Merge remote-tracking branch 'drm/drm-next' into drm-misc-next
[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 - If a controller implements weight based resource distribution, its
709   interface file should be named "weight" and have the range [1,
710   10000] with 100 as the default.  The values are chosen to allow
711   enough and symmetric bias in both directions while keeping it
712   intuitive (the default is 100%).
713
714 - If a controller implements an absolute resource guarantee and/or
715   limit, the interface files should be named "min" and "max"
716   respectively.  If a controller implements best effort resource
717   guarantee and/or limit, the interface files should be named "low"
718   and "high" respectively.
719
720   In the above four control files, the special token "max" should be
721   used to represent upward infinity for both reading and writing.
722
723 - If a setting has a configurable default value and keyed specific
724   overrides, the default entry should be keyed with "default" and
725   appear as the first entry in the file.
726
727   The default value can be updated by writing either "default $VAL" or
728   "$VAL".
729
730   When writing to update a specific override, "default" can be used as
731   the value to indicate removal of the override.  Override entries
732   with "default" as the value must not appear when read.
733
734   For example, a setting which is keyed by major:minor device numbers
735   with integer values may look like the following::
736
737     # cat cgroup-example-interface-file
738     default 150
739     8:0 300
740
741   The default value can be updated by::
742
743     # echo 125 > cgroup-example-interface-file
744
745   or::
746
747     # echo "default 125" > cgroup-example-interface-file
748
749   An override can be set by::
750
751     # echo "8:16 170" > cgroup-example-interface-file
752
753   and cleared by::
754
755     # echo "8:0 default" > cgroup-example-interface-file
756     # cat cgroup-example-interface-file
757     default 125
758     8:16 170
759
760 - For events which are not very high frequency, an interface file
761   "events" should be created which lists event key value pairs.
762   Whenever a notifiable event happens, file modified event should be
763   generated on the file.
764
765
766 Core Interface Files
767 --------------------
768
769 All cgroup core files are prefixed with "cgroup."
770
771   cgroup.type
772
773         A read-write single value file which exists on non-root
774         cgroups.
775
776         When read, it indicates the current type of the cgroup, which
777         can be one of the following values.
778
779         - "domain" : A normal valid domain cgroup.
780
781         - "domain threaded" : A threaded domain cgroup which is
782           serving as the root of a threaded subtree.
783
784         - "domain invalid" : A cgroup which is in an invalid state.
785           It can't be populated or have controllers enabled.  It may
786           be allowed to become a threaded cgroup.
787
788         - "threaded" : A threaded cgroup which is a member of a
789           threaded subtree.
790
791         A cgroup can be turned into a threaded cgroup by writing
792         "threaded" to this file.
793
794   cgroup.procs
795         A read-write new-line separated values file which exists on
796         all cgroups.
797
798         When read, it lists the PIDs of all processes which belong to
799         the cgroup one-per-line.  The PIDs are not ordered and the
800         same PID may show up more than once if the process got moved
801         to another cgroup and then back or the PID got recycled while
802         reading.
803
804         A PID can be written to migrate the process associated with
805         the PID to the cgroup.  The writer should match all of the
806         following conditions.
807
808         - It must have write access to the "cgroup.procs" file.
809
810         - It must have write access to the "cgroup.procs" file of the
811           common ancestor of the source and destination cgroups.
812
813         When delegating a sub-hierarchy, write access to this file
814         should be granted along with the containing directory.
815
816         In a threaded cgroup, reading this file fails with EOPNOTSUPP
817         as all the processes belong to the thread root.  Writing is
818         supported and moves every thread of the process to the cgroup.
819
820   cgroup.threads
821         A read-write new-line separated values file which exists on
822         all cgroups.
823
824         When read, it lists the TIDs of all threads which belong to
825         the cgroup one-per-line.  The TIDs are not ordered and the
826         same TID may show up more than once if the thread got moved to
827         another cgroup and then back or the TID got recycled while
828         reading.
829
830         A TID can be written to migrate the thread associated with the
831         TID to the cgroup.  The writer should match all of the
832         following conditions.
833
834         - It must have write access to the "cgroup.threads" file.
835
836         - The cgroup that the thread is currently in must be in the
837           same resource domain as the destination cgroup.
838
839         - It must have write access to the "cgroup.procs" file of the
840           common ancestor of the source and destination cgroups.
841
842         When delegating a sub-hierarchy, write access to this file
843         should be granted along with the containing directory.
844
845   cgroup.controllers
846         A read-only space separated values file which exists on all
847         cgroups.
848
849         It shows space separated list of all controllers available to
850         the cgroup.  The controllers are not ordered.
851
852   cgroup.subtree_control
853         A read-write space separated values file which exists on all
854         cgroups.  Starts out empty.
855
856         When read, it shows space separated list of the controllers
857         which are enabled to control resource distribution from the
858         cgroup to its children.
859
860         Space separated list of controllers prefixed with '+' or '-'
861         can be written to enable or disable controllers.  A controller
862         name prefixed with '+' enables the controller and '-'
863         disables.  If a controller appears more than once on the list,
864         the last one is effective.  When multiple enable and disable
865         operations are specified, either all succeed or all fail.
866
867   cgroup.events
868         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
869         The following entries are defined.  Unless specified
870         otherwise, a value change in this file generates a file
871         modified event.
872
873           populated
874                 1 if the cgroup or its descendants contains any live
875                 processes; otherwise, 0.
876           frozen
877                 1 if the cgroup is frozen; otherwise, 0.
878
879   cgroup.max.descendants
880         A read-write single value files.  The default is "max".
881
882         Maximum allowed number of descent cgroups.
883         If the actual number of descendants is equal or larger,
884         an attempt to create a new cgroup in the hierarchy will fail.
885
886   cgroup.max.depth
887         A read-write single value files.  The default is "max".
888
889         Maximum allowed descent depth below the current cgroup.
890         If the actual descent depth is equal or larger,
891         an attempt to create a new child cgroup will fail.
892
893   cgroup.stat
894         A read-only flat-keyed file with the following entries:
895
896           nr_descendants
897                 Total number of visible descendant cgroups.
898
899           nr_dying_descendants
900                 Total number of dying descendant cgroups. A cgroup becomes
901                 dying after being deleted by a user. The cgroup will remain
902                 in dying state for some time undefined time (which can depend
903                 on system load) before being completely destroyed.
904
905                 A process can't enter a dying cgroup under any circumstances,
906                 a dying cgroup can't revive.
907
908                 A dying cgroup can consume system resources not exceeding
909                 limits, which were active at the moment of cgroup deletion.
910
911   cgroup.freeze
912         A read-write single value file which exists on non-root cgroups.
913         Allowed values are "0" and "1". The default is "0".
914
915         Writing "1" to the file causes freezing of the cgroup and all
916         descendant cgroups. This means that all belonging processes will
917         be stopped and will not run until the cgroup will be explicitly
918         unfrozen. Freezing of the cgroup may take some time; when this action
919         is completed, the "frozen" value in the cgroup.events control file
920         will be updated to "1" and the corresponding notification will be
921         issued.
922
923         A cgroup can be frozen either by its own settings, or by settings
924         of any ancestor cgroups. If any of ancestor cgroups is frozen, the
925         cgroup will remain frozen.
926
927         Processes in the frozen cgroup can be killed by a fatal signal.
928         They also can enter and leave a frozen cgroup: either by an explicit
929         move by a user, or if freezing of the cgroup races with fork().
930         If a process is moved to a frozen cgroup, it stops. If a process is
931         moved out of a frozen cgroup, it becomes running.
932
933         Frozen status of a cgroup doesn't affect any cgroup tree operations:
934         it's possible to delete a frozen (and empty) cgroup, as well as
935         create new sub-cgroups.
936
937 Controllers
938 ===========
939
940 CPU
941 ---
942
943 The "cpu" controllers regulates distribution of CPU cycles.  This
944 controller implements weight and absolute bandwidth limit models for
945 normal scheduling policy and absolute bandwidth allocation model for
946 realtime scheduling policy.
947
948 WARNING: cgroup2 doesn't yet support control of realtime processes and
949 the cpu controller can only be enabled when all RT processes are in
950 the root cgroup.  Be aware that system management software may already
951 have placed RT processes into nonroot cgroups during the system boot
952 process, and these processes may need to be moved to the root cgroup
953 before the cpu controller can be enabled.
954
955
956 CPU Interface Files
957 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
958
959 All time durations are in microseconds.
960
961   cpu.stat
962         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
963         This file exists whether the controller is enabled or not.
964
965         It always reports the following three stats:
966
967         - usage_usec
968         - user_usec
969         - system_usec
970
971         and the following three when the controller is enabled:
972
973         - nr_periods
974         - nr_throttled
975         - throttled_usec
976
977   cpu.weight
978         A read-write single value file which exists on non-root
979         cgroups.  The default is "100".
980
981         The weight in the range [1, 10000].
982
983   cpu.weight.nice
984         A read-write single value file which exists on non-root
985         cgroups.  The default is "0".
986
987         The nice value is in the range [-20, 19].
988
989         This interface file is an alternative interface for
990         "cpu.weight" and allows reading and setting weight using the
991         same values used by nice(2).  Because the range is smaller and
992         granularity is coarser for the nice values, the read value is
993         the closest approximation of the current weight.
994
995   cpu.max
996         A read-write two value file which exists on non-root cgroups.
997         The default is "max 100000".
998
999         The maximum bandwidth limit.  It's in the following format::
1000
1001           $MAX $PERIOD
1002
1003         which indicates that the group may consume upto $MAX in each
1004         $PERIOD duration.  "max" for $MAX indicates no limit.  If only
1005         one number is written, $MAX is updated.
1006
1007   cpu.pressure
1008         A read-only nested-key file which exists on non-root cgroups.
1009
1010         Shows pressure stall information for CPU. See
1011         Documentation/accounting/psi.txt for details.
1012
1013
1014 Memory
1015 ------
1016
1017 The "memory" controller regulates distribution of memory.  Memory is
1018 stateful and implements both limit and protection models.  Due to the
1019 intertwining between memory usage and reclaim pressure and the
1020 stateful nature of memory, the distribution model is relatively
1021 complex.
1022
1023 While not completely water-tight, all major memory usages by a given
1024 cgroup are tracked so that the total memory consumption can be
1025 accounted and controlled to a reasonable extent.  Currently, the
1026 following types of memory usages are tracked.
1027
1028 - Userland memory - page cache and anonymous memory.
1029
1030 - Kernel data structures such as dentries and inodes.
1031
1032 - TCP socket buffers.
1033
1034 The above list may expand in the future for better coverage.
1035
1036
1037 Memory Interface Files
1038 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1039
1040 All memory amounts are in bytes.  If a value which is not aligned to
1041 PAGE_SIZE is written, the value may be rounded up to the closest
1042 PAGE_SIZE multiple when read back.
1043
1044   memory.current
1045         A read-only single value file which exists on non-root
1046         cgroups.
1047
1048         The total amount of memory currently being used by the cgroup
1049         and its descendants.
1050
1051   memory.min
1052         A read-write single value file which exists on non-root
1053         cgroups.  The default is "0".
1054
1055         Hard memory protection.  If the memory usage of a cgroup
1056         is within its effective min boundary, the cgroup's memory
1057         won't be reclaimed under any conditions. If there is no
1058         unprotected reclaimable memory available, OOM killer
1059         is invoked.
1060
1061        Effective min boundary is limited by memory.min values of
1062         all ancestor cgroups. If there is memory.min overcommitment
1063         (child cgroup or cgroups are requiring more protected memory
1064         than parent will allow), then each child cgroup will get
1065         the part of parent's protection proportional to its
1066         actual memory usage below memory.min.
1067
1068         Putting more memory than generally available under this
1069         protection is discouraged and may lead to constant OOMs.
1070
1071         If a memory cgroup is not populated with processes,
1072         its memory.min is ignored.
1073
1074   memory.low
1075         A read-write single value file which exists on non-root
1076         cgroups.  The default is "0".
1077
1078         Best-effort memory protection.  If the memory usage of a
1079         cgroup is within its effective low boundary, the cgroup's
1080         memory won't be reclaimed unless memory can be reclaimed
1081         from unprotected cgroups.
1082
1083         Effective low boundary is limited by memory.low values of
1084         all ancestor cgroups. If there is memory.low overcommitment
1085         (child cgroup or cgroups are requiring more protected memory
1086         than parent will allow), then each child cgroup will get
1087         the part of parent's protection proportional to its
1088         actual memory usage below memory.low.
1089
1090         Putting more memory than generally available under this
1091         protection is discouraged.
1092
1093   memory.high
1094         A read-write single value file which exists on non-root
1095         cgroups.  The default is "max".
1096
1097         Memory usage throttle limit.  This is the main mechanism to
1098         control memory usage of a cgroup.  If a cgroup's usage goes
1099         over the high boundary, the processes of the cgroup are
1100         throttled and put under heavy reclaim pressure.
1101
1102         Going over the high limit never invokes the OOM killer and
1103         under extreme conditions the limit may be breached.
1104
1105   memory.max
1106         A read-write single value file which exists on non-root
1107         cgroups.  The default is "max".
1108
1109         Memory usage hard limit.  This is the final protection
1110         mechanism.  If a cgroup's memory usage reaches this limit and
1111         can't be reduced, the OOM killer is invoked in the cgroup.
1112         Under certain circumstances, the usage may go over the limit
1113         temporarily.
1114
1115         This is the ultimate protection mechanism.  As long as the
1116         high limit is used and monitored properly, this limit's
1117         utility is limited to providing the final safety net.
1118
1119   memory.oom.group
1120         A read-write single value file which exists on non-root
1121         cgroups.  The default value is "0".
1122
1123         Determines whether the cgroup should be treated as
1124         an indivisible workload by the OOM killer. If set,
1125         all tasks belonging to the cgroup or to its descendants
1126         (if the memory cgroup is not a leaf cgroup) are killed
1127         together or not at all. This can be used to avoid
1128         partial kills to guarantee workload integrity.
1129
1130         Tasks with the OOM protection (oom_score_adj set to -1000)
1131         are treated as an exception and are never killed.
1132
1133         If the OOM killer is invoked in a cgroup, it's not going
1134         to kill any tasks outside of this cgroup, regardless
1135         memory.oom.group values of ancestor cgroups.
1136
1137   memory.events
1138         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1139         The following entries are defined.  Unless specified
1140         otherwise, a value change in this file generates a file
1141         modified event.
1142
1143           low
1144                 The number of times the cgroup is reclaimed due to
1145                 high memory pressure even though its usage is under
1146                 the low boundary.  This usually indicates that the low
1147                 boundary is over-committed.
1148
1149           high
1150                 The number of times processes of the cgroup are
1151                 throttled and routed to perform direct memory reclaim
1152                 because the high memory boundary was exceeded.  For a
1153                 cgroup whose memory usage is capped by the high limit
1154                 rather than global memory pressure, this event's
1155                 occurrences are expected.
1156
1157           max
1158                 The number of times the cgroup's memory usage was
1159                 about to go over the max boundary.  If direct reclaim
1160                 fails to bring it down, the cgroup goes to OOM state.
1161
1162           oom
1163                 The number of time the cgroup's memory usage was
1164                 reached the limit and allocation was about to fail.
1165
1166                 Depending on context result could be invocation of OOM
1167                 killer and retrying allocation or failing allocation.
1168
1169                 Failed allocation in its turn could be returned into
1170                 userspace as -ENOMEM or silently ignored in cases like
1171                 disk readahead.  For now OOM in memory cgroup kills
1172                 tasks iff shortage has happened inside page fault.
1173
1174                 This event is not raised if the OOM killer is not
1175                 considered as an option, e.g. for failed high-order
1176                 allocations.
1177
1178           oom_kill
1179                 The number of processes belonging to this cgroup
1180                 killed by any kind of OOM killer.
1181
1182   memory.stat
1183         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1184
1185         This breaks down the cgroup's memory footprint into different
1186         types of memory, type-specific details, and other information
1187         on the state and past events of the memory management system.
1188
1189         All memory amounts are in bytes.
1190
1191         The entries are ordered to be human readable, and new entries
1192         can show up in the middle. Don't rely on items remaining in a
1193         fixed position; use the keys to look up specific values!
1194
1195           anon
1196                 Amount of memory used in anonymous mappings such as
1197                 brk(), sbrk(), and mmap(MAP_ANONYMOUS)
1198
1199           file
1200                 Amount of memory used to cache filesystem data,
1201                 including tmpfs and shared memory.
1202
1203           kernel_stack
1204                 Amount of memory allocated to kernel stacks.
1205
1206           slab
1207                 Amount of memory used for storing in-kernel data
1208                 structures.
1209
1210           sock
1211                 Amount of memory used in network transmission buffers
1212
1213           shmem
1214                 Amount of cached filesystem data that is swap-backed,
1215                 such as tmpfs, shm segments, shared anonymous mmap()s
1216
1217           file_mapped
1218                 Amount of cached filesystem data mapped with mmap()
1219
1220           file_dirty
1221                 Amount of cached filesystem data that was modified but
1222                 not yet written back to disk
1223
1224           file_writeback
1225                 Amount of cached filesystem data that was modified and
1226                 is currently being written back to disk
1227
1228           anon_thp
1229                 Amount of memory used in anonymous mappings backed by
1230                 transparent hugepages
1231
1232           inactive_anon, active_anon, inactive_file, active_file, unevictable
1233                 Amount of memory, swap-backed and filesystem-backed,
1234                 on the internal memory management lists used by the
1235                 page reclaim algorithm
1236
1237           slab_reclaimable
1238                 Part of "slab" that might be reclaimed, such as
1239                 dentries and inodes.
1240
1241           slab_unreclaimable
1242                 Part of "slab" that cannot be reclaimed on memory
1243                 pressure.
1244
1245           pgfault
1246                 Total number of page faults incurred
1247
1248           pgmajfault
1249                 Number of major page faults incurred
1250
1251           workingset_refault
1252
1253                 Number of refaults of previously evicted pages
1254
1255           workingset_activate
1256
1257                 Number of refaulted pages that were immediately activated
1258
1259           workingset_nodereclaim
1260
1261                 Number of times a shadow node has been reclaimed
1262
1263           pgrefill
1264
1265                 Amount of scanned pages (in an active LRU list)
1266
1267           pgscan
1268
1269                 Amount of scanned pages (in an inactive LRU list)
1270
1271           pgsteal
1272
1273                 Amount of reclaimed pages
1274
1275           pgactivate
1276
1277                 Amount of pages moved to the active LRU list
1278
1279           pgdeactivate
1280
1281                 Amount of pages moved to the inactive LRU lis
1282
1283           pglazyfree
1284
1285                 Amount of pages postponed to be freed under memory pressure
1286
1287           pglazyfreed
1288
1289                 Amount of reclaimed lazyfree pages
1290
1291           thp_fault_alloc
1292
1293                 Number of transparent hugepages which were allocated to satisfy
1294                 a page fault, including COW faults. This counter is not present
1295                 when CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE is not set.
1296
1297           thp_collapse_alloc
1298
1299                 Number of transparent hugepages which were allocated to allow
1300                 collapsing an existing range of pages. This counter is not
1301                 present when CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE is not set.
1302
1303   memory.swap.current
1304         A read-only single value file which exists on non-root
1305         cgroups.
1306
1307         The total amount of swap currently being used by the cgroup
1308         and its descendants.
1309
1310   memory.swap.max
1311         A read-write single value file which exists on non-root
1312         cgroups.  The default is "max".
1313
1314         Swap usage hard limit.  If a cgroup's swap usage reaches this
1315         limit, anonymous memory of the cgroup will not be swapped out.
1316
1317   memory.swap.events
1318         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1319         The following entries are defined.  Unless specified
1320         otherwise, a value change in this file generates a file
1321         modified event.
1322
1323           max
1324                 The number of times the cgroup's swap usage was about
1325                 to go over the max boundary and swap allocation
1326                 failed.
1327
1328           fail
1329                 The number of times swap allocation failed either
1330                 because of running out of swap system-wide or max
1331                 limit.
1332
1333         When reduced under the current usage, the existing swap
1334         entries are reclaimed gradually and the swap usage may stay
1335         higher than the limit for an extended period of time.  This
1336         reduces the impact on the workload and memory management.
1337
1338   memory.pressure
1339         A read-only nested-key file which exists on non-root cgroups.
1340
1341         Shows pressure stall information for memory. See
1342         Documentation/accounting/psi.txt for details.
1343
1344
1345 Usage Guidelines
1346 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1347
1348 "memory.high" is the main mechanism to control memory usage.
1349 Over-committing on high limit (sum of high limits > available memory)
1350 and letting global memory pressure to distribute memory according to
1351 usage is a viable strategy.
1352
1353 Because breach of the high limit doesn't trigger the OOM killer but
1354 throttles the offending cgroup, a management agent has ample
1355 opportunities to monitor and take appropriate actions such as granting
1356 more memory or terminating the workload.
1357
1358 Determining whether a cgroup has enough memory is not trivial as
1359 memory usage doesn't indicate whether the workload can benefit from
1360 more memory.  For example, a workload which writes data received from
1361 network to a file can use all available memory but can also operate as
1362 performant with a small amount of memory.  A measure of memory
1363 pressure - how much the workload is being impacted due to lack of
1364 memory - is necessary to determine whether a workload needs more
1365 memory; unfortunately, memory pressure monitoring mechanism isn't
1366 implemented yet.
1367
1368
1369 Memory Ownership
1370 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1371
1372 A memory area is charged to the cgroup which instantiated it and stays
1373 charged to the cgroup until the area is released.  Migrating a process
1374 to a different cgroup doesn't move the memory usages that it
1375 instantiated while in the previous cgroup to the new cgroup.
1376
1377 A memory area may be used by processes belonging to different cgroups.
1378 To which cgroup the area will be charged is in-deterministic; however,
1379 over time, the memory area is likely to end up in a cgroup which has
1380 enough memory allowance to avoid high reclaim pressure.
1381
1382 If a cgroup sweeps a considerable amount of memory which is expected
1383 to be accessed repeatedly by other cgroups, it may make sense to use
1384 POSIX_FADV_DONTNEED to relinquish the ownership of memory areas
1385 belonging to the affected files to ensure correct memory ownership.
1386
1387
1388 IO
1389 --
1390
1391 The "io" controller regulates the distribution of IO resources.  This
1392 controller implements both weight based and absolute bandwidth or IOPS
1393 limit distribution; however, weight based distribution is available
1394 only if cfq-iosched is in use and neither scheme is available for
1395 blk-mq devices.
1396
1397
1398 IO Interface Files
1399 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1400
1401   io.stat
1402         A read-only nested-keyed file which exists on non-root
1403         cgroups.
1404
1405         Lines are keyed by $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.
1406         The following nested keys are defined.
1407
1408           ======        =====================
1409           rbytes        Bytes read
1410           wbytes        Bytes written
1411           rios          Number of read IOs
1412           wios          Number of write IOs
1413           dbytes        Bytes discarded
1414           dios          Number of discard IOs
1415           ======        =====================
1416
1417         An example read output follows:
1418
1419           8:16 rbytes=1459200 wbytes=314773504 rios=192 wios=353 dbytes=0 dios=0
1420           8:0 rbytes=90430464 wbytes=299008000 rios=8950 wios=1252 dbytes=50331648 dios=3021
1421
1422   io.weight
1423         A read-write flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1424         The default is "default 100".
1425
1426         The first line is the default weight applied to devices
1427         without specific override.  The rest are overrides keyed by
1428         $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.  The weights are in
1429         the range [1, 10000] and specifies the relative amount IO time
1430         the cgroup can use in relation to its siblings.
1431
1432         The default weight can be updated by writing either "default
1433         $WEIGHT" or simply "$WEIGHT".  Overrides can be set by writing
1434         "$MAJ:$MIN $WEIGHT" and unset by writing "$MAJ:$MIN default".
1435
1436         An example read output follows::
1437
1438           default 100
1439           8:16 200
1440           8:0 50
1441
1442   io.max
1443         A read-write nested-keyed file which exists on non-root
1444         cgroups.
1445
1446         BPS and IOPS based IO limit.  Lines are keyed by $MAJ:$MIN
1447         device numbers and not ordered.  The following nested keys are
1448         defined.
1449
1450           =====         ==================================
1451           rbps          Max read bytes per second
1452           wbps          Max write bytes per second
1453           riops         Max read IO operations per second
1454           wiops         Max write IO operations per second
1455           =====         ==================================
1456
1457         When writing, any number of nested key-value pairs can be
1458         specified in any order.  "max" can be specified as the value
1459         to remove a specific limit.  If the same key is specified
1460         multiple times, the outcome is undefined.
1461
1462         BPS and IOPS are measured in each IO direction and IOs are
1463         delayed if limit is reached.  Temporary bursts are allowed.
1464
1465         Setting read limit at 2M BPS and write at 120 IOPS for 8:16::
1466
1467           echo "8:16 rbps=2097152 wiops=120" > io.max
1468
1469         Reading returns the following::
1470
1471           8:16 rbps=2097152 wbps=max riops=max wiops=120
1472
1473         Write IOPS limit can be removed by writing the following::
1474
1475           echo "8:16 wiops=max" > io.max
1476
1477         Reading now returns the following::
1478
1479           8:16 rbps=2097152 wbps=max riops=max wiops=max
1480
1481   io.pressure
1482         A read-only nested-key file which exists on non-root cgroups.
1483
1484         Shows pressure stall information for IO. See
1485         Documentation/accounting/psi.txt for details.
1486
1487
1488 Writeback
1489 ~~~~~~~~~
1490
1491 Page cache is dirtied through buffered writes and shared mmaps and
1492 written asynchronously to the backing filesystem by the writeback
1493 mechanism.  Writeback sits between the memory and IO domains and
1494 regulates the proportion of dirty memory by balancing dirtying and
1495 write IOs.
1496
1497 The io controller, in conjunction with the memory controller,
1498 implements control of page cache writeback IOs.  The memory controller
1499 defines the memory domain that dirty memory ratio is calculated and
1500 maintained for and the io controller defines the io domain which
1501 writes out dirty pages for the memory domain.  Both system-wide and
1502 per-cgroup dirty memory states are examined and the more restrictive
1503 of the two is enforced.
1504
1505 cgroup writeback requires explicit support from the underlying
1506 filesystem.  Currently, cgroup writeback is implemented on ext2, ext4
1507 and btrfs.  On other filesystems, all writeback IOs are attributed to
1508 the root cgroup.
1509
1510 There are inherent differences in memory and writeback management
1511 which affects how cgroup ownership is tracked.  Memory is tracked per
1512 page while writeback per inode.  For the purpose of writeback, an
1513 inode is assigned to a cgroup and all IO requests to write dirty pages
1514 from the inode are attributed to that cgroup.
1515
1516 As cgroup ownership for memory is tracked per page, there can be pages
1517 which are associated with different cgroups than the one the inode is
1518 associated with.  These are called foreign pages.  The writeback
1519 constantly keeps track of foreign pages and, if a particular foreign
1520 cgroup becomes the majority over a certain period of time, switches
1521 the ownership of the inode to that cgroup.
1522
1523 While this model is enough for most use cases where a given inode is
1524 mostly dirtied by a single cgroup even when the main writing cgroup
1525 changes over time, use cases where multiple cgroups write to a single
1526 inode simultaneously are not supported well.  In such circumstances, a
1527 significant portion of IOs are likely to be attributed incorrectly.
1528 As memory controller assigns page ownership on the first use and
1529 doesn't update it until the page is released, even if writeback
1530 strictly follows page ownership, multiple cgroups dirtying overlapping
1531 areas wouldn't work as expected.  It's recommended to avoid such usage
1532 patterns.
1533
1534 The sysctl knobs which affect writeback behavior are applied to cgroup
1535 writeback as follows.
1536
1537   vm.dirty_background_ratio, vm.dirty_ratio
1538         These ratios apply the same to cgroup writeback with the
1539         amount of available memory capped by limits imposed by the
1540         memory controller and system-wide clean memory.
1541
1542   vm.dirty_background_bytes, vm.dirty_bytes
1543         For cgroup writeback, this is calculated into ratio against
1544         total available memory and applied the same way as
1545         vm.dirty[_background]_ratio.
1546
1547
1548 IO Latency
1549 ~~~~~~~~~~
1550
1551 This is a cgroup v2 controller for IO workload protection.  You provide a group
1552 with a latency target, and if the average latency exceeds that target the
1553 controller will throttle any peers that have a lower latency target than the
1554 protected workload.
1555
1556 The limits are only applied at the peer level in the hierarchy.  This means that
1557 in the diagram below, only groups A, B, and C will influence each other, and
1558 groups D and F will influence each other.  Group G will influence nobody::
1559
1560                         [root]
1561                 /          |            \
1562                 A          B            C
1563                /  \        |
1564               D    F       G
1565
1566
1567 So the ideal way to configure this is to set io.latency in groups A, B, and C.
1568 Generally you do not want to set a value lower than the latency your device
1569 supports.  Experiment to find the value that works best for your workload.
1570 Start at higher than the expected latency for your device and watch the
1571 avg_lat value in io.stat for your workload group to get an idea of the
1572 latency you see during normal operation.  Use the avg_lat value as a basis for
1573 your real setting, setting at 10-15% higher than the value in io.stat.
1574
1575 How IO Latency Throttling Works
1576 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1577
1578 io.latency is work conserving; so as long as everybody is meeting their latency
1579 target the controller doesn't do anything.  Once a group starts missing its
1580 target it begins throttling any peer group that has a higher target than itself.
1581 This throttling takes 2 forms:
1582
1583 - Queue depth throttling.  This is the number of outstanding IO's a group is
1584   allowed to have.  We will clamp down relatively quickly, starting at no limit
1585   and going all the way down to 1 IO at a time.
1586
1587 - Artificial delay induction.  There are certain types of IO that cannot be
1588   throttled without possibly adversely affecting higher priority groups.  This
1589   includes swapping and metadata IO.  These types of IO are allowed to occur
1590   normally, however they are "charged" to the originating group.  If the
1591   originating group is being throttled you will see the use_delay and delay
1592   fields in io.stat increase.  The delay value is how many microseconds that are
1593   being added to any process that runs in this group.  Because this number can
1594   grow quite large if there is a lot of swapping or metadata IO occurring we
1595   limit the individual delay events to 1 second at a time.
1596
1597 Once the victimized group starts meeting its latency target again it will start
1598 unthrottling any peer groups that were throttled previously.  If the victimized
1599 group simply stops doing IO the global counter will unthrottle appropriately.
1600
1601 IO Latency Interface Files
1602 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1603
1604   io.latency
1605         This takes a similar format as the other controllers.
1606
1607                 "MAJOR:MINOR target=<target time in microseconds"
1608
1609   io.stat
1610         If the controller is enabled you will see extra stats in io.stat in
1611         addition to the normal ones.
1612
1613           depth
1614                 This is the current queue depth for the group.
1615
1616           avg_lat
1617                 This is an exponential moving average with a decay rate of 1/exp
1618                 bound by the sampling interval.  The decay rate interval can be
1619                 calculated by multiplying the win value in io.stat by the
1620                 corresponding number of samples based on the win value.
1621
1622           win
1623                 The sampling window size in milliseconds.  This is the minimum
1624                 duration of time between evaluation events.  Windows only elapse
1625                 with IO activity.  Idle periods extend the most recent window.
1626
1627 PID
1628 ---
1629
1630 The process number controller is used to allow a cgroup to stop any
1631 new tasks from being fork()'d or clone()'d after a specified limit is
1632 reached.
1633
1634 The number of tasks in a cgroup can be exhausted in ways which other
1635 controllers cannot prevent, thus warranting its own controller.  For
1636 example, a fork bomb is likely to exhaust the number of tasks before
1637 hitting memory restrictions.
1638
1639 Note that PIDs used in this controller refer to TIDs, process IDs as
1640 used by the kernel.
1641
1642
1643 PID Interface Files
1644 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1645
1646   pids.max
1647         A read-write single value file which exists on non-root
1648         cgroups.  The default is "max".
1649
1650         Hard limit of number of processes.
1651
1652   pids.current
1653         A read-only single value file which exists on all cgroups.
1654
1655         The number of processes currently in the cgroup and its
1656         descendants.
1657
1658 Organisational operations are not blocked by cgroup policies, so it is
1659 possible to have pids.current > pids.max.  This can be done by either
1660 setting the limit to be smaller than pids.current, or attaching enough
1661 processes to the cgroup such that pids.current is larger than
1662 pids.max.  However, it is not possible to violate a cgroup PID policy
1663 through fork() or clone(). These will return -EAGAIN if the creation
1664 of a new process would cause a cgroup policy to be violated.
1665
1666
1667 Cpuset
1668 ------
1669
1670 The "cpuset" controller provides a mechanism for constraining
1671 the CPU and memory node placement of tasks to only the resources
1672 specified in the cpuset interface files in a task's current cgroup.
1673 This is especially valuable on large NUMA systems where placing jobs
1674 on properly sized subsets of the systems with careful processor and
1675 memory placement to reduce cross-node memory access and contention
1676 can improve overall system performance.
1677
1678 The "cpuset" controller is hierarchical.  That means the controller
1679 cannot use CPUs or memory nodes not allowed in its parent.
1680
1681
1682 Cpuset Interface Files
1683 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1684
1685   cpuset.cpus
1686         A read-write multiple values file which exists on non-root
1687         cpuset-enabled cgroups.
1688
1689         It lists the requested CPUs to be used by tasks within this
1690         cgroup.  The actual list of CPUs to be granted, however, is
1691         subjected to constraints imposed by its parent and can differ
1692         from the requested CPUs.
1693
1694         The CPU numbers are comma-separated numbers or ranges.
1695         For example:
1696
1697           # cat cpuset.cpus
1698           0-4,6,8-10
1699
1700         An empty value indicates that the cgroup is using the same
1701         setting as the nearest cgroup ancestor with a non-empty
1702         "cpuset.cpus" or all the available CPUs if none is found.
1703
1704         The value of "cpuset.cpus" stays constant until the next update
1705         and won't be affected by any CPU hotplug events.
1706
1707   cpuset.cpus.effective
1708         A read-only multiple values file which exists on all
1709         cpuset-enabled cgroups.
1710
1711         It lists the onlined CPUs that are actually granted to this
1712         cgroup by its parent.  These CPUs are allowed to be used by
1713         tasks within the current cgroup.
1714
1715         If "cpuset.cpus" is empty, the "cpuset.cpus.effective" file shows
1716         all the CPUs from the parent cgroup that can be available to
1717         be used by this cgroup.  Otherwise, it should be a subset of
1718         "cpuset.cpus" unless none of the CPUs listed in "cpuset.cpus"
1719         can be granted.  In this case, it will be treated just like an
1720         empty "cpuset.cpus".
1721
1722         Its value will be affected by CPU hotplug events.
1723
1724   cpuset.mems
1725         A read-write multiple values file which exists on non-root
1726         cpuset-enabled cgroups.
1727
1728         It lists the requested memory nodes to be used by tasks within
1729         this cgroup.  The actual list of memory nodes granted, however,
1730         is subjected to constraints imposed by its parent and can differ
1731         from the requested memory nodes.
1732
1733         The memory node numbers are comma-separated numbers or ranges.
1734         For example:
1735
1736           # cat cpuset.mems
1737           0-1,3
1738
1739         An empty value indicates that the cgroup is using the same
1740         setting as the nearest cgroup ancestor with a non-empty
1741         "cpuset.mems" or all the available memory nodes if none
1742         is found.
1743
1744         The value of "cpuset.mems" stays constant until the next update
1745         and won't be affected by any memory nodes hotplug events.
1746
1747   cpuset.mems.effective
1748         A read-only multiple values file which exists on all
1749         cpuset-enabled cgroups.
1750
1751         It lists the onlined memory nodes that are actually granted to
1752         this cgroup by its parent. These memory nodes are allowed to
1753         be used by tasks within the current cgroup.
1754
1755         If "cpuset.mems" is empty, it shows all the memory nodes from the
1756         parent cgroup that will be available to be used by this cgroup.
1757         Otherwise, it should be a subset of "cpuset.mems" unless none of
1758         the memory nodes listed in "cpuset.mems" can be granted.  In this
1759         case, it will be treated just like an empty "cpuset.mems".
1760
1761         Its value will be affected by memory nodes hotplug events.
1762
1763   cpuset.cpus.partition
1764         A read-write single value file which exists on non-root
1765         cpuset-enabled cgroups.  This flag is owned by the parent cgroup
1766         and is not delegatable.
1767
1768         It accepts only the following input values when written to.
1769
1770         "root"   - a paritition root
1771         "member" - a non-root member of a partition
1772
1773         When set to be a partition root, the current cgroup is the
1774         root of a new partition or scheduling domain that comprises
1775         itself and all its descendants except those that are separate
1776         partition roots themselves and their descendants.  The root
1777         cgroup is always a partition root.
1778
1779         There are constraints on where a partition root can be set.
1780         It can only be set in a cgroup if all the following conditions
1781         are true.
1782
1783         1) The "cpuset.cpus" is not empty and the list of CPUs are
1784            exclusive, i.e. they are not shared by any of its siblings.
1785         2) The parent cgroup is a partition root.
1786         3) The "cpuset.cpus" is also a proper subset of the parent's
1787            "cpuset.cpus.effective".
1788         4) There is no child cgroups with cpuset enabled.  This is for
1789            eliminating corner cases that have to be handled if such a
1790            condition is allowed.
1791
1792         Setting it to partition root will take the CPUs away from the
1793         effective CPUs of the parent cgroup.  Once it is set, this
1794         file cannot be reverted back to "member" if there are any child
1795         cgroups with cpuset enabled.
1796
1797         A parent partition cannot distribute all its CPUs to its
1798         child partitions.  There must be at least one cpu left in the
1799         parent partition.
1800
1801         Once becoming a partition root, changes to "cpuset.cpus" is
1802         generally allowed as long as the first condition above is true,
1803         the change will not take away all the CPUs from the parent
1804         partition and the new "cpuset.cpus" value is a superset of its
1805         children's "cpuset.cpus" values.
1806
1807         Sometimes, external factors like changes to ancestors'
1808         "cpuset.cpus" or cpu hotplug can cause the state of the partition
1809         root to change.  On read, the "cpuset.sched.partition" file
1810         can show the following values.
1811
1812         "member"       Non-root member of a partition
1813         "root"         Partition root
1814         "root invalid" Invalid partition root
1815
1816         It is a partition root if the first 2 partition root conditions
1817         above are true and at least one CPU from "cpuset.cpus" is
1818         granted by the parent cgroup.
1819
1820         A partition root can become invalid if none of CPUs requested
1821         in "cpuset.cpus" can be granted by the parent cgroup or the
1822         parent cgroup is no longer a partition root itself.  In this
1823         case, it is not a real partition even though the restriction
1824         of the first partition root condition above will still apply.
1825         The cpu affinity of all the tasks in the cgroup will then be
1826         associated with CPUs in the nearest ancestor partition.
1827
1828         An invalid partition root can be transitioned back to a
1829         real partition root if at least one of the requested CPUs
1830         can now be granted by its parent.  In this case, the cpu
1831         affinity of all the tasks in the formerly invalid partition
1832         will be associated to the CPUs of the newly formed partition.
1833         Changing the partition state of an invalid partition root to
1834         "member" is always allowed even if child cpusets are present.
1835
1836
1837 Device controller
1838 -----------------
1839
1840 Device controller manages access to device files. It includes both
1841 creation of new device files (using mknod), and access to the
1842 existing device files.
1843
1844 Cgroup v2 device controller has no interface files and is implemented
1845 on top of cgroup BPF. To control access to device files, a user may
1846 create bpf programs of the BPF_CGROUP_DEVICE type and attach them
1847 to cgroups. On an attempt to access a device file, corresponding
1848 BPF programs will be executed, and depending on the return value
1849 the attempt will succeed or fail with -EPERM.
1850
1851 A BPF_CGROUP_DEVICE program takes a pointer to the bpf_cgroup_dev_ctx
1852 structure, which describes the device access attempt: access type
1853 (mknod/read/write) and device (type, major and minor numbers).
1854 If the program returns 0, the attempt fails with -EPERM, otherwise
1855 it succeeds.
1856
1857 An example of BPF_CGROUP_DEVICE program may be found in the kernel
1858 source tree in the tools/testing/selftests/bpf/dev_cgroup.c file.
1859
1860
1861 RDMA
1862 ----
1863
1864 The "rdma" controller regulates the distribution and accounting of
1865 of RDMA resources.
1866
1867 RDMA Interface Files
1868 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1869
1870   rdma.max
1871         A readwrite nested-keyed file that exists for all the cgroups
1872         except root that describes current configured resource limit
1873         for a RDMA/IB device.
1874
1875         Lines are keyed by device name and are not ordered.
1876         Each line contains space separated resource name and its configured
1877         limit that can be distributed.
1878
1879         The following nested keys are defined.
1880
1881           ==========    =============================
1882           hca_handle    Maximum number of HCA Handles
1883           hca_object    Maximum number of HCA Objects
1884           ==========    =============================
1885
1886         An example for mlx4 and ocrdma device follows::
1887
1888           mlx4_0 hca_handle=2 hca_object=2000
1889           ocrdma1 hca_handle=3 hca_object=max
1890
1891   rdma.current
1892         A read-only file that describes current resource usage.
1893         It exists for all the cgroup except root.
1894
1895         An example for mlx4 and ocrdma device follows::
1896
1897           mlx4_0 hca_handle=1 hca_object=20
1898           ocrdma1 hca_handle=1 hca_object=23
1899
1900
1901 Misc
1902 ----
1903
1904 perf_event
1905 ~~~~~~~~~~
1906
1907 perf_event controller, if not mounted on a legacy hierarchy, is
1908 automatically enabled on the v2 hierarchy so that perf events can
1909 always be filtered by cgroup v2 path.  The controller can still be
1910 moved to a legacy hierarchy after v2 hierarchy is populated.
1911
1912
1913 Non-normative information
1914 -------------------------
1915
1916 This section contains information that isn't considered to be a part of
1917 the stable kernel API and so is subject to change.
1918
1919
1920 CPU controller root cgroup process behaviour
1921 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1922
1923 When distributing CPU cycles in the root cgroup each thread in this
1924 cgroup is treated as if it was hosted in a separate child cgroup of the
1925 root cgroup. This child cgroup weight is dependent on its thread nice
1926 level.
1927
1928 For details of this mapping see sched_prio_to_weight array in
1929 kernel/sched/core.c file (values from this array should be scaled
1930 appropriately so the neutral - nice 0 - value is 100 instead of 1024).
1931
1932
1933 IO controller root cgroup process behaviour
1934 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1935
1936 Root cgroup processes are hosted in an implicit leaf child node.
1937 When distributing IO resources this implicit child node is taken into
1938 account as if it was a normal child cgroup of the root cgroup with a
1939 weight value of 200.
1940
1941
1942 Namespace
1943 =========
1944
1945 Basics
1946 ------
1947
1948 cgroup namespace provides a mechanism to virtualize the view of the
1949 "/proc/$PID/cgroup" file and cgroup mounts.  The CLONE_NEWCGROUP clone
1950 flag can be used with clone(2) and unshare(2) to create a new cgroup
1951 namespace.  The process running inside the cgroup namespace will have
1952 its "/proc/$PID/cgroup" output restricted to cgroupns root.  The
1953 cgroupns root is the cgroup of the process at the time of creation of
1954 the cgroup namespace.
1955
1956 Without cgroup namespace, the "/proc/$PID/cgroup" file shows the
1957 complete path of the cgroup of a process.  In a container setup where
1958 a set of cgroups and namespaces are intended to isolate processes the
1959 "/proc/$PID/cgroup" file may leak potential system level information
1960 to the isolated processes.  For Example::
1961
1962   # cat /proc/self/cgroup
1963   0::/batchjobs/container_id1
1964
1965 The path '/batchjobs/container_id1' can be considered as system-data
1966 and undesirable to expose to the isolated processes.  cgroup namespace
1967 can be used to restrict visibility of this path.  For example, before
1968 creating a cgroup namespace, one would see::
1969
1970   # ls -l /proc/self/ns/cgroup
1971   lrwxrwxrwx 1 root root 0 2014-07-15 10:37 /proc/self/ns/cgroup -> cgroup:[4026531835]
1972   # cat /proc/self/cgroup
1973   0::/batchjobs/container_id1
1974
1975 After unsharing a new namespace, the view changes::
1976
1977   # ls -l /proc/self/ns/cgroup
1978   lrwxrwxrwx 1 root root 0 2014-07-15 10:35 /proc/self/ns/cgroup -> cgroup:[4026532183]
1979   # cat /proc/self/cgroup
1980   0::/
1981
1982 When some thread from a multi-threaded process unshares its cgroup
1983 namespace, the new cgroupns gets applied to the entire process (all
1984 the threads).  This is natural for the v2 hierarchy; however, for the
1985 legacy hierarchies, this may be unexpected.
1986
1987 A cgroup namespace is alive as long as there are processes inside or
1988 mounts pinning it.  When the last usage goes away, the cgroup
1989 namespace is destroyed.  The cgroupns root and the actual cgroups
1990 remain.
1991
1992
1993 The Root and Views
1994 ------------------
1995
1996 The 'cgroupns root' for a cgroup namespace is the cgroup in which the
1997 process calling unshare(2) is running.  For example, if a process in
1998 /batchjobs/container_id1 cgroup calls unshare, cgroup
1999 /batchjobs/container_id1 becomes the cgroupns root.  For the
2000 init_cgroup_ns, this is the real root ('/') cgroup.
2001
2002 The cgroupns root cgroup does not change even if the namespace creator
2003 process later moves to a different cgroup::
2004
2005   # ~/unshare -c # unshare cgroupns in some cgroup
2006   # cat /proc/self/cgroup
2007   0::/
2008   # mkdir sub_cgrp_1
2009   # echo 0 > sub_cgrp_1/cgroup.procs
2010   # cat /proc/self/cgroup
2011   0::/sub_cgrp_1
2012
2013 Each process gets its namespace-specific view of "/proc/$PID/cgroup"
2014
2015 Processes running inside the cgroup namespace will be able to see
2016 cgroup paths (in /proc/self/cgroup) only inside their root cgroup.
2017 From within an unshared cgroupns::
2018
2019   # sleep 100000 &
2020   [1] 7353
2021   # echo 7353 > sub_cgrp_1/cgroup.procs
2022   # cat /proc/7353/cgroup
2023   0::/sub_cgrp_1
2024
2025 From the initial cgroup namespace, the real cgroup path will be
2026 visible::
2027
2028   $ cat /proc/7353/cgroup
2029   0::/batchjobs/container_id1/sub_cgrp_1
2030
2031 From a sibling cgroup namespace (that is, a namespace rooted at a
2032 different cgroup), the cgroup path relative to its own cgroup
2033 namespace root will be shown.  For instance, if PID 7353's cgroup
2034 namespace root is at '/batchjobs/container_id2', then it will see::
2035
2036   # cat /proc/7353/cgroup
2037   0::/../container_id2/sub_cgrp_1
2038
2039 Note that the relative path always starts with '/' to indicate that
2040 its relative to the cgroup namespace root of the caller.
2041
2042
2043 Migration and setns(2)
2044 ----------------------
2045
2046 Processes inside a cgroup namespace can move into and out of the
2047 namespace root if they have proper access to external cgroups.  For
2048 example, from inside a namespace with cgroupns root at
2049 /batchjobs/container_id1, and assuming that the global hierarchy is
2050 still accessible inside cgroupns::
2051
2052   # cat /proc/7353/cgroup
2053   0::/sub_cgrp_1
2054   # echo 7353 > batchjobs/container_id2/cgroup.procs
2055   # cat /proc/7353/cgroup
2056   0::/../container_id2
2057
2058 Note that this kind of setup is not encouraged.  A task inside cgroup
2059 namespace should only be exposed to its own cgroupns hierarchy.
2060
2061 setns(2) to another cgroup namespace is allowed when:
2062
2063 (a) the process has CAP_SYS_ADMIN against its current user namespace
2064 (b) the process has CAP_SYS_ADMIN against the target cgroup
2065     namespace's userns
2066
2067 No implicit cgroup changes happen with attaching to another cgroup
2068 namespace.  It is expected that the someone moves the attaching
2069 process under the target cgroup namespace root.
2070
2071
2072 Interaction with Other Namespaces
2073 ---------------------------------
2074
2075 Namespace specific cgroup hierarchy can be mounted by a process
2076 running inside a non-init cgroup namespace::
2077
2078   # mount -t cgroup2 none $MOUNT_POINT
2079
2080 This will mount the unified cgroup hierarchy with cgroupns root as the
2081 filesystem root.  The process needs CAP_SYS_ADMIN against its user and
2082 mount namespaces.
2083
2084 The virtualization of /proc/self/cgroup file combined with restricting
2085 the view of cgroup hierarchy by namespace-private cgroupfs mount
2086 provides a properly isolated cgroup view inside the container.
2087
2088
2089 Information on Kernel Programming
2090 =================================
2091
2092 This section contains kernel programming information in the areas
2093 where interacting with cgroup is necessary.  cgroup core and
2094 controllers are not covered.
2095
2096
2097 Filesystem Support for Writeback
2098 --------------------------------
2099
2100 A filesystem can support cgroup writeback by updating
2101 address_space_operations->writepage[s]() to annotate bio's using the
2102 following two functions.
2103
2104   wbc_init_bio(@wbc, @bio)
2105         Should be called for each bio carrying writeback data and
2106         associates the bio with the inode's owner cgroup and the
2107         corresponding request queue.  This must be called after
2108         a queue (device) has been associated with the bio and
2109         before submission.
2110
2111   wbc_account_io(@wbc, @page, @bytes)
2112         Should be called for each data segment being written out.
2113         While this function doesn't care exactly when it's called
2114         during the writeback session, it's the easiest and most
2115         natural to call it as data segments are added to a bio.
2116
2117 With writeback bio's annotated, cgroup support can be enabled per
2118 super_block by setting SB_I_CGROUPWB in ->s_iflags.  This allows for
2119 selective disabling of cgroup writeback support which is helpful when
2120 certain filesystem features, e.g. journaled data mode, are
2121 incompatible.
2122
2123 wbc_init_bio() binds the specified bio to its cgroup.  Depending on
2124 the configuration, the bio may be executed at a lower priority and if
2125 the writeback session is holding shared resources, e.g. a journal
2126 entry, may lead to priority inversion.  There is no one easy solution
2127 for the problem.  Filesystems can try to work around specific problem
2128 cases by skipping wbc_init_bio() and using bio_associate_blkg()
2129 directly.
2130
2131
2132 Deprecated v1 Core Features
2133 ===========================
2134
2135 - Multiple hierarchies including named ones are not supported.
2136
2137 - All v1 mount options are not supported.
2138
2139 - The "tasks" file is removed and "cgroup.procs" is not sorted.
2140
2141 - "cgroup.clone_children" is removed.
2142
2143 - /proc/cgroups is meaningless for v2.  Use "cgroup.controllers" file
2144   at the root instead.
2145
2146
2147 Issues with v1 and Rationales for v2
2148 ====================================
2149
2150 Multiple Hierarchies
2151 --------------------
2152
2153 cgroup v1 allowed an arbitrary number of hierarchies and each
2154 hierarchy could host any number of controllers.  While this seemed to
2155 provide a high level of flexibility, it wasn't useful in practice.
2156
2157 For example, as there is only one instance of each controller, utility
2158 type controllers such as freezer which can be useful in all
2159 hierarchies could only be used in one.  The issue is exacerbated by
2160 the fact that controllers couldn't be moved to another hierarchy once
2161 hierarchies were populated.  Another issue was that all controllers
2162 bound to a hierarchy were forced to have exactly the same view of the
2163 hierarchy.  It wasn't possible to vary the granularity depending on
2164 the specific controller.
2165
2166 In practice, these issues heavily limited which controllers could be
2167 put on the same hierarchy and most configurations resorted to putting
2168 each controller on its own hierarchy.  Only closely related ones, such
2169 as the cpu and cpuacct controllers, made sense to be put on the same
2170 hierarchy.  This often meant that userland ended up managing multiple
2171 similar hierarchies repeating the same steps on each hierarchy
2172 whenever a hierarchy management operation was necessary.
2173
2174 Furthermore, support for multiple hierarchies came at a steep cost.
2175 It greatly complicated cgroup core implementation but more importantly
2176 the support for multiple hierarchies restricted how cgroup could be
2177 used in general and what controllers was able to do.
2178
2179 There was no limit on how many hierarchies there might be, which meant
2180 that a thread's cgroup membership couldn't be described in finite
2181 length.  The key might contain any number of entries and was unlimited
2182 in length, which made it highly awkward to manipulate and led to
2183 addition of controllers which existed only to identify membership,
2184 which in turn exacerbated the original problem of proliferating number
2185 of hierarchies.
2186
2187 Also, as a controller couldn't have any expectation regarding the
2188 topologies of hierarchies other controllers might be on, each
2189 controller had to assume that all other controllers were attached to
2190 completely orthogonal hierarchies.  This made it impossible, or at
2191 least very cumbersome, for controllers to cooperate with each other.
2192
2193 In most use cases, putting controllers on hierarchies which are
2194 completely orthogonal to each other isn't necessary.  What usually is
2195 called for is the ability to have differing levels of granularity
2196 depending on the specific controller.  In other words, hierarchy may
2197 be collapsed from leaf towards root when viewed from specific
2198 controllers.  For example, a given configuration might not care about
2199 how memory is distributed beyond a certain level while still wanting
2200 to control how CPU cycles are distributed.
2201
2202
2203 Thread Granularity
2204 ------------------
2205
2206 cgroup v1 allowed threads of a process to belong to different cgroups.
2207 This didn't make sense for some controllers and those controllers
2208 ended up implementing different ways to ignore such situations but
2209 much more importantly it blurred the line between API exposed to
2210 individual applications and system management interface.
2211
2212 Generally, in-process knowledge is available only to the process
2213 itself; thus, unlike service-level organization of processes,
2214 categorizing threads of a process requires active participation from
2215 the application which owns the target process.
2216
2217 cgroup v1 had an ambiguously defined delegation model which got abused
2218 in combination with thread granularity.  cgroups were delegated to
2219 individual applications so that they can create and manage their own
2220 sub-hierarchies and control resource distributions along them.  This
2221 effectively raised cgroup to the status of a syscall-like API exposed
2222 to lay programs.
2223
2224 First of all, cgroup has a fundamentally inadequate interface to be
2225 exposed this way.  For a process to access its own knobs, it has to
2226 extract the path on the target hierarchy from /proc/self/cgroup,
2227 construct the path by appending the name of the knob to the path, open
2228 and then read and/or write to it.  This is not only extremely clunky
2229 and unusual but also inherently racy.  There is no conventional way to
2230 define transaction across the required steps and nothing can guarantee
2231 that the process would actually be operating on its own sub-hierarchy.
2232
2233 cgroup controllers implemented a number of knobs which would never be
2234 accepted as public APIs because they were just adding control knobs to
2235 system-management pseudo filesystem.  cgroup ended up with interface
2236 knobs which were not properly abstracted or refined and directly
2237 revealed kernel internal details.  These knobs got exposed to
2238 individual applications through the ill-defined delegation mechanism
2239 effectively abusing cgroup as a shortcut to implementing public APIs
2240 without going through the required scrutiny.
2241
2242 This was painful for both userland and kernel.  Userland ended up with
2243 misbehaving and poorly abstracted interfaces and kernel exposing and
2244 locked into constructs inadvertently.
2245
2246
2247 Competition Between Inner Nodes and Threads
2248 -------------------------------------------
2249
2250 cgroup v1 allowed threads to be in any cgroups which created an
2251 interesting problem where threads belonging to a parent cgroup and its
2252 children cgroups competed for resources.  This was nasty as two
2253 different types of entities competed and there was no obvious way to
2254 settle it.  Different controllers did different things.
2255
2256 The cpu controller considered threads and cgroups as equivalents and
2257 mapped nice levels to cgroup weights.  This worked for some cases but
2258 fell flat when children wanted to be allocated specific ratios of CPU
2259 cycles and the number of internal threads fluctuated - the ratios
2260 constantly changed as the number of competing entities fluctuated.
2261 There also were other issues.  The mapping from nice level to weight
2262 wasn't obvious or universal, and there were various other knobs which
2263 simply weren't available for threads.
2264
2265 The io controller implicitly created a hidden leaf node for each
2266 cgroup to host the threads.  The hidden leaf had its own copies of all
2267 the knobs with ``leaf_`` prefixed.  While this allowed equivalent
2268 control over internal threads, it was with serious drawbacks.  It
2269 always added an extra layer of nesting which wouldn't be necessary
2270 otherwise, made the interface messy and significantly complicated the
2271 implementation.
2272
2273 The memory controller didn't have a way to control what happened
2274 between internal tasks and child cgroups and the behavior was not
2275 clearly defined.  There were attempts to add ad-hoc behaviors and
2276 knobs to tailor the behavior to specific workloads which would have
2277 led to problems extremely difficult to resolve in the long term.
2278
2279 Multiple controllers struggled with internal tasks and came up with
2280 different ways to deal with it; unfortunately, all the approaches were
2281 severely flawed and, furthermore, the widely different behaviors
2282 made cgroup as a whole highly inconsistent.
2283
2284 This clearly is a problem which needs to be addressed from cgroup core
2285 in a uniform way.
2286
2287
2288 Other Interface Issues
2289 ----------------------
2290
2291 cgroup v1 grew without oversight and developed a large number of
2292 idiosyncrasies and inconsistencies.  One issue on the cgroup core side
2293 was how an empty cgroup was notified - a userland helper binary was
2294 forked and executed for each event.  The event delivery wasn't
2295 recursive or delegatable.  The limitations of the mechanism also led
2296 to in-kernel event delivery filtering mechanism further complicating
2297 the interface.
2298
2299 Controller interfaces were problematic too.  An extreme example is
2300 controllers completely ignoring hierarchical organization and treating
2301 all cgroups as if they were all located directly under the root
2302 cgroup.  Some controllers exposed a large amount of inconsistent
2303 implementation details to userland.
2304
2305 There also was no consistency across controllers.  When a new cgroup
2306 was created, some controllers defaulted to not imposing extra
2307 restrictions while others disallowed any resource usage until
2308 explicitly configured.  Configuration knobs for the same type of
2309 control used widely differing naming schemes and formats.  Statistics
2310 and information knobs were named arbitrarily and used different
2311 formats and units even in the same controller.
2312
2313 cgroup v2 establishes common conventions where appropriate and updates
2314 controllers so that they expose minimal and consistent interfaces.
2315
2316
2317 Controller Issues and Remedies
2318 ------------------------------
2319
2320 Memory
2321 ~~~~~~
2322
2323 The original lower boundary, the soft limit, is defined as a limit
2324 that is per default unset.  As a result, the set of cgroups that
2325 global reclaim prefers is opt-in, rather than opt-out.  The costs for
2326 optimizing these mostly negative lookups are so high that the
2327 implementation, despite its enormous size, does not even provide the
2328 basic desirable behavior.  First off, the soft limit has no
2329 hierarchical meaning.  All configured groups are organized in a global
2330 rbtree and treated like equal peers, regardless where they are located
2331 in the hierarchy.  This makes subtree delegation impossible.  Second,
2332 the soft limit reclaim pass is so aggressive that it not just
2333 introduces high allocation latencies into the system, but also impacts
2334 system performance due to overreclaim, to the point where the feature
2335 becomes self-defeating.
2336
2337 The memory.low boundary on the other hand is a top-down allocated
2338 reserve.  A cgroup enjoys reclaim protection when it's within its low,
2339 which makes delegation of subtrees possible.
2340
2341 The original high boundary, the hard limit, is defined as a strict
2342 limit that can not budge, even if the OOM killer has to be called.
2343 But this generally goes against the goal of making the most out of the
2344 available memory.  The memory consumption of workloads varies during
2345 runtime, and that requires users to overcommit.  But doing that with a
2346 strict upper limit requires either a fairly accurate prediction of the
2347 working set size or adding slack to the limit.  Since working set size
2348 estimation is hard and error prone, and getting it wrong results in
2349 OOM kills, most users tend to err on the side of a looser limit and
2350 end up wasting precious resources.
2351
2352 The memory.high boundary on the other hand can be set much more
2353 conservatively.  When hit, it throttles allocations by forcing them
2354 into direct reclaim to work off the excess, but it never invokes the
2355 OOM killer.  As a result, a high boundary that is chosen too
2356 aggressively will not terminate the processes, but instead it will
2357 lead to gradual performance degradation.  The user can monitor this
2358 and make corrections until the minimal memory footprint that still
2359 gives acceptable performance is found.
2360
2361 In extreme cases, with many concurrent allocations and a complete
2362 breakdown of reclaim progress within the group, the high boundary can
2363 be exceeded.  But even then it's mostly better to satisfy the
2364 allocation from the slack available in other groups or the rest of the
2365 system than killing the group.  Otherwise, memory.max is there to
2366 limit this type of spillover and ultimately contain buggy or even
2367 malicious applications.
2368
2369 Setting the original memory.limit_in_bytes below the current usage was
2370 subject to a race condition, where concurrent charges could cause the
2371 limit setting to fail. memory.max on the other hand will first set the
2372 limit to prevent new charges, and then reclaim and OOM kill until the
2373 new limit is met - or the task writing to memory.max is killed.
2374
2375 The combined memory+swap accounting and limiting is replaced by real
2376 control over swap space.
2377
2378 The main argument for a combined memory+swap facility in the original
2379 cgroup design was that global or parental pressure would always be
2380 able to swap all anonymous memory of a child group, regardless of the
2381 child's own (possibly untrusted) configuration.  However, untrusted
2382 groups can sabotage swapping by other means - such as referencing its
2383 anonymous memory in a tight loop - and an admin can not assume full
2384 swappability when overcommitting untrusted jobs.
2385
2386 For trusted jobs, on the other hand, a combined counter is not an
2387 intuitive userspace interface, and it flies in the face of the idea
2388 that cgroup controllers should account and limit specific physical
2389 resources.  Swap space is a resource like all others in the system,
2390 and that's why unified hierarchy allows distributing it separately.