Strona używa cookies (ciasteczek). Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianach ustawień. Korzystając ze strony wyrażasz zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.    X

LINUX i wykorzystanie RAM – FAKTY I MITY

Celem tego artykułu jest przeprowadzenie analizy wykorzystania pamięci Ram i SWAP w systemie linux. Temat ten jest pewnego rodzaju areną, na której użytkownicy systemu Windows oraz różnych dystrybucji linuxa sprzeczają się na temat „zasobożerności” w/w systemu. Do przeprowadzenia badania wykorzystam „wiekowy” komputer oraz system Opensuse 11.2.

Parametry komputera:
Procesor: AMD Athlon 1800 xp,
Pamięć: 768DDR (133), dwie kości (512)+(256),
Partycja wymiany ustawiona na 1.1GB. (wartość ustawiona automatycznie przez program partycjonujący),
Inne parametry są zbędne (prędkość dysków, czas dostępu do pamięci itp. sobie darujemy).

I) Uruchamiamy i zapychamy

Zamieszczony powyżej zrzut ekranu przedstawia system zaraz po uruchomieniu z włączonym Conky, konsolą i programem do robienia zrzutów ekranu. Jak wiać system wykorzystuje w przybliżeniu 160 mb. Różnica między wskazaniami Conky, a danymi free -m wynika z braku odświeżania tego parametru. Druga sprawa, to stała różnica, która występuje między wskazaniami free -m, a danymi z Conky (wartość stałej różnicy to „u mnie” ~10mb).

Przechodzimy do „zapychania pamięci”. Odpaliłem kilka programów, które widoczne są na pasku zadań (zrzut ekranu nr.2). Ciekawa sytuacja zaczyna się dziać po przekroczeniu mniej więcej 40-45 % pamięci ram. System zaczyna ładować dane do Swap. Dlaczego, przecież zostało nam mnóstwo pamięci do wykorzystania? Może wskazania Conky są błędne, a system ładuje dane na partycję wymiany bo wykorzystał wolną pamięć?

Można to sprawić komendą TOP. Na zrzucie ekranu nr.2 widzimy, że procentowa wielkość wykorzystania pamięci jest taka sama jak w Conky ~54-55%. W tej sytuacji musimy zastanowić się, dlaczego system właśnie w taki sposób zarządza pamięcią i partycją wymiany. SWAP jest przestrzenią, która stanowi rozszerzenie pamięci i wykorzystywana jest w przypadku dużego przeładowania pamięci RAM. O tym, jak jest duża „zajętość” RAMu decyduje kernel, a dokładnie jego parametr „swappiness”. Jest on odpowiedzialny za to, z jaką „przysłowiową łatwością” system wykorzystuje SWAP. Jeżeli parametr „swappiness” ma wysoką wartość, to system z wielką chęcią korzysta z partycji wymiany, rezerwują w ten sposób RAM do późniejszego wykorzystania (na przysłowiową czarną godzinę). W przypadku niskiej wartości tego parametru system korzysta wyłącznie z Ramu zapychając go całkowicie, po czym w sytuacji braku wolnej pamięci, ładuje w swap (zamulając komputer- pamiętajmy, że przeciętny dysk twardy jest ~100 razy wolniejszy od RAMu)(Nie biorąc pod uwagę dysków SSD).
Aby zobaczyć, jak ustawiony jest parametr swappiness w systemie należy wykonać polecenie:

cat /proc/sys/vm/swappiness

W standardowych dystrybucjach parametr ten ustawiony jest na 60, co oznacza, że system mocno wykorzystuje przestrzeń swap, rezerwując RAM na wcześniej wspomnianą czarną godzinę. W przypadku Opensuse 11.2 wielkość parametru jest standardowa i wynosi wcześniej wspomniane „60” (ustawienia można modyfikować między 0-100, ale to już modyfikujcie na własną rękę, ja posypałem kiedyś system takim kombinowaniem i teraz nie chce mi się ryzykować).

Wróćmy do rozważania na temat „swappiness”, jeżeli jego wartość równa się 60, a zakres modyfikacji jest w przedziale [0-100], wówczas możemy przyjąć tą watorść jako procentową. W moim przypadku (40%+60%=całość RAM) gdzie po przekroczeniu 40% pamięci system zaczyna rozdzielać dane między RAM i SWAP. Wcześniej wspomniałem, iż system zaczął korzystać ze Swap w momencie przekroczenia 40-45% pamięci.

Sprawdziłem to drugi raz i wyszło, że po przekroczeniu ~340 MB Ramu, system załadował pierwsze dane na swap.

Posłużymy się danymi z free -m;

Ilość wykrytej pamięci- 752
752x40%=300.8
752x45%=338,4

Z obliczeń wynika, że moje wcześniejsze założenie nie do końca było słuszne (40/60), ponieważ obserwacje i obliczenia wskazują, że system zaczyna dzielić między RAM, a SWAP po przekroczeniu ~338-340 mb pamięci co stanowi 45% wykrywanego RAM'u. (Załóżmy, że moje wcześniejsze założenia są słuszne i przyjmiemy 5 % margines błędu)

Przechodzimy do drugiej części mojego rozważania na temat wykorzystani pamięci RAM. Jeżeli system po przekroczeniu 45 % pamięci zaczyna wspomagać się SWAP, czy jest to dobre rozwiązanie? Ja osobiście nie odczułem wielkiego spadku wydajności wynikającego z takiego sposobu zarządzania pamięcią (pewnie ze względu na małą ilość danych odczytywanych z swap). Większy dyskomfort wynika ze słabego procesowa.

II) Wykorzystanie „vmstat”.

Vmstat to program dostępny „chyba” w każdej dystrybucji linuxa. Program uruchamiamy w konsoli bez uprawnień root. W zamieszczonym powyżej zrzucie eknanu nr. 3 widzimy wynik użycia vmstat z parametrami 3 i 30, gdzie 3 to interwał trzy sekundowy, a 30 ilość wywołań.

Więcej informacji (man vmstat)
procs: r – ilość oczekujących procesów w kolejce na przedzielenie procesora,
memory: swapd - wielkość wykorzystanej pamięci swap,
memory: free - ilość wolnej pamięci,
swap: si - ilość bloków pamięci wczytywanych ze swap,
swap: so - ilość bloków pamięci zapisywanych do swap,
io: bi - ilość bloków danych wczytywanych z dysku,
io: bo - ilość bloków danych zapisywanych na dysk,
cpu: id - czas bezczynności procesora (wyrażony w %),
cpu: wa - czas procesora spędzony w oczekiwaniu na zakończenie operacji I/O np. pisanie lub czytanie z dysku (wyrażony w %),
cpu: sy - czas procesora spędzony na realizację zadań systemu (wyrażony w %),
cpu: us - czas procesora spędzony na wykonaniu programów nie będących elementem systemu (wyrażony w %).

Wartości „vmstat” służą nam do ustalenia co „zamula nasz komputer

- za słaby procesor?,
- za mała ilość RAMu?,
- czy zbyt wolny dysk?.

Oczywiście spróbujemy odpowiedzieć na pytanie „czy mam za mała ilość ramu”. W tym celu zinterpretujemy jedynie trzy parametry (memory: free, memory: swapd oraz swap: SI, SO). Przejdźmy do interpretacji danych zawartych na screenie nr 3. Jeżeli wartość „mem. Free” jest mała, a wartość „mem swapd” duża, oznacza to że system mocno wykorzystuje RAM i SWAP (za mała ilość pamięci). W moim przypadku obie wartości są małe. Free (wartość ~ 21 mb i jej zmiany w kolejnych wywołaniach programu) natomiast Swap ~24mb. Jeżeli do wartości free dodamy buffor i cache otrzymamy realna wartość wolnej pamięci. Po dodaniu można śmiało stwierdzić, że wolna ilość pamięci jest wystarczająca.
W tej sytuacji wykorzystamy parametry swap: SI i SO.
Swap „SI” informuje o ilości stron pamięci wczytanych z SWAP do RAMu, a „SO” o ilości stron pamięci zapisywanych z RAMu do swap. Jeżeli obie wartości są wysokie oraz pamięć jest mocno wykorzystywana, wskazuje to na zbyt małą ilość pamięci RAM (system w tej sytuacji musi często zapisywać i odczytywać strony z partycji wymiany).
Jak to wygląda w moim przypadku?

Wartości zawarte w kolumnach SO i SI (zrzut ekranu nr.3) w większości są zerowe. Jedynie w linijce nr.10 widzimy skok do poziomu SO 29 i SI 11 spowodowany uruchomieniem menadżera plików Dolphin. No i jak to teraz wszystko interpretować? Wartości w kolumnach SI i SO są nie wielkie no, ale są!!

Sytuacja ta nie jest spowodowana zbyt małą ilością RAMu, a sposobem w jakim system zarządza pamięcią. W tej sytuacji mogę śmiało stwierdzieć, że ramu jest wystarczająca ilość. Pamiętajmy jednak, że gdyby było go więcej np. 2 gb system nie korzystał by z partycji wymiany w ogóle.

III) Wnioski:

1) Ilość Ramu jest wystarczająca!! - FAKT
2) System zarządzania pamięcią linuxa, stara się w jak najlepszy sposób gospodarować zasobami pamięci dzieląc ją między RAM, a Swap co w pewien sposób wpływa na spadek prędkości komputera i komfortu pracy, ale dzięki temu przez dłuższy czas unikamy totalnego „zamulenia” komputera. FAKT
3)Stwierdzenia, że linux (Ubuntu,Suse itp.) wymagają 2gb RAMu wynika z błędnej interpretacji danych zawartych w Top czy free (buffor, cache). MIT 2 gb - obalony
4)Im więcej pamięci tym lepiej (unikamy wchodzenia na swap)- FAKT
5)Osoby posiadające 1gb ramu i więcej mogą zmniejszyć parametr „swappiness” lub zaryzykować i wyłączyć go całkowicie.

Opracowanie to napisałem na podstawie swoich przemyśleń i wniosków, które mogą być błędne. Proszę więc o wyrozumiałość i zachęcam do rozmowy oraz sprawdzenia wykorzystania pamięci u siebie (na dowolnej dystrybucji).

Pozdrawiam,
Maciej M.

 

Komentarze

0 nowych
borzole   4 #1 01.10.2010 13:10

Dodam tylko, że wartość parametru swappiness można ustawić (przynajmniej w Fedorze) w pliku:

/etc/sysctl.conf

# 0-100, domyślnie 60
vm.swappiness = 0

  #2 01.10.2010 13:48

z ciekawości na ile takie distra serwerowe jak centos mają ustawione swappinness ??

Karach   3 #3 01.10.2010 14:22

Ciekawy wpis, ale na litość, uprasza się autorów o czytanie własnych tekstów przed ich wysłaniem! Kwiatki takie jak "ZałUżmy" naprawdę rażą w oczy. :P

B_S_E   3 #4 01.10.2010 14:29

Przepraszam, poprawiłem. Brak słownika w FF i kwiatki wychodzą. ^^

command-dos   17 #5 01.10.2010 14:30

Ja z 512+256 ustawiłem sobie vm.swappiness=80 i dodatkowo zainstalowałem swapd. To drugie (swapd) jest przydatne wtedy, gdy mamy małego swapa i jest opcja, że się zapcha. Wtedy tworzy się dodatkowy pliczek wymiany i system korzysta z tej dodatkowej pamięci wymiany... Przy małej ilości pamięci zauważyłem, że warto podwyższyć parametr swappiness, bo przy korzystaniu ze swapa nie ma wrażenia, że komp zdechł - już kilka razy tak mi się zdarzyło - ale to także moje przemyślenia, które w moim przypadku chyba zdały egzamin.

  #6 01.10.2010 14:58

@borzole | 01.10.2010 13:10 :
Plik /etc/sysctl występuje pewnie w prawie każdej dystrybucji, jak nie w każdej. Nawet w Gobo Linux występuje(tyle tylko, że GoboLinux obsługuje atrybut ukryty znany z Windows).

B_S_E   3 #7 01.10.2010 15:00

@Command-dos,
To jest dobre rozwiązanie, ponieważ system ładuje do swap małe ilości danych, a większość pozostaje na RAM dlatego nie odczuwa się „zamulania systemu”.
Próbowałeś pracy z „swappiness” na 0?

roobal   14 #8 01.10.2010 16:28

@B_S_E

Też chciałem o tym dziś napisać ale mnie ubiegłeś :) Nic nie szkodzi, świetna robota :) Może w końcu ludzie zrozumieją, jak wykorzystawana jest pamięć w Linuksie, zresztą nie tylko w Linuksie ale i innych systemach uniksopodobnych :)

Pozdrawiam!

WODZU   16 #9 01.10.2010 16:42

A mnie zastanawia jedno. Skoro system rezerwuje część RAMu jak to było napisane "na czarna godzinę" to kiedy następuje ta czarna godzina? Po zapełnieniu partycji SWAP?

B_S_E   3 #10 01.10.2010 17:12

Swappiness jest ustawieniem serwerowym. Czarna godzina nastąpić może w sytuacji w której np. do serwera podłączy się ogromną ilość użytkowników.
I teraz 2 możliwości (teoretyczne)
1) serwer ładuje dane TYLKO do RAMU. Nadchodzi godzina "zero" podłączają się ludzie i zaczyna być problem, wszystko ładuje się na sawp i z niego jest odczytywane (co bardzo zamula serwer)
2) Server ładuje dane po części na ram i na swap. Mamy w ten sposób zarezerwowane miejsca na ramie. Takie rozwiązanie na pewno wpływa na szybkość, ale to jest pewnego rodzaju złoty środek który sprawia, że obciążenie nie jest aż tak odczuwalne.
Poza tym, nie wiem jak mam to wytłumaczyć . ^^ niech się jakiś informatyk wypowie….

TheUsh   7 #11 01.10.2010 17:16

@WODZU:
Czarna godzina pewnie następuje wtedy, gdy system nie może znaleźć odpowiedniej ramki "ofiary", którą można by zrzucić na dysk, aby zrobić miejsce na załadowanie potrzebniejszych danych, a za razem te już przechowywane w pamięci operacyjnej są również ważne i nie opłacało by się ich zapisywanie na dysk.

BTW. Sytuacja w której swap by się zapchał, a w RAMie by było miejsce, jest raczej mało prawdopodobna. Przy dużym obciążeniu systemu, to raczej RAM pierwszy się zapełni, bo swap służy jako magazyn danych niemieszczących się w pamięci głównej ;)

TheUsh   7 #12 01.10.2010 17:44

@B_S_E:
"System zarządzania pamięcią linuxa, stara się w jak najlepszy sposób gospodarować zasobami pamięci dzieląc ją między RAM, a Swap co w pewien sposób wpływa na spadek prędkości komputera"

Nie do końca wpływa to na spadek prędkości ;) Wręcz przeciwnie - na pecetach może przyczynić się do poprawy szybkości.
Otóż algorytm wymiany stron zrzuca na dysk głównie te strony, które są nieużywane i utrzymywanie ich w pamięci do niczego się nie przydaje. Proces transferu stron na dysk odbywa się przeważnie wtedy gdy komputer się "nudzi", więc o zauważalnym spadku wydajności być nie może.
Takie podejście gwarantuje natomiast szybsze wczytanie się pamięciożernych programów, gdyż jest więcej wolnej pamięci. Gdyby system nie zrzucał w wolnym czasie nieprzydatnych danych na dysk, to musiał by to zrobić w czasie wczytywania jakiegoś pamięciożernego programu, co by obniżyło znacznie prędkość jego uruchomienia :)

command-dos   17 #13 01.10.2010 17:52

@B_S_E - nie próbowałem, ale przy takiej ilości RAM'u mogłoby to zakończyć się zwiechą systemu - ale czemu nie, przetestuję w poniedziałek przy kawie...

B_S_E   3 #14 01.10.2010 18:01

@TheUsh - dzięki za objaśnienie.

@command-dos - Mnie chodzi po głowie sprawdzenie jak to wygląda i działa przy małej ilości RAM’u (np.256). Zwiechą to może nie, ale zamuleniem totalnym na pewno^^.

Razi   5 #15 01.10.2010 19:35

Dobrze prawi, nalać mu miodu mości gospodarzu!

Ja się zastanawiam nad całkowitym wywaleniu SWAPa przy 2 GB, albo zmniejszeniu go do 512 MB. Nigdy bardziej niż na 100 MB go nie obciążyłem i to przypadkowo, gdy uruchomiło mi się wszystko co miałem w folderze Pobrane:D

Ubu 8.04 zainstalowałem na 128 MB RAM i śmigał płynnie.

Jim1961   7 #16 01.10.2010 21:18

a niech się ktoś wypowie jak to się ma w porównaniu do pliku wymiany w windows'ach

dragonn   10 #17 01.10.2010 21:31

Jeżeli już się zdarzy że system zacznie ładować do swapu to polecam zrobić:
sudo swapoff -a && sudo swapon -a
Spowoduje to wyczyszczenie swap, oczywiście możemy to zrobić tylko kiedy mamy wystarczająco wolnego ramu. Można w ten sposób odmulić system bez wykonywania rebootu.

B_S_E   3 #18 01.10.2010 23:20

Razi - zostaw swap lepiej żeby był, nawet te 512mb.
Jeżeli ktoś się zna to niech napisze jak „zarządza pamięcią” Windows bo ogólnie mam wrażenie, że dużo bardziej „ora” dyskiem (przynajmniej u mnie).


RubasznyRumcajs   6 #19 02.10.2010 01:44

vm.swappiness=1
vm.vfs_cache_pressure=10

i dzieki temu system bedzie nieco szybszy :) (tj. bardziej responsywny)

  #20 02.10.2010 12:10

A że tak zapytam, jaka to dystrybucja i wersja KDE jest na pierwszym obrazku w tekście?

B_S_E   3 #21 02.10.2010 12:21

Dystrybucja: Opensuse 11.2
KDE chyba 4.3 – nie pamiętam nawet bo na co dzień korzystam z XFCE. :)

  #22 02.10.2010 12:28

Tak podejrzewałam. Dziękuje.

Airborn   8 #23 02.10.2010 13:50

Świetny artykuł! Bardzo ciekawa analiza, nie pozostaje mi nic innego jak pogratulować i czekać na dalsze ciekawe wpisy;)

michal7642   3 #24 02.10.2010 22:49

muszę przyznać, że zamieściłeś ciekawy wpis. Daje to ludziom, dla których Swap i RAM w linuxie nie są do końca jasną stroną, obraz w jaki sposób zarządza nimi system. Gdy będę miał trochę wolnego czasu, na pewno sprawdzę jak to się ima mojego GNU/Linuxa. Cieszę się, że podzieliłeś się z nami swoimi spostrzeżeniami. Czekam na więcej ciekawych artykułów z Twojej strony :) :P

  #25 04.10.2010 16:11

Wszystko zależy od tego co robimy,w typowych zastosowaniach wystarczy 1 GB ram,sam Linux,czy Win XP uruchomi się nawet na 256 MB ram,ale gdy załadujemy przeglądarkę,ta wymaga nawet ok. 160 MB ram,dawno minęły czasy prostych stron www,to dzisiejsze programy są łase na pamięć,załadujemy program pocztowy,znowu potrzeba dodatkowe 50,60 MB,odtwarzacz muzyki 4-6 MB
Gry wymagają 2 GB a nawet więcej,nie wiem jak to w przypadku Visty czy Seven,ale im więcej mamy włączonych bajerów,tym więcej ramu potrzeba,w przypadku Linuxa odbajerowane KDE potrzebuje nawet 80 MB ram

B_S_E   3 #26 05.10.2010 10:27

:) Xp bardziej łakome na pamięć :), 1 gb ramu na linuxie przy normalniej pracy jest bardzo ciężko zapachać.

  #27 14.01.2011 19:04

Ja tak sobie myślę że z 80MB ramu to spokojne na rezerwę wystarczy, tzn. przy:
- 2GB RAMu (jakieś 3-4% swapinnesu)
- 256KB RAMu (jakieś 20-30% swapinnesu)

  #28 01.01.2012 08:29

ja jak by co to wartość ustawiłem na 50 w /proc/sys/vm/swappiness

  #29 01.01.2012 08:32

ja jak by co , to wartość ustawiłem na 50 w pliku /proc/sys/vm/swappiness

  #30 03.01.2012 08:06

sysctl vm.swappiness=50

  #31 28.05.2013 21:25

Witam, 2 uwagi: to, że system używa swapa, to nie znaczy, że go używa :) Np.: mamy wczytane programy, komputer w wolnym czasie zrzuca je/bloki do swapa nie kasując ich z ramu. Dopiero gdy brakuje ramu na następny program/dane, część bloków zostaje z ramu zwolnionych.

Pod windowsem jest plik pagefile.sys, można ich zrobić wiele na różnych dyskach, można wyłączyć stronicowanie przez wpis w rejestr: [HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\Memory Management] "DisablePagingExecutive"=dword:00000000 co nie znaczy, że windows przestał używać stronicowania :) Nie wiem, czy pod pingwinej jest podobnie ale .. stronicowane są dane przetwarzane przez programy, jeżeli jest mało ramu, to program może być z niego skasowany i .. doczytany później ponownie z dysku (uruchomiony program cały czas ma "otwarty" plik na dysku). Z ciekawostek: w systemach 32bitowych nie ma technicznej możliwości, żeby na 1 program przeznaczyć więcej niż 2GB ramu i 2 GB swapa. 2,5 roku od artukułu i widać jak się świat zmienił, standardem w komputerach zrobiło się 8-16 GB ramu, wiele problemów natury ram .. odeszło. Pozdrawiam

  #32 16.10.2014 09:36

@revvv (niezalogowany): Właśnie na 60, to zabezpieczenie przez zamuleniem serwera, na komputerze domowym wartość 20 - 30 jest bezpieczna.