合 Linux中的交换分区（swap）

简介

Linux 将物理内存分为内存段，叫做页面。交换是指内存页面被复制到预先设定好的硬盘空间(叫做交换空间)的过程，目的是释放这份内存页面。物理内存和交换空间的总大小是可用的虚拟内存的总量。

什么是swap？

swap 空间是磁盘上的一块区域，可以是一个分区，也可以是一个文件。所以具体的实现可以是 swap 分区也可以是 swap 文件。当系统物理内存吃紧时，Linux 会将内存中不常访问的数据保存到 swap 上（换出），这样系统就有更多的物理内存为各个进程服务，而当系统需要访问 swap 上存储的内容时，再将 swap 上的数据加载到内存中（换入），这就是常说的换出（swap out）和换入（swap in）。

Swap 的优缺点

优点

1、对于小内存的服务器，可以提高服务器的稳定性！！！

交换空间可以在一定程度上缓解内存不足的情况，但是它需要读写磁盘数据，所以性能不是很高，但是却可以提高系统的稳定性。

• swap是Linux下的虚拟内存，设置适当的swap可增加服务器稳定性
• 建议swap容量在真实内存容量的1.5倍左右，若您的服务器内存大于4GB，可设1-2GB的固定值

2、暂存不常用的数据

对于一些大型的应用程序(如LibreOffice等)，在启动的过程中会使用大量的内存，但这些内存很多时候只是在启动的时候用一下，后面的运行过程中很少再用到这些内存。有了 swap 之后，系统就可以将这部分不怎么使用的内存数据保存到 swap 上去，从而释放出更多的物理内存供系统使用。

3、休眠功能需要使用swap

很多发行版(如ubuntu)的休眠功能依赖于 swap 分区，当系统休眠的时候，会将内存中的数据保存到 swap 分区上，等下次系统启动的时候，再将数据加载到内存中，这样可以加快系统的启动速度，所以如果要使用休眠的功能，必须要配置 swap 分区，并且大小一定要大于等于物理内存在某些情况下，物理内存有限，但又想运行耗内存的程序怎么办？这时可以通过配置足够的 swap 空间来达到目标，虽然慢一点，但至少可以运行。

4、在某些情况下，物理内存有限，但又想运行耗内存的程序怎么办？这时可以通过配置足够的swap空间来达到目标，虽然慢一点，但至少可以运行。

5、虽然大部分情况下，物理内存都是够用的，但是总有一些意想不到的状况，比如某个进程需要的内存超过了预期，或者有进程存在内存泄漏等，当内存不够的时候，就会触发内核的OOM killer，根据OOM killer的配置，某些进程会被kill掉或者系统直接重启（默认情况是优先kill耗内存最多的那个进程），不过有了swap后，可以拿swap当内存用，虽然速度慢了点，但至少给了我们一个去debug、kill进程或者保存当前工作进度的机会。

6、如果看过Linux内存管理，就会知道系统会尽可能多的将空闲内存用于cache，以加快系统的I/O速度，所以如果能将不怎么常用的内存数据移动到swap上，就会有更多的物理内存用于cache，从而提高系统整体性能。

缺点

swap 是存放在磁盘上的，磁盘的速度和内存比较起来慢了好几个数量级，如果不停的读写 swap，那么对系统的性能影响是非常大的，尤其是当系统内存很吃紧的时候，读写 swap 空间发生的频率会很高，导致系统运行很慢，像死了一样，这个时候添加物理内存是唯一的解决办法。

由于系统会自动将不常用的内存数据移到swap上，对桌面程序来说，有可能会导致最小化一个程序后，再打开时小卡一下，因为需要将swap上的数据重新加载到内存中来。

到底要不要swap？

上面介绍了什么是swap以及它们的优缺点，那么到底要不要配置swap呢？答案是：看情况。

下面分别讨论内存不够用、内存勉强够用和内存很充裕这三种情况下服务器和桌面环境对swap的选择。

内存不够用

不管是桌面还是服务器，当物理内存明显不够用，而又想跑程序的话，添加swap是唯一的选择，慢点总比不能工作强。

内存勉强够用

建议配置swap，这样内核会将不常用的数据从内存移到swap上，从而有更多的物理内存供系统调用，提升系统性能，同时也避免因偶尔的物理内存不够造成进程异常退出，提升系统稳定性，但对服务器来说，一定要限制或者监控swap空间的使用情况，当出现swap空间使用超预期或者swap in/out频繁时，要及时采取措施，不然对性能影响很大

内存充裕

理论上来说，如果物理内存足够多并且不需要休眠功能，那swap就没什么用，可关键问题是我们很难保证物理内存在任何情况下都够用，因为总有意想不到的情况发生，比如某些进程耗内存超预期，服务器压力超预期，内存泄漏等。

在内存充裕的这种情况下，如果发生异常，swap能帮到我们吗？

桌面环境

一般不会开什么监控功能，所以也没法提前预知内存使用异常，当内存被用光的时候，分两种情况：

• 配置了swap：在系统变慢的时候能感觉到，可能还有机会杀掉一些进程和保存当前工作进度，当然也会出现慢的想砸电脑的情况，不过在磁盘如此廉价的情况下，浪费点磁盘空间换取这样的一个机会还是值得的。
• 没有配置swap：内核的OOM killer被触发，可能连保存工作进度的机会都没有。

服务器环境

服务器一般都会配置监控程序，当内存用量达到一个阈值的时候告警或者会自动重启异常的进程。但如果没有监控呢？当内存被用光的时候，分两种情况：

• 配置了swap：这时服务器还能提供服务，但性能会降低好几个档次，直到最终处于几乎死机状态，并且这一过程将持续很长一段时间，对服务器来说是个灾难；所以配置swap只能让服务再苟延残喘一会儿，然后就是长时间的服务中断(比如原来是每秒处理1000个请求的服务器，由于频繁使用swap，导致现在每秒只能处理50个请求，站在系统角度，进程还在运行，但是在业务角度服务已经几乎中断了)。
• 没配置swap：这时内核的OOM killer被触发，在默认配置下，耗内存的进程会被优先kill掉，这种进程一般就是我们的业务进程，这时守护进程就会自动重启该业务进程(没有守护进程？开什么玩笑)，这种情况只会造成服务中断一会会儿(取决于进程重启的时间)，不会出现上面因配置了swap而导致性能很差且服务持续中断的情况。就算OOM killer没有kill掉预期的进程，我们通过测试也能发现，然后将OOM killer配置成重启系统，那也比配置了swap在那里苟延残喘的好。

从上面可以看出，对服务器来说，似乎不配置swap更好，可以让有问题的进程尽快重启，缩短业务受影响的时间。

并且，就算没有配置监控程序，我们还有cgroups中的内存控制模块，可以控制一组进程所能使用的最大内存数，当超过这个数的时候，可以触发相应的行为，比如重启进程等。

总的来说，对于桌面环境来说，一般内存没有服务器端那么充裕，并且由于使用场景原因，会打开很多不同类型的GUI窗口，但前台的进程只有一个，大部分都是在后台待命，所以配置swap对提升性能还是有必要的；对于服务器来说，配置的内存都比较充裕，启动起来的进程也都是要干活的进程(不然就不应该被启动起来)，并且也没有休眠的需求，再加上有了cgroups之后，可以更轻松的限制进程的内存使用，个人认为配置swap基本没什么必要了，看看coreos，默认就没有swap。

swap分类

Linux 下有两种类型的 swap 空间，swap 分区和 swap 文件，它们有各自的特点：

• swap 分区
  • swap 分区上面由于没有文件系统，所以相当于内核直接访问连续的磁盘空间，效率相对要高点，但由于 swap 分区一般安装系统时就分配好了，后期要缩减空间和扩容都很不方便。
• swap 文件
  • swap 文件放在指定分区的文件系统里面，所以有可能受文件系统性能的影响，但据说2.6版本以后的内核可以直接访问swap文件对应的物理磁盘地址，相当于跳过了文件系统直接访问磁盘。不过如果 swap 文件在磁盘上的物理位置不连续时，还是会对性能产生不利影响，但其优点就是灵活，随时可以增加和移除swap文件。

交换分区在物理内存被填满时用来保持内存中的内容。当 RAM 被耗尽，Linux 会将内存中不活动的页移动到交换空间中，从而空出内存给系统使用。虽然如此，但交换空间不应被认为是物理内存的替代品。大多数情况下，建议交换内存的大小为物理内存的 1 到 2 倍。也就是说如果你有 8GB 内存, 那么交换空间大小应该介于 8-16GB。

配置swap空间（扩展swap空间）

可以参考：https://support.huaweicloud.com/trouble-ecs/ecs_trouble_0322.html

方法一：swap 分区

方法二：swap 文件

关闭交换分区

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