RTFM & Aleatoriedades - Swap · 0xttfx

Swapping foi introduzida como um backup em disco para páginas não mapeadas. E existem três tipos de páginas que devem ser tratadas pelo subsistema de swapping:

Pages que pertencem a uma região de memória anônima de um processo (User Mode stack)
Dirty pages que pertencem a um mapeamento de memória privada de um processo
Pages que pertencem a uma região de memória compartilhada IPC

Numa "Regular Paging" cada entrada na "Page Table" inclui um sinalizador, uma "Present flag" e o Kernel explora esse sinalizador para sinalizar que uma página pertencente a um espaço de endereço de um processo qualquer foi "swapped out"! E além desse sinalizador, o Linux faz uso dos bits restantes do "Page Table" pra armazenar um identificador de "swapped-out page" que informa a localização no disco.

A Principais características do subsistema swapping são:

Configura area swap para armazenamento de Pages que não possuem "disk image".
Gerencia espaço na área de swap alocando e liberando "page slots".
Fornece a função de "swap out" pages da RAM para a área de swap e "swap in" pages da área de swap para RAM.
Faz uso da “swapped-out page identifiers” das entradas na "Page Table" que foram swapped para acompanhar as posições dos dados na área de swap.

Em suma, o swapping é o principal recurso de "page frame reclaiming"! E se queremos ter certeza que todos os "page frames" obtidos por um processo, não apenas os "pages" que contem "disk image", possam ser recuperados pelo PFRA, devemos fazer uso do swapping...

Com isso podemos deduzir que grandes áreas de swap dão poder ao Kernel para iniciar vários processos onde o total de solicitações de memória ultrapassa a quantidade de RAM física.

E como na TI, nem tudo são flores, precisamos nos atentar que simular RAM em disco, nos traz um desempenho em milissegundos se comparado aos nanosegundos da RAM física ;)

[!NOTE]
Referencia: Daniel P. Bovet, Marco Cesati - Understanding the Linux Kernel - Capítulo 2 - Memory Addressing e Capítulo 17 - Page Frame Reclaiming

Agora que nivelamos a introdução sobre swapping, vamos criar um espaço de troca, do tipo arquivo, que não muda em nada quando partição em disco: a não ser o processo de particionamento de disco etc...

Verificando se há algum swap

sudo swapon --show

Criando arquivo de swap de 2GiB

sudo dd if=/dev/zero of=/swapfile count=2192 bs=1MiB

Alterando permissão do arquivo

sudo chmod 600 /swapfile

Marcando o arquivo como um espaço de swap

sudo mkswap /swapfile

Verificando se está tudo ok

sudo swapon --show

Adicionando a linha no '/etc/fstab' para montagem automática

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

Ajustando a configuração de Swap

O parâmetro /proc/sys/vmwappiness configura a frequência com que o sistema transfere dados da RAM para o espaço de swap. Sendo um valor entre 0 e 100 que representa uma porcentagem! Um valor baixo significa que o seu sistema Linux troca processos raramente enquanto um alto valor significa que os processos são gravados em disco imediatamente

Com valores próximos de zero, o kernel não irá transferir dados para o disco a menos que seja absolutamente necessário.
Lembre-se, as interações com o arquivo de swap são “dispendiosas”! Pois são mais lentas que as interações com a RAM.
Valores que estão mais próximos de 100 irão tentar colocar mais dados no swap em um esforço para manter mais espaço da RAM livre.
- Dependendo do perfil de memória de seus aplicativos ou do motivo pelo qual você está usando o seu servidor, isso pode ser melhor em alguns casos.


Swappiness: 60	Swap a partir de 40% de uso de RAM.
Swappiness: 40	Swap a partir de 60% de uso de RAM.
Swappiness: 20	Swap a partir de 80% de uso de RAM.
Swappiness: 10.	Swap a partir de 90% de uso de RAM.
Swappiness: 1	Swap a partir de 99% de uso de RAM.

Para um desktop, um valor de swappiness de 60 não é um valor ruim e normalmente é o valor dfault em uma distro Linux. Mas para um servidor, podemos deixá-lo mais próximo de 0, para fazer uso somente quando realmente necessário

Como exemplo podemos setar para '10' para que o swap seja utilizado após 90% de RAM ocupada

sudo sysctl vm.swappiness=10

Para garantir que esse valor irá se manter após um boot

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

Mas como sempre, não há uma receita de bolo! Em determinados cenários trocar processos de tempo de execução da RAM para o disco, deve ser evitado, noutros há vantagem... Conhecer a aplicação irá lhe guiar na configuração mais apropriada!

Ajustando a confiuração do vfs_cache_pressure

Esta opção controla a tendência do kernel de recuperar a memória que é usada para cache de diretórios e objetos inode.

No valor padrão de vfs_cache_pressure=100, o kernel tentará recuperar dentries e inodes a uma taxa "justa" em relação ao pagecache e à recuperação do swapcache.
Diminuir vfs_cache_pressure faz com que o kernel prefira manter os caches dentry e inode.
Quando vfs_cache_pressure=0, o kernel nunca recuperará dentries e inodes devido à pressão de memória e isso pode levar facilmente a condições de falta de memória.
Aumentar vfs_cache_pressure além de 100 faz com que o kernel prefira recuperar dentries e inodes.

Podemos definir isso em um valor mais conservador como 50

sudo sysctl vm.vfs_cache_pressure=50

Vamos garantir que após um boot o valor permaneça

echo 'vm.vfs_cache_pressure=50' | sudo tee -a /etc/sysctl.conf

Agora sim! Vamos ativar o novo espaço de swapping

sudo swapon /swapfile