Merge tag 'pwm/for-6.4-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/thierry...
[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 .. _cgroupv2-limits-distributor:
623
624 Limits
625 ------
626
627 A child can only consume up to the configured amount of the resource.
628 Limits can be over-committed - the sum of the limits of children can
629 exceed the amount of resource available to the parent.
630
631 Limits are in the range [0, max] and defaults to "max", which is noop.
632
633 As limits can be over-committed, all configuration combinations are
634 valid and there is no reason to reject configuration changes or
635 process migrations.
636
637 "io.max" limits the maximum BPS and/or IOPS that a cgroup can consume
638 on an IO device and is an example of this type.
639
640 .. _cgroupv2-protections-distributor:
641
642 Protections
643 -----------
644
645 A cgroup is protected up to the configured amount of the resource
646 as long as the usages of all its ancestors are under their
647 protected levels.  Protections can be hard guarantees or best effort
648 soft boundaries.  Protections can also be over-committed in which case
649 only up to the amount available to the parent is protected among
650 children.
651
652 Protections are in the range [0, max] and defaults to 0, which is
653 noop.
654
655 As protections can be over-committed, all configuration combinations
656 are valid and there is no reason to reject configuration changes or
657 process migrations.
658
659 "memory.low" implements best-effort memory protection and is an
660 example of this type.
661
662
663 Allocations
664 -----------
665
666 A cgroup is exclusively allocated a certain amount of a finite
667 resource.  Allocations can't be over-committed - the sum of the
668 allocations of children can not exceed the amount of resource
669 available to the parent.
670
671 Allocations are in the range [0, max] and defaults to 0, which is no
672 resource.
673
674 As allocations can't be over-committed, some configuration
675 combinations are invalid and should be rejected.  Also, if the
676 resource is mandatory for execution of processes, process migrations
677 may be rejected.
678
679 "cpu.rt.max" hard-allocates realtime slices and is an example of this
680 type.
681
682
683 Interface Files
684 ===============
685
686 Format
687 ------
688
689 All interface files should be in one of the following formats whenever
690 possible::
691
692   New-line separated values
693   (when only one value can be written at once)
694
695         VAL0\n
696         VAL1\n
697         ...
698
699   Space separated values
700   (when read-only or multiple values can be written at once)
701
702         VAL0 VAL1 ...\n
703
704   Flat keyed
705
706         KEY0 VAL0\n
707         KEY1 VAL1\n
708         ...
709
710   Nested keyed
711
712         KEY0 SUB_KEY0=VAL00 SUB_KEY1=VAL01...
713         KEY1 SUB_KEY0=VAL10 SUB_KEY1=VAL11...
714         ...
715
716 For a writable file, the format for writing should generally match
717 reading; however, controllers may allow omitting later fields or
718 implement restricted shortcuts for most common use cases.
719
720 For both flat and nested keyed files, only the values for a single key
721 can be written at a time.  For nested keyed files, the sub key pairs
722 may be specified in any order and not all pairs have to be specified.
723
724
725 Conventions
726 -----------
727
728 - Settings for a single feature should be contained in a single file.
729
730 - The root cgroup should be exempt from resource control and thus
731   shouldn't have resource control interface files.
732
733 - The default time unit is microseconds.  If a different unit is ever
734   used, an explicit unit suffix must be present.
735
736 - A parts-per quantity should use a percentage decimal with at least
737   two digit fractional part - e.g. 13.40.
738
739 - If a controller implements weight based resource distribution, its
740   interface file should be named "weight" and have the range [1,
741   10000] with 100 as the default.  The values are chosen to allow
742   enough and symmetric bias in both directions while keeping it
743   intuitive (the default is 100%).
744
745 - If a controller implements an absolute resource guarantee and/or
746   limit, the interface files should be named "min" and "max"
747   respectively.  If a controller implements best effort resource
748   guarantee and/or limit, the interface files should be named "low"
749   and "high" respectively.
750
751   In the above four control files, the special token "max" should be
752   used to represent upward infinity for both reading and writing.
753
754 - If a setting has a configurable default value and keyed specific
755   overrides, the default entry should be keyed with "default" and
756   appear as the first entry in the file.
757
758   The default value can be updated by writing either "default $VAL" or
759   "$VAL".
760
761   When writing to update a specific override, "default" can be used as
762   the value to indicate removal of the override.  Override entries
763   with "default" as the value must not appear when read.
764
765   For example, a setting which is keyed by major:minor device numbers
766   with integer values may look like the following::
767
768     # cat cgroup-example-interface-file
769     default 150
770     8:0 300
771
772   The default value can be updated by::
773
774     # echo 125 > cgroup-example-interface-file
775
776   or::
777
778     # echo "default 125" > cgroup-example-interface-file
779
780   An override can be set by::
781
782     # echo "8:16 170" > cgroup-example-interface-file
783
784   and cleared by::
785
786     # echo "8:0 default" > cgroup-example-interface-file
787     # cat cgroup-example-interface-file
788     default 125
789     8:16 170
790
791 - For events which are not very high frequency, an interface file
792   "events" should be created which lists event key value pairs.
793   Whenever a notifiable event happens, file modified event should be
794   generated on the file.
795
796
797 Core Interface Files
798 --------------------
799
800 All cgroup core files are prefixed with "cgroup."
801
802   cgroup.type
803         A read-write single value file which exists on non-root
804         cgroups.
805
806         When read, it indicates the current type of the cgroup, which
807         can be one of the following values.
808
809         - "domain" : A normal valid domain cgroup.
810
811         - "domain threaded" : A threaded domain cgroup which is
812           serving as the root of a threaded subtree.
813
814         - "domain invalid" : A cgroup which is in an invalid state.
815           It can't be populated or have controllers enabled.  It may
816           be allowed to become a threaded cgroup.
817
818         - "threaded" : A threaded cgroup which is a member of a
819           threaded subtree.
820
821         A cgroup can be turned into a threaded cgroup by writing
822         "threaded" to this file.
823
824   cgroup.procs
825         A read-write new-line separated values file which exists on
826         all cgroups.
827
828         When read, it lists the PIDs of all processes which belong to
829         the cgroup one-per-line.  The PIDs are not ordered and the
830         same PID may show up more than once if the process got moved
831         to another cgroup and then back or the PID got recycled while
832         reading.
833
834         A PID can be written to migrate the process associated with
835         the PID to the cgroup.  The writer should match all of the
836         following conditions.
837
838         - It must have write access to the "cgroup.procs" file.
839
840         - It must have write access to the "cgroup.procs" file of the
841           common ancestor of the source and destination cgroups.
842
843         When delegating a sub-hierarchy, write access to this file
844         should be granted along with the containing directory.
845
846         In a threaded cgroup, reading this file fails with EOPNOTSUPP
847         as all the processes belong to the thread root.  Writing is
848         supported and moves every thread of the process to the cgroup.
849
850   cgroup.threads
851         A read-write new-line separated values file which exists on
852         all cgroups.
853
854         When read, it lists the TIDs of all threads which belong to
855         the cgroup one-per-line.  The TIDs are not ordered and the
856         same TID may show up more than once if the thread got moved to
857         another cgroup and then back or the TID got recycled while
858         reading.
859
860         A TID can be written to migrate the thread associated with the
861         TID to the cgroup.  The writer should match all of the
862         following conditions.
863
864         - It must have write access to the "cgroup.threads" file.
865
866         - The cgroup that the thread is currently in must be in the
867           same resource domain as the destination cgroup.
868
869         - It must have write access to the "cgroup.procs" file of the
870           common ancestor of the source and destination cgroups.
871
872         When delegating a sub-hierarchy, write access to this file
873         should be granted along with the containing directory.
874
875   cgroup.controllers
876         A read-only space separated values file which exists on all
877         cgroups.
878
879         It shows space separated list of all controllers available to
880         the cgroup.  The controllers are not ordered.
881
882   cgroup.subtree_control
883         A read-write space separated values file which exists on all
884         cgroups.  Starts out empty.
885
886         When read, it shows space separated list of the controllers
887         which are enabled to control resource distribution from the
888         cgroup to its children.
889
890         Space separated list of controllers prefixed with '+' or '-'
891         can be written to enable or disable controllers.  A controller
892         name prefixed with '+' enables the controller and '-'
893         disables.  If a controller appears more than once on the list,
894         the last one is effective.  When multiple enable and disable
895         operations are specified, either all succeed or all fail.
896
897   cgroup.events
898         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
899         The following entries are defined.  Unless specified
900         otherwise, a value change in this file generates a file
901         modified event.
902
903           populated
904                 1 if the cgroup or its descendants contains any live
905                 processes; otherwise, 0.
906           frozen
907                 1 if the cgroup is frozen; otherwise, 0.
908
909   cgroup.max.descendants
910         A read-write single value files.  The default is "max".
911
912         Maximum allowed number of descent cgroups.
913         If the actual number of descendants is equal or larger,
914         an attempt to create a new cgroup in the hierarchy will fail.
915
916   cgroup.max.depth
917         A read-write single value files.  The default is "max".
918
919         Maximum allowed descent depth below the current cgroup.
920         If the actual descent depth is equal or larger,
921         an attempt to create a new child cgroup will fail.
922
923   cgroup.stat
924         A read-only flat-keyed file with the following entries:
925
926           nr_descendants
927                 Total number of visible descendant cgroups.
928
929           nr_dying_descendants
930                 Total number of dying descendant cgroups. A cgroup becomes
931                 dying after being deleted by a user. The cgroup will remain
932                 in dying state for some time undefined time (which can depend
933                 on system load) before being completely destroyed.
934
935                 A process can't enter a dying cgroup under any circumstances,
936                 a dying cgroup can't revive.
937
938                 A dying cgroup can consume system resources not exceeding
939                 limits, which were active at the moment of cgroup deletion.
940
941   cgroup.freeze
942         A read-write single value file which exists on non-root cgroups.
943         Allowed values are "0" and "1". The default is "0".
944
945         Writing "1" to the file causes freezing of the cgroup and all
946         descendant cgroups. This means that all belonging processes will
947         be stopped and will not run until the cgroup will be explicitly
948         unfrozen. Freezing of the cgroup may take some time; when this action
949         is completed, the "frozen" value in the cgroup.events control file
950         will be updated to "1" and the corresponding notification will be
951         issued.
952
953         A cgroup can be frozen either by its own settings, or by settings
954         of any ancestor cgroups. If any of ancestor cgroups is frozen, the
955         cgroup will remain frozen.
956
957         Processes in the frozen cgroup can be killed by a fatal signal.
958         They also can enter and leave a frozen cgroup: either by an explicit
959         move by a user, or if freezing of the cgroup races with fork().
960         If a process is moved to a frozen cgroup, it stops. If a process is
961         moved out of a frozen cgroup, it becomes running.
962
963         Frozen status of a cgroup doesn't affect any cgroup tree operations:
964         it's possible to delete a frozen (and empty) cgroup, as well as
965         create new sub-cgroups.
966
967   cgroup.kill
968         A write-only single value file which exists in non-root cgroups.
969         The only allowed value is "1".
970
971         Writing "1" to the file causes the cgroup and all descendant cgroups to
972         be killed. This means that all processes located in the affected cgroup
973         tree will be killed via SIGKILL.
974
975         Killing a cgroup tree will deal with concurrent forks appropriately and
976         is protected against migrations.
977
978         In a threaded cgroup, writing this file fails with EOPNOTSUPP as
979         killing cgroups is a process directed operation, i.e. it affects
980         the whole thread-group.
981
982   cgroup.pressure
983         A read-write single value file that allowed values are "0" and "1".
984         The default is "1".
985
986         Writing "0" to the file will disable the cgroup PSI accounting.
987         Writing "1" to the file will re-enable the cgroup PSI accounting.
988
989         This control attribute is not hierarchical, so disable or enable PSI
990         accounting in a cgroup does not affect PSI accounting in descendants
991         and doesn't need pass enablement via ancestors from root.
992
993         The reason this control attribute exists is that PSI accounts stalls for
994         each cgroup separately and aggregates it at each level of the hierarchy.
995         This may cause non-negligible overhead for some workloads when under
996         deep level of the hierarchy, in which case this control attribute can
997         be used to disable PSI accounting in the non-leaf cgroups.
998
999   irq.pressure
1000         A read-write nested-keyed file.
1001
1002         Shows pressure stall information for IRQ/SOFTIRQ. See
1003         :ref:`Documentation/accounting/psi.rst <psi>` for details.
1004
1005 Controllers
1006 ===========
1007
1008 .. _cgroup-v2-cpu:
1009
1010 CPU
1011 ---
1012
1013 The "cpu" controllers regulates distribution of CPU cycles.  This
1014 controller implements weight and absolute bandwidth limit models for
1015 normal scheduling policy and absolute bandwidth allocation model for
1016 realtime scheduling policy.
1017
1018 In all the above models, cycles distribution is defined only on a temporal
1019 base and it does not account for the frequency at which tasks are executed.
1020 The (optional) utilization clamping support allows to hint the schedutil
1021 cpufreq governor about the minimum desired frequency which should always be
1022 provided by a CPU, as well as the maximum desired frequency, which should not
1023 be exceeded by a CPU.
1024
1025 WARNING: cgroup2 doesn't yet support control of realtime processes and
1026 the cpu controller can only be enabled when all RT processes are in
1027 the root cgroup.  Be aware that system management software may already
1028 have placed RT processes into nonroot cgroups during the system boot
1029 process, and these processes may need to be moved to the root cgroup
1030 before the cpu controller can be enabled.
1031
1032
1033 CPU Interface Files
1034 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1035
1036 All time durations are in microseconds.
1037
1038   cpu.stat
1039         A read-only flat-keyed file.
1040         This file exists whether the controller is enabled or not.
1041
1042         It always reports the following three stats:
1043
1044         - usage_usec
1045         - user_usec
1046         - system_usec
1047
1048         and the following three when the controller is enabled:
1049
1050         - nr_periods
1051         - nr_throttled
1052         - throttled_usec
1053         - nr_bursts
1054         - burst_usec
1055
1056   cpu.weight
1057         A read-write single value file which exists on non-root
1058         cgroups.  The default is "100".
1059
1060         The weight in the range [1, 10000].
1061
1062   cpu.weight.nice
1063         A read-write single value file which exists on non-root
1064         cgroups.  The default is "0".
1065
1066         The nice value is in the range [-20, 19].
1067
1068         This interface file is an alternative interface for
1069         "cpu.weight" and allows reading and setting weight using the
1070         same values used by nice(2).  Because the range is smaller and
1071         granularity is coarser for the nice values, the read value is
1072         the closest approximation of the current weight.
1073
1074   cpu.max
1075         A read-write two value file which exists on non-root cgroups.
1076         The default is "max 100000".
1077
1078         The maximum bandwidth limit.  It's in the following format::
1079
1080           $MAX $PERIOD
1081
1082         which indicates that the group may consume up to $MAX in each
1083         $PERIOD duration.  "max" for $MAX indicates no limit.  If only
1084         one number is written, $MAX is updated.
1085
1086   cpu.max.burst
1087         A read-write single value file which exists on non-root
1088         cgroups.  The default is "0".
1089
1090         The burst in the range [0, $MAX].
1091
1092   cpu.pressure
1093         A read-write nested-keyed file.
1094
1095         Shows pressure stall information for CPU. See
1096         :ref:`Documentation/accounting/psi.rst <psi>` for details.
1097
1098   cpu.uclamp.min
1099         A read-write single value file which exists on non-root cgroups.
1100         The default is "0", i.e. no utilization boosting.
1101
1102         The requested minimum utilization (protection) as a percentage
1103         rational number, e.g. 12.34 for 12.34%.
1104
1105         This interface allows reading and setting minimum utilization clamp
1106         values similar to the sched_setattr(2). This minimum utilization
1107         value is used to clamp the task specific minimum utilization clamp.
1108
1109         The requested minimum utilization (protection) is always capped by
1110         the current value for the maximum utilization (limit), i.e.
1111         `cpu.uclamp.max`.
1112
1113   cpu.uclamp.max
1114         A read-write single value file which exists on non-root cgroups.
1115         The default is "max". i.e. no utilization capping
1116
1117         The requested maximum utilization (limit) as a percentage rational
1118         number, e.g. 98.76 for 98.76%.
1119
1120         This interface allows reading and setting maximum utilization clamp
1121         values similar to the sched_setattr(2). This maximum utilization
1122         value is used to clamp the task specific maximum utilization clamp.
1123
1124
1125
1126 Memory
1127 ------
1128
1129 The "memory" controller regulates distribution of memory.  Memory is
1130 stateful and implements both limit and protection models.  Due to the
1131 intertwining between memory usage and reclaim pressure and the
1132 stateful nature of memory, the distribution model is relatively
1133 complex.
1134
1135 While not completely water-tight, all major memory usages by a given
1136 cgroup are tracked so that the total memory consumption can be
1137 accounted and controlled to a reasonable extent.  Currently, the
1138 following types of memory usages are tracked.
1139
1140 - Userland memory - page cache and anonymous memory.
1141
1142 - Kernel data structures such as dentries and inodes.
1143
1144 - TCP socket buffers.
1145
1146 The above list may expand in the future for better coverage.
1147
1148
1149 Memory Interface Files
1150 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1151
1152 All memory amounts are in bytes.  If a value which is not aligned to
1153 PAGE_SIZE is written, the value may be rounded up to the closest
1154 PAGE_SIZE multiple when read back.
1155
1156   memory.current
1157         A read-only single value file which exists on non-root
1158         cgroups.
1159
1160         The total amount of memory currently being used by the cgroup
1161         and its descendants.
1162
1163   memory.min
1164         A read-write single value file which exists on non-root
1165         cgroups.  The default is "0".
1166
1167         Hard memory protection.  If the memory usage of a cgroup
1168         is within its effective min boundary, the cgroup's memory
1169         won't be reclaimed under any conditions. If there is no
1170         unprotected reclaimable memory available, OOM killer
1171         is invoked. Above the effective min boundary (or
1172         effective low boundary if it is higher), pages are reclaimed
1173         proportionally to the overage, reducing reclaim pressure for
1174         smaller overages.
1175
1176         Effective min boundary is limited by memory.min values of
1177         all ancestor cgroups. If there is memory.min 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.min.
1182
1183         Putting more memory than generally available under this
1184         protection is discouraged and may lead to constant OOMs.
1185
1186         If a memory cgroup is not populated with processes,
1187         its memory.min is ignored.
1188
1189   memory.low
1190         A read-write single value file which exists on non-root
1191         cgroups.  The default is "0".
1192
1193         Best-effort memory protection.  If the memory usage of a
1194         cgroup is within its effective low boundary, the cgroup's
1195         memory won't be reclaimed unless there is no reclaimable
1196         memory available in unprotected cgroups.
1197         Above the effective low boundary (or 
1198         effective min boundary if it is higher), pages are reclaimed
1199         proportionally to the overage, reducing reclaim pressure for
1200         smaller overages.
1201
1202         Effective low boundary is limited by memory.low values of
1203         all ancestor cgroups. If there is memory.low overcommitment
1204         (child cgroup or cgroups are requiring more protected memory
1205         than parent will allow), then each child cgroup will get
1206         the part of parent's protection proportional to its
1207         actual memory usage below memory.low.
1208
1209         Putting more memory than generally available under this
1210         protection is discouraged.
1211
1212   memory.high
1213         A read-write single value file which exists on non-root
1214         cgroups.  The default is "max".
1215
1216         Memory usage throttle limit.  This is the main mechanism to
1217         control memory usage of a cgroup.  If a cgroup's usage goes
1218         over the high boundary, the processes of the cgroup are
1219         throttled and put under heavy reclaim pressure.
1220
1221         Going over the high limit never invokes the OOM killer and
1222         under extreme conditions the limit may be breached.
1223
1224   memory.max
1225         A read-write single value file which exists on non-root
1226         cgroups.  The default is "max".
1227
1228         Memory usage hard limit.  This is the final protection
1229         mechanism.  If a cgroup's memory usage reaches this limit and
1230         can't be reduced, the OOM killer is invoked in the cgroup.
1231         Under certain circumstances, the usage may go over the limit
1232         temporarily.
1233
1234         In default configuration regular 0-order allocations always
1235         succeed unless OOM killer chooses current task as a victim.
1236
1237         Some kinds of allocations don't invoke the OOM killer.
1238         Caller could retry them differently, return into userspace
1239         as -ENOMEM or silently ignore in cases like disk readahead.
1240
1241         This is the ultimate protection mechanism.  As long as the
1242         high limit is used and monitored properly, this limit's
1243         utility is limited to providing the final safety net.
1244
1245   memory.reclaim
1246         A write-only nested-keyed file which exists for all cgroups.
1247
1248         This is a simple interface to trigger memory reclaim in the
1249         target cgroup.
1250
1251         This file accepts a single key, the number of bytes to reclaim.
1252         No nested keys are currently supported.
1253
1254         Example::
1255
1256           echo "1G" > memory.reclaim
1257
1258         The interface can be later extended with nested keys to
1259         configure the reclaim behavior. For example, specify the
1260         type of memory to reclaim from (anon, file, ..).
1261
1262         Please note that the kernel can over or under reclaim from
1263         the target cgroup. If less bytes are reclaimed than the
1264         specified amount, -EAGAIN is returned.
1265
1266         Please note that the proactive reclaim (triggered by this
1267         interface) is not meant to indicate memory pressure on the
1268         memory cgroup. Therefore socket memory balancing triggered by
1269         the memory reclaim normally is not exercised in this case.
1270         This means that the networking layer will not adapt based on
1271         reclaim induced by memory.reclaim.
1272
1273   memory.peak
1274         A read-only single value file which exists on non-root
1275         cgroups.
1276
1277         The max memory usage recorded for the cgroup and its
1278         descendants since the creation of the cgroup.
1279
1280   memory.oom.group
1281         A read-write single value file which exists on non-root
1282         cgroups.  The default value is "0".
1283
1284         Determines whether the cgroup should be treated as
1285         an indivisible workload by the OOM killer. If set,
1286         all tasks belonging to the cgroup or to its descendants
1287         (if the memory cgroup is not a leaf cgroup) are killed
1288         together or not at all. This can be used to avoid
1289         partial kills to guarantee workload integrity.
1290
1291         Tasks with the OOM protection (oom_score_adj set to -1000)
1292         are treated as an exception and are never killed.
1293
1294         If the OOM killer is invoked in a cgroup, it's not going
1295         to kill any tasks outside of this cgroup, regardless
1296         memory.oom.group values of ancestor cgroups.
1297
1298   memory.events
1299         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1300         The following entries are defined.  Unless specified
1301         otherwise, a value change in this file generates a file
1302         modified event.
1303
1304         Note that all fields in this file are hierarchical and the
1305         file modified event can be generated due to an event down the
1306         hierarchy. For the local events at the cgroup level see
1307         memory.events.local.
1308
1309           low
1310                 The number of times the cgroup is reclaimed due to
1311                 high memory pressure even though its usage is under
1312                 the low boundary.  This usually indicates that the low
1313                 boundary is over-committed.
1314
1315           high
1316                 The number of times processes of the cgroup are
1317                 throttled and routed to perform direct memory reclaim
1318                 because the high memory boundary was exceeded.  For a
1319                 cgroup whose memory usage is capped by the high limit
1320                 rather than global memory pressure, this event's
1321                 occurrences are expected.
1322
1323           max
1324                 The number of times the cgroup's memory usage was
1325                 about to go over the max boundary.  If direct reclaim
1326                 fails to bring it down, the cgroup goes to OOM state.
1327
1328           oom
1329                 The number of time the cgroup's memory usage was
1330                 reached the limit and allocation was about to fail.
1331
1332                 This event is not raised if the OOM killer is not
1333                 considered as an option, e.g. for failed high-order
1334                 allocations or if caller asked to not retry attempts.
1335
1336           oom_kill
1337                 The number of processes belonging to this cgroup
1338                 killed by any kind of OOM killer.
1339
1340           oom_group_kill
1341                 The number of times a group OOM has occurred.
1342
1343   memory.events.local
1344         Similar to memory.events but the fields in the file are local
1345         to the cgroup i.e. not hierarchical. The file modified event
1346         generated on this file reflects only the local events.
1347
1348   memory.stat
1349         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1350
1351         This breaks down the cgroup's memory footprint into different
1352         types of memory, type-specific details, and other information
1353         on the state and past events of the memory management system.
1354
1355         All memory amounts are in bytes.
1356
1357         The entries are ordered to be human readable, and new entries
1358         can show up in the middle. Don't rely on items remaining in a
1359         fixed position; use the keys to look up specific values!
1360
1361         If the entry has no per-node counter (or not show in the
1362         memory.numa_stat). We use 'npn' (non-per-node) as the tag
1363         to indicate that it will not show in the memory.numa_stat.
1364
1365           anon
1366                 Amount of memory used in anonymous mappings such as
1367                 brk(), sbrk(), and mmap(MAP_ANONYMOUS)
1368
1369           file
1370                 Amount of memory used to cache filesystem data,
1371                 including tmpfs and shared memory.
1372
1373           kernel (npn)
1374                 Amount of total kernel memory, including
1375                 (kernel_stack, pagetables, percpu, vmalloc, slab) in
1376                 addition to other kernel memory use cases.
1377
1378           kernel_stack
1379                 Amount of memory allocated to kernel stacks.
1380
1381           pagetables
1382                 Amount of memory allocated for page tables.
1383
1384           sec_pagetables
1385                 Amount of memory allocated for secondary page tables,
1386                 this currently includes KVM mmu allocations on x86
1387                 and arm64.
1388
1389           percpu (npn)
1390                 Amount of memory used for storing per-cpu kernel
1391                 data structures.
1392
1393           sock (npn)
1394                 Amount of memory used in network transmission buffers
1395
1396           vmalloc (npn)
1397                 Amount of memory used for vmap backed memory.
1398
1399           shmem
1400                 Amount of cached filesystem data that is swap-backed,
1401                 such as tmpfs, shm segments, shared anonymous mmap()s
1402
1403           zswap
1404                 Amount of memory consumed by the zswap compression backend.
1405
1406           zswapped
1407                 Amount of application memory swapped out to zswap.
1408
1409           file_mapped
1410                 Amount of cached filesystem data mapped with mmap()
1411
1412           file_dirty
1413                 Amount of cached filesystem data that was modified but
1414                 not yet written back to disk
1415
1416           file_writeback
1417                 Amount of cached filesystem data that was modified and
1418                 is currently being written back to disk
1419
1420           swapcached
1421                 Amount of swap cached in memory. The swapcache is accounted
1422                 against both memory and swap usage.
1423
1424           anon_thp
1425                 Amount of memory used in anonymous mappings backed by
1426                 transparent hugepages
1427
1428           file_thp
1429                 Amount of cached filesystem data backed by transparent
1430                 hugepages
1431
1432           shmem_thp
1433                 Amount of shm, tmpfs, shared anonymous mmap()s backed by
1434                 transparent hugepages
1435
1436           inactive_anon, active_anon, inactive_file, active_file, unevictable
1437                 Amount of memory, swap-backed and filesystem-backed,
1438                 on the internal memory management lists used by the
1439                 page reclaim algorithm.
1440
1441                 As these represent internal list state (eg. shmem pages are on anon
1442                 memory management lists), inactive_foo + active_foo may not be equal to
1443                 the value for the foo counter, since the foo counter is type-based, not
1444                 list-based.
1445
1446           slab_reclaimable
1447                 Part of "slab" that might be reclaimed, such as
1448                 dentries and inodes.
1449
1450           slab_unreclaimable
1451                 Part of "slab" that cannot be reclaimed on memory
1452                 pressure.
1453
1454           slab (npn)
1455                 Amount of memory used for storing in-kernel data
1456                 structures.
1457
1458           workingset_refault_anon
1459                 Number of refaults of previously evicted anonymous pages.
1460
1461           workingset_refault_file
1462                 Number of refaults of previously evicted file pages.
1463
1464           workingset_activate_anon
1465                 Number of refaulted anonymous pages that were immediately
1466                 activated.
1467
1468           workingset_activate_file
1469                 Number of refaulted file pages that were immediately activated.
1470
1471           workingset_restore_anon
1472                 Number of restored anonymous pages which have been detected as
1473                 an active workingset before they got reclaimed.
1474
1475           workingset_restore_file
1476                 Number of restored file pages which have been detected as an
1477                 active workingset before they got reclaimed.
1478
1479           workingset_nodereclaim
1480                 Number of times a shadow node has been reclaimed
1481
1482           pgscan (npn)
1483                 Amount of scanned pages (in an inactive LRU list)
1484
1485           pgsteal (npn)
1486                 Amount of reclaimed pages
1487
1488           pgscan_kswapd (npn)
1489                 Amount of scanned pages by kswapd (in an inactive LRU list)
1490
1491           pgscan_direct (npn)
1492                 Amount of scanned pages directly  (in an inactive LRU list)
1493
1494           pgscan_khugepaged (npn)
1495                 Amount of scanned pages by khugepaged  (in an inactive LRU list)
1496
1497           pgsteal_kswapd (npn)
1498                 Amount of reclaimed pages by kswapd
1499
1500           pgsteal_direct (npn)
1501                 Amount of reclaimed pages directly
1502
1503           pgsteal_khugepaged (npn)
1504                 Amount of reclaimed pages by khugepaged
1505
1506           pgfault (npn)
1507                 Total number of page faults incurred
1508
1509           pgmajfault (npn)
1510                 Number of major page faults incurred
1511
1512           pgrefill (npn)
1513                 Amount of scanned pages (in an active LRU list)
1514
1515           pgactivate (npn)
1516                 Amount of pages moved to the active LRU list
1517
1518           pgdeactivate (npn)
1519                 Amount of pages moved to the inactive LRU list
1520
1521           pglazyfree (npn)
1522                 Amount of pages postponed to be freed under memory pressure
1523
1524           pglazyfreed (npn)
1525                 Amount of reclaimed lazyfree pages
1526
1527           thp_fault_alloc (npn)
1528                 Number of transparent hugepages which were allocated to satisfy
1529                 a page fault. This counter is not present when CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1530                 is not set.
1531
1532           thp_collapse_alloc (npn)
1533                 Number of transparent hugepages which were allocated to allow
1534                 collapsing an existing range of pages. This counter is not
1535                 present when CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE is not set.
1536
1537   memory.numa_stat
1538         A read-only nested-keyed file which exists on non-root cgroups.
1539
1540         This breaks down the cgroup's memory footprint into different
1541         types of memory, type-specific details, and other information
1542         per node on the state of the memory management system.
1543
1544         This is useful for providing visibility into the NUMA locality
1545         information within an memcg since the pages are allowed to be
1546         allocated from any physical node. One of the use case is evaluating
1547         application performance by combining this information with the
1548         application's CPU allocation.
1549
1550         All memory amounts are in bytes.
1551
1552         The output format of memory.numa_stat is::
1553
1554           type N0=<bytes in node 0> N1=<bytes in node 1> ...
1555
1556         The entries are ordered to be human readable, and new entries
1557         can show up in the middle. Don't rely on items remaining in a
1558         fixed position; use the keys to look up specific values!
1559
1560         The entries can refer to the memory.stat.
1561
1562   memory.swap.current
1563         A read-only single value file which exists on non-root
1564         cgroups.
1565
1566         The total amount of swap currently being used by the cgroup
1567         and its descendants.
1568
1569   memory.swap.high
1570         A read-write single value file which exists on non-root
1571         cgroups.  The default is "max".
1572
1573         Swap usage throttle limit.  If a cgroup's swap usage exceeds
1574         this limit, all its further allocations will be throttled to
1575         allow userspace to implement custom out-of-memory procedures.
1576
1577         This limit marks a point of no return for the cgroup. It is NOT
1578         designed to manage the amount of swapping a workload does
1579         during regular operation. Compare to memory.swap.max, which
1580         prohibits swapping past a set amount, but lets the cgroup
1581         continue unimpeded as long as other memory can be reclaimed.
1582
1583         Healthy workloads are not expected to reach this limit.
1584
1585   memory.swap.max
1586         A read-write single value file which exists on non-root
1587         cgroups.  The default is "max".
1588
1589         Swap usage hard limit.  If a cgroup's swap usage reaches this
1590         limit, anonymous memory of the cgroup will not be swapped out.
1591
1592   memory.swap.events
1593         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1594         The following entries are defined.  Unless specified
1595         otherwise, a value change in this file generates a file
1596         modified event.
1597
1598           high
1599                 The number of times the cgroup's swap usage was over
1600                 the high threshold.
1601
1602           max
1603                 The number of times the cgroup's swap usage was about
1604                 to go over the max boundary and swap allocation
1605                 failed.
1606
1607           fail
1608                 The number of times swap allocation failed either
1609                 because of running out of swap system-wide or max
1610                 limit.
1611
1612         When reduced under the current usage, the existing swap
1613         entries are reclaimed gradually and the swap usage may stay
1614         higher than the limit for an extended period of time.  This
1615         reduces the impact on the workload and memory management.
1616
1617   memory.zswap.current
1618         A read-only single value file which exists on non-root
1619         cgroups.
1620
1621         The total amount of memory consumed by the zswap compression
1622         backend.
1623
1624   memory.zswap.max
1625         A read-write single value file which exists on non-root
1626         cgroups.  The default is "max".
1627
1628         Zswap usage hard limit. If a cgroup's zswap pool reaches this
1629         limit, it will refuse to take any more stores before existing
1630         entries fault back in or are written out to disk.
1631
1632   memory.pressure
1633         A read-only nested-keyed file.
1634
1635         Shows pressure stall information for memory. See
1636         :ref:`Documentation/accounting/psi.rst <psi>` for details.
1637
1638
1639 Usage Guidelines
1640 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1641
1642 "memory.high" is the main mechanism to control memory usage.
1643 Over-committing on high limit (sum of high limits > available memory)
1644 and letting global memory pressure to distribute memory according to
1645 usage is a viable strategy.
1646
1647 Because breach of the high limit doesn't trigger the OOM killer but
1648 throttles the offending cgroup, a management agent has ample
1649 opportunities to monitor and take appropriate actions such as granting
1650 more memory or terminating the workload.
1651
1652 Determining whether a cgroup has enough memory is not trivial as
1653 memory usage doesn't indicate whether the workload can benefit from
1654 more memory.  For example, a workload which writes data received from
1655 network to a file can use all available memory but can also operate as
1656 performant with a small amount of memory.  A measure of memory
1657 pressure - how much the workload is being impacted due to lack of
1658 memory - is necessary to determine whether a workload needs more
1659 memory; unfortunately, memory pressure monitoring mechanism isn't
1660 implemented yet.
1661
1662
1663 Memory Ownership
1664 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1665
1666 A memory area is charged to the cgroup which instantiated it and stays
1667 charged to the cgroup until the area is released.  Migrating a process
1668 to a different cgroup doesn't move the memory usages that it
1669 instantiated while in the previous cgroup to the new cgroup.
1670
1671 A memory area may be used by processes belonging to different cgroups.
1672 To which cgroup the area will be charged is in-deterministic; however,
1673 over time, the memory area is likely to end up in a cgroup which has
1674 enough memory allowance to avoid high reclaim pressure.
1675
1676 If a cgroup sweeps a considerable amount of memory which is expected
1677 to be accessed repeatedly by other cgroups, it may make sense to use
1678 POSIX_FADV_DONTNEED to relinquish the ownership of memory areas
1679 belonging to the affected files to ensure correct memory ownership.
1680
1681
1682 IO
1683 --
1684
1685 The "io" controller regulates the distribution of IO resources.  This
1686 controller implements both weight based and absolute bandwidth or IOPS
1687 limit distribution; however, weight based distribution is available
1688 only if cfq-iosched is in use and neither scheme is available for
1689 blk-mq devices.
1690
1691
1692 IO Interface Files
1693 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1694
1695   io.stat
1696         A read-only nested-keyed file.
1697
1698         Lines are keyed by $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.
1699         The following nested keys are defined.
1700
1701           ======        =====================
1702           rbytes        Bytes read
1703           wbytes        Bytes written
1704           rios          Number of read IOs
1705           wios          Number of write IOs
1706           dbytes        Bytes discarded
1707           dios          Number of discard IOs
1708           ======        =====================
1709
1710         An example read output follows::
1711
1712           8:16 rbytes=1459200 wbytes=314773504 rios=192 wios=353 dbytes=0 dios=0
1713           8:0 rbytes=90430464 wbytes=299008000 rios=8950 wios=1252 dbytes=50331648 dios=3021
1714
1715   io.cost.qos
1716         A read-write nested-keyed file which exists only on the root
1717         cgroup.
1718
1719         This file configures the Quality of Service of the IO cost
1720         model based controller (CONFIG_BLK_CGROUP_IOCOST) which
1721         currently implements "io.weight" proportional control.  Lines
1722         are keyed by $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.  The
1723         line for a given device is populated on the first write for
1724         the device on "io.cost.qos" or "io.cost.model".  The following
1725         nested keys are defined.
1726
1727           ======        =====================================
1728           enable        Weight-based control enable
1729           ctrl          "auto" or "user"
1730           rpct          Read latency percentile    [0, 100]
1731           rlat          Read latency threshold
1732           wpct          Write latency percentile   [0, 100]
1733           wlat          Write latency threshold
1734           min           Minimum scaling percentage [1, 10000]
1735           max           Maximum scaling percentage [1, 10000]
1736           ======        =====================================
1737
1738         The controller is disabled by default and can be enabled by
1739         setting "enable" to 1.  "rpct" and "wpct" parameters default
1740         to zero and the controller uses internal device saturation
1741         state to adjust the overall IO rate between "min" and "max".
1742
1743         When a better control quality is needed, latency QoS
1744         parameters can be configured.  For example::
1745
1746           8:16 enable=1 ctrl=auto rpct=95.00 rlat=75000 wpct=95.00 wlat=150000 min=50.00 max=150.0
1747
1748         shows that on sdb, the controller is enabled, will consider
1749         the device saturated if the 95th percentile of read completion
1750         latencies is above 75ms or write 150ms, and adjust the overall
1751         IO issue rate between 50% and 150% accordingly.
1752
1753         The lower the saturation point, the better the latency QoS at
1754         the cost of aggregate bandwidth.  The narrower the allowed
1755         adjustment range between "min" and "max", the more conformant
1756         to the cost model the IO behavior.  Note that the IO issue
1757         base rate may be far off from 100% and setting "min" and "max"
1758         blindly can lead to a significant loss of device capacity or
1759         control quality.  "min" and "max" are useful for regulating
1760         devices which show wide temporary behavior changes - e.g. a
1761         ssd which accepts writes at the line speed for a while and
1762         then completely stalls for multiple seconds.
1763
1764         When "ctrl" is "auto", the parameters are controlled by the
1765         kernel and may change automatically.  Setting "ctrl" to "user"
1766         or setting any of the percentile and latency parameters puts
1767         it into "user" mode and disables the automatic changes.  The
1768         automatic mode can be restored by setting "ctrl" to "auto".
1769
1770   io.cost.model
1771         A read-write nested-keyed file which exists only on the root
1772         cgroup.
1773
1774         This file configures the cost model of the IO cost model based
1775         controller (CONFIG_BLK_CGROUP_IOCOST) which currently
1776         implements "io.weight" proportional control.  Lines are keyed
1777         by $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.  The line for a
1778         given device is populated on the first write for the device on
1779         "io.cost.qos" or "io.cost.model".  The following nested keys
1780         are defined.
1781
1782           =====         ================================
1783           ctrl          "auto" or "user"
1784           model         The cost model in use - "linear"
1785           =====         ================================
1786
1787         When "ctrl" is "auto", the kernel may change all parameters
1788         dynamically.  When "ctrl" is set to "user" or any other
1789         parameters are written to, "ctrl" become "user" and the
1790         automatic changes are disabled.
1791
1792         When "model" is "linear", the following model parameters are
1793         defined.
1794
1795           ============= ========================================
1796           [r|w]bps      The maximum sequential IO throughput
1797           [r|w]seqiops  The maximum 4k sequential IOs per second
1798           [r|w]randiops The maximum 4k random IOs per second
1799           ============= ========================================
1800
1801         From the above, the builtin linear model determines the base
1802         costs of a sequential and random IO and the cost coefficient
1803         for the IO size.  While simple, this model can cover most
1804         common device classes acceptably.
1805
1806         The IO cost model isn't expected to be accurate in absolute
1807         sense and is scaled to the device behavior dynamically.
1808
1809         If needed, tools/cgroup/iocost_coef_gen.py can be used to
1810         generate device-specific coefficients.
1811
1812   io.weight
1813         A read-write flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1814         The default is "default 100".
1815
1816         The first line is the default weight applied to devices
1817         without specific override.  The rest are overrides keyed by
1818         $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.  The weights are in
1819         the range [1, 10000] and specifies the relative amount IO time
1820         the cgroup can use in relation to its siblings.
1821
1822         The default weight can be updated by writing either "default
1823         $WEIGHT" or simply "$WEIGHT".  Overrides can be set by writing
1824         "$MAJ:$MIN $WEIGHT" and unset by writing "$MAJ:$MIN default".
1825
1826         An example read output follows::
1827
1828           default 100
1829           8:16 200
1830           8:0 50
1831
1832   io.max
1833         A read-write nested-keyed file which exists on non-root
1834         cgroups.
1835
1836         BPS and IOPS based IO limit.  Lines are keyed by $MAJ:$MIN
1837         device numbers and not ordered.  The following nested keys are
1838         defined.
1839
1840           =====         ==================================
1841           rbps          Max read bytes per second
1842           wbps          Max write bytes per second
1843           riops         Max read IO operations per second
1844           wiops         Max write IO operations per second
1845           =====         ==================================
1846
1847         When writing, any number of nested key-value pairs can be
1848         specified in any order.  "max" can be specified as the value
1849         to remove a specific limit.  If the same key is specified
1850         multiple times, the outcome is undefined.
1851
1852         BPS and IOPS are measured in each IO direction and IOs are
1853         delayed if limit is reached.  Temporary bursts are allowed.
1854
1855         Setting read limit at 2M BPS and write at 120 IOPS for 8:16::
1856
1857           echo "8:16 rbps=2097152 wiops=120" > io.max
1858
1859         Reading returns the following::
1860
1861           8:16 rbps=2097152 wbps=max riops=max wiops=120
1862
1863         Write IOPS limit can be removed by writing the following::
1864
1865           echo "8:16 wiops=max" > io.max
1866
1867         Reading now returns the following::
1868
1869           8:16 rbps=2097152 wbps=max riops=max wiops=max
1870
1871   io.pressure
1872         A read-only nested-keyed file.
1873
1874         Shows pressure stall information for IO. See
1875         :ref:`Documentation/accounting/psi.rst <psi>` for details.
1876
1877
1878 Writeback
1879 ~~~~~~~~~
1880
1881 Page cache is dirtied through buffered writes and shared mmaps and
1882 written asynchronously to the backing filesystem by the writeback
1883 mechanism.  Writeback sits between the memory and IO domains and
1884 regulates the proportion of dirty memory by balancing dirtying and
1885 write IOs.
1886
1887 The io controller, in conjunction with the memory controller,
1888 implements control of page cache writeback IOs.  The memory controller
1889 defines the memory domain that dirty memory ratio is calculated and
1890 maintained for and the io controller defines the io domain which
1891 writes out dirty pages for the memory domain.  Both system-wide and
1892 per-cgroup dirty memory states are examined and the more restrictive
1893 of the two is enforced.
1894
1895 cgroup writeback requires explicit support from the underlying
1896 filesystem.  Currently, cgroup writeback is implemented on ext2, ext4,
1897 btrfs, f2fs, and xfs.  On other filesystems, all writeback IOs are 
1898 attributed to the root cgroup.
1899
1900 There are inherent differences in memory and writeback management
1901 which affects how cgroup ownership is tracked.  Memory is tracked per
1902 page while writeback per inode.  For the purpose of writeback, an
1903 inode is assigned to a cgroup and all IO requests to write dirty pages
1904 from the inode are attributed to that cgroup.
1905
1906 As cgroup ownership for memory is tracked per page, there can be pages
1907 which are associated with different cgroups than the one the inode is
1908 associated with.  These are called foreign pages.  The writeback
1909 constantly keeps track of foreign pages and, if a particular foreign
1910 cgroup becomes the majority over a certain period of time, switches
1911 the ownership of the inode to that cgroup.
1912
1913 While this model is enough for most use cases where a given inode is
1914 mostly dirtied by a single cgroup even when the main writing cgroup
1915 changes over time, use cases where multiple cgroups write to a single
1916 inode simultaneously are not supported well.  In such circumstances, a
1917 significant portion of IOs are likely to be attributed incorrectly.
1918 As memory controller assigns page ownership on the first use and
1919 doesn't update it until the page is released, even if writeback
1920 strictly follows page ownership, multiple cgroups dirtying overlapping
1921 areas wouldn't work as expected.  It's recommended to avoid such usage
1922 patterns.
1923
1924 The sysctl knobs which affect writeback behavior are applied to cgroup
1925 writeback as follows.
1926
1927   vm.dirty_background_ratio, vm.dirty_ratio
1928         These ratios apply the same to cgroup writeback with the
1929         amount of available memory capped by limits imposed by the
1930         memory controller and system-wide clean memory.
1931
1932   vm.dirty_background_bytes, vm.dirty_bytes
1933         For cgroup writeback, this is calculated into ratio against
1934         total available memory and applied the same way as
1935         vm.dirty[_background]_ratio.
1936
1937
1938 IO Latency
1939 ~~~~~~~~~~
1940
1941 This is a cgroup v2 controller for IO workload protection.  You provide a group
1942 with a latency target, and if the average latency exceeds that target the
1943 controller will throttle any peers that have a lower latency target than the
1944 protected workload.
1945
1946 The limits are only applied at the peer level in the hierarchy.  This means that
1947 in the diagram below, only groups A, B, and C will influence each other, and
1948 groups D and F will influence each other.  Group G will influence nobody::
1949
1950                         [root]
1951                 /          |            \
1952                 A          B            C
1953                /  \        |
1954               D    F       G
1955
1956
1957 So the ideal way to configure this is to set io.latency in groups A, B, and C.
1958 Generally you do not want to set a value lower than the latency your device
1959 supports.  Experiment to find the value that works best for your workload.
1960 Start at higher than the expected latency for your device and watch the
1961 avg_lat value in io.stat for your workload group to get an idea of the
1962 latency you see during normal operation.  Use the avg_lat value as a basis for
1963 your real setting, setting at 10-15% higher than the value in io.stat.
1964
1965 How IO Latency Throttling Works
1966 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1967
1968 io.latency is work conserving; so as long as everybody is meeting their latency
1969 target the controller doesn't do anything.  Once a group starts missing its
1970 target it begins throttling any peer group that has a higher target than itself.
1971 This throttling takes 2 forms:
1972
1973 - Queue depth throttling.  This is the number of outstanding IO's a group is
1974   allowed to have.  We will clamp down relatively quickly, starting at no limit
1975   and going all the way down to 1 IO at a time.
1976
1977 - Artificial delay induction.  There are certain types of IO that cannot be
1978   throttled without possibly adversely affecting higher priority groups.  This
1979   includes swapping and metadata IO.  These types of IO are allowed to occur
1980   normally, however they are "charged" to the originating group.  If the
1981   originating group is being throttled you will see the use_delay and delay
1982   fields in io.stat increase.  The delay value is how many microseconds that are
1983   being added to any process that runs in this group.  Because this number can
1984   grow quite large if there is a lot of swapping or metadata IO occurring we
1985   limit the individual delay events to 1 second at a time.
1986
1987 Once the victimized group starts meeting its latency target again it will start
1988 unthrottling any peer groups that were throttled previously.  If the victimized
1989 group simply stops doing IO the global counter will unthrottle appropriately.
1990
1991 IO Latency Interface Files
1992 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1993
1994   io.latency
1995         This takes a similar format as the other controllers.
1996
1997                 "MAJOR:MINOR target=<target time in microseconds>"
1998
1999   io.stat
2000         If the controller is enabled you will see extra stats in io.stat in
2001         addition to the normal ones.
2002
2003           depth
2004                 This is the current queue depth for the group.
2005
2006           avg_lat
2007                 This is an exponential moving average with a decay rate of 1/exp
2008                 bound by the sampling interval.  The decay rate interval can be
2009                 calculated by multiplying the win value in io.stat by the
2010                 corresponding number of samples based on the win value.
2011
2012           win
2013                 The sampling window size in milliseconds.  This is the minimum
2014                 duration of time between evaluation events.  Windows only elapse
2015                 with IO activity.  Idle periods extend the most recent window.
2016
2017 IO Priority
2018 ~~~~~~~~~~~
2019
2020 A single attribute controls the behavior of the I/O priority cgroup policy,
2021 namely the blkio.prio.class attribute. The following values are accepted for
2022 that attribute:
2023
2024   no-change
2025         Do not modify the I/O priority class.
2026
2027   none-to-rt
2028         For requests that do not have an I/O priority class (NONE),
2029         change the I/O priority class into RT. Do not modify
2030         the I/O priority class of other requests.
2031
2032   restrict-to-be
2033         For requests that do not have an I/O priority class or that have I/O
2034         priority class RT, change it into BE. Do not modify the I/O priority
2035         class of requests that have priority class IDLE.
2036
2037   idle
2038         Change the I/O priority class of all requests into IDLE, the lowest
2039         I/O priority class.
2040
2041 The following numerical values are associated with the I/O priority policies:
2042
2043 +-------------+---+
2044 | no-change   | 0 |
2045 +-------------+---+
2046 | none-to-rt  | 1 |
2047 +-------------+---+
2048 | rt-to-be    | 2 |
2049 +-------------+---+
2050 | all-to-idle | 3 |
2051 +-------------+---+
2052
2053 The numerical value that corresponds to each I/O priority class is as follows:
2054
2055 +-------------------------------+---+
2056 | IOPRIO_CLASS_NONE             | 0 |
2057 +-------------------------------+---+
2058 | IOPRIO_CLASS_RT (real-time)   | 1 |
2059 +-------------------------------+---+
2060 | IOPRIO_CLASS_BE (best effort) | 2 |
2061 +-------------------------------+---+
2062 | IOPRIO_CLASS_IDLE             | 3 |
2063 +-------------------------------+---+
2064
2065 The algorithm to set the I/O priority class for a request is as follows:
2066
2067 - Translate the I/O priority class policy into a number.
2068 - Change the request I/O priority class into the maximum of the I/O priority
2069   class policy number and the numerical I/O priority class.
2070
2071 PID
2072 ---
2073
2074 The process number controller is used to allow a cgroup to stop any
2075 new tasks from being fork()'d or clone()'d after a specified limit is
2076 reached.
2077
2078 The number of tasks in a cgroup can be exhausted in ways which other
2079 controllers cannot prevent, thus warranting its own controller.  For
2080 example, a fork bomb is likely to exhaust the number of tasks before
2081 hitting memory restrictions.
2082
2083 Note that PIDs used in this controller refer to TIDs, process IDs as
2084 used by the kernel.
2085
2086
2087 PID Interface Files
2088 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2089
2090   pids.max
2091         A read-write single value file which exists on non-root
2092         cgroups.  The default is "max".
2093
2094         Hard limit of number of processes.
2095
2096   pids.current
2097         A read-only single value file which exists on all cgroups.
2098
2099         The number of processes currently in the cgroup and its
2100         descendants.
2101
2102 Organisational operations are not blocked by cgroup policies, so it is
2103 possible to have pids.current > pids.max.  This can be done by either
2104 setting the limit to be smaller than pids.current, or attaching enough
2105 processes to the cgroup such that pids.current is larger than
2106 pids.max.  However, it is not possible to violate a cgroup PID policy
2107 through fork() or clone(). These will return -EAGAIN if the creation
2108 of a new process would cause a cgroup policy to be violated.
2109
2110
2111 Cpuset
2112 ------
2113
2114 The "cpuset" controller provides a mechanism for constraining
2115 the CPU and memory node placement of tasks to only the resources
2116 specified in the cpuset interface files in a task's current cgroup.
2117 This is especially valuable on large NUMA systems where placing jobs
2118 on properly sized subsets of the systems with careful processor and
2119 memory placement to reduce cross-node memory access and contention
2120 can improve overall system performance.
2121
2122 The "cpuset" controller is hierarchical.  That means the controller
2123 cannot use CPUs or memory nodes not allowed in its parent.
2124
2125
2126 Cpuset Interface Files
2127 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2128
2129   cpuset.cpus
2130         A read-write multiple values file which exists on non-root
2131         cpuset-enabled cgroups.
2132
2133         It lists the requested CPUs to be used by tasks within this
2134         cgroup.  The actual list of CPUs to be granted, however, is
2135         subjected to constraints imposed by its parent and can differ
2136         from the requested CPUs.
2137
2138         The CPU numbers are comma-separated numbers or ranges.
2139         For example::
2140
2141           # cat cpuset.cpus
2142           0-4,6,8-10
2143
2144         An empty value indicates that the cgroup is using the same
2145         setting as the nearest cgroup ancestor with a non-empty
2146         "cpuset.cpus" or all the available CPUs if none is found.
2147
2148         The value of "cpuset.cpus" stays constant until the next update
2149         and won't be affected by any CPU hotplug events.
2150
2151   cpuset.cpus.effective
2152         A read-only multiple values file which exists on all
2153         cpuset-enabled cgroups.
2154
2155         It lists the onlined CPUs that are actually granted to this
2156         cgroup by its parent.  These CPUs are allowed to be used by
2157         tasks within the current cgroup.
2158
2159         If "cpuset.cpus" is empty, the "cpuset.cpus.effective" file shows
2160         all the CPUs from the parent cgroup that can be available to
2161         be used by this cgroup.  Otherwise, it should be a subset of
2162         "cpuset.cpus" unless none of the CPUs listed in "cpuset.cpus"
2163         can be granted.  In this case, it will be treated just like an
2164         empty "cpuset.cpus".
2165
2166         Its value will be affected by CPU hotplug events.
2167
2168   cpuset.mems
2169         A read-write multiple values file which exists on non-root
2170         cpuset-enabled cgroups.
2171
2172         It lists the requested memory nodes to be used by tasks within
2173         this cgroup.  The actual list of memory nodes granted, however,
2174         is subjected to constraints imposed by its parent and can differ
2175         from the requested memory nodes.
2176
2177         The memory node numbers are comma-separated numbers or ranges.
2178         For example::
2179
2180           # cat cpuset.mems
2181           0-1,3
2182
2183         An empty value indicates that the cgroup is using the same
2184         setting as the nearest cgroup ancestor with a non-empty
2185         "cpuset.mems" or all the available memory nodes if none
2186         is found.
2187
2188         The value of "cpuset.mems" stays constant until the next update
2189         and won't be affected by any memory nodes hotplug events.
2190
2191         Setting a non-empty value to "cpuset.mems" causes memory of
2192         tasks within the cgroup to be migrated to the designated nodes if
2193         they are currently using memory outside of the designated nodes.
2194
2195         There is a cost for this memory migration.  The migration
2196         may not be complete and some memory pages may be left behind.
2197         So it is recommended that "cpuset.mems" should be set properly
2198         before spawning new tasks into the cpuset.  Even if there is
2199         a need to change "cpuset.mems" with active tasks, it shouldn't
2200         be done frequently.
2201
2202   cpuset.mems.effective
2203         A read-only multiple values file which exists on all
2204         cpuset-enabled cgroups.
2205
2206         It lists the onlined memory nodes that are actually granted to
2207         this cgroup by its parent. These memory nodes are allowed to
2208         be used by tasks within the current cgroup.
2209
2210         If "cpuset.mems" is empty, it shows all the memory nodes from the
2211         parent cgroup that will be available to be used by this cgroup.
2212         Otherwise, it should be a subset of "cpuset.mems" unless none of
2213         the memory nodes listed in "cpuset.mems" can be granted.  In this
2214         case, it will be treated just like an empty "cpuset.mems".
2215
2216         Its value will be affected by memory nodes hotplug events.
2217
2218   cpuset.cpus.partition
2219         A read-write single value file which exists on non-root
2220         cpuset-enabled cgroups.  This flag is owned by the parent cgroup
2221         and is not delegatable.
2222
2223         It accepts only the following input values when written to.
2224
2225           ==========    =====================================
2226           "member"      Non-root member of a partition
2227           "root"        Partition root
2228           "isolated"    Partition root without load balancing
2229           ==========    =====================================
2230
2231         The root cgroup is always a partition root and its state
2232         cannot be changed.  All other non-root cgroups start out as
2233         "member".
2234
2235         When set to "root", the current cgroup is the root of a new
2236         partition or scheduling domain that comprises itself and all
2237         its descendants except those that are separate partition roots
2238         themselves and their descendants.
2239
2240         When set to "isolated", the CPUs in that partition root will
2241         be in an isolated state without any load balancing from the
2242         scheduler.  Tasks placed in such a partition with multiple
2243         CPUs should be carefully distributed and bound to each of the
2244         individual CPUs for optimal performance.
2245
2246         The value shown in "cpuset.cpus.effective" of a partition root
2247         is the CPUs that the partition root can dedicate to a potential
2248         new child partition root. The new child subtracts available
2249         CPUs from its parent "cpuset.cpus.effective".
2250
2251         A partition root ("root" or "isolated") can be in one of the
2252         two possible states - valid or invalid.  An invalid partition
2253         root is in a degraded state where some state information may
2254         be retained, but behaves more like a "member".
2255
2256         All possible state transitions among "member", "root" and
2257         "isolated" are allowed.
2258
2259         On read, the "cpuset.cpus.partition" file can show the following
2260         values.
2261
2262           ============================= =====================================
2263           "member"                      Non-root member of a partition
2264           "root"                        Partition root
2265           "isolated"                    Partition root without load balancing
2266           "root invalid (<reason>)"     Invalid partition root
2267           "isolated invalid (<reason>)" Invalid isolated partition root
2268           ============================= =====================================
2269
2270         In the case of an invalid partition root, a descriptive string on
2271         why the partition is invalid is included within parentheses.
2272
2273         For a partition root to become valid, the following conditions
2274         must be met.
2275
2276         1) The "cpuset.cpus" is exclusive with its siblings , i.e. they
2277            are not shared by any of its siblings (exclusivity rule).
2278         2) The parent cgroup is a valid partition root.
2279         3) The "cpuset.cpus" is not empty and must contain at least
2280            one of the CPUs from parent's "cpuset.cpus", i.e. they overlap.
2281         4) The "cpuset.cpus.effective" cannot be empty unless there is
2282            no task associated with this partition.
2283
2284         External events like hotplug or changes to "cpuset.cpus" can
2285         cause a valid partition root to become invalid and vice versa.
2286         Note that a task cannot be moved to a cgroup with empty
2287         "cpuset.cpus.effective".
2288
2289         For a valid partition root with the sibling cpu exclusivity
2290         rule enabled, changes made to "cpuset.cpus" that violate the
2291         exclusivity rule will invalidate the partition as well as its
2292         sibling partitions with conflicting cpuset.cpus values. So
2293         care must be taking in changing "cpuset.cpus".
2294
2295         A valid non-root parent partition may distribute out all its CPUs
2296         to its child partitions when there is no task associated with it.
2297
2298         Care must be taken to change a valid partition root to
2299         "member" as all its child partitions, if present, will become
2300         invalid causing disruption to tasks running in those child
2301         partitions. These inactivated partitions could be recovered if
2302         their parent is switched back to a partition root with a proper
2303         set of "cpuset.cpus".
2304
2305         Poll and inotify events are triggered whenever the state of
2306         "cpuset.cpus.partition" changes.  That includes changes caused
2307         by write to "cpuset.cpus.partition", cpu hotplug or other
2308         changes that modify the validity status of the partition.
2309         This will allow user space agents to monitor unexpected changes
2310         to "cpuset.cpus.partition" without the need to do continuous
2311         polling.
2312
2313
2314 Device controller
2315 -----------------
2316
2317 Device controller manages access to device files. It includes both
2318 creation of new device files (using mknod), and access to the
2319 existing device files.
2320
2321 Cgroup v2 device controller has no interface files and is implemented
2322 on top of cgroup BPF. To control access to device files, a user may
2323 create bpf programs of type BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE and attach
2324 them to cgroups with BPF_CGROUP_DEVICE flag. On an attempt to access a
2325 device file, corresponding BPF programs will be executed, and depending
2326 on the return value the attempt will succeed or fail with -EPERM.
2327
2328 A BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE program takes a pointer to the
2329 bpf_cgroup_dev_ctx structure, which describes the device access attempt:
2330 access type (mknod/read/write) and device (type, major and minor numbers).
2331 If the program returns 0, the attempt fails with -EPERM, otherwise it
2332 succeeds.
2333
2334 An example of BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE program may be found in
2335 tools/testing/selftests/bpf/progs/dev_cgroup.c in the kernel source tree.
2336
2337
2338 RDMA
2339 ----
2340
2341 The "rdma" controller regulates the distribution and accounting of
2342 RDMA resources.
2343
2344 RDMA Interface Files
2345 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2346
2347   rdma.max
2348         A readwrite nested-keyed file that exists for all the cgroups
2349         except root that describes current configured resource limit
2350         for a RDMA/IB device.
2351
2352         Lines are keyed by device name and are not ordered.
2353         Each line contains space separated resource name and its configured
2354         limit that can be distributed.
2355
2356         The following nested keys are defined.
2357
2358           ==========    =============================
2359           hca_handle    Maximum number of HCA Handles
2360           hca_object    Maximum number of HCA Objects
2361           ==========    =============================
2362
2363         An example for mlx4 and ocrdma device follows::
2364
2365           mlx4_0 hca_handle=2 hca_object=2000
2366           ocrdma1 hca_handle=3 hca_object=max
2367
2368   rdma.current
2369         A read-only file that describes current resource usage.
2370         It exists for all the cgroup except root.
2371
2372         An example for mlx4 and ocrdma device follows::
2373
2374           mlx4_0 hca_handle=1 hca_object=20
2375           ocrdma1 hca_handle=1 hca_object=23
2376
2377 HugeTLB
2378 -------
2379
2380 The HugeTLB controller allows to limit the HugeTLB usage per control group and
2381 enforces the controller limit during page fault.
2382
2383 HugeTLB Interface Files
2384 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2385
2386   hugetlb.<hugepagesize>.current
2387         Show current usage for "hugepagesize" hugetlb.  It exists for all
2388         the cgroup except root.
2389
2390   hugetlb.<hugepagesize>.max
2391         Set/show the hard limit of "hugepagesize" hugetlb usage.
2392         The default value is "max".  It exists for all the cgroup except root.
2393
2394   hugetlb.<hugepagesize>.events
2395         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
2396
2397           max
2398                 The number of allocation failure due to HugeTLB limit
2399
2400   hugetlb.<hugepagesize>.events.local
2401         Similar to hugetlb.<hugepagesize>.events but the fields in the file
2402         are local to the cgroup i.e. not hierarchical. The file modified event
2403         generated on this file reflects only the local events.
2404
2405   hugetlb.<hugepagesize>.numa_stat
2406         Similar to memory.numa_stat, it shows the numa information of the
2407         hugetlb pages of <hugepagesize> in this cgroup.  Only active in
2408         use hugetlb pages are included.  The per-node values are in bytes.
2409
2410 Misc
2411 ----
2412
2413 The Miscellaneous cgroup provides the resource limiting and tracking
2414 mechanism for the scalar resources which cannot be abstracted like the other
2415 cgroup resources. Controller is enabled by the CONFIG_CGROUP_MISC config
2416 option.
2417
2418 A resource can be added to the controller via enum misc_res_type{} in the
2419 include/linux/misc_cgroup.h file and the corresponding name via misc_res_name[]
2420 in the kernel/cgroup/misc.c file. Provider of the resource must set its
2421 capacity prior to using the resource by calling misc_cg_set_capacity().
2422
2423 Once a capacity is set then the resource usage can be updated using charge and
2424 uncharge APIs. All of the APIs to interact with misc controller are in
2425 include/linux/misc_cgroup.h.
2426
2427 Misc Interface Files
2428 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2429
2430 Miscellaneous controller provides 3 interface files. If two misc resources (res_a and res_b) are registered then:
2431
2432   misc.capacity
2433         A read-only flat-keyed file shown only in the root cgroup.  It shows
2434         miscellaneous scalar resources available on the platform along with
2435         their quantities::
2436
2437           $ cat misc.capacity
2438           res_a 50
2439           res_b 10
2440
2441   misc.current
2442         A read-only flat-keyed file shown in the non-root cgroups.  It shows
2443         the current usage of the resources in the cgroup and its children.::
2444
2445           $ cat misc.current
2446           res_a 3
2447           res_b 0
2448
2449   misc.max
2450         A read-write flat-keyed file shown in the non root cgroups. Allowed
2451         maximum usage of the resources in the cgroup and its children.::
2452
2453           $ cat misc.max
2454           res_a max
2455           res_b 4
2456
2457         Limit can be set by::
2458
2459           # echo res_a 1 > misc.max
2460
2461         Limit can be set to max by::
2462
2463           # echo res_a max > misc.max
2464
2465         Limits can be set higher than the capacity value in the misc.capacity
2466         file.
2467
2468   misc.events
2469         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups. The
2470         following entries are defined. Unless specified otherwise, a value
2471         change in this file generates a file modified event. All fields in
2472         this file are hierarchical.
2473
2474           max
2475                 The number of times the cgroup's resource usage was
2476                 about to go over the max boundary.
2477
2478 Migration and Ownership
2479 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2480
2481 A miscellaneous scalar resource is charged to the cgroup in which it is used
2482 first, and stays charged to that cgroup until that resource is freed. Migrating
2483 a process to a different cgroup does not move the charge to the destination
2484 cgroup where the process has moved.
2485
2486 Others
2487 ------
2488
2489 perf_event
2490 ~~~~~~~~~~
2491
2492 perf_event controller, if not mounted on a legacy hierarchy, is
2493 automatically enabled on the v2 hierarchy so that perf events can
2494 always be filtered by cgroup v2 path.  The controller can still be
2495 moved to a legacy hierarchy after v2 hierarchy is populated.
2496
2497
2498 Non-normative information
2499 -------------------------
2500
2501 This section contains information that isn't considered to be a part of
2502 the stable kernel API and so is subject to change.
2503
2504
2505 CPU controller root cgroup process behaviour
2506 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2507
2508 When distributing CPU cycles in the root cgroup each thread in this
2509 cgroup is treated as if it was hosted in a separate child cgroup of the
2510 root cgroup. This child cgroup weight is dependent on its thread nice
2511 level.
2512
2513 For details of this mapping see sched_prio_to_weight array in
2514 kernel/sched/core.c file (values from this array should be scaled
2515 appropriately so the neutral - nice 0 - value is 100 instead of 1024).
2516
2517
2518 IO controller root cgroup process behaviour
2519 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2520
2521 Root cgroup processes are hosted in an implicit leaf child node.
2522 When distributing IO resources this implicit child node is taken into
2523 account as if it was a normal child cgroup of the root cgroup with a
2524 weight value of 200.
2525
2526
2527 Namespace
2528 =========
2529
2530 Basics
2531 ------
2532
2533 cgroup namespace provides a mechanism to virtualize the view of the
2534 "/proc/$PID/cgroup" file and cgroup mounts.  The CLONE_NEWCGROUP clone
2535 flag can be used with clone(2) and unshare(2) to create a new cgroup
2536 namespace.  The process running inside the cgroup namespace will have
2537 its "/proc/$PID/cgroup" output restricted to cgroupns root.  The
2538 cgroupns root is the cgroup of the process at the time of creation of
2539 the cgroup namespace.
2540
2541 Without cgroup namespace, the "/proc/$PID/cgroup" file shows the
2542 complete path of the cgroup of a process.  In a container setup where
2543 a set of cgroups and namespaces are intended to isolate processes the
2544 "/proc/$PID/cgroup" file may leak potential system level information
2545 to the isolated processes.  For example::
2546
2547   # cat /proc/self/cgroup
2548   0::/batchjobs/container_id1
2549
2550 The path '/batchjobs/container_id1' can be considered as system-data
2551 and undesirable to expose to the isolated processes.  cgroup namespace
2552 can be used to restrict visibility of this path.  For example, before
2553 creating a cgroup namespace, one would see::
2554
2555   # ls -l /proc/self/ns/cgroup
2556   lrwxrwxrwx 1 root root 0 2014-07-15 10:37 /proc/self/ns/cgroup -> cgroup:[4026531835]
2557   # cat /proc/self/cgroup
2558   0::/batchjobs/container_id1
2559
2560 After unsharing a new namespace, the view changes::
2561
2562   # ls -l /proc/self/ns/cgroup
2563   lrwxrwxrwx 1 root root 0 2014-07-15 10:35 /proc/self/ns/cgroup -> cgroup:[4026532183]
2564   # cat /proc/self/cgroup
2565   0::/
2566
2567 When some thread from a multi-threaded process unshares its cgroup
2568 namespace, the new cgroupns gets applied to the entire process (all
2569 the threads).  This is natural for the v2 hierarchy; however, for the
2570 legacy hierarchies, this may be unexpected.
2571
2572 A cgroup namespace is alive as long as there are processes inside or
2573 mounts pinning it.  When the last usage goes away, the cgroup
2574 namespace is destroyed.  The cgroupns root and the actual cgroups
2575 remain.
2576
2577
2578 The Root and Views
2579 ------------------
2580
2581 The 'cgroupns root' for a cgroup namespace is the cgroup in which the
2582 process calling unshare(2) is running.  For example, if a process in
2583 /batchjobs/container_id1 cgroup calls unshare, cgroup
2584 /batchjobs/container_id1 becomes the cgroupns root.  For the
2585 init_cgroup_ns, this is the real root ('/') cgroup.
2586
2587 The cgroupns root cgroup does not change even if the namespace creator
2588 process later moves to a different cgroup::
2589
2590   # ~/unshare -c # unshare cgroupns in some cgroup
2591   # cat /proc/self/cgroup
2592   0::/
2593   # mkdir sub_cgrp_1
2594   # echo 0 > sub_cgrp_1/cgroup.procs
2595   # cat /proc/self/cgroup
2596   0::/sub_cgrp_1
2597
2598 Each process gets its namespace-specific view of "/proc/$PID/cgroup"
2599
2600 Processes running inside the cgroup namespace will be able to see
2601 cgroup paths (in /proc/self/cgroup) only inside their root cgroup.
2602 From within an unshared cgroupns::
2603
2604   # sleep 100000 &
2605   [1] 7353
2606   # echo 7353 > sub_cgrp_1/cgroup.procs
2607   # cat /proc/7353/cgroup
2608   0::/sub_cgrp_1
2609
2610 From the initial cgroup namespace, the real cgroup path will be
2611 visible::
2612
2613   $ cat /proc/7353/cgroup
2614   0::/batchjobs/container_id1/sub_cgrp_1
2615
2616 From a sibling cgroup namespace (that is, a namespace rooted at a
2617 different cgroup), the cgroup path relative to its own cgroup
2618 namespace root will be shown.  For instance, if PID 7353's cgroup
2619 namespace root is at '/batchjobs/container_id2', then it will see::
2620
2621   # cat /proc/7353/cgroup
2622   0::/../container_id2/sub_cgrp_1
2623
2624 Note that the relative path always starts with '/' to indicate that
2625 its relative to the cgroup namespace root of the caller.
2626
2627
2628 Migration and setns(2)
2629 ----------------------
2630
2631 Processes inside a cgroup namespace can move into and out of the
2632 namespace root if they have proper access to external cgroups.  For
2633 example, from inside a namespace with cgroupns root at
2634 /batchjobs/container_id1, and assuming that the global hierarchy is
2635 still accessible inside cgroupns::
2636
2637   # cat /proc/7353/cgroup
2638   0::/sub_cgrp_1
2639   # echo 7353 > batchjobs/container_id2/cgroup.procs
2640   # cat /proc/7353/cgroup
2641   0::/../container_id2
2642
2643 Note that this kind of setup is not encouraged.  A task inside cgroup
2644 namespace should only be exposed to its own cgroupns hierarchy.
2645
2646 setns(2) to another cgroup namespace is allowed when:
2647
2648 (a) the process has CAP_SYS_ADMIN against its current user namespace
2649 (b) the process has CAP_SYS_ADMIN against the target cgroup
2650     namespace's userns
2651
2652 No implicit cgroup changes happen with attaching to another cgroup
2653 namespace.  It is expected that the someone moves the attaching
2654 process under the target cgroup namespace root.
2655
2656
2657 Interaction with Other Namespaces
2658 ---------------------------------
2659
2660 Namespace specific cgroup hierarchy can be mounted by a process
2661 running inside a non-init cgroup namespace::
2662
2663   # mount -t cgroup2 none $MOUNT_POINT
2664
2665 This will mount the unified cgroup hierarchy with cgroupns root as the
2666 filesystem root.  The process needs CAP_SYS_ADMIN against its user and
2667 mount namespaces.
2668
2669 The virtualization of /proc/self/cgroup file combined with restricting
2670 the view of cgroup hierarchy by namespace-private cgroupfs mount
2671 provides a properly isolated cgroup view inside the container.
2672
2673
2674 Information on Kernel Programming
2675 =================================
2676
2677 This section contains kernel programming information in the areas
2678 where interacting with cgroup is necessary.  cgroup core and
2679 controllers are not covered.
2680
2681
2682 Filesystem Support for Writeback
2683 --------------------------------
2684
2685 A filesystem can support cgroup writeback by updating
2686 address_space_operations->writepage[s]() to annotate bio's using the
2687 following two functions.
2688
2689   wbc_init_bio(@wbc, @bio)
2690         Should be called for each bio carrying writeback data and
2691         associates the bio with the inode's owner cgroup and the
2692         corresponding request queue.  This must be called after
2693         a queue (device) has been associated with the bio and
2694         before submission.
2695
2696   wbc_account_cgroup_owner(@wbc, @page, @bytes)
2697         Should be called for each data segment being written out.
2698         While this function doesn't care exactly when it's called
2699         during the writeback session, it's the easiest and most
2700         natural to call it as data segments are added to a bio.
2701
2702 With writeback bio's annotated, cgroup support can be enabled per
2703 super_block by setting SB_I_CGROUPWB in ->s_iflags.  This allows for
2704 selective disabling of cgroup writeback support which is helpful when
2705 certain filesystem features, e.g. journaled data mode, are
2706 incompatible.
2707
2708 wbc_init_bio() binds the specified bio to its cgroup.  Depending on
2709 the configuration, the bio may be executed at a lower priority and if
2710 the writeback session is holding shared resources, e.g. a journal
2711 entry, may lead to priority inversion.  There is no one easy solution
2712 for the problem.  Filesystems can try to work around specific problem
2713 cases by skipping wbc_init_bio() and using bio_associate_blkg()
2714 directly.
2715
2716
2717 Deprecated v1 Core Features
2718 ===========================
2719
2720 - Multiple hierarchies including named ones are not supported.
2721
2722 - All v1 mount options are not supported.
2723
2724 - The "tasks" file is removed and "cgroup.procs" is not sorted.
2725
2726 - "cgroup.clone_children" is removed.
2727
2728 - /proc/cgroups is meaningless for v2.  Use "cgroup.controllers" file
2729   at the root instead.
2730
2731
2732 Issues with v1 and Rationales for v2
2733 ====================================
2734
2735 Multiple Hierarchies
2736 --------------------
2737
2738 cgroup v1 allowed an arbitrary number of hierarchies and each
2739 hierarchy could host any number of controllers.  While this seemed to
2740 provide a high level of flexibility, it wasn't useful in practice.
2741
2742 For example, as there is only one instance of each controller, utility
2743 type controllers such as freezer which can be useful in all
2744 hierarchies could only be used in one.  The issue is exacerbated by
2745 the fact that controllers couldn't be moved to another hierarchy once
2746 hierarchies were populated.  Another issue was that all controllers
2747 bound to a hierarchy were forced to have exactly the same view of the
2748 hierarchy.  It wasn't possible to vary the granularity depending on
2749 the specific controller.
2750
2751 In practice, these issues heavily limited which controllers could be
2752 put on the same hierarchy and most configurations resorted to putting
2753 each controller on its own hierarchy.  Only closely related ones, such
2754 as the cpu and cpuacct controllers, made sense to be put on the same
2755 hierarchy.  This often meant that userland ended up managing multiple
2756 similar hierarchies repeating the same steps on each hierarchy
2757 whenever a hierarchy management operation was necessary.
2758
2759 Furthermore, support for multiple hierarchies came at a steep cost.
2760 It greatly complicated cgroup core implementation but more importantly
2761 the support for multiple hierarchies restricted how cgroup could be
2762 used in general and what controllers was able to do.
2763
2764 There was no limit on how many hierarchies there might be, which meant
2765 that a thread's cgroup membership couldn't be described in finite
2766 length.  The key might contain any number of entries and was unlimited
2767 in length, which made it highly awkward to manipulate and led to
2768 addition of controllers which existed only to identify membership,
2769 which in turn exacerbated the original problem of proliferating number
2770 of hierarchies.
2771
2772 Also, as a controller couldn't have any expectation regarding the
2773 topologies of hierarchies other controllers might be on, each
2774 controller had to assume that all other controllers were attached to
2775 completely orthogonal hierarchies.  This made it impossible, or at
2776 least very cumbersome, for controllers to cooperate with each other.
2777
2778 In most use cases, putting controllers on hierarchies which are
2779 completely orthogonal to each other isn't necessary.  What usually is
2780 called for is the ability to have differing levels of granularity
2781 depending on the specific controller.  In other words, hierarchy may
2782 be collapsed from leaf towards root when viewed from specific
2783 controllers.  For example, a given configuration might not care about
2784 how memory is distributed beyond a certain level while still wanting
2785 to control how CPU cycles are distributed.
2786
2787
2788 Thread Granularity
2789 ------------------
2790
2791 cgroup v1 allowed threads of a process to belong to different cgroups.
2792 This didn't make sense for some controllers and those controllers
2793 ended up implementing different ways to ignore such situations but
2794 much more importantly it blurred the line between API exposed to
2795 individual applications and system management interface.
2796
2797 Generally, in-process knowledge is available only to the process
2798 itself; thus, unlike service-level organization of processes,
2799 categorizing threads of a process requires active participation from
2800 the application which owns the target process.
2801
2802 cgroup v1 had an ambiguously defined delegation model which got abused
2803 in combination with thread granularity.  cgroups were delegated to
2804 individual applications so that they can create and manage their own
2805 sub-hierarchies and control resource distributions along them.  This
2806 effectively raised cgroup to the status of a syscall-like API exposed
2807 to lay programs.
2808
2809 First of all, cgroup has a fundamentally inadequate interface to be
2810 exposed this way.  For a process to access its own knobs, it has to
2811 extract the path on the target hierarchy from /proc/self/cgroup,
2812 construct the path by appending the name of the knob to the path, open
2813 and then read and/or write to it.  This is not only extremely clunky
2814 and unusual but also inherently racy.  There is no conventional way to
2815 define transaction across the required steps and nothing can guarantee
2816 that the process would actually be operating on its own sub-hierarchy.
2817
2818 cgroup controllers implemented a number of knobs which would never be
2819 accepted as public APIs because they were just adding control knobs to
2820 system-management pseudo filesystem.  cgroup ended up with interface
2821 knobs which were not properly abstracted or refined and directly
2822 revealed kernel internal details.  These knobs got exposed to
2823 individual applications through the ill-defined delegation mechanism
2824 effectively abusing cgroup as a shortcut to implementing public APIs
2825 without going through the required scrutiny.
2826
2827 This was painful for both userland and kernel.  Userland ended up with
2828 misbehaving and poorly abstracted interfaces and kernel exposing and
2829 locked into constructs inadvertently.
2830
2831
2832 Competition Between Inner Nodes and Threads
2833 -------------------------------------------
2834
2835 cgroup v1 allowed threads to be in any cgroups which created an
2836 interesting problem where threads belonging to a parent cgroup and its
2837 children cgroups competed for resources.  This was nasty as two
2838 different types of entities competed and there was no obvious way to
2839 settle it.  Different controllers did different things.
2840
2841 The cpu controller considered threads and cgroups as equivalents and
2842 mapped nice levels to cgroup weights.  This worked for some cases but
2843 fell flat when children wanted to be allocated specific ratios of CPU
2844 cycles and the number of internal threads fluctuated - the ratios
2845 constantly changed as the number of competing entities fluctuated.
2846 There also were other issues.  The mapping from nice level to weight
2847 wasn't obvious or universal, and there were various other knobs which
2848 simply weren't available for threads.
2849
2850 The io controller implicitly created a hidden leaf node for each
2851 cgroup to host the threads.  The hidden leaf had its own copies of all
2852 the knobs with ``leaf_`` prefixed.  While this allowed equivalent
2853 control over internal threads, it was with serious drawbacks.  It
2854 always added an extra layer of nesting which wouldn't be necessary
2855 otherwise, made the interface messy and significantly complicated the
2856 implementation.
2857
2858 The memory controller didn't have a way to control what happened
2859 between internal tasks and child cgroups and the behavior was not
2860 clearly defined.  There were attempts to add ad-hoc behaviors and
2861 knobs to tailor the behavior to specific workloads which would have
2862 led to problems extremely difficult to resolve in the long term.
2863
2864 Multiple controllers struggled with internal tasks and came up with
2865 different ways to deal with it; unfortunately, all the approaches were
2866 severely flawed and, furthermore, the widely different behaviors
2867 made cgroup as a whole highly inconsistent.
2868
2869 This clearly is a problem which needs to be addressed from cgroup core
2870 in a uniform way.
2871
2872
2873 Other Interface Issues
2874 ----------------------
2875
2876 cgroup v1 grew without oversight and developed a large number of
2877 idiosyncrasies and inconsistencies.  One issue on the cgroup core side
2878 was how an empty cgroup was notified - a userland helper binary was
2879 forked and executed for each event.  The event delivery wasn't
2880 recursive or delegatable.  The limitations of the mechanism also led
2881 to in-kernel event delivery filtering mechanism further complicating
2882 the interface.
2883
2884 Controller interfaces were problematic too.  An extreme example is
2885 controllers completely ignoring hierarchical organization and treating
2886 all cgroups as if they were all located directly under the root
2887 cgroup.  Some controllers exposed a large amount of inconsistent
2888 implementation details to userland.
2889
2890 There also was no consistency across controllers.  When a new cgroup
2891 was created, some controllers defaulted to not imposing extra
2892 restrictions while others disallowed any resource usage until
2893 explicitly configured.  Configuration knobs for the same type of
2894 control used widely differing naming schemes and formats.  Statistics
2895 and information knobs were named arbitrarily and used different
2896 formats and units even in the same controller.
2897
2898 cgroup v2 establishes common conventions where appropriate and updates
2899 controllers so that they expose minimal and consistent interfaces.
2900
2901
2902 Controller Issues and Remedies
2903 ------------------------------
2904
2905 Memory
2906 ~~~~~~
2907
2908 The original lower boundary, the soft limit, is defined as a limit
2909 that is per default unset.  As a result, the set of cgroups that
2910 global reclaim prefers is opt-in, rather than opt-out.  The costs for
2911 optimizing these mostly negative lookups are so high that the
2912 implementation, despite its enormous size, does not even provide the
2913 basic desirable behavior.  First off, the soft limit has no
2914 hierarchical meaning.  All configured groups are organized in a global
2915 rbtree and treated like equal peers, regardless where they are located
2916 in the hierarchy.  This makes subtree delegation impossible.  Second,
2917 the soft limit reclaim pass is so aggressive that it not just
2918 introduces high allocation latencies into the system, but also impacts
2919 system performance due to overreclaim, to the point where the feature
2920 becomes self-defeating.
2921
2922 The memory.low boundary on the other hand is a top-down allocated
2923 reserve.  A cgroup enjoys reclaim protection when it's within its
2924 effective low, which makes delegation of subtrees possible. It also
2925 enjoys having reclaim pressure proportional to its overage when
2926 above its effective low.
2927
2928 The original high boundary, the hard limit, is defined as a strict
2929 limit that can not budge, even if the OOM killer has to be called.
2930 But this generally goes against the goal of making the most out of the
2931 available memory.  The memory consumption of workloads varies during
2932 runtime, and that requires users to overcommit.  But doing that with a
2933 strict upper limit requires either a fairly accurate prediction of the
2934 working set size or adding slack to the limit.  Since working set size
2935 estimation is hard and error prone, and getting it wrong results in
2936 OOM kills, most users tend to err on the side of a looser limit and
2937 end up wasting precious resources.
2938
2939 The memory.high boundary on the other hand can be set much more
2940 conservatively.  When hit, it throttles allocations by forcing them
2941 into direct reclaim to work off the excess, but it never invokes the
2942 OOM killer.  As a result, a high boundary that is chosen too
2943 aggressively will not terminate the processes, but instead it will
2944 lead to gradual performance degradation.  The user can monitor this
2945 and make corrections until the minimal memory footprint that still
2946 gives acceptable performance is found.
2947
2948 In extreme cases, with many concurrent allocations and a complete
2949 breakdown of reclaim progress within the group, the high boundary can
2950 be exceeded.  But even then it's mostly better to satisfy the
2951 allocation from the slack available in other groups or the rest of the
2952 system than killing the group.  Otherwise, memory.max is there to
2953 limit this type of spillover and ultimately contain buggy or even
2954 malicious applications.
2955
2956 Setting the original memory.limit_in_bytes below the current usage was
2957 subject to a race condition, where concurrent charges could cause the
2958 limit setting to fail. memory.max on the other hand will first set the
2959 limit to prevent new charges, and then reclaim and OOM kill until the
2960 new limit is met - or the task writing to memory.max is killed.
2961
2962 The combined memory+swap accounting and limiting is replaced by real
2963 control over swap space.
2964
2965 The main argument for a combined memory+swap facility in the original
2966 cgroup design was that global or parental pressure would always be
2967 able to swap all anonymous memory of a child group, regardless of the
2968 child's own (possibly untrusted) configuration.  However, untrusted
2969 groups can sabotage swapping by other means - such as referencing its
2970 anonymous memory in a tight loop - and an admin can not assume full
2971 swappability when overcommitting untrusted jobs.
2972
2973 For trusted jobs, on the other hand, a combined counter is not an
2974 intuitive userspace interface, and it flies in the face of the idea
2975 that cgroup controllers should account and limit specific physical
2976 resources.  Swap space is a resource like all others in the system,
2977 and that's why unified hierarchy allows distributing it separately.