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