2009-04-08 09:37
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伺服器，特別是web伺服器的效能至關重要。通過調整swap，有時可以越過系統效能瓶頸，節省系統公升級費用。
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伺服器，特別是web伺服器的效能至關重要。通過調整swap，有時可以越過系統效能瓶頸，節省系統公升級費用。
眾所周知，現代作業系統都實現了「虛擬記憶體」這一技術，不但在功能上突破了物理記憶體的限制，使程式可以操縱大於實際物理記憶體的空間，更重要的是，「虛擬記憶體」是隔離每個程序的安全保護網，使每個程序都不受其它程式的干擾。
swap空間的作用可簡單描述為：當系統的物理記憶體不夠用的時候，就需要將物理記憶體中的一部分空間釋放出來，以供當前執行的程式使用。那些被釋放的空間可能來自一些很長時間沒有什麼操作的程式，這些被釋放的空間被臨時儲存到swap空間中，等到那些程式要執行時，再從swap中恢復儲存的資料到記憶體中。這樣，系統總是在物理記憶體不夠時，才進行swap交換。
計算機使用者會經常遇這種現象。例如，在使用windows系統時，可以同時執行多個程式，當你切換到乙個很長時間沒有理會的程式時，會聽到硬碟「嘩嘩」直響。這是因為這個程式的記憶體被那些頻繁執行的程式給「偷走」了，放到了swap區中。因此，一旦此程式被放置到前端，它就會從swap區取回自己的資料，將其放進記憶體，然後接著執行。
需要說明一點，並不是所有從物理記憶體中交換出來的資料都會被放到swap中(如果這樣的話，swap就會不堪重負)，有相當一部分資料被直接交換到檔案系統。例如，有的程式會開啟一些檔案，對檔案進行讀寫(其實每個程式都至少要開啟乙個檔案，那就是執行程式本身)，當需要將這些程式的記憶體空間交換出去時，就沒有必要將檔案部分的資料放到swap空間中了，而可以直接將其放到檔案裡去。如果是讀檔案操作，那麼記憶體資料被直接釋放，不需要交換出來，因為下次需要時，可直接從檔案系統恢復;如果是寫檔案，只需要將變化的資料儲存到檔案中，以便恢復。但是那些用malloc和new函式生成的物件的資料則不同，它們需要swap空間，因為它們在檔案系統中沒有相應的「儲備」檔案，因此被稱作「匿名」(anonymous)記憶體資料。這類資料還包括堆疊中的一些狀態和變數資料等。所以說，swap空間是「匿名」資料的交換空間。
突破128m swap限制
經常看到有些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。為什麼會有這種說法?在說明「128m」這個數字的來歷之前，先給問題乙個回答：現在根本不存在128m的限制!現在的限制是2g!
swap空間是分頁的，每一頁的大小和記憶體頁的大小一樣，方便swap空間和記憶體之間的資料交換。舊版本的linux實現swap空間時，用swap空間的第一頁作為所有swap空間頁的乙個「位對映」(bit map)。這就是說第一頁的每一位，都對應著一頁swap空間。如果這一位是1，表示此頁swap可用;如果是0，表示此頁是壞塊，不能使用。這麼說來，第乙個swap對映位應該是0，因為，第一頁swap是對映頁。另外，最後10個對映位也被占用，用來表示swap的版本(原來的版本是swap_space ，現在的版本是swapspace2)。那麼，如果說一頁的大小為s，這種swap的實現方法共能管理「8 * ( s - 10 ) - 1」個swap頁。對於i386系統來說s=4096，則空間大小共為133890048，如果認為1 mb=2^20 byte的話，大小正好為128m。
之所以這樣來實現swap空間的管理，是要防止swap空間中有壞塊。如果系統檢查到swap中有壞塊，則在相應的位對映上標記上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。
現在的系統設計者認為：
1.現在硬碟質量很好，壞塊很少。
2.就算有，也不多，只需要將壞塊羅列出來，而不需要為每一頁建立對映。
3.如果有很多壞塊，就不應該將此硬碟作為swap空間使用。
於是，現在的linux取消了位對映的方法，也就取消了128m的限制。直接用位址訪問，限制為2g。
swap配置對效能的影響
分配太多的swap空間會浪費磁碟空間，而swap空間太少，則系統會發生錯誤。 如果系統的物理記憶體用光了，系統就會跑得很慢，但仍能執行;如果swap空間用光了，那麼系統就會發生錯誤。例如，web伺服器能根據不同的請求數量衍生出多個服務程序(或執行緒is out of memory」的錯誤，嚴重時會造成服務程序的死鎖。因此swap空間的分配是很重要的。
通常情況下，swap空間應大於或等於物理記憶體的大小，最小不應小於64m，通常swap空間的大小應是物理記憶體的2-2.5倍。但根據不同的應用，應有不同的配置：如果是小的桌面系統，則只需要較小的swap空間，而大的伺服器系統則視情況不同需要不同大小的swap空間。特別是資料庫伺服器和web伺服器，隨著訪問量的增加，對swap空間的要求也會增加，具體配置參見各伺服器產品的說明。
另外，swap分割槽的數量對效能也有很大的影響。因為swap交換的操作是磁碟io的操作，如果有多個swap交換區，swap空間的分配會以輪流的方式操作於所有的swap，這樣會大大均衡io的負載，加快swap交換的速度。如果只有乙個交換區，所有的交換操作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。用效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，依靠提高cpu的速度是解決不了問題的。
系統效能監視
swap空間的分配固然很重要，而系統執行時的效能監控卻更加有價值。通過效能監視工具，可以檢查系統的各項效能指標，找到系統效能的瓶頸。本文只介紹一下在solaris下和swap相關的一些命令和用途。
最常用的是vmstat命令(在大多數unix平台下都有這樣一些命令)，此命令可以檢視大多數效能指標。
例如：命令說明：
vmstat 後面的引數指定了效能指標捕獲的時間間隔。3表示每三秒鐘捕獲一次。第一行資料不用看，沒有價值，它僅反映開機以來的平均效能。從第二行開始，反映每三秒鐘之內的系統效能指標。這些效能指標中和swap有關的包括以下幾項：
procs下的w
它表示當前(三秒鐘之內)需要釋放記憶體、交換出去的程序數量。
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(三秒鐘之內)每秒交換回記憶體(swap in)的總量，單位為kbytes;so表示當前(三秒鐘之內)每秒交換出記憶體(swap out)的總量，單位為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執行時，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，並制定本系統正常執行的標準指標值，以供效能監控使用。
另外，使用swapon-s也能簡單地檢視當前swap資源的使用情況。例如：
能夠方便地看出swap空間的已用和未用資源的大小。
應該使swap負載保持在30%以下，這樣才能保證系統的良好效能。
有關swap操作的系統命令
增加swap空間，分以下幾步：
1)成為超級使用者
$su - root
2)建立swap檔案
# dd if=/dev/zero of=swapfile bs=1024 count=65536
建立乙個有連續空間的交換檔案。
3)啟用swap檔案
#/usr/sbin/swapon swapfile
swapfile指的是上一步建立的交換檔案。 4)現在新加的swap檔案已經起作用了，但系統重新啟動以後，並不會記住前幾步的操作。因此要在/etc/fstab檔案中記錄檔案的名字，和swap型別，如：
/path/swapfile none swap sw,pri=3 0 0
5)檢驗swap檔案是否加上
/usr/sbin/swapon -s
刪除多餘的swap空間。
1)成為超級使用者
2)使用swapoff命令收回swap空間。
#/usr/sbin/swapoff swapfile
4)從檔案系統中**此檔案。
#rm swapfile
5)當然，如果此swap空間不是乙個檔案，而是乙個分割槽，則需建立乙個新的檔案系統，再掛接到原來的檔案系統上。
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