Merge branch 'devicetree/next' into spi/next
[pandora-kernel.git] / Documentation / cgroups / memory.txt
1 Memory Resource Controller
2
3 NOTE: The Memory Resource Controller has been generically been referred
4       to as the memory controller in this document. Do not confuse memory
5       controller used here with the memory controller that is used in hardware.
6
7 (For editors)
8 In this document:
9       When we mention a cgroup (cgroupfs's directory) with memory controller,
10       we call it "memory cgroup". When you see git-log and source code, you'll
11       see patch's title and function names tend to use "memcg".
12       In this document, we avoid using it.
13
14 Benefits and Purpose of the memory controller
15
16 The memory controller isolates the memory behaviour of a group of tasks
17 from the rest of the system. The article on LWN [12] mentions some probable
18 uses of the memory controller. The memory controller can be used to
19
20 a. Isolate an application or a group of applications
21    Memory hungry applications can be isolated and limited to a smaller
22    amount of memory.
23 b. Create a cgroup with limited amount of memory, this can be used
24    as a good alternative to booting with mem=XXXX.
25 c. Virtualization solutions can control the amount of memory they want
26    to assign to a virtual machine instance.
27 d. A CD/DVD burner could control the amount of memory used by the
28    rest of the system to ensure that burning does not fail due to lack
29    of available memory.
30 e. There are several other use cases, find one or use the controller just
31    for fun (to learn and hack on the VM subsystem).
32
33 Current Status: linux-2.6.34-mmotm(development version of 2010/April)
34
35 Features:
36  - accounting anonymous pages, file caches, swap caches usage and limiting them.
37  - private LRU and reclaim routine. (system's global LRU and private LRU
38    work independently from each other)
39  - optionally, memory+swap usage can be accounted and limited.
40  - hierarchical accounting
41  - soft limit
42  - moving(recharging) account at moving a task is selectable.
43  - usage threshold notifier
44  - oom-killer disable knob and oom-notifier
45  - Root cgroup has no limit controls.
46
47  Kernel memory and Hugepages are not under control yet. We just manage
48  pages on LRU. To add more controls, we have to take care of performance.
49
50 Brief summary of control files.
51
52  tasks                           # attach a task(thread) and show list of threads
53  cgroup.procs                    # show list of processes
54  cgroup.event_control            # an interface for event_fd()
55  memory.usage_in_bytes           # show current memory(RSS+Cache) usage.
56  memory.memsw.usage_in_bytes     # show current memory+Swap usage
57  memory.limit_in_bytes           # set/show limit of memory usage
58  memory.memsw.limit_in_bytes     # set/show limit of memory+Swap usage
59  memory.failcnt                  # show the number of memory usage hits limits
60  memory.memsw.failcnt            # show the number of memory+Swap hits limits
61  memory.max_usage_in_bytes       # show max memory usage recorded
62  memory.memsw.usage_in_bytes     # show max memory+Swap usage recorded
63  memory.soft_limit_in_bytes      # set/show soft limit of memory usage
64  memory.stat                     # show various statistics
65  memory.use_hierarchy            # set/show hierarchical account enabled
66  memory.force_empty              # trigger forced move charge to parent
67  memory.swappiness               # set/show swappiness parameter of vmscan
68                                  (See sysctl's vm.swappiness)
69  memory.move_charge_at_immigrate # set/show controls of moving charges
70  memory.oom_control              # set/show oom controls.
71
72 1. History
73
74 The memory controller has a long history. A request for comments for the memory
75 controller was posted by Balbir Singh [1]. At the time the RFC was posted
76 there were several implementations for memory control. The goal of the
77 RFC was to build consensus and agreement for the minimal features required
78 for memory control. The first RSS controller was posted by Balbir Singh[2]
79 in Feb 2007. Pavel Emelianov [3][4][5] has since posted three versions of the
80 RSS controller. At OLS, at the resource management BoF, everyone suggested
81 that we handle both page cache and RSS together. Another request was raised
82 to allow user space handling of OOM. The current memory controller is
83 at version 6; it combines both mapped (RSS) and unmapped Page
84 Cache Control [11].
85
86 2. Memory Control
87
88 Memory is a unique resource in the sense that it is present in a limited
89 amount. If a task requires a lot of CPU processing, the task can spread
90 its processing over a period of hours, days, months or years, but with
91 memory, the same physical memory needs to be reused to accomplish the task.
92
93 The memory controller implementation has been divided into phases. These
94 are:
95
96 1. Memory controller
97 2. mlock(2) controller
98 3. Kernel user memory accounting and slab control
99 4. user mappings length controller
100
101 The memory controller is the first controller developed.
102
103 2.1. Design
104
105 The core of the design is a counter called the res_counter. The res_counter
106 tracks the current memory usage and limit of the group of processes associated
107 with the controller. Each cgroup has a memory controller specific data
108 structure (mem_cgroup) associated with it.
109
110 2.2. Accounting
111
112                 +--------------------+
113                 |  mem_cgroup     |
114                 |  (res_counter)     |
115                 +--------------------+
116                  /            ^      \
117                 /             |       \
118            +---------------+  |        +---------------+
119            | mm_struct     |  |....    | mm_struct     |
120            |               |  |        |               |
121            +---------------+  |        +---------------+
122                               |
123                               + --------------+
124                                               |
125            +---------------+           +------+--------+
126            | page          +---------->  page_cgroup|
127            |               |           |               |
128            +---------------+           +---------------+
129
130              (Figure 1: Hierarchy of Accounting)
131
132
133 Figure 1 shows the important aspects of the controller
134
135 1. Accounting happens per cgroup
136 2. Each mm_struct knows about which cgroup it belongs to
137 3. Each page has a pointer to the page_cgroup, which in turn knows the
138    cgroup it belongs to
139
140 The accounting is done as follows: mem_cgroup_charge() is invoked to setup
141 the necessary data structures and check if the cgroup that is being charged
142 is over its limit. If it is then reclaim is invoked on the cgroup.
143 More details can be found in the reclaim section of this document.
144 If everything goes well, a page meta-data-structure called page_cgroup is
145 updated. page_cgroup has its own LRU on cgroup.
146 (*) page_cgroup structure is allocated at boot/memory-hotplug time.
147
148 2.2.1 Accounting details
149
150 All mapped anon pages (RSS) and cache pages (Page Cache) are accounted.
151 Some pages which are never reclaimable and will not be on the global LRU
152 are not accounted. We just account pages under usual VM management.
153
154 RSS pages are accounted at page_fault unless they've already been accounted
155 for earlier. A file page will be accounted for as Page Cache when it's
156 inserted into inode (radix-tree). While it's mapped into the page tables of
157 processes, duplicate accounting is carefully avoided.
158
159 A RSS page is unaccounted when it's fully unmapped. A PageCache page is
160 unaccounted when it's removed from radix-tree. Even if RSS pages are fully
161 unmapped (by kswapd), they may exist as SwapCache in the system until they
162 are really freed. Such SwapCaches also also accounted.
163 A swapped-in page is not accounted until it's mapped.
164
165 Note: The kernel does swapin-readahead and read multiple swaps at once.
166 This means swapped-in pages may contain pages for other tasks than a task
167 causing page fault. So, we avoid accounting at swap-in I/O.
168
169 At page migration, accounting information is kept.
170
171 Note: we just account pages-on-LRU because our purpose is to control amount
172 of used pages; not-on-LRU pages tend to be out-of-control from VM view.
173
174 2.3 Shared Page Accounting
175
176 Shared pages are accounted on the basis of the first touch approach. The
177 cgroup that first touches a page is accounted for the page. The principle
178 behind this approach is that a cgroup that aggressively uses a shared
179 page will eventually get charged for it (once it is uncharged from
180 the cgroup that brought it in -- this will happen on memory pressure).
181
182 Exception: If CONFIG_CGROUP_CGROUP_MEM_RES_CTLR_SWAP is not used..
183 When you do swapoff and make swapped-out pages of shmem(tmpfs) to
184 be backed into memory in force, charges for pages are accounted against the
185 caller of swapoff rather than the users of shmem.
186
187
188 2.4 Swap Extension (CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR_SWAP)
189
190 Swap Extension allows you to record charge for swap. A swapped-in page is
191 charged back to original page allocator if possible.
192
193 When swap is accounted, following files are added.
194  - memory.memsw.usage_in_bytes.
195  - memory.memsw.limit_in_bytes.
196
197 memsw means memory+swap. Usage of memory+swap is limited by
198 memsw.limit_in_bytes.
199
200 Example: Assume a system with 4G of swap. A task which allocates 6G of memory
201 (by mistake) under 2G memory limitation will use all swap.
202 In this case, setting memsw.limit_in_bytes=3G will prevent bad use of swap.
203 By using memsw limit, you can avoid system OOM which can be caused by swap
204 shortage.
205
206 * why 'memory+swap' rather than swap.
207 The global LRU(kswapd) can swap out arbitrary pages. Swap-out means
208 to move account from memory to swap...there is no change in usage of
209 memory+swap. In other words, when we want to limit the usage of swap without
210 affecting global LRU, memory+swap limit is better than just limiting swap from
211 OS point of view.
212
213 * What happens when a cgroup hits memory.memsw.limit_in_bytes
214 When a cgroup his memory.memsw.limit_in_bytes, it's useless to do swap-out
215 in this cgroup. Then, swap-out will not be done by cgroup routine and file
216 caches are dropped. But as mentioned above, global LRU can do swapout memory
217 from it for sanity of the system's memory management state. You can't forbid
218 it by cgroup.
219
220 2.5 Reclaim
221
222 Each cgroup maintains a per cgroup LRU which has the same structure as
223 global VM. When a cgroup goes over its limit, we first try
224 to reclaim memory from the cgroup so as to make space for the new
225 pages that the cgroup has touched. If the reclaim is unsuccessful,
226 an OOM routine is invoked to select and kill the bulkiest task in the
227 cgroup. (See 10. OOM Control below.)
228
229 The reclaim algorithm has not been modified for cgroups, except that
230 pages that are selected for reclaiming come from the per cgroup LRU
231 list.
232
233 NOTE: Reclaim does not work for the root cgroup, since we cannot set any
234 limits on the root cgroup.
235
236 Note2: When panic_on_oom is set to "2", the whole system will panic.
237
238 When oom event notifier is registered, event will be delivered.
239 (See oom_control section)
240
241 2.6 Locking
242
243    lock_page_cgroup()/unlock_page_cgroup() should not be called under
244    mapping->tree_lock.
245
246    Other lock order is following:
247    PG_locked.
248    mm->page_table_lock
249        zone->lru_lock
250           lock_page_cgroup.
251   In many cases, just lock_page_cgroup() is called.
252   per-zone-per-cgroup LRU (cgroup's private LRU) is just guarded by
253   zone->lru_lock, it has no lock of its own.
254
255 3. User Interface
256
257 0. Configuration
258
259 a. Enable CONFIG_CGROUPS
260 b. Enable CONFIG_RESOURCE_COUNTERS
261 c. Enable CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR
262 d. Enable CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR_SWAP (to use swap extension)
263
264 1. Prepare the cgroups
265 # mkdir -p /cgroups
266 # mount -t cgroup none /cgroups -o memory
267
268 2. Make the new group and move bash into it
269 # mkdir /cgroups/0
270 # echo $$ > /cgroups/0/tasks
271
272 Since now we're in the 0 cgroup, we can alter the memory limit:
273 # echo 4M > /cgroups/0/memory.limit_in_bytes
274
275 NOTE: We can use a suffix (k, K, m, M, g or G) to indicate values in kilo,
276 mega or gigabytes. (Here, Kilo, Mega, Giga are Kibibytes, Mebibytes, Gibibytes.)
277
278 NOTE: We can write "-1" to reset the *.limit_in_bytes(unlimited).
279 NOTE: We cannot set limits on the root cgroup any more.
280
281 # cat /cgroups/0/memory.limit_in_bytes
282 4194304
283
284 We can check the usage:
285 # cat /cgroups/0/memory.usage_in_bytes
286 1216512
287
288 A successful write to this file does not guarantee a successful set of
289 this limit to the value written into the file. This can be due to a
290 number of factors, such as rounding up to page boundaries or the total
291 availability of memory on the system. The user is required to re-read
292 this file after a write to guarantee the value committed by the kernel.
293
294 # echo 1 > memory.limit_in_bytes
295 # cat memory.limit_in_bytes
296 4096
297
298 The memory.failcnt field gives the number of times that the cgroup limit was
299 exceeded.
300
301 The memory.stat file gives accounting information. Now, the number of
302 caches, RSS and Active pages/Inactive pages are shown.
303
304 4. Testing
305
306 For testing features and implementation, see memcg_test.txt.
307
308 Performance test is also important. To see pure memory controller's overhead,
309 testing on tmpfs will give you good numbers of small overheads.
310 Example: do kernel make on tmpfs.
311
312 Page-fault scalability is also important. At measuring parallel
313 page fault test, multi-process test may be better than multi-thread
314 test because it has noise of shared objects/status.
315
316 But the above two are testing extreme situations.
317 Trying usual test under memory controller is always helpful.
318
319 4.1 Troubleshooting
320
321 Sometimes a user might find that the application under a cgroup is
322 terminated by OOM killer. There are several causes for this:
323
324 1. The cgroup limit is too low (just too low to do anything useful)
325 2. The user is using anonymous memory and swap is turned off or too low
326
327 A sync followed by echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches will help get rid of
328 some of the pages cached in the cgroup (page cache pages).
329
330 To know what happens, disable OOM_Kill by 10. OOM Control(see below) and
331 seeing what happens will be helpful.
332
333 4.2 Task migration
334
335 When a task migrates from one cgroup to another, its charge is not
336 carried forward by default. The pages allocated from the original cgroup still
337 remain charged to it, the charge is dropped when the page is freed or
338 reclaimed.
339
340 You can move charges of a task along with task migration.
341 See 8. "Move charges at task migration"
342
343 4.3 Removing a cgroup
344
345 A cgroup can be removed by rmdir, but as discussed in sections 4.1 and 4.2, a
346 cgroup might have some charge associated with it, even though all
347 tasks have migrated away from it. (because we charge against pages, not
348 against tasks.)
349
350 Such charges are freed or moved to their parent. At moving, both of RSS
351 and CACHES are moved to parent.
352 rmdir() may return -EBUSY if freeing/moving fails. See 5.1 also.
353
354 Charges recorded in swap information is not updated at removal of cgroup.
355 Recorded information is discarded and a cgroup which uses swap (swapcache)
356 will be charged as a new owner of it.
357
358
359 5. Misc. interfaces.
360
361 5.1 force_empty
362   memory.force_empty interface is provided to make cgroup's memory usage empty.
363   You can use this interface only when the cgroup has no tasks.
364   When writing anything to this
365
366   # echo 0 > memory.force_empty
367
368   Almost all pages tracked by this memory cgroup will be unmapped and freed.
369   Some pages cannot be freed because they are locked or in-use. Such pages are
370   moved to parent and this cgroup will be empty. This may return -EBUSY if
371   VM is too busy to free/move all pages immediately.
372
373   Typical use case of this interface is that calling this before rmdir().
374   Because rmdir() moves all pages to parent, some out-of-use page caches can be
375   moved to the parent. If you want to avoid that, force_empty will be useful.
376
377 5.2 stat file
378
379 memory.stat file includes following statistics
380
381 # per-memory cgroup local status
382 cache           - # of bytes of page cache memory.
383 rss             - # of bytes of anonymous and swap cache memory.
384 mapped_file     - # of bytes of mapped file (includes tmpfs/shmem)
385 pgpgin          - # of pages paged in (equivalent to # of charging events).
386 pgpgout         - # of pages paged out (equivalent to # of uncharging events).
387 swap            - # of bytes of swap usage
388 dirty           - # of bytes that are waiting to get written back to the disk.
389 writeback       - # of bytes that are actively being written back to the disk.
390 nfs_unstable    - # of bytes sent to the NFS server, but not yet committed to
391                 the actual storage.
392 inactive_anon   - # of bytes of anonymous memory and swap cache memory on
393                 LRU list.
394 active_anon     - # of bytes of anonymous and swap cache memory on active
395                 inactive LRU list.
396 inactive_file   - # of bytes of file-backed memory on inactive LRU list.
397 active_file     - # of bytes of file-backed memory on active LRU list.
398 unevictable     - # of bytes of memory that cannot be reclaimed (mlocked etc).
399
400 # status considering hierarchy (see memory.use_hierarchy settings)
401
402 hierarchical_memory_limit - # of bytes of memory limit with regard to hierarchy
403                         under which the memory cgroup is
404 hierarchical_memsw_limit - # of bytes of memory+swap limit with regard to
405                         hierarchy under which memory cgroup is.
406
407 total_cache             - sum of all children's "cache"
408 total_rss               - sum of all children's "rss"
409 total_mapped_file       - sum of all children's "cache"
410 total_pgpgin            - sum of all children's "pgpgin"
411 total_pgpgout           - sum of all children's "pgpgout"
412 total_swap              - sum of all children's "swap"
413 total_dirty             - sum of all children's "dirty"
414 total_writeback         - sum of all children's "writeback"
415 total_nfs_unstable      - sum of all children's "nfs_unstable"
416 total_inactive_anon     - sum of all children's "inactive_anon"
417 total_active_anon       - sum of all children's "active_anon"
418 total_inactive_file     - sum of all children's "inactive_file"
419 total_active_file       - sum of all children's "active_file"
420 total_unevictable       - sum of all children's "unevictable"
421
422 # The following additional stats are dependent on CONFIG_DEBUG_VM.
423
424 inactive_ratio          - VM internal parameter. (see mm/page_alloc.c)
425 recent_rotated_anon     - VM internal parameter. (see mm/vmscan.c)
426 recent_rotated_file     - VM internal parameter. (see mm/vmscan.c)
427 recent_scanned_anon     - VM internal parameter. (see mm/vmscan.c)
428 recent_scanned_file     - VM internal parameter. (see mm/vmscan.c)
429
430 Memo:
431         recent_rotated means recent frequency of LRU rotation.
432         recent_scanned means recent # of scans to LRU.
433         showing for better debug please see the code for meanings.
434
435 Note:
436         Only anonymous and swap cache memory is listed as part of 'rss' stat.
437         This should not be confused with the true 'resident set size' or the
438         amount of physical memory used by the cgroup.
439         'rss + file_mapped" will give you resident set size of cgroup.
440         (Note: file and shmem may be shared among other cgroups. In that case,
441          file_mapped is accounted only when the memory cgroup is owner of page
442          cache.)
443
444 5.3 swappiness
445
446 Similar to /proc/sys/vm/swappiness, but affecting a hierarchy of groups only.
447
448 Following cgroups' swappiness can't be changed.
449 - root cgroup (uses /proc/sys/vm/swappiness).
450 - a cgroup which uses hierarchy and it has other cgroup(s) below it.
451 - a cgroup which uses hierarchy and not the root of hierarchy.
452
453 5.4 failcnt
454
455 A memory cgroup provides memory.failcnt and memory.memsw.failcnt files.
456 This failcnt(== failure count) shows the number of times that a usage counter
457 hit its limit. When a memory cgroup hits a limit, failcnt increases and
458 memory under it will be reclaimed.
459
460 You can reset failcnt by writing 0 to failcnt file.
461 # echo 0 > .../memory.failcnt
462
463 5.5 dirty memory
464
465 Control the maximum amount of dirty pages a cgroup can have at any given time.
466
467 Limiting dirty memory is like fixing the max amount of dirty (hard to reclaim)
468 page cache used by a cgroup.  So, in case of multiple cgroup writers, they will
469 not be able to consume more than their designated share of dirty pages and will
470 be forced to perform write-out if they cross that limit.
471
472 The interface is equivalent to the procfs interface: /proc/sys/vm/dirty_*.  It
473 is possible to configure a limit to trigger both a direct writeback or a
474 background writeback performed by per-bdi flusher threads.  The root cgroup
475 memory.dirty_* control files are read-only and match the contents of
476 the /proc/sys/vm/dirty_* files.
477
478 Per-cgroup dirty limits can be set using the following files in the cgroupfs:
479
480 - memory.dirty_ratio: the amount of dirty memory (expressed as a percentage of
481   cgroup memory) at which a process generating dirty pages will itself start
482   writing out dirty data.
483
484 - memory.dirty_limit_in_bytes: the amount of dirty memory (expressed in bytes)
485   in the cgroup at which a process generating dirty pages will start itself
486   writing out dirty data.  Suffix (k, K, m, M, g, or G) can be used to indicate
487   that value is kilo, mega or gigabytes.
488
489   Note: memory.dirty_limit_in_bytes is the counterpart of memory.dirty_ratio.
490   Only one of them may be specified at a time.  When one is written it is
491   immediately taken into account to evaluate the dirty memory limits and the
492   other appears as 0 when read.
493
494 - memory.dirty_background_ratio: the amount of dirty memory of the cgroup
495   (expressed as a percentage of cgroup memory) at which background writeback
496   kernel threads will start writing out dirty data.
497
498 - memory.dirty_background_limit_in_bytes: the amount of dirty memory (expressed
499   in bytes) in the cgroup at which background writeback kernel threads will
500   start writing out dirty data.  Suffix (k, K, m, M, g, or G) can be used to
501   indicate that value is kilo, mega or gigabytes.
502
503   Note: memory.dirty_background_limit_in_bytes is the counterpart of
504   memory.dirty_background_ratio.  Only one of them may be specified at a time.
505   When one is written it is immediately taken into account to evaluate the dirty
506   memory limits and the other appears as 0 when read.
507
508 A cgroup may contain more dirty memory than its dirty limit.  This is possible
509 because of the principle that the first cgroup to touch a page is charged for
510 it.  Subsequent page counting events (dirty, writeback, nfs_unstable) are also
511 counted to the originally charged cgroup.
512
513 Example: If page is allocated by a cgroup A task, then the page is charged to
514 cgroup A.  If the page is later dirtied by a task in cgroup B, then the cgroup A
515 dirty count will be incremented.  If cgroup A is over its dirty limit but cgroup
516 B is not, then dirtying a cgroup A page from a cgroup B task may push cgroup A
517 over its dirty limit without throttling the dirtying cgroup B task.
518
519 When use_hierarchy=0, each cgroup has dirty memory usage and limits.
520 System-wide dirty limits are also consulted.  Dirty memory consumption is
521 checked against both system-wide and per-cgroup dirty limits.
522
523 The current implementation does not enforce per-cgroup dirty limits when
524 use_hierarchy=1.  System-wide dirty limits are used for processes in such
525 cgroups.  Attempts to read memory.dirty_* files return the system-wide
526 values.  Writes to the memory.dirty_* files return error.  An enhanced
527 implementation is needed to check the chain of parents to ensure that no
528 dirty limit is exceeded.
529
530 6. Hierarchy support
531
532 The memory controller supports a deep hierarchy and hierarchical accounting.
533 The hierarchy is created by creating the appropriate cgroups in the
534 cgroup filesystem. Consider for example, the following cgroup filesystem
535 hierarchy
536
537                 root
538              /  |   \
539            /    |    \
540           a     b       c
541                         | \
542                         |  \
543                         d   e
544
545 In the diagram above, with hierarchical accounting enabled, all memory
546 usage of e, is accounted to its ancestors up until the root (i.e, c and root),
547 that has memory.use_hierarchy enabled. If one of the ancestors goes over its
548 limit, the reclaim algorithm reclaims from the tasks in the ancestor and the
549 children of the ancestor.
550
551 6.1 Enabling hierarchical accounting and reclaim
552
553 A memory cgroup by default disables the hierarchy feature. Support
554 can be enabled by writing 1 to memory.use_hierarchy file of the root cgroup
555
556 # echo 1 > memory.use_hierarchy
557
558 The feature can be disabled by
559
560 # echo 0 > memory.use_hierarchy
561
562 NOTE1: Enabling/disabling will fail if the cgroup already has other
563        cgroups created below it.
564
565 NOTE2: When panic_on_oom is set to "2", the whole system will panic in
566        case of an OOM event in any cgroup.
567
568 7. Soft limits
569
570 Soft limits allow for greater sharing of memory. The idea behind soft limits
571 is to allow control groups to use as much of the memory as needed, provided
572
573 a. There is no memory contention
574 b. They do not exceed their hard limit
575
576 When the system detects memory contention or low memory, control groups
577 are pushed back to their soft limits. If the soft limit of each control
578 group is very high, they are pushed back as much as possible to make
579 sure that one control group does not starve the others of memory.
580
581 Please note that soft limits is a best effort feature, it comes with
582 no guarantees, but it does its best to make sure that when memory is
583 heavily contended for, memory is allocated based on the soft limit
584 hints/setup. Currently soft limit based reclaim is setup such that
585 it gets invoked from balance_pgdat (kswapd).
586
587 7.1 Interface
588
589 Soft limits can be setup by using the following commands (in this example we
590 assume a soft limit of 256 MiB)
591
592 # echo 256M > memory.soft_limit_in_bytes
593
594 If we want to change this to 1G, we can at any time use
595
596 # echo 1G > memory.soft_limit_in_bytes
597
598 NOTE1: Soft limits take effect over a long period of time, since they involve
599        reclaiming memory for balancing between memory cgroups
600 NOTE2: It is recommended to set the soft limit always below the hard limit,
601        otherwise the hard limit will take precedence.
602
603 8. Move charges at task migration
604
605 Users can move charges associated with a task along with task migration, that
606 is, uncharge task's pages from the old cgroup and charge them to the new cgroup.
607 This feature is not supported in !CONFIG_MMU environments because of lack of
608 page tables.
609
610 8.1 Interface
611
612 This feature is disabled by default. It can be enabled(and disabled again) by
613 writing to memory.move_charge_at_immigrate of the destination cgroup.
614
615 If you want to enable it:
616
617 # echo (some positive value) > memory.move_charge_at_immigrate
618
619 Note: Each bits of move_charge_at_immigrate has its own meaning about what type
620       of charges should be moved. See 8.2 for details.
621 Note: Charges are moved only when you move mm->owner, IOW, a leader of a thread
622       group.
623 Note: If we cannot find enough space for the task in the destination cgroup, we
624       try to make space by reclaiming memory. Task migration may fail if we
625       cannot make enough space.
626 Note: It can take several seconds if you move charges much.
627
628 And if you want disable it again:
629
630 # echo 0 > memory.move_charge_at_immigrate
631
632 8.2 Type of charges which can be move
633
634 Each bits of move_charge_at_immigrate has its own meaning about what type of
635 charges should be moved. But in any cases, it must be noted that an account of
636 a page or a swap can be moved only when it is charged to the task's current(old)
637 memory cgroup.
638
639   bit | what type of charges would be moved ?
640  -----+------------------------------------------------------------------------
641    0  | A charge of an anonymous page(or swap of it) used by the target task.
642       | Those pages and swaps must be used only by the target task. You must
643       | enable Swap Extension(see 2.4) to enable move of swap charges.
644  -----+------------------------------------------------------------------------
645    1  | A charge of file pages(normal file, tmpfs file(e.g. ipc shared memory)
646       | and swaps of tmpfs file) mmapped by the target task. Unlike the case of
647       | anonymous pages, file pages(and swaps) in the range mmapped by the task
648       | will be moved even if the task hasn't done page fault, i.e. they might
649       | not be the task's "RSS", but other task's "RSS" that maps the same file.
650       | And mapcount of the page is ignored(the page can be moved even if
651       | page_mapcount(page) > 1). You must enable Swap Extension(see 2.4) to
652       | enable move of swap charges.
653
654 8.3 TODO
655
656 - Implement madvise(2) to let users decide the vma to be moved or not to be
657   moved.
658 - All of moving charge operations are done under cgroup_mutex. It's not good
659   behavior to hold the mutex too long, so we may need some trick.
660
661 9. Memory thresholds
662
663 Memory cgroup implements memory thresholds using cgroups notification
664 API (see cgroups.txt). It allows to register multiple memory and memsw
665 thresholds and gets notifications when it crosses.
666
667 To register a threshold application need:
668 - create an eventfd using eventfd(2);
669 - open memory.usage_in_bytes or memory.memsw.usage_in_bytes;
670 - write string like "<event_fd> <fd of memory.usage_in_bytes> <threshold>" to
671   cgroup.event_control.
672
673 Application will be notified through eventfd when memory usage crosses
674 threshold in any direction.
675
676 It's applicable for root and non-root cgroup.
677
678 10. OOM Control
679
680 memory.oom_control file is for OOM notification and other controls.
681
682 Memory cgroup implements OOM notifier using cgroup notification
683 API (See cgroups.txt). It allows to register multiple OOM notification
684 delivery and gets notification when OOM happens.
685
686 To register a notifier, application need:
687  - create an eventfd using eventfd(2)
688  - open memory.oom_control file
689  - write string like "<event_fd> <fd of memory.oom_control>" to
690    cgroup.event_control
691
692 Application will be notified through eventfd when OOM happens.
693 OOM notification doesn't work for root cgroup.
694
695 You can disable OOM-killer by writing "1" to memory.oom_control file, as:
696
697         #echo 1 > memory.oom_control
698
699 This operation is only allowed to the top cgroup of sub-hierarchy.
700 If OOM-killer is disabled, tasks under cgroup will hang/sleep
701 in memory cgroup's OOM-waitqueue when they request accountable memory.
702
703 For running them, you have to relax the memory cgroup's OOM status by
704         * enlarge limit or reduce usage.
705 To reduce usage,
706         * kill some tasks.
707         * move some tasks to other group with account migration.
708         * remove some files (on tmpfs?)
709
710 Then, stopped tasks will work again.
711
712 At reading, current status of OOM is shown.
713         oom_kill_disable 0 or 1 (if 1, oom-killer is disabled)
714         under_oom        0 or 1 (if 1, the memory cgroup is under OOM, tasks may
715                                  be stopped.)
716
717 11. TODO
718
719 1. Add support for accounting huge pages (as a separate controller)
720 2. Make per-cgroup scanner reclaim not-shared pages first
721 3. Teach controller to account for shared-pages
722 4. Start reclamation in the background when the limit is
723    not yet hit but the usage is getting closer
724
725 Summary
726
727 Overall, the memory controller has been a stable controller and has been
728 commented and discussed quite extensively in the community.
729
730 References
731
732 1. Singh, Balbir. RFC: Memory Controller, http://lwn.net/Articles/206697/
733 2. Singh, Balbir. Memory Controller (RSS Control),
734    http://lwn.net/Articles/222762/
735 3. Emelianov, Pavel. Resource controllers based on process cgroups
736    http://lkml.org/lkml/2007/3/6/198
737 4. Emelianov, Pavel. RSS controller based on process cgroups (v2)
738    http://lkml.org/lkml/2007/4/9/78
739 5. Emelianov, Pavel. RSS controller based on process cgroups (v3)
740    http://lkml.org/lkml/2007/5/30/244
741 6. Menage, Paul. Control Groups v10, http://lwn.net/Articles/236032/
742 7. Vaidyanathan, Srinivasan, Control Groups: Pagecache accounting and control
743    subsystem (v3), http://lwn.net/Articles/235534/
744 8. Singh, Balbir. RSS controller v2 test results (lmbench),
745    http://lkml.org/lkml/2007/5/17/232
746 9. Singh, Balbir. RSS controller v2 AIM9 results
747    http://lkml.org/lkml/2007/5/18/1
748 10. Singh, Balbir. Memory controller v6 test results,
749     http://lkml.org/lkml/2007/8/19/36
750 11. Singh, Balbir. Memory controller introduction (v6),
751     http://lkml.org/lkml/2007/8/17/69
752 12. Corbet, Jonathan, Controlling memory use in cgroups,
753     http://lwn.net/Articles/243795/