Swap

Introduction

Une façon de se prémunir contre les erreurs de mémoire dans les applications est d’ajouter un espace swap à votre serveur. Dans ce guide, nous verrons comment ajouter un fichier swap à un serveur Ubuntu 20.04.

Warning : Bien que le swap soit généralement recommandé pour les systèmes utilisant des disques durs tournants traditionnels, le fait de placer le swap sur des SSD peut entraîner des problèmes de dégradation du matériel au fil du temps.   Pour cette raison, nous ne recommandons pas de permettre le swap sur DigitalOcean ou tout autre fournisseur qui utilise le stockage SSD.


Qu’est-ce que le swap?

Le swap est une partie du stockage du disque dur qui a été mise de côté pour que le système d’exploitation puisse stocker temporairement les données qu’il ne peut plus conserver en mémoire vive.   Cela vous permet d’augmenter la quantité d’informations que votre serveur peut conserver dans sa mémoire de travail, avec quelques réserves. L’espace swap sur le disque dur sera utilisé principalement lorsque l’espace en mémoire vive ne sera plus suffisant pour contenir les données des applications en cours d’utilisation.

Les informations écrites sur le disque seront nettement plus lentes que celles conservées dans la mémoire vive, mais le système d’exploitation préférera conserver les données des applications en mémoire et utiliser le swap pour les données plus anciennes. Dans l’ensemble, le fait de disposer d’un espace swap comme solution de repli lorsque la mémoire vive de votre système est épuisée peut constituer un bon filet de sécurité contre les exceptions de sortie de mémoire sur les systèmes disposant d’un stockage non-SSD.

Étape 1 – Vérification du système d’information sur les swaps

Avant de commencer, nous pouvons vérifier si le système dispose déjà d’un espace swap disponible. Il est possible d’avoir plusieurs fichiers swap ou partitions swap, mais en général, un seul devrait suffire.

Nous pouvons voir si le système dispose d’un échange configuré en tapant :

Si vous ne récupérez pas les résultats, cela signifie que votre système ne dispose pas actuellement d’espace swap disponible.

Vous pouvez vérifier qu’il n’y a pas de swap actif en utilisant l’utilitaire free :

Output
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:          981Mi       122Mi       647Mi       0.0Ki       211Mi       714Mi
Swap:            0B          0B          0B

Comme vous pouvez le voir dans la ligne Swap du résultat, aucun swap n’est actif sur le système.

Étape 2 – Vérifier de l’espace disponible sur la partition du disque dur

Avant de créer notre fichier swap, nous vérifierons notre utilisation actuelle du disque pour nous assurer que nous avons suffisamment d’espace. Faites ceci en entrant :

Output
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
udev            474M     0  474M   0% /dev
tmpfs            99M  932K   98M   1% /run
/dev/vda1        25G  1.4G   23G   7% /
tmpfs           491M     0  491M   0% /dev/shm
tmpfs           5.0M     0  5.0M   0% /run/lock
tmpfs           491M     0  491M   0% /sys/fs/cgroup
/dev/vda15      105M  3.9M  101M   4% /boot/efi
/dev/loop0       55M   55M     0 100% /snap/core18/1705
/dev/loop1       69M   69M     0 100% /snap/lxd/14804
/dev/loop2       28M   28M     0 100% /snap/snapd/7264
tmpfs            99M     0   99M   0% /run/user/1000

L’appareil avec / dans la colonne Mounted on est ici notre disque. Nous avons beaucoup d’espace disponible dans cet exemple (seulement 1,4 G utilisé). Votre usage sera probablement différent.

Bien qu’il existe de nombreuses opinions sur la taille appropriée d’un espace swap, cela dépend vraiment de vos préférences personnelles et des exigences de votre demande. En général, une quantité égale ou double de la quantité de mémoire vive de votre système est un bon point de départ. Une autre bonne règle de base est que tout ce qui dépasse 4G de swap est probablement inutile si vous l’utilisez simplement comme solution de repli de la RAM.

Étape 3 – Créer d’un fichier swap

Maintenant que nous connaissons l’espace disponible sur notre disque dur, nous pouvons créer un fichier swap sur notre système de fichiers. Nous allons attribuer un fichier de la taille que nous voulons appelé swapfile dans notre répertoire root (/).

Le meilleur moyen de créer un fichier swap est le programme fallocate. Cette commande crée instantanément un fichier de la taille spécifiée.

Comme le serveur de notre exemple a 1G de mémoire vive, nous allons créer un fichier de 1G dans ce guide. Ajustez cela pour répondre aux besoins de votre propre serveur :

sudo fallocate -l 1G /swapfile

Nous pouvons vérifier que la quantité d’espace correcte a été réservée en tapant :

-rw-r--r-- 1 root root 1.0G Apr 25 11:14 /swapfile

Notre dossier a été créé avec la bonne quantité d’espace réservé.

Étape 4 – Activer le fichier Swap

Maintenant que nous disposons d’un fichier de la bonne taille, nous devons le transformer en espace swap.

Tout d’abord, nous devons verrouiller les permissions du fichier afin que seuls les utilisateurs ayant les privilèges root puissent en lire le contenu. Cela empêche les utilisateurs normaux de pouvoir accéder au fichier, ce qui aurait des implications importantes en matière de sécurité.

Rendre le fichier accessible uniquement au root en tapant : 

Vérifiez la modification des autorisations en tapant :

Output
-rw------- 1 root root 1.0G Apr 25 11:14 /swapfile

Comme vous pouvez le voir, seul le root user a les drapeaux de lecture et d’écriture activés.

Nous pouvons maintenant marquer le fichier comme espace swap en tapant :

Output
Setting up swapspace version 1, size = 1024 MiB (1073737728 bytes)
no label, UUID=6e965805-2ab9-450f-aed6-577e74089dbf

Après avoir marqué le fichier, nous pouvons activer le fichier swap, ce qui permet à notre système de commencer à l’utiliser :

Vérifiez que le swap est disponible en tapant :

Output
NAME      TYPE  SIZE USED PRIO
/swapfile file 1024M   0B   -2

Nous pouvons vérifier à nouveau les résultats de l’utilitaire free pour corroborer nos conclusions :

Output
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:          981Mi       123Mi       644Mi       0.0Ki       213Mi       714Mi
Swap:         1.0Gi          0B       1.0Gi

Notre swap a été mis en place avec succès et notre système d’exploitation commencera à l’utiliser si nécessaire.

Étape 5 – Rendre le fichier swap permanent

Nos récents changements ont permis d’activer le fichier swap pour la session en cours. Cependant, si nous redémarrons, le serveur ne conservera pas automatiquement les paramètres du swap. Nous pouvons changer cela en ajoutant le fichier swap à notre fichier /etc/fstab.

Sauvegardez le fichier /etc/fstab au cas où quelque chose n’irait pas :

sudo cp /etc/fstab /etc/fstab.bak

Ajoutez les informations du fichier swap à la fin de votre fichier /etc/fstab en tapant : 

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

Ensuite, nous allons revoir certains paramètres que nous pouvons mettre à jour pour régler notre espace swap.

Étape 6 – Réglage de vos paramètres swap

Il existe quelques options que vous pouvez configurer et qui auront un impact sur les performances de votre système lors de la gestion des swaps.

Ajuster la propriété du swappiness

Le paramètre swappiness permet de configurer la fréquence à laquelle votre système échange des données de la mémoire vive vers l’espace swap. Il s’agit d’une valeur comprise entre 0 et 100 qui représente un pourcentage.

Avec des valeurs proches de zéro, le noyau n’échangera pas de données sur le disque à moins que cela ne soit absolument nécessaire. N’oubliez pas que les interactions avec le fichier swap sont « lourdes » dans la mesure où elles prennent beaucoup plus de temps que les interactions avec la mémoire vive et qu’elles peuvent entraîner une réduction significative des performances. Le fait de dire au système de ne pas trop dépendre du swap rendra généralement votre système plus rapide.

Les valeurs plus proches de 100 tenteront de mettre plus de données dans le swap afin de garder plus d’espace RAM libre. En fonction du profil de mémoire de vos applications ou de l’utilisation que vous faites de votre serveur, cela peut être préférable dans certains cas.

On peut voir la valeur actuelle du swap en tapant :

cat /proc/sys/vm/swappiness

Output
60

Pour un ordinateur de bureau, un paramètre de swappiness de 60 n’est pas une mauvaise valeur. Pour un serveur, vous voudrez peut-être le rapprocher de 0.

Nous pouvons régler le swappiness à une valeur différente en utilisant la commande sysctl.

Par exemple, pour régler le swappiness sur 10, nous pourrions taper :

sudo sysctl vm.swappiness=10

Output
vm.swappiness = 10

Ce réglage persistera jusqu’au prochain redémarrage. Nous pouvons fixer cette valeur automatiquement au redémarrage en ajoutant la ligne à notrefichier /etc/sysctl.conf : 

sudo nano /etc/sysctl.conf

En bas, vous pouvez ajouter :

/etc/sysctl.conf

vm.swappiness=10

Enregistrez et fermez le fichier lorsque vous avez terminé.

Ajuster le réglage de la pression du cache

Une autre valeur connexe que vous pourriez vouloir modifier est la vfs_cache_pressure.   Ce paramètre configure la quantité que le système choisira pour mettre en cache les informations d’inode et de dentry sur d’autres données.

Fondamentalement, il s’agit de données d’accès au système de fichiers. Il est généralement très difficile à consulter et très souvent demandé, c’est donc une excellente chose pour votre système de mettre en cache. Vous pouvez voir la valeur actuelle en interrogeant à nouveau le système de fichiers proc :

cat /proc/sys/vm/vfs_cache_pressure

Output
100

Dans sa configuration actuelle, notre système supprime trop rapidement les informations d’inode du cache. Nous pouvons fixer ce chiffre à un niveau plus conservateur, comme 50, en tapant :

sudo sysctl vm.vfs_cache_pressure=50

Output
vm.vfs_cache_pressure = 50

Encore une fois, ceci n’est valable que pour notre session actuelle. Nous pouvons changer cela en l’ajoutant à notre fichier de configuration comme nous l’avons fait avec notre réglage du swappiness :

sudo nano /etc/sysctl.conf

En bas, ajoutez la ligne qui spécifie votre nouvelle valeur :

/etc/sysctl.conf

vm.vfs_cache_pressure=50

Enregistrez et fermez le fichier lorsque vous avez terminé.

Conclusion

En suivant les étapes décrites dans ce guide, vous aurez une certaine marge de manœuvre dans les cas qui, autrement, entraîneraient des exceptions hors mémoire. L’espace de swap peut être incroyablement utile pour éviter certains de ces problèmes courants.

Si vous rencontrez des erreurs OOM (out of memory), ou si vous constatez que votre système est incapable d’utiliser les applications dont vous avez besoin, la meilleure solution est d’optimiser vos configurations d’applications ou de mettre à niveau votre serveur.