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 размеру SWAP, однако универсального ответа не существует.

При определении размера SWAP следует учесть следующие аспекты:

  1. Каков размер оперативной памяти?
  2. Какие приложения будут использоваться?
  3. Будет ли вестись работа с секретными данными?
  4. Нужен ли режим сна (suspend to disk)?

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 с оперативную память или немного больше.
Для машин с объемом памяти 2-4 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 (от половины до трети от 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 4Gb 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:

sudo mkswap /dev/sdc2

Подключим раздел как SWAP:

sudo swapon /dev/sdc2

Проверить результат можно, посмотрев на вывод команды

sudo swapon -s

Сделаем автомонтирование SWAP-раздела при запуске системы. Узнаем UUID раздела:

sudo blkid

Теперь пропишем строку в /etc/fstab

echo "UUID=<UUID swap-раздела> swap swap defaults 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: мы хотим использовать подкачку при 30% свободной оперативной памяти.

echo "vm.swappiness=30"| sudo tee -a /etc/sysctl.conf

Мгновенно применить эту настройку можно с помощью следующей команды:

# sysctl -f

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.

Смотрите также

Ссылки

1) swapspace создает SWAP-файлы без шифрования внутри файла