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Aperçu

L'espace d'échange (« swap ») est utilisé pour étendre la capacité de mémoire vive (RAM) disponible sur la machine, afin d'exécuter des logiciels assez gourmand.

Sans espace swap, des problèmes de mémoires peuvent apparaître, causant ainsi le retour du terrible OOM-killer. Ce programme sert à régler les problèmes du type OOM ("Out Of Memory", Plus d'espace mémoire), en mettant fin à des processus divers, allant de votre simple fichier LibreOffice, jusqu'au crash complet du système.
A l'inverse, si votre système possède un espace swap sur son disque dur, le noyau Linux pourra prendre la mémoire utilisée apr des applications, ou des services, inactifs et les écrire sur disque (action dite de « swapping »), et ce afin de récupérer plus de RAM.

Il existe trois manières de gérer le SWAP sur Manjaro :

Une partition Swap
Un fichier Swap
zswap

Cet article essaye d'être le plus complet possible, mais si vous avez besoin de plus amples informations, jetez un oeil aux articles liés

Ai-je besoin d'un espace Swap ?

Répondre à cette question est un brin compliqué, surtout si nous n'avons pas pris connaissances des spécificités de votre système. Même sur des systèmes avec beaucoup de RAM, le swap est utilisé comme sécurité, ou pour une utilisation avec des applications ayant des besoins bien particuliers. Voici une liste non-exhaustive des raisons qui peuvent vous pousser un créer ce fameux espace sur votre disque :

Si vous utilisez de l'« hibernation » (mise en veille prolongée): oui, vous avez besoin de swap!
Si vous avez des services inactifs, ou partiellement inactifs, mais qui tournent quand-même en arrière plan : oui, vous avez besoin de swap!
Si vous avez une application qui alloue de la mémoire virtuelle, directement comme stockage, et non comme RAM : oui, vous avez besoin de swap!
Si vous avez une application qui contient une fuite de mémoire : oui, vous avez besoin de swap !
Si vous possédez un serveur contenant 1 TB (1000 GB) de mémoire vive, que vous n'utilisez pas d'applications allouant de la mémoire virtuelle directement, ou ayant des fuites de mémoire : non, vous n'avez pas besoin de swap!

Quelle taille mon Swap doit-il avoir ?

La taille de swap est extrêmement variable et dépend de vos applications spécifiques et la façon dont vous les utilisez. Il n'existe aucune formule universelle sans connaissance des réactions de votre ssytème sur une période de temps prolongée. Un bon point de départ serait :

Pour des systèmes ayant moins de 4 GB de RAM, il est fortement recommandé d'avoir un espace swap d'au minimum le double de la taille actuelle de votre mémoire vive. Ce minimum est aussi le maximum en raison de rendements décroissants liés à une trop grosse taille du Swap ("mieux vaut trop que pas assez" ne fonctionne pas dans ce genre de situation).
Pour des systèmes plus récente (RAM > 4 GB), votre swap aura une taille équivalent à la racine carrée de l'espace en mémoire vive. Sinon, si vous utilisez l'hibernation, vous aurez besoin au minimum de la racine carrée de votre RAM en GB, et au maximum, du double de votre RAM, toujours en raison des rendements décroissants.
Le seul et unique désavantage d'avoir trop de swap, sera que l'espace disque alloué ne pourra pas être utilisé ni par des applications, ni pour stocker des données.

"Rendements décroissants" signifie que, dans le cas où vous auriez besoin de plus de mémoire que le double de votre RAM, il vaudrait mieux ajouter de la mémoire vive à votre système, puisque l'accès à un disque dur est environs 1 000 fois plus lent que la vitesse d'accès à la RAM ! Même sur un SSD, une opération restera beaucoup plus longue sur le disque que sur la RAM.

En distillant tout cela on arrive au tableau ci-dessous (les 3 dernières colonnes représentent le Swap dont vous aurez besoin) :

       RAM   Sans hibernation    Avec hibernation  Maximum
       1GB              1GB                 2GB      2GB
       2GB              2GB                 3GB      4GB
       3GB              3GB                 5GB      6GB
       4GB              4GB                 6GB      8GB

       RAM   Sans hibernation    Avec hibernation  Maximum
       5GB              2GB                 7GB     10GB
       6GB              2GB                 8GB     12GB
       8GB              3GB                11GB     16GB
      12GB              3GB                15GB     24GB
      16GB              4GB                20GB     32GB
      24GB              5GB                29GB     48GB
      32GB              6GB                38GB     64GB
      64GB              8GB                72GB    128GB
     128GB             11GB               139GB    256GB
     256GB             16GB               272GB    512GB
     512GB             23GB               535GB      1TB
       1TB             32GB              1056GB      2TB
       2TB             46GB              2094GB      4TB
       4TB             64GB              4160GB      8TB
       8TB             91GB              8283GB     16TB

Note

Pour l'anecdote, le serveur le plus large qu'un des auteurs de ce wiki dû un jour installer, contenait 8 TB de RAM, et possédait tout de même un espace d'échange, alors pourquoi pas la votre n'en aurez pas besoin ?

Afficher les informations sur le Swap

La commande swapon vous affichera les information relatif à l'utilisation du Swap actuellement. Par example:

swapon
NAME      TYPE      SIZE   USED PRIO
/dev/sda7 partition  20G  44.3M   -2

Le script suivant :

vous affichera si zswap est actif ou non, et s'il l'est, vous donnera des informations en rapport à zswap, pour peu que vous exécutiez ce script en utilisant sudo.
vous affichera une liste de toutes les applications et services qui ont alloué du swap, et combien en les triant par ordre décroissant.

#!/bin/bash
#Check whether running as root
if [ "$(whoami)" = 'root' ]; then
  dmesg | grep "zswap:" | grep --silent "load"
  if [ $? -eq 0 ]; then
    # zswap is active
    echo "zswap information:"
    grep --recursive --color=none . /sys/kernel/debug/zswap/
    read -n 1 -s -r -p "Press any key to continue"
  else
    echo "[warning] zwap not active. Continuing"
  fi
else
  echo "[warning] Not running as root: skipping zswap info"
fi
for szFile in /proc/*/status ; do
  awk '/VmSwap|Name/{printf $2 "\t" $3}END{ print "" }' "$szFile"
done | sort --key 2 --numeric --reverse | more

Utiliser une partition swap

Une partition swap est la façon traditionnelle d'activer cet espace d'échange. Dans ce scénario, une, ou plusieurs, partitions dédiées sont crées pour prendre en charge le Swap.

Créer et gérer une partition swap

Pour pouvoir créer une partition swap, vous avez besoin d'assez d’space disque non-alloué, et ce afin de créer votre partition swap. Si vous n'avez pas assez d'assez d'espace libre, allez directment à la partie #Utiliser_un_fichier_swap. Ce genre de partition peut être créer dans n'importe quel gestionnaire de disques et est pris en charge par le type linuxswap.

Après avoir créé la partition swap, elle devra être initialisée avec la commande mkswap. Par exemple, si votre partition swap est /dev/sda3, vous devriez utiliser la commande :

sudo mkswap /dev/sda3

En suite, vous devriez activer la partition swap an utilisant la commande swapon. En poursuivant notre exemple ci-dessus, nous devrions alors exécuter ceci :

sudo swapon /dev/sda3

Pour s'assurer que le swap est activé au démarrage, il va falloir ajouter une entrée au fichier /etc/fstab. Comme d'habitude, il est préférable d'utiliser un UUID que le nom de l'appareil pour ce genre d'action. Vous pouvez rajouter la ligne à la fin du fichier fstab en utilisant cette commande:

sudo bash -c "echo UUID=$(lsblk -no UUID /dev/sda3) none swap defaults 0 0 >> /etc/fstab"

‎Si vous souhaitez avoir plus d’une partition de swap, il vous suffit de répéter les étapes ci-dessus pour chaque partition supplémentaire désirée.‎

Note

‎Assurez-vous seulement de bien remplacer /dev/sda3 dans les commandes précédentes avec votre partition réelle.‎

Tip

Si vous utilisez un HDD (disque mécanique) mettre la partition de swap au *début du disque* est une bonne idée puisque la vitesse du disque est plus rapide sur les pistes intérieures. Sur un SSD cela n'a aucune importance.

Utiliser un ficher swap

Le plus grand désavantage d'une partition swap est qu'on doit re-partitionner le disque pour pouvoir changer la taille du swap. En utilisant des noyaux Linux supérieur ou égal à 2.6, il n'existe plus de véritables différence de vitesse entre ces deux méthodes.

Créer et utiliser un fichier swap statique

Tip

Il y a moyen d'avoir à la fois une partition d'échange ET un fichier Swap, cette méthode, vous évitera d'avoir à partionner votre disque une nouvelle fois.

Dans un premier temps, créez et initialisez le fichier qui contiendra l'espace d'échanges. Par exemple, pour créer un fichier Swap de 4 GB, utilisez la commande suivante :

sudo dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1M count=4096 status=progress

Une fois fait, nous allons le fichier en ne donnant les droits de lecture et d'écriture à root uniquement. Pour ce faire, utilisez la commande suivante :

sudo chmod 600 /swapfile

Maintenant que le fichier est protégé, on doit encore le formater et surtout l'activer avec la commande swapon. En suivant notre exemple, utilisez :

sudo mkswap /swapfile

sudo swapon /swapfile

Pour s'assurer que le swap est actif à chaque démarrage, vous pouvez rajouter une ligne au fichier /etc/fstab manuellement ou en utilisant la commande :

sudo bash -c "echo /swapfile none swap defaults 0 0 >> /etc/fstab"

Fichiers swap et format BTRFS

A partir de la version 5.0 du noyau Linux, les fichiers swap présents sur des partitions btrfs sont parfaitement supportés. Néanmoins, quelques actions supplémentaires sont requises pour leur mise en service.

Avant d'exécuter fallocate commen indiqué plus haut, vous devez exécuter les commandes suivantes :

sudo truncate -s 0 /swapfile
sudo chattr +C /swapfile
sudo btrfs property set /swapfile compression none

Ces commandes créent un fichier vide, désactivent COW pour ce fichier et s'assurent qu'il n'y a pas de compression active.

Tip

Pour rester compatible avec Timeshift, il est nécessaire de créer le fichier swap en dehors du volume "@" appartenant à root.

root #  btrfs subvolume create /@swapfile COPY TO CLIPBOARD

Vous n'avez qu'à remplacer /swapfile par /@swapfile/swapfile.

Fichiers swap sur ZFS

zfs ne supporte pas de fichiers de type swap, cependant un résultat similaire peut être obtenu en utilisant un volume zvol swap.

Des instructions détaillés se trouve dans le guide ZoL guide (en Anglais).

Gestion automatique des espaces d'échanges avec systemd-swap

Note

Utiliser systemd-swap sur des volumes btrfs/zfs n'est pas du tout détaillé dans ce guide.

Il est tout à fait possible de gérer la taille du ficher swap en utilisant systemd-swap, puisqu'il peut créer des fichiers swap dynamiquement en se basant sur l'utilisation de la mémoire. C'est également une façon très efficace et facile de gérer zswap.

Installation et configuration de systemd-swap

En premier lieu, installez et activez systemd-swap :

pamac install systemd-swap
sudo systemctl enable systemd-swap.service

Ensuite, activez la gestion dynamique en créant un fichier /etc/systemd/swap.conf.d/myswap.conf contenant les paramètres suivants :

zswap_enabled=0
zram_enabled=0
swapfc_enabled=1

Si vous préférez une seule commande pour créer ce fichier, la voici :

sudo bash -c 'echo -e "zswap_enabled=0\nzram_enabled=0\nswapfc_enabled=1" > /etc/systemd/swap.conf.d/myswap.conf'

Supprimer les autres types de swap

Afin de gérer votre sespace avec systemd-swap, vous devez impérativement enlever les autres swap déjà actifs sur votre système.

Utilisez la commande swapon pour afficher votre configuration actuelle. Ci-dessous, un exemple de configuration :

swapon
NAME      TYPE      SIZE USED PRIO
/swapfile file        4G   0B   -2
/dev/sda3 partition 8.4G   0B   -3

Cet exemple vous montre deux dispositifs de swap : une partition et un ficher swap. Pour arrêter les deux, on utilisera la commande swapoff.

sudo swapoff /swapfile
sudo swapoff /dev/sda3

Puis, nous devons enlever ces dispositifs. La partition swap devra être purement et simplement effacer du disque en utilisant votre gestionnaire de partitions favoris.

sudo rm /swapfile

Par la même occasion, profitez-en en enlevant toutes les lignes swap du fichier /etc/fstab. Éditez le fichier avec votre éditeur favori et enlevez ou commentez les lignes contenant l'espace swap. En utilisant l'exemple plus haut, les lignes suivantes sont à supprimer :

UUID=c2430cf1-8ea9-4422-a5c5-5a38779194c3 swap           swap    defaults,noatime 0 2
/swapfile none swap defaults 0 0

Avec l'hibernation de configurer, il également préférable de modifier /etc/default/grub. Trouvez et effacez resume=UUID=... ou alors remplacez UUID par une valeur correcte. Dans l'exemple plus haut, nous aurons à supprimer ce texte :

resume=UUID=c2430cf1-8ea9-4422-a5c5-5a38779194c3

Ensuite, lancez :

sudo update-grub

Si votre désir est de supprimé entièrement le processus d'hibernation, alorsretirez resume de la ligne HOOKS dans le fichier /etc/mkinitpcio.conf, puis lancez:

sudo mkinitpcio -P

Redémarrez votre ordinateur, et, quand vous exécuterez swapon vous devriez voir quelque chose de similaire à :

NAME                           TYPE SIZE USED PRIO
/var/lib/systemd-swap/swapfc/1 file 512M   0B   -2

systemd-swap va maintenant activer et désactiver des fichiers swap en fonction de l'utilisation de votre mémoire vive.

Note

Même si vous enlevez la partition swap de votre ficher fstab, systemd-swap va continuer à utiliser la partition swap si elles n'est pas effacée !

Utiliser zswap avec systemd-swap

zswap est un swap compressé et stocké en mémoire vive. Il garde les pages fréquemment utilisées en RAM, et écrit celles rarement utilisées directement sur le disque. Dans la plupart cas, ceci s'observera par des performances accrues et une usure moins intensive d'un disque SSD.

Pour activer zswap avec systemd-swap, changez les instructions en haut et activez le paramètre du Noyau Linux Template:META Error.

Réglages et Performances

Même si un espace d'échange vous semble être une bonne façon d'étendre votre mémoire vive facilement et rapidement, une utilisation excessive peut causer des chutes de performance fulgurante, comme mentionné précédemment.

Il existe quelques paramètres pour régler l'utilisation de swap. Il s'agit de swappiness et vfs_cache_pressure. Pour afficher votre configuration actuelle, exécutez les commandes suivantes :

cat /proc/sys/vm/swappiness
cat /proc/sys/vm/vfs_cache_pressure

swappiness contrôle la probabilité qu'une page soit transférée de la mémoire vive vers l'espace d'échange. Cette valeur représente le pourcentage de mémoire libre avant d'activer le processus de swap. Plus la valeur est basse, moins le swap sera utilisé et plus il y aura de pages gardées en mémoire sur le dsique dur où :

0 désactive le swap
60 est la valeur par défaut, idéal pour un serveur qui exécute beaucoup de services
100 active le swap de manière très agressive

Pour "la plupart" des ordinateurs, la valeur recommandée est de 10. Théoriquement, le processus de swap ne commencera que quand l'utilisation de la mémoire vive atteint les 90 pourcents.

vfs_cache_pressure est un pourcentage qui contrôle la tendance du noyau à "récupérer" la mémoire utilisée pour la mise en cache des objets inode et des dossiers. La valeur par défaut est 100. L'augmentation de cette valeur augmentera la vitesse à laquelle ces objets seront supprimés de la RAM. La réduction permettra à ces objets d'être mis en cache plus longtemps, consommant de la RAM supplémentaire au fil du temps. En fonction de votre charge de travail spécifique, augmenter ou réduire cette valeur de manière très significative peut avoir des impacts négatifs importants sur les performances de votre système. Vous devez expérimenter avec des valeurs et trouver l'équilibre idéal pour votre système, et les valeurs par défaut sont généralement accéptables pour la plupart des systèmes. N'oubliez jamais d'optimisez d'abord la valeur de swappiness avent d'aller vers vfs_cache_pressure.

Pour changer ces valeurs, utilisez la commande sysctl. Par exemple, pour changer la valeur du paramètre swappiness à 10, utilisez :

sudo sysctl vm.swappiness=10

Il n'y a pas de valeurs optimales universelles pour ces paramètres. Vous devez expérimenter afin de trouver la configuration idéale pour votre configuration physique et la façon dont vous utilisez votre système.

Articles liés

La page Wiki de Arch Linux : swap
La page Wiki de Arch Linux : zswap
La documentation du noyau Linux : zswap
La documentation du noyau Linux : swappiness and vfs_cache_pressure
Le guide openSUSE sur optimisation de mémoire
La page systemd-swap page
Le guide ZFS sur Linux : Swap Volumes