgroups is a process directed operation, i.e. it affects
1016         the whole thread-group.
1017
1018   cgroup.pressure
1019         A read-write single value file that allowed values are "0" and "1".
1020         The default is "1".
1021
1022         Writing "0" to the file will disable the cgroup PSI accounting.
1023         Writing "1" to the file will re-enable the cgroup PSI accounting.
1024
1025         This control attribute is not hierarchical, so disable or enable PSI
1026         accounting in a cgroup does not affect PSI accounting in descendants
1027         and doesn't need pass enablement via ancestors from root.
1028
1029         The reason this control attribute exists is that PSI accounts stalls for
1030         each cgroup separately and aggregates it at each level of the hierarchy.
1031         This may cause non-negligible overhead for some workloads when under
1032         deep level of the hierarchy, in which case this control attribute can
1033         be used to disable PSI accounting in the non-leaf cgroups.
1034
1035   irq.pressure
1036         A read-write nested-keyed file.
1037
1038         Shows pressure stall information for IRQ/SOFTIRQ. See
1039         :ref:`Documentation/accounting/psi.rst <psi>` for details.
1040
1041 Controllers
1042 ===========
1043
1044 .. _cgroup-v2-cpu:
1045
1046 CPU
1047 ---
1048
1049 The "cpu" controllers regulates distribution of CPU cycles.  This
1050 controller implements weight and absolute bandwidth limit models for
1051 normal scheduling policy and absolute bandwidth allocation model for
1052 realtime scheduling policy.
1053
1054 In all the above models, cycles distribution is defined only on a temporal
1055 base and it does not account for the frequency at which tasks are executed.
1056 The (optional) utilization clamping support allows to hint the schedutil
1057 cpufreq governor about the minimum desired frequency which should always be
1058 provided by a CPU, as well as the maximum desired frequency, which should not
1059 be exceeded by a CPU.
1060
1061 WARNING: cgroup2 doesn't yet support control of realtime processes and
1062 the cpu controller can only be enabled when all RT processes are in
1063 the root cgroup.  Be aware that system management software may already
1064 have placed RT processes into nonroot cgroups during the system boot
1065 process, and these processes may need to be moved to the root cgroup
1066 before the cpu controller can be enabled.
1067
1068
1069 CPU Interface Files
1070 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1071
1072 All time durations are in microseconds.
1073
1074   cpu.stat
1075         A read-only flat-keyed file.
1076         This file exists whether the controller is enabled or not.
1077
1078         It always reports the following three stats:
1079
1080         - usage_usec
1081         - user_usec
1082         - system_usec
1083
1084         and the following five when the controller is enabled:
1085
1086         - nr_periods
1087         - nr_throttled
1088         - throttled_usec
1089         - nr_bursts
1090         - burst_usec
1091
1092   cpu.weight
1093         A read-write single value file which exists on non-root
1094         cgroups.  The default is "100".
1095
1096         For non idle groups (cpu.idle = 0), the weight is in the
1097         range [1, 10000].
1098
1099         If the cgroup has been configured to be SCHED_IDLE (cpu.idle = 1),
1100         then the weight will show as a 0.
1101
1102   cpu.weight.nice
1103         A read-write single value file which exists on non-root
1104         cgroups.  The default is "0".
1105
1106         The nice value is in the range [-20, 19].
1107
1108         This interface file is an alternative interface for
1109         "cpu.weight" and allows reading and setting weight using the
1110         same values used by nice(2).  Because the range is smaller and
1111         granularity is coarser for the nice values, the read value is
1112         the closest approximation of the current weight.
1113
1114   cpu.max
1115         A read-write two value file which exists on non-root cgroups.
1116         The default is "max 100000".
1117
1118         The maximum bandwidth limit.  It's in the following format::
1119
1120           $MAX $PERIOD
1121
1122         which indicates that the group may consume up to $MAX in each
1123         $PERIOD duration.  "max" for $MAX indicates no limit.  If only
1124         one number is written, $MAX is updated.
1125
1126   cpu.max.burst
1127         A read-write single value file which exists on non-root
1128         cgroups.  The default is "0".
1129
1130         The burst in the range [0, $MAX].
1131
1132   cpu.pressure
1133         A read-write nested-keyed file.
1134
1135         Shows pressure stall information for CPU. See
1136         :ref:`Documentation/accounting/psi.rst <psi>` for details.
1137
1138   cpu.uclamp.min
1139         A read-write single value file which exists on non-root cgroups.
1140         The default is "0", i.e. no utilization boosting.
1141
1142         The requested minimum utilization (protection) as a percentage
1143         rational number, e.g. 12.34 for 12.34%.
1144
1145         This interface allows reading and setting minimum utilization clamp
1146         values similar to the sched_setattr(2). This minimum utilization
1147         value is used to clamp the task specific minimum utilization clamp.
1148
1149         The requested minimum utilization (protection) is always capped by
1150         the current value for the maximum utilization (limit), i.e.
1151         `cpu.uclamp.max`.
1152
1153   cpu.uclamp.max
1154         A read-write single value file which exists on non-root cgroups.
1155         The default is "max". i.e. no utilization capping
1156
1157         The requested maximum utilization (limit) as a percentage rational
1158         number, e.g. 98.76 for 98.76%.
1159
1160         This interface allows reading and setting maximum utilization clamp
1161         values similar to the sched_setattr(2). This maximum utilization
1162         value is used to clamp the task specific maximum utilization clamp.
1163
1164   cpu.idle
1165         A read-write single value file which exists on non-root cgroups.
1166         The default is 0.
1167
1168         This is the cgroup analog of the per-task SCHED_IDLE sched policy.
1169         Setting this value to a 1 will make the scheduling policy of the
1170         cgroup SCHED_IDLE. The threads inside the cgroup will retain their
1171         own relative priorities, but the cgroup itself will be treated as
1172         very low priority relative to its peers.
1173
1174
1175
1176 Memory
1177 ------
1178
1179 The "memory" controller regulates distribution of memory.  Memory is
1180 stateful and implements both limit and protection models.  Due to the
1181 intertwining between memory usage and reclaim pressure and the
1182 stateful nature of memory, the distribution model is relatively
1183 complex.
1184
1185 While not completely water-tight, all major memory usages by a given
1186 cgroup are tracked so that the total memory consumption can be
1187 accounted and controlled to a reasonable extent.  Currently, the
1188 following types of memory usages are tracked.
1189
1190 - Userland memory - page cache and anonymous memory.
1191
1192 - Kernel data structures such as dentries and inodes.
1193
1194 - TCP socket buffers.
1195
1196 The above list may expand in the future for better coverage.
1197
1198
1199 Memory Interface Files
1200 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1201
1202 All memory amounts are in bytes.  If a value which is not aligned to
1203 PAGE_SIZE is written, the value may be rounded up to the closest
1204 PAGE_SIZE multiple when read back.
1205
1206   memory.current
1207         A read-only single value file which exists on non-root
1208         cgroups.
1209
1210         The total amount of memory currently being used by the cgroup
1211         and its descendants.
1212
1213   memory.min
1214         A read-write single value file which exists on non-root
1215         cgroups.  The default is "0".
1216
1217         Hard memory protection.  If the memory usage of a cgroup
1218         is within its effective min boundary, the cgroup's memory
1219         won't be reclaimed under any conditions. If there is no
1220         unprotected reclaimable memory available, OOM killer
1221         is invoked. Above the effective min boundary (or
1222         effective low boundary if it is higher), pages are reclaimed
1223         proportionally to the overage, reducing reclaim pressure for
1224         smaller overages.
1225
1226         Effective min boundary is limited by memory.min values of
1227         all ancestor cgroups. If there is memory.min overcommitment
1228         (child cgroup or cgroups are requiring more protected memory
1229         than parent will allow), then each child cgroup will get
1230         the part of parent's protection proportional to its
1231         actual memory usage below memory.min.
1232
1233         Putting more memory than generally available under this
1234         protection is discouraged and may lead to constant OOMs.
1235
1236         If a memory cgroup is not populated with processes,
1237         its memory.min is ignored.
1238
1239   memory.low
1240         A read-write single value file which exists on non-root
1241         cgroups.  The default is "0".
1242
1243         Best-effort memory protection.  If the memory usage of a
1244         cgroup is within its effective low boundary, the cgroup's
1245         memory won't be reclaimed unless there is no reclaimable
1246         memory available in unprotected cgroups.
1247         Above the effective low boundary (or 
1248         effective min boundary if it is higher), pages are reclaimed
1249         proportionally to the overage, reducing reclaim pressure for
1250         smaller overages.
1251
1252         Effective low boundary is limited by memory.low values of
1253         all ancestor cgroups. If there is memory.low overcommitment
1254         (child cgroup or cgroups are requiring more protected memory
1255         than parent will allow), then each child cgroup will get
1256         the part of parent's protection proportional to its
1257         actual memory usage below memory.low.
1258
1259         Putting more memory than generally available under this
1260         protection is discouraged.
1261
1262   memory.high
1263         A read-write single value file which exists on non-root
1264         cgroups.  The default is "max".
1265
1266         Memory usage throttle limit.  If a cgroup's usage goes
1267         over the high boundary, the processes of the cgroup are
1268         throttled and put under heavy reclaim pressure.
1269
1270         Going over the high limit never invokes the OOM killer and
1271         under extreme conditions the limit may be breached. The high
1272         limit should be used in scenarios where an external process
1273         monitors the limited cgroup to alleviate heavy reclaim
1274         pressure.
1275
1276   memory.max
1277         A read-write single value file which exists on non-root
1278         cgroups.  The default is "max".
1279
1280         Memory usage hard limit.  This is the main mechanism to limit
1281         memory usage of a cgroup.  If a cgroup's memory usage reaches
1282         this limit and can't be reduced, the OOM killer is invoked in
1283         the cgroup. Under certain circumstances, the usage may go
1284         over the limit temporarily.
1285
1286         In default configuration regular 0-order allocations always
1287         succeed unless OOM killer chooses current task as a victim.
1288
1289         Some kinds of allocations don't invoke the OOM killer.
1290         Caller could retry them differently, return into userspace
1291         as -ENOMEM or silently ignore in cases like disk readahead.
1292
1293   memory.reclaim
1294         A write-only nested-keyed file which exists for all cgroups.
1295
1296         This is a simple interface to trigger memory reclaim in the
1297         target cgroup.
1298
1299         This file accepts a single key, the number of bytes to reclaim.
1300         No nested keys are currently supported.
1301
1302         Example::
1303
1304           echo "1G" > memory.reclaim
1305
1306         The interface can be later extended with nested keys to
1307         configure the reclaim behavior. For example, specify the
1308         type of memory to reclaim from (anon, file, ..).
1309
1310         Please note that the kernel can over or under reclaim from
1311         the target cgroup. If less bytes are reclaimed than the
1312         specified amount, -EAGAIN is returned.
1313
1314         Please note that the proactive reclaim (triggered by this
1315         interface) is not meant to indicate memory pressure on the
1316         memory cgroup. Therefore socket memory balancing triggered by
1317         the memory reclaim normally is not exercised in this case.
1318         This means that the networking layer will not adapt based on
1319         reclaim induced by memory.reclaim.
1320
1321   memory.peak
1322         A read-only single value file which exists on non-root
1323         cgroups.
1324
1325         The max memory usage recorded for the cgroup and its
1326         descendants since the creation of the cgroup.
1327
1328   memory.oom.group
1329         A read-write single value file which exists on non-root
1330         cgroups.  The default value is "0".
1331
1332         Determines whether the cgroup should be treated as
1333         an indivisible workload by the OOM killer. If set,
1334         all tasks belonging to the cgroup or to its descendants
1335         (if the memory cgroup is not a leaf cgroup) are killed
1336         together or not at all. This can be used to avoid
1337         partial kills to guarantee workload integrity.
1338
1339         Tasks with the OOM protection (oom_score_adj set to -1000)
1340         are treated as an exception and are never killed.
1341
1342         If the OOM killer is invoked in a cgroup, it's not going
1343         to kill any tasks outside of this cgroup, regardless
1344         memory.oom.group values of ancestor cgroups.
1345
1346   memory.events
1347         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1348         The following entries are defined.  Unless specified
1349         otherwise, a value change in this file generates a file
1350         modified event.
1351
1352         Note that all fields in this file are hierarchical and the
1353         file modified event can be generated due to an event down the
1354         hierarchy. For the local events at the cgroup level see
1355         memory.events.local.
1356
1357           low
1358                 The number of times the cgroup is reclaimed due to
1359                 high memory pressure even though its usage is under
1360                 the low boundary.  This usually indicates that the low
1361                 boundary is over-committed.
1362
1363           high
1364                 The number of times processes of the cgroup are
1365                 throttled and routed to perform direct memory reclaim
1366                 because the high memory boundary was exceeded.  For a
1367                 cgroup whose memory usage is capped by the high limit
1368                 rather than global memory pressure, this event's
1369                 occurrences are expected.
1370
1371           max
1372                 The number of times the cgroup's memory usage was
1373                 about to go over the max boundary.  If direct reclaim
1374                 fails to bring it down, the cgroup goes to OOM state.
1375
1376           oom
1377                 The number of time the cgroup's memory usage was
1378                 reached the limit and allocation was about to fail.
1379
1380                 This event is not raised if the OOM killer is not
1381                 considered as an option, e.g. for failed high-order
1382                 allocations or if caller asked to not retry attempts.
1383
1384           oom_kill
1385                 The number of processes belonging to this cgroup
1386                 killed by any kind of OOM killer.
1387
1388           oom_group_kill
1389                 The number of times a group OOM has occurred.
1390
1391   memory.events.local
1392         Similar to memory.events but the fields in the file are local
1393         to the cgroup i.e. not hierarchical. The file modified event
1394         generated on this file reflects only the local events.
1395
1396   memory.stat
1397         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1398
1399         This breaks down the cgroup's memory footprint into different
1400         types of memory, type-specific details, and other information
1401         on the state and past events of the memory management system.
1402
1403         All memory amounts are in bytes.
1404
1405         The entries are ordered to be human readable, and new entries
1406         can show up in the middle. Don't rely on items remaining in a
1407         fixed position; use the keys to look up specific values!
1408
1409         If the entry has no per-node counter (or not show in the
1410         memory.numa_stat). We use 'npn' (non-per-node) as the tag
1411         to indicate that it will not show in the memory.numa_stat.
1412
1413           anon
1414                 Amount of memory used in anonymous mappings such as
1415                 brk(), sbrk(), and mmap(MAP_ANONYMOUS)
1416
1417           file
1418                 Amount of memory used to cache filesystem data,
1419                 including tmpfs and shared memory.
1420
1421           kernel (npn)
1422                 Amount of total kernel memory, including
1423                 (kernel_stack, pagetables, percpu, vmalloc, slab) in
1424                 addition to other kernel memory use cases.
1425
1426           kernel_stack
1427                 Amount of memory allocated to kernel stacks.
1428
1429           pagetables
1430                 Amount of memory allocated for page tables.
1431
1432           sec_pagetables
1433                 Amount of memory allocated for secondary page tables,
1434                 this currently includes KVM mmu allocations on x86
1435                 and arm64.
1436
1437           percpu (npn)
1438                 Amount of memory used for storing per-cpu kernel
1439                 data structures.
1440
1441           sock (npn)
1442                 Amount of memory used in network transmission buffers
1443
1444           vmalloc (npn)
1445                 Amount of memory used for vmap backed memory.
1446
1447           shmem
1448                 Amount of cached filesystem data that is swap-backed,
1449                 such as tmpfs, shm segments, shared anonymous mmap()s
1450
1451           zswap
1452                 Amount of memory consumed by the zswap compression backend.
1453
1454           zswapped
1455                 Amount of application memory swapped out to zswap.
1456
1457           file_mapped
1458                 Amount of cached filesystem data mapped with mmap()
1459
1460           file_dirty
1461                 Amount of cached filesystem data that was modified but
1462                 not yet written back to disk
1463
1464           file_writeback
1465                 Amount of cached filesystem data that was modified and
1466                 is currently being written back to disk
1467
1468           swapcached
1469                 Amount of swap cached in memory. The swapcache is accounted
1470                 against both memory and swap usage.
1471
1472           anon_thp
1473                 Amount of memory used in anonymous mappings backed by
1474                 transparent hugepages
1475
1476           file_thp
1477                 Amount of cached filesystem data backed by transparent
1478                 hugepages
1479
1480           shmem_thp
1481                 Amount of shm, tmpfs, shared anonymous mmap()s backed by
1482                 transparent hugepages
1483
1484           inactive_anon, active_anon, inactive_file, active_file, unevictable
1485                 Amount of memory, swap-backed and filesystem-backed,
1486                 on the internal memory management lists used by the
1487                 page reclaim algorithm.
1488
1489                 As these represent internal list state (eg. shmem pages are on anon
1490                 memory management lists), inactive_foo + active_foo may not be equal to
1491                 the value for the foo counter, since the foo counter is type-based, not
1492                 list-based.
1493
1494           slab_reclaimable
1495                 Part of "slab" that might be reclaimed, such as
1496                 dentries and inodes.
1497
1498           slab_unreclaimable
1499                 Part of "slab" that cannot be reclaimed on memory
1500                 pressure.
1501
1502           slab (npn)
1503                 Amount of memory used for storing in-kernel data
1504                 structures.
1505
1506           workingset_refault_anon
1507                 Number of refaults of previously evicted anonymous pages.
1508
1509           workingset_refault_file
1510                 Number of refaults of previously evicted file pages.
1511
1512           workingset_activate_anon
1513                 Number of refaulted anonymous pages that were immediately
1514                 activated.
1515
1516           workingset_activate_file
1517                 Number of refaulted file pages that were immediately activated.
1518
1519           workingset_restore_anon
1520                 Number of restored anonymous pages which have been detected as
1521                 an active workingset before they got reclaimed.
1522
1523           workingset_restore_file
1524                 Number of restored file pages which have been detected as an
1525                 active workingset before they got reclaimed.
1526
1527           workingset_nodereclaim
1528                 Number of times a shadow node has been reclaimed
1529
1530           pgscan (npn)
1531                 Amount of scanned pages (in an inactive LRU list)
1532
1533           pgsteal (npn)
1534                 Amount of reclaimed pages
1535
1536           pgscan_kswapd (npn)
1537                 Amount of scanned pages by kswapd (in an inactive LRU list)
1538
1539           pgscan_direct (npn)
1540                 Amount of scanned pages directly  (in an inactive LRU list)
1541
1542           pgscan_khugepaged (npn)
1543                 Amount of scanned pages by khugepaged  (in an inactive LRU list)
1544
1545           pgsteal_kswapd (npn)
1546                 Amount of reclaimed pages by kswapd
1547
1548           pgsteal_direct (npn)
1549                 Amount of reclaimed pages directly
1550
1551           pgsteal_khugepaged (npn)
1552                 Amount of reclaimed pages by khugepaged
1553
1554           pgfault (npn)
1555                 Total number of page faults incurred
1556
1557           pgmajfault (npn)
1558                 Number of major page faults incurred
1559
1560           pgrefill (npn)
1561                 Amount of scanned pages (in an active LRU list)
1562
1563           pgactivate (npn)
1564                 Amount of pages moved to the active LRU list
1565
1566           pgdeactivate (npn)
1567                 Amount of pages moved to the inactive LRU list
1568
1569           pglazyfree (npn)
1570                 Amount of pages postponed to be freed under memory pressure
1571
1572           pglazyfreed (npn)
1573                 Amount of reclaimed lazyfree pages
1574
1575           thp_fault_alloc (npn)
1576                 Number of transparent hugepages which were allocated to satisfy
1577                 a page fault. This counter is not present when CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1578                 is not set.
1579
1580           thp_collapse_alloc (npn)
1581                 Number of transparent hugepages which were allocated to allow
1582                 collapsing an existing range of pages. This counter is not
1583                 present when CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE is not set.
1584
1585           thp_swpout (npn)
1586                 Number of transparent hugepages which are swapout in one piece
1587                 without splitting.
1588
1589           thp_swpout_fallback (npn)
1590                 Number of transparent hugepages which were split before swapout.
1591                 Usually because failed to allocate some continuous swap space
1592                 for the huge page.
1593
1594   memory.numa_stat
1595         A read-only nested-keyed file which exists on non-root cgroups.
1596
1597         This breaks down the cgroup's memory footprint into different
1598         types of memory, type-specific details, and other information
1599         per node on the state of the memory management system.
1600
1601         This is useful for providing visibility into the NUMA locality
1602         information within an memcg since the pages are allowed to be
1603         allocated from any physical node. One of the use case is evaluating
1604         application performance by combining this information with the
1605         application's CPU allocation.
1606
1607         All memory amounts are in bytes.
1608
1609         The output format of memory.numa_stat is::
1610
1611           type N0=<bytes in node 0> N1=<bytes in node 1> ...
1612
1613         The entries are ordered to be human readable, and new entries
1614         can show up in the middle. Don't rely on items remaining in a
1615         fixed position; use the keys to look up specific values!
1616
1617         The entries can refer to the memory.stat.
1618
1619   memory.swap.current
1620         A read-only single value file which exists on non-root
1621         cgroups.
1622
1623         The total amount of swap currently being used by the cgroup
1624         and its descendants.
1625
1626   memory.swap.high
1627         A read-write single value file which exists on non-root
1628         cgroups.  The default is "max".
1629
1630         Swap usage throttle limit.  If a cgroup's swap usage exceeds
1631         this limit, all its further allocations will be throttled to
1632         allow userspace to implement custom out-of-memory procedures.
1633
1634         This limit marks a point of no return for the cgroup. It is NOT
1635         designed to manage the amount of swapping a workload does
1636         during regular operation. Compare to memory.swap.max, which
1637         prohibits swapping past a set amount, but lets the cgroup
1638         continue unimpeded as long as other memory can be reclaimed.
1639
1640         Healthy workloads are not expected to reach this limit.
1641
1642   memory.swap.peak
1643         A read-only single value file which exists on non-root
1644         cgroups.
1645
1646         The max swap usage recorded for the cgroup and its
1647         descendants since the creation of the cgroup.
1648
1649   memory.swap.max
1650         A read-write single value file which exists on non-root
1651         cgroups.  The default is "max".
1652
1653         Swap usage hard limit.  If a cgroup's swap usage reaches this
1654         limit, anonymous memory of the cgroup will not be swapped out.
1655
1656   memory.swap.events
1657         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1658         The following entries are defined.  Unless specified
1659         otherwise, a value change in this file generates a file
1660         modified event.
1661
1662           high
1663                 The number of times the cgroup's swap usage was over
1664                 the high threshold.
1665
1666           max
1667                 The number of times the cgroup's swap usage was about
1668                 to go over the max boundary and swap allocation
1669                 failed.
1670
1671           fail
1672                 The number of times swap allocation failed either
1673                 because of running out of swap system-wide or max
1674                 limit.
1675
1676         When reduced under the current usage, the existing swap
1677         entries are reclaimed gradually and the swap usage may stay
1678         higher than the limit for an extended period of time.  This
1679         reduces the impact on the workload and memory management.
1680
1681   memory.zswap.current
1682         A read-only single value file which exists on non-root
1683         cgroups.
1684
1685         The total amount of memory consumed by the zswap compression
1686         backend.
1687
1688   memory.zswap.max
1689         A read-write single value file which exists on non-root
1690         cgroups.  The default is "max".
1691
1692         Zswap usage hard limit. If a cgroup's zswap pool reaches this
1693         limit, it will refuse to take any more stores before existing
1694         entries fault back in or are written out to disk.
1695
1696   memory.zswap.writeback
1697         A read-write single value file. The default value is "1". The
1698         initial value of the root cgroup is 1, and when a new cgroup is
1699         created, it inherits the current value of its parent.
1700
1701         When this is set to 0, all swapping attempts to swapping devices
1702         are disabled. This included both zswap writebacks, and swapping due
1703         to zswap store failures. If the zswap store failures are recurring
1704         (for e.g if the pages are incompressible), users can observe
1705         reclaim inefficiency after disabling writeback (because the same
1706         pages might be rejected again and again).
1707
1708         Note that this is subtly different from setting memory.swap.max to
1709         0, as it still allows for pages to be written to the zswap pool.
1710
1711   memory.pressure
1712         A read-only nested-keyed file.
1713
1714         Shows pressure stall information for memory. See
1715         :ref:`Documentation/accounting/psi.rst <psi>` for details.
1716
1717
1718 Usage Guidelines
1719 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1720
1721 "memory.high" is the main mechanism to control memory usage.
1722 Over-committing on high limit (sum of high limits > available memory)
1723 and letting global memory pressure to distribute memory according to
1724 usage is a viable strategy.
1725
1726 Because breach of the high limit doesn't trigger the OOM killer but
1727 throttles the offending cgroup, a management agent has ample
1728 opportunities to monitor and take appropriate actions such as granting
1729 more memory or terminating the workload.
1730
1731 Determining whether a cgroup has enough memory is not trivial as
1732 memory usage doesn't indicate whether the workload can benefit from
1733 more memory.  For example, a workload which writes data received from
1734 network to a file can use all available memory but can also operate as
1735 performant with a small amount of memory.  A measure of memory
1736 pressure - how much the workload is being impacted due to lack of
1737 memory - is necessary to determine whether a workload needs more
1738 memory; unfortunately, memory pressure monitoring mechanism isn't
1739 implemented yet.
1740
1741
1742 Memory Ownership
1743 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1744
1745 A memory area is charged to the cgroup which instantiated it and stays
1746 charged to the cgroup until the area is released.  Migrating a process
1747 to a different cgroup doesn't move the memory usages that it
1748 instantiated while in the previous cgroup to the new cgroup.
1749
1750 A memory area may be used by processes belonging to different cgroups.
1751 To which cgroup the area will be charged is in-deterministic; however,
1752 over time, the memory area is likely to end up in a cgroup which has
1753 enough memory allowance to avoid high reclaim pressure.
1754
1755 If a cgroup sweeps a considerable amount of memory which is expected
1756 to be accessed repeatedly by other cgroups, it may make sense to use
1757 POSIX_FADV_DONTNEED to relinquish the ownership of memory areas
1758 belonging to the affected files to ensure correct memory ownership.
1759
1760
1761 IO
1762 --
1763
1764 The "io" controller regulates the distribution of IO resources.  This
1765 controller implements both weight based and absolute bandwidth or IOPS
1766 limit distribution; however, weight based distribution is available
1767 only if cfq-iosched is in use and neither scheme is available for
1768 blk-mq devices.
1769
1770
1771 IO Interface Files
1772 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1773
1774   io.stat
1775         A read-only nested-keyed file.
1776
1777         Lines are keyed by $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.
1778         The following nested keys are defined.
1779
1780           ======        =====================
1781           rbytes        Bytes read
1782           wbytes        Bytes written
1783           rios          Number of read IOs
1784           wios          Number of write IOs
1785           dbytes        Bytes discarded
1786           dios          Number of discard IOs
1787           ======        =====================
1788
1789         An example read output follows::
1790
1791           8:16 rbytes=1459200 wbytes=314773504 rios=192 wios=353 dbytes=0 dios=0
1792           8:0 rbytes=90430464 wbytes=299008000 rios=8950 wios=1252 dbytes=50331648 dios=3021
1793
1794   io.cost.qos
1795         A read-write nested-keyed file which exists only on the root
1796         cgroup.
1797
1798         This file configures the Quality of Service of the IO cost
1799         model based controller (CONFIG_BLK_CGROUP_IOCOST) which
1800         currently implements "io.weight" proportional control.  Lines
1801         are keyed by $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.  The
1802         line for a given device is populated on the first write for
1803         the device on "io.cost.qos" or "io.cost.model".  The following
1804         nested keys are defined.
1805
1806           ======        =====================================
1807           enable        Weight-based control enable
1808           ctrl          "auto" or "user"
1809           rpct          Read latency percentile    [0, 100]
1810           rlat          Read latency threshold
1811           wpct          Write latency percentile   [0, 100]
1812           wlat          Write latency threshold
1813           min           Minimum scaling percentage [1, 10000]
1814           max           Maximum scaling percentage [1, 10000]
1815           ======        =====================================
1816
1817         The controller is disabled by default and can be enabled by
1818         setting "enable" to 1.  "rpct" and "wpct" parameters default
1819         to zero and the controller uses internal device saturation
1820         state to adjust the overall IO rate between "min" and "max".
1821
1822         When a better control quality is needed, latency QoS
1823         parameters can be configured.  For example::
1824
1825           8:16 enable=1 ctrl=auto rpct=95.00 rlat=75000 wpct=95.00 wlat=150000 min=50.00 max=150.0
1826
1827         shows that on sdb, the controller is enabled, will consider
1828         the device saturated if the 95th percentile of read completion
1829         latencies is above 75ms or write 150ms, and adjust the overall
1830         IO issue rate between 50% and 150% accordingly.
1831
1832         The lower the saturation point, the better the latency QoS at
1833         the cost of aggregate bandwidth.  The narrower the allowed
1834         adjustment range between "min" and "max", the more conformant
1835         to the cost model the IO behavior.  Note that the IO issue
1836         base rate may be far off from 100% and setting "min" and "max"
1837         blindly can lead to a significant loss of device capacity or
1838         control quality.  "min" and "max" are useful for regulating
1839         devices which show wide temporary behavior changes - e.g. a
1840         ssd which accepts writes at the line speed for a while and
1841         then completely stalls for multiple seconds.
1842
1843         When "ctrl" is "auto", the parameters are controlled by the
1844         kernel and may change automatically.  Setting "ctrl" to "user"
1845         or setting any of the percentile and latency parameters puts
1846         it into "user" mode and disables the automatic changes.  The
1847         automatic mode can be restored by setting "ctrl" to "auto".
1848
1849   io.cost.model
1850         A read-write nested-keyed file which exists only on the root
1851         cgroup.
1852
1853         This file configures the cost model of the IO cost model based
1854         controller (CONFIG_BLK_CGROUP_IOCOST) which currently
1855         implements "io.weight" proportional control.  Lines are keyed
1856         by $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.  The line for a
1857         given device is populated on the first write for the device on
1858         "io.cost.qos" or "io.cost.model".  The following nested keys
1859         are defined.
1860
1861           =====         ================================
1862           ctrl          "auto" or "user"
1863           model         The cost model in use - "linear"
1864           =====         ================================
1865
1866         When "ctrl" is "auto", the kernel may change all parameters
1867         dynamically.  When "ctrl" is set to "user" or any other
1868         parameters are written to, "ctrl" become "user" and the
1869         automatic changes are disabled.
1870
1871         When "model" is "linear", the following model parameters are
1872         defined.
1873
1874           ============= ========================================
1875           [r|w]bps      The maximum sequential IO throughput
1876           [r|w]seqiops  The maximum 4k sequential IOs per second
1877           [r|w]randiops The maximum 4k random IOs per second
1878           ============= ========================================
1879
1880         From the above, the builtin linear model determines the base
1881         costs of a sequential and random IO and the cost coefficient
1882         for the IO size.  While simple, this model can cover most
1883         common device classes acceptably.
1884
1885         The IO cost model isn't expected to be accurate in absolute
1886         sense and is scaled to the device behavior dynamically.
1887
1888         If needed, tools/cgroup/iocost_coef_gen.py can be used to
1889         generate device-specific coefficients.
1890
1891   io.weight
1892         A read-write flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1893         The default is "default 100".
1894
1895         The first line is the default weight applied to devices
1896         without specific override.  The rest are overrides keyed by
1897         $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.  The weights are in
1898         the range [1, 10000] and specifies the relative amount IO time
1899         the cgroup can use in relation to its siblings.
1900
1901         The default weight can be updated by writing either "default
1902         $WEIGHT" or simply "$WEIGHT".  Overrides can be set by writing
1903         "$MAJ:$MIN $WEIGHT" and unset by writing "$MAJ:$MIN default".
1904
1905         An example read output follows::
1906
1907           default 100
1908           8:16 200
1909           8:0 50
1910
1911   io.max
1912         A read-write nested-keyed file which exists on non-root
1913         cgroups.
1914
1915         BPS and IOPS based IO limit.  Lines are keyed by $MAJ:$MIN
1916         device numbers and not ordered.  The following nested keys are
1917         defined.
1918
1919           =====         ==================================
1920           rbps          Max read bytes per second
1921           wbps          Max write bytes per second
1922           riops         Max read IO operations per second
1923           wiops         Max write IO operations per second
1924           =====         ==================================
1925
1926         When writing, any number of nested key-value pairs can be
1927         specified in any order.  "max" can be specified as the value
1928         to remove a specific limit.  If the same key is specified
1929         multiple times, the outcome is undefined.
1930
1931         BPS and IOPS are measured in each IO direction and IOs are
1932         delayed if limit is reached.  Temporary bursts are allowed.
1933
1934         Setting read limit at 2M BPS and write at 120 IOPS for 8:16::
1935
1936           echo "8:16 rbps=2097152 wiops=120" > io.max
1937
1938         Reading returns the following::
1939
1940           8:16 rbps=2097152 wbps=max riops=max wiops=120
1941
1942         Write IOPS limit can be removed by writing the following::
1943
1944           echo "8:16 wiops=max" > io.max
1945
1946         Reading now returns the following::
1947
1948           8:16 rbps=2097152 wbps=max riops=max wiops=max
1949
1950   io.pressure
1951         A read-only nested-keyed file.
1952
1953         Shows pressure stall information for IO. See
1954         :ref:`Documentation/accounting/psi.rst <psi>` for details.
1955
1956
1957 Writeback
1958 ~~~~~~~~~
1959
1960 Page cache is dirtied through buffered writes and shared mmaps and
1961 written asynchronously to the backing filesystem by the writeback
1962 mechanism.  Writeback sits between the memory and IO domains and
1963 regulates the proportion of dirty memory by balancing dirtying and
1964 write IOs.
1965
1966 The io controller, in conjunction with the memory controller,
1967 implements control of page cache writeback IOs.  The memory controller
1968 defines the memory domain that dirty memory ratio is calculated and
1969 maintained for and the io controller defines the io domain which
1970 writes out dirty pages for the memory domain.  Both system-wide and
1971 per-cgroup dirty memory states are examined and the more restrictive
1972 of the two is enforced.
1973
1974 cgroup writeback requires explicit support from the underlying
1975 filesystem.  Currently, cgroup writeback is implemented on ext2, ext4,
1976 btrfs, f2fs, and xfs.  On other filesystems, all writeback IOs are 
1977 attributed to the root cgroup.
1978
1979 There are inherent differences in memory and writeback management
1980 which affects how cgroup ownership is tracked.  Memory is tracked per
1981 page while writeback per inode.  For the purpose of writeback, an
1982 inode is assigned to a cgroup and all IO requests to write dirty pages
1983 from the inode are attributed to that cgroup.
1984
1985 As cgroup ownership for memory is tracked per page, there can be pages
1986 which are associated with different cgroups than the one the inode is
1987 associated with.  These are called foreign pages.  The writeback
1988 constantly keeps track of foreign pages and, if a particular foreign
1989 cgroup becomes the majority over a certain period of time, switches
1990 the ownership of the inode to that cgroup.
1991
1992 While this model is enough for most use cases where a given inode is
1993 mostly dirtied by a single cgroup even when the main writing cgroup
1994 changes over time, use cases where multiple cgroups write to a single
1995 inode simultaneously are not supported well.  In such circumstances, a
1996 significant portion of IOs are likely to be attributed incorrectly.
1997 As memory controller assigns page ownership on the first use and
1998 doesn't update it until the page is released, even if writeback
1999 strictly follows page ownership, multiple cgroups dirtying overlapping
2000 areas wouldn't work as expected.  It's recommended to avoid such usage
2001 patterns.
2002
2003 The sysctl knobs which affect writeback behavior are applied to cgroup
2004 writeback as follows.
2005
2006   vm.dirty_background_ratio, vm.dirty_ratio
2007         These ratios apply the same to cgroup writeback with the
2008         amount of available memory capped by limits imposed by the
2009         memory controller and system-wide clean memory.
2010
2011   vm.dirty_background_bytes, vm.dirty_bytes
2012         For cgroup writeback, this is calculated into ratio against
2013         total available memory and applied the same way as
2014         vm.dirty[_background]_ratio.
2015
2016
2017 IO Latency
2018 ~~~~~~~~~~
2019
2020 This is a cgroup v2 controller for IO workload protection.  You provide a group
2021 with a latency target, and if the average latency exceeds that target the
2022 controller will throttle any peers that have a lower latency target than the
2023 protected workload.
2024
2025 The limits are only applied at the peer level in the hierarchy.  This means that
2026 in the diagram below, only groups A, B, and C will influence each other, and
2027 groups D and F will influence each other.  Group G will influence nobody::
2028
2029                         [root]
2030                 /          |            \
2031                 A          B            C
2032                /  \        |
2033               D    F       G
2034
2035
2036 So the ideal way to configure this is to set io.latency in groups A, B, and C.
2037 Generally you do not want to set a value lower than the latency your device
2038 supports.  Experiment to find the value that works best for your workload.
2039 Start at higher than the expected latency for your device and watch the
2040 avg_lat value in io.stat for your workload group to get an idea of the
2041 latency you see during normal operation.  Use the avg_lat value as a basis for
2042 your real setting, setting at 10-15% higher than the value in io.stat.
2043
2044 How IO Latency Throttling Works
2045 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2046
2047 io.latency is work conserving; so as long as everybody is meeting their latency
2048 target the controller doesn't do anything.  Once a group starts missing its
2049 target it begins throttling any peer group that has a higher target than itself.
2050 This throttling takes 2 forms:
2051
2052 - Queue depth throttling.  This is the number of outstanding IO's a group is
2053   allowed to have.  We will clamp down relatively quickly, starting at no limit
2054   and going all the way down to 1 IO at a time.
2055
2056 - Artificial delay induction.  There are certain types of IO that cannot be
2057   throttled without possibly adversely affecting higher priority groups.  This
2058   includes swapping and metadata IO.  These types of IO are allowed to occur
2059   normally, however they are "charged" to the originating group.  If the
2060   originating group is being throttled you will see the use_delay and delay
2061   fields in io.stat increase.  The delay value is how many microseconds that are
2062   being added to any process that runs in this group.  Because this number can
2063   grow quite large if there is a lot of swapping or metadata IO occurring we
2064   limit the individual delay events to 1 second at a time.
2065
2066 Once the victimized group starts meeting its latency target again it will start
2067 unthrottling any peer groups that were throttled previously.  If the victimized
2068 group simply stops doing IO the global counter will unthrottle appropriately.
2069
2070 IO Latency Interface Files
2071 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2072
2073   io.latency
2074         This takes a similar format as the other controllers.
2075
2076                 "MAJOR:MINOR target=<target time in microseconds>"
2077
2078   io.stat
2079         If the controller is enabled you will see extra stats in io.stat in
2080         addition to the normal ones.
2081
2082           depth
2083                 This is the current queue depth for the group.
2084
2085           avg_lat
2086                 This is an exponential moving average with a decay rate of 1/exp
2087                 bound by the sampling interval.  The decay rate interval can be
2088                 calculated by multiplying the win value in io.stat by the
2089                 corresponding number of samples based on the win value.
2090
2091           win
2092                 The sampling window size in milliseconds.  This is the minimum
2093                 duration of time between evaluation events.  Windows only elapse
2094                 with IO activity.  Idle periods extend the most recent window.
2095
2096 IO Priority
2097 ~~~~~~~~~~~
2098
2099 A single attribute controls the behavior of the I/O priority cgroup policy,
2100 namely the io.prio.class attribute. The following values are accepted for
2101 that attribute:
2102
2103   no-change
2104         Do not modify the I/O priority class.
2105
2106   promote-to-rt
2107         For requests that have a non-RT I/O priority class, change it into RT.
2108         Also change the priority level of these requests to 4. Do not modify
2109         the I/O priority of requests that have priority class RT.
2110
2111   restrict-to-be
2112         For requests that do not have an I/O priority class or that have I/O
2113         priority class RT, change it into BE. Also change the priority level
2114         of these requests to 0. Do not modify the I/O priority class of
2115         requests that have priority class IDLE.
2116
2117   idle
2118         Change the I/O priority class of all requests into IDLE, the lowest
2119         I/O priority class.
2120
2121   none-to-rt
2122         Deprecated. Just an alias for promote-to-rt.
2123
2124 The following numerical values are associated with the I/O priority policies:
2125
2126 +----------------+---+
2127 | no-change      | 0 |
2128 +----------------+---+
2129 | promote-to-rt  | 1 |
2130 +----------------+---+
2131 | restrict-to-be | 2 |
2132 +----------------+---+
2133 | idle           | 3 |
2134 +----------------+---+
2135
2136 The numerical value that corresponds to each I/O priority class is as follows:
2137
2138 +-------------------------------+---+
2139 | IOPRIO_CLASS_NONE             | 0 |
2140 +-------------------------------+---+
2141 | IOPRIO_CLASS_RT (real-time)   | 1 |
2142 +-------------------------------+---+
2143 | IOPRIO_CLASS_BE (best effort) | 2 |
2144 +-------------------------------+---+
2145 | IOPRIO_CLASS_IDLE             | 3 |
2146 +-------------------------------+---+
2147
2148 The algorithm to set the I/O priority class for a request is as follows:
2149
2150 - If I/O priority class policy is promote-to-rt, change the request I/O
2151   priority class to IOPRIO_CLASS_RT and change the request I/O priority
2152   level to 4.
2153 - If I/O priority class policy is not promote-to-rt, translate the I/O priority
2154   class policy into a number, then change the request I/O priority class
2155   into the maximum of the I/O priority class policy number and the numerical
2156   I/O priority class.
2157
2158 PID
2159 ---
2160
2161 The process number controller is used to allow a cgroup to stop any
2162 new tasks from being fork()'d or clone()'d after a specified limit is
2163 reached.
2164
2165 The number of tasks in a cgroup can be exhausted in ways which other
2166 controllers cannot prevent, thus warranting its own controller.  For
2167 example, a fork bomb is likely to exhaust the number of tasks before
2168 hitting memory restrictions.
2169
2170 Note that PIDs used in this controller refer to TIDs, process IDs as
2171 used by the kernel.
2172
2173
2174 PID Interface Files
2175 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2176
2177   pids.max
2178         A read-write single value file which exists on non-root
2179         cgroups.  The default is "max".
2180
2181         Hard limit of number of processes.
2182
2183   pids.current
2184         A read-only single value file which exists on all cgroups.
2185
2186         The number of processes currently in the cgroup and its
2187         descendants.
2188
2189 Organisational operations are not blocked by cgroup policies, so it is
2190 possible to have pids.current > pids.max.  This can be done by either
2191 setting the limit to be smaller than pids.current, or attaching enough
2192 processes to the cgroup such that pids.current is larger than
2193 pids.max.  However, it is not possible to violate a cgroup PID policy
2194 through fork() or clone(). These will return -EAGAIN if the creation
2195 of a new process would cause a cgroup policy to be violated.
2196
2197
2198 Cpuset
2199 ------
2200
2201 The "cpuset" controller provides a mechanism for constraining
2202 the CPU and memory node placement of tasks to only the resources
2203 specified in the cpuset interface files in a task's current cgroup.
2204 This is especially valuable on large NUMA systems where placing jobs
2205 on properly sized subsets of the systems with careful processor and
2206 memory placement to reduce cross-node memory access and contention
2207 can improve overall system performance.
2208
2209 The "cpuset" controller is hierarchical.  That means the controller
2210 cannot use CPUs or memory nodes not allowed in its parent.
2211
2212
2213 Cpuset Interface Files
2214 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2215
2216   cpuset.cpus
2217         A read-write multiple values file which exists on non-root
2218         cpuset-enabled cgroups.
2219
2220         It lists the requested CPUs to be used by tasks within this
2221         cgroup.  The actual list of CPUs to be granted, however, is
2222         subjected to constraints imposed by its parent and can differ
2223         from the requested CPUs.
2224
2225         The CPU numbers are comma-separated numbers or ranges.
2226         For example::
2227
2228           # cat cpuset.cpus
2229           0-4,6,8-10
2230
2231         An empty value indicates that the cgroup is using the same
2232         setting as the nearest cgroup ancestor with a non-empty
2233         "cpuset.cpus" or all the available CPUs if none is found.
2234
2235         The value of "cpuset.cpus" stays constant until the next update
2236         and won't be affected by any CPU hotplug events.
2237
2238   cpuset.cpus.effective
2239         A read-only multiple values file which exists on all
2240         cpuset-enabled cgroups.
2241
2242         It lists the onlined CPUs that are actually granted to this
2243         cgroup by its parent.  These CPUs are allowed to be used by
2244         tasks within the current cgroup.
2245
2246         If "cpuset.cpus" is empty, the "cpuset.cpus.effective" file shows
2247         all the CPUs from the parent cgroup that can be available to
2248         be used by this cgroup.  Otherwise, it should be a subset of
2249         "cpuset.cpus" unless none of the CPUs listed in "cpuset.cpus"
2250         can be granted.  In this case, it will be treated just like an
2251         empty "cpuset.cpus".
2252
2253         Its value will be affected by CPU hotplug events.
2254
2255   cpuset.mems
2256         A read-write multiple values file which exists on non-root
2257         cpuset-enabled cgroups.
2258
2259         It lists the requested memory nodes to be used by tasks within
2260         this cgroup.  The actual list of memory nodes granted, however,
2261         is subjected to constraints imposed by its parent and can differ
2262         from the requested memory nodes.
2263
2264         The memory node numbers are comma-separated numbers or ranges.
2265         For example::
2266
2267           # cat cpuset.mems
2268           0-1,3
2269
2270         An empty value indicates that the cgroup is using the same
2271         setting as the nearest cgroup ancestor with a non-empty
2272         "cpuset.mems" or all the available memory nodes if none
2273         is found.
2274
2275         The value of "cpuset.mems" stays constant until the next update
2276         and won't be affected by any memory nodes hotplug events.
2277
2278         Setting a non-empty value to "cpuset.mems" causes memory of
2279         tasks within the cgroup to be migrated to the designated nodes if
2280         they are currently using memory outside of the designated nodes.
2281
2282         There is a cost for this memory migration.  The migration
2283         may not be complete and some memory pages may be left behind.
2284         So it is recommended that "cpuset.mems" should be set properly
2285         before spawning new tasks into the cpuset.  Even if there is
2286         a need to change "cpuset.mems" with active tasks, it shouldn't
2287         be done frequently.
2288
2289   cpuset.mems.effective
2290         A read-only multiple values file which exists on all
2291         cpuset-enabled cgroups.
2292
2293         It lists the onlined memory nodes that are actually granted to
2294         this cgroup by its parent. These memory nodes are allowed to
2295         be used by tasks within the current cgroup.
2296
2297         If "cpuset.mems" is empty, it shows all the memory nodes from the
2298         parent cgroup that will be available to be used by this cgroup.
2299         Otherwise, it should be a subset of "cpuset.mems" unless none of
2300         the memory nodes listed in "cpuset.mems" can be granted.  In this
2301         case, it will be treated just like an empty "cpuset.mems".
2302
2303         Its value will be affected by memory nodes hotplug events.
2304
2305   cpuset.cpus.exclusive
2306         A read-write multiple values file which exists on non-root
2307         cpuset-enabled cgroups.
2308
2309         It lists all the exclusive CPUs that are allowed to be used
2310         to create a new cpuset partition.  Its value is not used
2311         unless the cgroup becomes a valid partition root.  See the
2312         "cpuset.cpus.partition" section below for a description of what
2313         a cpuset partition is.
2314
2315         When the cgroup becomes a partition root, the actual exclusive
2316         CPUs that are allocated to that partition are listed in
2317         "cpuset.cpus.exclusive.effective" which may be different
2318         from "cpuset.cpus.exclusive".  If "cpuset.cpus.exclusive"
2319         has previously been set, "cpuset.cpus.exclusive.effective"
2320         is always a subset of it.
2321
2322         Users can manually set it to a value that is different from
2323         "cpuset.cpus".  The only constraint in setting it is that the
2324         list of CPUs must be exclusive with respect to its sibling.
2325
2326         For a parent cgroup, any one of its exclusive CPUs can only
2327         be distributed to at most one of its child cgroups.  Having an
2328         exclusive CPU appearing in two or more of its child cgroups is
2329         not allowed (the exclusivity rule).  A value that violates the
2330         exclusivity rule will be rejected with a write error.
2331
2332         The root cgroup is a partition root and all its available CPUs
2333         are in its exclusive CPU set.
2334
2335   cpuset.cpus.exclusive.effective
2336         A read-only multiple values file which exists on all non-root
2337         cpuset-enabled cgroups.
2338
2339         This file shows the effective set of exclusive CPUs that
2340         can be used to create a partition root.  The content of this
2341         file will always be a subset of "cpuset.cpus" and its parent's
2342         "cpuset.cpus.exclusive.effective" if its parent is not the root
2343         cgroup.  It will also be a subset of "cpuset.cpus.exclusive"
2344         if it is set.  If "cpuset.cpus.exclusive" is not set, it is
2345         treated to have an implicit value of "cpuset.cpus" in the
2346         formation of local partition.
2347
2348   cpuset.cpus.isolated
2349         A read-only and root cgroup only multiple values file.
2350
2351         This file shows the set of all isolated CPUs used in existing
2352         isolated partitions. It will be empty if no isolated partition
2353         is created.
2354
2355   cpuset.cpus.partition
2356         A read-write single value file which exists on non-root
2357         cpuset-enabled cgroups.  This flag is owned by the parent cgroup
2358         and is not delegatable.
2359
2360         It accepts only the following input values when written to.
2361
2362           ==========    =====================================
2363           "member"      Non-root member of a partition
2364           "root"        Partition root
2365           "isolated"    Partition root without load balancing
2366           ==========    =====================================
2367
2368         A cpuset partition is a collection of cpuset-enabled cgroups with
2369         a partition root at the top of the hierarchy and its descendants
2370         except those that are separate partition roots themselves and
2371         their descendants.  A partition has exclusive access to the
2372         set of exclusive CPUs allocated to it.  Other cgroups outside
2373         of that partition cannot use any CPUs in that set.
2374
2375         There are two types of partitions - local and remote.  A local
2376         partition is one whose parent cgroup is also a valid partition
2377         root.  A remote partition is one whose parent cgroup is not a
2378         valid partition root itself.  Writing to "cpuset.cpus.exclusive"
2379         is optional for the creation of a local partition as its
2380         "cpuset.cpus.exclusive" file will assume an implicit value that
2381         is the same as "cpuset.cpus" if it is not set.  Writing the
2382         proper "cpuset.cpus.exclusive" values down the cgroup hierarchy
2383         before the target partition root is mandatory for the creation
2384         of a remote partition.
2385
2386         Currently, a remote partition cannot be created under a local
2387         partition.  All the ancestors of a remote partition root except
2388         the root cgroup cannot be a partition root.
2389
2390         The root cgroup is always a partition root and its state cannot
2391         be changed.  All other non-root cgroups start out as "member".
2392
2393         When set to "root", the current cgroup is the root of a new
2394         partition or scheduling domain.  The set of exclusive CPUs is
2395         determined by the value of its "cpuset.cpus.exclusive.effective".
2396
2397         When set to "isolated", the CPUs in that partition will be in
2398         an isolated state without any load balancing from the scheduler
2399         and excluded from the unbound workqueues.  Tasks placed in such
2400         a partition with multiple CPUs should be carefully distributed
2401         and bound to each of the individual CPUs for optimal performance.
2402
2403         A partition root ("root" or "isolated") can be in one of the
2404         two possible states - valid or invalid.  An invalid partition
2405         root is in a degraded state where some state information may
2406         be retained, but behaves more like a "member".
2407
2408         All possible state transitions among "member", "root" and
2409         "isolated" are allowed.
2410
2411         On read, the "cpuset.cpus.partition" file can show the following
2412         values.
2413
2414           ============================= =====================================
2415           "member"                      Non-root member of a partition
2416           "root"                        Partition root
2417           "isolated"                    Partition root without load balancing
2418           "root invalid (<reason>)"     Invalid partition root
2419           "isolated invalid (<reason>)" Invalid isolated partition root
2420           ============================= =====================================
2421
2422         In the case of an invalid partition root, a descriptive string on
2423         why the partition is invalid is included within parentheses.
2424
2425         For a local partition root to be valid, the following conditions
2426         must be met.
2427
2428         1) The parent cgroup is a valid partition root.
2429         2) The "cpuset.cpus.exclusive.effective" file cannot be empty,
2430            though it may contain offline CPUs.
2431         3) The "cpuset.cpus.effective" cannot be empty unless there is
2432            no task associated with this partition.
2433
2434         For a remote partition root to be valid, all the above conditions
2435         except the first one must be met.
2436
2437         External events like hotplug or changes to "cpuset.cpus" or
2438         "cpuset.cpus.exclusive" can cause a valid partition root to
2439         become invalid and vice versa.  Note that a task cannot be
2440         moved to a cgroup with empty "cpuset.cpus.effective".
2441
2442         A valid non-root parent partition may distribute out all its CPUs
2443         to its child local partitions when there is no task associated
2444         with it.
2445
2446         Care must be taken to change a valid partition root to "member"
2447         as all its child local partitions, if present, will become
2448         invalid causing disruption to tasks running in those child
2449         partitions. These inactivated partitions could be recovered if
2450         their parent is switched back to a partition root with a proper
2451         value in "cpuset.cpus" or "cpuset.cpus.exclusive".
2452
2453         Poll and inotify events are triggered whenever the state of
2454         "cpuset.cpus.partition" changes.  That includes changes caused
2455         by write to "cpuset.cpus.partition", cpu hotplug or other
2456         changes that modify the validity status of the partition.
2457         This will allow user space agents to monitor unexpected changes
2458         to "cpuset.cpus.partition" without the need to do continuous
2459         polling.
2460
2461         A user can pre-configure certain CPUs to an isolated state
2462         with load balancing disabled at boot time with the "isolcpus"
2463         kernel boot command line option.  If those CPUs are to be put
2464         into a partition, they have to be used in an isolated partition.
2465
2466
2467 Device controller
2468 -----------------
2469
2470 Device controller manages access to device files. It includes both
2471 creation of new device files (using mknod), and access to the
2472 existing device files.
2473
2474 Cgroup v2 device controller has no interface files and is implemented
2475 on top of cgroup BPF. To control access to device files, a user may
2476 create bpf programs of type BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE and attach
2477 them to cgroups with BPF_CGROUP_DEVICE flag. On an attempt to access a
2478 device file, corresponding BPF programs will be executed, and depending
2479 on the return value the attempt will succeed or fail with -EPERM.
2480
2481 A BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE program takes a pointer to the
2482 bpf_cgroup_dev_ctx structure, which describes the device access attempt:
2483 access type (mknod/read/write) and device (type, major and minor numbers).
2484 If the program returns 0, the attempt fails with -EPERM, otherwise it
2485 succeeds.
2486
2487 An example of BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE program may be found in
2488 tools/testing/selftests/bpf/progs/dev_cgroup.c in the kernel source tree.
2489
2490
2491 RDMA
2492 ----
2493
2494 The "rdma" controller regulates the distribution and accounting of
2495 RDMA resources.
2496
2497 RDMA Interface Files
2498 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2499
2500   rdma.max
2501         A readwrite nested-keyed file that exists for all the cgroups
2502         except root that describes current configured resource limit
2503         for a RDMA/IB device.
2504
2505         Lines are keyed by device name and are not ordered.
2506         Each line contains space separated resource name and its configured
2507         limit that can be distributed.
2508
2509         The following nested keys are defined.
2510
2511           ==========    =============================
2512           hca_handle    Maximum number of HCA Handles
2513           hca_object    Maximum number of HCA Objects
2514           ==========    =============================
2515
2516         An example for mlx4 and ocrdma device follows::
2517
2518           mlx4_0 hca_handle=2 hca_object=2000
2519           ocrdma1 hca_handle=3 hca_object=max
2520
2521   rdma.current
2522         A read-only file that describes current resource usage.
2523         It exists for all the cgroup except root.
2524
2525         An example for mlx4 and ocrdma device follows::
2526
2527           mlx4_0 hca_handle=1 hca_object=20
2528           ocrdma1 hca_handle=1 hca_object=23
2529
2530 HugeTLB
2531 -------
2532
2533 The HugeTLB controller allows to limit the HugeTLB usage per control group and
2534 enforces the controller limit during page fault.
2535
2536 HugeTLB Interface Files
2537 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2538
2539   hugetlb.<hugepagesize>.current
2540         Show current usage for "hugepagesize" hugetlb.  It exists for all
2541         the cgroup except root.
2542
2543   hugetlb.<hugepagesize>.max
2544         Set/show the hard limit of "hugepagesize" hugetlb usage.
2545         The default value is "max".  It exists for all the cgroup except root.
2546
2547   hugetlb.<hugepagesize>.events
2548         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
2549
2550           max
2551                 The number of allocation failure due to HugeTLB limit
2552
2553   hugetlb.<hugepagesize>.events.local
2554         Similar to hugetlb.<hugepagesize>.events but the fields in the file
2555         are local to the cgroup i.e. not hierarchical. The file modified event
2556         generated on this file reflects only the local events.
2557
2558   hugetlb.<hugepagesize>.numa_stat
2559         Similar to memory.numa_stat, it shows the numa information of the
2560         hugetlb pages of <hugepagesize> in this cgroup.  Only active in
2561         use hugetlb pages are included.  The per-node values are in bytes.
2562
2563 Misc
2564 ----
2565
2566 The Miscellaneous cgroup provides the resource limiting and tracking
2567 mechanism for the scalar resources which cannot be abstracted like the other
2568 cgroup resources. Controller is enabled by the CONFIG_CGROUP_MISC config
2569 option.
2570
2571 A resource can be added to the controller via enum misc_res_type{} in the
2572 include/linux/misc_cgroup.h file and the corresponding name via misc_res_name[]
2573 in the kernel/cgroup/misc.c file. Provider of the resource must set its
2574 capacity prior to using the resource by calling misc_cg_set_capacity().
2575
2576 Once a capacity is set then the resource usage can be updated using charge and
2577 uncharge APIs. All of the APIs to interact with misc controller are in
2578 include/linux/misc_cgroup.h.
2579
2580 Misc Interface Files
2581 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2582
2583 Miscellaneous controller provides 3 interface files. If two misc resources (res_a and res_b) are registered then:
2584
2585   misc.capacity
2586         A read-only flat-keyed file shown only in the root cgroup.  It shows
2587         miscellaneous scalar resources available on the platform along with
2588         their quantities::
2589
2590           $ cat misc.capacity
2591           res_a 50
2592           res_b 10
2593
2594   misc.current
2595         A read-only flat-keyed file shown in the all cgroups.  It shows
2596         the current usage of the resources in the cgroup and its children.::
2597
2598           $ cat misc.current
2599           res_a 3
2600           res_b 0
2601
2602   misc.max
2603         A read-write flat-keyed file shown in the non root cgroups. Allowed
2604         maximum usage of the resources in the cgroup and its children.::
2605
2606           $ cat misc.max
2607           res_a max
2608           res_b 4
2609
2610         Limit can be set by::
2611
2612           # echo res_a 1 > misc.max
2613
2614         Limit can be set to max by::
2615
2616           # echo res_a max > misc.max
2617
2618         Limits can be set higher than the capacity value in the misc.capacity
2619         file.
2620
2621   misc.events
2622         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups. The
2623         following entries are defined. Unless specified otherwise, a value
2624         change in this file generates a file modified event. All fields in
2625         this file are hierarchical.
2626
2627           max
2628                 The number of times the cgroup's resource usage was
2629                 about to go over the max boundary.
2630
2631 Migration and Ownership
2632 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2633
2634 A miscellaneous scalar resource is charged to the cgroup in which it is used
2635 first, and stays charged to that cgroup until that resource is freed. Migrating
2636 a process to a different cgroup does not move the charge to the destination
2637 cgroup where the process has moved.
2638
2639 Others
2640 ------
2641
2642 perf_event
2643 ~~~~~~~~~~
2644
2645 perf_event controller, if not mounted on a legacy hierarchy, is
2646 automatically enabled on the v2 hierarchy so that perf events can
2647 always be filtered by cgroup v2 path.  The controller can still be
2648 moved to a legacy hierarchy after v2 hierarchy is populated.
2649
2650
2651 Non-normative information
2652 -------------------------
2653
2654 This section contains information that isn't considered to be a part of
2655 the stable kernel API and so is subject to change.
2656
2657
2658 CPU controller root cgroup process behaviour
2659 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2660
2661 When distributing CPU cycles in the root cgroup each thread in this
2662 cgroup is treated as if it was hosted in a separate child cgroup of the
2663 root cgroup. This child cgroup weight is dependent on its thread nice
2664 level.
2665
2666 For details of this mapping see sched_prio_to_weight array in
2667 kernel/sched/core.c file (values from this array should be scaled
2668 appropriately so the neutral - nice 0 - value is 100 instead of 1024).
2669
2670
2671 IO controller root cgroup process behaviour
2672 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2673
2674 Root cgroup processes are hosted in an implicit leaf child node.
2675 When distributing IO resources this implicit child node is taken into
2676 account as if it was a normal child cgroup of the root cgroup with a
2677 weight value of 200.
2678
2679
2680 Namespace
2681 =========
2682
2683 Basics
2684 ------
2685
2686 cgroup namespace provides a mechanism to virtualize the view of the
2687 "/proc/$PID/cgroup" file and cgroup mounts.  The CLONE_NEWCGROUP clone
2688 flag can be used with clone(2) and unshare(2) to create a new cgroup
2689 namespace.  The process running inside the cgroup namespace will have
2690 its "/proc/$PID/cgroup" output restricted to cgroupns root.  The
2691 cgroupns root is the cgroup of the process at the time of creation of
2692 the cgroup namespace.
2693
2694 Without cgroup namespace, the "/proc/$PID/cgroup" file shows the
2695 complete path of the cgroup of a process.  In a container setup where
2696 a set of cgroups and namespaces are intended to isolate processes the
2697 "/proc/$PID/cgroup" file may leak potential system level information
2698 to the isolated processes.  For example::
2699
2700   # cat /proc/self/cgroup
2701   0::/batchjobs/container_id1
2702
2703 The path '/batchjobs/container_id1' can be considered as system-data
2704 and undesirable to expose to the isolated processes.  cgroup namespace
2705 can be used to restrict visibility of this path.  For example, before
2706 creating a cgroup namespace, one would see::
2707
2708   # ls -l /proc/self/ns/cgroup
2709   lrwxrwxrwx 1 root root 0 2014-07-15 10:37 /proc/self/ns/cgroup -> cgroup:[4026531835]
2710   # cat /proc/self/cgroup
2711   0::/batchjobs/container_id1
2712
2713 After unsharing a new namespace, the view changes::
2714
2715   # ls -l /proc/self/ns/cgroup
2716   lrwxrwxrwx 1 root root 0 2014-07-15 10:35 /proc/self/ns/cgroup -> cgroup:[4026532183]
2717   # cat /proc/self/cgroup
2718   0::/
2719
2720 When some thread from a multi-threaded process unshares its cgroup
2721 namespace, the new cgroupns gets applied to the entire process (all
2722 the threads).  This is natural for the v2 hierarchy; however, for the
2723 legacy hierarchies, this may be unexpected.
2724
2725 A cgroup namespace is alive as long as there are processes inside or
2726 mounts pinning it.  When the last usage goes away, the cgroup
2727 namespace is destroyed.  The cgroupns root and the actual cgroups
2728 remain.
2729
2730
2731 The Root and Views
2732 ------------------
2733
2734 The 'cgroupns root' for a cgroup namespace is the cgroup in which the
2735 process calling unshare(2) is running.  For example, if a process in
2736 /batchjobs/container_id1 cgroup calls unshare, cgroup
2737 /batchjobs/container_id1 becomes the cgroupns root.  For the
2738 init_cgroup_ns, this is the real root ('/') cgroup.
2739
2740 The cgroupns root cgroup does not change even if the namespace creator
2741 process later moves to a different cgroup::
2742
2743   # ~/unshare -c # unshare cgroupns in some cgroup
2744   # cat /proc/self/cgroup
2745   0::/
2746   # mkdir sub_cgrp_1
2747   # echo 0 > sub_cgrp_1/cgroup.procs
2748   # cat /proc/self/cgroup
2749   0::/sub_cgrp_1
2750
2751 Each process gets its namespace-specific view of "/proc/$PID/cgroup"
2752
2753 Processes running inside the cgroup namespace will be able to see
2754 cgroup paths (in /proc/self/cgroup) only inside their root cgroup.
2755 From within an unshared cgroupns::
2756
2757   # sleep 100000 &
2758   [1] 7353
2759   # echo 7353 > sub_cgrp_1/cgroup.procs
2760   # cat /proc/7353/cgroup
2761   0::/sub_cgrp_1
2762
2763 From the initial cgroup namespace, the real cgroup path will be
2764 visible::
2765
2766   $ cat /proc/7353/cgroup
2767   0::/batchjobs/container_id1/sub_cgrp_1
2768
2769 From a sibling cgroup namespace (that is, a namespace rooted at a
2770 different cgroup), the cgroup path relative to its own cgroup
2771 namespace root will be shown.  For instance, if PID 7353's cgroup
2772 namespace root is at '/batchjobs/container_id2', then it will see::
2773
2774   # cat /proc/7353/cgroup
2775   0::/../container_id2/sub_cgrp_1
2776
2777 Note that the relative path always starts with '/' to indicate that
2778 its relative to the cgroup namespace root of the caller.
2779
2780
2781 Migration and setns(2)
2782 ----------------------
2783
2784 Processes inside a cgroup namespace can move into and out of the
2785 namespace root if they have proper access to external cgroups.  For
2786 example, from inside a namespace with cgroupns root at
2787 /batchjobs/container_id1, and assuming that the global hierarchy is
2788 still accessible inside cgroupns::
2789
2790   # cat /proc/7353/cgroup
2791   0::/sub_cgrp_1
2792   # echo 7353 > batchjobs/container_id2/cgroup.procs
2793   # cat /proc/7353/cgroup
2794   0::/../container_id2
2795
2796 Note that this kind of setup is not encouraged.  A task inside cgroup
2797 namespace should only be exposed to its own cgroupns hierarchy.
2798
2799 setns(2) to another cgroup namespace is allowed when:
2800
2801 (a) the process has CAP_SYS_ADMIN against its current user namespace
2802 (b) the process has CAP_SYS_ADMIN against the target cgroup
2803     namespace's userns
2804
2805 No implicit cgroup changes happen with attaching to another cgroup
2806 namespace.  It is expected that the someone moves the attaching
2807 process under the target cgroup namespace root.
2808
2809
2810 Interaction with Other Namespaces
2811 ---------------------------------
2812
2813 Namespace specific cgroup hierarchy can be mounted by a process
2814 running inside a non-init cgroup namespace::
2815
2816   # mount -t cgroup2 none $MOUNT_POINT
2817
2818 This will mount the unified cgroup hierarchy with cgroupns root as the
2819 filesystem root.  The process needs CAP_SYS_ADMIN against its user and
2820 mount namespaces.
2821
2822 The virtualization of /proc/self/cgroup file combined with restricting
2823 the view of cgroup hierarchy by namespace-private cgroupfs mount
2824 provides a properly isolated cgroup view inside the container.
2825
2826
2827 Information on Kernel Programming
2828 =================================
2829
2830 This section contains kernel programming information in the areas
2831 where interacting with cgroup is necessary.  cgroup core and
2832 controllers are not covered.
2833
2834
2835 Filesystem Support for Writeback
2836 --------------------------------
2837
2838 A filesystem can support cgroup writeback by updating
2839 address_space_operations->writepage[s]() to annotate bio's using the
2840 following two functions.
2841
2842   wbc_init_bio(@wbc, @bio)
2843         Should be called for each bio carrying writeback data and
2844         associates the bio with the inode's owner cgroup and the
2845         corresponding request queue.  This must be called after
2846         a queue (device) has been associated with the bio and
2847         before submission.
2848
2849   wbc_account_cgroup_owner(@wbc, @page, @bytes)
2850         Should be called for each data segment being written out.
2851         While this function doesn't care exactly when it's called
2852         during the writeback session, it's the easiest and most
2853         natural to call it as data segments are added to a bio.
2854
2855 With writeback bio's annotated, cgroup support can be enabled per
2856 super_block by setting SB_I_CGROUPWB in ->s_iflags.  This allows for
2857 selective disabling of cgroup writeback support which is helpful when
2858 certain filesystem features, e.g. journaled data mode, are
2859 incompatible.
2860
2861 wbc_init_bio() binds the specified bio to its cgroup.  Depending on
2862 the configuration, the bio may be executed at a lower priority and if
2863 the writeback session is holding shared resources, e.g. a journal
2864 entry, may lead to priority inversion.  There is no one easy solution
2865 for the problem.  Filesystems can try to work around specific problem
2866 cases by skipping wbc_init_bio() and using bio_associate_blkg()
2867 directly.
2868
2869
2870 Deprecated v1 Core Features
2871 ===========================
2872
2873 - Multiple hierarchies including named ones are not supported.
2874
2875 - All v1 mount options are not supported.
2876
2877 - The "tasks" file is removed and "cgroup.procs" is not sorted.
2878
2879 - "cgroup.clone_children" is removed.
2880
2881 - /proc/cgroups is meaningless for v2.  Use "cgroup.controllers" file
2882   at the root instead.
2883
2884
2885 Issues with v1 and Rationales for v2
2886 ====================================
2887
2888 Multiple Hierarchies
2889 --------------------
2890
2891 cgroup v1 allowed an arbitrary number of hierarchies and each
2892 hierarchy could host any number of controllers.  While this seemed to
2893 provide a high level of flexibility, it wasn't useful in practice.
2894
2895 For example, as there is only one instance of each controller, utility
2896 type controllers such as freezer which can be useful in all
2897 hierarchies could only be used in one.  The issue is exacerbated by
2898 the fact that controllers couldn't be moved to another hierarchy once
2899 hierarchies were populated.  Another issue was that all controllers
2900 bound to a hierarchy were forced to have exactly the same view of the
2901 hierarchy.  It wasn't possible to vary the granularity depending on
2902 the specific controller.
2903
2904 In practice, these issues heavily limited which controllers could be
2905 put on the same hierarchy and most configurations resorted to putting
2906 each controller on its own hierarchy.  Only closely related ones, such
2907 as the cpu and cpuacct controllers, made sense to be put on the same
2908 hierarchy.  This often meant that userland ended up managing multiple
2909 similar hierarchies repeating the same steps on each hierarchy
2910 whenever a hierarchy management operation was necessary.
2911
2912 Furthermore, support for multiple hierarchies came at a steep cost.
2913 It greatly complicated cgroup core implementation but more importantly
2914 the support for multiple hierarchies restricted how cgroup could be
2915 used in general and what controllers was able to do.
2916
2917 There was no limit on how many hierarchies there might be, which meant
2918 that a thread's cgroup membership couldn't be described in finite
2919 length.  The key might contain any number of entries and was unlimited
2920 in length, which made it highly awkward to manipulate and led to
2921 addition of controllers which existed only to identify membership,
2922 which in turn exacerbated the original problem of proliferating number
2923 of hierarchies.
2924
2925 Also, as a controller couldn't have any expectation regarding the
2926 topologies of hierarchies other controllers might be on, each
2927 controller had to assume that all other controllers were attached to
2928 completely orthogonal hierarchies.  This made it impossible, or at
2929 least very cumbersome, for controllers to cooperate with each other.
2930
2931 In most use cases, putting controllers on hierarchies which are
2932 completely orthogonal to each other isn't necessary.  What usually is
2933 called for is the ability to have differing levels of granularity
2934 depending on the specific controller.  In other words, hierarchy may
2935 be collapsed from leaf towards root when viewed from specific
2936 controllers.  For example, a given configuration might not care about
2937 how memory is distributed beyond a certain level while still wanting
2938 to control how CPU cycles are distributed.
2939
2940
2941 Thread Granularity
2942 ------------------
2943
2944 cgroup v1 allowed threads of a process to belong to different cgroups.
2945 This didn't make sense for some controllers and those controllers
2946 ended up implementing different ways to ignore such situations but
2947 much more importantly it blurred the line between API exposed to
2948 individual applications and system management interface.
2949
2950 Generally, in-process knowledge is available only to the process
2951 itself; thus, unlike service-level organization of processes,
2952 categorizing threads of a process requires active participation from
2953 the application which owns the target process.
2954
2955 cgroup v1 had an ambiguously defined delegation model which got abused
2956 in combination with thread granularity.  cgroups were delegated to
2957 individual applications so that they can create and manage their own
2958 sub-hierarchies and control resource distributions along them.  This
2959 effectively raised cgroup to the status of a syscall-like API exposed
2960 to lay programs.
2961
2962 First of all, cgroup has a fundamentally inadequate interface to be
2963 exposed this way.  For a process to access its own knobs, it has to
2964 extract the path on the target hierarchy from /proc/self/cgroup,
2965 construct the path by appending the name of the knob to the path, open
2966 and then read and/or write to it.  This is not only extremely clunky
2967 and unusual but also inherently racy.  There is no conventional way to
2968 define transaction across the required steps and nothing can guarantee
2969 that the process would actually be operating on its own sub-hierarchy.
2970
2971 cgroup controllers implemented a number of knobs which would never be
2972 accepted as public APIs because they were just adding control knobs to
2973 system-management pseudo filesystem.  cgroup ended up with interface
2974 knobs which were not properly abstracted or refined and directly
2975 revealed kernel internal details.  These knobs got exposed to
2976 individual applications through the ill-defined delegation mechanism
2977 effectively abusing cgroup as a shortcut to implementing public APIs
2978 without going through the required scrutiny.
2979
2980 This was painful for both userland and kernel.  Userland ended up with
2981 misbehaving and poorly abstracted interfaces and kernel exposing and
2982 locked into constructs inadvertently.
2983
2984
2985 Competition Between Inner Nodes and Threads
2986 -------------------------------------------
2987
2988 cgroup v1 allowed threads to be in any cgroups which created an
2989 interesting problem where threads belonging to a parent cgroup and its
2990 children cgroups competed for resources.  This was nasty as two
2991 different types of entities competed and there was no obvious way to
2992 settle it.  Different controllers did different things.
2993
2994 The cpu controller considered threads and cgroups as equivalents and
2995 mapped nice levels to cgroup weights.  This worked for some cases but
2996 fell flat when children wanted to be allocated specific ratios of CPU
2997 cycles and the number of internal threads fluctuated - the ratios
2998 constantly changed as the number of competing entities fluctuated.
2999 There also were other issues.  The mapping from nice level to weight
3000 wasn't obvious or universal, and there were various other knobs which
3001 simply weren't available for threads.
3002
3003 The io controller implicitly created a hidden leaf node for each
3004 cgroup to host the threads.  The hidden leaf had its own copies of all
3005 the knobs with ``leaf_`` prefixed.  While this allowed equivalent
3006 control over internal threads, it was with serious drawbacks.  It
3007 always added an extra layer of nesting which wouldn't be necessary
3008 otherwise, made the interface messy and significantly complicated the
3009 implementation.
3010
3011 The memory controller didn't have a way to control what happened
3012 between internal tasks and child cgroups and the behavior was not
3013 clearly defined.  There were attempts to add ad-hoc behaviors and
3014 knobs to tailor the behavior to specific workloads which would have
3015 led to problems extremely difficult to resolve in the long term.
3016
3017 Multiple controllers struggled with internal tasks and came up with
3018 different ways to deal with it; unfortunately, all the approaches were
3019 severely flawed and, furthermore, the widely different behaviors
3020 made cgroup as a whole highly inconsistent.
3021
3022 This clearly is a problem which needs to be addressed from cgroup core
3023 in a uniform way.
3024
3025
3026 Other Interface Issues
3027 ----------------------
3028
3029 cgroup v1 grew without oversight and developed a large number of
3030 idiosyncrasies and inconsistencies.  One issue on the cgroup core side
3031 was how an empty cgroup was notified - a userland helper binary was
3032 forked and executed for each event.  The event delivery wasn't
3033 recursive or delegatable.  The limitations of the mechanism also led
3034 to in-kernel event delivery filtering mechanism further complicating
3035 the interface.
3036
3037 Controller interfaces were problematic too.  An extreme example is
3038 controllers completely ignoring hierarchical organization and treating
3039 all cgroups as if they were all located directly under the root
3040 cgroup.  Some controllers exposed a large amount of inconsistent
3041 implementation details to userland.
3042
3043 There also was no consistency across controllers.  When a new cgroup
3044 was created, some controllers defaulted to not imposing extra
3045 restrictions while others disallowed any resource usage until
3046 explicitly configured.  Configuration knobs for the same type of
3047 control used widely differing naming schemes and formats.  Statistics
3048 and information knobs were named arbitrarily and used different
3049 formats and units even in the same controller.
3050
3051 cgroup v2 establishes common conventions where appropriate and updates
3052 controllers so that they expose minimal and consistent interfaces.
3053
3054
3055 Controller Issues and Remedies
3056 ------------------------------
3057
3058 Memory
3059 ~~~~~~
3060
3061 The original lower boundary, the soft limit, is defined as a limit
3062 that is per default unset.  As a result, the set of cgroups that
3063 global reclaim prefers is opt-in, rather than opt-out.  The costs for
3064 optimizing these mostly negative lookups are so high that the
3065 implementation, despite its enormous size, does not even provide the
3066 basic desirable behavior.  First off, the soft limit has no
3067 hierarchical meaning.  All configured groups are organized in a global
3068 rbtree and treated like equal peers, regardless where they are located
3069 in the hierarchy.  This makes subtree delegation impossible.  Second,
3070 the soft limit reclaim pass is so aggressive that it not just
3071 introduces high allocation latencies into the system, but also impacts
3072 system performance due to overreclaim, to the point where the feature
3073 becomes self-defeating.
3074
3075 The memory.low boundary on the other hand is a top-down allocated
3076 reserve.  A cgroup enjoys reclaim protection when it's within its
3077 effective low, which makes delegation of subtrees possible. It also
3078 enjoys having reclaim pressure proportional to its overage when
3079 above its effective low.
3080
3081 The original high boundary, the hard limit, is defined as a strict
3082 limit that can not budge, even if the OOM killer has to be called.
3083 But this generally goes against the goal of making the most out of the
3084 available memory.  The memory consumption of workloads varies during
3085 runtime, and that requires users to overcommit.  But doing that with a
3086 strict upper limit requires either a fairly accurate prediction of the
3087 working set size or adding slack to the limit.  Since working set size
3088 estimation is hard and error prone, and getting it wrong results in
3089 OOM kills, most users tend to err on the side of a looser limit and
3090 end up wasting precious resources.
3091
3092 The memory.high boundary on the other hand can be set much more
3093 conservatively.  When hit, it throttles allocations by forcing them
3094 into direct reclaim to work off the excess, but it never invokes the
3095 OOM killer.  As a result, a high boundary that is chosen too
3096 aggressively will not terminate the processes, but instead it will
3097 lead to gradual performance degradation.  The user can monitor this
3098 and make corrections until the minimal memory footprint that still
3099 gives acceptable performance is found.
3100
3101 In extreme cases, with many concurrent allocations and a complete
3102 breakdown of reclaim progress within the group, the high boundary can
3103 be exceeded.  But even then it's mostly better to satisfy the
3104 allocation from the slack available in other groups or the rest of the
3105 system than killing the group.  Otherwise, memory.max is there to
3106 limit this type of spillover and ultimately contain buggy or even
3107 malicious applications.
3108
3109 Setting the original memory.limit_in_bytes below the current usage was
3110 subject to a race condition, where concurrent charges could cause the
3111 limit setting to fail. memory.max on the other hand will first set the
3112 limit to prevent new charges, and then reclaim and OOM kill until the
3113 new limit is met - or the task writing to memory.max is killed.
3114
3115 The combined memory+swap accounting and limiting is replaced by real
3116 control over swap space.
3117
3118 The main argument for a combined memory+swap facility in the original
3119 cgroup design was that global or parental pressure would always be
3120 able to swap all anonymous memory of a child group, regardless of the
3121 child's own (possibly untrusted) configuration.  However, untrusted
3122 groups can sabotage swapping by other means - such as referencing its
3123 anonymous memory in a tight loop - and an admin can not assume full
3124 swappability when overcommitting untrusted jobs.
3125
3126 For trusted jobs, on the other hand, a combined counter is not an
3127 intuitive userspace interface, and it flies in the face of the idea
3128 that cgroup controllers should account and limit specific physical
3129 resources.  Swap space is a resource like all others in the system,
3130 and that's why unified hierarchy allows distributing it separately.