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在Linux系統(tǒng)中，交換空間為系統(tǒng)提供了一種擴(kuò)展內(nèi)存的手段。當(dāng)物理內(nèi)存不足時(shí)，內(nèi)核會將一些不常用的內(nèi)存數(shù)據(jù)寫到交換空間中，以便系統(tǒng)能夠更靈活地運(yùn)行。然而，在系統(tǒng)高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，交換空間也會成為系統(tǒng)瓶頸。為了提升系統(tǒng)性能，Linux采用了一系列策略來靈活釋放交換空間。
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1.交換空間的概念和用途
交換空間是一塊磁盤空間，由Linux內(nèi)核用于暫存不活躍（頁面中斷）的進(jìn)程內(nèi)存數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，內(nèi)核會將進(jìn)程內(nèi)存數(shù)據(jù)復(fù)制到交換空間中，并從物理內(nèi)存中釋放，從而騰出更多的物理內(nèi)存空間。當(dāng)這些數(shù)據(jù)再次被需要時(shí)，內(nèi)核會從交換空間中讀取數(shù)據(jù)，并將其拷貝到物理內(nèi)存中。
交換空間通常位于硬盤上，因此訪問速度比內(nèi)存慢很多，但相對于物理內(nèi)存而言，交換空間的容量更大。因此，交換空間為系統(tǒng)提供了一種擴(kuò)展內(nèi)存的方式。當(dāng)物理內(nèi)存不足時(shí)，交換空間可以暫存部分?jǐn)?shù)據(jù)，以便系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。
2.交換空間的優(yōu)化
盡管交換空間可以擴(kuò)展Linux系統(tǒng)的內(nèi)存容量，但使用交換空間也會影響系統(tǒng)性能，特別是在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)。因此，Linux內(nèi)核采用了一系列策略來優(yōu)化交換空間的使用，以提高系統(tǒng)性能。
2.1.交換空間的調(diào)度
Linux內(nèi)核采用了一種基于優(yōu)先級的隊(duì)列調(diào)度算法，用于決定哪些數(shù)據(jù)應(yīng)該被換出到交換空間中。在這種算法中，內(nèi)核將頁面根據(jù)其優(yōu)先級放到不同的隊(duì)列中，而更低優(yōu)先級的頁面最容易被換出到交換空間中。
各個進(jìn)程的內(nèi)存使用情況對于交換空間的調(diào)度也有很大的影響。當(dāng)物理內(nèi)存不足時(shí)，內(nèi)核會嘗試從不同的進(jìn)程中選取優(yōu)先級更低的頁面進(jìn)行換出。當(dāng)一個進(jìn)程使用了大量的內(nèi)存時(shí)，它的頁面就可能比其他進(jìn)程的頁面更容易被換出到交換空間中。因此，內(nèi)存使用效率也會影響系統(tǒng)的交換空間調(diào)度效率。
2.2.交換空間的大小
交換空間的大小也會影響系統(tǒng)性能。交換空間越大，系統(tǒng)可以擴(kuò)展的內(nèi)存容量就越大，但同時(shí)，交換空間占用的磁盤空間也越大。因此，交換空間應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)存使用情況和磁盤容量來合理配置。
2.3.交換空間的位置
交換空間的物理位置也會影響性能。建議將交換空間放在磁盤的最外側(cè)部分（即磁盤的之一簇），這樣可以提高讀寫速度。此外，在配置交換空間的時(shí)候，還可以根據(jù)具體使用情況進(jìn)行優(yōu)化，例如可以將交換空間放在磁盤的不同分區(qū)內(nèi)。
3.和建議
交換空間為Linux系統(tǒng)提供了一種擴(kuò)展內(nèi)存的手段，但過量的交換空間使用會導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降。因此，在配置交換空間時(shí)，需要根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)存使用情況和磁盤容量來綜合考慮，合理地配置交換空間大小和位置。同時(shí)，開啟適當(dāng)?shù)慕粨Q空間調(diào)度策略，可以提高系統(tǒng)的交換空間效率，減小系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，提升系統(tǒng)性能。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- 給Linux分配多少Swap空間才夠呢？
- Linux內(nèi)存系統(tǒng)
- 如何解決Linux系統(tǒng)Swap耗盡問題
給Linux分配多少Swap空間才夠呢？
Swap交換大小應(yīng)該是多少？交換應(yīng)該是RAM大小的兩倍還是RAM大小的一半？如果我的系統(tǒng)有幾GB的RAM，我是否需要交換？
也許這些是關(guān)于在安孝斗裝Linux時(shí)選擇交換大小的最常見問題。
這不是什么新鮮事。交換大小一直存在很多混亂。
很長一段時(shí)間，推薦的交換大小是RAM大小的兩倍，但這條黃金法則不再適用于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)。
我們的系統(tǒng)RAM大小高達(dá)128 GB，許多舊計(jì)算機(jī)甚至沒有這么多的硬盤。但是你會分配到具有32 GB RAM的系統(tǒng)的交換大?。?64GB？那將是一個荒謬的硬盤浪費(fèi)，不是嗎？
在了解需要分配Swap空間應(yīng)該分配多大之前，讓我們先快速了解交換內(nèi)存的一兩件事。
這些有助于讓每個人真正理解為什么Linux需要Swap交換空間。
我們都知道計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行的時(shí)候會使用到RAM（Random Access Memory），當(dāng)只有少數(shù)應(yīng)用程序在運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)會使用可用的RAM進(jìn)行管理。
但是如果有很多很多的程序在運(yùn)行，那么就需要非常大容量RAM，這時(shí)候計(jì)算機(jī)RAM不夠，應(yīng)用程序就會崩潰。
當(dāng)RAM耗盡時(shí)，Swap交換空間會被系統(tǒng)使用。當(dāng)RAM耗盡時(shí)，Linux系統(tǒng)使用部分硬盤內(nèi)存并將其分配給正在運(yùn)行的應(yīng)用程序。
這聽起來非常不錯，這意味著如果我們?nèi)绻峙?0GBSwap交換空間，系統(tǒng)或許可以同時(shí)運(yùn)行成百上千的應(yīng)用程序？是這樣么？大錯特錯?。。?/p>
你知道的，程序運(yùn)行速度十分重要；
RAM訪問數(shù)據(jù)的大小為納秒級；
SSD訪問數(shù)據(jù)（以微秒為單位），而普通硬盤以毫秒為單位訪問數(shù)據(jù)；
這意味著RAM比SSD快1000倍，比普通HDD快100,000倍。
如果應(yīng)用程序過分依賴Swap交換空間，則其伏陵性能將下降，因?yàn)樗鼰o法以與RAM中相同的速度訪問數(shù)據(jù)。
因此，完成相同任務(wù)可能需要幾分鐘才能完成任務(wù)，而不需要花費(fèi)1秒鐘完成任務(wù)。這將使應(yīng)用程序幾乎無用。這被稱為計(jì)算術(shù)語中的顛簸。
Swap交換空間只是用來應(yīng)急的，所以它的分配要適量。
以下是需要交換空間Swap的幾個原因
如果你的RAM有32GB或者64GB，你的系統(tǒng)可能永遠(yuǎn)都不會使用到這么多的交換分區(qū)。
我猜測缺慎戚，如果你的系統(tǒng)有32GB的RAM，它或許至少有100GB的硬盤。
分配幾GB的交換空間應(yīng)該也無關(guān)痛癢，如果錯誤的程序開始濫用RAM，它將提供額外的“穩(wěn)定性”。
現(xiàn)在回到這個更大的問題上，應(yīng)該給Linux分配多少Swap空間才夠。
答案是沒有一個確切的答案，不過倒是有一些建議，不同的人根據(jù)自己的實(shí)際情況分配交換空間的大小。
如果根據(jù)Red Hat的建議，他們建議是分配RAM 20%的換空間，也就是RAM是8GB，分配1.6GB交換空間。
CentOS建議
Ubuntu考慮到系統(tǒng)需要休眠，
Ubuntu建議的Swap分配表
事實(shí)上沒有一個真正確定的Swap交換空間分配大小，根據(jù)實(shí)際情況來吧，如果你不在乎多點(diǎn)交換空間，可以使用兩倍于RAM的這種方案。
你更傾向于使用哪種方案呢？
Linux內(nèi)存系統(tǒng)
——虛擬內(nèi)存定義
All about Linux swap space
Linux將物理RAM （Random Access Memory） 劃分為稱為頁面的內(nèi)存塊。交換是將一頁內(nèi)存復(fù)制到硬盤上的預(yù)配置空間（稱為交換空間）以釋放改內(nèi)存頁面上的過程。物理內(nèi)存和交換空間的組合就是可用的虛擬內(nèi)存量。
虛擬內(nèi)存的那點(diǎn)事兒
進(jìn)程是與其他進(jìn)程共享CPU和內(nèi)存資源的。為了有效的管理內(nèi)歷純存并減少出錯，現(xiàn)代操作系統(tǒng)提供了一種對主存的抽象概念，即：虛擬內(nèi)存（ Virtual Memory ）。
虛擬內(nèi)存為每個進(jìn)程提供一個一致的，私有的地址空間，每個進(jìn)程擁有一片連續(xù)完整的內(nèi)存空間。
正如 所說，虛擬內(nèi)存不只是“使用硬盤空間來擴(kuò)展內(nèi)存”的技術(shù)。
虛擬內(nèi)存的重要意義是它定義了一個連續(xù)的虛擬地址空間，
使得程序編寫難度降低。并且，
把內(nèi)存擴(kuò)展到硬盤空間只是使用虛擬內(nèi)存的必然結(jié)果，虛擬內(nèi)存空間會存在硬盤中，并且會被全部放入內(nèi)存中緩沖（按需），有的操作系統(tǒng)還會在內(nèi)存不夠的情況下，將一進(jìn)程的內(nèi)存全部放入硬盤空間中，并在切換到進(jìn)程時(shí)再從硬盤讀取
（這也是Windows會經(jīng)常假死的原因…）。
虛擬內(nèi)存主要提供了如下三個重要的能力：
內(nèi)存通常被組織為一個由M個連續(xù)的字節(jié)大小的單元組成的數(shù)組。每個字節(jié)都有一個唯迅爛氏一的物理地址 （Physical Address PA） ，作為到數(shù)組的索引。
CPU訪問內(nèi)存最簡單直接的方法就是使用物理地址，這種尋址方式稱為
物理尋址
。
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)使用的是一種被稱為虛擬尋址 （Virtual Addressing） 的尋址方式。
使用虛擬尋址，CPU需要將虛擬地址翻譯成物理地址，這樣才能訪問到真實(shí)的物理內(nèi)存。
虛擬尋址需要硬件與操作系統(tǒng)之間相互合作。
CPU中含有一個被稱為內(nèi)存管理單元 （Memory Management Unit，MMU） 的硬件，它的功能是將虛擬地址轉(zhuǎn)換稱為物理地址，MMU需要借助存放在內(nèi)存中的 頁表 來動態(tài)翻譯虛擬地址，該頁表由操作系統(tǒng)管理。
分頁表是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它用于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中虛擬內(nèi)存系統(tǒng)，其存儲了虛擬地址到物理地址之間的映射。虛擬地址在訪問進(jìn)程中是唯一的，而物理地址在硬件（比如內(nèi)存）中是唯一的。
在操作系統(tǒng)中使用
虛擬內(nèi)存
，每個進(jìn)程會認(rèn)為使用一塊大的連續(xù)的內(nèi)存，事實(shí)上，每個進(jìn)程的內(nèi)存散布在
物理內(nèi)存
的不同區(qū)域。或者可能被調(diào)出到備份存儲中（一般是硬盤）。當(dāng)一個進(jìn)程請求自己的內(nèi)存，操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)把程序生成的虛擬地址，映射到實(shí)際存儲的物理內(nèi)存上。操作系統(tǒng)在
分頁表
中存儲虛擬地址到物理地址的映射。每個映射被稱為
分頁表項(xiàng)（page table entry ,PTE）
。
在一個簡單的地址空間方案中，由虛擬地址尋址的頁與物理內(nèi)存中的幀之間的關(guān)系。物理內(nèi)存可以包含屬于許多進(jìn)程的頁。如果不經(jīng)常使用，或者物理內(nèi)存已滿，可以將頁面分頁到磁盤。在上圖中，并非所有頁面都在物理內(nèi)存中。
虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換（即虛擬內(nèi)存的管理）、內(nèi)存保護(hù)、CPU高速緩存的控制。
現(xiàn)代的內(nèi)存管理單元是以
頁
的方式，分割虛擬地址空間（處理器使用的地址范圍）的；頁的大小是2的n次方，通常為幾KB（字節(jié)）。地址尾部的n位（頁大小的2的次方數(shù)）作為頁內(nèi)的偏移量保持不變。其余的地址位（address）為（虛擬）頁號。
內(nèi)存管理單元通常借助一種叫做轉(zhuǎn)譯旁觀緩沖器（Translation Lookaside Buffer，TLB）和相聯(lián)高速緩存來將虛擬頁號轉(zhuǎn)換為物理頁號。當(dāng)后備緩沖器中沒有轉(zhuǎn)換記錄時(shí)，則使用一種較慢的機(jī)制，其中包括專用硬件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或軟件輔助手段。這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為
分頁表
，頁表中的數(shù)據(jù)叫做
分頁表項(xiàng)
（page table entry PTE）。物理頁號結(jié)合頁偏移量便提供了完整的物理地址。
頁表 或 轉(zhuǎn)換后備緩沖器數(shù)據(jù)項(xiàng)應(yīng)該包括的信息有：
有時(shí)候，TLB和PTE會
禁止對虛擬頁訪問
，這畝散可能是因?yàn)闆]有RAM與虛擬頁相關(guān)聯(lián)。如果是這種情況，MMU將向CPU發(fā)出頁錯誤的信號，操作系統(tǒng)將進(jìn)行處理，也許會尋找RAM的空白幀，同時(shí)建立一個新的PTE將之映射到所請求的虛擬地址。如果沒有空閑的RAM，可能必須關(guān)閉一個已經(jīng)存在的頁面，使用一些替換算法，將之保存到磁盤中（這被稱為頁面調(diào)度）。
當(dāng)需要將虛擬地址轉(zhuǎn)換為物理地址時(shí)，首先搜索TLB，如果找到匹配（TLB）命中，則返回物理地址并繼續(xù)存儲器訪問。然而，如果沒有匹配（稱為TLB未命中），則MMU或操作系統(tǒng)TLB未命中處理器通常會查找
頁表
中的地址映射以查看是否存在映射（頁面遍歷），如果存在，則將其寫回TLB（這必須完成，因?yàn)橛布ㄟ^虛擬存儲器系統(tǒng)中的TLB訪問存儲器），并且重啟錯誤指令（這也可以并行發(fā)生）。此后續(xù)轉(zhuǎn)換找到TLB命中，并且內(nèi)存訪問將繼續(xù)。
虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換過程，如果虛擬內(nèi)存不存在與TLB，轉(zhuǎn)換會被重置并通過分頁表和硬件尋找。
通常情況下，用于處理此中斷的程序是操作系統(tǒng)的一部分。如果操作系統(tǒng)判斷此次訪問有效，那么
操作系統(tǒng)會嘗試將相關(guān)的分頁從硬盤上的虛擬內(nèi)存文件調(diào)入內(nèi)存。
而如果訪問是不被允許的，那么操作系統(tǒng)通常會結(jié)束相關(guān)的進(jìn)程。
雖然叫做“頁缺失”錯誤，但實(shí)際上這并不一定是一種錯誤。而且這一機(jī)制是利用虛擬內(nèi)存來增加程序可用內(nèi)存空間。
發(fā)生這種情況的可能性：
當(dāng)原程序再次需要該頁內(nèi)的數(shù)據(jù)時(shí)，如果這一頁確實(shí)沒有被分配出去，那么系統(tǒng)只需要重新為該頁在MMU內(nèi)注冊映射即可。
操作系統(tǒng)需要：
硬性頁缺失導(dǎo)致的性能損失是很大的。
另外，有些操作系統(tǒng)會將程序的一部分延遲到需要使用的時(shí)候再加載入內(nèi)存執(zhí)行，以此提升性能。這一特性也是通過捕獲硬性頁缺失達(dá)到的。
當(dāng)硬性頁缺失過于頻繁發(fā)生時(shí)，稱發(fā)生
系統(tǒng)顛簸。
具體動作與所使用的操作系統(tǒng)有關(guān)，比如Windows會使用異常機(jī)制向程序報(bào)告，而類Unix系統(tǒng)則使用信號機(jī)制。
盡管在整個運(yùn)行過程中，程序引用不同的頁面總數(shù)（也就是虛擬內(nèi)存大小）可能超出了物理存儲器（DRAM）總大小，但是程序常常在較小的活動頁面上活動，這個叫做工作集或者常駐集。在工作集被緩存后，對它的反復(fù)調(diào)用會使程序命中提高，從而提高性能。
大部分的程序都可以在存儲器獲取數(shù)據(jù)和讀取中達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，當(dāng)程序達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，存儲器的使用量通常都不會太大。虛擬內(nèi)存雖然可以有效率控制存儲器的使用，
但是大量的頁缺失還是造成了系統(tǒng)遲緩的主要因素。
當(dāng)工作集的大小超過物理存儲器大小，程序?qū)l(fā)生一種不幸的情況，這種情況稱為
“顛簸”
，頁面將不停的寫入、釋放、讀取，由于大量的丟失（而非命中）而損失極大性能。用戶可以增加隨機(jī)存取存儲器的大小或是減少同時(shí)在系統(tǒng)里運(yùn)行程序的數(shù)量來降低系統(tǒng)顛簸的記錄。
推薦閱讀：
操作系統(tǒng)–分頁(一)
操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)（二）：分頁和物理內(nèi)存管理
如何解決Linux系統(tǒng)Swap耗盡問題
Linux系統(tǒng)上可以同時(shí)有多個swap，根據(jù)是用swapon -s命令可以看到系統(tǒng)上所有的swap，而用free命令看到的是swap總的大小。所以swap不夠用時(shí)可以再建立一個swap，一般是用建立swap文件的方式配知添加一個swap空間。下面以1G大小的文件為例介紹如何用文件建立內(nèi)存交換空間：
1. 使用dd命令在某個目錄（實(shí)際使用悉梁時(shí)換成其他目錄，/tmp目錄的數(shù)據(jù)會在重啟后丟失）下新建一個1G的文件：
dd if=/dev/培陸消zero of=/tmp/swap bs=1M count=1024
解釋：1M是單位，1024是數(shù)目，合計(jì)1024M就是總大小1G
2. 格式化這個文件為swap格式：（用mkswap命令）
mkswap /tmp/swap
3. 啟動swap，用swapon命令（就是將新建的swap添加到系統(tǒng)）：
swapon /tmp/swap
4. 查看效果（用swapon的-s參數(shù)）：
swapon -s
可以看到所有的swap分區(qū)，如果成功了，/tmp/swap必然在里面。然后再用free命令查看，就可以看到swap空間增加了。
linux釋放交換空間的介紹就聊到這里吧，感謝你花時(shí)間閱讀本站內(nèi)容，更多關(guān)于linux釋放交換空間,Linux靈活釋放交換空間，提升系統(tǒng)性能,給Linux分配多少Swap空間才夠呢？,Linux內(nèi)存系統(tǒng),如何解決Linux系統(tǒng)Swap耗盡問題的信息別忘了在本站進(jìn)行查找喔。
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