Linux 系统上交换空间的介绍

学习如何修改你的系统上的交换空间的容量，以及你到底需要多大的交换空间。

当今无论什么操作系统 交换 Swap 空间是非常常见的。Linux 使用交换空间来增加主机可用的虚拟内存。它可以在常规文件或逻辑卷上使用一个或多个专用交换分区或交换文件。

典型计算机中有两种基本类型的内存。第一种类型，随机存取存储器 (RAM)，用于存储计算机使用的数据和程序。只有程序和数据存储在 RAM 中，计算机才能使用它们。随机存储器是易失性存储器；也就是说，如果计算机关闭了，存储在 RAM 中的数据就会丢失。

硬盘是用于长期存储数据和程序的磁性介质。该磁介质可以很好的保存数据；即使计算机断电，存储在磁盘上的数据也会保留下来。CPU（中央处理器）不能直接访问硬盘上的程序和数据；它们必须首先复制到 RAM 中，RAM 是 CPU 访问代码指令和操作数据的地方。在引导过程中，计算机将特定的操作系统程序（如内核、init 或 systemd）以及硬盘上的数据复制到 RAM 中，在 RAM 中，计算机的处理器 CPU 可以直接访问这些数据。

交换空间

交换空间是现代 Linux 系统中的第二种内存类型。交换空间的主要功能是当全部的 RAM 被占用并且需要更多内存时，用磁盘空间代替 RAM 内存。

例如，假设你有一个 8GB RAM 的计算机。如果你启动的程序没有填满 RAM，一切都好，不需要交换。假设你在处理电子表格，当添加更多的行时，你电子表格会增长，加上所有正在运行的程序，将会占用全部的 RAM 。如果这时没有可用的交换空间，你将不得不停止处理电子表格，直到关闭一些其他程序来释放一些 RAM 。

内核使用一个内存管理程序来检测最近没有使用的内存块（内存页）。内存管理程序将这些相对不经常使用的内存页交换到硬盘上专门指定用于“分页”或交换的特殊分区。这会释放 RAM，为输入电子表格更多数据腾出了空间。那些换出到硬盘的内存页面被内核的内存管理代码跟踪，如果需要，可以被分页回 RAM。

Linux 计算机中的内存总量是 RAM + 交换分区，交换分区被称为虚拟内存.

Linux 交换分区类型

Linux 提供了两种类型的交换空间。默认情况下，大多数 Linux 在安装时都会创建一个交换分区，但是也可以使用一个特殊配置的文件作为交换文件。交换分区顾名思义就是一个标准磁盘分区，由 mkswap 命令指定交换空间。

如果没有可用磁盘空间来创建新的交换分区，或者卷组中没有空间为交换空间创建逻辑卷，则可以使用交换文件。这只是一个创建好并预分配指定大小的常规文件。然后运行 mkswap 命令将其配置为交换空间。除非绝对必要，否则我不建议使用文件来做交换空间。（LCTT 译注：Ubuntu 近来的版本采用了交换文件而非交换空间，所以我对于这种说法保留看法）

频繁交换

当总虚拟内存（RAM 和交换空间）变得快满时，可能会发生频繁交换。系统花了太多时间在交换空间和 RAM 之间做内存块的页面切换，以至于几乎没有时间用于实际工作。这种情况的典型症状是：系统变得缓慢或完全无反应，硬盘指示灯几乎持续亮起。

使用 free 的命令来显示 CPU 负载和内存使用情况，你会发现 CPU 负载非常高，可能达到系统中 CPU 内核数量的 30 到 40 倍。另一个情况是 RAM 和交换空间几乎完全被分配了。

事实上，查看 SAR（系统活动报告）数据也可以显示这些内容。在我的每个系统上都安装 SAR ，并将这些用于数据分析。

交换空间的正确大小是多少？

许多年前，硬盘上分配给交换空间大小是计算机上的 RAM 的两倍（当然，这是大多数计算机的 RAM 以 KB 或 MB 为单位的时候）。因此，如果一台计算机有 64KB 的 RAM，应该分配 128KB 的交换分区。该规则考虑到了这样的事实情况，即 RAM 大小在当时非常小，分配超过 2 倍的 RAM 用于交换空间并不能提高性能。使用超过两倍的 RAM 进行交换，比实际执行有用的工作的时候，大多数系统将花费更多的时间。

RAM 现在已经很便宜了，如今大多数计算机的 RAM 都达到了几十亿字节。我的大多数新电脑至少有 8GB 内存，一台有 32GB 内存，我的主工作站有 64GB 内存。我的旧电脑有 4 到 8GB 的内存。

当操作具有大量 RAM 的计算机时，交换空间的限制性能系数远低于 2 倍。Fedora 28 在线安装指南 定义了当前关于交换空间分配的方法。下面内容是我提出的建议。

下表根据系统中的 RAM 大小以及是否有足够的内存让系统休眠，提供了交换分区的推荐大小。建议的交换分区大小是在安装过程中自动建立的。但是，为了满足系统休眠，您需要在自定义分区阶段编辑交换空间。

表 1: Fedora 28 文档中推荐的系统交换空间

| 系统内存大小 | 推荐的交换空间 | 推荐的交换空间大小（支持休眠模式） |
| | | – 2.00g
pool00 fedorastudentvm1 twi-aotz– 2.00g 8.17 2.93
root fedorastudentvm1 Vwi-aotz– 2.00g pool00 8.17
swap fedorastudentvm1 -wi-ao- 5.00g
usr fedorastudentvm1 -wi-ao- 10.00g
[root@studentvm1 ~]#
“`

你可以看到当前的交换空间大小为 8GB。在这种情况下，我们希望将 2GB 添加到此交换卷中。首先，停止现有的交换空间。如果交换空间正在使用，终止正在运行的程序。


swapoff -a


现在增加逻辑卷的大小。


[root@studentvm1 ~]# lvextend -L +2G /dev/mapper/fedora_studentvm1-swap
Size of logical volume fedora_studentvm1/swap changed from 8.00 GiB (2048 extents) to 10.00 GiB (2560 extents).
Logical volume fedora_studentvm1/swap successfully resized.
[root@studentvm1 ~]#


运行 mkswap 命令将整个 10GB 分区变成交换空间。


[root@studentvm1 ~]# mkswap /dev/mapper/fedora_studentvm1-swap
mkswap: /dev/mapper/fedora_studentvm1-swap: warning: wiping old swap signature.
Setting up swapspace version 1, size = 10 GiB (10737414144 bytes)
no label, UUID=3cc2bee0-e746-4b66-aa2d-1ea15ef1574a
[root@studentvm1 ~]#


重新启用交换空间。


[root@studentvm1 ~]# swapon -a
[root@studentvm1 ~]#


现在，使用 lsblk 命令验证新交换空间是否存在。同样，不需要重新启动机器。


[root@studentvm1 ~]# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda 8:0 0 60G 0 disk
|-sda1 8:1 0 1G 0 part /boot
`-sda2 8:2 0 59G 0 part
|-fedora_studentvm1-pool00_tmeta 253:0 0 4M 0 lvm
| `-fedora_studentvm1-pool00-tpool 253:2 0 2G 0 lvm
| |-fedora_studentvm1-root 253:3 0 2G 0 lvm /
| `-fedora_studentvm1-pool00 253:6 0 2G 0 lvm
|-fedora_studentvm1-pool00_tdata 253:1 0 2G 0 lvm
| `-fedora_studentvm1-pool00-tpool 253:2 0 2G 0 lvm
| |-fedora_studentvm1-root 253:3 0 2G 0 lvm /
| `-fedora_studentvm1-pool00 253:6 0 2G 0 lvm
|-fedora_studentvm1-swap 253:4 0 10G 0 lvm [SWAP]
|-fedora_studentvm1-usr 253:5 0 15G 0 lvm /usr
|-fedora_studentvm1-home 253:7 0 2G 0 lvm /home
|-fedora_studentvm1-var 253:8 0 10G 0 lvm /var
`-fedora_studentvm1-tmp 253:9 0 5G 0 lvm /tmp
sr0 11:0 1 1024M 0 rom
[root@studentvm1 ~]#


您也可以使用 swapon -s 命令或 top、free 或其他几个命令来验证这一点。


[root@studentvm1 ~]# free
total used free shared buff/cache available
Mem: 4038808 382404 2754072 4152 902332 3404184
Swap: 10485756 0 10485756
[root@studentvm1 ~]#


请注意，不同的命令以不同的形式显示或要求输入设备文件。在 /dev 目录中访问特定设备有多种方式。在我的文章 在 Linux 中管理设备 中有更多关于 /dev 目录及其内容说明。

via: https://opensource.com/article/18/9/swap-space-linux-systems

作者：David Both
选题：lujun9972
译者：heguangzhi
校对：wxy

本文由 LCTT 原创编译，Linux中国 荣誉推出