揭开Linux的Swap之谜

*qw+x1kH;fX-|5}0　　Swap，即交换区，除了安装Linux的时候，有多少人关心过它呢？其实，Swap的调整对Linux服务器，特别是Web服务器的性能至关重要。通过调整Swap，有时可以越过系统性能瓶颈，节省系统升级费用。

　　Swap的原理是一个较复杂的问题，需要大量的篇幅来说明。在这里只作简单的介绍，在以后的文章中将和大家详细讨论Swap实现的细节。

^&J@J+LF-V0　　众所周知，现代操作系统都实现了“虚拟内存”这一技术，不但在功能上突破了物理内存的限制，使程序可以操纵大于实际物理内存的空间，更重要的是，“虚拟内存”是隔离每个进程的安全保护网，使每个进程都不受其它程序的干扰。

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Jm0　 　Swap空间的作用可简单描述为：当系统的物理内存不够用的时候，就需要将物理内存中的一部分空间释放出来，以供当前运行的程序使用。那些被释放的空间 可能来自一些很长时间没有什么操作的程序，这些被释放的空间被临时保存到Swap空间中，等到那些程序要运行时，再从Swap中恢复保存的数据到内存中。 这样，系统总是在物理内存不够时，才进行Swap交换。

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w _%f-Kr0　　计算机用户会经常遇这种现象。例如，在使用Windows系 统时，可以同时运行多个程序，当你切换到一个很长时间没有理会的程序时，会听到硬盘“哗哗”直响。这是因为这个程序的内存被那些频繁运行的程序给“偷走” 了，放到了Swap区中。因此，一旦此程序被放置到前端，它就会从Swap区取回自己的数据，将其放进内存，然后接着运行。

yViJ!VG$OS0　　需要说明一 点，并不是所有从物理内存中交换出来的数据都会被放到Swap中（如果这样的话，Swap就会不堪重负），有相当一部分数据被直接交换到文件系统。例如， 有的程序会打开一些文件，对文件进行读写（其实每个程序都至少要打开一个文件，那就是运行程序本身），当需要将这些程序的内存空间交换出去时，就没有必要 将文件部分的数据放到Swap空间中了，而可以直接将其放到文件里去。如果是读文件操作，那么内存数据被直接释放，不需要交换出来，因为下次需要时，可直 接从文件系统恢复；如果是写文件，只需要将变化的数据保存到文件中，以便恢复。但是那些用malloc和new函数生成的对象的数据则不同，它们需要 Swap空间，因为它们在文件系统中没有相应的“储备”文件，因此被称作“匿名”（Anonymous）内存数据。这类数据还包括堆栈中的一些状态和变量 数据等。所以说，Swap空间是“匿名”数据的交换空间。51Testing软件测试网\,n.sN-P)R(_e)Y

　　突破128M Swap限制

　　经常看到有些Linux（国内汉化版）安装手册上有这样的说明：Swap空间不能超过128M。为什么会有这种说法？在说明“128M”这个数字的来历之前，先给问题一个回答：现在根本不存在128M的限制！现在的限制是2G！

　 　Swap空间是分页的，每一页的大小和内存页的大小一样，方便Swap空间和内存之间的数据交换。旧版本的Linux实现Swap空间时，用Swap空 间的第一页作为所有Swap空间页的一个“位映射”（Bit map）。这就是说第一页的每一位，都对应着一页Swap空间。如果这一位是1，表示此页Swap可用；如果是0，表示此页是坏块，不能使用。这么说来， 第一个Swap映射位应该是0，因为，第一页Swap是映射页。另外，最后10个映射位也被占用，用来表示Swap的版本（原来的版本是 Swap_space ，现在的版本是swapspace2）。那么，如果说一页的大小为s，这种Swap的实现方法共能管理“8 * （ s - 10 ） - 1”个Swap页。对于i386系统来说s=4096，则空间大小共为133890048，如果认为1 MB=2^20 Byte的话，大小正好为128M。51Testing软件测试网s`w \N[5q

　　之所以这样来实现Swap空间的管理，是要防止Swap空间中有坏块。如果系统检查到Swap中有坏块，则在相应的位映射上标记上0，表示此页不可用。这样在使用Swap时，不至于用到坏块，而使系统产生错误。

　　现在的系统设计者认为：51Testing软件测试网Oz@(i [6FZG[ e

p;\/jbx0　　1、现在硬盘质量很好，坏块很少。51Testing软件测试网,r!o9}
dew

Aca$e{0　　2、就算有，也不多，只需要将坏块罗列出来，而不需要为每一页建立映射。

T8j-fu(k!dP2a0　　3、如果有很多坏块，就不应该将此硬盘作为Swap空间使用。51Testing软件测试网$igSa`S]@3X

S7t6I6^^j0　　于是，现在的Linux取消了位映射的方法，也就取消了128M的限制。直接用地址访问，限制为2G。51Testing软件测试网Vs6}T GF'k

　　Swap配置对性能的影响

　　分配太多的Swap空间会浪费磁盘空间，而Swap空间太少，则系统会发生错误。51Testing软件测试网F{SI
Mw~2DS

　 　如果系统的物理内存用光了，系统就会跑得很慢，但仍能运行；如果Swap空间用光了，那么系统就会发生错误。例如，Web服务器能根据不同的请求数量衍 生出多个服务进程（或线程），如果Swap空间用完，则服务进程无法启动，通常会出现“application is out of memory”的错误，严重时会造成服务进程的死锁。因此Swap空间的分配是很重要的。

　　通常情况下，Swap空间应大于或等于物理内 存的大小，最小不应小于64M，通常Swap空间的大小应是物理内存的2-2.5倍。但根据不同的应用，应有不同的配置：如果是小的桌面系统，则只需要较 小的Swap空间，而大的服务器系统则视情况不同需要不同大小的Swap空间。特别是数据库服务器和Web服务器，随着访问量的增加，对Swap空间的要求也会增加，具体配置参见各服务器产品的说明。

　　另外，Swap分区的数量对性能也有很大的影响。因为Swap交换的操作是磁盘IO的操作，如果有多个Swap交换区，Swap空间的分配会以 轮流的方式操作于所有的Swap，这样会大大均衡IO的负载，加快Swap交换的速度。如果只有一个交换区，所有的交换操作会使交换区变得很忙，使系统大 多数时间处于等待状态，效率很低。用性能监视工具就会发现，此时的CPU并不很忙，而系统却慢。这说明，瓶颈在IO上，依靠提高CPU的速度是解决不了问 题的。

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}$F(y/[kG0　　系统性能监视

Dy`#b Br{;T0　　Swap空间的分配固然很重要，而系统运行时的性能监控却更加有价值。通过性能监视工具，可以检查系统的各项性能指标，找到系统性能的瓶颈。本文只介绍一下在Solaris下和Swap相关的一些命令和用途。51Testing软件测试网-s$V!fMQ7n x

*S2X2`v1f"^|0　　最常用的是Vmstat命令（在大多数Unix平台下都有这样一些命令），此命令可以查看大多数性能指标。

　　例如：51Testing软件测试网^,_Wu9Ev

　　# vmstat 351Testing软件测试网 TO0Cs'Z i.nRV8d C
　　procs memory swap io system cpu
&X.F|8Dq5D#WX3W\g0　　r b w swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id
-H7g$hF3@0K0　　0 0 0 0 93880 3304 19372 0 0 10 2 131 10 0 0 99

?jwY.`6b0s0　　0 0 0 0 93880 3304 19372 0 0 0 0 109 8 0 0 10051Testing软件测试网dr9z1Q*E\8\
　　0 0 0 0 93880 3304 19372 0 0 0 0 112 6 0 0 10051Testing软件测试网#R A Vn9xot
　　…………

F6^e
Kr;b0　　命令说明：

$pU[+l^'x&N!m7b:@$A0　　vmstat 后面的参数指定了性能指标捕获的时间间隔。3表示每三秒钟捕获一次。第一行数据不用看，没有价值，它仅反映开机以来的平均性能。从第二行开始，反映每三秒钟之内的系统性能指标。这些性能指标中和Swap有关的包括以下几项：51Testing软件测试网\ iQr9XkF4j.LA

　　procs下的w
;[2[ru1h0J.|R Dw0　　它表示当前（三秒钟之内）需要释放内存、交换出去的进程数量。51Testing软件测试网
g6x(Y2`5w4N

　　memory下的swpd51Testing软件测试网(CA1|-DO
　　它表示使用的Swap空间的大小。51Testing软件测试网N Q-Q`!R

　　Swap下的si，so51Testing软件测试网FN f y'Oq2o7G

]&U'HKz)cV G7a0　　si表示当前（三秒钟之内）每秒交换回内存（Swap in）的总量，单位为kbytes；so表示当前（三秒钟之内）每秒交换出内存（Swap out）的总量，单位为kbytes。

　　以上的指标数量越大，表示系统越忙。这些指标所表现的系统繁忙程度，与系统具体的配置有关。系统管理员应该在平时系统正常运行时，记下这些指标的数值，在系统发生问题的时候，再进行比较，就会很快发现问题，并制定本系统正常运行的标准指标值，以供性能监控使用。

　　另外，使用Swapon-s也能简单地查看当前Swap资源的使用情况。例如：

　　# swapon -s51Testing软件测试网E(T Nr8Dwg)C
　　Filename Type Size Used Priority51Testing软件测试网k5f0iv-M@
　　/dev/hda9 partition 361420 0 351Testing软件测试网)N-A%L^2S!jFqsX Tg

[/C-J+|p.FZ0　　能够方便地看出Swap空间的已用和未用资源的大小。

uV(w;sq b{0　　应该使Swap负载保持在30%以下，这样才能保证系统的良好性能。51Testing软件测试网Hc#z!Dp-{

nu:JAyD!sUm0　　有关Swap操作的系统命令

v#e$lY.w/wyT_0　　增加Swap空间，分以下几步：51Testing软件测试网
y%z!LwV

Z?l'Oa#gXaP5a0　　1）成为超级用户
9]Q6]Pd7vt+}?5Ot0　　$su - root51Testing软件测试网/SojM_A

　　2）创建Swap文件
W:dbF*xL}0　　# dd if=/dev/zero f=swapfile bs=1024 count=65536

　　创建一个有连续空间的交换文件。

G-iw|6z}(F+a0　　3）激活Swap文件
6A\qoMYl0　　#/usr/sbin/swapon swapfile51Testing软件测试网CoL$JTt#O;d

O#O
Z*V;D'S0　　swapfile指的是上一步创建的交换文件。 4）现在新加的Swap文件已经起作用了，但系统重新启动以后，并不会记住前几步的操作。因此要在/etc/fstab文件中记录文件的名字，和Swap类型，如：

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

!Kc4X!`5H[ntN-E0　　5）检验Swap文件是否加上51Testing软件测试网J0owH%s\ Lj7?
　　/usr/sbin/swapon -s

　　删除多余的Swap空间。
]C)Bl1N$V@H0　　1）成为超级用户

　　2）使用Swapoff命令收回Swap空间。
O0^`0PD"^s0　　#/usr/sbin/swapoff swapfile51Testing软件测试网ij&g)BM o"IL!S

　　3）编辑/etc/fstab文件，去掉此Swap文件的实体。

　　4）从文件系统中回收此文件。
0Me J R*oq%`r0　　#rm swapfile51Testing软件测试网T)Wa?h*SDW3}

　　5）当然，如果此Swap空间不是一个文件，而是一个分区，则需创建一个新的文件系统，再挂接到原来的文件系统上。51Testing软件测试网|v$I+\ m