Файловая система для swap linux

Все о пространстве подкачки в ОС Линукс

Оригинал: All about Linux swap space
Автор: Gary Sims
Дата: 3 декабря 2007
Свободный перевод: Алексей Дмитриев
Дата перевода: 6 декабря 2007

При копировании материала обязательны указание автора, переводчика и ссылки на оригинал статьи и настоящую страницу как первоисточник перевода!

В случае, когда компьютер должен выполнить программу, размер которой превышает физический объем оперативной памяти, современные операционные системы прибегают к технологии подкачки, или своппинга. При этом блоки памяти временно сохраняются на жестком диске, а освободившийся объем оперативной памяти используется для обработки другой информации. В настоящей статье рассмотрены несколько приемов, которые могут помочь вам лучше управлять подкачкой на Линукс-системах и получить наибольшую производительность подсистемы своппинга.

Линукс разделяет доступную физическую оперативную память (RAM — random access memory) на блоки, называемые страницами. Своппинг — это процесс, при котором страница памяти копируется в заранее заготовленное место на жестком диске, называемое пространством подкачки, чтобы освободить данную страницу памяти для новой информации. Сумма объемов физической оперативной памяти и пространства подкачки называется объемом доступной виртуальной памяти.

Подкачка необходима по двум причинам. Во-первых, когда системе требуется больше памяти, чем физически доступно, ядро переносит из памяти на диск наименее используемые страницы и отдает освободившуюся память тому приложению (процессу) который нуждается в ней немедленно. Во-вторых, значительное количество страниц памяти задействуется приложениями только во время их загрузки, и может больше не понадобиться по окончании процесса инициализации. Система может откачать эти страницы на диск, освободив тем самым память для других приложений, или даже для дискового кэша.

Однако подкачка имеет и оборотную сторону. По сравнению с памятью, диск работает очень медленно. Скорость памяти измеряется в наносекундах, тогда как скорость диска в миллисекундах, получается, что доступ к диску может быть в десятки тысяч раз медленнее доступа к физической памяти. Чем больше происходит подкачки, тем медленнее работает система. Иногда чрезмерный своппинг приводит к пробуксовке, когда страница откачивается, затем тут же закачивается обратно, потом снова откачивается и так далее. В такой ситуации система борется за свободную память, «гоняя» приложение на месте. В такой ситуации только добавление дополнительной оперативной памяти может помочь.

В Линуксе пространство подкачки бывает двух видов: раздел подкачки (swap partition) и файл подкачки (swap file).

Раздел подкачки — это независимая секция жесткого диска, используемая исключительно для подкачки, никаких других файлов там нет. Файл подкачки — это файл особого типа внутри файловой системы, среди прочих файлов всех других типов. Чтобы узнать каким пространством для подкачки вы располагаете, наберите в командной строке:

В ответ вы получите что-то типа:

Каждая строка относится к отдельному пространству подкачки, имеющемуся в системе. В данном случае строка всего одна. Поле ‘Type’ (Тип) говорит, что мы имеем раздел (partition), а не файл. Поле ‘Filename’ сообщает, что этот раздел находится на диске sda5. Поле ‘Size’ (размер) показывает размер раздела в килобайтах. Поле ‘Used’ (Использовано) сообщает, сколько килобайт пространства подкачки используется (в данном случае ноль). ‘Priority’ (Приоритет) сообщает, какое из пространств подкачки Линукс использует первым. Подсистема подкачки в линуксе имеет замечательное свойство: если вы смонтируете с одинаковым приоритетом два (или больше) пространств подкачки (желательно на разных устройствах), Линукс станет использовать их для подкачки поочередно, что существенно увеличит производительность своппинга.

Раздел подкачки

Для того чтобы добавить дополнительный раздел подкачки в свою систему, необходимо сначала подготовить его. Шаг первый — убедиться, что раздел помечен как swap partition (раздел подкачки). Шаг второй — создать на нем специальную файловую систему — swap filesystem. Чтобы удостовериться, что раздел помечен как swap, с правами root (суперпользователя) наберите команду:

Замените /dev/hdb на то устройство, которое хотите проверить. В ответ получите что-то вроде:

Если раздел не помечен как Linux swap, то придется изменить его с помощью программы fdisk, используя опцию ‘t’. Будьте предельно осторожны при работе с разделами, если не хотите по ошибке удалить важный раздел, или переформатировать системный раздел в раздел подкачки. Вся информация на swap-разделе будет потеряна, так что семь раз отмерьте, один раз отрежьте. Также имейте в виду, что Solaris помечает свои разделы тем же идентификатором, что Линукс — свои разделы подкачки (Linux swap), так что поостерегитесь случайно испортить раздел Solaris (если они у вас есть). Когда раздел помечен как swap, необходимо отформатировать его командой mkswap (make swap), опять же, как root:

Если не появляется сообщений об ошибках, значит ваш раздел отформатирован и готов к работе. Чтобы немедленно его активировать напечатайте:

Убедиться, что раздел используется, можно запустив команду swapon -s . Чтобы новый раздел автоматически подключался (монтировался) при запуске компьютера, нужно отредактировать файл /etc/fstab, который содержит список файловых систем, подключаемых (монтируемых) при загрузке. Формат каждой строки таков:

Так как пространство подкачки является специальным типом файловой системы, многие из этих параметров не понадобятся. Для раздела подкачки добавьте строку

/dev/hdb1 none swap sw 0 0

Здесь /dev/hdb1 — сам раздел подкачки, он не имеет специальной точки монтирования (mount point), следовательно, пишем none (нет). Его тип (type) — swap, обозначается опцией sw. Последние два параметра не используются, поэтому там нули.

Можно проверить без перезагрузки компьютера, будет ли ваш новый раздел подкачки автоматически подключаться. Для этого сначала отключим все пространства подкачки командой swapoff -a , затем обратно подключим все пространства подкачки, перечисленные в /etc/fstab командой swapon -a , затем проверим, что именно подключилось, командой swapon -s .

Файл подкачки (Swap file)

Кроме разделов подкачки, Линукс поддерживает также файлы подкачки, которые можно создавать, подготавливать и монтировать способом, похожим на вышеописанный. Преимущество файлов подкачки в том, что не нужно искать свободный раздел или создавать новый для увеличения пространства подкачки.

Для создания файла подкачки используйте команду dd , которая «умеет» создавать пустые файлы. Для создания файла в 1Гб напечатайте:

dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1024 count=1048576

Здесь: /swapfile — имя файла подкачки, а число 1048576 — это размер файла в килобайтах (т.е. 1Гб) Подготавливаем файл подкачки при помощи команды mkswap, также как поступали с разделом, но на этот раз указываем имя файла:

Аналогично монтируем его командой swapon:

Строка в файле /etc/fstab для файла подкачки выглядит так:

Какого размера должно быть пространство подкачки?

В принципе, возможно использовать Линукс систему вообще без подкачки, и система будет работать хорошо, если у нее большая оперативная память. Но, если, в один прекрасный момент, этой памяти не хватит, то систему ждет крах — ей просто не останется шансов. Так что советую иметь пространство подкачки, особенно в наши дни, когда место на винчестере сравнительно дешево.

Ключевой вопрос — сколько? Старые версии Unix-подобных операционных систем (такие как Sun OS и Ultrix) рекомендовали пространство подкачки вдвое или втрое превышающее размер оперативной памяти. Современные разработки (такие как Линукс) не требуют так много, но могут использовать его, если им дадут. Правило тут такое: 1) для настольных систем выделяйте пространство подкачки равное удвоенному размеру оперативной памяти, это позволит вам одновременно запускать много приложений (многие из которых, будучи неактивны, легко могут быть откачаны на диск, освободив память для активных); 2) для сервера выделяйте меньше пространства подкачки (около половины размера оперативной памяти), так, чтобы обеспечить при необходимости возможность своппинга, но следите за использованием пространства подкачки, и при необходимости наращивайте оперативную память (RAM); 3) для старых компьютеров с маленьким объемом оперативной памяти (скажем, только 128Мб), выделяйте столько пространства для подкачки, сколько сможете, вплоть до 1Гб.

Ядро Linux 2.6 добавило новый параметр, называемый swappiness (перевода не существует), позволяющий администратору регулировать то, как Линукс оперирует с пространством подкачки. Это число от 0 до 100. В общих чертах, чем больше это число, тем больше страниц откачиваются из оперативной памяти на диск, а чем меньше значение swappiness, тем большее число приложений остаются в оперативной памяти, даже если они неактивны. Разработчик ядра Andrew Morton утверждает, что выставляет на своих десктопах swappiness на высочайший уровень — 100, говоря при этом: «Я считаю, что не следует ограничивать ядро в его стремлении откачивать мусор. Вы же не хотите, чтобы сотни мегабайт памяти, занятой раздувшимися приложениями, без пользы зависли в вашей машине. Выгрузите их на диск, а память используйте на что-нибудь полезное». У идеи Мортона есть и оборотная сторона: если память освобождается слишком быстро, то время отклика приложений возрастет, так как при вызове приложения, система должна будет сначала закачать его обратно в память, что создаст ощущение медлительности.

Значение swappiness по умолчанию равно 60. Можно изменить его временно (до следующей перезагрузки) командой от имени root:

echo 50 > /proc/sys/vm/swappiness

Если хотите изменить его на постоянной основе, тогда нужно изменить параметр vm.swappiness в файле /etc/sysctl.conf

Заключение

Управление пространством подкачки является важным аспектом системного администрирования. Хорошо спланированный и правильно используемый своппинг дает много преимуществ. Не бойтесь экспериментировать и постоянно ведите мониторинг своей системы, чтобы убедиться, что вы достигли именно того результата, к которому стремились.

Источник

SWAP — как создать, подключить, очистить и отключить файл подкачки в Linux

Что такое SWAP

SWAP (своп) — это механизм виртуальной памяти, при котором часть данных из оперативной памяти (ОЗУ) перемещается на хранение на HDD (жёсткий диск), SSD (твёрдотельный накопитель), флеш-накопитель или иное вторичное хранилище. Как правило, swapping (свопинг) происходит, когда оперативная память переполнена, и ей для работы требуется дополнительное пространство.

Когда может понадобиться своп

Зачастую, от недостатка свободной памяти первой страдает база данных. Вы можете сталкиваться с проблемами типа:

1. Постоянное падение сайта: Ошибка соединения с базой данных — означает, например, что MySQL упал;
2. При внимательном изучении логов /var/log/mysql.log обнаруживается ошибка InnoDB: Fatal error: cannot allocate memory for the buffer pool . Она свидетельствует о том, что базе данных не хватает выделенной ей оперативной памяти для создания буфера.

При подобных симптомах и ошибках может помочь своппинг.

Преимущества SWAP

Сравнение стоимости оперативной памяти и SSD
(цены актуальны на 7 июля 2017 года)	IHOR	FirstVDS
Оперативная память, в среднем за 1 гигабайт	100 рублей в месяц	170 рублей в месяц
SSD, в среднем за 1 гигабайт	10 рублей в месяц	13 рублей в месяц

Как видно из таблицы, экономия выйдет примерно в 10 раз.

Недостатки SWAP

SWAP — это не замена оперативной памяти, а всего лишь его поддержка.

Как создать и подключить файл подкачки SWAP

Далее, в работе используется командная строка SSH.
Инструментарий: Far Manager или Putty.
Для примера приводятся команды из под root . Если Вы работаете не под root , перед командами задавайте префикс sudo

Проверка наличия свопа в системе

Для начала, нужно убедиться, что своп ещё не подключен:

Если команда выдала пустой результат или что-то навроде:

— значит, своп, скорее всего отсутствует.

Дополнительно проверим командой:

Если в таблице в строке swap стоит 0, значит своп отсутствует.

Проверка наличия свободного места на диске

Теперь, надо проверить, сколько свободного места есть на диске:

В результате, мы увидим что-то подобное:

Как мы видим, доступно 9 гигабайт дискового пространства — вполне достаточно, чтобы создать своп-файл.

Какого размера создать swap

Исходите из принципа — сколько может понадобиться, столько и выделяйте. Как правило, можно начинать с размера объёма оперативной памяти, либо его удвоенного количества. Например, если у вас в системе 2 гигабайта оперативки, своп можно сделать размером 2-4 гигабайта, как правило, этого должно хватать. Но, Вы можете скорректировать его размер под себя.

Создание файла SWAP

Допустим, мы хотим создать swap-файл размером 4 гигабайта.
Далее, здесь существует 2 подхода, традиционный медленный и новый быстрый:

Быстрый способ Используем fallocate :

Результатом будет пустая строка, это нормально.
В отличие от dd , результат будет получен почти сразу, и я рекомендую именно его. Традиционный, медленный способ Или используем команду:

Синтаксис команды простой:

• dd — команда предназначена для того, чтобы что-то куда-то копировать побайтово;
• if=/dev/zero — указывает на источник, т.е. на то, откуда копируем, в данном случае из /dev/zero — это специальный файл в UNIX-подобных системах, представляющий собой источник нулевых байтов;
• of=/swapfile — указывает путь назначения, куда копируем данные;
• bs=1G — количество байт, которые будут записаны за раз. В нашем случае, 1 гигабайт. Обозначения: G — гигабайт, M — мегабайт, K — килобайт, и так далее;
• count=4 — сколько блоков размером с bs будет создано, в нашем случае 4.

Будьте очень внимательны с синтаксисом команды, потому что если, например, ошибиться с определением пути для of= (куда сохранять файл), можно повредить данные на диске.

Теперь, когда файл создан, проверим результат:

В результате увидим:
-rw-r—r— 1 root root 4.0G Jul 07 16:16 /swapfile
Как видим, файл создался верно и с нужным объёмом.

Как подключить SWAP файл

Для начала, ограничим права доступа к вновь созданному файлу.

Предоставление другим пользователям возможности читать или писать в этот файл будет представлять собой огромный риск для безопасности, поэтому ограничение командой ниже строго обязательно:

В результате, мы должны увидеть подобное:
-rw——- 1 root root 4.0G Jul 07 16:16 /swapfile
Права прописаны верно.

Теперь нужно сделать из swapfile файл подкачки:

В результате, увидим примерно следующее:
Setting up swapspace version 1, size = 4193300 KiB
no label, UUID=e5f3e9cf-c1a9-4ed4-b8ab-711b6a7d6544

Теперь, файл готов в роли свопа. Подключим его к системе:

Если на данном этапе выходит похожая ошибка, значит, скорее всего, своп запрещено подключать в систему. Такое ограничение часто ставят на VDS с виртуализацией OpenVZ. Рекомендую использовать IHOR, сервера от 100 рублей в месяц и виртуализация KVM позволяют включать SWAP.

Всё, теперь своп подключен и работает. Осталось проверить правильность работы самой первой командой:

Своп также будет виден в стандартных командах:

Всё, теперь точно, своп в системе готов и будет использоваться при необходимости.

Добавление свопа в автозагрузку

Чтобы при перезагрузке сервера своп автоматически подтягивался в систему, нужно прописать его в /etc/fstab :

Теперь система знает, где и как при перезагрузке искать и подключать своп.
Проверить, подключен ли своп в автозагрузке, можно с помощью редактора:

Дополнительные вопросы

Как очистить SWAP в Linux

Вообще, это делается с помощью отключения и включения свопа.

Однако, я не рекомендую прибегать к этому способу, так как swap просто очищается, а не переносится в ОЗУ, и, в случае наличия данных системных процессов, система может стать недоступна.

Источник