acenic: convert to SKB paged frag API.
[linux/fpc-iii.git] / Documentation / cgroups / blkio-controller.txt
blob84f0a15fc210aec69648309a7676717d889ef6e5
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.
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.
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.
25 - Enable Block IO controller
26         CONFIG_BLK_CGROUP=y
28 - Enable group scheduling in CFQ
29         CONFIG_CFQ_GROUP_IOSCHED=y
31 - Compile and boot into kernel and mount IO controller (blkio); see
32   cgroups.txt, Why are cgroups needed?.
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
38 - Create two cgroups
39         mkdir -p /sys/fs/cgroup/blkio/test1/ /sys/fs/cgroup/blkio/test2
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
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.
48         sync
49         echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches
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
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
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.
66 Throttling/Upper Limit policy
67 -----------------------------
68 - Enable Block IO controller
69         CONFIG_BLK_CGROUP=y
71 - Enable throttling in block layer
72         CONFIG_BLK_DEV_THROTTLING=y
74 - Mount blkio controller (see cgroups.txt, Why are cgroups needed?)
75         mount -t cgroup -o blkio none /sys/fs/cgroup/blkio
77 - Specify a bandwidth rate on particular device for root group. The format
78   for policy is "<major>:<minor>  <byes_per_second>".
80         echo "8:16  1048576" > /sys/fs/cgroup/blkio/blkio.throttle.read_bps_device
82   Above will put a limit of 1MB/second on reads happening for root group
83   on device having major/minor number 8:16.
85 - Run dd to read a file and see if rate is throttled to 1MB/s or not.
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
93  Limits for writes can be put using blkio.throttle.write_bps_device file.
95 Hierarchical Cgroups
96 ====================
97 - Currently none of the IO control policy supports hierarhical groups. But
98   cgroup interface does allow creation of hierarhical cgroups and internally
99   IO policies treat them as flat hierarchy.
101   So this patch will allow creation of cgroup hierarhcy but at the backend
102   everything will be treated as flat. So if somebody created a hierarchy like
103   as follows.
105                         root
106                         /  \
107                      test1 test2
108                         |
109                      test3
111   CFQ and throttling will practically treat all groups at same level.
113                                 pivot
114                              /  /   \  \
115                         root  test1 test2  test3
117   Down the line we can implement hierarchical accounting/control support
118   and also introduce a new cgroup file "use_hierarchy" which will control
119   whether cgroup hierarchy is viewed as flat or hierarchical by the policy..
120   This is how memory controller also has implemented the things.
122 Various user visible config options
123 ===================================
124 CONFIG_BLK_CGROUP
125         - Block IO controller.
127 CONFIG_DEBUG_BLK_CGROUP
128         - Debug help. Right now some additional stats file show up in cgroup
129           if this option is enabled.
131 CONFIG_CFQ_GROUP_IOSCHED
132         - Enables group scheduling in CFQ. Currently only 1 level of group
133           creation is allowed.
135 CONFIG_BLK_DEV_THROTTLING
136         - Enable block device throttling support in block layer.
138 Details of cgroup files
139 =======================
140 Proportional weight policy files
141 --------------------------------
142 - blkio.weight
143         - Specifies per cgroup weight. This is default weight of the group
144           on all the devices until and unless overridden by per device rule.
145           (See blkio.weight_device).
146           Currently allowed range of weights is from 10 to 1000.
148 - blkio.weight_device
149         - One can specify per cgroup per device rules using this interface.
150           These rules override the default value of group weight as specified
151           by blkio.weight.
153           Following is the format.
155           # echo dev_maj:dev_minor weight > blkio.weight_device
156           Configure weight=300 on /dev/sdb (8:16) in this cgroup
157           # echo 8:16 300 > blkio.weight_device
158           # cat blkio.weight_device
159           dev     weight
160           8:16    300
162           Configure weight=500 on /dev/sda (8:0) in this cgroup
163           # echo 8:0 500 > blkio.weight_device
164           # cat blkio.weight_device
165           dev     weight
166           8:0     500
167           8:16    300
169           Remove specific weight for /dev/sda in this cgroup
170           # echo 8:0 0 > blkio.weight_device
171           # cat blkio.weight_device
172           dev     weight
173           8:16    300
175 - blkio.time
176         - disk time allocated to cgroup per device in milliseconds. First
177           two fields specify the major and minor number of the device and
178           third field specifies the disk time allocated to group in
179           milliseconds.
181 - blkio.sectors
182         - number of sectors transferred to/from disk by the group. First
183           two fields specify the major and minor number of the device and
184           third field specifies the number of sectors transferred by the
185           group to/from the device.
187 - blkio.io_service_bytes
188         - Number of bytes transferred to/from the disk by the group. These
189           are further divided by the type of operation - read or write, sync
190           or async. First two fields specify the major and minor number of the
191           device, third field specifies the operation type and the fourth field
192           specifies the number of bytes.
194 - blkio.io_serviced
195         - Number of IOs completed to/from the disk by the group. These
196           are further divided by the type of operation - read or write, sync
197           or async. First two fields specify the major and minor number of the
198           device, third field specifies the operation type and the fourth field
199           specifies the number of IOs.
201 - blkio.io_service_time
202         - Total amount of time between request dispatch and request completion
203           for the IOs done by this cgroup. This is in nanoseconds to make it
204           meaningful for flash devices too. For devices with queue depth of 1,
205           this time represents the actual service time. When queue_depth > 1,
206           that is no longer true as requests may be served out of order. This
207           may cause the service time for a given IO to include the service time
208           of multiple IOs when served out of order which may result in total
209           io_service_time > actual time elapsed. This time is further divided by
210           the type of operation - read or write, sync or async. First two fields
211           specify the major and minor number of the device, third field
212           specifies the operation type and the fourth field specifies the
213           io_service_time in ns.
215 - blkio.io_wait_time
216         - Total amount of time the IOs for this cgroup spent waiting in the
217           scheduler queues for service. This can be greater than the total time
218           elapsed since it is cumulative io_wait_time for all IOs. It is not a
219           measure of total time the cgroup spent waiting but rather a measure of
220           the wait_time for its individual IOs. For devices with queue_depth > 1
221           this metric does not include the time spent waiting for service once
222           the IO is dispatched to the device but till it actually gets serviced
223           (there might be a time lag here due to re-ordering of requests by the
224           device). This is in nanoseconds to make it meaningful for flash
225           devices too. This time is further divided by the type of operation -
226           read or write, sync or async. First two fields specify the major and
227           minor number of the device, third field specifies the operation type
228           and the fourth field specifies the io_wait_time in ns.
230 - blkio.io_merged
231         - Total number of bios/requests merged into requests belonging to this
232           cgroup. This is further divided by the type of operation - read or
233           write, sync or async.
235 - blkio.io_queued
236         - Total number of requests queued up at any given instant for this
237           cgroup. This is further divided by the type of operation - read or
238           write, sync or async.
240 - blkio.avg_queue_size
241         - Debugging aid only enabled if CONFIG_DEBUG_BLK_CGROUP=y.
242           The average queue size for this cgroup over the entire time of this
243           cgroup's existence. Queue size samples are taken each time one of the
244           queues of this cgroup gets a timeslice.
246 - blkio.group_wait_time
247         - Debugging aid only enabled if CONFIG_DEBUG_BLK_CGROUP=y.
248           This is the amount of time the cgroup had to wait since it became busy
249           (i.e., went from 0 to 1 request queued) to get a timeslice for one of
250           its queues. This is different from the io_wait_time which is the
251           cumulative total of the amount of time spent by each IO in that cgroup
252           waiting in the scheduler queue. This is in nanoseconds. If this is
253           read when the cgroup is in a waiting (for timeslice) state, the stat
254           will only report the group_wait_time accumulated till the last time it
255           got a timeslice and will not include the current delta.
257 - blkio.empty_time
258         - Debugging aid only enabled if CONFIG_DEBUG_BLK_CGROUP=y.
259           This is the amount of time a cgroup spends without any pending
260           requests when not being served, i.e., it does not include any time
261           spent idling for one of the queues of the cgroup. This is in
262           nanoseconds. If this is read when the cgroup is in an empty state,
263           the stat will only report the empty_time accumulated till the last
264           time it had a pending request and will not include the current delta.
266 - blkio.idle_time
267         - Debugging aid only enabled if CONFIG_DEBUG_BLK_CGROUP=y.
268           This is the amount of time spent by the IO scheduler idling for a
269           given cgroup in anticipation of a better request than the exising ones
270           from other queues/cgroups. This is in nanoseconds. If this is read
271           when the cgroup is in an idling state, the stat will only report the
272           idle_time accumulated till the last idle period and will not include
273           the current delta.
275 - blkio.dequeue
276         - Debugging aid only enabled if CONFIG_DEBUG_BLK_CGROUP=y. This
277           gives the statistics about how many a times a group was dequeued
278           from service tree of the device. First two fields specify the major
279           and minor number of the device and third field specifies the number
280           of times a group was dequeued from a particular device.
282 Throttling/Upper limit policy files
283 -----------------------------------
284 - blkio.throttle.read_bps_device
285         - Specifies upper limit on READ rate from the device. IO rate is
286           specified in bytes per second. Rules are per deivce. Following is
287           the format.
289   echo "<major>:<minor>  <rate_bytes_per_second>" > /cgrp/blkio.throttle.read_bps_device
291 - blkio.throttle.write_bps_device
292         - Specifies upper limit on WRITE rate to the device. IO rate is
293           specified in bytes per second. Rules are per deivce. Following is
294           the format.
296   echo "<major>:<minor>  <rate_bytes_per_second>" > /cgrp/blkio.throttle.write_bps_device
298 - blkio.throttle.read_iops_device
299         - Specifies upper limit on READ rate from the device. IO rate is
300           specified in IO per second. Rules are per deivce. Following is
301           the format.
303   echo "<major>:<minor>  <rate_io_per_second>" > /cgrp/blkio.throttle.read_iops_device
305 - blkio.throttle.write_iops_device
306         - Specifies upper limit on WRITE rate to the device. IO rate is
307           specified in io per second. Rules are per deivce. Following is
308           the format.
310   echo "<major>:<minor>  <rate_io_per_second>" > /cgrp/blkio.throttle.write_iops_device
312 Note: If both BW and IOPS rules are specified for a device, then IO is
313       subjectd to both the constraints.
315 - blkio.throttle.io_serviced
316         - Number of IOs (bio) completed to/from the disk by the group (as
317           seen by throttling policy). These are further divided by the type
318           of operation - read or write, sync or async. First two fields specify
319           the major and minor number of the device, third field specifies the
320           operation type and the fourth field specifies the number of IOs.
322           blkio.io_serviced does accounting as seen by CFQ and counts are in
323           number of requests (struct request). On the other hand,
324           blkio.throttle.io_serviced counts number of IO in terms of number
325           of bios as seen by throttling policy.  These bios can later be
326           merged by elevator and total number of requests completed can be
327           lesser.
329 - blkio.throttle.io_service_bytes
330         - Number of bytes transferred to/from the disk by the group. These
331           are further divided by the type of operation - read or write, sync
332           or async. First two fields specify the major and minor number of the
333           device, third field specifies the operation type and the fourth field
334           specifies the number of bytes.
336           These numbers should roughly be same as blkio.io_service_bytes as
337           updated by CFQ. The difference between two is that
338           blkio.io_service_bytes will not be updated if CFQ is not operating
339           on request queue.
341 Common files among various policies
342 -----------------------------------
343 - blkio.reset_stats
344         - Writing an int to this file will result in resetting all the stats
345           for that cgroup.
347 CFQ sysfs tunable
348 =================
349 /sys/block/<disk>/queue/iosched/slice_idle
350 ------------------------------------------
351 On a faster hardware CFQ can be slow, especially with sequential workload.
352 This happens because CFQ idles on a single queue and single queue might not
353 drive deeper request queue depths to keep the storage busy. In such scenarios
354 one can try setting slice_idle=0 and that would switch CFQ to IOPS
355 (IO operations per second) mode on NCQ supporting hardware.
357 That means CFQ will not idle between cfq queues of a cfq group and hence be
358 able to driver higher queue depth and achieve better throughput. That also
359 means that cfq provides fairness among groups in terms of IOPS and not in
360 terms of disk time.
362 /sys/block/<disk>/queue/iosched/group_idle
363 ------------------------------------------
364 If one disables idling on individual cfq queues and cfq service trees by
365 setting slice_idle=0, group_idle kicks in. That means CFQ will still idle
366 on the group in an attempt to provide fairness among groups.
368 By default group_idle is same as slice_idle and does not do anything if
369 slice_idle is enabled.
371 One can experience an overall throughput drop if you have created multiple
372 groups and put applications in that group which are not driving enough
373 IO to keep disk busy. In that case set group_idle=0, and CFQ will not idle
374 on individual groups and throughput should improve.
376 What works
377 ==========
378 - Currently only sync IO queues are support. All the buffered writes are
379   still system wide and not per group. Hence we will not see service
380   differentiation between buffered writes between groups.