首頁 >運維 >linux運維 >linux下swap分區作用詳解

linux下swap分區作用詳解

小云云原創: 2018-01-24 13:22:252170瀏覽

本文主要介紹了詳細解讀linux下swap分區的作用，小編覺得還挺不錯的，具有一定借鑒價值，需要的朋友可以參考下，希望能幫助到大家。

本文研究的主要是linux下swap分割區的相關內容，具體介紹如下。

swap分區介紹

嵌入式Linux中文站訊息，Linux系統的Swap分區，也就是交換區，Swap空間的作用可簡單描述為：當系統的實體記憶體不夠用的時候，就需要將實體記憶體中的一部分空間釋放出來，以便目前正在執行的程式使用。那些被釋放的空間可能來自一些很長時間沒有什麼操作的程序，這些被釋放的空間被暫時保存到Swap空間中，等到那些程序要運行時，再從Swap中恢復保存的數據到內存中。這樣，系統總是在物理記憶體不夠時，才進行Swap交換。其實，Swap的調整對Linux伺服器，特別是Web伺服器的效能至關重要。透過調整Swap，有時可以越過系統效能瓶頸，節省系統升級費用。

如大家所知，現代作業系統都實現了「虛擬記憶體」這項技術，不僅在功能上突破了物理記憶體的限制，使程式可以操縱大於實際物理記憶體的空間，更重要的是，「虛擬記憶體」是隔離每個進程的安全保護網，使每個進程都不受其它程式的干擾。

可能電腦使用者會常常遇到這種現象。例如，在使用Windows系統時，可以同時執行多個程序，當你切換到一個很久沒有理會的程式時，會聽到硬碟「嘩嘩」直響。這是因為這個程式的記憶體被那些頻繁運作的程式給「偷走」了，放到了Swap區。因此，一旦此程式被放置到前端，它就會從Swap區取回自己的數據，將其放進內存，然後接著運行。

另外，並不是所有從物理記憶體中交換出來的資料都會被放到Swap中(如果這樣的話，Swap就會不堪重負)，有相當一部分資料被直接交換到檔案系統。例如，有的程式會開啟一些文件，對文件進行讀寫(其實每個程式都至少要開啟一個文件，那就是運行程式本身)，當需要將這些程式的記憶體空間交換出去時，就沒有必要將檔案部分的資料放到Swap空間了，而可以直接放到檔案裡去。如果是讀取文件操作，那麼記憶體資料直接釋放，不需要交換出來，因為下次需要時，可直接從文件系統恢復；如果是寫文件，只需要將變化的資料保存到文件中，以便恢復。但是那些用malloc和new函數產生的物件的資料則不同，它們需要Swap空間，因為它們在檔案系統中沒有對應的「儲備」文件，因此被稱作「匿名」(Anonymous)記憶體資料。這類資料還包括堆疊中的一些狀態和變數資料等。所以說，Swap空間是「匿名」資料的交換空間。

突破128M Swap限制

有些Linux(國內漢化版)安裝手冊上有這樣的說明：Swap空間不能超過128M。為什麼會有這種說法？在說明「128M」這個數字的來歷之前，先給問題一個回答：現在根本不存在128M的限制！現在的限制是2G！

Linux系統中的Swap空間是分頁的，每一頁的大小和記憶體頁的大小一樣，方便Swap空間和記憶體之間的資料交換。舊版的Linux實作Swap空間時，用Swap空間的第一頁作為所有Swap空間頁的一個「位元映射」(Bit map)。這就是說第一頁的每一位，都對應一頁Swap空間。如果這一位是1，表示此頁Swap可用；如果是0，表示此頁是壞塊，不能使用。這麼說來，第一個Swap映射位元應該是0，因為，第一頁Swap是映射頁。另外，最後10個映射位也被佔用，用來表示Swap的版本(原來的版本是Swap_space ，現在的版本是swapspace2)。那麼，如果說一頁的大小為s，這種Swap的實作方法共能管理「8 * ( s - 10 ) - 1」個Swap頁。對於i386系統來說s=4096，則空間大小共為133890048，如果認為1 MB=2^20 Byte的話，大小正好為128M。
這樣來實現Swap空間的管理，是要防止Swap空間中有壞塊。如果系統檢查到Swap中有壞塊，則在對應的位元映射上標記上0，表示此頁不可用。這樣在使用Swap時，不至於用到壞塊，而使系統產生錯誤。

現在的系統設計者認為：

1. 現在硬碟品質很好，壞塊很少。
2.就算有，也不多，只需要將壞塊羅列出來，而不需要為每一頁建立映射。
3.如果有很多壞塊，就不應該將此硬碟當作Swap空間使用。

於是，現在的Linux取消了位元映射的方法，也就取消了128M的限制。直接用地址訪問，限制為2G。

Swap配置對效能的影響

對於分配太多的Swap空間，會浪費磁碟空間，而Swap空間太少，系統會發生錯誤。

當系統的實體記憶體用光了，系統就會跑得很慢，但仍能運作；如果Swap空間用光了，那麼系統就會發生錯誤。例如，Web伺服器能根據不同的請求數量衍生出多個服務進程(或執行緒)，如果Swap空間用完，則服務程序無法啟動，通常會出現「application is out of memory」的錯誤，嚴重時會造成服務進程的死鎖。因此Swap空間的分配是很重要的。

一般情況下，Swap空間應大於或等於實體記憶體的大小，最小不得小於64M，通常Swap空間的大小應是物理記憶體的2-2.5倍。但根據不同的應用，應有不同的配置：如果是小的桌面系統，則只需要較小的Swap空間，而大的伺服器系統則視情況不同需要不同大小的Swap空間。特別是資料庫伺服器和Web伺服器，隨著存取量的增加，對Swap空間的要求也會增加，具體配置請參考各伺服器產品的說明。

此外，Swap分割的數量對效能也有很大的影響。因為Swap交換的操作是磁碟IO的操作，如果有多個Swap交換區，Swap空間的分配會以輪流的方式操作於所有的Swap，這樣會大大平衡IO的負載，加快Swap交換的速度。如果只有一個交換區，所有的交換操作會使交換區變得很忙，使系統大多數時間處於等待狀態，效率很低。用效能監視工具就會發現，此時的CPU並不很忙，但係統卻慢。這說明，瓶頸在IO上，依賴提高CPU的速度是解決不了問題的。
系統效能監視

Swap空間的分配固然很重要，而係統運作時的效能監控卻更有價值。透過效能監視工具，可以檢查系統的各項效能指標，找到系統效能的瓶頸。本文只介紹在Solaris下和Swap相關的一些指令和用途。

最常用的是Vmstat指令(在大多數Unix平台下都有這樣一些指令)，此指令可以查看大多數效能指標。例如：

vmstat 3

procs memory swap io system cpu 
r b w swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id 
0 0 0 0 93880 3304 19372 0 0 10 2 131 10 0 0 99 
0 0 0 0 93880 3304 19372 0 0 0 0 109 8 0 0 100 
0 0 0 0 93880 3304 19372 0 0 0 0 112 6 0 0 100 
…………

指令說明：

vmstat 後面的參數指定了效能指標擷取的時間間隔。 3表示每三秒鐘捕獲一次。第一行數據不用看，沒有價值，它只反映開機以來的平均性能。從第二行開始，反映每三秒鐘之內的系統效能指標。這些效能指標中和Swap有關的包括以下幾項：

procs下的w

它表示目前(三秒鐘之內)需要釋放記憶體、交換出去的進程數量。

memory下的swpd

它表示使用的Swap空間的大小。

Swap下的si，so

si表示目前(三秒鐘之內)每秒交換回記憶體(Swap in)的總量，單位為kbytes ；so表示當前(三秒鐘之內)每秒交換出記憶體(Swap out)的總量，單位為kbytes。

以上的指標數量越大，表示系統越忙。這些指標所表現的系統繁忙程度，與系統具體的配置有關。系統管理員應該在平時系統正常運作時，記下這些指標的數值，在系統發生問題的時候，再進行比較，就會很快發現問題，並製定本系統正常運作的標準指標值，以供效能監控使用。

另外，使用Swapon-s也能簡單檢視目前Swap資源的使用情況。例如：

swapon -s

Filename Type Size Used Priority

/dev/hda9 partition 361420 0 3

#能夠方便地看出Swap空間的已使用和未使用資源的大小。

應該可以讓Swap負載保持在30%以下，這樣才能確保系統的良好效能。

增加Swap空間，分以下幾步：

1)成為超級使用者

$su - root

2)建立Swap檔案

dd if=/dev/zero of=swapfile bs=1024 count=65536

建立一個有連續空間的交換檔案。

3)啟動Swap檔案

/usr/sbin/swapon swapfile

swapfile指的是上一個步驟所建立的交換檔案。

4)現在新加的Swap檔案已經運作了，但係統重新啟動以後，不會記住前幾步的操作。因此要在/etc/fstab檔案中記錄檔案的名字，和Swap類型，如：

#/path/swapfile none Swap sw,pri=3 0 0

#5)檢驗Swap檔案是否加上

/usr/sbin/swapon -s

刪除多餘的Swap空間。

1)成為超級使用者

2)使用Swapoff指令收回Swap空間。

#/usr/sbin/swapoff swapfile

3)編輯/etc/fstab文件，去掉此Swap檔案的實體。

4)從檔案系統回收此檔案。

#rm swapfile

5)當然，如果此Swap空間不是一個文件，而是一個分區，則需創建一個新的文件系統，再掛接到原來的文件系統上。