Přestal jsem používat Swap na počítači, kde mám dostatek RAM paměti a chtěl jsem blíže porozumět tomu, jak Linux nakládá s pamětí a jejím uvolňování. Docela stručně a srozumitelně o tom popisuje stránka https://www.linuxatemyram.com/.

Pokud si vyjedu výpis zaplnění paměti v (MB):

$ free -m
                total        used        free      shared  buff/cache   available
  Mem:           1504        1491          13           0         855      792
  Swap:          2047           6        2041

Tak z výpisu se nekoukám na sloupeček free, ale zajímá mě sloupeček available. Protože část paměti je sice obsazená, ale je stále považována jako k využití. Takže sloupeček free je z hlediska chápání volné RAM zavádějící.

Linux využívá nevyužitou RAM pro cacheování disku - řekněme do maxima fyzické RAM. Pokud ale aplikace potřebuje více RAM a není už žádná volná, tak systém začne uvolňovat část paměti pro cacheování disku. Pokud chci jednorázově bezpečně uvolnit RAM (která sloužila jako cache pro disk), tak to lze nedestruktivně udělat takto:

echo 3 | sudo tee /proc/sys/vm/drop_caches

Tento návod popisuje, jak vytvořit a zapnout swap file na Raspberry Pi.

1. Vytvoření swapového souboru:

Pro vytvoření swapového souboru o velikosti 1 GB použijte následující příkaz:

sudo fallocate -l 1G /swapfile

Poznámka: Velikost můžete upravit podle potřeby (např. pro 512 MB použijte 512M).

2. Nastavení správných oprávnění:

Nastavte oprávnění k souboru příkazem:

sudo chmod 600 /swapfile

3. Inicializace swapového souboru: Inicializujte swapový soubor příkazem:

sudo mkswap /swapfile

4. Zapnutí swapového souboru: Swapový soubor aktivujte příkazem:

sudo swapon /swapfile
sudo swapon --show

5. Automatické zapnutí při startu: Pro zajištění automatického zapnutí swapového souboru při startu systému přidejte následující řádek do souboru /etc/fstab:

echo '/swapfile none swap sw 0 0' | sudo tee -a /etc/fstab

6. Ověření funkčnosti swapu: Pomocí příkazu níže můžete ověřit, zda swap funguje:

free -h

Pokud budete potřebovat změnit velikost nebo konfiguraci swapového souboru, můžete jej odstranit, vytvořit nový s jinou velikostí a zopakovat uvedené kroky.

Při správě Linuxového systému jsem se setkal s potřebou omezit swapování na disk, aby se minimalizovalo zpomalování systému při práci s pamětí. V tomto článku shrnu několik metod, které jsem použil k dosažení tohoto cíle.

Prvním krokem k omezení swapování bylo snížení hodnoty `vm.swappiness`, která určuje, jak agresivně jádro využívá swap. Výchozí hodnota bývá 60, což znamená, že systém začne poměrně brzy swapovat na disk. Cílem bylo snížit tuto hodnotu na 10, což udrží procesy v RAM co nejdéle.

Hodnotu jsem dočasně upravil příkazem:

sudo sysctl -w vm.swappiness=10

Pro trvalou změnu jsem upravil konfigurační soubor:

echo "vm.swappiness=10" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf
sudo sysctl -p

Tím jsem zajistil, že se nastavení zachová i po restartu.

Místo pevně definovaného swapu o pevné velikosti jsem se rozhodl použít swapspace, což je dynamický swapovací mechanismus, který přidává a odebírá swapový prostor podle potřeby.

Instalace proběhla jednoduše:

sudo apt install swapspace

Následně jsem musel upravit fstab, aby se systém nesnažil používat původní swapovací soubor. Otevřel jsem `fstab`:

sudo nano /etc/fstab

A odstranil/překomentoval řádek obsahující `swap`. Poté jsem deaktivoval stávající swap:

sudo swapoff -a
sudo rm -f /swapfile

Po odstranění pevně definovaného swapu jsem upravil konfigurační soubor `/etc/swapspace.conf`, aby swapspace lépe reagoval na změny dostupné paměti. Soubor jsem otevřel k editaci:

sudo nano /etc/swapspace.conf

A upravil jsem následující parametry:

lower_freelimit=15
upper_freelimit=20
freetarget=18

• `lower_freelimit=15` – Pokud volná paměť klesne pod 15 %, swapspace začne vytvářet nový swapovací prostor.
• `upper_freelimit=20` – Pokud volná paměť přesáhne 20 %, swapspace začne odstraňovat nepotřebný swap.
• `freetarget=18` – Swapspace se snaží udržovat volnou paměť kolem 18 %.

Tato konfigurace zajišťuje, že systém bude dynamicky udržovat vyvážené množství swapu podle aktuální dostupnosti paměti.

Po úpravě konfigurace jsem restartoval `swapspace`, aby se změny projevily:

sudo systemctl restart swapspace

Ověření správné funkčnosti proběhlo příkazem:

free -h

Pokud se swapovací prostor dynamicky mění podle potřeby, znamená to, že `swapspace` funguje správně.

Tímto způsobem jsem zajistil, že swapování se bude řídit dynamicky podle skutečné potřeby systému, což přispívá k lepší správě paměti.

Po konfiguraci `swapspace` je důležité ověřit, zda vše funguje správně. K tomu jsem použil následující příkazy:

# Zobrazí aktuální využití swapu a volné paměti
free -h

# Sleduje logy swapspace a zobrazí posledních 50 záznamů
journalctl -u swapspace --no-pager | tail -n 50

# Zkontroluje stav swapspace služby
systemctl status swapspace

# Ověří, zda je nějaký swap aktivní
swapon --summary

# Sleduje dynamické vytváření a odstraňování swapu v reálném čase
sudo tail -f /var/log/syslog | grep swapspace

# Zobrazí detailní informace o aktuálně aktivních swapových zařízeních/souborech
cat /proc/swaps

Pokud logy neobsahují žádné chyby a výstupy příkazů ukazují dynamické přidávání a odebírání swapu podle volné paměti, znamená to, že swapspace funguje správně.

Pokud chceš otestovat, zda se swap aktivuje při vysokém využití RAM, spusť tento test:

# Simuluje zátěž paměti – využije 90 % dostupné RAM po dobu 30 sekund
stress-ng --vm 2 --vm-bytes 90% --timeout 30s

Po dokončení testu ověř, zda se swap aktivoval:

# Zkontroluje aktuální využití RAM a swapu
free -h

# Ověří, zda swapspace vytvořil nový swapovací soubor
swapon --summary

Pokud swapovací soubor nevznikl a RAM je téměř plná, znamená to, že `swapspace` nefunguje správně a je potřeba prověřit jeho konfiguraci.

Chci ověřit, zda `swapspace` uvolňuje swapovací prostor podle nastaveného parametru upper_freelimit. K tomu jsem použil následující postup:

1️⃣ Nejprve jsem si zaznamenal aktuální hodnoty využití RAM a swapu:

free -h

2️⃣ Poté jsem uvolnil cache a paměť, buď zavřením několika aplikací, nebo pomocí příkazu:

sync && echo 3 | sudo tee /proc/sys/vm/drop_caches

Tento příkaz: - `sync` zajistí, že se všechna data z paměti zapíší na disk. - `echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches` vyprázdní cache, což okamžitě uvolní část paměti.

3️⃣ Po uvolnění paměti jsem znovu zkontroloval využití RAM a swapu:

free -h

Pokud `swapspace` funguje správně, měl by swapovací soubor začít mizet, pokud dostupná RAM překročí hodnotu upper_freelimit nastavenou v `/etc/swapspace.conf`.

Pokud se swap neodstranil, může být problém v konfiguraci `swapspace`, který je potřeba dále analyzovat.

Další možností, jak omezit swapování, je využití cgroups k nastavení limitu swapu pro konkrétní procesy. Cgroups umožňují řídit využití zdrojů na úrovni jednotlivých skupin procesů.

Pro zapnutí omezení swapu v cgroups jsem nejprve povolil swapový limit v jádře:

sudo grubby --update-kernel=ALL --args="swapaccount=1"
sudo reboot

Pak jsem vytvořil cgroup pro omezení swapování a nastavil maximální swap na 500 MB:

sudo mkdir -p /sys/fs/cgroup/memory/limited_swap
echo 500M | sudo tee /sys/fs/cgroup/memory/limited_swap/memory.memsw.limit_in_bytes
echo $$ | sudo tee /sys/fs/cgroup/memory/limited_swap/cgroup.procs

Tím jsem zajistil, že procesy běžící v této skupině nemohou využít více než 500 MB swapu.

Pokud nechceš dynamické swap soubory, ale raději kompresi dat v RAM, můžeš použít zswap, který je součástí jádra. `zswap` uchovává swapovaná data v RAM ve zkomprimované podobě a na disk zapisuje pouze tehdy, pokud už není místo.

Aktivace `zswap`:

echo zswap.enabled=1 | sudo tee -a /etc/default/grub.d/99-zswap.cfg
sudo update-grub
sudo reboot

Po restartu ověř, zda je `zswap` aktivní:

cat /sys/module/zswap/parameters/enabled

Výstup by měl být `Y`, což znamená, že `zswap` je zapnutý.

📌 Tím swapování probíhá primárně v RAM a na disk jde méně dat, což snižuje opotřebení disku a zlepšuje výkon.