每次安装Linux都会要求配置交换分区，那么这个分区是干什么用的呢？不设置这个分区会有什么后果？如果必须设置，什么是合适的设置？本文将尝试回答这些问题，并尝试涵盖所有与交换相关的知识。以下所有示例均在ubuntu-server-x86_6416.04下执行。什么是掉期？交换空间是磁盘上的一个区域，可以是分区、文件或它们的组合。简单的说，当系统的物理内存紧张时，Linux会把内存中不常访问的数据保存到swap中，让系统有更多的物理内存来服务于各个进程，当系统需要访问swap上存储的内容，然后将swap上的数据加载到内存中，也就是我们常说的swapout和swapin。为什么需要swap呢？要回答这个问题，我们需要回答交换给我们带来了什么好处。对于一些大型的应用程序（如LibreOffice、视频编辑器等），在启动过程中会使用大量的内存，但是这部分内存往往只在启动时使用，后续运行中很少使用进程内存。通过swap，系统可以将这部分没有被使用的内存数据通过这种方式保存到swap中，从而释放出更多的物理内存供系统使用。很多发行版（比如ubuntu）的休眠功能都依赖于swap分区。当系统休眠时，内存中的数据会被保存到swap分区中，下次系统启动时数据会加载到内存中。它可以加快系统的启动速度，所以如果要使用休眠功能，就必须配置swap分区，而且大小必须大于等于物理内存。在某些情况下，物理内存是有限的，但是如果要运行耗内存的程序怎么办呢？这时候配置足够的swap空间就可以达到目的。虽然慢了点，但至少能跑起来。虽然在大多数情况下，物理内存是足够的，但是总会出现一些意想不到的情况，比如某个进程需要的内存比预期的多，或者某个进程发生了内存泄漏等。当内存不够时，就会触发内核的OOM杀手。根据OOMkiller的配置，会杀掉一些进程或者直接重启系统（默认是先杀掉内存消耗最多的进程），但是有了swap，就可以把swap当作内存使用。虽然速度有点慢，但至少给了我们调试、杀掉进程或者保存当前工作进度的机会。如果你看过Linux的内存管理，你就会知道，系统会尽可能多的使用空闲内存作为缓存，以加快系统的I/O速度，所以如果能把不常用的内存数据移到swap，有将更多的物理内存用于缓存，从而提高整体系统性能。交换的缺点？上面介绍了swap的优点，那么swap的缺点呢？Swap存储在磁盘上，磁盘的速度比内存慢几个数量级。如果不断地读写swap，肯定会影响系统的性能，尤其是在系统内存非常紧张的情况下。交换空间的频率会很高，导致系统运行很慢，就好像死了一样。这时，增加物理内存是唯一的解决办法。由于系统会自动将不经常使用的内存数据移动到swap中，对于桌面程序来说，最小化后打开程序时可能会造成小卡顿，因为swap上的数据需要重新加载到内存中来。你想交换吗？以上介绍了什么是swap以及它们的优缺点，那么我们应该配置swap吗？答案是：视情况而定。下面分别讨论内存不足、内存勉强、内存充足三种情况下服务器和桌面环境swap的选择。内存不足无论是台式机还是服务器，当物理内存明显不足又要运行程序时，加swap是唯一的选择。慢下来总比不工作好。内存勉强够用。建议配置swap，这样内核会把不常用的数据从内存中移到swap中，这样系统调用就会有更多的物理内存，提高系统性能，避免偶尔物理内存不足导致进程异常。退出以提高系统稳定性，但对于服务器来说，需要限制或监控swap空间的使用。当swap空间使用超出预期或频繁swapin/out时，必须及时采取措施，否则对性能影响很大内存充足从理论上讲，如果物理内存充足且不需要sleep功能，那么swap就没有用了，但是关键问题是我们很难保证物理内存在任何情况下都是足够的，因为总会有意想不到的情况出现，比如某些进程消耗的内存超出预期，服务器压力超出预期，内存泄漏等等。在内存充足的情况下，如果出现异常，swap能帮到我们吗？桌面环境一般没有任何监控功能，所以无法提前预知内存使用异常。当内存用完后，有两种情况：配置了Swap：系统变慢的时候可以感觉到，可能有机会杀掉一些进程，保存当前的工作进度，当然也会有这种情况哪里电脑慢了想把电脑砸了，但是磁盘这么便宜，浪费点磁盘空间换来这样的机会也是值得的。Noswapconfigured：内核的OOMkiller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，当内存使用率达到阈值时，会发出警报或自动重启异常进程。但是如果没有监控呢？当内存用完后，有两种情况：配置了Swap：此时服务器仍然可以提供服务，但是性能会下降好几个档次，直到快死了，这个过程会持续一个时间长了，对服务器来说就是一场灾难；所以配置swap只能让服务逗留一段时间，之后会出现长时间的服务中断（比如原来每秒处理1000个请求的服务器，由于频繁使用swap，现在只能处理50个requests，从系统的角度来看，进程还在运行，但从业务的角度来看，服务已经几乎中断了）。无swap配置：此时内核的OOMkiller被触发。默认配置下，会先杀死消耗内存的进程。这种流程一般就是我们的业务流程。这时守护进程会自动重启业务进程（没有守护进程？你在开玩笑），这种情况只会导致服务中断一段时间（取决于进程重启的时间），而不是上面配置swap导致的性能不佳，服务不断中断。即使OOMkiller没有杀死预期的进程，我们也可以通过测试发现，然后配置OOMkiller重启系统，这比配置swap在那里逗留要好。从上面可以看出，对于服务器来说，好像最好不要配置swap，这样可以尽快重启有问题的进程，缩短业务受到影响的时间。而且，即使没有配置监控程序，我们在cgroups中还是有一个内存控制模块，可以控制一组进程可以使用的最大内存量。当超过这个数量时，可以触发相应的动作，比如重启进程。一般来说，对于桌面环境来说，一般内存没有服务器端那么充裕，而且由于使用场景的原因，会打开很多不同类型的GUI窗口，但是前台只有一个进程，而且大部分它们都在后台待命，所以还是需要配置swap来提高性能；对于服务器，配置的内存比较充足，启动的进程都是需要工作的进程（否则不应该启动），不需要休眠，另外配合cgroups，更容易限制进程的内存使用。个人认为配置swap基本没必要。看看coreos，默认是没有swap的。什么是合适的交换大小配置？既然配置swap对桌面系统有帮助，那么swap的大小合适呢？以下是ubuntu给出的建议：当物理内存小于1G且不需要休眠时，设置与内存大小相同的swap空间即可；当需要休眠时，建议配置为物理内存大小的两倍，但最大值不要超过Doublememorysize当物理内存大于1G且不需要休眠时，建议大小为round(sqrt(RAM))，其中RAM是物理内存的大小；当需要休眠时，推荐大小为RAM+round(sqrt(RAM))，但最大值不要超过内存大小的两倍。如果物理内存两倍大小的swap空间不够，建议增加内存而不是增加swap。第二栏和第三栏是不需要睡觉或需要睡觉时的推荐尺寸。第四列是不应超过的最大物理内存(MB)。你不需要睡觉，你需要睡觉。1024102420482048物理内存(GB)不需要休眠需要休眠Max1122213432564268527106281283111612315241642032245294832638646487212812811139256如何配置交换？当我们确定配置多少swap空间之后，应该怎么配置呢？当然可以在系统安装的时候分配，但是如果你对安装的时候分配的大小不满意，我们也可以在后期进行调整。这里不介绍安装时如何配置，只介绍如何给系统增加swap。空间。Linux下有两种交换空间，交换分区和交换文件。它们各有特点：由于交换分区上没有文件系统，相当于内核直接访问连续的磁盘空间，效率比较高。但是，由于swap分区一般都是在安装系统的时候分配的，后期缩减空间扩容非常不方便。swap文件是放在指定分区的文件系统中，所以可能会受到文件系统性能的影响，但是据说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，相当于跳过文件系统，直接访问磁盘。但是，如果交换文件在磁盘上的物理位置不连续，仍然会对性能产生不利影响，但它的优点是灵活，可以随时添加和删除交换文件。查看系统中配置的swap，使用命令swapon-s查看swapdev@dev:~$swapon-sFilenameTypeSizeUsedPriority/dev/dm-1partition5242840-1如果配置了多个swapforpartitions或者文件，这里会有多行，每一行代表系统正在使用的交换分区或文件。各字段含义如下：Filename：如果交换类型是分区，这将是分区的路径。如果交换类型是文件，这里会是文件的路径类型：交换的类型，分区表示这是一个交换分区，文件表示这是一个交换文件大小：交换的大小，单位是k，这里524284表示差不多512MUsed：已经使用过的大小，其中0表示没有使用过。priority：优先级，优先级高的swap优先使用，优先级相同的swap平均使用（round-robin算法），priority可以使用“swapon-p”命令设置查看swapin/out情况在系统中。并不是swap空间太大性能会下降。对性能的真正影响是换入和换出的频率。频率越高，对系统性能的影响越大。越大，我们可以用vmstat命令查看swapin/out的频率#参数2表示每两秒计数一次，si和so两列是每秒swapin和out的次数dev@ubuntu：~$vmstat2procs----------内存------------交换----io-----系统----------cpu-----rbswpdfreebuffcachesisobiboincsussyidwast0070232756207940209476000011118001990000702327562079401616010199000007022875620794020947620012019319810070228794020947600011718600000075620794760103018001001800在添加交换分区之前，您必须先有一个空闲分区。如果是新磁盘，可以使用fdisk新建一个分区用于swap。如果不好，将导致数据丢失和系统挂起。磁盘分区操作不是本文要介绍的，所以这里不讨论如何使用fdisk。#本文使用的测试环境是虚拟机，/dev/sdb是新添加的硬盘，已经用fdisk创建了分区#本例中将使用分区/dev/sdb1dev@dev:~$sudofdisk-l/dev/sdbDeviceBootStartEndSectorsSizeIdType/dev/sdb12048419430341922562G83Linux#Createswappartitiondev@dev:~$sudomkswap/dev/sdb1设置交换空间版本1，大小=2GiB(2146430976bytes)nolabel,UUID=d69621de-618a-4bea-9a96-b8e8b0d0ea40#查看系统中当前使用的swap与新增的进行对比dev@dev:~$swapon-sFilenameTypeSizeUsedPriority/dev/dm-1partition5242840-1#将新分区添加到系统中dev@dev:~$sudoswapon/dev/sdb1#此时可以看到系统中已经添加了新的swap分区，并且优先级比原来的要低dev@dev:~$swapon-sFilenameTypeSizeUsedPriority/dev/dm-1partition5242840-1/dev/sdb1partition20961240-2#为了保证我们新的swap会在系统重启Partition后自动加载，需要修改/etc/fstab文件dev@dev:~$sudosh-c'echo"/dev/sdb1noneswapsw00">>/etc/fstab'#检查确保写入成功，这里第一个是原系统的swap分区，第二个就是我们刚刚添加的dev@dev：~$grepswap/etc/fstab/dev/mapper/dev--vg-swap_1noneswapsw00/dev/sdb1noneswapsw00添加swap文件添加交换文件就简单多了，而且不像分区操作那样有风险#首先新建一个512M的文件作为交换文件，文件路径随便你怎么写#fallocate这个命令要看文件系统，一些老的文件系统不支持这个命令，比如ext2，#此时可以用dd来达到同样的效果：#sudoddif=/dev/zeroof=/mnt/512MiB.swapbs=1024count=524288#fallocate和dd的区别这是：#fallocate是先声明这么多，然后文件系统在实际使用的时候分配真正的物理磁盘空间，也就是分配一点点，#而dd实际上是从物理磁盘空间开始写了512m的数据。#所以作为测试，fallocate比较方便，因为一开始不需要写任何数据，需要速度快dev@dev:~$sudofallocate-l512m/mnt/512MiB.swap#修改文件权限，防止其他用户误操作修改文件dev@dev:~$sudochmod600/mnt/512MiB.swap#格式化为交换文件dev@dev:~$sudomkswap/mnt/512MiB.swap#Addnewfilestothesystemdev@dev:~$sudoswapon/mnt/512MiB.swap#此时可以看到系统中已经添加了新的swap文件，类型为file#这里可以看到第一个交换分区/dev/dm具有最高优先级-1已被使用24Kdev@dev:~$swapon-sFilenameTypeSizeUsedPriority/dev/dm-1partition52428424-1/dev/sdb1partition20961240-2/mnt/512MiB.swapfile5242840-3#从free命令的输出可以看出，经过前两轮添加swap分区和文件后，#现在系统的swap空间变成了3G(3144692K)dev@dev:~$freetotalusedfreesharedbuff/cacheavailableMem:5001923911295641996451516430820Swap:3144692243144668#另外为了保证我们新的交换文件在系统重启后自动加载，我们需要修改/etc/fstab文件dev@dev:~$sudosh-c'echo"/mnt/512MiB.swapnoneswapsw00">>/etc/fstab'注意：并不是所有的文件系统都支持创建swap文件，比如btrfs，在btrfs分区创建swap文件会失败。取消所有swap。如果经过慎重考虑，确定swap不再需要的话，那么就可以把系统中的所有swap分区和文件都删除了，步骤和上面的正好相反#stopallswapdev@dev:~$sudoswapoff-a#swapon-s命令没有输出，free命令显示swap空间为0，说明swapoff成功dev@dev:~$swapon-sdev@dev:~$freetotalusedfreesharedbuff/cacheavailableMem:500192359243488882004115380433924Swap:000#当然我们还是需要修改/etc/fstab，否则下次重启后，系统会重新挂载相应的swap分区和文件#用你喜欢的编辑器删除/etc/fstab中与swap相关的三行（本例为三行,请根据实际情况调整)Howtooptimizeswapperformance?如何配置swap使其性能更好？尝试使用交换分区。相对于swap文件，分区必须是连续的物理磁盘空间，swap文件可以不把swap分区和系统分区放在不同的磁盘上，这样就不会抢夺同一个磁盘的I/O带宽系统盘。如果有多个磁盘，可以在每个磁盘分区上创建一个交换分区，并设置它们的优先级相同，这样内核会平均访问这些交换分区，性能相当于原来的N倍（这里的N是盘数）。不过话又说回来，如果频繁访问swap的话，不管你怎么优化swap，也是没有用的。与内存相比，还是低了好几个数量级，性能还是有所下降。如果不经常访问swap，那么优化swap有什么意义呢？所以其实优化swap性能的实际意义并不大。只是在这里找到。配置swappiness有时我们的桌面环境确实有足够的内存和交换空间。这时，我们希望尽量减少交换空间的使用，以免影响系统性能。Linux已经为我们考虑到了这种情况，在2.6内核中，增加了一个参数，叫做swappiness，用来配置将内存中不常用的数据移动到swap的紧急程度。这个参数的取值范围是0到100，0告诉内核尽量不要移动内存数据到swap，也就是只有在绝对必要的时候才这样做，100告诉内核尽量移动内存数据越多越好。不经常访问的数据被移动到交换区。Ubuntu的桌面和服务器的默认配置是60（可能随版本不同而不同）。对于桌面环境，界面的响应速度直接关系到系统的流畅度。如果内存足够，这个值可以设置的小一些，这样数据就尽量保留在内存中，这样唤醒后台接口程序会比较快。Ubuntu桌面建议将该值设置为10。当然，您可以根据交换空间的实际使用情况任意调整该参数，直到您满意为止。对于服务器来说，主要的性能衡量标准是整体的处理能力，而不是具体的响应速度。为I/O缓存使用更多内存可能更好，因此Ubuntu服务器建议保留默认值60。查看当前系统swappiness的值dev@dev:~$cat/proc/sys/vm/swappiness60修改当前系统swappiness的值dev@dev:~$sudosysctlvm.swappiness=10vm.swappiness=10dev@dev:~$cat/proc/sys/vm/swappiness10上面sysctl修改的swappiness值在系统重启后会失效。重启后要继续生效，需要修改配置文件/etc/sysctl.conf，把下面这行改成10，如果在文件里找不到这一行，就在最后添加这一行文件。vm.swappiness=10请参考关于LinuxswapspaceSwapFaq的所有内容
