Espace d'échange (swap)

L'espace d'échange, plus généralement appelée ou simplement swap, est une zone d'un disque dur faisant partie de la mémoire virtuelle¹⁾ de votre ordinateur. Il est utilisé pour décharger la mémoire vive physique (RAM) si elle se remplit trop.

L'espace d'échange, dans Ubuntu, se trouve généralement sous une forme de partition de disque dur – on parle alors de partition d'échange.
Il peut aussi se présenter sous forme de fichier – on parle alors de fichier d'échange.

Par défaut, Ubuntu calcule et s'attribue automatiquement un espace d'échange suffisant ou recommandé lors de son installation. Il n'est pas nécessaire d'effectuer des tâches supplémentaires pour assigner un espace d'échange minimum à Ubuntu. Cependant, évaluer ses besoins en espace d'échange peut mieux rationaliser vos ressources.

Le présent document se veut être une présentation succincte de ce qu'est l'espace d'échange dans Ubuntu et des méthodes pour créer, modifier et supprimer de l'espace d'échange.

La mémoire vive physique (RAM) de l'ordinateur est utilisée pour stocker des données en cours de traitement.
Si celle-ci se remplit presque entièrement mais que votre ordinateur a tout de même besoin de ressources pour procéder à des traitements, Linux décidera de déplacer des fichiers de la RAM dans la Swap.
L'espace d'échange agit ainsi en tant qu'extension de votre RAM, et contiendra les données peu utilisées.

Notez cependant deux inconvénients de la Swap :

• L'accès à la Swap est plus lent que pour la RAM. De plus, l'utilisation de l'espace d'échange ralentit significativement le système
• L'utilisation du disque dur pour la Swap entraîne une activité permanente du disque dur (bruits de "grattements"), et une usure prématurée du matériel, notamment pour les disques SSD.

De ce fait, l'espace d'échange ne doit pas être considéré comme un remplacement de votre mémoire vive physique, mais plutôt comme un mécanisme d'appoint.

Il n'y a pas à proprement parler qu'une seule règle définissant la quantité d'espace à allouer à la zone d'échange, qu'elle soit sous forme de partitions ou de fichiers. Beaucoup de conditions entrent dans les facteurs influençant ce choix. Cependant, compte tenu des capacités des ordinateurs modernes, on peut relever des recommandations généralement acceptées :

• Votre ordinateur dispose de 1 Gio de RAM ou plus ? Allouez un espace d'échange de 1× à 1,5× la taille de votre RAM ;
• Votre ordinateur dispose de moins de 1 Gio de RAM ? Allouez un espace d'échange de 1,5× à 2× la taille de votre RAM.

• L'utilisation de programmes gourmands en ressources (LibreOffice, des jeux tels AlienArena, ou des logiciels de montage vidéo tels Cinelerra). La Swap libérera la Ram des ressources non réellement exploitées.
• L'Hibernation (mise en veille prolongée) : elle permet de copier l'intégralité de la Ram sur le disque, pour sauvegarder l'état actuel de votre ordinateur et l'éteindre complètement.
  Une partition d'échange au moins aussi grande que la quantité de votre mémoire vive est requise pour profiter de cette fonctionnalité. ²⁾
• Circonstances imprévues : Des évènements imprévisibles peuvent survenir lors de l'utilisation de votre système (un programme ayant une fuite de mémoire, une action qui a besoin davantage de mémoire pour un court laps de temps ou une combinaison de ces événements). Disposer d'un espace d'échange vous offre un sursis pour localiser le problème ou, à tout le moins, terminer votre travail en cours.

Il est possible d'utiliser la même partition SWAP pour plusieurs distributions Linux installées en multi-boot sur le même PC. Cependant dans ce cas, il ne sera pas possible d'hiberner (L'utilisation de la Swap supprimera les informations d'hibernation).

Plus d'un espace d'échange peuvent être affectés à votre système Ubuntu. De plus, chacun de ces espaces peut être utilisé de manière inégale. Pour connaître les espaces d'échange actuellement activés dans votre système Ubuntu et leur niveau d'utilisation, utilisez la commande swapon de la façon suivante :

swapon -s

Elle vous ressortira quelque chose comme :

Filename				Type		Size	Used	Priority
/dev/sda3                               partition	5241852	0	-1
/file.swap                              file		524284	0	-2

Ce tableau retourne les informations suivantes :

• Filename : le nom du fichier ou de la partition utilisée en tant qu'espace d'échange ;
• Type : le type d'espace d'échange (un fichier [file] ou une partition de disque dur [partition]) ;
• Size : la taille réservée à cet espace d'échange, en octets ;
• Used : la quantité d'espace utilisée dans cet espace d'échange, en octets ;
• Priority : la priorité d'utilisation de cet espace d'échange. Un espace ayant une plus haute priorité sera utilisé en premier.

Les commandes swapon/swapoff permettent respectivement d'activer ou désactiver le swap sans redémarrage du système.

• Pour désactiver toutes les Swaps :

  sudo swapoff -a

• Pour toutes les activer :

  sudo swapon -a

• Pour activer uniquement la partition de Swap présente sur /dev/sda6 :

  sudo swapon /dev/sda6

• Pour la désactiver :

  sudo swapoff /dev/sda6

Vous pouvez alors vider la Swap en lançant successivement :

sudo swapoff -a
sudo swapon -a

Le déclenchement de la Swap est réglée sur la quantité de Ram libre. (En pourcentages)

Par défaut, Ubuntu est réglé de cette façon :

À partir de 40% d'utilisation de la RAM (donc 60% de libre), le noyau peut se délester sur la swap.

On peut le vérifier grâce à la commande :

cat /proc/sys/vm/swappiness

qui vous ressortira la valeur 60.

Pour régler l'utilisation de la Swap à 20% de RAM libre, il suffit de lancer :

sudo sysctl vm.swappiness=20

Il faut désactiver puis réactiver la Swap pour appliquer les changements :

sudo swapoff -av

(Le a sélectionne toutes les Swaps, le v affiche plus de détails) ce qui donne par exemple :

swapoff sur /dev/ramzswap0
swapoff sur /dev/sda6

Puis

sudo swapon -av

Pour que ces changements deviennent permanents (à chaque démarrage), vous devez éditer le fichier /etc/sysctl.conf et y ajouter la ligne suivante :

vm.swappiness=20

Afin d'ajouter davantage d'espace d'échange utilisable par votre système Ubuntu, nous vous recommandons la création de fichiers d'échange.

Les fichiers d'échange ont quelques avantages par rapport aux partitions d'échange. D'abord, leur ajout ou suppression n'a pas d'impact sur la table des partitions du disque dur, ce qui limite les possibles pertes de données liées au repartitionnement d'un disque dur. De cette facilité, il est aisé d'attribuer à la volée plus ou moins d'espace d'échange selon les besoins, qu'ils soient temporaires ou non. Enfin, même s'ils sont stockés dans un système de fichiers, les fichiers d'échange sont exploités directement par le noyau Linux; l'utilisation d'un espace d'échange, sous forme de partition ou de fichier, devrait être identique quant aux performances.

Cependant, un fichier d'échange ne peut pas être utilisé dans le cadre d'une mise en veille prolongée (hibernation). Pour cette utilisation, il vous faudra attribuer l'espace d'échange sous forme de partitions.

Pour créer un fichier d'échange :

1. Depuis un compte d'administrateur, ouvrez un terminal ;
2. Utilisez fallocate pour réserver un bloc d'espace disque à attribuer à votre espace d'échange :

   sudo fallocate -l <taille du fichier en octets> <nom du fichier>

   • Le paramètre -l indique la taille (length) en octets qui doit être réservée pour l'espace d'échange. fallocate reconnaît aussi quelques suffixes, tels m et g, pour préciser des tailles en mibi-octets ou gibioctets. Par exemple, pour réserver 512 Mio, indiquez 512m ; pour réservez 1 Gio, indiquer 1g ;
   • Le nom du fichier doit contenir le chemin absolu vers l'emplacement de celui-ci. Sinon, il sera créé dans le répertoire courant ;
   • Exemple : pour créer un fichier de 512 Mio nommé file.swap et situé à la racine d'Ubuntu, on utilisera la commande suivante :

     sudo fallocate -l 512m /file.swap

     Consultez le manuel de fallocate (man fallocate) pour plus d'informations.

3. Modifiez les permissions sur cet espace afin qu'il ne soit directement lisible que par le système. Utilisez la commande chmod :

   sudo chmod 600 <nom du fichier>

   • Encore une fois, <nom du fichier> représente le nom du fichier qui vient d'être créé, avec son chemin absolu si nécessaire ;
   • Par exemple, pour changer les permissions sur le fichier file.swap situé à la racine d'Ubuntu, on utilisera la commande suivante :

     sudo chmod 600 /file.swap

4. Définissez ce fichier en tant qu'espace d'échange. Pour ce faire, utilisez la commande mkswap :

   sudo mkswap <nom du fichier>

   • Par exemple, pour définir un espace d'échange sur le fichier file.swap situé à la racine d'Ubuntu, on utilisera la commande suivante :

     sudo mkswap /file.swap

5. Activez la prise en charge de ce nouvel espace d'échange. Utilisez la commande swapon :

   sudo swapon <nom du fichier>

   • Par exemple, pour activer la prise en charge de l'espace d'échange sur le fichier file.swap situé à la racine d'Ubuntu, on utilisera la commande suivante :

     sudo swapon /file.swap

Vous pouvez utiliser les outils de partitionnement en mode graphique fournis avec Ubuntu : Gparted (Qtparted pour Kubuntu) pour créer/modifier/redimensionner vos partitions, à condition que celles-ci ne soient pas en cours d'utilisation par le système.

Si vous avez besoin de modifier une partition utilisée par le système en permanence, utilisez un live-cd.

Le live-cd utilise la partition swap du système (si elle existe). Pour pouvoir la modifier (ou modifier la partition étendue parente), il vous faudra désactiver le swap (dans gparted : Menu Partition > désactiver le swap).

Il existe plusieurs outils en ligne de commande pour gérer vos partitions, les plus connus étant fdisk et cfdisk. Ces outils s'utilisent avec les mêmes précautions et restrictions que celles indiquées ci-dessus pour gparted.

La commande mkswap permet de définir une partition ou un fichier comme espace d'échange. Exemple pour définir la partition /dev/sda6 comme partition d'échange :

sudo mkswap /dev/sda6

Vous pouvez ensuite activer la partition d'échange avec :

sudo swapon /dev/sda6

Pour rendre cette modification permanente vous devrez également modifier votre fichier /etc/fstab pour y modifier ou ajouter une ligne du type :

# /dev/sda6
UUID=db245df9-851d-695b-a3f7-d40f039a6cc6 none            swap    sw      0      0

Et afin que vos mises en veille et hibernations se produisent correctement, vous devrez de même modifier le fichier /etc/initramfs-tools/conf.d/resume pour y renseigner le bon UUID :

RESUME=UUID=db245df9-851d-695b-a3f7-d40f039a6cc6

et ensuite, le faire prendre en compte par le système :

sudo update-initramfs -u -k $(uname -r)

Il vaut mieux, après cela, redémarrer la machine.

sudo blkid /dev/sda6

GRUB_CMDLINE_LINUX="resume=UUID=<votre_uuid>"

Puisque l'espace d'échange se trouve dans le disque dur, ceci peut causer quelques problèmes de performances dans un système l'utilisant massivement, car le système peut essayer de lire et écrire à la fois des pages mémoire dans l'espace d'échange et des fichiers situés ailleurs dans le disque dur. Une manière de réduire cet effet de compétition d'accès aux ressources du disque dur consiste à fractionner l'espace d'échange sur plusieurs disques durs physiques. Ainsi, l'espace d'échange étant partagé entre plusieurs périphériques, la compétition pour l'accès aux ressources est réduite – voire éliminée.

• Ubuntu Forum SwapFaq (en)
• Linux add a swap file howto (en)

Contributeurs : foustala, laurentb, krop, huit_six, claudiux, SeTtHe, fnx, les contributeurs de la documentation d'Ubuntu