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

Экономия бюджета

Допустим, рассчитано, что под работу сайта необходимо 2 гигабайта оперативной памяти. Однако, в зависимости от всплесков трафика, активности пользователей или особенностей работы проекта в моменты пиковой нагрузки оперативной памяти может не хватать, что, в свою очередь, может вызывать сбои в работе. Можно решить проблему, докупив оперативную память на 2-4 гигабайта, но тогда большую часть времени она будет простаивать вхолостую. В таком случае, может помочь простое подключение свопа на 4 гигабайта — вы выделяете место на диске под своп, и он берёт на себя роль помощника оперативной памяти.
Теперь сравним:

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

Медленная работа

Если файл или раздел свопа хранится на HDD (жёстком диске), то скорость чтения данных с него намного меньше, чем из оперативной памяти. Получше дела обстоят с SSD (твёрдотельным накопителем), однако, надо понимать, что поиск и чтение данных происходит через оперативную память, что, в свою очередь, всё равно увеличивает время отклика. Поэтому, если Вы решили сэкономить на оперативной памяти, полностью положившись на SWAP, то я категорически не рекомендую так делать.

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

Необходимо наличие свободного места на диске

Вам необходимо зарезервировать свободное место на диске под своп, иначе стабильность работы не гарантируется. Это не то, чтобы недостаток свопа, просто его надо учитывать и помнить о нём.

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:

swapon -s

Если команда выдала пустой результат или что-то навроде:

Filename                Type        Size    Used    Priority

— значит, своп, скорее всего отсутствует.

Дополнительно проверим командой:

free -m

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:

df -h

В результате, мы увидим что-то подобное:

[email protected]:~# df -h
Файловая система Размер Использовано  Дост Использовано% Cмонтировано в
/dev/vda1           30G          20G  9,0G           66% /
udev                10M            0   10M            0% /dev
tmpfs              403M          41M  362M           11% /run
tmpfs             1006M         336K 1005M            1% /dev/shm
tmpfs              5,0M            0  5,0M            0% /run/lock
tmpfs             1006M            0 1006M            0% /sys/fs/cgroup
tmpfs             1006M         492K 1005M            1% /tmp

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:

fallocate -l 4G /swapfile

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:

dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1G count=4

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:

ls -lh /swapfile

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:

chmod 600 /swapfile

Проверим результат:

ls -lh /swapfile

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:

mkswap /swapfile

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:

swapon /swapfile

swapon: /swapfile: swapon failed: Operation not permitted

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:

swapon -s

Filename                Type        Size    Used    Priority
/swapfile               file        4193300  0       -1

Своп также будет виден в стандартных командах:

free -m

             total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:          2010        1887       122          0          5         30
-/+ buffers/cache:         827       1183
Swap:         4095          0       4095

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:

echo "/swapfile    none    swap    sw    0    0" >> /etc/fstab

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

nano /etc/fstab

Дополнительные вопросы

Как очистить SWAP в Linux

Вообще, это делается с помощью отключения и включения свопа.

swapoff -a && sleep 3 && swapon -a

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.