ArchLinux下设置交换空间

1. 简介

Linux 将物理内存分为内存段，叫做页面。交换是指内存页面被复制到预先设定好的硬盘空间（叫做交换空间）的过程，目的是释放这份内存页面。物理内存和交换空间的总大小是可用的虚拟内存的总量。

1.1 交换空间

交换空间通常是一个磁盘分区（交换分区），但是也可以是一个文件（交换文件）。用户可以在安装 Arch Linux 的时候创建交换空间，或者在安装后的任何时间建立交换空间。交换空间可用于两个目的：

将虚拟内存扩大到超过已安装的物理内存的容量。
用于支持系统休眠。

电脑系统目前主要有三种挂起方式：

睡眠（Suspend to RAM）：将机器中大多数和RAM不相关的部件断电，电脑状态仅仅保存在RAM中。关闭多数外围设备，保留鼠标键盘等少数外围设备，以对用户操作进行快速响应。

休眠（Suspend to Disk）：将机器内容保存至交换空间并完全断电。再次开机时从硬盘读取交换空间进内存，恢复运行状态。和睡眠不同，休眠时不会耗电。

混合休眠（Suspend to Both）：将电脑状态保存进交换空间，但并不对电脑断电，而是引用睡眠机制，从而使未掉电的电脑能从内存中恢复。如果电脑掉电（断电且电池耗尽），系统也可以从硬盘的交换空间中恢复，尽管比从内存中恢复慢一些。

2. 交换分区

交换分区可以用大多数 GNU/Linux 分区工具（例如 fdisk, cfdisk 或图形化工具 GParted) 创建。

2.1 设置交换分区

将分区设置为交换分区：

1	sudo mkswap /dev/sdxy # /dev/sdxy 分区上的所有数据会丢失

2.2 启用交换分区

临时启用

1	sudo swapon /dev/sdxy

永久启用

首先查看交换分区的 UUID：

1	lsblk -no UUID /dev/sdxy

然后添加一个条目到 /etc/fstab 文件：

1 2	# /etc/fstab UUID=dev_sdxy_UUID none swap defaults 0 0 # dev_sdxy_UUID 为查到的 /dev/sdxy 的 UUID

这样配置后，以后每次启动系统时都会启用 /dev/sdxy 交换分区。如果想要此次不重启就启用，则可以用「临时启用」方法。

2.3 关闭交换分区

临时关闭

1	sudo swapoff /dev/sdxy

永久关闭

首先查看交换分区的 UUID：

1	lsblk -no UUID /dev/sdxy

然后注释掉 /etc/fstab 文件中对应的条目：

1 2	# /etc/fstab # UUID=dev_sdxy_UUID none swap defaults 0 0

3. 交换文件

相比于使用一个磁盘分区作为交换空间，使用交换文件可以更方便地随时调整大小或者移除。当磁盘空间有限（例如常规大小的 SSD）时，使用交换文件更加理想。

3.1 手动方式

创建交换文件

1 2	# 创建一个 512 MB 的交换文件 sudo dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1M count=512 status=progress

为交换文件设置权限

1
2
3

# 设置 600 权限是为了防止交换文件全局可读
# 交换文件全局可读是一个巨大的本地漏洞
sudo chmod 600 /swapfile

格式化交换文件

1	sudo mkswap /swapfile

启用交换文件

临时启用
1
sudo swapon /swapfile
永久启用

添加一个条目到 /etc/fstab 文件：
1
2
# /etc/fstab
/swapfile none swap defaults 0 0
这样配置后，以后每次启动系统时都会启用 /swapfile 交换分区。如果想要此次不重启就启用，则可以用「临时启用」方法。

关闭交换文件

首先要停用它：
1
sudo swapoff /swapfile
然后，如果 /etc/fstab/ 中有对应条目，需要注释/删除掉：
1
2
# /etc/fstab
# /swapfile none swap defaults 0 0
最后，如果确定交换文件 /swapfile 不再使用，也可以删除：
1
sudo rm -f /swapfile

3.2 自动方式

Linux 内核提供了两个内核模块用于压缩缓存页，再将压缩后的缓存页换入内存/交换空间，从而提高内存/交换空间的利用率。由于其需要先对缓存页进行压，因此会占用更多 CPU 资源，降低一些响应性能。

zram：在内存中提供了一个压缩块，内存可以保存更多的数据，代价是消耗更多的 CPU 。

它仍然比硬盘上的交换空间快得多。若一个系统经常使用交换空间，使用 zram 可以提高响应。使用 zram 也可以减少对磁盘的读写，当交换空间被设置到固态硬盘时，这可以增加固态硬盘的寿命。

zswap：可以带来相似的益处（和相似的代价）。两者不同的是 zswap 将页面压缩后换入交换空间，而 zram 则换入内存。

因此，相较于 zswap，zram 的响应是更快的。

3.2.1 zram-generator

zram-generator 项目使用 Rust 编写，主要用于创建 zram 设备，即在内存中划分出一个或多个交换分区，用于缓存压缩后的页面。

首先安装 zram-generator。

1	sudo pacman -S zram-generator

然后创建并编缉配置文件 /etc/systemd/zram-generator.conf。

该配置文件模板如下：

# This file is part of the zram-generator project
# https://github.com/systemd/zram-generator

[zram0]
# This section describes the settings for /dev/zram0.
#
# The maximum amount of memory (in MiB). If the machine has more RAM
# than this, zram device will not be created.
#
# "host-memory-limit = none" may be used to disable this limit. This
# is also the default.
host-memory-limit = 9048

# The fraction of memory to use as ZRAM. For example, if the machine
# has 1 GiB, and zram-fraction=0.25, then the zram device will have
# 256 MiB. Values in the range 0.10–0.50 are recommended.
#
# The default is 0.5.
zram-fraction = 0.10

# The maximum size of the zram device (in MiB).
#
# If host-memory times zram-fraction is greater than this,
# the size will be capped to this amount;
# for example, on a machine with 2 GiB of RAM and with zram-fraction=0.5,
# the device would still be 512 MiB in size due to the limit below.
#
# The default is 4096.
max-zram-size = 512

# The compression algorithm to use for the zram device,
# or leave unspecified to keep the kernel default.
compression-algorithm = lzo-rle

[zram1]
# This section describes the settings for /dev/zram1.
#
# host-memory-limit is not specified, so this device will always be created.

# Size the device to a tenth of RAM.
zram-fraction = 0.1

# The file system to put on the device. If not specified, ext2 will be used.
fs-type = ext2

# Where to mount the file system. If a mount point is not specified,
# the device will be initialized, but will not be used for anything.
mount-point = /run/compressed-mount-point