What is linux swap file

Swap (Русский)

Эта страница дает ознакомление с пространством подкачки и подкачкой страниц в GNU/Linux. Охватывает создание, активацию файлов и разделов подкачки.

Linux делит свою физическую RAM (оперативную память) на кусочки памяти, называемые страницами. Подкачка (swapping) это процесс, когда страницы памяти копируются на предварительно сконфигурированное пространство на жестком диске, называемое пространством подкачки, чтобы освободить эту страницу из памяти. Суммарный размер оперативной памяти и пространства подкачки это количество доступной виртуальной памяти.

Поддержка подкачки обеспечивается ядром Linux и утилитами в пользовательском пространстве из util-linux пакета.

Contents

Пространство подкачки

Пространство подкачки может быть разделом диска или файлом. Пользователи могут создать пространство подкачки во время установки или позднее в любое желаемое время. Пространство подкачки может быть использовано для двух целей, расширить виртуальную память за пределы установленной оперативной памяти (RAM), а также для сохранения данных при гибернации (suspend-to-disk).

Иногда стоит включать Swap в зависимости от установленной оперативной памяти и количества требований для запуска желаемых программ. Если количество оперативной памяти меньше требуемого, тогда стоит включить подкачку. Это позволяет избежать состояния нехватки памяти (OOM), при котором механизм ядра Linux, OOM Killer, будет автоматически пытаться освободить память, убивая процессы. Чтобы увеличить количество виртуальной памяти до требуемого уровня, добавьте необходимую разницу как пространство подкачки. Например, если программа требует 7,5 GB памяти для запуска, а у вас установлено 4 GB оперативной памяти, добавьте разницу 3,5 GB как подкачку. В будущем добавляйте больше пространства к подкачке, учитывая требования. Это вопрос личных предпочтений если вы считаете, что программы должны быть убиты, вместо включения подкачки. Самый большой недостаток в подкачке это снижение производительности, см. раздел #Производительность

Для проверки статуса подкачки, используйте:

free также покажет недостаток памяти, который может быть исправлен включением или увеличением подкачки.

Раздел подкачки

Раздел подкачки может быть создан различными GNU/Linux утилитами разметки. Разделы подкачки обычно обозначаются как тип 82 . Хотя есть возможность использовать разные типы как подкачку, рекомендуется использовать тип 82 , в большинстве случаев systemd, будет автоматически определять его и монтировать (см. ниже)

Для установки раздела как область Linux подкачки, можно использовать mkswap . Например:

Для подключения устройства как подкачку:

Чтобы подключить этот раздел подкачки при загрузке, добавьте запись в fstab:

где может быть получен из команды:

Активация используя systemd

Активация разделов подкачки в systemd базируется на двух различных механизмах. Оба исполняются в /usr/lib/systemd/system-generators . Генераторы запускаются при старте системы и создают нативные systemd юниты для монтирования. Первый systemd-fstab-generator , читает fstab, чтобы генерировать юниты, включая юнит для подкачки. Второй systemd-gpt-auto-generator , осматривает корневой диск, чтобы генерировать юниты. Это операция проходит только на GPT дисках и может идентифицировать разделы подкачки по их тип коду 82 .

Отключение подкачки

Чтобы деактивировать определенное пространство подкачки:

Также можно использовать -a ключ, чтобы деактивировать все пространства подкачки.

С тех пор, как systemd управляет подкачкой, она вновь будет активирована при старте системы, для долговременного отключения автоматической активации найденных пространств подкачки, выполните systemctl —type swap , чтобы найти связанные со .swap юниты и замаскируйте (systemctl mask юнит) их.

Файл подкачки

Как альтернатива к созданию целого раздела, файл подкачки даёт возможность менять свой размер на лету, а также его гораздо легче полностью удалить. Это может быть особенно важно, если дисковое пространство ограничено (например, небольшие SSD)

Вручную

Создание файла подкачки

Использовать под суперпользователем fallocate , чтобы создать файл подкачки размером на свой выбор (M = Mebibytes, G = Gibibytes). Например создание 512 MiB файла подкачки:

Установите права доступа (всеми читаемый файл подкачки это огромная локальная уязвимость)

После создания файла нужного размера, форматируйте его в подкачку:

Активируйте файл подкачки:

В завершении, отредактируйте fstab, добавив запись для файла подкачки:

Удаление файла подкачки

Чтобы удалить файл подкачки, сначала нужно отключить подкачку, а затем файл может быть удален:

В завершении, удалите соответствующую запись из /etc/fstab .

Автоматически

systemd-swap

Установить systemd-swap пакет. Установить swapfc_enabled=1 в Swap File Chunked разделе файла /etc/systemd/swap.conf . Start/enable systemd-swap сервис. Посетить страницу авторов на GitHub для получения подробностей и установить рекомендуемую конфигурацию.

Подкачка с USB устройства

Благодаря модульности, предлагаемой Linux, мы можем иметь множество разделов подкачки на различных устройствах. Если у вас полностью заполнен жесткий диск, то можно использовать USB устройство как временный раздел подкачки. Однако, этот метод имеет серьёзные недостатки:

• USB устройство медленнее чем жесткий диск
• Flash память имеет ограниченное количество циклов записи. Использование его как раздела подкачки, может быстро убить его.

Чтобы добавить USB устройство как подкачку, сначала необходимо разметить USB флешку для подкачки как описано в секции #Раздел подкачки.

Далее откройте /etc/fstab и добавьте

в опции монтирования первоначальной записи подкачки, таким образом USB подкачка будет иметь приоритет записи над старым разделом.

Данная инструкция будет работать и для других устройств хранения, таких как SD карты и т.д.

Шифрование подкачки

Производительность

Операции подкачки как правило существенно медленнее чем непосредственный доступ к RAM. Отключение подкачки полностью для повышения производительности, иногда может привести к ухудшению, поскольку это уменьшает доступную память для VFS кеша, вызывая более частые и дорогостоящие операции ввода/вывода.

Значения подкачки можно настроить, чтобы помочь производительности:

Swappiness

Swappiness sysctl параметр представляющий частоту использования пространства подкачки. Swappiness может иметь значение от 0 до 100, значение по умолчанию = 60. Низкое значение заставляет ядро избегать подкачки, высокое значение позволяет ядру использовать подкачку наперёд. Использование низкого значения на достаточном количестве памяти, улучшает отзывчивость на многих системах.

Чтобы проверить текущее значение swappiness:

Чтобы временно установить значение swappiness:

Чтобы постоянно установить значение swappiness, отредактируйте (создайте) конфигурационный файл sysctl

Чтобы проверить и больше узнать, почему оно так работает, посмотрите эту статью.

VFS cache pressure

Другой sysctl параметр, который действует на производительность подкачки это vm.vfs_cache_pressure , он контролирует склонность ядра к применению памяти, которая используется для кэширования VFS caches, напротив кэширования страниц и подкачки. Увеличение этого значения увеличивает коэффициент с которым VFS caches применяется[2] [устаревшая ссылка 2020-08-06] . Для подробной информации смотри документацию ядра Linux.

Приоритет

Если у вас больше одного файла или раздела подкачки, вы должны учитывать присвоение приоритетного значения (от 0 до 32767) для каждой области подкачки. Система будет использовать области подкачки с высоким приоритетом, перед использованием областей с низким приоритетом. Например, если у вас быстрый диск ( /dev/sda ) и медленный ( /dev/sdb ), назначьте высокий приоритет для подкачки расположенной на быстром устройстве. Приоритет может быть назначен в fstab как pri параметр:

Или как параметр в swapon —priority

Если две или более областей будут иметь одинаковый приоритет и он будет самым высоким из доступным приоритетов, то страницы будут распределяться по кругу между областями.

Использование zswap или zram

Zswap это особенность ядра Linux, обеспечивающая сжатие обратного кэша для страниц подкачки. Она увеличивает производительность и уменьшает операции ввода/вывода. ZRAM создаёт виртуальный сжатый файл подкачки в памяти, как альтернатива файлу подкачки на диске.

Чередование

Нет необходимости использовать RAID для повышения производительности подкачки. Ядро самостоятельно может чередовать подкачку на нескольких устройствах, если вы присвоите им одинаковый приоритет в /etc/fstab . Для подробной информации смотри The Software-RAID HOWTO.

Источник

What is linux swap file

This page provides an introduction to swap space and paging on GNU/Linux. It covers creation and activation of swap partitions and swap files.

Linux divides its physical RAM (random access memory) into chunks of memory called pages. Swapping is the process whereby a page of memory is copied to the preconfigured space on the hard disk, called swap space, to free up that page of memory. The combined sizes of the physical memory and the swap space is the amount of virtual memory available.

Support for swap is provided by the Linux kernel and user-space utilities from the util-linux package.

Contents

Swap space

Swap space can take the form of a disk partition or a file. Users may create a swap space during installation or at any later time as desired. Swap space can be used for two purposes, to extend the virtual memory beyond the installed physical memory (RAM), and also for suspend-to-disk support.

If it is beneficial to extend the virtual memory with swap depends on the amount of installed physical memory. If the amount of physical memory is less than the amount of memory required to run all the desired programs, then it may be beneficial to enable swap. This avoids out of memory conditions, where the Linux kernel OOM killer mechanism will automatically attempt to free up memory by killing processes. To increase the amount of virtual memory to the required amount, add the necessary difference (or more) as swap space.

The biggest drawback of enabling swap is its lower performance, see section #Performance. Hence, enabling swap is a matter of personal preference: some prefer programs to be killed over enabling swap and others prefer enabling swap and slower system when the physical memory is exhausted.

To check swap status, use:

Or to show physical memory as well as swap usage:

Swap partition

The factual accuracy of this article or section is disputed.

A swap partition can be created with most GNU/Linux partitioning tools. Swap partitions are typically designated as type 82 . Even though it is possible to use any partition type as swap, it is recommended to use type 82 in most cases since systemd will automatically detect it and mount it (see below).

To set up a partition as Linux swap area, the mkswap(8) command is used. For example:

To enable the device for paging:

To enable this swap partition on boot, add an entry to /etc/fstab :

where the device_UUID is the UUID of the swap space.

See fstab for the file syntax.

Activation by systemd

systemd activates swap partitions based on two different mechanisms. Both are executables in /usr/lib/systemd/system-generators . The generators are run on start-up and create native systemd units for mounts. The first, systemd-fstab-generator , reads the fstab to generate units, including a unit for swap. The second, systemd-gpt-auto-generator inspects the root disk to generate units. It operates on GPT disks only, and can identify swap partitions by their type GUID, see systemd#GPT partition automounting for more information.

Disabling swap

To deactivate specific swap space:

Alternatively use the -a switch to deactivate all swap space.

Since swap is managed by systemd, it will be activated again on the next system startup. To disable the automatic activation of detected swap space permanently, run systemctl —type swap to find the responsible .swap unit and mask it.

Swap file

As an alternative to creating an entire partition, a swap file offers the ability to vary its size on-the-fly, and is more easily removed altogether. This may be especially desirable if disk space is at a premium (e.g. a modestly-sized SSD).

Manually

Swap file creation

Use dd to create a swap file the size of your choosing. For example, creating a 512 MiB swap file:

Set the right permissions (a world-readable swap file is a huge local vulnerability):

After creating the correctly sized file, format it to swap:

Activate the swap file:

Finally, edit the fstab configuration to add an entry for the swap file:

For additional information, see fstab#Usage.

Remove swap file

To remove a swap file, it must be turned off first and then can be removed:

Finally remove the relevant entry from /etc/fstab .

Automated

zram-generator

The aim of this tool is the creation of zram devices. It is written in Rust and resides in systemd’s GitHub. It can be installed with the zram-generator package. Configuration is straightforward and explained in the README.

systemd-swap

systemd-swap is a script for creating hybrid swap space from zram swaps, swap files and swap partitions. It is not affiliated with the systemd project.

Install the systemd-swap package. Uncomment and set swapfc_enabled=1 in the Swap File Chunked section of /etc/systemd/swap.conf . Start/enable the systemd-swap service.

Visit the authors GitHub page for more information and setting up the recommended configuration.

Swap encryption

Performance

Swap operations are usually significantly slower than directly accessing data in RAM. Disabling swap entirely to improve performance can sometimes lead to a degradation, since it decreases the memory available for VFS caches, causing more frequent and costly disk I/O.

Swap values can be adjusted to help performance:

Swappiness

The swappiness sysctl parameter represents the kernel’s preference (or avoidance) of swap space. Swappiness can have a value between 0 and 200 (max 100 if Linux /sys/fs/cgroup/memory/memory.swappiness or /proc/sys/vm/swappiness can be read in order to obtain the raw integer value.

To temporarily set the swappiness value:

To set the swappiness value permanently, create a sysctl.d(5) configuration file. For example:

To test and more on why this may work, take a look at this article.

VFS cache pressure

Another sysctl parameter that affects swap performance is vm.vfs_cache_pressure , which controls the tendency of the kernel to reclaim the memory which is used for caching of VFS caches, versus pagecache and swap. Increasing this value increases the rate at which VFS caches are reclaimed[1]. For more information, see the Linux kernel documentation.

Priority

If you have more than one swap file or swap partition you should consider assigning a priority value (0 to 32767) for each swap area. The system will use swap areas of higher priority before using swap areas of lower priority. For example, if you have a faster disk ( /dev/sda ) and a slower disk ( /dev/sdb ), assign a higher priority to the swap area located on the fastest device. Priorities can be assigned in fstab via the pri parameter:

Or via the —priority parameter of swapon:

If two or more areas have the same priority, and it is the highest priority available, pages are allocated on a round-robin basis between them.

Using zswap or zram

Zswap is a Linux kernel feature providing a compressed write-back cache for swapped pages. This increases the performance and decreases the IO-Operations. ZRAM creates a virtual compressed Swap-file in memory as alternative to a swapfile on disk.

Striping

There is no necessity to use RAID for swap performance reasons. The kernel itself can stripe swapping on several devices, if you just give them the same priority in the /etc/fstab file. Refer to The Software-RAID HOWTO for details.

Источник