]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - Documentation/cgroups/blkio-controller.txt
Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mason/linux...
[karo-tx-linux.git] / Documentation / cgroups / blkio-controller.txt
1                                 Block IO Controller
2                                 ===================
3 Overview
4 ========
5 cgroup subsys "blkio" implements the block io controller. There seems to be
6 a need of various kinds of IO control policies (like proportional BW, max BW)
7 both at leaf nodes as well as at intermediate nodes in a storage hierarchy.
8 Plan is to use the same cgroup based management interface for blkio controller
9 and based on user options switch IO policies in the background.
10
11 Currently two IO control policies are implemented. First one is proportional
12 weight time based division of disk policy. It is implemented in CFQ. Hence
13 this policy takes effect only on leaf nodes when CFQ is being used. The second
14 one is throttling policy which can be used to specify upper IO rate limits
15 on devices. This policy is implemented in generic block layer and can be
16 used on leaf nodes as well as higher level logical devices like device mapper.
17
18 HOWTO
19 =====
20 Proportional Weight division of bandwidth
21 -----------------------------------------
22 You can do a very simple testing of running two dd threads in two different
23 cgroups. Here is what you can do.
24
25 - Enable Block IO controller
26         CONFIG_BLK_CGROUP=y
27
28 - Enable group scheduling in CFQ
29         CONFIG_CFQ_GROUP_IOSCHED=y
30
31 - Compile and boot into kernel and mount IO controller (blkio); see
32   cgroups.txt, Why are cgroups needed?.
33
34         mount -t tmpfs cgroup_root /sys/fs/cgroup
35         mkdir /sys/fs/cgroup/blkio
36         mount -t cgroup -o blkio none /sys/fs/cgroup/blkio
37
38 - Create two cgroups
39         mkdir -p /sys/fs/cgroup/blkio/test1/ /sys/fs/cgroup/blkio/test2
40
41 - Set weights of group test1 and test2
42         echo 1000 > /sys/fs/cgroup/blkio/test1/blkio.weight
43         echo 500 > /sys/fs/cgroup/blkio/test2/blkio.weight
44
45 - Create two same size files (say 512MB each) on same disk (file1, file2) and
46   launch two dd threads in different cgroup to read those files.
47
48         sync
49         echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
50
51         dd if=/mnt/sdb/zerofile1 of=/dev/null &
52         echo $! > /sys/fs/cgroup/blkio/test1/tasks
53         cat /sys/fs/cgroup/blkio/test1/tasks
54
55         dd if=/mnt/sdb/zerofile2 of=/dev/null &
56         echo $! > /sys/fs/cgroup/blkio/test2/tasks
57         cat /sys/fs/cgroup/blkio/test2/tasks
58
59 - At macro level, first dd should finish first. To get more precise data, keep
60   on looking at (with the help of script), at blkio.disk_time and
61   blkio.disk_sectors files of both test1 and test2 groups. This will tell how
62   much disk time (in milli seconds), each group got and how many secotors each
63   group dispatched to the disk. We provide fairness in terms of disk time, so
64   ideally io.disk_time of cgroups should be in proportion to the weight.
65
66 Throttling/Upper Limit policy
67 -----------------------------
68 - Enable Block IO controller
69         CONFIG_BLK_CGROUP=y
70
71 - Enable throttling in block layer
72         CONFIG_BLK_DEV_THROTTLING=y
73
74 - Mount blkio controller (see cgroups.txt, Why are cgroups needed?)
75         mount -t cgroup -o blkio none /sys/fs/cgroup/blkio
76
77 - Specify a bandwidth rate on particular device for root group. The format
78   for policy is "<major>:<minor>  <bytes_per_second>".
79
80         echo "8:16  1048576" > /sys/fs/cgroup/blkio/blkio.throttle.read_bps_device
81
82   Above will put a limit of 1MB/second on reads happening for root group
83   on device having major/minor number 8:16.
84
85 - Run dd to read a file and see if rate is throttled to 1MB/s or not.
86
87                 # dd if=/mnt/common/zerofile of=/dev/null bs=4K count=1024
88                 # iflag=direct
89         1024+0 records in
90         1024+0 records out
91         4194304 bytes (4.2 MB) copied, 4.0001 s, 1.0 MB/s
92
93  Limits for writes can be put using blkio.throttle.write_bps_device file.
94
95 Hierarchical Cgroups
96 ====================
97 - Currently only CFQ supports hierarchical groups. For throttling,
98   cgroup interface does allow creation of hierarchical cgroups and
99   internally it treats them as flat hierarchy.
100
101   If somebody created a hierarchy like as follows.
102
103                         root
104                         /  \
105                      test1 test2
106                         |
107                      test3
108
109   CFQ will handle the hierarchy correctly but and throttling will
110   practically treat all groups at same level. For details on CFQ
111   hierarchy support, refer to Documentation/block/cfq-iosched.txt.
112   Throttling will treat the hierarchy as if it looks like the
113   following.
114
115                                 pivot
116                              /  /   \  \
117                         root  test1 test2  test3
118
119   Nesting cgroups, while allowed, isn't officially supported and blkio
120   genereates warning when cgroups nest. Once throttling implements
121   hierarchy support, hierarchy will be supported and the warning will
122   be removed.
123
124 Various user visible config options
125 ===================================
126 CONFIG_BLK_CGROUP
127         - Block IO controller.
128
129 CONFIG_DEBUG_BLK_CGROUP
130         - Debug help. Right now some additional stats file show up in cgroup
131           if this option is enabled.
132
133 CONFIG_CFQ_GROUP_IOSCHED
134         - Enables group scheduling in CFQ. Currently only 1 level of group
135           creation is allowed.
136
137 CONFIG_BLK_DEV_THROTTLING
138         - Enable block device throttling support in block layer.
139
140 Details of cgroup files
141 =======================
142 Proportional weight policy files
143 --------------------------------
144 - blkio.weight
145         - Specifies per cgroup weight. This is default weight of the group
146           on all the devices until and unless overridden by per device rule.
147           (See blkio.weight_device).
148           Currently allowed range of weights is from 10 to 1000.
149
150 - blkio.weight_device
151         - One can specify per cgroup per device rules using this interface.
152           These rules override the default value of group weight as specified
153           by blkio.weight.
154
155           Following is the format.
156
157           # echo dev_maj:dev_minor weight > blkio.weight_device
158           Configure weight=300 on /dev/sdb (8:16) in this cgroup
159           # echo 8:16 300 > blkio.weight_device
160           # cat blkio.weight_device
161           dev     weight
162           8:16    300
163
164           Configure weight=500 on /dev/sda (8:0) in this cgroup
165           # echo 8:0 500 > blkio.weight_device
166           # cat blkio.weight_device
167           dev     weight
168           8:0     500
169           8:16    300
170
171           Remove specific weight for /dev/sda in this cgroup
172           # echo 8:0 0 > blkio.weight_device
173           # cat blkio.weight_device
174           dev     weight
175           8:16    300
176
177 - blkio.leaf_weight[_device]
178         - Equivalents of blkio.weight[_device] for the purpose of
179           deciding how much weight tasks in the given cgroup has while
180           competing with the cgroup's child cgroups. For details,
181           please refer to Documentation/block/cfq-iosched.txt.
182
183 - blkio.time
184         - disk time allocated to cgroup per device in milliseconds. First
185           two fields specify the major and minor number of the device and
186           third field specifies the disk time allocated to group in
187           milliseconds.
188
189 - blkio.sectors
190         - number of sectors transferred to/from disk by the group. First
191           two fields specify the major and minor number of the device and
192           third field specifies the number of sectors transferred by the
193           group to/from the device.
194
195 - blkio.io_service_bytes
196         - Number of bytes transferred to/from the disk by the group. These
197           are further divided by the type of operation - read or write, sync
198           or async. First two fields specify the major and minor number of the
199           device, third field specifies the operation type and the fourth field
200           specifies the number of bytes.
201
202 - blkio.io_serviced
203         - Number of IOs completed to/from the disk by the group. These
204           are further divided by the type of operation - read or write, sync
205           or async. First two fields specify the major and minor number of the
206           device, third field specifies the operation type and the fourth field
207           specifies the number of IOs.
208
209 - blkio.io_service_time
210         - Total amount of time between request dispatch and request completion
211           for the IOs done by this cgroup. This is in nanoseconds to make it
212           meaningful for flash devices too. For devices with queue depth of 1,
213           this time represents the actual service time. When queue_depth > 1,
214           that is no longer true as requests may be served out of order. This
215           may cause the service time for a given IO to include the service time
216           of multiple IOs when served out of order which may result in total
217           io_service_time > actual time elapsed. This time is further divided by
218           the type of operation - read or write, sync or async. First two fields
219           specify the major and minor number of the device, third field
220           specifies the operation type and the fourth field specifies the
221           io_service_time in ns.
222
223 - blkio.io_wait_time
224         - Total amount of time the IOs for this cgroup spent waiting in the
225           scheduler queues for service. This can be greater than the total time
226           elapsed since it is cumulative io_wait_time for all IOs. It is not a
227           measure of total time the cgroup spent waiting but rather a measure of
228           the wait_time for its individual IOs. For devices with queue_depth > 1
229           this metric does not include the time spent waiting for service once
230           the IO is dispatched to the device but till it actually gets serviced
231           (there might be a time lag here due to re-ordering of requests by the
232           device). This is in nanoseconds to make it meaningful for flash
233           devices too. This time is further divided by the type of operation -
234           read or write, sync or async. First two fields specify the major and
235           minor number of the device, third field specifies the operation type
236           and the fourth field specifies the io_wait_time in ns.
237
238 - blkio.io_merged
239         - Total number of bios/requests merged into requests belonging to this
240           cgroup. This is further divided by the type of operation - read or
241           write, sync or async.
242
243 - blkio.io_queued
244         - Total number of requests queued up at any given instant for this
245           cgroup. This is further divided by the type of operation - read or
246           write, sync or async.
247
248 - blkio.avg_queue_size
249         - Debugging aid only enabled if CONFIG_DEBUG_BLK_CGROUP=y.
250           The average queue size for this cgroup over the entire time of this
251           cgroup's existence. Queue size samples are taken each time one of the
252           queues of this cgroup gets a timeslice.
253
254 - blkio.group_wait_time
255         - Debugging aid only enabled if CONFIG_DEBUG_BLK_CGROUP=y.
256           This is the amount of time the cgroup had to wait since it became busy
257           (i.e., went from 0 to 1 request queued) to get a timeslice for one of
258           its queues. This is different from the io_wait_time which is the
259           cumulative total of the amount of time spent by each IO in that cgroup
260           waiting in the scheduler queue. This is in nanoseconds. If this is
261           read when the cgroup is in a waiting (for timeslice) state, the stat
262           will only report the group_wait_time accumulated till the last time it
263           got a timeslice and will not include the current delta.
264
265 - blkio.empty_time
266         - Debugging aid only enabled if CONFIG_DEBUG_BLK_CGROUP=y.
267           This is the amount of time a cgroup spends without any pending
268           requests when not being served, i.e., it does not include any time
269           spent idling for one of the queues of the cgroup. This is in
270           nanoseconds. If this is read when the cgroup is in an empty state,
271           the stat will only report the empty_time accumulated till the last
272           time it had a pending request and will not include the current delta.
273
274 - blkio.idle_time
275         - Debugging aid only enabled if CONFIG_DEBUG_BLK_CGROUP=y.
276           This is the amount of time spent by the IO scheduler idling for a
277           given cgroup in anticipation of a better request than the existing ones
278           from other queues/cgroups. This is in nanoseconds. If this is read
279           when the cgroup is in an idling state, the stat will only report the
280           idle_time accumulated till the last idle period and will not include
281           the current delta.
282
283 - blkio.dequeue
284         - Debugging aid only enabled if CONFIG_DEBUG_BLK_CGROUP=y. This
285           gives the statistics about how many a times a group was dequeued
286           from service tree of the device. First two fields specify the major
287           and minor number of the device and third field specifies the number
288           of times a group was dequeued from a particular device.
289
290 - blkio.*_recursive
291         - Recursive version of various stats. These files show the
292           same information as their non-recursive counterparts but
293           include stats from all the descendant cgroups.
294
295 Throttling/Upper limit policy files
296 -----------------------------------
297 - blkio.throttle.read_bps_device
298         - Specifies upper limit on READ rate from the device. IO rate is
299           specified in bytes per second. Rules are per device. Following is
300           the format.
301
302   echo "<major>:<minor>  <rate_bytes_per_second>" > /cgrp/blkio.throttle.read_bps_device
303
304 - blkio.throttle.write_bps_device
305         - Specifies upper limit on WRITE rate to the device. IO rate is
306           specified in bytes per second. Rules are per device. Following is
307           the format.
308
309   echo "<major>:<minor>  <rate_bytes_per_second>" > /cgrp/blkio.throttle.write_bps_device
310
311 - blkio.throttle.read_iops_device
312         - Specifies upper limit on READ rate from the device. IO rate is
313           specified in IO per second. Rules are per device. Following is
314           the format.
315
316   echo "<major>:<minor>  <rate_io_per_second>" > /cgrp/blkio.throttle.read_iops_device
317
318 - blkio.throttle.write_iops_device
319         - Specifies upper limit on WRITE rate to the device. IO rate is
320           specified in io per second. Rules are per device. Following is
321           the format.
322
323   echo "<major>:<minor>  <rate_io_per_second>" > /cgrp/blkio.throttle.write_iops_device
324
325 Note: If both BW and IOPS rules are specified for a device, then IO is
326       subjected to both the constraints.
327
328 - blkio.throttle.io_serviced
329         - Number of IOs (bio) completed to/from the disk by the group (as
330           seen by throttling policy). These are further divided by the type
331           of operation - read or write, sync or async. First two fields specify
332           the major and minor number of the device, third field specifies the
333           operation type and the fourth field specifies the number of IOs.
334
335           blkio.io_serviced does accounting as seen by CFQ and counts are in
336           number of requests (struct request). On the other hand,
337           blkio.throttle.io_serviced counts number of IO in terms of number
338           of bios as seen by throttling policy.  These bios can later be
339           merged by elevator and total number of requests completed can be
340           lesser.
341
342 - blkio.throttle.io_service_bytes
343         - Number of bytes transferred to/from the disk by the group. These
344           are further divided by the type of operation - read or write, sync
345           or async. First two fields specify the major and minor number of the
346           device, third field specifies the operation type and the fourth field
347           specifies the number of bytes.
348
349           These numbers should roughly be same as blkio.io_service_bytes as
350           updated by CFQ. The difference between two is that
351           blkio.io_service_bytes will not be updated if CFQ is not operating
352           on request queue.
353
354 Common files among various policies
355 -----------------------------------
356 - blkio.reset_stats
357         - Writing an int to this file will result in resetting all the stats
358           for that cgroup.
359
360 CFQ sysfs tunable
361 =================
362 /sys/block/<disk>/queue/iosched/slice_idle
363 ------------------------------------------
364 On a faster hardware CFQ can be slow, especially with sequential workload.
365 This happens because CFQ idles on a single queue and single queue might not
366 drive deeper request queue depths to keep the storage busy. In such scenarios
367 one can try setting slice_idle=0 and that would switch CFQ to IOPS
368 (IO operations per second) mode on NCQ supporting hardware.
369
370 That means CFQ will not idle between cfq queues of a cfq group and hence be
371 able to driver higher queue depth and achieve better throughput. That also
372 means that cfq provides fairness among groups in terms of IOPS and not in
373 terms of disk time.
374
375 /sys/block/<disk>/queue/iosched/group_idle
376 ------------------------------------------
377 If one disables idling on individual cfq queues and cfq service trees by
378 setting slice_idle=0, group_idle kicks in. That means CFQ will still idle
379 on the group in an attempt to provide fairness among groups.
380
381 By default group_idle is same as slice_idle and does not do anything if
382 slice_idle is enabled.
383
384 One can experience an overall throughput drop if you have created multiple
385 groups and put applications in that group which are not driving enough
386 IO to keep disk busy. In that case set group_idle=0, and CFQ will not idle
387 on individual groups and throughput should improve.
388
389 What works
390 ==========
391 - Currently only sync IO queues are support. All the buffered writes are
392   still system wide and not per group. Hence we will not see service
393   differentiation between buffered writes between groups.