O valor de troca do Linux não tem nada a ver com a quantidade de RAM usada antes do início da troca. Esse é um erro amplamente divulgado e amplamente aceito. Explicamos o que realmente é.
Índice
A troca é uma técnica em que os dados na memória de acesso aleatório (RAM) são gravados em um local especial no disco rígido – uma partição de troca ou um arquivo de troca – para liberar RAM.
O Linux tem uma configuração chamada valor de troca. Há muita confusão sobre o que essa configuração controla. A descrição incorreta mais comum de troca é que ela define um limite para o uso de RAM e, quando a quantidade de RAM usada atinge esse limite, a troca começa.
Este é um equívoco que tem sido repetido tantas vezes que agora é uma sabedoria aceita. Se (quase) todo mundo diz que é exatamente assim que funciona a troca, por que você deveria acreditar em nós quando dizemos que não é?
Simples. Vamos provar isso.
O Linux não pensa em sua RAM como um grande conjunto homogêneo de memória. Ele considera que está dividido em várias regiões diferentes chamadas zonas. As zonas presentes em seu computador dependem se ele é de 32 ou 64 bits . Aqui está uma descrição simplificada das zonas possíveis em um computador de arquitetura x86 .
A RAM é alocada em páginas de tamanho fixo. Esse tamanho é determinado pelo kernel no momento da inicialização, detectando a arquitetura do computador. Normalmente, o tamanho da página em um computador Linux é de 4 Kbytes.
Você pode ver o tamanho da página usando o getconfcomando :
getconf PAGESIZE
As zonas são anexadas aos nós. Os nós são associados a uma Unidade de Processamento Central (CPU) . O kernel tentará alocar memória para um processo em execução em uma CPU a partir do nó associado a essa CPU.
O conceito de nós vinculados a CPUs permite que tipos de memória mistos sejam instalados em computadores multi-CPU especializados, usando a arquitetura Non-Uniform Memory Access .
Isso tudo é muito sofisticado. O computador Linux médio terá um único nó, denominado nó zero. Todas as zonas pertencerão a esse nó. Para ver os nós e zonas em seu computador, olhe dentro do /proc/buddyinfoarquivo. Usaremos lesspara fazer isso:
menos / proc / buddyinfo
Esta é a saída do computador de 64 bits em que este artigo foi pesquisado:
Nó 0, zona DMA 1 1 1 0 2 1 1 0 1 1 3 Nó 0, zona DMA32 2 67 58 19 8 3 3 1 1 1 17
Existe um único nó, nó zero. Este computador possui apenas 2 GB de RAM, portanto, não há zona “Normal”. Existem apenas duas zonas, DMA e DMA32.
Cada coluna representa o número de páginas disponíveis de um determinado tamanho. Por exemplo, para a zona DMA32, lendo da esquerda:
Mas, na verdade, o único motivo pelo qual estamos examinando essas informações é para ver a relação entre nós e zonas.
O mapeamento de memória usa conjuntos de entradas de tabela de página para registrar quais páginas de memória são usadas e para quê.
Os mapeamentos de memória podem ser:
Para a troca, precisamos apenas nos preocupar com os dois primeiros na lista: páginas de arquivo e páginas anônimas.
Esta é a descrição de troca da documentação do Linux no GitHub :
"This control is used to define how aggressive (sic) the kernel will swap memory pages. Higher values will increase aggressiveness, lower values decrease the amount of swap. A value of 0 instructs the kernel not to initiate swap until the amount of free and file-backed pages is less than the high water mark in a zone.
The default value is 60."
Isso soa como a troca de mudanças para cima ou para baixo em intensidade. Curiosamente, ele afirma que definir a troca para zero não desativa a troca. Ele instrui o kernel a não trocar até que certas condições sejam atendidas. Mas a troca ainda pode ocorrer.
Vamos cavar mais fundo. Aqui está a definição e o valor padrão de vm_swappiness no arquivo de código-fonte do kernel vmscan.c :
/*
* From 0 .. 100. Higher means more swappy.
*/
int vm_swappiness = 60;
O valor de troca pode variar de 0 a 100. Novamente, o comentário certamente soa como se o valor de troca influencia na quantidade de troca que ocorre, com um valor mais alto levando a mais troca.
Mais adiante, no arquivo de código-fonte, podemos ver que uma nova variável chamada swappiness recebe um valor que é retornado pela função mem_cgroup_swappiness(). Um pouco mais de rastreamento através do código-fonte irá mostrar que o valor retornado por esta função é vm_swappiness. Portanto, agora, a variável swappinessestá definida para ser igual a qualquer valor vm_swappinessdefinido para.
int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
E um pouco mais abaixo, no mesmo arquivo de código-fonte , vemos isso:
/*
* With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
* This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
*/
anon_prio = swappiness;
file_prio = 200 - anon_prio;
Isso é interessante. Dois valores distintos são derivados de swappiness. As variáveis anon_prioe file_priomantêm esses valores. À medida que um aumenta, o outro diminui e vice-versa .
O valor de troca do Linux, na verdade, define a proporção entre dois valores.
As páginas do arquivo contêm dados que podem ser facilmente recuperados se a memória for liberada. O Linux pode simplesmente ler o arquivo novamente. Como vimos, se os dados do arquivo foram alterados na RAM, essas alterações devem ser gravadas no arquivo antes que a página do arquivo seja liberada. Mas, de qualquer forma, a página do arquivo na RAM pode ser preenchida novamente com a leitura dos dados do arquivo. Então, por que se preocupar em adicionar essas páginas à partição ou arquivo de troca? Se você precisar desses dados novamente, também pode lê-los de volta do arquivo original em vez de uma cópia redundante no espaço de troca. Portanto, as páginas do arquivo não são armazenadas na troca. Eles são “armazenados” de volta no arquivo original.
Com páginas anônimas, não há arquivo subjacente associado aos valores na memória. Os valores nessas páginas foram alcançados dinamicamente. Você não pode simplesmente lê-los de volta de um arquivo. A única maneira de recuperar os valores de memória de página anônima é armazenar os dados em algum lugar antes de liberar a memória. E é isso que a troca vale. Páginas anônimas que você precisará consultar novamente.
Mas observe que, tanto para páginas de arquivo quanto para páginas anônimas, a liberação de memória pode exigir uma gravação no disco rígido. Se os dados da página do arquivo ou os dados da página anônima foram alterados desde a última vez que foram gravados no arquivo ou para troca, uma gravação do sistema de arquivos é necessária. Para recuperar os dados, será necessária uma leitura do sistema de arquivos. Ambos os tipos de recuperação de página são caros. Tentar reduzir a entrada e saída do disco rígido minimizando a troca de páginas anônimas apenas aumenta a quantidade de entrada e saída do disco rígido necessária para lidar com páginas de arquivo sendo gravadas e lidas de arquivos.
Como você pode ver no último trecho de código, existem duas variáveis. Um chamava file_priode “prioridade de arquivo” e outro chamava anon_priode “prioridade anônima”.
anon_priovariável é definida para o valor de troca do Linux.file_priovalor é definido como 200 menos o anon_priovalor.Essas variáveis contêm valores que funcionam em conjunto. Se ambos forem definidos como 100, eles são iguais. Para quaisquer outros valores, anon_priodiminuirá de 100 para 0 e file_prioaumentará de 100 para 200. Os dois valores alimentam um algoritmo complicado que determina se o kernel do Linux é executado com preferência para recuperar (liberar) páginas de arquivo ou páginas anônimas.
Você pode pensar file_priona disposição do sistema de liberar páginas de arquivo e anon_priona disposição do sistema de liberar páginas anônimas. O que esses valores não fazem é definir qualquer tipo de gatilho ou limite para quando a troca será usada. Isso é decidido em outro lugar.
Mas, quando a memória precisa ser liberada, essas duas variáveis - e a proporção entre elas – são levadas em consideração pelos algoritmos de recuperação e troca para determinar quais tipos de página são preferencialmente considerados para liberação. E isso determina se a atividade do disco rígido associada processará arquivos para páginas de arquivo ou espaço de troca para páginas anônimas.
Estabelecemos que o valor de troca do Linux define uma preferência para o tipo de páginas de memória que serão verificadas para possível recuperação. Tudo bem, mas algo deve decidir quando a troca será interrompida.
Cada zona de memória tem uma marca d’água alta e uma marca d’água baixa. Esses são valores derivados do sistema. Eles são porcentagens da RAM em cada zona. São esses valores que são usados como os limites do acionador de troca.
Para verificar quais são suas marcas d’água superior e inferior, olhe dentro do /proc/zoneinfoarquivo com este comando:
menos / proc / zoneinfo
Cada uma das zonas terá um conjunto de valores de memória medidos em páginas. Aqui estão os valores para a zona DMA32 na máquina de teste. A marca d’água baixa é 13966 páginas e a marca d’água alta é 16759 páginas:
anon_prioe file_prio.Portanto, você pode ver que não pode usar o valor de troca do Linux para influenciar o comportamento de troca em relação ao uso de RAM. Simplesmente não funciona assim.
Isso depende do hardware, da carga de trabalho, do tipo de disco rígido e se o seu computador é um desktop ou um servidor. Obviamente, este não será um tamanho único para todos os tipos de configuração.
E você deve ter em mente que a troca não é usada apenas como um mecanismo para liberar RAM quando você está ficando sem espaço de memória. A troca é uma parte importante de um sistema em bom funcionamento e, sem ela, o gerenciamento lógico da memória se torna muito difícil para o Linux.
Alterar o valor de troca do Linux tem um efeito instantâneo; você não precisa reiniciar. Assim, você pode fazer pequenos ajustes e monitorar os efeitos. O ideal é que você faça isso durante alguns dias, com diferentes tipos de atividade em seu computador, para tentar encontrar o mais próximo possível de uma configuração ideal.
Estes são alguns pontos a serem considerados:
Antes de alterar seu valor de troca, você precisa saber qual é seu valor atual. Se você quiser reduzir um pouco, a questão é um pouco menos do que o quê? Você pode descobrir com este comando:
cat / proc / sys / vm / swappiness
Para configurar o valor de troca, use o sysctl comando :
sudo sysctl vm.swappiness = 45
O novo valor é usado imediatamente, nenhuma reinicialização é necessária.
Na verdade, se você reiniciar, o valor de troca retornará ao valor padrão de 60. Quando você terminar de experimentar e decidir sobre o novo valor que deseja usar, pode torná-lo persistente entre reinicializações adicionando-o ao /etc/sysctl.confarquivo . Você pode usar o editor de sua preferência. Use o seguinte comando para editar o arquivo com o nanoeditor:
sudo nano /etc/sysctl.conf
Quando nanoabrir, role até o final do arquivo e adicione esta linha. Estamos usando 35 como o valor de troca permanente. Você deve substituir o valor que deseja usar.
vm.swappiness = 35
Para salvar suas alterações e sair do nano, pressione “Ctrl + O”, pressione “Enter” e pressione “Ctrl + Z”.
O gerenciamento de memória é complicado. E é por isso que, para o usuário médio, geralmente é melhor deixar isso para o kernel.
É fácil pensar que você está usando mais RAM do que realmente está. Os utilitários gostam tope freepodem dar uma impressão errada. O Linux usará RAM livre para uma variedade de propósitos, como cache de disco. Isso eleva artificialmente o número de memória “usada” e reduz o número de memória “livre”. Na verdade, a RAM usada como cache de disco é sinalizada como “usada” e “disponível” porque pode ser recuperada a qualquer momento, muito rapidamente.
Para os não iniciados, pode parecer que a troca não está funcionando ou que o valor da troca precisa ser alterado.
Como sempre, o diabo está nos detalhes. Ou, neste caso, o daemon. O daemon de troca do kernel.
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