Linux的Swap

轉自： [url]http://www.4aiur.com/html/system/linux/2007/0105/252.html[/url]

 

爲何選擇Linux？由於Linux能讓你掌握你所作的一切！ 
爲何痛恨Windows？由於Windows讓你不知道本身在作什麼！ 
這就是我喜歡Linux的緣由。只要我願意，我能夠將底層的系統運行機制看得清清楚楚，能夠掌握一切。而Windows儘管界面漂亮，卻讓你總也猜不透她內心想什麼。我不喜歡若即若離的感受。 

若是你一看到這個標題就以爲頭疼，或者對Linux的內部技術根本不關心，那麼，我勸你一句：別用Linux了。你只是在追趕潮流，並非真心喜歡它。Linux的確沒有Windows好用,可它比Windows「結實」。若是你對Linux的穩定性感興趣，特別是想把Linux做爲網站服務器的話，那就請看看下文吧！ 

Swap，即交換區，除了安裝Linux的時候，有多少人關心過它呢？其實，Swap的調整對Linux服務器，特別是Web服務器的性能相當重要。經過調整Swap，有時能夠越過系統性能瓶頸，節省系統升級費用。 

本文內容包括： 

Swap基本原理 

突破128M Swap限制 

Swap配置對性能的影響 

Swap性能監視 

有關Swap操做的系統命令 
Swap基本原理 

Swap的原理是一個較複雜的問題，須要大量的篇幅來講明。在這裏只做簡單的介紹，在之後的文章中將和你們詳細討論Swap實現的細節。 

衆所周知，現代操做系統都實現了「虛擬內存」這一技術，不但在功能上突破了物理內存的限制，使程序能夠操縱大於實際物理內存的空間，更重要的是，「虛擬內存」是隔離每一個進程的安全保護網，使每一個進程都不受其它程序的干擾。 

Swap空間的做用可簡單描述爲：當系統的物理內存不夠用的時候，就須要將物理內存中的一部分空間釋放出來，以供當前運行的程序使用。那些被釋放的空間可能來自一些很長時間沒有什麼操做的程序，這些被釋放的空間被臨時保存到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，系統老是在物理內存不夠時，才進行Swap交換。 

計算機用戶會常常遇這種現象。例如，在使用Windows系統時，能夠同時運行多個程序，當你切換到一個很長時間沒有理會的程序時，會聽到硬盤「嘩嘩」直響。這是由於這個程序的內存被那些頻繁運行的程序給「偷走」了，放到了Swap區中。所以，一旦此程序被放置到前端，它就會從Swap區取回本身的數據，將其放進內存，而後接着運行。 

須要說明一點，並非全部從物理內存中交換出來的數據都會被放到Swap中（若是這樣的話，Swap就會不堪重負），有至關一部分數據被直接交換到文件系統。例如，有的程序會打開一些文件，對文件進行讀寫（其實每一個程序都至少要打開一個文件，那就是運行程序自己），當須要將這些程序的內存空間交換出去時，就沒有必要將文件部分的數據放到Swap空間中了，而能夠直接將其放到文件裏去。若是是讀文件操做，那麼內存數據被直接釋放，不須要交換出來，由於下次須要時，可直接從文件系統恢復；若是是寫文件，只須要將變化的數據保存到文件中，以便恢復。可是那些用malloc和new函數生成的對象的數據則不一樣，它們須要Swap空間，由於它們在文件系統中沒有相應的「儲備」文件，所以被稱做「匿名」(Anonymous)內存數據。這類數據還包括堆棧中的一些狀態和變量數據等。因此說，Swap空間是「匿名」數據的交換空間。 

突破128M Swap限制 

常常看到有些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。爲何會有這種說法？在說明「128M」這個數字的來歷以前，先給問題一個回答：如今根本不存在128M的限制！如今的限制是2G！ 

Swap空間是分頁的，每一頁的大小和內存頁的大小同樣，方便Swap空間和內存之間的數據交換。舊版本的Linux實現Swap空間時，用Swap空間的第一頁做爲全部Swap空間頁的一個「位映射」（Bit map）。這就是說第一頁的每一位，都對應着一頁Swap空間。若是這一位是1，表示此頁Swap可用；若是是0，表示此頁是壞塊，不能使用。這麼說來，第一個Swap映射位應該是0，由於，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 ，如今的版本是swapspace2）。那麼，若是說一頁的大小爲s，這種Swap的實現方法共能管理「8 * ( s - 10 ) - 1」個Swap頁。對於i386系統來講s=4096，則空間大小共爲133890048，若是認爲1 MB=2^20 Byte的話，大小正好爲128M。 

之因此這樣來實現Swap空間的管理，是要防止Swap空間中有壞塊。若是系統檢查到Swap中有壞塊，則在相應的位映射上標記上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。 

如今的系統設計者認爲： 

1.如今硬盤質量很好，壞塊不多。 

2.就算有，也很少，只須要將壞塊羅列出來，而不須要爲每一頁創建映射。 

3.若是有不少壞塊，就不該該將此硬盤做爲Swap空間使用。 

因而，如今的Linux取消了位映射的方法，也就取消了128M的限制。直接用地址訪問，限制爲2G。 

Swap配置對性能的影響 

分配太多的Swap空間會浪費磁盤空間，而Swap空間太少，則系統會發生錯誤。 

若是系統的物理內存用光了，系統就會跑得很慢，但仍能運行；若是Swap空間用光了，那麼系統就會發生錯誤。例如，Web服務器能根據不一樣的請求數量衍生出多個服務進程（或線程），若是Swap空間用完，則服務進程沒法啓動，一般會出現「application is out of memory」的錯誤，嚴重時會形成服務進程的死鎖。所以Swap空間的分配是很重要的。 

一般狀況下，Swap空間應大於或等於物理內存的大小，最小不該小於64M，一般Swap空間的大小應是物理內存的2-2.5倍。但根據不一樣的應用，應有不一樣的配置：若是是小的桌面系統，則只須要較小的Swap空間，而大的服務器系統則視狀況不一樣須要不一樣大小的Swap空間。特別是數據庫服務器和Web服務器，隨着訪問量的增長，對Swap空間的要求也會增長，具體配置參見各服務器產品的說明。 

另外，Swap分區的數量對性能也有很大的影響。由於Swap交換的操做是磁盤IO的操做，若是有多個Swap交換區，Swap空間的分配會以輪流的方式操做於全部的Swap，這樣會大大均衡IO的負載，加快Swap交換的速度。若是隻有一個交換區，全部的交換操做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。用性能監視工具就會發現，此時的CPU並不很忙，而系統卻慢。這說明，瓶頸在IO上，依靠提升CPU的速度是解決不了問題的。 
系統性能監視 

Swap空間的分配當然很重要，而系統運行時的性能監控卻更加有價值。經過性能監視工具，能夠檢查系統的各項性能指標，找到系統性能的瓶頸。本文只介紹一下在Solaris下和Swap相關的一些命令和用途。 

最經常使用的是Vmstat命令（在大多數Unix平臺下都有這樣一些命令），此命令能夠查看大多數性能指標。 

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 
………… 

命令說明： 
vmstat 後面的參數指定了性能指標捕獲的時間間隔。3表示每三秒鐘捕獲一次。第一行數據不用看，沒有價值，它僅反映開機以來的平均性能。從第二行開始，反映每三秒鐘以內的系統性能指標。這些性能指標中和Swap有關的包括如下幾項： 

procs下的w 
它表示當前（三秒鐘以內）須要釋放內存、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表示當前（三秒鐘以內）每秒交換回內存（Swap in）的總量，單位爲kbytes；so表示當前（三秒鐘以內）每秒交換出內存（Swap out）的總量，單位爲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行時，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，並制定本系統正常運行的標準指標值，以供性能監控使用。 

另外，使用Swapon-s也能簡單地查看當前Swap資源的使用狀況。例如： 
# swapon -s 
Filename Type Size Used Priority 
/dev/hda9 partition 361420 0 3 

可以方便地看出Swap空間的已用和未用資源的大小。 

應該使Swap負載保持在30%如下，這樣才能保證系統的良好性能。 

有關Swap操做的系統命令 

增長Swap空間，分如下幾步： 
1)成爲超級用戶 
$su - root 

2)建立Swap文件 
# dd if=/dev/zero of=swapfile bs=1024 count=65536 

建立一個有連續空間的交換文件。 

3)激活Swap文件 
#/usr/sbin/swapon swapfile 

swapfile指的是上一步建立的交換文件。 4)如今新加的Swap文件已經起做用了，但系統從新啓動之後，並不會記住前幾步的操做。所以要在/etc/fstab文件中記錄文件的名字，和Swap類型，如： 
/path/swapfile none Swap sw,pri=3 0 0 

5)檢驗Swap文件是否加上 
/usr/sbin/swapon -s 

刪除多餘的Swap空間。 
1)成爲超級用戶 

2)使用Swapoff命令收回Swap空間。 
#/usr/sbin/swapoff swapfile 

3)編輯/etc/fstab文件，去掉此Swap文件的實體。 

4)從文件系統中回收此文件。 
#rm swapfile 

5)固然，若是此Swap空間不是一個文件，而是一個分區，則需建立一個新的文件系統，再掛接到原來的文件系統上。