971c418bc77847677c92772f207abeb82207c9d9
[platform/kernel/linux-starfive.git] / Documentation / admin-guide / cgroup-v2.rst
1 .. _cgroup-v2:
2
3 ================
4 Control Group v2
5 ================
6
7 :Date: October, 2015
8 :Author: Tejun Heo <tj@kernel.org>
9
10 This is the authoritative documentation on the design, interface and
11 conventions of cgroup v2.  It describes all userland-visible aspects
12 of cgroup including core and specific controller behaviors.  All
13 future changes must be reflected in this document.  Documentation for
14 v1 is available under :ref:`Documentation/admin-guide/cgroup-v1/index.rst <cgroup-v1>`.
15
16 .. CONTENTS
17
18    1. Introduction
19      1-1. Terminology
20      1-2. What is cgroup?
21    2. Basic Operations
22      2-1. Mounting
23      2-2. Organizing Processes and Threads
24        2-2-1. Processes
25        2-2-2. Threads
26      2-3. [Un]populated Notification
27      2-4. Controlling Controllers
28        2-4-1. Enabling and Disabling
29        2-4-2. Top-down Constraint
30        2-4-3. No Internal Process Constraint
31      2-5. Delegation
32        2-5-1. Model of Delegation
33        2-5-2. Delegation Containment
34      2-6. Guidelines
35        2-6-1. Organize Once and Control
36        2-6-2. Avoid Name Collisions
37    3. Resource Distribution Models
38      3-1. Weights
39      3-2. Limits
40      3-3. Protections
41      3-4. Allocations
42    4. Interface Files
43      4-1. Format
44      4-2. Conventions
45      4-3. Core Interface Files
46    5. Controllers
47      5-1. CPU
48        5-1-1. CPU Interface Files
49      5-2. Memory
50        5-2-1. Memory Interface Files
51        5-2-2. Usage Guidelines
52        5-2-3. Memory Ownership
53      5-3. IO
54        5-3-1. IO Interface Files
55        5-3-2. Writeback
56        5-3-3. IO Latency
57          5-3-3-1. How IO Latency Throttling Works
58          5-3-3-2. IO Latency Interface Files
59        5-3-4. IO Priority
60      5-4. PID
61        5-4-1. PID Interface Files
62      5-5. Cpuset
63        5.5-1. Cpuset Interface Files
64      5-6. Device
65      5-7. RDMA
66        5-7-1. RDMA Interface Files
67      5-8. HugeTLB
68        5.8-1. HugeTLB Interface Files
69      5-9. Misc
70        5.9-1 Miscellaneous cgroup Interface Files
71        5.9-2 Migration and Ownership
72      5-10. Others
73        5-10-1. perf_event
74      5-N. Non-normative information
75        5-N-1. CPU controller root cgroup process behaviour
76        5-N-2. IO controller root cgroup process behaviour
77    6. Namespace
78      6-1. Basics
79      6-2. The Root and Views
80      6-3. Migration and setns(2)
81      6-4. Interaction with Other Namespaces
82    P. Information on Kernel Programming
83      P-1. Filesystem Support for Writeback
84    D. Deprecated v1 Core Features
85    R. Issues with v1 and Rationales for v2
86      R-1. Multiple Hierarchies
87      R-2. Thread Granularity
88      R-3. Competition Between Inner Nodes and Threads
89      R-4. Other Interface Issues
90      R-5. Controller Issues and Remedies
91        R-5-1. Memory
92
93
94 Introduction
95 ============
96
97 Terminology
98 -----------
99
100 "cgroup" stands for "control group" and is never capitalized.  The
101 singular form is used to designate the whole feature and also as a
102 qualifier as in "cgroup controllers".  When explicitly referring to
103 multiple individual control groups, the plural form "cgroups" is used.
104
105
106 What is cgroup?
107 ---------------
108
109 cgroup is a mechanism to organize processes hierarchically and
110 distribute system resources along the hierarchy in a controlled and
111 configurable manner.
112
113 cgroup is largely composed of two parts - the core and controllers.
114 cgroup core is primarily responsible for hierarchically organizing
115 processes.  A cgroup controller is usually responsible for
116 distributing a specific type of system resource along the hierarchy
117 although there are utility controllers which serve purposes other than
118 resource distribution.
119
120 cgroups form a tree structure and every process in the system belongs
121 to one and only one cgroup.  All threads of a process belong to the
122 same cgroup.  On creation, all processes are put in the cgroup that
123 the parent process belongs to at the time.  A process can be migrated
124 to another cgroup.  Migration of a process doesn't affect already
125 existing descendant processes.
126
127 Following certain structural constraints, controllers may be enabled or
128 disabled selectively on a cgroup.  All controller behaviors are
129 hierarchical - if a controller is enabled on a cgroup, it affects all
130 processes which belong to the cgroups consisting the inclusive
131 sub-hierarchy of the cgroup.  When a controller is enabled on a nested
132 cgroup, it always restricts the resource distribution further.  The
133 restrictions set closer to the root in the hierarchy can not be
134 overridden from further away.
135
136
137 Basic Operations
138 ================
139
140 Mounting
141 --------
142
143 Unlike v1, cgroup v2 has only single hierarchy.  The cgroup v2
144 hierarchy can be mounted with the following mount command::
145
146   # mount -t cgroup2 none $MOUNT_POINT
147
148 cgroup2 filesystem has the magic number 0x63677270 ("cgrp").  All
149 controllers which support v2 and are not bound to a v1 hierarchy are
150 automatically bound to the v2 hierarchy and show up at the root.
151 Controllers which are not in active use in the v2 hierarchy can be
152 bound to other hierarchies.  This allows mixing v2 hierarchy with the
153 legacy v1 multiple hierarchies in a fully backward compatible way.
154
155 A controller can be moved across hierarchies only after the controller
156 is no longer referenced in its current hierarchy.  Because per-cgroup
157 controller states are destroyed asynchronously and controllers may
158 have lingering references, a controller may not show up immediately on
159 the v2 hierarchy after the final umount of the previous hierarchy.
160 Similarly, a controller should be fully disabled to be moved out of
161 the unified hierarchy and it may take some time for the disabled
162 controller to become available for other hierarchies; furthermore, due
163 to inter-controller dependencies, other controllers may need to be
164 disabled too.
165
166 While useful for development and manual configurations, moving
167 controllers dynamically between the v2 and other hierarchies is
168 strongly discouraged for production use.  It is recommended to decide
169 the hierarchies and controller associations before starting using the
170 controllers after system boot.
171
172 During transition to v2, system management software might still
173 automount the v1 cgroup filesystem and so hijack all controllers
174 during boot, before manual intervention is possible. To make testing
175 and experimenting easier, the kernel parameter cgroup_no_v1= allows
176 disabling controllers in v1 and make them always available in v2.
177
178 cgroup v2 currently supports the following mount options.
179
180   nsdelegate
181         Consider cgroup namespaces as delegation boundaries.  This
182         option is system wide and can only be set on mount or modified
183         through remount from the init namespace.  The mount option is
184         ignored on non-init namespace mounts.  Please refer to the
185         Delegation section for details.
186
187   favordynmods
188         Reduce the latencies of dynamic cgroup modifications such as
189         task migrations and controller on/offs at the cost of making
190         hot path operations such as forks and exits more expensive.
191         The static usage pattern of creating a cgroup, enabling
192         controllers, and then seeding it with CLONE_INTO_CGROUP is
193         not affected by this option.
194
195   memory_localevents
196         Only populate memory.events with data for the current cgroup,
197         and not any subtrees. This is legacy behaviour, the default
198         behaviour without this option is to include subtree counts.
199         This option is system wide and can only be set on mount or
200         modified through remount from the init namespace. The mount
201         option is ignored on non-init namespace mounts.
202
203   memory_recursiveprot
204         Recursively apply memory.min and memory.low protection to
205         entire subtrees, without requiring explicit downward
206         propagation into leaf cgroups.  This allows protecting entire
207         subtrees from one another, while retaining free competition
208         within those subtrees.  This should have been the default
209         behavior but is a mount-option to avoid regressing setups
210         relying on the original semantics (e.g. specifying bogusly
211         high 'bypass' protection values at higher tree levels).
212
213
214 Organizing Processes and Threads
215 --------------------------------
216
217 Processes
218 ~~~~~~~~~
219
220 Initially, only the root cgroup exists to which all processes belong.
221 A child cgroup can be created by creating a sub-directory::
222
223   # mkdir $CGROUP_NAME
224
225 A given cgroup may have multiple child cgroups forming a tree
226 structure.  Each cgroup has a read-writable interface file
227 "cgroup.procs".  When read, it lists the PIDs of all processes which
228 belong to the cgroup one-per-line.  The PIDs are not ordered and the
229 same PID may show up more than once if the process got moved to
230 another cgroup and then back or the PID got recycled while reading.
231
232 A process can be migrated into a cgroup by writing its PID to the
233 target cgroup's "cgroup.procs" file.  Only one process can be migrated
234 on a single write(2) call.  If a process is composed of multiple
235 threads, writing the PID of any thread migrates all threads of the
236 process.
237
238 When a process forks a child process, the new process is born into the
239 cgroup that the forking process belongs to at the time of the
240 operation.  After exit, a process stays associated with the cgroup
241 that it belonged to at the time of exit until it's reaped; however, a
242 zombie process does not appear in "cgroup.procs" and thus can't be
243 moved to another cgroup.
244
245 A cgroup which doesn't have any children or live processes can be
246 destroyed by removing the directory.  Note that a cgroup which doesn't
247 have any children and is associated only with zombie processes is
248 considered empty and can be removed::
249
250   # rmdir $CGROUP_NAME
251
252 "/proc/$PID/cgroup" lists a process's cgroup membership.  If legacy
253 cgroup is in use in the system, this file may contain multiple lines,
254 one for each hierarchy.  The entry for cgroup v2 is always in the
255 format "0::$PATH"::
256
257   # cat /proc/842/cgroup
258   ...
259   0::/test-cgroup/test-cgroup-nested
260
261 If the process becomes a zombie and the cgroup it was associated with
262 is removed subsequently, " (deleted)" is appended to the path::
263
264   # cat /proc/842/cgroup
265   ...
266   0::/test-cgroup/test-cgroup-nested (deleted)
267
268
269 Threads
270 ~~~~~~~
271
272 cgroup v2 supports thread granularity for a subset of controllers to
273 support use cases requiring hierarchical resource distribution across
274 the threads of a group of processes.  By default, all threads of a
275 process belong to the same cgroup, which also serves as the resource
276 domain to host resource consumptions which are not specific to a
277 process or thread.  The thread mode allows threads to be spread across
278 a subtree while still maintaining the common resource domain for them.
279
280 Controllers which support thread mode are called threaded controllers.
281 The ones which don't are called domain controllers.
282
283 Marking a cgroup threaded makes it join the resource domain of its
284 parent as a threaded cgroup.  The parent may be another threaded
285 cgroup whose resource domain is further up in the hierarchy.  The root
286 of a threaded subtree, that is, the nearest ancestor which is not
287 threaded, is called threaded domain or thread root interchangeably and
288 serves as the resource domain for the entire subtree.
289
290 Inside a threaded subtree, threads of a process can be put in
291 different cgroups and are not subject to the no internal process
292 constraint - threaded controllers can be enabled on non-leaf cgroups
293 whether they have threads in them or not.
294
295 As the threaded domain cgroup hosts all the domain resource
296 consumptions of the subtree, it is considered to have internal
297 resource consumptions whether there are processes in it or not and
298 can't have populated child cgroups which aren't threaded.  Because the
299 root cgroup is not subject to no internal process constraint, it can
300 serve both as a threaded domain and a parent to domain cgroups.
301
302 The current operation mode or type of the cgroup is shown in the
303 "cgroup.type" file which indicates whether the cgroup is a normal
304 domain, a domain which is serving as the domain of a threaded subtree,
305 or a threaded cgroup.
306
307 On creation, a cgroup is always a domain cgroup and can be made
308 threaded by writing "threaded" to the "cgroup.type" file.  The
309 operation is single direction::
310
311   # echo threaded > cgroup.type
312
313 Once threaded, the cgroup can't be made a domain again.  To enable the
314 thread mode, the following conditions must be met.
315
316 - As the cgroup will join the parent's resource domain.  The parent
317   must either be a valid (threaded) domain or a threaded cgroup.
318
319 - When the parent is an unthreaded domain, it must not have any domain
320   controllers enabled or populated domain children.  The root is
321   exempt from this requirement.
322
323 Topology-wise, a cgroup can be in an invalid state.  Please consider
324 the following topology::
325
326   A (threaded domain) - B (threaded) - C (domain, just created)
327
328 C is created as a domain but isn't connected to a parent which can
329 host child domains.  C can't be used until it is turned into a
330 threaded cgroup.  "cgroup.type" file will report "domain (invalid)" in
331 these cases.  Operations which fail due to invalid topology use
332 EOPNOTSUPP as the errno.
333
334 A domain cgroup is turned into a threaded domain when one of its child
335 cgroup becomes threaded or threaded controllers are enabled in the
336 "cgroup.subtree_control" file while there are processes in the cgroup.
337 A threaded domain reverts to a normal domain when the conditions
338 clear.
339
340 When read, "cgroup.threads" contains the list of the thread IDs of all
341 threads in the cgroup.  Except that the operations are per-thread
342 instead of per-process, "cgroup.threads" has the same format and
343 behaves the same way as "cgroup.procs".  While "cgroup.threads" can be
344 written to in any cgroup, as it can only move threads inside the same
345 threaded domain, its operations are confined inside each threaded
346 subtree.
347
348 The threaded domain cgroup serves as the resource domain for the whole
349 subtree, and, while the threads can be scattered across the subtree,
350 all the processes are considered to be in the threaded domain cgroup.
351 "cgroup.procs" in a threaded domain cgroup contains the PIDs of all
352 processes in the subtree and is not readable in the subtree proper.
353 However, "cgroup.procs" can be written to from anywhere in the subtree
354 to migrate all threads of the matching process to the cgroup.
355
356 Only threaded controllers can be enabled in a threaded subtree.  When
357 a threaded controller is enabled inside a threaded subtree, it only
358 accounts for and controls resource consumptions associated with the
359 threads in the cgroup and its descendants.  All consumptions which
360 aren't tied to a specific thread belong to the threaded domain cgroup.
361
362 Because a threaded subtree is exempt from no internal process
363 constraint, a threaded controller must be able to handle competition
364 between threads in a non-leaf cgroup and its child cgroups.  Each
365 threaded controller defines how such competitions are handled.
366
367
368 [Un]populated Notification
369 --------------------------
370
371 Each non-root cgroup has a "cgroup.events" file which contains
372 "populated" field indicating whether the cgroup's sub-hierarchy has
373 live processes in it.  Its value is 0 if there is no live process in
374 the cgroup and its descendants; otherwise, 1.  poll and [id]notify
375 events are triggered when the value changes.  This can be used, for
376 example, to start a clean-up operation after all processes of a given
377 sub-hierarchy have exited.  The populated state updates and
378 notifications are recursive.  Consider the following sub-hierarchy
379 where the numbers in the parentheses represent the numbers of processes
380 in each cgroup::
381
382   A(4) - B(0) - C(1)
383               \ D(0)
384
385 A, B and C's "populated" fields would be 1 while D's 0.  After the one
386 process in C exits, B and C's "populated" fields would flip to "0" and
387 file modified events will be generated on the "cgroup.events" files of
388 both cgroups.
389
390
391 Controlling Controllers
392 -----------------------
393
394 Enabling and Disabling
395 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
396
397 Each cgroup has a "cgroup.controllers" file which lists all
398 controllers available for the cgroup to enable::
399
400   # cat cgroup.controllers
401   cpu io memory
402
403 No controller is enabled by default.  Controllers can be enabled and
404 disabled by writing to the "cgroup.subtree_control" file::
405
406   # echo "+cpu +memory -io" > cgroup.subtree_control
407
408 Only controllers which are listed in "cgroup.controllers" can be
409 enabled.  When multiple operations are specified as above, either they
410 all succeed or fail.  If multiple operations on the same controller
411 are specified, the last one is effective.
412
413 Enabling a controller in a cgroup indicates that the distribution of
414 the target resource across its immediate children will be controlled.
415 Consider the following sub-hierarchy.  The enabled controllers are
416 listed in parentheses::
417
418   A(cpu,memory) - B(memory) - C()
419                             \ D()
420
421 As A has "cpu" and "memory" enabled, A will control the distribution
422 of CPU cycles and memory to its children, in this case, B.  As B has
423 "memory" enabled but not "CPU", C and D will compete freely on CPU
424 cycles but their division of memory available to B will be controlled.
425
426 As a controller regulates the distribution of the target resource to
427 the cgroup's children, enabling it creates the controller's interface
428 files in the child cgroups.  In the above example, enabling "cpu" on B
429 would create the "cpu." prefixed controller interface files in C and
430 D.  Likewise, disabling "memory" from B would remove the "memory."
431 prefixed controller interface files from C and D.  This means that the
432 controller interface files - anything which doesn't start with
433 "cgroup." are owned by the parent rather than the cgroup itself.
434
435
436 Top-down Constraint
437 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
438
439 Resources are distributed top-down and a cgroup can further distribute
440 a resource only if the resource has been distributed to it from the
441 parent.  This means that all non-root "cgroup.subtree_control" files
442 can only contain controllers which are enabled in the parent's
443 "cgroup.subtree_control" file.  A controller can be enabled only if
444 the parent has the controller enabled and a controller can't be
445 disabled if one or more children have it enabled.
446
447
448 No Internal Process Constraint
449 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
450
451 Non-root cgroups can distribute domain resources to their children
452 only when they don't have any processes of their own.  In other words,
453 only domain cgroups which don't contain any processes can have domain
454 controllers enabled in their "cgroup.subtree_control" files.
455
456 This guarantees that, when a domain controller is looking at the part
457 of the hierarchy which has it enabled, processes are always only on
458 the leaves.  This rules out situations where child cgroups compete
459 against internal processes of the parent.
460
461 The root cgroup is exempt from this restriction.  Root contains
462 processes and anonymous resource consumption which can't be associated
463 with any other cgroups and requires special treatment from most
464 controllers.  How resource consumption in the root cgroup is governed
465 is up to each controller (for more information on this topic please
466 refer to the Non-normative information section in the Controllers
467 chapter).
468
469 Note that the restriction doesn't get in the way if there is no
470 enabled controller in the cgroup's "cgroup.subtree_control".  This is
471 important as otherwise it wouldn't be possible to create children of a
472 populated cgroup.  To control resource distribution of a cgroup, the
473 cgroup must create children and transfer all its processes to the
474 children before enabling controllers in its "cgroup.subtree_control"
475 file.
476
477
478 Delegation
479 ----------
480
481 Model of Delegation
482 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
483
484 A cgroup can be delegated in two ways.  First, to a less privileged
485 user by granting write access of the directory and its "cgroup.procs",
486 "cgroup.threads" and "cgroup.subtree_control" files to the user.
487 Second, if the "nsdelegate" mount option is set, automatically to a
488 cgroup namespace on namespace creation.
489
490 Because the resource control interface files in a given directory
491 control the distribution of the parent's resources, the delegatee
492 shouldn't be allowed to write to them.  For the first method, this is
493 achieved by not granting access to these files.  For the second, the
494 kernel rejects writes to all files other than "cgroup.procs" and
495 "cgroup.subtree_control" on a namespace root from inside the
496 namespace.
497
498 The end results are equivalent for both delegation types.  Once
499 delegated, the user can build sub-hierarchy under the directory,
500 organize processes inside it as it sees fit and further distribute the
501 resources it received from the parent.  The limits and other settings
502 of all resource controllers are hierarchical and regardless of what
503 happens in the delegated sub-hierarchy, nothing can escape the
504 resource restrictions imposed by the parent.
505
506 Currently, cgroup doesn't impose any restrictions on the number of
507 cgroups in or nesting depth of a delegated sub-hierarchy; however,
508 this may be limited explicitly in the future.
509
510
511 Delegation Containment
512 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
513
514 A delegated sub-hierarchy is contained in the sense that processes
515 can't be moved into or out of the sub-hierarchy by the delegatee.
516
517 For delegations to a less privileged user, this is achieved by
518 requiring the following conditions for a process with a non-root euid
519 to migrate a target process into a cgroup by writing its PID to the
520 "cgroup.procs" file.
521
522 - The writer must have write access to the "cgroup.procs" file.
523
524 - The writer must have write access to the "cgroup.procs" file of the
525   common ancestor of the source and destination cgroups.
526
527 The above two constraints ensure that while a delegatee may migrate
528 processes around freely in the delegated sub-hierarchy it can't pull
529 in from or push out to outside the sub-hierarchy.
530
531 For an example, let's assume cgroups C0 and C1 have been delegated to
532 user U0 who created C00, C01 under C0 and C10 under C1 as follows and
533 all processes under C0 and C1 belong to U0::
534
535   ~~~~~~~~~~~~~ - C0 - C00
536   ~ cgroup    ~      \ C01
537   ~ hierarchy ~
538   ~~~~~~~~~~~~~ - C1 - C10
539
540 Let's also say U0 wants to write the PID of a process which is
541 currently in C10 into "C00/cgroup.procs".  U0 has write access to the
542 file; however, the common ancestor of the source cgroup C10 and the
543 destination cgroup C00 is above the points of delegation and U0 would
544 not have write access to its "cgroup.procs" files and thus the write
545 will be denied with -EACCES.
546
547 For delegations to namespaces, containment is achieved by requiring
548 that both the source and destination cgroups are reachable from the
549 namespace of the process which is attempting the migration.  If either
550 is not reachable, the migration is rejected with -ENOENT.
551
552
553 Guidelines
554 ----------
555
556 Organize Once and Control
557 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
558
559 Migrating a process across cgroups is a relatively expensive operation
560 and stateful resources such as memory are not moved together with the
561 process.  This is an explicit design decision as there often exist
562 inherent trade-offs between migration and various hot paths in terms
563 of synchronization cost.
564
565 As such, migrating processes across cgroups frequently as a means to
566 apply different resource restrictions is discouraged.  A workload
567 should be assigned to a cgroup according to the system's logical and
568 resource structure once on start-up.  Dynamic adjustments to resource
569 distribution can be made by changing controller configuration through
570 the interface files.
571
572
573 Avoid Name Collisions
574 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
575
576 Interface files for a cgroup and its children cgroups occupy the same
577 directory and it is possible to create children cgroups which collide
578 with interface files.
579
580 All cgroup core interface files are prefixed with "cgroup." and each
581 controller's interface files are prefixed with the controller name and
582 a dot.  A controller's name is composed of lower case alphabets and
583 '_'s but never begins with an '_' so it can be used as the prefix
584 character for collision avoidance.  Also, interface file names won't
585 start or end with terms which are often used in categorizing workloads
586 such as job, service, slice, unit or workload.
587
588 cgroup doesn't do anything to prevent name collisions and it's the
589 user's responsibility to avoid them.
590
591
592 Resource Distribution Models
593 ============================
594
595 cgroup controllers implement several resource distribution schemes
596 depending on the resource type and expected use cases.  This section
597 describes major schemes in use along with their expected behaviors.
598
599
600 Weights
601 -------
602
603 A parent's resource is distributed by adding up the weights of all
604 active children and giving each the fraction matching the ratio of its
605 weight against the sum.  As only children which can make use of the
606 resource at the moment participate in the distribution, this is
607 work-conserving.  Due to the dynamic nature, this model is usually
608 used for stateless resources.
609
610 All weights are in the range [1, 10000] with the default at 100.  This
611 allows symmetric multiplicative biases in both directions at fine
612 enough granularity while staying in the intuitive range.
613
614 As long as the weight is in range, all configuration combinations are
615 valid and there is no reason to reject configuration changes or
616 process migrations.
617
618 "cpu.weight" proportionally distributes CPU cycles to active children
619 and is an example of this type.
620
621
622 Limits
623 ------
624
625 A child can only consume upto the configured amount of the resource.
626 Limits can be over-committed - the sum of the limits of children can
627 exceed the amount of resource available to the parent.
628
629 Limits are in the range [0, max] and defaults to "max", which is noop.
630
631 As limits can be over-committed, all configuration combinations are
632 valid and there is no reason to reject configuration changes or
633 process migrations.
634
635 "io.max" limits the maximum BPS and/or IOPS that a cgroup can consume
636 on an IO device and is an example of this type.
637
638
639 Protections
640 -----------
641
642 A cgroup is protected upto the configured amount of the resource
643 as long as the usages of all its ancestors are under their
644 protected levels.  Protections can be hard guarantees or best effort
645 soft boundaries.  Protections can also be over-committed in which case
646 only upto the amount available to the parent is protected among
647 children.
648
649 Protections are in the range [0, max] and defaults to 0, which is
650 noop.
651
652 As protections can be over-committed, all configuration combinations
653 are valid and there is no reason to reject configuration changes or
654 process migrations.
655
656 "memory.low" implements best-effort memory protection and is an
657 example of this type.
658
659
660 Allocations
661 -----------
662
663 A cgroup is exclusively allocated a certain amount of a finite
664 resource.  Allocations can't be over-committed - the sum of the
665 allocations of children can not exceed the amount of resource
666 available to the parent.
667
668 Allocations are in the range [0, max] and defaults to 0, which is no
669 resource.
670
671 As allocations can't be over-committed, some configuration
672 combinations are invalid and should be rejected.  Also, if the
673 resource is mandatory for execution of processes, process migrations
674 may be rejected.
675
676 "cpu.rt.max" hard-allocates realtime slices and is an example of this
677 type.
678
679
680 Interface Files
681 ===============
682
683 Format
684 ------
685
686 All interface files should be in one of the following formats whenever
687 possible::
688
689   New-line separated values
690   (when only one value can be written at once)
691
692         VAL0\n
693         VAL1\n
694         ...
695
696   Space separated values
697   (when read-only or multiple values can be written at once)
698
699         VAL0 VAL1 ...\n
700
701   Flat keyed
702
703         KEY0 VAL0\n
704         KEY1 VAL1\n
705         ...
706
707   Nested keyed
708
709         KEY0 SUB_KEY0=VAL00 SUB_KEY1=VAL01...
710         KEY1 SUB_KEY0=VAL10 SUB_KEY1=VAL11...
711         ...
712
713 For a writable file, the format for writing should generally match
714 reading; however, controllers may allow omitting later fields or
715 implement restricted shortcuts for most common use cases.
716
717 For both flat and nested keyed files, only the values for a single key
718 can be written at a time.  For nested keyed files, the sub key pairs
719 may be specified in any order and not all pairs have to be specified.
720
721
722 Conventions
723 -----------
724
725 - Settings for a single feature should be contained in a single file.
726
727 - The root cgroup should be exempt from resource control and thus
728   shouldn't have resource control interface files.
729
730 - The default time unit is microseconds.  If a different unit is ever
731   used, an explicit unit suffix must be present.
732
733 - A parts-per quantity should use a percentage decimal with at least
734   two digit fractional part - e.g. 13.40.
735
736 - If a controller implements weight based resource distribution, its
737   interface file should be named "weight" and have the range [1,
738   10000] with 100 as the default.  The values are chosen to allow
739   enough and symmetric bias in both directions while keeping it
740   intuitive (the default is 100%).
741
742 - If a controller implements an absolute resource guarantee and/or
743   limit, the interface files should be named "min" and "max"
744   respectively.  If a controller implements best effort resource
745   guarantee and/or limit, the interface files should be named "low"
746   and "high" respectively.
747
748   In the above four control files, the special token "max" should be
749   used to represent upward infinity for both reading and writing.
750
751 - If a setting has a configurable default value and keyed specific
752   overrides, the default entry should be keyed with "default" and
753   appear as the first entry in the file.
754
755   The default value can be updated by writing either "default $VAL" or
756   "$VAL".
757
758   When writing to update a specific override, "default" can be used as
759   the value to indicate removal of the override.  Override entries
760   with "default" as the value must not appear when read.
761
762   For example, a setting which is keyed by major:minor device numbers
763   with integer values may look like the following::
764
765     # cat cgroup-example-interface-file
766     default 150
767     8:0 300
768
769   The default value can be updated by::
770
771     # echo 125 > cgroup-example-interface-file
772
773   or::
774
775     # echo "default 125" > cgroup-example-interface-file
776
777   An override can be set by::
778
779     # echo "8:16 170" > cgroup-example-interface-file
780
781   and cleared by::
782
783     # echo "8:0 default" > cgroup-example-interface-file
784     # cat cgroup-example-interface-file
785     default 125
786     8:16 170
787
788 - For events which are not very high frequency, an interface file
789   "events" should be created which lists event key value pairs.
790   Whenever a notifiable event happens, file modified event should be
791   generated on the file.
792
793
794 Core Interface Files
795 --------------------
796
797 All cgroup core files are prefixed with "cgroup."
798
799   cgroup.type
800         A read-write single value file which exists on non-root
801         cgroups.
802
803         When read, it indicates the current type of the cgroup, which
804         can be one of the following values.
805
806         - "domain" : A normal valid domain cgroup.
807
808         - "domain threaded" : A threaded domain cgroup which is
809           serving as the root of a threaded subtree.
810
811         - "domain invalid" : A cgroup which is in an invalid state.
812           It can't be populated or have controllers enabled.  It may
813           be allowed to become a threaded cgroup.
814
815         - "threaded" : A threaded cgroup which is a member of a
816           threaded subtree.
817
818         A cgroup can be turned into a threaded cgroup by writing
819         "threaded" to this file.
820
821   cgroup.procs
822         A read-write new-line separated values file which exists on
823         all cgroups.
824
825         When read, it lists the PIDs of all processes which belong to
826         the cgroup one-per-line.  The PIDs are not ordered and the
827         same PID may show up more than once if the process got moved
828         to another cgroup and then back or the PID got recycled while
829         reading.
830
831         A PID can be written to migrate the process associated with
832         the PID to the cgroup.  The writer should match all of the
833         following conditions.
834
835         - It must have write access to the "cgroup.procs" file.
836
837         - It must have write access to the "cgroup.procs" file of the
838           common ancestor of the source and destination cgroups.
839
840         When delegating a sub-hierarchy, write access to this file
841         should be granted along with the containing directory.
842
843         In a threaded cgroup, reading this file fails with EOPNOTSUPP
844         as all the processes belong to the thread root.  Writing is
845         supported and moves every thread of the process to the cgroup.
846
847   cgroup.threads
848         A read-write new-line separated values file which exists on
849         all cgroups.
850
851         When read, it lists the TIDs of all threads which belong to
852         the cgroup one-per-line.  The TIDs are not ordered and the
853         same TID may show up more than once if the thread got moved to
854         another cgroup and then back or the TID got recycled while
855         reading.
856
857         A TID can be written to migrate the thread associated with the
858         TID to the cgroup.  The writer should match all of the
859         following conditions.
860
861         - It must have write access to the "cgroup.threads" file.
862
863         - The cgroup that the thread is currently in must be in the
864           same resource domain as the destination cgroup.
865
866         - It must have write access to the "cgroup.procs" file of the
867           common ancestor of the source and destination cgroups.
868
869         When delegating a sub-hierarchy, write access to this file
870         should be granted along with the containing directory.
871
872   cgroup.controllers
873         A read-only space separated values file which exists on all
874         cgroups.
875
876         It shows space separated list of all controllers available to
877         the cgroup.  The controllers are not ordered.
878
879   cgroup.subtree_control
880         A read-write space separated values file which exists on all
881         cgroups.  Starts out empty.
882
883         When read, it shows space separated list of the controllers
884         which are enabled to control resource distribution from the
885         cgroup to its children.
886
887         Space separated list of controllers prefixed with '+' or '-'
888         can be written to enable or disable controllers.  A controller
889         name prefixed with '+' enables the controller and '-'
890         disables.  If a controller appears more than once on the list,
891         the last one is effective.  When multiple enable and disable
892         operations are specified, either all succeed or all fail.
893
894   cgroup.events
895         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
896         The following entries are defined.  Unless specified
897         otherwise, a value change in this file generates a file
898         modified event.
899
900           populated
901                 1 if the cgroup or its descendants contains any live
902                 processes; otherwise, 0.
903           frozen
904                 1 if the cgroup is frozen; otherwise, 0.
905
906   cgroup.max.descendants
907         A read-write single value files.  The default is "max".
908
909         Maximum allowed number of descent cgroups.
910         If the actual number of descendants is equal or larger,
911         an attempt to create a new cgroup in the hierarchy will fail.
912
913   cgroup.max.depth
914         A read-write single value files.  The default is "max".
915
916         Maximum allowed descent depth below the current cgroup.
917         If the actual descent depth is equal or larger,
918         an attempt to create a new child cgroup will fail.
919
920   cgroup.stat
921         A read-only flat-keyed file with the following entries:
922
923           nr_descendants
924                 Total number of visible descendant cgroups.
925
926           nr_dying_descendants
927                 Total number of dying descendant cgroups. A cgroup becomes
928                 dying after being deleted by a user. The cgroup will remain
929                 in dying state for some time undefined time (which can depend
930                 on system load) before being completely destroyed.
931
932                 A process can't enter a dying cgroup under any circumstances,
933                 a dying cgroup can't revive.
934
935                 A dying cgroup can consume system resources not exceeding
936                 limits, which were active at the moment of cgroup deletion.
937
938   cgroup.freeze
939         A read-write single value file which exists on non-root cgroups.
940         Allowed values are "0" and "1". The default is "0".
941
942         Writing "1" to the file causes freezing of the cgroup and all
943         descendant cgroups. This means that all belonging processes will
944         be stopped and will not run until the cgroup will be explicitly
945         unfrozen. Freezing of the cgroup may take some time; when this action
946         is completed, the "frozen" value in the cgroup.events control file
947         will be updated to "1" and the corresponding notification will be
948         issued.
949
950         A cgroup can be frozen either by its own settings, or by settings
951         of any ancestor cgroups. If any of ancestor cgroups is frozen, the
952         cgroup will remain frozen.
953
954         Processes in the frozen cgroup can be killed by a fatal signal.
955         They also can enter and leave a frozen cgroup: either by an explicit
956         move by a user, or if freezing of the cgroup races with fork().
957         If a process is moved to a frozen cgroup, it stops. If a process is
958         moved out of a frozen cgroup, it becomes running.
959
960         Frozen status of a cgroup doesn't affect any cgroup tree operations:
961         it's possible to delete a frozen (and empty) cgroup, as well as
962         create new sub-cgroups.
963
964   cgroup.kill
965         A write-only single value file which exists in non-root cgroups.
966         The only allowed value is "1".
967
968         Writing "1" to the file causes the cgroup and all descendant cgroups to
969         be killed. This means that all processes located in the affected cgroup
970         tree will be killed via SIGKILL.
971
972         Killing a cgroup tree will deal with concurrent forks appropriately and
973         is protected against migrations.
974
975         In a threaded cgroup, writing this file fails with EOPNOTSUPP as
976         killing cgroups is a process directed operation, i.e. it affects
977         the whole thread-group.
978
979   irq.pressure
980         A read-write nested-keyed file.
981
982         Shows pressure stall information for IRQ/SOFTIRQ. See
983         :ref:`Documentation/accounting/psi.rst <psi>` for details.
984
985 Controllers
986 ===========
987
988 .. _cgroup-v2-cpu:
989
990 CPU
991 ---
992
993 The "cpu" controllers regulates distribution of CPU cycles.  This
994 controller implements weight and absolute bandwidth limit models for
995 normal scheduling policy and absolute bandwidth allocation model for
996 realtime scheduling policy.
997
998 In all the above models, cycles distribution is defined only on a temporal
999 base and it does not account for the frequency at which tasks are executed.
1000 The (optional) utilization clamping support allows to hint the schedutil
1001 cpufreq governor about the minimum desired frequency which should always be
1002 provided by a CPU, as well as the maximum desired frequency, which should not
1003 be exceeded by a CPU.
1004
1005 WARNING: cgroup2 doesn't yet support control of realtime processes and
1006 the cpu controller can only be enabled when all RT processes are in
1007 the root cgroup.  Be aware that system management software may already
1008 have placed RT processes into nonroot cgroups during the system boot
1009 process, and these processes may need to be moved to the root cgroup
1010 before the cpu controller can be enabled.
1011
1012
1013 CPU Interface Files
1014 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1015
1016 All time durations are in microseconds.
1017
1018   cpu.stat
1019         A read-only flat-keyed file.
1020         This file exists whether the controller is enabled or not.
1021
1022         It always reports the following three stats:
1023
1024         - usage_usec
1025         - user_usec
1026         - system_usec
1027
1028         and the following three when the controller is enabled:
1029
1030         - nr_periods
1031         - nr_throttled
1032         - throttled_usec
1033         - nr_bursts
1034         - burst_usec
1035
1036   cpu.weight
1037         A read-write single value file which exists on non-root
1038         cgroups.  The default is "100".
1039
1040         The weight in the range [1, 10000].
1041
1042   cpu.weight.nice
1043         A read-write single value file which exists on non-root
1044         cgroups.  The default is "0".
1045
1046         The nice value is in the range [-20, 19].
1047
1048         This interface file is an alternative interface for
1049         "cpu.weight" and allows reading and setting weight using the
1050         same values used by nice(2).  Because the range is smaller and
1051         granularity is coarser for the nice values, the read value is
1052         the closest approximation of the current weight.
1053
1054   cpu.max
1055         A read-write two value file which exists on non-root cgroups.
1056         The default is "max 100000".
1057
1058         The maximum bandwidth limit.  It's in the following format::
1059
1060           $MAX $PERIOD
1061
1062         which indicates that the group may consume upto $MAX in each
1063         $PERIOD duration.  "max" for $MAX indicates no limit.  If only
1064         one number is written, $MAX is updated.
1065
1066   cpu.max.burst
1067         A read-write single value file which exists on non-root
1068         cgroups.  The default is "0".
1069
1070         The burst in the range [0, $MAX].
1071
1072   cpu.pressure
1073         A read-write nested-keyed file.
1074
1075         Shows pressure stall information for CPU. See
1076         :ref:`Documentation/accounting/psi.rst <psi>` for details.
1077
1078   cpu.uclamp.min
1079         A read-write single value file which exists on non-root cgroups.
1080         The default is "0", i.e. no utilization boosting.
1081
1082         The requested minimum utilization (protection) as a percentage
1083         rational number, e.g. 12.34 for 12.34%.
1084
1085         This interface allows reading and setting minimum utilization clamp
1086         values similar to the sched_setattr(2). This minimum utilization
1087         value is used to clamp the task specific minimum utilization clamp.
1088
1089         The requested minimum utilization (protection) is always capped by
1090         the current value for the maximum utilization (limit), i.e.
1091         `cpu.uclamp.max`.
1092
1093   cpu.uclamp.max
1094         A read-write single value file which exists on non-root cgroups.
1095         The default is "max". i.e. no utilization capping
1096
1097         The requested maximum utilization (limit) as a percentage rational
1098         number, e.g. 98.76 for 98.76%.
1099
1100         This interface allows reading and setting maximum utilization clamp
1101         values similar to the sched_setattr(2). This maximum utilization
1102         value is used to clamp the task specific maximum utilization clamp.
1103
1104
1105
1106 Memory
1107 ------
1108
1109 The "memory" controller regulates distribution of memory.  Memory is
1110 stateful and implements both limit and protection models.  Due to the
1111 intertwining between memory usage and reclaim pressure and the
1112 stateful nature of memory, the distribution model is relatively
1113 complex.
1114
1115 While not completely water-tight, all major memory usages by a given
1116 cgroup are tracked so that the total memory consumption can be
1117 accounted and controlled to a reasonable extent.  Currently, the
1118 following types of memory usages are tracked.
1119
1120 - Userland memory - page cache and anonymous memory.
1121
1122 - Kernel data structures such as dentries and inodes.
1123
1124 - TCP socket buffers.
1125
1126 The above list may expand in the future for better coverage.
1127
1128
1129 Memory Interface Files
1130 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1131
1132 All memory amounts are in bytes.  If a value which is not aligned to
1133 PAGE_SIZE is written, the value may be rounded up to the closest
1134 PAGE_SIZE multiple when read back.
1135
1136   memory.current
1137         A read-only single value file which exists on non-root
1138         cgroups.
1139
1140         The total amount of memory currently being used by the cgroup
1141         and its descendants.
1142
1143   memory.min
1144         A read-write single value file which exists on non-root
1145         cgroups.  The default is "0".
1146
1147         Hard memory protection.  If the memory usage of a cgroup
1148         is within its effective min boundary, the cgroup's memory
1149         won't be reclaimed under any conditions. If there is no
1150         unprotected reclaimable memory available, OOM killer
1151         is invoked. Above the effective min boundary (or
1152         effective low boundary if it is higher), pages are reclaimed
1153         proportionally to the overage, reducing reclaim pressure for
1154         smaller overages.
1155
1156         Effective min boundary is limited by memory.min values of
1157         all ancestor cgroups. If there is memory.min overcommitment
1158         (child cgroup or cgroups are requiring more protected memory
1159         than parent will allow), then each child cgroup will get
1160         the part of parent's protection proportional to its
1161         actual memory usage below memory.min.
1162
1163         Putting more memory than generally available under this
1164         protection is discouraged and may lead to constant OOMs.
1165
1166         If a memory cgroup is not populated with processes,
1167         its memory.min is ignored.
1168
1169   memory.low
1170         A read-write single value file which exists on non-root
1171         cgroups.  The default is "0".
1172
1173         Best-effort memory protection.  If the memory usage of a
1174         cgroup is within its effective low boundary, the cgroup's
1175         memory won't be reclaimed unless there is no reclaimable
1176         memory available in unprotected cgroups.
1177         Above the effective low boundary (or 
1178         effective min boundary if it is higher), pages are reclaimed
1179         proportionally to the overage, reducing reclaim pressure for
1180         smaller overages.
1181
1182         Effective low boundary is limited by memory.low values of
1183         all ancestor cgroups. If there is memory.low overcommitment
1184         (child cgroup or cgroups are requiring more protected memory
1185         than parent will allow), then each child cgroup will get
1186         the part of parent's protection proportional to its
1187         actual memory usage below memory.low.
1188
1189         Putting more memory than generally available under this
1190         protection is discouraged.
1191
1192   memory.high
1193         A read-write single value file which exists on non-root
1194         cgroups.  The default is "max".
1195
1196         Memory usage throttle limit.  This is the main mechanism to
1197         control memory usage of a cgroup.  If a cgroup's usage goes
1198         over the high boundary, the processes of the cgroup are
1199         throttled and put under heavy reclaim pressure.
1200
1201         Going over the high limit never invokes the OOM killer and
1202         under extreme conditions the limit may be breached.
1203
1204   memory.max
1205         A read-write single value file which exists on non-root
1206         cgroups.  The default is "max".
1207
1208         Memory usage hard limit.  This is the final protection
1209         mechanism.  If a cgroup's memory usage reaches this limit and
1210         can't be reduced, the OOM killer is invoked in the cgroup.
1211         Under certain circumstances, the usage may go over the limit
1212         temporarily.
1213
1214         In default configuration regular 0-order allocations always
1215         succeed unless OOM killer chooses current task as a victim.
1216
1217         Some kinds of allocations don't invoke the OOM killer.
1218         Caller could retry them differently, return into userspace
1219         as -ENOMEM or silently ignore in cases like disk readahead.
1220
1221         This is the ultimate protection mechanism.  As long as the
1222         high limit is used and monitored properly, this limit's
1223         utility is limited to providing the final safety net.
1224
1225   memory.reclaim
1226         A write-only nested-keyed file which exists for all cgroups.
1227
1228         This is a simple interface to trigger memory reclaim in the
1229         target cgroup.
1230
1231         This file accepts a single key, the number of bytes to reclaim.
1232         No nested keys are currently supported.
1233
1234         Example::
1235
1236           echo "1G" > memory.reclaim
1237
1238         The interface can be later extended with nested keys to
1239         configure the reclaim behavior. For example, specify the
1240         type of memory to reclaim from (anon, file, ..).
1241
1242         Please note that the kernel can over or under reclaim from
1243         the target cgroup. If less bytes are reclaimed than the
1244         specified amount, -EAGAIN is returned.
1245
1246         Please note that the proactive reclaim (triggered by this
1247         interface) is not meant to indicate memory pressure on the
1248         memory cgroup. Therefore socket memory balancing triggered by
1249         the memory reclaim normally is not exercised in this case.
1250         This means that the networking layer will not adapt based on
1251         reclaim induced by memory.reclaim.
1252
1253   memory.peak
1254         A read-only single value file which exists on non-root
1255         cgroups.
1256
1257         The max memory usage recorded for the cgroup and its
1258         descendants since the creation of the cgroup.
1259
1260   memory.oom.group
1261         A read-write single value file which exists on non-root
1262         cgroups.  The default value is "0".
1263
1264         Determines whether the cgroup should be treated as
1265         an indivisible workload by the OOM killer. If set,
1266         all tasks belonging to the cgroup or to its descendants
1267         (if the memory cgroup is not a leaf cgroup) are killed
1268         together or not at all. This can be used to avoid
1269         partial kills to guarantee workload integrity.
1270
1271         Tasks with the OOM protection (oom_score_adj set to -1000)
1272         are treated as an exception and are never killed.
1273
1274         If the OOM killer is invoked in a cgroup, it's not going
1275         to kill any tasks outside of this cgroup, regardless
1276         memory.oom.group values of ancestor cgroups.
1277
1278   memory.events
1279         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1280         The following entries are defined.  Unless specified
1281         otherwise, a value change in this file generates a file
1282         modified event.
1283
1284         Note that all fields in this file are hierarchical and the
1285         file modified event can be generated due to an event down the
1286         hierarchy. For the local events at the cgroup level see
1287         memory.events.local.
1288
1289           low
1290                 The number of times the cgroup is reclaimed due to
1291                 high memory pressure even though its usage is under
1292                 the low boundary.  This usually indicates that the low
1293                 boundary is over-committed.
1294
1295           high
1296                 The number of times processes of the cgroup are
1297                 throttled and routed to perform direct memory reclaim
1298                 because the high memory boundary was exceeded.  For a
1299                 cgroup whose memory usage is capped by the high limit
1300                 rather than global memory pressure, this event's
1301                 occurrences are expected.
1302
1303           max
1304                 The number of times the cgroup's memory usage was
1305                 about to go over the max boundary.  If direct reclaim
1306                 fails to bring it down, the cgroup goes to OOM state.
1307
1308           oom
1309                 The number of time the cgroup's memory usage was
1310                 reached the limit and allocation was about to fail.
1311
1312                 This event is not raised if the OOM killer is not
1313                 considered as an option, e.g. for failed high-order
1314                 allocations or if caller asked to not retry attempts.
1315
1316           oom_kill
1317                 The number of processes belonging to this cgroup
1318                 killed by any kind of OOM killer.
1319
1320           oom_group_kill
1321                 The number of times a group OOM has occurred.
1322
1323   memory.events.local
1324         Similar to memory.events but the fields in the file are local
1325         to the cgroup i.e. not hierarchical. The file modified event
1326         generated on this file reflects only the local events.
1327
1328   memory.stat
1329         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1330
1331         This breaks down the cgroup's memory footprint into different
1332         types of memory, type-specific details, and other information
1333         on the state and past events of the memory management system.
1334
1335         All memory amounts are in bytes.
1336
1337         The entries are ordered to be human readable, and new entries
1338         can show up in the middle. Don't rely on items remaining in a
1339         fixed position; use the keys to look up specific values!
1340
1341         If the entry has no per-node counter (or not show in the
1342         memory.numa_stat). We use 'npn' (non-per-node) as the tag
1343         to indicate that it will not show in the memory.numa_stat.
1344
1345           anon
1346                 Amount of memory used in anonymous mappings such as
1347                 brk(), sbrk(), and mmap(MAP_ANONYMOUS)
1348
1349           file
1350                 Amount of memory used to cache filesystem data,
1351                 including tmpfs and shared memory.
1352
1353           kernel (npn)
1354                 Amount of total kernel memory, including
1355                 (kernel_stack, pagetables, percpu, vmalloc, slab) in
1356                 addition to other kernel memory use cases.
1357
1358           kernel_stack
1359                 Amount of memory allocated to kernel stacks.
1360
1361           pagetables
1362                 Amount of memory allocated for page tables.
1363
1364           percpu (npn)
1365                 Amount of memory used for storing per-cpu kernel
1366                 data structures.
1367
1368           sock (npn)
1369                 Amount of memory used in network transmission buffers
1370
1371           vmalloc (npn)
1372                 Amount of memory used for vmap backed memory.
1373
1374           shmem
1375                 Amount of cached filesystem data that is swap-backed,
1376                 such as tmpfs, shm segments, shared anonymous mmap()s
1377
1378           zswap
1379                 Amount of memory consumed by the zswap compression backend.
1380
1381           zswapped
1382                 Amount of application memory swapped out to zswap.
1383
1384           file_mapped
1385                 Amount of cached filesystem data mapped with mmap()
1386
1387           file_dirty
1388                 Amount of cached filesystem data that was modified but
1389                 not yet written back to disk
1390
1391           file_writeback
1392                 Amount of cached filesystem data that was modified and
1393                 is currently being written back to disk
1394
1395           swapcached
1396                 Amount of swap cached in memory. The swapcache is accounted
1397                 against both memory and swap usage.
1398
1399           anon_thp
1400                 Amount of memory used in anonymous mappings backed by
1401                 transparent hugepages
1402
1403           file_thp
1404                 Amount of cached filesystem data backed by transparent
1405                 hugepages
1406
1407           shmem_thp
1408                 Amount of shm, tmpfs, shared anonymous mmap()s backed by
1409                 transparent hugepages
1410
1411           inactive_anon, active_anon, inactive_file, active_file, unevictable
1412                 Amount of memory, swap-backed and filesystem-backed,
1413                 on the internal memory management lists used by the
1414                 page reclaim algorithm.
1415
1416                 As these represent internal list state (eg. shmem pages are on anon
1417                 memory management lists), inactive_foo + active_foo may not be equal to
1418                 the value for the foo counter, since the foo counter is type-based, not
1419                 list-based.
1420
1421           slab_reclaimable
1422                 Part of "slab" that might be reclaimed, such as
1423                 dentries and inodes.
1424
1425           slab_unreclaimable
1426                 Part of "slab" that cannot be reclaimed on memory
1427                 pressure.
1428
1429           slab (npn)
1430                 Amount of memory used for storing in-kernel data
1431                 structures.
1432
1433           workingset_refault_anon
1434                 Number of refaults of previously evicted anonymous pages.
1435
1436           workingset_refault_file
1437                 Number of refaults of previously evicted file pages.
1438
1439           workingset_activate_anon
1440                 Number of refaulted anonymous pages that were immediately
1441                 activated.
1442
1443           workingset_activate_file
1444                 Number of refaulted file pages that were immediately activated.
1445
1446           workingset_restore_anon
1447                 Number of restored anonymous pages which have been detected as
1448                 an active workingset before they got reclaimed.
1449
1450           workingset_restore_file
1451                 Number of restored file pages which have been detected as an
1452                 active workingset before they got reclaimed.
1453
1454           workingset_nodereclaim
1455                 Number of times a shadow node has been reclaimed
1456
1457           pgscan (npn)
1458                 Amount of scanned pages (in an inactive LRU list)
1459
1460           pgsteal (npn)
1461                 Amount of reclaimed pages
1462
1463           pgscan_kswapd (npn)
1464                 Amount of scanned pages by kswapd (in an inactive LRU list)
1465
1466           pgscan_direct (npn)
1467                 Amount of scanned pages directly  (in an inactive LRU list)
1468
1469           pgsteal_kswapd (npn)
1470                 Amount of reclaimed pages by kswapd
1471
1472           pgsteal_direct (npn)
1473                 Amount of reclaimed pages directly
1474
1475           pgfault (npn)
1476                 Total number of page faults incurred
1477
1478           pgmajfault (npn)
1479                 Number of major page faults incurred
1480
1481           pgrefill (npn)
1482                 Amount of scanned pages (in an active LRU list)
1483
1484           pgactivate (npn)
1485                 Amount of pages moved to the active LRU list
1486
1487           pgdeactivate (npn)
1488                 Amount of pages moved to the inactive LRU list
1489
1490           pglazyfree (npn)
1491                 Amount of pages postponed to be freed under memory pressure
1492
1493           pglazyfreed (npn)
1494                 Amount of reclaimed lazyfree pages
1495
1496           thp_fault_alloc (npn)
1497                 Number of transparent hugepages which were allocated to satisfy
1498                 a page fault. This counter is not present when CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1499                 is not set.
1500
1501           thp_collapse_alloc (npn)
1502                 Number of transparent hugepages which were allocated to allow
1503                 collapsing an existing range of pages. This counter is not
1504                 present when CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE is not set.
1505
1506   memory.numa_stat
1507         A read-only nested-keyed file which exists on non-root cgroups.
1508
1509         This breaks down the cgroup's memory footprint into different
1510         types of memory, type-specific details, and other information
1511         per node on the state of the memory management system.
1512
1513         This is useful for providing visibility into the NUMA locality
1514         information within an memcg since the pages are allowed to be
1515         allocated from any physical node. One of the use case is evaluating
1516         application performance by combining this information with the
1517         application's CPU allocation.
1518
1519         All memory amounts are in bytes.
1520
1521         The output format of memory.numa_stat is::
1522
1523           type N0=<bytes in node 0> N1=<bytes in node 1> ...
1524
1525         The entries are ordered to be human readable, and new entries
1526         can show up in the middle. Don't rely on items remaining in a
1527         fixed position; use the keys to look up specific values!
1528
1529         The entries can refer to the memory.stat.
1530
1531   memory.swap.current
1532         A read-only single value file which exists on non-root
1533         cgroups.
1534
1535         The total amount of swap currently being used by the cgroup
1536         and its descendants.
1537
1538   memory.swap.high
1539         A read-write single value file which exists on non-root
1540         cgroups.  The default is "max".
1541
1542         Swap usage throttle limit.  If a cgroup's swap usage exceeds
1543         this limit, all its further allocations will be throttled to
1544         allow userspace to implement custom out-of-memory procedures.
1545
1546         This limit marks a point of no return for the cgroup. It is NOT
1547         designed to manage the amount of swapping a workload does
1548         during regular operation. Compare to memory.swap.max, which
1549         prohibits swapping past a set amount, but lets the cgroup
1550         continue unimpeded as long as other memory can be reclaimed.
1551
1552         Healthy workloads are not expected to reach this limit.
1553
1554   memory.swap.max
1555         A read-write single value file which exists on non-root
1556         cgroups.  The default is "max".
1557
1558         Swap usage hard limit.  If a cgroup's swap usage reaches this
1559         limit, anonymous memory of the cgroup will not be swapped out.
1560
1561   memory.swap.events
1562         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1563         The following entries are defined.  Unless specified
1564         otherwise, a value change in this file generates a file
1565         modified event.
1566
1567           high
1568                 The number of times the cgroup's swap usage was over
1569                 the high threshold.
1570
1571           max
1572                 The number of times the cgroup's swap usage was about
1573                 to go over the max boundary and swap allocation
1574                 failed.
1575
1576           fail
1577                 The number of times swap allocation failed either
1578                 because of running out of swap system-wide or max
1579                 limit.
1580
1581         When reduced under the current usage, the existing swap
1582         entries are reclaimed gradually and the swap usage may stay
1583         higher than the limit for an extended period of time.  This
1584         reduces the impact on the workload and memory management.
1585
1586   memory.zswap.current
1587         A read-only single value file which exists on non-root
1588         cgroups.
1589
1590         The total amount of memory consumed by the zswap compression
1591         backend.
1592
1593   memory.zswap.max
1594         A read-write single value file which exists on non-root
1595         cgroups.  The default is "max".
1596
1597         Zswap usage hard limit. If a cgroup's zswap pool reaches this
1598         limit, it will refuse to take any more stores before existing
1599         entries fault back in or are written out to disk.
1600
1601   memory.pressure
1602         A read-only nested-keyed file.
1603
1604         Shows pressure stall information for memory. See
1605         :ref:`Documentation/accounting/psi.rst <psi>` for details.
1606
1607
1608 Usage Guidelines
1609 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1610
1611 "memory.high" is the main mechanism to control memory usage.
1612 Over-committing on high limit (sum of high limits > available memory)
1613 and letting global memory pressure to distribute memory according to
1614 usage is a viable strategy.
1615
1616 Because breach of the high limit doesn't trigger the OOM killer but
1617 throttles the offending cgroup, a management agent has ample
1618 opportunities to monitor and take appropriate actions such as granting
1619 more memory or terminating the workload.
1620
1621 Determining whether a cgroup has enough memory is not trivial as
1622 memory usage doesn't indicate whether the workload can benefit from
1623 more memory.  For example, a workload which writes data received from
1624 network to a file can use all available memory but can also operate as
1625 performant with a small amount of memory.  A measure of memory
1626 pressure - how much the workload is being impacted due to lack of
1627 memory - is necessary to determine whether a workload needs more
1628 memory; unfortunately, memory pressure monitoring mechanism isn't
1629 implemented yet.
1630
1631
1632 Memory Ownership
1633 ~~~~~~~~~~~~~~~~
1634
1635 A memory area is charged to the cgroup which instantiated it and stays
1636 charged to the cgroup until the area is released.  Migrating a process
1637 to a different cgroup doesn't move the memory usages that it
1638 instantiated while in the previous cgroup to the new cgroup.
1639
1640 A memory area may be used by processes belonging to different cgroups.
1641 To which cgroup the area will be charged is in-deterministic; however,
1642 over time, the memory area is likely to end up in a cgroup which has
1643 enough memory allowance to avoid high reclaim pressure.
1644
1645 If a cgroup sweeps a considerable amount of memory which is expected
1646 to be accessed repeatedly by other cgroups, it may make sense to use
1647 POSIX_FADV_DONTNEED to relinquish the ownership of memory areas
1648 belonging to the affected files to ensure correct memory ownership.
1649
1650
1651 IO
1652 --
1653
1654 The "io" controller regulates the distribution of IO resources.  This
1655 controller implements both weight based and absolute bandwidth or IOPS
1656 limit distribution; however, weight based distribution is available
1657 only if cfq-iosched is in use and neither scheme is available for
1658 blk-mq devices.
1659
1660
1661 IO Interface Files
1662 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1663
1664   io.stat
1665         A read-only nested-keyed file.
1666
1667         Lines are keyed by $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.
1668         The following nested keys are defined.
1669
1670           ======        =====================
1671           rbytes        Bytes read
1672           wbytes        Bytes written
1673           rios          Number of read IOs
1674           wios          Number of write IOs
1675           dbytes        Bytes discarded
1676           dios          Number of discard IOs
1677           ======        =====================
1678
1679         An example read output follows::
1680
1681           8:16 rbytes=1459200 wbytes=314773504 rios=192 wios=353 dbytes=0 dios=0
1682           8:0 rbytes=90430464 wbytes=299008000 rios=8950 wios=1252 dbytes=50331648 dios=3021
1683
1684   io.cost.qos
1685         A read-write nested-keyed file which exists only on the root
1686         cgroup.
1687
1688         This file configures the Quality of Service of the IO cost
1689         model based controller (CONFIG_BLK_CGROUP_IOCOST) which
1690         currently implements "io.weight" proportional control.  Lines
1691         are keyed by $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.  The
1692         line for a given device is populated on the first write for
1693         the device on "io.cost.qos" or "io.cost.model".  The following
1694         nested keys are defined.
1695
1696           ======        =====================================
1697           enable        Weight-based control enable
1698           ctrl          "auto" or "user"
1699           rpct          Read latency percentile    [0, 100]
1700           rlat          Read latency threshold
1701           wpct          Write latency percentile   [0, 100]
1702           wlat          Write latency threshold
1703           min           Minimum scaling percentage [1, 10000]
1704           max           Maximum scaling percentage [1, 10000]
1705           ======        =====================================
1706
1707         The controller is disabled by default and can be enabled by
1708         setting "enable" to 1.  "rpct" and "wpct" parameters default
1709         to zero and the controller uses internal device saturation
1710         state to adjust the overall IO rate between "min" and "max".
1711
1712         When a better control quality is needed, latency QoS
1713         parameters can be configured.  For example::
1714
1715           8:16 enable=1 ctrl=auto rpct=95.00 rlat=75000 wpct=95.00 wlat=150000 min=50.00 max=150.0
1716
1717         shows that on sdb, the controller is enabled, will consider
1718         the device saturated if the 95th percentile of read completion
1719         latencies is above 75ms or write 150ms, and adjust the overall
1720         IO issue rate between 50% and 150% accordingly.
1721
1722         The lower the saturation point, the better the latency QoS at
1723         the cost of aggregate bandwidth.  The narrower the allowed
1724         adjustment range between "min" and "max", the more conformant
1725         to the cost model the IO behavior.  Note that the IO issue
1726         base rate may be far off from 100% and setting "min" and "max"
1727         blindly can lead to a significant loss of device capacity or
1728         control quality.  "min" and "max" are useful for regulating
1729         devices which show wide temporary behavior changes - e.g. a
1730         ssd which accepts writes at the line speed for a while and
1731         then completely stalls for multiple seconds.
1732
1733         When "ctrl" is "auto", the parameters are controlled by the
1734         kernel and may change automatically.  Setting "ctrl" to "user"
1735         or setting any of the percentile and latency parameters puts
1736         it into "user" mode and disables the automatic changes.  The
1737         automatic mode can be restored by setting "ctrl" to "auto".
1738
1739   io.cost.model
1740         A read-write nested-keyed file which exists only on the root
1741         cgroup.
1742
1743         This file configures the cost model of the IO cost model based
1744         controller (CONFIG_BLK_CGROUP_IOCOST) which currently
1745         implements "io.weight" proportional control.  Lines are keyed
1746         by $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.  The line for a
1747         given device is populated on the first write for the device on
1748         "io.cost.qos" or "io.cost.model".  The following nested keys
1749         are defined.
1750
1751           =====         ================================
1752           ctrl          "auto" or "user"
1753           model         The cost model in use - "linear"
1754           =====         ================================
1755
1756         When "ctrl" is "auto", the kernel may change all parameters
1757         dynamically.  When "ctrl" is set to "user" or any other
1758         parameters are written to, "ctrl" become "user" and the
1759         automatic changes are disabled.
1760
1761         When "model" is "linear", the following model parameters are
1762         defined.
1763
1764           ============= ========================================
1765           [r|w]bps      The maximum sequential IO throughput
1766           [r|w]seqiops  The maximum 4k sequential IOs per second
1767           [r|w]randiops The maximum 4k random IOs per second
1768           ============= ========================================
1769
1770         From the above, the builtin linear model determines the base
1771         costs of a sequential and random IO and the cost coefficient
1772         for the IO size.  While simple, this model can cover most
1773         common device classes acceptably.
1774
1775         The IO cost model isn't expected to be accurate in absolute
1776         sense and is scaled to the device behavior dynamically.
1777
1778         If needed, tools/cgroup/iocost_coef_gen.py can be used to
1779         generate device-specific coefficients.
1780
1781   io.weight
1782         A read-write flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
1783         The default is "default 100".
1784
1785         The first line is the default weight applied to devices
1786         without specific override.  The rest are overrides keyed by
1787         $MAJ:$MIN device numbers and not ordered.  The weights are in
1788         the range [1, 10000] and specifies the relative amount IO time
1789         the cgroup can use in relation to its siblings.
1790
1791         The default weight can be updated by writing either "default
1792         $WEIGHT" or simply "$WEIGHT".  Overrides can be set by writing
1793         "$MAJ:$MIN $WEIGHT" and unset by writing "$MAJ:$MIN default".
1794
1795         An example read output follows::
1796
1797           default 100
1798           8:16 200
1799           8:0 50
1800
1801   io.max
1802         A read-write nested-keyed file which exists on non-root
1803         cgroups.
1804
1805         BPS and IOPS based IO limit.  Lines are keyed by $MAJ:$MIN
1806         device numbers and not ordered.  The following nested keys are
1807         defined.
1808
1809           =====         ==================================
1810           rbps          Max read bytes per second
1811           wbps          Max write bytes per second
1812           riops         Max read IO operations per second
1813           wiops         Max write IO operations per second
1814           =====         ==================================
1815
1816         When writing, any number of nested key-value pairs can be
1817         specified in any order.  "max" can be specified as the value
1818         to remove a specific limit.  If the same key is specified
1819         multiple times, the outcome is undefined.
1820
1821         BPS and IOPS are measured in each IO direction and IOs are
1822         delayed if limit is reached.  Temporary bursts are allowed.
1823
1824         Setting read limit at 2M BPS and write at 120 IOPS for 8:16::
1825
1826           echo "8:16 rbps=2097152 wiops=120" > io.max
1827
1828         Reading returns the following::
1829
1830           8:16 rbps=2097152 wbps=max riops=max wiops=120
1831
1832         Write IOPS limit can be removed by writing the following::
1833
1834           echo "8:16 wiops=max" > io.max
1835
1836         Reading now returns the following::
1837
1838           8:16 rbps=2097152 wbps=max riops=max wiops=max
1839
1840   io.pressure
1841         A read-only nested-keyed file.
1842
1843         Shows pressure stall information for IO. See
1844         :ref:`Documentation/accounting/psi.rst <psi>` for details.
1845
1846
1847 Writeback
1848 ~~~~~~~~~
1849
1850 Page cache is dirtied through buffered writes and shared mmaps and
1851 written asynchronously to the backing filesystem by the writeback
1852 mechanism.  Writeback sits between the memory and IO domains and
1853 regulates the proportion of dirty memory by balancing dirtying and
1854 write IOs.
1855
1856 The io controller, in conjunction with the memory controller,
1857 implements control of page cache writeback IOs.  The memory controller
1858 defines the memory domain that dirty memory ratio is calculated and
1859 maintained for and the io controller defines the io domain which
1860 writes out dirty pages for the memory domain.  Both system-wide and
1861 per-cgroup dirty memory states are examined and the more restrictive
1862 of the two is enforced.
1863
1864 cgroup writeback requires explicit support from the underlying
1865 filesystem.  Currently, cgroup writeback is implemented on ext2, ext4,
1866 btrfs, f2fs, and xfs.  On other filesystems, all writeback IOs are 
1867 attributed to the root cgroup.
1868
1869 There are inherent differences in memory and writeback management
1870 which affects how cgroup ownership is tracked.  Memory is tracked per
1871 page while writeback per inode.  For the purpose of writeback, an
1872 inode is assigned to a cgroup and all IO requests to write dirty pages
1873 from the inode are attributed to that cgroup.
1874
1875 As cgroup ownership for memory is tracked per page, there can be pages
1876 which are associated with different cgroups than the one the inode is
1877 associated with.  These are called foreign pages.  The writeback
1878 constantly keeps track of foreign pages and, if a particular foreign
1879 cgroup becomes the majority over a certain period of time, switches
1880 the ownership of the inode to that cgroup.
1881
1882 While this model is enough for most use cases where a given inode is
1883 mostly dirtied by a single cgroup even when the main writing cgroup
1884 changes over time, use cases where multiple cgroups write to a single
1885 inode simultaneously are not supported well.  In such circumstances, a
1886 significant portion of IOs are likely to be attributed incorrectly.
1887 As memory controller assigns page ownership on the first use and
1888 doesn't update it until the page is released, even if writeback
1889 strictly follows page ownership, multiple cgroups dirtying overlapping
1890 areas wouldn't work as expected.  It's recommended to avoid such usage
1891 patterns.
1892
1893 The sysctl knobs which affect writeback behavior are applied to cgroup
1894 writeback as follows.
1895
1896   vm.dirty_background_ratio, vm.dirty_ratio
1897         These ratios apply the same to cgroup writeback with the
1898         amount of available memory capped by limits imposed by the
1899         memory controller and system-wide clean memory.
1900
1901   vm.dirty_background_bytes, vm.dirty_bytes
1902         For cgroup writeback, this is calculated into ratio against
1903         total available memory and applied the same way as
1904         vm.dirty[_background]_ratio.
1905
1906
1907 IO Latency
1908 ~~~~~~~~~~
1909
1910 This is a cgroup v2 controller for IO workload protection.  You provide a group
1911 with a latency target, and if the average latency exceeds that target the
1912 controller will throttle any peers that have a lower latency target than the
1913 protected workload.
1914
1915 The limits are only applied at the peer level in the hierarchy.  This means that
1916 in the diagram below, only groups A, B, and C will influence each other, and
1917 groups D and F will influence each other.  Group G will influence nobody::
1918
1919                         [root]
1920                 /          |            \
1921                 A          B            C
1922                /  \        |
1923               D    F       G
1924
1925
1926 So the ideal way to configure this is to set io.latency in groups A, B, and C.
1927 Generally you do not want to set a value lower than the latency your device
1928 supports.  Experiment to find the value that works best for your workload.
1929 Start at higher than the expected latency for your device and watch the
1930 avg_lat value in io.stat for your workload group to get an idea of the
1931 latency you see during normal operation.  Use the avg_lat value as a basis for
1932 your real setting, setting at 10-15% higher than the value in io.stat.
1933
1934 How IO Latency Throttling Works
1935 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1936
1937 io.latency is work conserving; so as long as everybody is meeting their latency
1938 target the controller doesn't do anything.  Once a group starts missing its
1939 target it begins throttling any peer group that has a higher target than itself.
1940 This throttling takes 2 forms:
1941
1942 - Queue depth throttling.  This is the number of outstanding IO's a group is
1943   allowed to have.  We will clamp down relatively quickly, starting at no limit
1944   and going all the way down to 1 IO at a time.
1945
1946 - Artificial delay induction.  There are certain types of IO that cannot be
1947   throttled without possibly adversely affecting higher priority groups.  This
1948   includes swapping and metadata IO.  These types of IO are allowed to occur
1949   normally, however they are "charged" to the originating group.  If the
1950   originating group is being throttled you will see the use_delay and delay
1951   fields in io.stat increase.  The delay value is how many microseconds that are
1952   being added to any process that runs in this group.  Because this number can
1953   grow quite large if there is a lot of swapping or metadata IO occurring we
1954   limit the individual delay events to 1 second at a time.
1955
1956 Once the victimized group starts meeting its latency target again it will start
1957 unthrottling any peer groups that were throttled previously.  If the victimized
1958 group simply stops doing IO the global counter will unthrottle appropriately.
1959
1960 IO Latency Interface Files
1961 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1962
1963   io.latency
1964         This takes a similar format as the other controllers.
1965
1966                 "MAJOR:MINOR target=<target time in microseconds>"
1967
1968   io.stat
1969         If the controller is enabled you will see extra stats in io.stat in
1970         addition to the normal ones.
1971
1972           depth
1973                 This is the current queue depth for the group.
1974
1975           avg_lat
1976                 This is an exponential moving average with a decay rate of 1/exp
1977                 bound by the sampling interval.  The decay rate interval can be
1978                 calculated by multiplying the win value in io.stat by the
1979                 corresponding number of samples based on the win value.
1980
1981           win
1982                 The sampling window size in milliseconds.  This is the minimum
1983                 duration of time between evaluation events.  Windows only elapse
1984                 with IO activity.  Idle periods extend the most recent window.
1985
1986 IO Priority
1987 ~~~~~~~~~~~
1988
1989 A single attribute controls the behavior of the I/O priority cgroup policy,
1990 namely the blkio.prio.class attribute. The following values are accepted for
1991 that attribute:
1992
1993   no-change
1994         Do not modify the I/O priority class.
1995
1996   none-to-rt
1997         For requests that do not have an I/O priority class (NONE),
1998         change the I/O priority class into RT. Do not modify
1999         the I/O priority class of other requests.
2000
2001   restrict-to-be
2002         For requests that do not have an I/O priority class or that have I/O
2003         priority class RT, change it into BE. Do not modify the I/O priority
2004         class of requests that have priority class IDLE.
2005
2006   idle
2007         Change the I/O priority class of all requests into IDLE, the lowest
2008         I/O priority class.
2009
2010 The following numerical values are associated with the I/O priority policies:
2011
2012 +-------------+---+
2013 | no-change   | 0 |
2014 +-------------+---+
2015 | none-to-rt  | 1 |
2016 +-------------+---+
2017 | rt-to-be    | 2 |
2018 +-------------+---+
2019 | all-to-idle | 3 |
2020 +-------------+---+
2021
2022 The numerical value that corresponds to each I/O priority class is as follows:
2023
2024 +-------------------------------+---+
2025 | IOPRIO_CLASS_NONE             | 0 |
2026 +-------------------------------+---+
2027 | IOPRIO_CLASS_RT (real-time)   | 1 |
2028 +-------------------------------+---+
2029 | IOPRIO_CLASS_BE (best effort) | 2 |
2030 +-------------------------------+---+
2031 | IOPRIO_CLASS_IDLE             | 3 |
2032 +-------------------------------+---+
2033
2034 The algorithm to set the I/O priority class for a request is as follows:
2035
2036 - Translate the I/O priority class policy into a number.
2037 - Change the request I/O priority class into the maximum of the I/O priority
2038   class policy number and the numerical I/O priority class.
2039
2040 PID
2041 ---
2042
2043 The process number controller is used to allow a cgroup to stop any
2044 new tasks from being fork()'d or clone()'d after a specified limit is
2045 reached.
2046
2047 The number of tasks in a cgroup can be exhausted in ways which other
2048 controllers cannot prevent, thus warranting its own controller.  For
2049 example, a fork bomb is likely to exhaust the number of tasks before
2050 hitting memory restrictions.
2051
2052 Note that PIDs used in this controller refer to TIDs, process IDs as
2053 used by the kernel.
2054
2055
2056 PID Interface Files
2057 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2058
2059   pids.max
2060         A read-write single value file which exists on non-root
2061         cgroups.  The default is "max".
2062
2063         Hard limit of number of processes.
2064
2065   pids.current
2066         A read-only single value file which exists on all cgroups.
2067
2068         The number of processes currently in the cgroup and its
2069         descendants.
2070
2071 Organisational operations are not blocked by cgroup policies, so it is
2072 possible to have pids.current > pids.max.  This can be done by either
2073 setting the limit to be smaller than pids.current, or attaching enough
2074 processes to the cgroup such that pids.current is larger than
2075 pids.max.  However, it is not possible to violate a cgroup PID policy
2076 through fork() or clone(). These will return -EAGAIN if the creation
2077 of a new process would cause a cgroup policy to be violated.
2078
2079
2080 Cpuset
2081 ------
2082
2083 The "cpuset" controller provides a mechanism for constraining
2084 the CPU and memory node placement of tasks to only the resources
2085 specified in the cpuset interface files in a task's current cgroup.
2086 This is especially valuable on large NUMA systems where placing jobs
2087 on properly sized subsets of the systems with careful processor and
2088 memory placement to reduce cross-node memory access and contention
2089 can improve overall system performance.
2090
2091 The "cpuset" controller is hierarchical.  That means the controller
2092 cannot use CPUs or memory nodes not allowed in its parent.
2093
2094
2095 Cpuset Interface Files
2096 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2097
2098   cpuset.cpus
2099         A read-write multiple values file which exists on non-root
2100         cpuset-enabled cgroups.
2101
2102         It lists the requested CPUs to be used by tasks within this
2103         cgroup.  The actual list of CPUs to be granted, however, is
2104         subjected to constraints imposed by its parent and can differ
2105         from the requested CPUs.
2106
2107         The CPU numbers are comma-separated numbers or ranges.
2108         For example::
2109
2110           # cat cpuset.cpus
2111           0-4,6,8-10
2112
2113         An empty value indicates that the cgroup is using the same
2114         setting as the nearest cgroup ancestor with a non-empty
2115         "cpuset.cpus" or all the available CPUs if none is found.
2116
2117         The value of "cpuset.cpus" stays constant until the next update
2118         and won't be affected by any CPU hotplug events.
2119
2120   cpuset.cpus.effective
2121         A read-only multiple values file which exists on all
2122         cpuset-enabled cgroups.
2123
2124         It lists the onlined CPUs that are actually granted to this
2125         cgroup by its parent.  These CPUs are allowed to be used by
2126         tasks within the current cgroup.
2127
2128         If "cpuset.cpus" is empty, the "cpuset.cpus.effective" file shows
2129         all the CPUs from the parent cgroup that can be available to
2130         be used by this cgroup.  Otherwise, it should be a subset of
2131         "cpuset.cpus" unless none of the CPUs listed in "cpuset.cpus"
2132         can be granted.  In this case, it will be treated just like an
2133         empty "cpuset.cpus".
2134
2135         Its value will be affected by CPU hotplug events.
2136
2137   cpuset.mems
2138         A read-write multiple values file which exists on non-root
2139         cpuset-enabled cgroups.
2140
2141         It lists the requested memory nodes to be used by tasks within
2142         this cgroup.  The actual list of memory nodes granted, however,
2143         is subjected to constraints imposed by its parent and can differ
2144         from the requested memory nodes.
2145
2146         The memory node numbers are comma-separated numbers or ranges.
2147         For example::
2148
2149           # cat cpuset.mems
2150           0-1,3
2151
2152         An empty value indicates that the cgroup is using the same
2153         setting as the nearest cgroup ancestor with a non-empty
2154         "cpuset.mems" or all the available memory nodes if none
2155         is found.
2156
2157         The value of "cpuset.mems" stays constant until the next update
2158         and won't be affected by any memory nodes hotplug events.
2159
2160         Setting a non-empty value to "cpuset.mems" causes memory of
2161         tasks within the cgroup to be migrated to the designated nodes if
2162         they are currently using memory outside of the designated nodes.
2163
2164         There is a cost for this memory migration.  The migration
2165         may not be complete and some memory pages may be left behind.
2166         So it is recommended that "cpuset.mems" should be set properly
2167         before spawning new tasks into the cpuset.  Even if there is
2168         a need to change "cpuset.mems" with active tasks, it shouldn't
2169         be done frequently.
2170
2171   cpuset.mems.effective
2172         A read-only multiple values file which exists on all
2173         cpuset-enabled cgroups.
2174
2175         It lists the onlined memory nodes that are actually granted to
2176         this cgroup by its parent. These memory nodes are allowed to
2177         be used by tasks within the current cgroup.
2178
2179         If "cpuset.mems" is empty, it shows all the memory nodes from the
2180         parent cgroup that will be available to be used by this cgroup.
2181         Otherwise, it should be a subset of "cpuset.mems" unless none of
2182         the memory nodes listed in "cpuset.mems" can be granted.  In this
2183         case, it will be treated just like an empty "cpuset.mems".
2184
2185         Its value will be affected by memory nodes hotplug events.
2186
2187   cpuset.cpus.partition
2188         A read-write single value file which exists on non-root
2189         cpuset-enabled cgroups.  This flag is owned by the parent cgroup
2190         and is not delegatable.
2191
2192         It accepts only the following input values when written to.
2193
2194           ========      ================================
2195           "root"        a partition root
2196           "member"      a non-root member of a partition
2197           ========      ================================
2198
2199         When set to be a partition root, the current cgroup is the
2200         root of a new partition or scheduling domain that comprises
2201         itself and all its descendants except those that are separate
2202         partition roots themselves and their descendants.  The root
2203         cgroup is always a partition root.
2204
2205         There are constraints on where a partition root can be set.
2206         It can only be set in a cgroup if all the following conditions
2207         are true.
2208
2209         1) The "cpuset.cpus" is not empty and the list of CPUs are
2210            exclusive, i.e. they are not shared by any of its siblings.
2211         2) The parent cgroup is a partition root.
2212         3) The "cpuset.cpus" is also a proper subset of the parent's
2213            "cpuset.cpus.effective".
2214         4) There is no child cgroups with cpuset enabled.  This is for
2215            eliminating corner cases that have to be handled if such a
2216            condition is allowed.
2217
2218         Setting it to partition root will take the CPUs away from the
2219         effective CPUs of the parent cgroup.  Once it is set, this
2220         file cannot be reverted back to "member" if there are any child
2221         cgroups with cpuset enabled.
2222
2223         A parent partition cannot distribute all its CPUs to its
2224         child partitions.  There must be at least one cpu left in the
2225         parent partition.
2226
2227         Once becoming a partition root, changes to "cpuset.cpus" is
2228         generally allowed as long as the first condition above is true,
2229         the change will not take away all the CPUs from the parent
2230         partition and the new "cpuset.cpus" value is a superset of its
2231         children's "cpuset.cpus" values.
2232
2233         Sometimes, external factors like changes to ancestors'
2234         "cpuset.cpus" or cpu hotplug can cause the state of the partition
2235         root to change.  On read, the "cpuset.sched.partition" file
2236         can show the following values.
2237
2238           ==============        ==============================
2239           "member"              Non-root member of a partition
2240           "root"                Partition root
2241           "root invalid"        Invalid partition root
2242           ==============        ==============================
2243
2244         It is a partition root if the first 2 partition root conditions
2245         above are true and at least one CPU from "cpuset.cpus" is
2246         granted by the parent cgroup.
2247
2248         A partition root can become invalid if none of CPUs requested
2249         in "cpuset.cpus" can be granted by the parent cgroup or the
2250         parent cgroup is no longer a partition root itself.  In this
2251         case, it is not a real partition even though the restriction
2252         of the first partition root condition above will still apply.
2253         The cpu affinity of all the tasks in the cgroup will then be
2254         associated with CPUs in the nearest ancestor partition.
2255
2256         An invalid partition root can be transitioned back to a
2257         real partition root if at least one of the requested CPUs
2258         can now be granted by its parent.  In this case, the cpu
2259         affinity of all the tasks in the formerly invalid partition
2260         will be associated to the CPUs of the newly formed partition.
2261         Changing the partition state of an invalid partition root to
2262         "member" is always allowed even if child cpusets are present.
2263
2264
2265 Device controller
2266 -----------------
2267
2268 Device controller manages access to device files. It includes both
2269 creation of new device files (using mknod), and access to the
2270 existing device files.
2271
2272 Cgroup v2 device controller has no interface files and is implemented
2273 on top of cgroup BPF. To control access to device files, a user may
2274 create bpf programs of type BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE and attach
2275 them to cgroups with BPF_CGROUP_DEVICE flag. On an attempt to access a
2276 device file, corresponding BPF programs will be executed, and depending
2277 on the return value the attempt will succeed or fail with -EPERM.
2278
2279 A BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE program takes a pointer to the
2280 bpf_cgroup_dev_ctx structure, which describes the device access attempt:
2281 access type (mknod/read/write) and device (type, major and minor numbers).
2282 If the program returns 0, the attempt fails with -EPERM, otherwise it
2283 succeeds.
2284
2285 An example of BPF_PROG_TYPE_CGROUP_DEVICE program may be found in
2286 tools/testing/selftests/bpf/progs/dev_cgroup.c in the kernel source tree.
2287
2288
2289 RDMA
2290 ----
2291
2292 The "rdma" controller regulates the distribution and accounting of
2293 RDMA resources.
2294
2295 RDMA Interface Files
2296 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2297
2298   rdma.max
2299         A readwrite nested-keyed file that exists for all the cgroups
2300         except root that describes current configured resource limit
2301         for a RDMA/IB device.
2302
2303         Lines are keyed by device name and are not ordered.
2304         Each line contains space separated resource name and its configured
2305         limit that can be distributed.
2306
2307         The following nested keys are defined.
2308
2309           ==========    =============================
2310           hca_handle    Maximum number of HCA Handles
2311           hca_object    Maximum number of HCA Objects
2312           ==========    =============================
2313
2314         An example for mlx4 and ocrdma device follows::
2315
2316           mlx4_0 hca_handle=2 hca_object=2000
2317           ocrdma1 hca_handle=3 hca_object=max
2318
2319   rdma.current
2320         A read-only file that describes current resource usage.
2321         It exists for all the cgroup except root.
2322
2323         An example for mlx4 and ocrdma device follows::
2324
2325           mlx4_0 hca_handle=1 hca_object=20
2326           ocrdma1 hca_handle=1 hca_object=23
2327
2328 HugeTLB
2329 -------
2330
2331 The HugeTLB controller allows to limit the HugeTLB usage per control group and
2332 enforces the controller limit during page fault.
2333
2334 HugeTLB Interface Files
2335 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2336
2337   hugetlb.<hugepagesize>.current
2338         Show current usage for "hugepagesize" hugetlb.  It exists for all
2339         the cgroup except root.
2340
2341   hugetlb.<hugepagesize>.max
2342         Set/show the hard limit of "hugepagesize" hugetlb usage.
2343         The default value is "max".  It exists for all the cgroup except root.
2344
2345   hugetlb.<hugepagesize>.events
2346         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups.
2347
2348           max
2349                 The number of allocation failure due to HugeTLB limit
2350
2351   hugetlb.<hugepagesize>.events.local
2352         Similar to hugetlb.<hugepagesize>.events but the fields in the file
2353         are local to the cgroup i.e. not hierarchical. The file modified event
2354         generated on this file reflects only the local events.
2355
2356   hugetlb.<hugepagesize>.numa_stat
2357         Similar to memory.numa_stat, it shows the numa information of the
2358         hugetlb pages of <hugepagesize> in this cgroup.  Only active in
2359         use hugetlb pages are included.  The per-node values are in bytes.
2360
2361 Misc
2362 ----
2363
2364 The Miscellaneous cgroup provides the resource limiting and tracking
2365 mechanism for the scalar resources which cannot be abstracted like the other
2366 cgroup resources. Controller is enabled by the CONFIG_CGROUP_MISC config
2367 option.
2368
2369 A resource can be added to the controller via enum misc_res_type{} in the
2370 include/linux/misc_cgroup.h file and the corresponding name via misc_res_name[]
2371 in the kernel/cgroup/misc.c file. Provider of the resource must set its
2372 capacity prior to using the resource by calling misc_cg_set_capacity().
2373
2374 Once a capacity is set then the resource usage can be updated using charge and
2375 uncharge APIs. All of the APIs to interact with misc controller are in
2376 include/linux/misc_cgroup.h.
2377
2378 Misc Interface Files
2379 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2380
2381 Miscellaneous controller provides 3 interface files. If two misc resources (res_a and res_b) are registered then:
2382
2383   misc.capacity
2384         A read-only flat-keyed file shown only in the root cgroup.  It shows
2385         miscellaneous scalar resources available on the platform along with
2386         their quantities::
2387
2388           $ cat misc.capacity
2389           res_a 50
2390           res_b 10
2391
2392   misc.current
2393         A read-only flat-keyed file shown in the non-root cgroups.  It shows
2394         the current usage of the resources in the cgroup and its children.::
2395
2396           $ cat misc.current
2397           res_a 3
2398           res_b 0
2399
2400   misc.max
2401         A read-write flat-keyed file shown in the non root cgroups. Allowed
2402         maximum usage of the resources in the cgroup and its children.::
2403
2404           $ cat misc.max
2405           res_a max
2406           res_b 4
2407
2408         Limit can be set by::
2409
2410           # echo res_a 1 > misc.max
2411
2412         Limit can be set to max by::
2413
2414           # echo res_a max > misc.max
2415
2416         Limits can be set higher than the capacity value in the misc.capacity
2417         file.
2418
2419   misc.events
2420         A read-only flat-keyed file which exists on non-root cgroups. The
2421         following entries are defined. Unless specified otherwise, a value
2422         change in this file generates a file modified event. All fields in
2423         this file are hierarchical.
2424
2425           max
2426                 The number of times the cgroup's resource usage was
2427                 about to go over the max boundary.
2428
2429 Migration and Ownership
2430 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2431
2432 A miscellaneous scalar resource is charged to the cgroup in which it is used
2433 first, and stays charged to that cgroup until that resource is freed. Migrating
2434 a process to a different cgroup does not move the charge to the destination
2435 cgroup where the process has moved.
2436
2437 Others
2438 ------
2439
2440 perf_event
2441 ~~~~~~~~~~
2442
2443 perf_event controller, if not mounted on a legacy hierarchy, is
2444 automatically enabled on the v2 hierarchy so that perf events can
2445 always be filtered by cgroup v2 path.  The controller can still be
2446 moved to a legacy hierarchy after v2 hierarchy is populated.
2447
2448
2449 Non-normative information
2450 -------------------------
2451
2452 This section contains information that isn't considered to be a part of
2453 the stable kernel API and so is subject to change.
2454
2455
2456 CPU controller root cgroup process behaviour
2457 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2458
2459 When distributing CPU cycles in the root cgroup each thread in this
2460 cgroup is treated as if it was hosted in a separate child cgroup of the
2461 root cgroup. This child cgroup weight is dependent on its thread nice
2462 level.
2463
2464 For details of this mapping see sched_prio_to_weight array in
2465 kernel/sched/core.c file (values from this array should be scaled
2466 appropriately so the neutral - nice 0 - value is 100 instead of 1024).
2467
2468
2469 IO controller root cgroup process behaviour
2470 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
2471
2472 Root cgroup processes are hosted in an implicit leaf child node.
2473 When distributing IO resources this implicit child node is taken into
2474 account as if it was a normal child cgroup of the root cgroup with a
2475 weight value of 200.
2476
2477
2478 Namespace
2479 =========
2480
2481 Basics
2482 ------
2483
2484 cgroup namespace provides a mechanism to virtualize the view of the
2485 "/proc/$PID/cgroup" file and cgroup mounts.  The CLONE_NEWCGROUP clone
2486 flag can be used with clone(2) and unshare(2) to create a new cgroup
2487 namespace.  The process running inside the cgroup namespace will have
2488 its "/proc/$PID/cgroup" output restricted to cgroupns root.  The
2489 cgroupns root is the cgroup of the process at the time of creation of
2490 the cgroup namespace.
2491
2492 Without cgroup namespace, the "/proc/$PID/cgroup" file shows the
2493 complete path of the cgroup of a process.  In a container setup where
2494 a set of cgroups and namespaces are intended to isolate processes the
2495 "/proc/$PID/cgroup" file may leak potential system level information
2496 to the isolated processes.  For example::
2497
2498   # cat /proc/self/cgroup
2499   0::/batchjobs/container_id1
2500
2501 The path '/batchjobs/container_id1' can be considered as system-data
2502 and undesirable to expose to the isolated processes.  cgroup namespace
2503 can be used to restrict visibility of this path.  For example, before
2504 creating a cgroup namespace, one would see::
2505
2506   # ls -l /proc/self/ns/cgroup
2507   lrwxrwxrwx 1 root root 0 2014-07-15 10:37 /proc/self/ns/cgroup -> cgroup:[4026531835]
2508   # cat /proc/self/cgroup
2509   0::/batchjobs/container_id1
2510
2511 After unsharing a new namespace, the view changes::
2512
2513   # ls -l /proc/self/ns/cgroup
2514   lrwxrwxrwx 1 root root 0 2014-07-15 10:35 /proc/self/ns/cgroup -> cgroup:[4026532183]
2515   # cat /proc/self/cgroup
2516   0::/
2517
2518 When some thread from a multi-threaded process unshares its cgroup
2519 namespace, the new cgroupns gets applied to the entire process (all
2520 the threads).  This is natural for the v2 hierarchy; however, for the
2521 legacy hierarchies, this may be unexpected.
2522
2523 A cgroup namespace is alive as long as there are processes inside or
2524 mounts pinning it.  When the last usage goes away, the cgroup
2525 namespace is destroyed.  The cgroupns root and the actual cgroups
2526 remain.
2527
2528
2529 The Root and Views
2530 ------------------
2531
2532 The 'cgroupns root' for a cgroup namespace is the cgroup in which the
2533 process calling unshare(2) is running.  For example, if a process in
2534 /batchjobs/container_id1 cgroup calls unshare, cgroup
2535 /batchjobs/container_id1 becomes the cgroupns root.  For the
2536 init_cgroup_ns, this is the real root ('/') cgroup.
2537
2538 The cgroupns root cgroup does not change even if the namespace creator
2539 process later moves to a different cgroup::
2540
2541   # ~/unshare -c # unshare cgroupns in some cgroup
2542   # cat /proc/self/cgroup
2543   0::/
2544   # mkdir sub_cgrp_1
2545   # echo 0 > sub_cgrp_1/cgroup.procs
2546   # cat /proc/self/cgroup
2547   0::/sub_cgrp_1
2548
2549 Each process gets its namespace-specific view of "/proc/$PID/cgroup"
2550
2551 Processes running inside the cgroup namespace will be able to see
2552 cgroup paths (in /proc/self/cgroup) only inside their root cgroup.
2553 From within an unshared cgroupns::
2554
2555   # sleep 100000 &
2556   [1] 7353
2557   # echo 7353 > sub_cgrp_1/cgroup.procs
2558   # cat /proc/7353/cgroup
2559   0::/sub_cgrp_1
2560
2561 From the initial cgroup namespace, the real cgroup path will be
2562 visible::
2563
2564   $ cat /proc/7353/cgroup
2565   0::/batchjobs/container_id1/sub_cgrp_1
2566
2567 From a sibling cgroup namespace (that is, a namespace rooted at a
2568 different cgroup), the cgroup path relative to its own cgroup
2569 namespace root will be shown.  For instance, if PID 7353's cgroup
2570 namespace root is at '/batchjobs/container_id2', then it will see::
2571
2572   # cat /proc/7353/cgroup
2573   0::/../container_id2/sub_cgrp_1
2574
2575 Note that the relative path always starts with '/' to indicate that
2576 its relative to the cgroup namespace root of the caller.
2577
2578
2579 Migration and setns(2)
2580 ----------------------
2581
2582 Processes inside a cgroup namespace can move into and out of the
2583 namespace root if they have proper access to external cgroups.  For
2584 example, from inside a namespace with cgroupns root at
2585 /batchjobs/container_id1, and assuming that the global hierarchy is
2586 still accessible inside cgroupns::
2587
2588   # cat /proc/7353/cgroup
2589   0::/sub_cgrp_1
2590   # echo 7353 > batchjobs/container_id2/cgroup.procs
2591   # cat /proc/7353/cgroup
2592   0::/../container_id2
2593
2594 Note that this kind of setup is not encouraged.  A task inside cgroup
2595 namespace should only be exposed to its own cgroupns hierarchy.
2596
2597 setns(2) to another cgroup namespace is allowed when:
2598
2599 (a) the process has CAP_SYS_ADMIN against its current user namespace
2600 (b) the process has CAP_SYS_ADMIN against the target cgroup
2601     namespace's userns
2602
2603 No implicit cgroup changes happen with attaching to another cgroup
2604 namespace.  It is expected that the someone moves the attaching
2605 process under the target cgroup namespace root.
2606
2607
2608 Interaction with Other Namespaces
2609 ---------------------------------
2610
2611 Namespace specific cgroup hierarchy can be mounted by a process
2612 running inside a non-init cgroup namespace::
2613
2614   # mount -t cgroup2 none $MOUNT_POINT
2615
2616 This will mount the unified cgroup hierarchy with cgroupns root as the
2617 filesystem root.  The process needs CAP_SYS_ADMIN against its user and
2618 mount namespaces.
2619
2620 The virtualization of /proc/self/cgroup file combined with restricting
2621 the view of cgroup hierarchy by namespace-private cgroupfs mount
2622 provides a properly isolated cgroup view inside the container.
2623
2624
2625 Information on Kernel Programming
2626 =================================
2627
2628 This section contains kernel programming information in the areas
2629 where interacting with cgroup is necessary.  cgroup core and
2630 controllers are not covered.
2631
2632
2633 Filesystem Support for Writeback
2634 --------------------------------
2635
2636 A filesystem can support cgroup writeback by updating
2637 address_space_operations->writepage[s]() to annotate bio's using the
2638 following two functions.
2639
2640   wbc_init_bio(@wbc, @bio)
2641         Should be called for each bio carrying writeback data and
2642         associates the bio with the inode's owner cgroup and the
2643         corresponding request queue.  This must be called after
2644         a queue (device) has been associated with the bio and
2645         before submission.
2646
2647   wbc_account_cgroup_owner(@wbc, @page, @bytes)
2648         Should be called for each data segment being written out.
2649         While this function doesn't care exactly when it's called
2650         during the writeback session, it's the easiest and most
2651         natural to call it as data segments are added to a bio.
2652
2653 With writeback bio's annotated, cgroup support can be enabled per
2654 super_block by setting SB_I_CGROUPWB in ->s_iflags.  This allows for
2655 selective disabling of cgroup writeback support which is helpful when
2656 certain filesystem features, e.g. journaled data mode, are
2657 incompatible.
2658
2659 wbc_init_bio() binds the specified bio to its cgroup.  Depending on
2660 the configuration, the bio may be executed at a lower priority and if
2661 the writeback session is holding shared resources, e.g. a journal
2662 entry, may lead to priority inversion.  There is no one easy solution
2663 for the problem.  Filesystems can try to work around specific problem
2664 cases by skipping wbc_init_bio() and using bio_associate_blkg()
2665 directly.
2666
2667
2668 Deprecated v1 Core Features
2669 ===========================
2670
2671 - Multiple hierarchies including named ones are not supported.
2672
2673 - All v1 mount options are not supported.
2674
2675 - The "tasks" file is removed and "cgroup.procs" is not sorted.
2676
2677 - "cgroup.clone_children" is removed.
2678
2679 - /proc/cgroups is meaningless for v2.  Use "cgroup.controllers" file
2680   at the root instead.
2681
2682
2683 Issues with v1 and Rationales for v2
2684 ====================================
2685
2686 Multiple Hierarchies
2687 --------------------
2688
2689 cgroup v1 allowed an arbitrary number of hierarchies and each
2690 hierarchy could host any number of controllers.  While this seemed to
2691 provide a high level of flexibility, it wasn't useful in practice.
2692
2693 For example, as there is only one instance of each controller, utility
2694 type controllers such as freezer which can be useful in all
2695 hierarchies could only be used in one.  The issue is exacerbated by
2696 the fact that controllers couldn't be moved to another hierarchy once
2697 hierarchies were populated.  Another issue was that all controllers
2698 bound to a hierarchy were forced to have exactly the same view of the
2699 hierarchy.  It wasn't possible to vary the granularity depending on
2700 the specific controller.
2701
2702 In practice, these issues heavily limited which controllers could be
2703 put on the same hierarchy and most configurations resorted to putting
2704 each controller on its own hierarchy.  Only closely related ones, such
2705 as the cpu and cpuacct controllers, made sense to be put on the same
2706 hierarchy.  This often meant that userland ended up managing multiple
2707 similar hierarchies repeating the same steps on each hierarchy
2708 whenever a hierarchy management operation was necessary.
2709
2710 Furthermore, support for multiple hierarchies came at a steep cost.
2711 It greatly complicated cgroup core implementation but more importantly
2712 the support for multiple hierarchies restricted how cgroup could be
2713 used in general and what controllers was able to do.
2714
2715 There was no limit on how many hierarchies there might be, which meant
2716 that a thread's cgroup membership couldn't be described in finite
2717 length.  The key might contain any number of entries and was unlimited
2718 in length, which made it highly awkward to manipulate and led to
2719 addition of controllers which existed only to identify membership,
2720 which in turn exacerbated the original problem of proliferating number
2721 of hierarchies.
2722
2723 Also, as a controller couldn't have any expectation regarding the
2724 topologies of hierarchies other controllers might be on, each
2725 controller had to assume that all other controllers were attached to
2726 completely orthogonal hierarchies.  This made it impossible, or at
2727 least very cumbersome, for controllers to cooperate with each other.
2728
2729 In most use cases, putting controllers on hierarchies which are
2730 completely orthogonal to each other isn't necessary.  What usually is
2731 called for is the ability to have differing levels of granularity
2732 depending on the specific controller.  In other words, hierarchy may
2733 be collapsed from leaf towards root when viewed from specific
2734 controllers.  For example, a given configuration might not care about
2735 how memory is distributed beyond a certain level while still wanting
2736 to control how CPU cycles are distributed.
2737
2738
2739 Thread Granularity
2740 ------------------
2741
2742 cgroup v1 allowed threads of a process to belong to different cgroups.
2743 This didn't make sense for some controllers and those controllers
2744 ended up implementing different ways to ignore such situations but
2745 much more importantly it blurred the line between API exposed to
2746 individual applications and system management interface.
2747
2748 Generally, in-process knowledge is available only to the process
2749 itself; thus, unlike service-level organization of processes,
2750 categorizing threads of a process requires active participation from
2751 the application which owns the target process.
2752
2753 cgroup v1 had an ambiguously defined delegation model which got abused
2754 in combination with thread granularity.  cgroups were delegated to
2755 individual applications so that they can create and manage their own
2756 sub-hierarchies and control resource distributions along them.  This
2757 effectively raised cgroup to the status of a syscall-like API exposed
2758 to lay programs.
2759
2760 First of all, cgroup has a fundamentally inadequate interface to be
2761 exposed this way.  For a process to access its own knobs, it has to
2762 extract the path on the target hierarchy from /proc/self/cgroup,
2763 construct the path by appending the name of the knob to the path, open
2764 and then read and/or write to it.  This is not only extremely clunky
2765 and unusual but also inherently racy.  There is no conventional way to
2766 define transaction across the required steps and nothing can guarantee
2767 that the process would actually be operating on its own sub-hierarchy.
2768
2769 cgroup controllers implemented a number of knobs which would never be
2770 accepted as public APIs because they were just adding control knobs to
2771 system-management pseudo filesystem.  cgroup ended up with interface
2772 knobs which were not properly abstracted or refined and directly
2773 revealed kernel internal details.  These knobs got exposed to
2774 individual applications through the ill-defined delegation mechanism
2775 effectively abusing cgroup as a shortcut to implementing public APIs
2776 without going through the required scrutiny.
2777
2778 This was painful for both userland and kernel.  Userland ended up with
2779 misbehaving and poorly abstracted interfaces and kernel exposing and
2780 locked into constructs inadvertently.
2781
2782
2783 Competition Between Inner Nodes and Threads
2784 -------------------------------------------
2785
2786 cgroup v1 allowed threads to be in any cgroups which created an
2787 interesting problem where threads belonging to a parent cgroup and its
2788 children cgroups competed for resources.  This was nasty as two
2789 different types of entities competed and there was no obvious way to
2790 settle it.  Different controllers did different things.
2791
2792 The cpu controller considered threads and cgroups as equivalents and
2793 mapped nice levels to cgroup weights.  This worked for some cases but
2794 fell flat when children wanted to be allocated specific ratios of CPU
2795 cycles and the number of internal threads fluctuated - the ratios
2796 constantly changed as the number of competing entities fluctuated.
2797 There also were other issues.  The mapping from nice level to weight
2798 wasn't obvious or universal, and there were various other knobs which
2799 simply weren't available for threads.
2800
2801 The io controller implicitly created a hidden leaf node for each
2802 cgroup to host the threads.  The hidden leaf had its own copies of all
2803 the knobs with ``leaf_`` prefixed.  While this allowed equivalent
2804 control over internal threads, it was with serious drawbacks.  It
2805 always added an extra layer of nesting which wouldn't be necessary
2806 otherwise, made the interface messy and significantly complicated the
2807 implementation.
2808
2809 The memory controller didn't have a way to control what happened
2810 between internal tasks and child cgroups and the behavior was not
2811 clearly defined.  There were attempts to add ad-hoc behaviors and
2812 knobs to tailor the behavior to specific workloads which would have
2813 led to problems extremely difficult to resolve in the long term.
2814
2815 Multiple controllers struggled with internal tasks and came up with
2816 different ways to deal with it; unfortunately, all the approaches were
2817 severely flawed and, furthermore, the widely different behaviors
2818 made cgroup as a whole highly inconsistent.
2819
2820 This clearly is a problem which needs to be addressed from cgroup core
2821 in a uniform way.
2822
2823
2824 Other Interface Issues
2825 ----------------------
2826
2827 cgroup v1 grew without oversight and developed a large number of
2828 idiosyncrasies and inconsistencies.  One issue on the cgroup core side
2829 was how an empty cgroup was notified - a userland helper binary was
2830 forked and executed for each event.  The event delivery wasn't
2831 recursive or delegatable.  The limitations of the mechanism also led
2832 to in-kernel event delivery filtering mechanism further complicating
2833 the interface.
2834
2835 Controller interfaces were problematic too.  An extreme example is
2836 controllers completely ignoring hierarchical organization and treating
2837 all cgroups as if they were all located directly under the root
2838 cgroup.  Some controllers exposed a large amount of inconsistent
2839 implementation details to userland.
2840
2841 There also was no consistency across controllers.  When a new cgroup
2842 was created, some controllers defaulted to not imposing extra
2843 restrictions while others disallowed any resource usage until
2844 explicitly configured.  Configuration knobs for the same type of
2845 control used widely differing naming schemes and formats.  Statistics
2846 and information knobs were named arbitrarily and used different
2847 formats and units even in the same controller.
2848
2849 cgroup v2 establishes common conventions where appropriate and updates
2850 controllers so that they expose minimal and consistent interfaces.
2851
2852
2853 Controller Issues and Remedies
2854 ------------------------------
2855
2856 Memory
2857 ~~~~~~
2858
2859 The original lower boundary, the soft limit, is defined as a limit
2860 that is per default unset.  As a result, the set of cgroups that
2861 global reclaim prefers is opt-in, rather than opt-out.  The costs for
2862 optimizing these mostly negative lookups are so high that the
2863 implementation, despite its enormous size, does not even provide the
2864 basic desirable behavior.  First off, the soft limit has no
2865 hierarchical meaning.  All configured groups are organized in a global
2866 rbtree and treated like equal peers, regardless where they are located
2867 in the hierarchy.  This makes subtree delegation impossible.  Second,
2868 the soft limit reclaim pass is so aggressive that it not just
2869 introduces high allocation latencies into the system, but also impacts
2870 system performance due to overreclaim, to the point where the feature
2871 becomes self-defeating.
2872
2873 The memory.low boundary on the other hand is a top-down allocated
2874 reserve.  A cgroup enjoys reclaim protection when it's within its
2875 effective low, which makes delegation of subtrees possible. It also
2876 enjoys having reclaim pressure proportional to its overage when
2877 above its effective low.
2878
2879 The original high boundary, the hard limit, is defined as a strict
2880 limit that can not budge, even if the OOM killer has to be called.
2881 But this generally goes against the goal of making the most out of the
2882 available memory.  The memory consumption of workloads varies during
2883 runtime, and that requires users to overcommit.  But doing that with a
2884 strict upper limit requires either a fairly accurate prediction of the
2885 working set size or adding slack to the limit.  Since working set size
2886 estimation is hard and error prone, and getting it wrong results in
2887 OOM kills, most users tend to err on the side of a looser limit and
2888 end up wasting precious resources.
2889
2890 The memory.high boundary on the other hand can be set much more
2891 conservatively.  When hit, it throttles allocations by forcing them
2892 into direct reclaim to work off the excess, but it never invokes the
2893 OOM killer.  As a result, a high boundary that is chosen too
2894 aggressively will not terminate the processes, but instead it will
2895 lead to gradual performance degradation.  The user can monitor this
2896 and make corrections until the minimal memory footprint that still
2897 gives acceptable performance is found.
2898
2899 In extreme cases, with many concurrent allocations and a complete
2900 breakdown of reclaim progress within the group, the high boundary can
2901 be exceeded.  But even then it's mostly better to satisfy the
2902 allocation from the slack available in other groups or the rest of the
2903 system than killing the group.  Otherwise, memory.max is there to
2904 limit this type of spillover and ultimately contain buggy or even
2905 malicious applications.
2906
2907 Setting the original memory.limit_in_bytes below the current usage was
2908 subject to a race condition, where concurrent charges could cause the
2909 limit setting to fail. memory.max on the other hand will first set the
2910 limit to prevent new charges, and then reclaim and OOM kill until the
2911 new limit is met - or the task writing to memory.max is killed.
2912
2913 The combined memory+swap accounting and limiting is replaced by real
2914 control over swap space.
2915
2916 The main argument for a combined memory+swap facility in the original
2917 cgroup design was that global or parental pressure would always be
2918 able to swap all anonymous memory of a child group, regardless of the
2919 child's own (possibly untrusted) configuration.  However, untrusted
2920 groups can sabotage swapping by other means - such as referencing its
2921 anonymous memory in a tight loop - and an admin can not assume full
2922 swappability when overcommitting untrusted jobs.
2923
2924 For trusted jobs, on the other hand, a combined counter is not an
2925 intuitive userspace interface, and it flies in the face of the idea
2926 that cgroup controllers should account and limit specific physical
2927 resources.  Swap space is a resource like all others in the system,
2928 and that's why unified hierarchy allows distributing it separately.