net/wireless: use generic_file_llseek in debugfs
[linux-2.6/linux-acpi-2.6/ibm-acpi-2.6.git] / Documentation / cgroups / cgroups.txt
blobb34823ff16469a0e6d57bbca9d659f5968d1e410
1                                 CGROUPS
2                                 -------
4 Written by Paul Menage <menage@google.com> based on
5 Documentation/cgroups/cpusets.txt
7 Original copyright statements from cpusets.txt:
8 Portions Copyright (C) 2004 BULL SA.
9 Portions Copyright (c) 2004-2006 Silicon Graphics, Inc.
10 Modified by Paul Jackson <pj@sgi.com>
11 Modified by Christoph Lameter <clameter@sgi.com>
13 CONTENTS:
14 =========
16 1. Control Groups
17   1.1 What are cgroups ?
18   1.2 Why are cgroups needed ?
19   1.3 How are cgroups implemented ?
20   1.4 What does notify_on_release do ?
21   1.5 How do I use cgroups ?
22 2. Usage Examples and Syntax
23   2.1 Basic Usage
24   2.2 Attaching processes
25   2.3 Mounting hierarchies by name
26   2.4 Notification API
27 3. Kernel API
28   3.1 Overview
29   3.2 Synchronization
30   3.3 Subsystem API
31 4. Questions
33 1. Control Groups
34 =================
36 1.1 What are cgroups ?
37 ----------------------
39 Control Groups provide a mechanism for aggregating/partitioning sets of
40 tasks, and all their future children, into hierarchical groups with
41 specialized behaviour.
43 Definitions:
45 A *cgroup* associates a set of tasks with a set of parameters for one
46 or more subsystems.
48 A *subsystem* is a module that makes use of the task grouping
49 facilities provided by cgroups to treat groups of tasks in
50 particular ways. A subsystem is typically a "resource controller" that
51 schedules a resource or applies per-cgroup limits, but it may be
52 anything that wants to act on a group of processes, e.g. a
53 virtualization subsystem.
55 A *hierarchy* is a set of cgroups arranged in a tree, such that
56 every task in the system is in exactly one of the cgroups in the
57 hierarchy, and a set of subsystems; each subsystem has system-specific
58 state attached to each cgroup in the hierarchy.  Each hierarchy has
59 an instance of the cgroup virtual filesystem associated with it.
61 At any one time there may be multiple active hierarchies of task
62 cgroups. Each hierarchy is a partition of all tasks in the system.
64 User level code may create and destroy cgroups by name in an
65 instance of the cgroup virtual file system, specify and query to
66 which cgroup a task is assigned, and list the task pids assigned to
67 a cgroup. Those creations and assignments only affect the hierarchy
68 associated with that instance of the cgroup file system.
70 On their own, the only use for cgroups is for simple job
71 tracking. The intention is that other subsystems hook into the generic
72 cgroup support to provide new attributes for cgroups, such as
73 accounting/limiting the resources which processes in a cgroup can
74 access. For example, cpusets (see Documentation/cgroups/cpusets.txt) allows
75 you to associate a set of CPUs and a set of memory nodes with the
76 tasks in each cgroup.
78 1.2 Why are cgroups needed ?
79 ----------------------------
81 There are multiple efforts to provide process aggregations in the
82 Linux kernel, mainly for resource tracking purposes. Such efforts
83 include cpusets, CKRM/ResGroups, UserBeanCounters, and virtual server
84 namespaces. These all require the basic notion of a
85 grouping/partitioning of processes, with newly forked processes ending
86 in the same group (cgroup) as their parent process.
88 The kernel cgroup patch provides the minimum essential kernel
89 mechanisms required to efficiently implement such groups. It has
90 minimal impact on the system fast paths, and provides hooks for
91 specific subsystems such as cpusets to provide additional behaviour as
92 desired.
94 Multiple hierarchy support is provided to allow for situations where
95 the division of tasks into cgroups is distinctly different for
96 different subsystems - having parallel hierarchies allows each
97 hierarchy to be a natural division of tasks, without having to handle
98 complex combinations of tasks that would be present if several
99 unrelated subsystems needed to be forced into the same tree of
100 cgroups.
102 At one extreme, each resource controller or subsystem could be in a
103 separate hierarchy; at the other extreme, all subsystems
104 would be attached to the same hierarchy.
106 As an example of a scenario (originally proposed by vatsa@in.ibm.com)
107 that can benefit from multiple hierarchies, consider a large
108 university server with various users - students, professors, system
109 tasks etc. The resource planning for this server could be along the
110 following lines:
112        CPU :           Top cpuset
113                        /       \
114                CPUSet1         CPUSet2
115                   |              |
116                (Profs)         (Students)
118                In addition (system tasks) are attached to topcpuset (so
119                that they can run anywhere) with a limit of 20%
121        Memory : Professors (50%), students (30%), system (20%)
123        Disk : Prof (50%), students (30%), system (20%)
125        Network : WWW browsing (20%), Network File System (60%), others (20%)
126                                / \
127                        Prof (15%) students (5%)
129 Browsers like Firefox/Lynx go into the WWW network class, while (k)nfsd go
130 into NFS network class.
132 At the same time Firefox/Lynx will share an appropriate CPU/Memory class
133 depending on who launched it (prof/student).
135 With the ability to classify tasks differently for different resources
136 (by putting those resource subsystems in different hierarchies) then
137 the admin can easily set up a script which receives exec notifications
138 and depending on who is launching the browser he can
140        # echo browser_pid > /mnt/<restype>/<userclass>/tasks
142 With only a single hierarchy, he now would potentially have to create
143 a separate cgroup for every browser launched and associate it with
144 approp network and other resource class.  This may lead to
145 proliferation of such cgroups.
147 Also lets say that the administrator would like to give enhanced network
148 access temporarily to a student's browser (since it is night and the user
149 wants to do online gaming :))  OR give one of the students simulation
150 apps enhanced CPU power,
152 With ability to write pids directly to resource classes, it's just a
153 matter of :
155        # echo pid > /mnt/network/<new_class>/tasks
156        (after some time)
157        # echo pid > /mnt/network/<orig_class>/tasks
159 Without this ability, he would have to split the cgroup into
160 multiple separate ones and then associate the new cgroups with the
161 new resource classes.
165 1.3 How are cgroups implemented ?
166 ---------------------------------
168 Control Groups extends the kernel as follows:
170  - Each task in the system has a reference-counted pointer to a
171    css_set.
173  - A css_set contains a set of reference-counted pointers to
174    cgroup_subsys_state objects, one for each cgroup subsystem
175    registered in the system. There is no direct link from a task to
176    the cgroup of which it's a member in each hierarchy, but this
177    can be determined by following pointers through the
178    cgroup_subsys_state objects. This is because accessing the
179    subsystem state is something that's expected to happen frequently
180    and in performance-critical code, whereas operations that require a
181    task's actual cgroup assignments (in particular, moving between
182    cgroups) are less common. A linked list runs through the cg_list
183    field of each task_struct using the css_set, anchored at
184    css_set->tasks.
186  - A cgroup hierarchy filesystem can be mounted  for browsing and
187    manipulation from user space.
189  - You can list all the tasks (by pid) attached to any cgroup.
191 The implementation of cgroups requires a few, simple hooks
192 into the rest of the kernel, none in performance critical paths:
194  - in init/main.c, to initialize the root cgroups and initial
195    css_set at system boot.
197  - in fork and exit, to attach and detach a task from its css_set.
199 In addition a new file system, of type "cgroup" may be mounted, to
200 enable browsing and modifying the cgroups presently known to the
201 kernel.  When mounting a cgroup hierarchy, you may specify a
202 comma-separated list of subsystems to mount as the filesystem mount
203 options.  By default, mounting the cgroup filesystem attempts to
204 mount a hierarchy containing all registered subsystems.
206 If an active hierarchy with exactly the same set of subsystems already
207 exists, it will be reused for the new mount. If no existing hierarchy
208 matches, and any of the requested subsystems are in use in an existing
209 hierarchy, the mount will fail with -EBUSY. Otherwise, a new hierarchy
210 is activated, associated with the requested subsystems.
212 It's not currently possible to bind a new subsystem to an active
213 cgroup hierarchy, or to unbind a subsystem from an active cgroup
214 hierarchy. This may be possible in future, but is fraught with nasty
215 error-recovery issues.
217 When a cgroup filesystem is unmounted, if there are any
218 child cgroups created below the top-level cgroup, that hierarchy
219 will remain active even though unmounted; if there are no
220 child cgroups then the hierarchy will be deactivated.
222 No new system calls are added for cgroups - all support for
223 querying and modifying cgroups is via this cgroup file system.
225 Each task under /proc has an added file named 'cgroup' displaying,
226 for each active hierarchy, the subsystem names and the cgroup name
227 as the path relative to the root of the cgroup file system.
229 Each cgroup is represented by a directory in the cgroup file system
230 containing the following files describing that cgroup:
232  - tasks: list of tasks (by pid) attached to that cgroup.  This list
233    is not guaranteed to be sorted.  Writing a thread id into this file
234    moves the thread into this cgroup.
235  - cgroup.procs: list of tgids in the cgroup.  This list is not
236    guaranteed to be sorted or free of duplicate tgids, and userspace
237    should sort/uniquify the list if this property is required.
238    This is a read-only file, for now.
239  - notify_on_release flag: run the release agent on exit?
240  - release_agent: the path to use for release notifications (this file
241    exists in the top cgroup only)
243 Other subsystems such as cpusets may add additional files in each
244 cgroup dir.
246 New cgroups are created using the mkdir system call or shell
247 command.  The properties of a cgroup, such as its flags, are
248 modified by writing to the appropriate file in that cgroups
249 directory, as listed above.
251 The named hierarchical structure of nested cgroups allows partitioning
252 a large system into nested, dynamically changeable, "soft-partitions".
254 The attachment of each task, automatically inherited at fork by any
255 children of that task, to a cgroup allows organizing the work load
256 on a system into related sets of tasks.  A task may be re-attached to
257 any other cgroup, if allowed by the permissions on the necessary
258 cgroup file system directories.
260 When a task is moved from one cgroup to another, it gets a new
261 css_set pointer - if there's an already existing css_set with the
262 desired collection of cgroups then that group is reused, else a new
263 css_set is allocated. The appropriate existing css_set is located by
264 looking into a hash table.
266 To allow access from a cgroup to the css_sets (and hence tasks)
267 that comprise it, a set of cg_cgroup_link objects form a lattice;
268 each cg_cgroup_link is linked into a list of cg_cgroup_links for
269 a single cgroup on its cgrp_link_list field, and a list of
270 cg_cgroup_links for a single css_set on its cg_link_list.
272 Thus the set of tasks in a cgroup can be listed by iterating over
273 each css_set that references the cgroup, and sub-iterating over
274 each css_set's task set.
276 The use of a Linux virtual file system (vfs) to represent the
277 cgroup hierarchy provides for a familiar permission and name space
278 for cgroups, with a minimum of additional kernel code.
280 1.4 What does notify_on_release do ?
281 ------------------------------------
283 If the notify_on_release flag is enabled (1) in a cgroup, then
284 whenever the last task in the cgroup leaves (exits or attaches to
285 some other cgroup) and the last child cgroup of that cgroup
286 is removed, then the kernel runs the command specified by the contents
287 of the "release_agent" file in that hierarchy's root directory,
288 supplying the pathname (relative to the mount point of the cgroup
289 file system) of the abandoned cgroup.  This enables automatic
290 removal of abandoned cgroups.  The default value of
291 notify_on_release in the root cgroup at system boot is disabled
292 (0).  The default value of other cgroups at creation is the current
293 value of their parents notify_on_release setting. The default value of
294 a cgroup hierarchy's release_agent path is empty.
296 1.5 How do I use cgroups ?
297 --------------------------
299 To start a new job that is to be contained within a cgroup, using
300 the "cpuset" cgroup subsystem, the steps are something like:
302  1) mkdir /dev/cgroup
303  2) mount -t cgroup -ocpuset cpuset /dev/cgroup
304  3) Create the new cgroup by doing mkdir's and write's (or echo's) in
305     the /dev/cgroup virtual file system.
306  4) Start a task that will be the "founding father" of the new job.
307  5) Attach that task to the new cgroup by writing its pid to the
308     /dev/cgroup tasks file for that cgroup.
309  6) fork, exec or clone the job tasks from this founding father task.
311 For example, the following sequence of commands will setup a cgroup
312 named "Charlie", containing just CPUs 2 and 3, and Memory Node 1,
313 and then start a subshell 'sh' in that cgroup:
315   mount -t cgroup cpuset -ocpuset /dev/cgroup
316   cd /dev/cgroup
317   mkdir Charlie
318   cd Charlie
319   /bin/echo 2-3 > cpuset.cpus
320   /bin/echo 1 > cpuset.mems
321   /bin/echo $$ > tasks
322   sh
323   # The subshell 'sh' is now running in cgroup Charlie
324   # The next line should display '/Charlie'
325   cat /proc/self/cgroup
327 2. Usage Examples and Syntax
328 ============================
330 2.1 Basic Usage
331 ---------------
333 Creating, modifying, using the cgroups can be done through the cgroup
334 virtual filesystem.
336 To mount a cgroup hierarchy with all available subsystems, type:
337 # mount -t cgroup xxx /dev/cgroup
339 The "xxx" is not interpreted by the cgroup code, but will appear in
340 /proc/mounts so may be any useful identifying string that you like.
342 To mount a cgroup hierarchy with just the cpuset and memory
343 subsystems, type:
344 # mount -t cgroup -o cpuset,memory hier1 /dev/cgroup
346 To change the set of subsystems bound to a mounted hierarchy, just
347 remount with different options:
348 # mount -o remount,cpuset,ns hier1 /dev/cgroup
350 Now memory is removed from the hierarchy and ns is added.
352 Note this will add ns to the hierarchy but won't remove memory or
353 cpuset, because the new options are appended to the old ones:
354 # mount -o remount,ns /dev/cgroup
356 To Specify a hierarchy's release_agent:
357 # mount -t cgroup -o cpuset,release_agent="/sbin/cpuset_release_agent" \
358   xxx /dev/cgroup
360 Note that specifying 'release_agent' more than once will return failure.
362 Note that changing the set of subsystems is currently only supported
363 when the hierarchy consists of a single (root) cgroup. Supporting
364 the ability to arbitrarily bind/unbind subsystems from an existing
365 cgroup hierarchy is intended to be implemented in the future.
367 Then under /dev/cgroup you can find a tree that corresponds to the
368 tree of the cgroups in the system. For instance, /dev/cgroup
369 is the cgroup that holds the whole system.
371 If you want to change the value of release_agent:
372 # echo "/sbin/new_release_agent" > /dev/cgroup/release_agent
374 It can also be changed via remount.
376 If you want to create a new cgroup under /dev/cgroup:
377 # cd /dev/cgroup
378 # mkdir my_cgroup
380 Now you want to do something with this cgroup.
381 # cd my_cgroup
383 In this directory you can find several files:
384 # ls
385 cgroup.procs notify_on_release tasks
386 (plus whatever files added by the attached subsystems)
388 Now attach your shell to this cgroup:
389 # /bin/echo $$ > tasks
391 You can also create cgroups inside your cgroup by using mkdir in this
392 directory.
393 # mkdir my_sub_cs
395 To remove a cgroup, just use rmdir:
396 # rmdir my_sub_cs
398 This will fail if the cgroup is in use (has cgroups inside, or
399 has processes attached, or is held alive by other subsystem-specific
400 reference).
402 2.2 Attaching processes
403 -----------------------
405 # /bin/echo PID > tasks
407 Note that it is PID, not PIDs. You can only attach ONE task at a time.
408 If you have several tasks to attach, you have to do it one after another:
410 # /bin/echo PID1 > tasks
411 # /bin/echo PID2 > tasks
412         ...
413 # /bin/echo PIDn > tasks
415 You can attach the current shell task by echoing 0:
417 # echo 0 > tasks
419 2.3 Mounting hierarchies by name
420 --------------------------------
422 Passing the name=<x> option when mounting a cgroups hierarchy
423 associates the given name with the hierarchy.  This can be used when
424 mounting a pre-existing hierarchy, in order to refer to it by name
425 rather than by its set of active subsystems.  Each hierarchy is either
426 nameless, or has a unique name.
428 The name should match [\w.-]+
430 When passing a name=<x> option for a new hierarchy, you need to
431 specify subsystems manually; the legacy behaviour of mounting all
432 subsystems when none are explicitly specified is not supported when
433 you give a subsystem a name.
435 The name of the subsystem appears as part of the hierarchy description
436 in /proc/mounts and /proc/<pid>/cgroups.
438 2.4 Notification API
439 --------------------
441 There is mechanism which allows to get notifications about changing
442 status of a cgroup.
444 To register new notification handler you need:
445  - create a file descriptor for event notification using eventfd(2);
446  - open a control file to be monitored (e.g. memory.usage_in_bytes);
447  - write "<event_fd> <control_fd> <args>" to cgroup.event_control.
448    Interpretation of args is defined by control file implementation;
450 eventfd will be woken up by control file implementation or when the
451 cgroup is removed.
453 To unregister notification handler just close eventfd.
455 NOTE: Support of notifications should be implemented for the control
456 file. See documentation for the subsystem.
458 3. Kernel API
459 =============
461 3.1 Overview
462 ------------
464 Each kernel subsystem that wants to hook into the generic cgroup
465 system needs to create a cgroup_subsys object. This contains
466 various methods, which are callbacks from the cgroup system, along
467 with a subsystem id which will be assigned by the cgroup system.
469 Other fields in the cgroup_subsys object include:
471 - subsys_id: a unique array index for the subsystem, indicating which
472   entry in cgroup->subsys[] this subsystem should be managing.
474 - name: should be initialized to a unique subsystem name. Should be
475   no longer than MAX_CGROUP_TYPE_NAMELEN.
477 - early_init: indicate if the subsystem needs early initialization
478   at system boot.
480 Each cgroup object created by the system has an array of pointers,
481 indexed by subsystem id; this pointer is entirely managed by the
482 subsystem; the generic cgroup code will never touch this pointer.
484 3.2 Synchronization
485 -------------------
487 There is a global mutex, cgroup_mutex, used by the cgroup
488 system. This should be taken by anything that wants to modify a
489 cgroup. It may also be taken to prevent cgroups from being
490 modified, but more specific locks may be more appropriate in that
491 situation.
493 See kernel/cgroup.c for more details.
495 Subsystems can take/release the cgroup_mutex via the functions
496 cgroup_lock()/cgroup_unlock().
498 Accessing a task's cgroup pointer may be done in the following ways:
499 - while holding cgroup_mutex
500 - while holding the task's alloc_lock (via task_lock())
501 - inside an rcu_read_lock() section via rcu_dereference()
503 3.3 Subsystem API
504 -----------------
506 Each subsystem should:
508 - add an entry in linux/cgroup_subsys.h
509 - define a cgroup_subsys object called <name>_subsys
511 If a subsystem can be compiled as a module, it should also have in its
512 module initcall a call to cgroup_load_subsys(), and in its exitcall a
513 call to cgroup_unload_subsys(). It should also set its_subsys.module =
514 THIS_MODULE in its .c file.
516 Each subsystem may export the following methods. The only mandatory
517 methods are create/destroy. Any others that are null are presumed to
518 be successful no-ops.
520 struct cgroup_subsys_state *create(struct cgroup_subsys *ss,
521                                    struct cgroup *cgrp)
522 (cgroup_mutex held by caller)
524 Called to create a subsystem state object for a cgroup. The
525 subsystem should allocate its subsystem state object for the passed
526 cgroup, returning a pointer to the new object on success or a
527 negative error code. On success, the subsystem pointer should point to
528 a structure of type cgroup_subsys_state (typically embedded in a
529 larger subsystem-specific object), which will be initialized by the
530 cgroup system. Note that this will be called at initialization to
531 create the root subsystem state for this subsystem; this case can be
532 identified by the passed cgroup object having a NULL parent (since
533 it's the root of the hierarchy) and may be an appropriate place for
534 initialization code.
536 void destroy(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cgrp)
537 (cgroup_mutex held by caller)
539 The cgroup system is about to destroy the passed cgroup; the subsystem
540 should do any necessary cleanup and free its subsystem state
541 object. By the time this method is called, the cgroup has already been
542 unlinked from the file system and from the child list of its parent;
543 cgroup->parent is still valid. (Note - can also be called for a
544 newly-created cgroup if an error occurs after this subsystem's
545 create() method has been called for the new cgroup).
547 int pre_destroy(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cgrp);
549 Called before checking the reference count on each subsystem. This may
550 be useful for subsystems which have some extra references even if
551 there are not tasks in the cgroup. If pre_destroy() returns error code,
552 rmdir() will fail with it. From this behavior, pre_destroy() can be
553 called multiple times against a cgroup.
555 int can_attach(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cgrp,
556                struct task_struct *task, bool threadgroup)
557 (cgroup_mutex held by caller)
559 Called prior to moving a task into a cgroup; if the subsystem
560 returns an error, this will abort the attach operation.  If a NULL
561 task is passed, then a successful result indicates that *any*
562 unspecified task can be moved into the cgroup. Note that this isn't
563 called on a fork. If this method returns 0 (success) then this should
564 remain valid while the caller holds cgroup_mutex and it is ensured that either
565 attach() or cancel_attach() will be called in future. If threadgroup is
566 true, then a successful result indicates that all threads in the given
567 thread's threadgroup can be moved together.
569 void cancel_attach(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cgrp,
570                struct task_struct *task, bool threadgroup)
571 (cgroup_mutex held by caller)
573 Called when a task attach operation has failed after can_attach() has succeeded.
574 A subsystem whose can_attach() has some side-effects should provide this
575 function, so that the subsystem can implement a rollback. If not, not necessary.
576 This will be called only about subsystems whose can_attach() operation have
577 succeeded.
579 void attach(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cgrp,
580             struct cgroup *old_cgrp, struct task_struct *task,
581             bool threadgroup)
582 (cgroup_mutex held by caller)
584 Called after the task has been attached to the cgroup, to allow any
585 post-attachment activity that requires memory allocations or blocking.
586 If threadgroup is true, the subsystem should take care of all threads
587 in the specified thread's threadgroup. Currently does not support any
588 subsystem that might need the old_cgrp for every thread in the group.
590 void fork(struct cgroup_subsy *ss, struct task_struct *task)
592 Called when a task is forked into a cgroup.
594 void exit(struct cgroup_subsys *ss, struct task_struct *task)
596 Called during task exit.
598 int populate(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cgrp)
599 (cgroup_mutex held by caller)
601 Called after creation of a cgroup to allow a subsystem to populate
602 the cgroup directory with file entries.  The subsystem should make
603 calls to cgroup_add_file() with objects of type cftype (see
604 include/linux/cgroup.h for details).  Note that although this
605 method can return an error code, the error code is currently not
606 always handled well.
608 void post_clone(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *cgrp)
609 (cgroup_mutex held by caller)
611 Called at the end of cgroup_clone() to do any parameter
612 initialization which might be required before a task could attach.  For
613 example in cpusets, no task may attach before 'cpus' and 'mems' are set
616 void bind(struct cgroup_subsys *ss, struct cgroup *root)
617 (cgroup_mutex and ss->hierarchy_mutex held by caller)
619 Called when a cgroup subsystem is rebound to a different hierarchy
620 and root cgroup. Currently this will only involve movement between
621 the default hierarchy (which never has sub-cgroups) and a hierarchy
622 that is being created/destroyed (and hence has no sub-cgroups).
624 4. Questions
625 ============
627 Q: what's up with this '/bin/echo' ?
628 A: bash's builtin 'echo' command does not check calls to write() against
629    errors. If you use it in the cgroup file system, you won't be
630    able to tell whether a command succeeded or failed.
632 Q: When I attach processes, only the first of the line gets really attached !
633 A: We can only return one error code per call to write(). So you should also
634    put only ONE pid.