Linux下swap的介紹及用法

這篇文章主要介紹“Linux下swap的介紹及用法”，在日常操作中，相信很多人在Linux下swap的介紹及用法問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”Linux下swap的介紹及用法”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！

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什么是swap?

swap space是磁盤上的一塊區(qū)域，可以是一個分區(qū)，也可以是一個文件，或者是他們的組合。簡單點說，當系統(tǒng)物理內(nèi)存吃緊時，Linux會將內(nèi)存中不常訪問的數(shù)據(jù)保存到swap上，這樣系統(tǒng)就有更多的物理內(nèi)存為各個進程服務，而當系統(tǒng)需要訪問swap上存儲的內(nèi)容時，再將swap上的數(shù)據(jù)加載到內(nèi)存中，這就是我們常說的swap out和swap in。

為什么需要swap?

要回答這個問題，就需要回答swap給我們帶來了哪些好處。

• 對于一些大型的應用程序(如LibreOffice、video editor等)，在啟動的過程中會使用大量的內(nèi)存，但這些內(nèi)存很多時候只是在啟動的時候用一下，后面的運行過程中很少再用到這些內(nèi)存。有了swap后，系統(tǒng)就可以將這部分不這么使用的內(nèi)存數(shù)據(jù)保存到swap上去，從而釋放出更多的物理內(nèi)存供系統(tǒng)使用。

• 很多發(fā)行版(如ubuntu)的休眠功能依賴于swap分區(qū)，當系統(tǒng)休眠的時候，會將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)保存到swap分區(qū)上，等下次系統(tǒng)啟動的時候，再將數(shù)據(jù)加載到內(nèi)存中，這樣可以加快系統(tǒng)的啟動速度，所以如果要使用休眠的功能，必須要配置swap分區(qū)，并且大小一定要大于等于物理內(nèi)存

• 在某些情況下，物理內(nèi)存有限，但又想運行耗內(nèi)存的程序怎么辦？這時可以通過配置足夠的swap空間來達到目標，雖然慢一點，但至少可以運行。

• 雖然大部分情況下，物理內(nèi)存都是夠用的，但是總有一些意想不到的狀況，比如某個進程需要的內(nèi)存超過了預期，或者有進程存在內(nèi)存泄漏等，當內(nèi)存不夠的時候，就會觸發(fā)內(nèi)核的OOM killer，根據(jù)OOM killer的配置，某些進程會被kill掉或者系統(tǒng)直接重啟（默認情況是優(yōu)先kill耗內(nèi)存最多的那個進程），不過有了swap后，可以拿swap當內(nèi)存用，雖然速度慢了點，但至少給了我們一個去debug、kill進程或者保存當前工作進度的機會。

• 如果看過Linux內(nèi)存管理，就會知道系統(tǒng)會盡可能多的將空閑內(nèi)存用于cache，以加快系統(tǒng)的I/O速度，所以如果能將不怎么常用的內(nèi)存數(shù)據(jù)移動到swap上，就會有更多的物理內(nèi)存用于cache，從而提高系統(tǒng)整體性能。

swap的缺點?

上面介紹了swap的優(yōu)點，那swap的缺點呢？swap是存放在磁盤上的，磁盤的速度和內(nèi)存比較起來慢了好幾個數(shù)量級，如果不停的讀寫swap，那么對系統(tǒng)的性能肯定有影響，尤其是當系統(tǒng)內(nèi)存很吃緊的時候，讀寫swap空間發(fā)生的頻率會很高，導致系統(tǒng)運行很慢，像死了一樣，這個時候添加物理內(nèi)存是唯一的解決辦法。

由于系統(tǒng)會自動將不常用的內(nèi)存數(shù)據(jù)移到swap上，對桌面程序來說，有可能會導致最小化一個程序后，再打開時小卡一下，因為需要將swap上的數(shù)據(jù)重新加載到內(nèi)存中來。

到底要不要swap？

上面介紹了什么是swap以及它們的優(yōu)缺點，那么到底要不要配置swap呢？答案是：看情況。

下面分別討論內(nèi)存不夠用、內(nèi)存勉強夠用和內(nèi)存很充裕這三種情況下服務器和桌面環(huán)境對swap的選擇。

內(nèi)存不夠用

不管是桌面還是服務器，當物理內(nèi)存明顯不夠用，而又想跑程序的話，添加swap是唯一的選擇，慢點總比不能工作強。

內(nèi)存勉強夠用

建議配置swap，這樣內(nèi)核會將不常用的數(shù)據(jù)從內(nèi)存移到swap上，從而有更多的物理內(nèi)存供系統(tǒng)調(diào)用，提升系統(tǒng)性能，同時也避免因偶爾的物理內(nèi)存不夠造成進程異常退出，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性，但對服務器來說，一定要限制或者監(jiān)控swap空間的使用情況，當出現(xiàn)swap空間使用超預期或者swap in/out頻繁時，要及時采取措施，不然對性能影響很大

內(nèi)存充裕

理論上來說，如果物理內(nèi)存足夠多并且不需要休眠功能，那swap就沒什么用，可關(guān)鍵問題是我們很難保證物理內(nèi)存在任何情況下都夠用，因為總有意想不到的情況發(fā)生，比如某些進程耗內(nèi)存超預期，服務器壓力超預期，內(nèi)存泄漏等。

在內(nèi)存充裕的這種情況下，如果發(fā)生異常，swap能幫到我們嗎？

桌面環(huán)境

一般不會開什么監(jiān)控功能，所以也沒法提前預知內(nèi)存使用異常，當內(nèi)存被用光的時候，分兩種情況：

• 配置了swap：在系統(tǒng)變慢的時候能感覺到，可能還有機會殺掉一些進程和保存當前工作進度，當然也會出現(xiàn)慢的想砸電腦的情況，不過在磁盤如此廉價的情況下，浪費點磁盤空間換取這樣的一個機會還是值得的。

• 沒有配置swap：內(nèi)核的OOM killer被觸發(fā)，可能連保存工作進度的機會都沒有。

服務器環(huán)境

服務器一般都會配置監(jiān)控程序，當內(nèi)存用量達到一個閾值的時候告警或者會自動重啟異常的進程。但如果沒有監(jiān)控呢？當內(nèi)存被用光的時候，分兩種情況：

• 配置了swap：這時服務器還能提供服務，但性能會降低好幾個檔次，直到最終處于幾乎死機狀態(tài)，并且這一過程將持續(xù)很長一段時間，對服務器來說是個災難；所以配置swap只能讓服務再茍延殘喘一會兒，然后就是長時間的服務中斷(比如原來是每秒處理1000個請求的服務器，由于頻繁使用swap，導致現(xiàn)在每秒只能處理50個請求，站在系統(tǒng)角度，進程還在運行，但是在業(yè)務角度服務已經(jīng)幾乎中斷了)。

• 沒配置swap：這時內(nèi)核的OOM killer被觸發(fā)，在默認配置下，耗內(nèi)存的進程會被優(yōu)先kill掉，這種進程一般就是我們的業(yè)務進程，這時守護進程就會自動重啟該業(yè)務進程(沒有守護進程？開什么玩笑)，這種情況只會造成服務中斷一會會兒(取決于進程重啟的時間)，不會出現(xiàn)上面因配置了swap而導致性能很差且服務持續(xù)中斷的情況。就算OOM killer沒有kill掉預期的進程，我們通過測試也能發(fā)現(xiàn)，然后將OOM killer配置成重啟系統(tǒng)，那也比配置了swap在那里茍延殘喘的好。

從上面可以看出，對服務器來說，似乎不配置swap更好，可以讓有問題的進程盡快重啟，縮短業(yè)務受影響的時間。

并且，就算沒有配置監(jiān)控程序，我們還有cgroups中的內(nèi)存控制模塊，可以控制一組進程所能使用的最大內(nèi)存數(shù)，當超過這個數(shù)的時候，可以觸發(fā)相應的行為，比如重啟進程等。

總的來說，對于桌面環(huán)境來說，一般內(nèi)存沒有服務器端那么充裕，并且由于使用場景原因，會打開很多不同類型的GUI窗口，但前臺的進程只有一個，大部分都是在后臺待命，所以配置swap對提升性能還是有必要的；對于服務器來說，配置的內(nèi)存都比較充裕，啟動起來的進程也都是要干活的進程(不然就不應該被啟動起來)，并且也沒有休眠的需求，再加上有了cgroups之后，可以更輕松的限制進程的內(nèi)存使用，個人認為配置swap基本沒什么必要了，看看coreos，默認就沒有swap。

swap大小配置多少比較合適？

既然配置swap對桌面系統(tǒng)有幫助，那么配置多少大小的swap比較合適呢？下面是ubuntu給出的建議：

• 當物理內(nèi)存小于1G且不需要休眠時，設置和內(nèi)存同樣大小的swap空間即可；當需要休眠時，建議配置兩倍物理內(nèi)存的大小，但最大值不要超過兩倍內(nèi)存大小

• 當物理內(nèi)存大于1G且不需要休眠時，建議大小為round(sqrt(RAM))，其中RAM為物理內(nèi)存大小；當需要休眠時，建議大小是RAM+round(sqrt(RAM))，但最大值不要超過兩倍內(nèi)存大小

• 如果兩倍物理內(nèi)存大小的swap空間還不夠用，建議增加內(nèi)存而不是增加swap

下面是詳細的不同物理內(nèi)存情況下的建議，第一列是物理內(nèi)存的大小，第二列和第三列是不需要和需要休眠兩種情況下推薦的大小，第四列是不要超過的最大值

物理內(nèi)存(MB) 不需要休眠 需要休眠 最大值256 256 512 512512 512 1024 10241024 1024 2048 2048物理內(nèi)存(GB) 不需要休眠 需要休眠 最大值1 1 2 22 1 3 43 2 5 64 2 6 85 2 7 106 2 8 128 3 11 1612 3 15 2416 4 20 3224 5 29 4832 6 38 6464 8 72 128128 11 139 256

怎么配置swap？

當我們確定好配置多大的swap空間后，具體應該怎么配置呢？當然可以在系統(tǒng)安裝的時候分配好，但如果對安裝時分配的大小不滿意，我們還可以在后面進行調(diào)整。在這里將不介紹安裝的時候怎么配，只介紹如何往系統(tǒng)中添加更多的swap空間。

Linux下有兩種類型的swap空間，swap分區(qū)和swap文件，他們有各自的特點：

• swap分區(qū)上面由于沒有文件系統(tǒng)，所以相當于內(nèi)核直接訪問連續(xù)的磁盤空間，效率相對要高點，但由于swap分區(qū)一般安裝系統(tǒng)時就分配好了了，后期要縮減空間和擴容都很不方便。

• swap文件放在指定分區(qū)的文件系統(tǒng)里面，所以有可能受文件系統(tǒng)性能的影響，但據(jù)說2.6版本以后的內(nèi)核可以直接訪問swap文件對應的物理磁盤地址，相當于跳過了文件系統(tǒng)直接訪問磁盤，不過如果swap文件在磁盤上的物理位置不連續(xù)時，還是會對性能產(chǎn)生不利影響，但其優(yōu)點就是靈活，隨時可以增加和移除swap文件。

查看系統(tǒng)中已經(jīng)配置的swap

dxt@DXT:~/QiuZhao/SharedMem/ShareMem$ free -mtotal used free shared buff/cache availableMem: 3845 2986 120 411 737 143
Swap: 3904 1540 2364

或者： 

使用命令swapon -s即可查看系統(tǒng)中在用的swap

dev@dev:~$ swapon -s
Filename Type Size Used Priority
/dev/dm-1 partition 524284 0 -1

如果配置有多個swap分區(qū)或者文件的話，這里將會有多行，每行代表一個正在被系統(tǒng)使用的swap分區(qū)或文件，下面是每個字段的意思：

• Filename：如果swap類型是分區(qū)，這里將是分區(qū)的路徑，如果swap類型是文件，這里將是文件的路徑

• Type：swap的類型，partition代表這是一個swap分區(qū)，file代表這是一個swap文件

• Size：swap的大小，單位是k，這里524284表示的差不多是512M

• Used：已經(jīng)被使用的大小，這里0表示還沒有被使用到

• Priority：優(yōu)先級，優(yōu)先級高的swap將會被優(yōu)先使用，同等優(yōu)先級的swap將會被均勻的使用（round-robin算法），優(yōu)先級可以通過“swapon -p”命令來設置

查看系統(tǒng)中swap in/out的情況

并不是swap空間占用多就一定性能下降，真正影響性能是swap in和out的頻率，頻率越高，對系統(tǒng)的性能影響越大，我們可以通過vmstat命令來查看swap in/out的頻率

#參數(shù)2表示每兩秒統(tǒng)計一次，si和so兩列就是每秒swap in和out的次數(shù)dev@ubuntu:~$ vmstat 2procs------------memory--------------swap----io-----system-----------cpu-----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st
0 0 70232 75620 7940 209476 0 0 0 0 111 180 0 1 99 0 0
0 0 70232 75620 7940 209476 0 0 0 0 116 186 1 1 99 0 0
0 0 70228 75620 7940 209476 2 0 2 0 120 193 1 1 98 1 0
0 0 70228 75620 7940 209476 0 0 0 0 117 186 0 0 100 0 0
0 0 70228 75620 7940 209476 0 0 0 0 113 184 0 1 99 0 0

添加swap分區(qū)

在添加swap分區(qū)前，首先得有一個空閑的分區(qū)，如果是一塊新的磁盤，可以用fdisk來創(chuàng)建一個新的分區(qū)用于swap。

注意：磁盤分區(qū)操作一定要小心，弄不好就會造成數(shù)據(jù)丟失、系統(tǒng)掛掉的后果。磁盤分區(qū)操作不是本篇要介紹的內(nèi)容，所以這里不會討論fdisk怎么用。

#本篇使用的測試環(huán)境是虛擬機，/dev/sdb是一塊新加的硬盤并且已經(jīng)用fdisk創(chuàng)建好了一個分區(qū)#本例中將使用/dev/sdb1這個分區(qū)dev@dev:~$ sudo fdisk -l /dev/sdb
Device Boot Start End Sectors Size Id Type
/dev/sdb1 2048 4194303 4192256 2G 83 Linux#創(chuàng)建swap分區(qū)dev@dev:~$ sudo mkswap /dev/sdb1
Setting up swapspace version 1, size = 2 GiB (2146430976 bytes)no label, UUID=d69621de-618a-4bea-9a96-b8e8b0d0ea40#查看系統(tǒng)中現(xiàn)在正在使用的swap，以便于和添加后做比較dev@dev:~$ swapon -s
Filename Type Size Used Priority
/dev/dm-1 partition 524284 0 -1#將新的分區(qū)加入到系統(tǒng)中dev@dev:~$ sudo swapon /dev/sdb1#這時候可以看到新的swap分區(qū)已經(jīng)被加入到系統(tǒng)中了，并且優(yōu)先級比原來的要低dev@dev:~$ swapon -s
Filename Type Size Used Priority
/dev/dm-1 partition 524284 0 -1
/dev/sdb1 partition 2096124 0 -2#為了保證系統(tǒng)重啟后會自動加載我們新的swap分區(qū)，需要修改/etc/fstab文件dev@dev:~$ sudo sh -c 'echo "/dev/sdb1 none swap sw 0 0" >> /etc/fstab'#查看一下，確保寫入成功，這里的第一條是原來的系統(tǒng)的swap分區(qū)，第二條是我們剛添加的dev@dev:~$ grep swap /etc/fstab
/dev/mapper/dev--vg-swap_1 none swap sw 0 0
/dev/sdb1 none swap sw 0 0

添加swap文件

添加swap文件就簡單多了，也沒有分區(qū)操作那么有風險。

#先創(chuàng)建一個新的512M的文件，用來作為swap文件，文件路徑可以隨便#fallocate這個命令依賴于文件系統(tǒng)，有些老的文件系統(tǒng)不支持這個命令，比如ext2，#這種情況下可以用dd來實現(xiàn)同樣的效果：#sudo dd if=/dev/zero of=/mnt/512MiB.swap bs=1024 count=524288#fallocate和dd的區(qū)別在于：#fallocate是先聲明這么多，然后在具體用到的時候文件系統(tǒng)才分配真正的物理磁盤空間，就是用一點分配一點，#而dd是一開始就實實在在的寫了512m的數(shù)據(jù)到物理磁盤空間。#所以作為測試來說fallocate方便些，因為剛開始不用寫任何數(shù)據(jù)，要快dev@dev:~$ sudo fallocate -l 512m /mnt/512MiB.swap#修改文件的權(quán)限，避免其他用戶對這個文件進行誤操作dev@dev:~$ sudo chmod 600 /mnt/512MiB.swap#格式化為swap文件dev@dev:~$ sudo mkswap /mnt/512MiB.swap#將新的文件加入到系統(tǒng)中dev@dev:~$ sudo swapon /mnt/512MiB.swap#這時候可以看到新的swap文件已經(jīng)被加入到系統(tǒng)中了，類型為file#這里可以看到由于優(yōu)先級最高，第一個swap分區(qū)/dev/dm-1已經(jīng)被使用了24Kdev@dev:~$ swapon -s
Filename Type Size Used Priority
/dev/dm-1 partition 524284 24 -1
/dev/sdb1 partition 2096124 0 -2
/mnt/512MiB.swap file 524284 0 -3#從free命令的輸出可以看到，經(jīng)過前面兩輪添加swap分區(qū)和文件，
#現(xiàn)在系統(tǒng)的交換空間已經(jīng)變成3G(3144692K)了dev@dev:~$ free
total used free shared buff/cache available
Mem: 500192 39112 9564 1996 451516 430820
Swap: 3144692 24 3144668#同樣為了保證系統(tǒng)重啟后會自動加載我們新的swap文件，需要修改/etc/fstab文件dev@dev:~$ sudo sh -c 'echo "/mnt/512MiB.swap none swap sw 0 0" >> /etc/fstab'注意：不是所有的文件系統(tǒng)都支持創(chuàng)建swap文件，如btrfs，在btrfs分區(qū)里創(chuàng)建swap文件將失敗。

取消所有的swap

如果經(jīng)過深思熟慮之后，確定不再需要swap，那么可以將所有的swap分區(qū)和文件從系統(tǒng)中移除，步驟和上面的剛好相反

#停掉所有系統(tǒng)正在使用的swapdev@dev:~$ sudo swapoff -a#swapon -s命令沒有任何輸出，free命令顯示swap空間為0，說明swapoff成功dev@dev:~$ swapon -s
dev@dev:~$ free
total used free shared buff/cache available
Mem: 500192 35924 348888 2004 115380 433924
Swap: 0 0 0#當然我們還需要修改/etc/fstab，否則下次重啟后，系統(tǒng)又會重新掛載相應的swap分區(qū)和文件#使用自己喜歡的編輯器，將/etc/fstab中跟swap相關(guān)的三行刪掉即可(本例中是三行，請根據(jù)實際情況調(diào)整)

如何優(yōu)化swap性能?

怎么配置swap可以讓它的性能更好呢？

• 盡量使用swap分區(qū)，相對于swap文件來說，分區(qū)肯定是連續(xù)的物理磁盤空間，而swap文件有可能不是

• 將swap分區(qū)和系統(tǒng)所在的分區(qū)放在不同的磁盤上，這樣就不會和系統(tǒng)盤搶同一個磁盤的I/O帶寬

• 如果有多塊磁盤的話，可以在每個盤上創(chuàng)建一個swap分區(qū)，并且將它們的優(yōu)先級設置的一樣，這樣內(nèi)核就會平均的訪問這些swap分區(qū)，性能相當于原來的N倍(這里N是磁盤的數(shù)量)

不過話又說回來了，如果頻繁的訪問swap的話，怎么優(yōu)化swap都沒用，跟內(nèi)存比還是低幾個數(shù)量級，性能還是下降的厲害，如果不頻繁訪問swap的話，優(yōu)化swap又有啥意義呢？所以其實優(yōu)化swap性能的實際意義不大，這里了解一下就好。

配置swappiness

有時我們桌面環(huán)境確實配置了比較充裕的內(nèi)存，并且也配置了swap空間，這個時候就希望盡量減少swap空間的使用，避免對系統(tǒng)性能造成影響，Linux早就幫我們考慮到這種情況了，在2.6內(nèi)核中，增加了一個叫做swappiness的參數(shù)，用于配置需要將內(nèi)存中不常用的數(shù)據(jù)移到swap中去的緊迫程度。這個參數(shù)的取值范圍是0～100，0告訴內(nèi)核盡可能的不要將內(nèi)存數(shù)據(jù)移到swap中，也即只有在迫不得已的情況下才這么做，而100告訴內(nèi)核只要有可能，盡量的將內(nèi)存中不常訪問的數(shù)據(jù)移到swap中。

Ubuntu的desktop和server的默認配置都是60(可能會隨著版本變化)，對于桌面環(huán)境來說，界面的響應速度直接關(guān)系到系統(tǒng)的流暢程度，如果內(nèi)存比較充裕的話，可以將這個值設置的小一點，這樣就盡可能的把數(shù)據(jù)留在內(nèi)存中，從而喚醒后臺界面程序會更快一些，Ubuntu desktop建議將該值設置為10，當然大家可以根據(jù)swap空間的實際使用情況，任意調(diào)整這個參數(shù)，直到自己滿意的水平為止。對于服務器來說，主要性能衡量標準是整體的處理能力，而不是具體某一次的響應速度，能把更多的內(nèi)存用來做I/O cache可能效果更好，所以Ubuntu server建議保持60的默認值。

• 查看當前系統(tǒng)中swappiness的值

dev@dev:~$ cat /proc/sys/vm/swappiness60
修改當前系統(tǒng)中swappiness的值dev@dev:~$ sudo sysctl vm.swappiness=10vm.swappiness = 10dev@dev:~$ cat /proc/sys/vm/swappiness
10

上面通過sysctl修改的swappiness值在系統(tǒng)重啟后會失效，要想重啟后繼續(xù)生效，需要修改配置文件/etc/sysctl.conf，將下面這行修改成10，如果文件中找不到這行的話，在文件末位加上這行就可以了

vm.swappiness=10

到此，關(guān)于“Linux下swap的介紹及用法”的學習就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續(xù)學習更多相關(guān)知識，請繼續(xù)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，小編會繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬嵱玫奈恼拢?/p>

當前標題：Linux下swap的介紹及用法
轉(zhuǎn)載來于：http://bm7419.com/article44/geiohe.html

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