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