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