Đây là cách dễ dàng để thêm bộ nhớ ảo (hoán đổi) vào Raspberry Pi của bạn
Raspberry Pi có một số lượng RAM hạn chế và không thể bổ sung thêm vì nó là một máy tính bo mạch đơn. Pi 3 chỉ có 1GB RAM. Pi 4, tùy thuộc vào kiểu máy có RAM lên đến 8GB. Các ứng dụng phần mềm đôi khi đòi hỏi nhiều bộ nhớ hơn. Hầu hết thời gian yêu cầu bộ nhớ này là một sự tăng đột biến ngắn. Khi điều này xảy ra, Raspberry Pi sẽ “đóng băng” hoặc “sập” do bộ nhớ hạn chế. Sự cố cũng có thể dẫn đến thẻ SD bị hỏng, dẫn đến mất dữ liệu.
Để tránh khả năng xảy ra sự cố, bộ nhớ ảo dưới dạng hoán đổi có thể được cấu hình trên Pi. Cần thêm đúng số lượng cần thiết trên thiết bị chính xác để có thể tận dụng tối đa. Toàn bộ quá trình được giải thích một cách có hệ thống với các hướng dẫn cho các hệ điều hành khác nhau.
Mục Lục
Hiểu cách thức hoạt động của quá trình bộ nhớ
RAM là bộ nhớ vật lý. Trên Pi 4, nó nằm bên cạnh bộ xử lý. Trên Pi 3, RAM được đặt ở phía dưới cùng của bảng mạch in. Không giống như các bo mạch chủ thông thường, RAM trên Raspberry Pi được hàn vào bo mạch để hạn chế khả năng tăng dung lượng của nó.
Khi một ứng dụng phần mềm được chạy, nó sử dụng một phần RAM để hoạt động. Hãy coi một trình duyệt là một ví dụ. Khi một trang web được tải trong một tab, nó sẽ lưu dữ liệu trang đó trong RAM cùng với bộ nhớ cần thiết để chạy chương trình trình duyệt. Khi nhiều tab được tải hơn, bộ nhớ RAM sẽ được lấp đầy. Nếu không có bộ nhớ ảo, đến một lúc nào đó RAM sẽ hết dung lượng và hoàn toàn không tải được tab mới. Việc duyệt các tab hiện có cũng sẽ chậm lại đáng kể do không còn bộ nhớ trống cho các thao tác cơ bản. Tại thời điểm này, Pi sẽ ngừng phản hồi và cách duy nhất để đưa nó trở lại là thông qua chức năng đạp xe (tắt và bật).
Việc tắt máy ngẫu nhiên này có thể gây ra sự cố nghiêm trọng, đặc biệt là khi hệ điều hành trên thẻ SD. Thẻ có thể bị khóa ở trạng thái “chỉ đọc” hoặc trong trường hợp xấu nhất, sẽ bị hỏng hoàn toàn. Đây là khi xảy ra mất toàn bộ dữ liệu.
Tác động của tình trạng “hết bộ nhớ (OOM)” có thể được giảm thiểu bằng cách định cấu hình hoán đổi để được sử dụng làm bộ nhớ ảo. Swap có thể được đặt dưới dạng tệp hoặc phân vùng trên đĩa và hoạt động như một phần mở rộng cho RAM. Khi bộ nhớ RAM khả dụng hết, dữ liệu không thường xuyên được sử dụng trên đó sẽ được chuyển sang hoán đổi trong một quá trình gọi là hoán đổi. Trong trường hợp của ví dụ về trình duyệt, đây sẽ là dữ liệu từ một tab được tải ít được sử dụng nhất. Khi tab được kích hoạt trở lại, dữ liệu này sẽ được chuyển trở lại RAM để hiển thị trang web.
Swap sẽ mang lại sự ổn định cho các hoạt động sử dụng nhiều bộ nhớ. Nếu mức tiêu thụ bộ nhớ tăng đột biến trong thời gian ngắn, hoán đổi sẽ hỗ trợ hấp thụ mức tăng đột biến và giữ cho hệ thống hoạt động thay vì kết thúc trong tình trạng đóng băng hoàn toàn.
Chọn thiết bị phù hợp để thiết lập hoán đổi
Swap là điều cần thiết, nhưng vị trí và kích thước của swap được cấu hình cũng quan trọng không kém. Tốt nhất, hoán đổi phải trên một thiết bị nhanh. Bên cạnh bộ nhớ đệm trên bộ xử lý, RAM là bộ nhớ nhanh thứ hai. DDR4 trên Pi có băng thông 4,4GBps (gigabyte / giây). Hoán đổi cần phải có trên một trong các thiết bị lưu trữ khả dụng khác.
Nếu thẻ SD được sử dụng cho hệ điều hành, một vùng hoán đổi nhỏ được định cấu hình trên đó theo mặc định. Bạn có thể kiểm tra kích thước của nó bằng lệnh:
free -m
99 MB không phải là một số lượng hoán đổi đáng kể. Nó sẽ đầy lên khá nhanh. Thẻ SD có chu kỳ ghi hạn chế vì chúng sử dụng bộ nhớ flash và việc hoán đổi quá nhiều có thể làm giảm tuổi thọ của chúng. Ngoài ra, chúng có băng thông thấp khoảng 50MBps với hiệu suất đọc / ghi tệp 4k thấp hơn nhiều, điều cần thiết để trao đổi các tệp nhỏ hơn.
Ổ cứng có đĩa quay trong đó. Mặc dù đáng tin cậy, chúng có thời gian tìm kiếm cao hơn và không hữu ích cho việc hoán đổi.
Một ổ SSD rẻ tiền cho hệ điều hành là một lựa chọn hợp lý hơn. Các thuật toán cân bằng độ mòn sắp xếp lại dữ liệu từ các tế bào flash bị mòn và kéo dài tuổi thọ của nó. Trên Pi, băng thông SSD là khoảng 150MBps và có hiệu suất tệp 4k tốt hơn nhiều so với thẻ SD. Tốc độ tìm kiếm cũng tốt. Nhưng việc sử dụng cùng một đĩa để hoán đổi và hệ điều hành làm tắc nghẽn hoạt động đồng thời. Vì trao đổi thực hiện ghi nhiều, đĩa có thể đạt đến TBW (tổng số byte được ghi) sớm hơn dự kiến, đặc biệt là trên các ổ SSD dung lượng thấp.
Lý tưởng nhất là Pi cần hệ điều hành và hoán đổi trên các ổ đĩa khác nhau, đĩa hệ điều hành và ổ SSD chuyên dụng để hoán đổi. Điều này sẽ kéo dài tuổi thọ cho đĩa hệ điều hành và tốc độ trao đổi. Bên cạnh đó, băng thông sẽ có sẵn cho cả hai đồng thời vì chúng là các thiết bị khác nhau.
Cách cấu hình Hoán đổi trên Hệ điều hành Raspberry Pi
Cách cấu hình tốt nhất tùy thuộc vào hệ điều hành mà thiết bị của bạn đang sử dụng.
Hệ điều hành máy tính để bàn (Hệ điều hành Raspberry Pi, Máy tính để bàn Ubuntu và Ubuntu Mate)
Kết nối SSD được sử dụng để hoán đổi bằng bộ chuyển đổi USB 3.0 sang SATA III và khởi động Pi. Quá trình hiển thị ở đây được thực hiện trên Hệ điều hành Raspberry Pi và sẽ hoạt động tốt như nhau trên các hệ điều hành khác. Trong trường hợp hệ điều hành Raspberry Pi của bạn cần được cập nhật, hãy làm điều đó.
Cài đặt công cụ cần thiết để quản lý đĩa bằng GUI
sudo apt install gnome-disk-utility
Mở Đĩa từ Bắt đầu> Phụ kiện.
Bạn cũng có thể sử dụng lệnh này trong terminal để mở công cụ:
gnome-disksĐịnh dạng SSD từ menu.
Tạo một phân vùng bằng cách sử dụng điều khiển với + Biểu tượng
Toàn bộ phân vùng có thể được phân bổ để hoán đổi, nhưng tối đa hai lần RAM là đủ.
Đặt tên cho âm lượng và chọn Khác cho Loại phân vùng.
Lựa chọn Phân vùng hoán đổi Linux và tạo ra nó.
Bạn có thể gắn nó ngay lập tức bằng cách nhấp vào nút điều khiển với Chơi Biểu tượng. Nó sẽ gắn kết trong phiên này nhưng sẽ không dính khi khởi động lại. Nó phải được thiết lập để gắn kết tự động. Nhấn vào Bánh răng kiểm soát và lựa chọn Chỉnh sửa các tùy chọn gắn kết.
Chuyển đổi Phiên người dùng mặc định và bấm vào ĐƯỢC RỒI. Authenticate and Disks sẽ thêm một mục vào / etc / fstab để gắn nó vào mỗi lần khởi động.
Khởi động lại Pi, mở thiết bị đầu cuối và kiểm tra kích thước hoán đổi mới:
free -m
Cài đặt bổ sung chỉ dành cho hệ điều hành Raspberry Pi
Bây giờ hoán đổi được định cấu hình trên SSD, hoán đổi cũ không cần thiết. Bạn có thể tắt nó bằng cách chỉnh sửa:
sudo nano /etc/dphys-swapfileĐặt tham số này thành 0:
CONF_SWAPSIZE=0
Hệ điều hành máy chủ (Ubuntu, Raspberry Pi OS)
Quá trình này thông qua CLI. Để dễ dàng hơn, bạn có thể chuẩn bị phân vùng hoán đổi bằng công cụ Disks trên một máy tính khác, sau đó gắn SSD vào Pi và khởi động máy chủ. Kết nối với Pi bằng SSH để tiếp tục.
Tìm phân vùng hoán đổi:
lsblk
sda1 nó là. Tìm UUID của thiết bị này: sda1
blkid
Sao chép UUID (duy nhất cho bạn) và chỉnh sửa tệp fstab để tự động gắn nó vào mỗi lần khởi động:
sudo nano /etc/fstabThêm dòng này:
UUID=”YOUR UUID” none swap sw 0 0
Lưu, khởi động lại và kiểm tra kích thước hoán đổi:
free -m
Tối ưu hóa việc sử dụng bộ nhớ ảo cho hoạt động chống va chạm
Hoán đổi được cấu hình phải được sử dụng tốt. Điều này được thực hiện bằng cách thiết lập một tham số được gọi là swappiness. Để tìm giá trị hiện tại:
cat proc/sys/vm/swappiness
Được đặt thành 60 theo mặc định, giá trị xác định mức độ mạnh mẽ của hạt nhân trao đổi nội dung từ RAM. Nó có thể được đặt từ 1 đến 100. Giá trị phù hợp tùy thuộc vào nhu cầu cụ thể của bạn. Nếu bạn thấy Pi liên tục hết RAM, hãy đặt nó thành 100. Nếu không, hãy đặt nó thành giá trị thấp hơn. Chỉnh sửa tệp này để đặt nó:
sudo nano /etc/sysctl.confThêm dòng này vào cuối:
vm.swappiness=100
Cảnh báo về chi phí xử lý và SSD TBW
Hoạt động hoán đổi đòi hỏi sức mạnh xử lý, thường một trong bốn lõi trên Pi sẽ tự động hoán đổi khi RAM hoàn toàn đầy.
Lời khuyên chung là không sử dụng SSD để hoán đổi, nó đúng đối với trường hợp hệ điều hành (cùng với dữ liệu người dùng) và hoán đổi trên cùng một đĩa. Nó không áp dụng trong trường hợp này khi hoán đổi được thiết lập như được giải thích ở đây. Mặc dù SSD được sử dụng cuối cùng sẽ vượt qua TBW của nó và không thành công, nó có thể đơn giản được thay thế bằng một ổ mới vì không có dữ liệu quan trọng nào được lưu trữ trên đó bằng quá trình này.
Đổi lợi thế lấy Pi của bạn
Định cấu hình quyền hoán đổi là một cách tuyệt vời để tạo bằng chứng va chạm cho Pi. Sự ổn định là do bộ nhớ khả dụng tổng thể là một yếu tố quan trọng hơn tốc độ của bộ nhớ trong OOM. Pi sẽ không bị đóng băng và một khi mức sử dụng tăng đột biến giảm xuống, nó sẽ phản hồi nhanh hơn.
Raspberry Pi là một máy tính nhỏ nhưng có tính linh hoạt cao. Nó có thể được sử dụng cho các mục đích khác nhau với nhiều hệ điều hành nhẹ khác nhau. Pi 4 phục vụ tốt như một sự thay thế cho các máy tính thông thường và cũng là một thiết bị nhúng dùng trong công nghiệp có thể chạy 24×7.