LinuxのSwapを正しく理解する

Linux 101

Ryo Nakagami

2026年02月19日

Key Takeaways

メモリ圧がかかった → reclaim発動 → coldなanonymousページをswapへ

1. Swapの本質

  • 役割: 使われていないAnonymousページの退避先
  • 誤解: 「メモリが足りない時の追加メモリ」ではない
  • 本質: ホット/コールドの優先度調整の道具

2. 起動条件: メモリ圧がないと使われない

  • 契機: メモリ回収（reclaim）の一環として発生
  • 条件: メモリ圧がかからない限り swap は不使用
  • 帰結: 物理メモリが十分ならほぼ使われない

3. 実用上の結論

  • 実態: 16GB以上あれば swap は実際にはほぼ使われない
  • 判断: 有効化しておいて困ることは稀
  • 例外: 暗号化環境 / ストレージ逼迫時

メモリ階層の基礎: なぜswapが必要になるか

L1/L2/L3 ← 物理メモリ ← Swap（ディスク）の5段階キャッシュ構造

  • CPUが扱えるのはCPU内蔵メモリのみ．物理メモリ（DRAM）ですらCPUから見れば外部
  • 各段は速度を犠牲に容量を稼ぐ構造．上位段では載らないものを下位段に置く
  • swap は5段目に位置する．貴重な物理メモリを有効活用するためのバッファ

L1/L2 Cache

  • 数KB〜数MB
  • 〜1ns

L3 Cache

  • 数MB〜数十MB
  • 〜10ns

物理メモリ (DRAM)

  • 数GB〜数百GB
  • 〜100ns

Swap (SSD/HDD)

  • 数GB〜数百GB
  • μs〜ms
上位ほど高速・小容量 ／ 下位ほど低速・大容量

REMARKS: 大皿と取皿と冷蔵庫

  • CPUキャッシュ = 取皿，物理メモリ = 大皿と考えると理解しやすい
  • 取皿に載り切らないものは大皿から取ってきては捨てる．だから大皿（メモリ）は速度が重要
  • swap は大皿に置ききれないものを冷蔵庫に入れておくようなもの．取り出しは遅いが無駄を減らせる

Swap の正体: Anonymous ページの退避先

「メモリ不足の増設」ではなく「メモリから捨てられない不活発なデータの置き場」

  • Linuxのメモリページは大きくFile-backed（ファイル起源） と Anonymous（プロセスが確保）の2種
  • メモリ回収時，Fileページは捨てるだけで済む（ディスクに実体があるため再読込可能）
  • Anonページは実体がないので捨てると失われる → だから swap に退避する必要がある
  • swapがなければ Anonページは退避できず，メモリ解放の手段が File ページ破棄のみに限定される

File-backed ページ

  • 実行ファイル・ライブラリ・ページキャッシュなど，ディスク上にマスターが存在
  • メモリ回収時はただ破棄するだけで良い（再読込可）
  • 例: /usr/bin/ のバイナリ，読み込み中のファイル

Anonymous ページ

  • プロセスが malloc 等で確保したディスクに実体がないメモリ
  • 捨てるとプロセスが壊れる．だからswapに退避するしかない
  • swapがなければメモリ上に居座り続ける
  • 例: プロセスのヒープ，スタック

REMARKS: swapがないと何が困るか

  • メモリが逼迫した時，swap あり なら「使われていないAnonページ」を退避して，よく使うFileページをメモリに残せる
  • swap なし だと，メモリを空けるには「Fileページ破棄」しか選択肢がない ⇒ ページキャッシュ消失で I/O 激増
  • wap は「メモリの増量」ではなくホット／コールドの優先度調整の道具

Swap は必要か？

「必要不可欠」ではないが「あって困ることは稀」

  • swap があって悪いことはないが， 暗号化環境のみ注意
  • 現代のデスクトップ用途（16GB以上）ではswapが実際に使われる場面は少ない
  • ハイバネーション（休止状態）を使うならメモリ以上のswapサイズが必須

Pros — swap を有効にしておく理由

  1. メモリ圧時にFileページよりAnonページを退避できる選択肢が増える
  2. swap がないとメモリ圧時にシステムが死ぬ可能性が高まる
  3. ハイバネーションの退避領域として必要
  4. Linux 4.0 以降は大きめ swap でも実害なし

Cons — swap が問題になるケース

暗号化環境

  • swap も暗号化対象にしなければならない
  • 暗号化コストが高く，swap 出入りで計算リソースを消費
  • 場合によっては swap を切った方が速い

ストレージ容量が厳しい場合

  • 256GB SSD に 128GB swap は現実的でない
  • 高速SSDの容量増加がRAMに追いついていない

Swappiness の正しい理解

「swapしやすさ」ではなく「fileページの代わりにanonを解放する度合い」

  • メモリ回収が必要になった時，カーネルは2択を迫られる
      1. Fileページを捨てる（＝ page cache を減らす）
      1. Anonページを swap に退避する（＝ swap を使う）
  • swappiness は(B)を優先する割合．200 スケールの重み付けと理解する1
  • vm.swappiness = 0 は特別扱いで，anonページのスキャン自体を避ける
    • 0 に設定しても OOM 寸前には使われる

swappiness の挙動

値 挙動 向いている用途
0 anonスキャン自体を避ける 絶対に swap させたくない DB サーバ等
1-60 Fileページ破棄を優先 デスクトップ（defaultはだいだい60）
100 File/Anon を同程度にスキャン バランス型
200 anon 退避を強く優先 page cache を最大化したいワークロード

確認・変更方法

現在値の確認

$ cat /proc/sys/vm/swappiness
60

恒久変更（/etc/sysctl.d/ 配下）

# /etc/sysctl.d/99-swappiness.conf
vm.swappiness = 10

反映は sudo sysctl --system