SWAP для Linux
SWAP один из важных параметров для стабильной работы операционной системы Linux. Споров о том как правильно использовать в интернете существует масса. Для правильной настройки надо иметь понимание для чего используется ваша система.
Введение
Постараюсь коротко рассказать основные моменты которые надо учитывать и дать практические советы проверенные на личном опыте.
Нужен SWAP или нет?
Однозначно нужен! Можно обойтись и без него, но тогда имейте в виду, что:
- SWAP используется при организации режима сна и при его отсутствии про этот режим можно забыть,
- Если SWAP отсутствует и память будет исчерпана тогда компьютер зависнет и потребуется выполнять полный сброс (hard reset). У меня был случай когда браузер Chrome скушал всю память и повесил систему.
Если в первом случае вы можете отказаться от использования режима сна, то во втором никто и никогда не даст вам гарантии что какая-то используемая вами программа не даст сбой и заполнив всю память не повесит систему.
Размер SWAP
Советов по размеру множество, но мы остановимся на советах разработчиков Red Hat (CentOS):
При современных объемах жестких дисков я бы не стал жалеть места на размер SWAP и уверяю вас что экономия места в данном случае может привести к гораздо большим проблемам.
Варианты размещения SWAP
- на разделе диска,
- в файле,
- или в оперативной памяти использую zRAM.
Исторически в Linux SWAP размещался на разделе, но в современных дистрибутивах производительность SWAP-файла не уступает SWAP-разделу и это весьма радует.
SWAP-раздел
Когда вы точно знаете, что размер оперативной памяти меняться не будет и вы точно уверены в размере SWAP разумно выделить раздел при установке системы.
SWAP-файл
Использование файла очень удобно особенно когда нет точного понимания какие будут окончательные аппаратные параметры системы. Файл можно создать в любом удобном месте и необходимым вам размером. Ниже я расскажу как это сделать.
ZRAM и ZSWAP
Вариант с использованием этих вариантов требует наличие хорошего опыт в использовании Linux систем. На мой взгляд данный способ имеет смысл использовать с хорошим знанием системы на которой это будет работать.
ZRAM — это модуль ядра Linux, позволяющий сжимать содержимое оперативной памяти, и таким образом увеличивать ее объем в несколько раз. ZRAM создает сжатое блочное устройство в ОЗУ которое чаще всего используется как swap. При этом степень сжатия данных получается в среднем 3:1. Это означает что на 1 гигабайт подкачки будет использовано в 333 мегабайт физической памяти.
ZSWAP — отличается от ZRAM тем, что использует существующий swap-раздел на диске, а в ОЗУ создаётся пул со сжатыми данными (кэшем). После того как пул до отказа забьётся сжатыми данными, он сбросит их в раздел подкачки и снова начнёт принимать и сжимать данные. По утверждению разработчиков, в их конфигурации при компиляции ядра в ситуации когда происходит свопинг, выигрыш по объему ввода/вывода составил 76%, а время выполнения операции сократилось на 53%. При использовании ZSWAP, используется раздел swap на диске, в ОЗУ хранится только сжатый кэш.
SWAP
SWAP – один из механизмов виртуальной памяти, при котором отдельные фрагменты памяти (обычно неактивные) перемещаются из ОЗУ во вторичное хранилище (отдельный раздел или файл), освобождая ОЗУ для загрузки других активных фрагментов памяти.
Более подробно о механизме своппинга можно прочитать в Википедии.
Дополнительно SWAP используется при организации режима сна (hibernation или suspend to disk). При этом в SWAP сохраняется образ оперативной памяти.
Размещение
SWAP может быть размещен на разделе диска, в файле или в RAM. Исторически в Linux SWAP размещался на разделе, но в современных дистрибутивах производительность SWAP-файла не уступает SWAP-разделу. Однако стандартный установщик Ubuntu (до версии 17.04) не умеет создавать SWAP-файл при установке и выдает предупреждение, если SWAP-раздел не определен при разметке диска. Начиная с версии 17.04, Ubuntu предлагает по умолчанию создавать SWAP в файле (объем определяется как 5% от свободного на диске места, но не более 2 Гб). Использование SWAP-файла имеет некоторые преимущества: он не занимает отдельный раздел, его легко создать, изменить его размер или удалить.
Дополнительно при выборе размещения SWAP нужно учитывать, что не все файловые системы позволяют использовать прямую адресацию блоков SWAP-файла. Так, к примеру, нельзя использовать SWAP в файле на разделе с файловой системой btrfs(по состоянию на середину 2017).
Безопасность
При работе с секретными/зашифрованными данными часть этих данных в процессе работы либо при гибернации может оказаться в SWAP в расшифрованном виде. В таких случаях рекомендуется шифровать не только данные, но и сам SWAP. Однако нужно учитывать, что у режима сна при шифровании SWAP могут возникнуть сложности.
Размер
В Интернете можно найти множество рекомендаций по определению размера SWAP, однако универсального ответа не существует.
При определении размера SWAP следует учесть следующие аспекты:
В зависимости от ответов на эти вопросы рекомендации по размеру SWAP будут значительно различаться.
Для машин с незначительным объемом памяти (меньше 2 Гб) рекомендуется создавать SWAP размером от 1,5 до 2-х размеров оперативной памяти. И стоит попробовать изменять vm.swappiness, но лучше поискать возможность увеличить объем оперативной памяти.
Для машин с объемом памяти 3-4 Гб нужно решить, будет ли использоваться suspend to disk. Если да, то нужно создавать SWAP размером на 10-15% больше размера оперативной памяти. Если же suspend to disk использоваться не будет, то можно создать SWAP небольшого размера (размером от половины до 1 объема оперативной памяти). Можно не создавать SWAP при установке системы, а при необходимости добавить его позже как файл.
На компьютерах с объемами оперативной памяти более 6Gb имеет смысл создать SWAP размером в половину от объема оперативной памяти. При этом, если вы хотите использовать гибернацию, следует оценить загрузку оперативной памяти в процессе работы и задать величину SWAP, исходя из этого. К примеру, если объем оперативной памяти составляет 16 ГБ, а рабочая загрузка не превышает в среднем 5-6 ГБ, величины SWAP-раздела в 8 ГБ вам хватит для гибернации. При таком подходе следует помнить, что при использовании ресурсоёмких программ (рендеринг изображения, компиляция огромных проектов и т.п.) оперативная память может заполняться полностью, а SWAP — использоваться в качестве подкачки. В таких ситуациях размер SWAP нужно выбирать индивидуально.
При работе с секретными (зашифрованными) данными стоит либо шифровать SWAP, либо рассмотреть вариант с отказом от SWAP вовсе (зависит от размера оперативной памяти). Стоит также рассмотреть вариант с шифрованием всего диска.
Создание SWAP на разделе диска
Разобравшись с требованиями к SWAP, можно приступить к его созданию или изменению.
Ядро Linux может работать с несколькими частями SWAP. Поэтому если вы решили, что созданного при установке системы SWAP-раздела недостаточно, то стоит создать дополнительный SWAP (выделить место под раздел или файл). Однако нужно учитывать, что для гибернации нужен непрерывный блок SWAP, который должен иметь размер больший, чем оперативная память.
К примеру, у нас есть раздел /dev/sdc2 (ваше имя раздела может отличаться). Создадим на нем необходимую структуру данных для работы SWAP:
Подключим раздел как SWAP:
Проверить результат можно, посмотрев на вывод команды
Сделаем автомонтирование SWAP-раздела при запуске системы. Узнаем UUID раздела:
Теперь пропишем строку в /etc/fstab
echo "UUID= swap swap defaults,pri= 0 0"| sudo tee -a /etc/fstab
SWAP с динамически изменяемым размером
Если вы не хотите думать об объеме SWAP, имеет смысл воспользоваться утилитой swapspace (динамический менеджер подкачки). Эта утилита работает в фоновом режиме и динамически управляет подкачкой. При необходимости swapspace автоматически создаёт дополнительные файлы подкачки требуемого размера. Неиспользуемые файлы подкачки удаляются и не занимают место.
Однако, если вы работаете с секретными документами, не забудьте указать swapspace создавать SWAP-файлы на зашифрованном диске или внутри шифрованного контейнера 1) .
Hibernate (suspend to disk, гибернация)
О настройке режима гибернации можно прочитать здесь.
Параметр vm.swappiness
Основной параметр, влияющий на работу системы со swap, — это vm.swappiness. Очень приблизительно этот параметр можно определить так: он задает процент свободной оперативной памяти, при котором начинается использование подкачки. Более точное определение смысла этой переменной можно уяснить из описания которое было дано в рассылке kernel.org — статья на английском.
Без особой необходимости трогать его не рекомендуется.
Скорректировать значение, применяемое при загрузке системы, можно, указав в файле /etc/sysctl.conf значение vm.swappiness. Пример:
echo "vm.swappiness=30"| sudo tee -a /etc/sysctl.conf
Мгновенно применить эту настройку можно с помощью следующей команды:
Актуальное значение, используемое ядром в настоящее время, можно просмотреть или изменить в /proc/sys/vm/swappiness.
# cat /proc/sys/vm/swappiness # echo 10 > /proc/sys/vm/swappiness
Изменения в /proc/sys/vm/swappiness будут сброшены при следующей перезагрузке.
Значение vm.swappiness по умолчанию — 60.
Какое значение выбрать?
Маленькое значение vm.swappiness (минимальное значение: 0) будет заставлять ядро использовать больше оперативной памяти под память процессов (в ущерб буферам и кэшам), тогда как большое значение (максимальное значение: 100) будет выделять больше памяти под кэши и буфера (в ущерб памяти для процессов).
Нужно понимать: ни одно значение vm.swappiness не увеличит волшебным образом производительность компьютера многократно. Урезаете кеши — понижаете отзывчивость системы при работе с файлами, урезаете память процессов — снижаете отзывчивость системы при переключении задач.
Нужное вам значение, скорее всего, стоит подбирать экспериментально.