每次安装Linux的时候，都会要求配置交换分区，那么这个分区是干吗的呢？不设置这个分区有什么后果？若是必定要设置，设置多大比较合适？本篇将试图回答这些问题并尽可能覆盖全部swap相关的知识。linux
下面的全部例子都在ubuntu-server-x86_64 16.04下执行经过算法
swap space是磁盘上的一块区域，能够是一个分区，也能够是一个文件，或者是他们的组合。简单点说，当系统物理内存吃紧时，Linux会将内存中不常访问的数据保存到swap上，这样系统就有更多的物理内存为各个进程服务，而当系统须要访问swap上存储的内容时，再将swap上的数据加载到内存中，这就是咱们常说的swap out和swap in。ubuntu
要回答这个问题，就须要回答swap给咱们带来了哪些好处。segmentfault
对于一些大型的应用程序(如LibreOffice、video editor等)，在启动的过程当中会使用大量的内存，但这些内存不少时候只是在启动的时候用一下，后面的运行过程当中不多再用到这些内存。有了swap后，系统就能够将这部分不这么使用的内存数据保存到swap上去，从而释放出更多的物理内存供系统使用。bash
不少发行版(如ubuntu)的休眠功能依赖于swap分区，当系统休眠的时候，会将内存中的数据保存到swap分区上，等下次系统启动的时候，再将数据加载到内存中，这样能够加快系统的启动速度，因此若是要使用休眠的功能，必需要配置swap分区，而且大小必定要大于等于物理内存服务器
在某些状况下，物理内存有限，但又想运行耗内存的程序怎么办？这时能够经过配置足够的swap空间来达到目标，虽然慢一点，但至少能够运行。app
虽然大部分状况下，物理内存都是够用的，可是总有一些意想不到的情况，好比某个进程须要的内存超过了预期，或者有进程存在内存泄漏等，当内存不够的时候，就会触发内核的OOM killer，根据OOM killer的配置，某些进程会被kill掉或者系统直接重启（默认状况是优先kill耗内存最多的那个进程），不过有了swap后，能够拿swap当内存用，虽然速度慢了点，但至少给了咱们一个去debug、kill进程或者保存当前工做进度的机会。编辑器
若是看过Linux内存管理，就会知道系统会尽量多的将空闲内存用于cache，以加快系统的I/O速度，因此若是能将不怎么经常使用的内存数据移动到swap上，就会有更多的物理内存用于cache，从而提升系统总体性能。ide
上面介绍了swap的优势，那swap的缺点呢？swap是存放在磁盘上的，磁盘的速度和内存比较起来慢了好几个数量级，若是不停的读写swap，那么对系统的性能确定有影响，尤为是当系统内存很吃紧的时候，读写swap空间发生的频率会很高，致使系统运行很慢，像死了同样，这个时候添加物理内存是惟一的解决办法。性能
因为系统会自动将不经常使用的内存数据移到swap上，对桌面程序来讲，有可能会致使最小化一个程序后，再打开时小卡一下，由于须要将swap上的数据从新加载到内存中来。
上面介绍了什么是swap以及它们的优缺点，那么到底要不要配置swap呢？答案是：看状况。
下面分别讨论内存不够用、内存勉强够用和内存很充裕这三种状况下服务器和桌面环境对swap的选择。
无论是桌面仍是服务器，当物理内存明显不够用，而又想跑程序的话，添加swap是惟一的选择，慢点总比不能工做强。
建议配置swap，这样内核会将不经常使用的数据从内存移到swap上，从而有更多的物理内存供系统调用，提高系统性能，同时也避免因偶尔的物理内存不够形成进程异常退出，提高系统稳定性，但对服务器来讲，必定要限制或者监控swap空间的使用状况，当出现swap空间使用超预期或者swap in/out频繁时，要及时采起措施，否则对性能影响很大
理论上来讲，若是物理内存足够多而且不须要休眠功能，那swap就没什么用，可关键问题是咱们很难保证物理内存在任何状况下都够用，由于总有意想不到的状况发生，好比某些进程耗内存超预期，服务器压力超预期，内存泄漏等。
在内存充裕的这种状况下，若是发生异常，swap能帮到咱们吗？
通常不会开什么监控功能，因此也无法提早预知内存使用异常，当内存被用光的时候，分两种状况：
配置了swap：在系统变慢的时候能感受到，可能还有机会杀掉一些进程和保存当前工做进度，固然也会出现慢的想砸电脑的状况，不过在磁盘如此廉价的状况下，浪费点磁盘空间换取这样的一个机会仍是值得的。
没有配置swap：内核的OOM killer被触发，可能连保存工做进度的机会都没有。
服务器通常都会配置监控程序，当内存用量达到一个阈值的时候告警或者会自动重启异常的进程。但若是没有监控呢？当内存被用光的时候，分两种状况：
配置了swap：这时服务器还能提供服务，但性能会下降好几个档次，直到最终处于几乎死机状态，而且这一过程将持续很长一段时间，对服务器来讲是个灾难；因此配置swap只能让服务再苟延残喘一下子，而后就是长时间的服务中断(好比原来是每秒处理1000个请求的服务器，因为频繁使用swap，致使如今每秒只能处理50个请求，站在系统角度，进程还在运行，可是在业务角度服务已经几乎中断了)。
没配置swap：这时内核的OOM killer被触发，在默认配置下，耗内存的进程会被优先kill掉，这种进程通常就是咱们的业务进程，这时守护进程就会自动重启该业务进程(没有守护进程？开什么玩笑)，这种状况只会形成服务中断一会会儿(取决于进程重启的时间)，不会出现上面因配置了swap而致使性能不好且服务持续中断的状况。就算OOM killer没有kill掉预期的进程，咱们经过测试也能发现，而后将OOM killer配置成重启系统，那也比配置了swap在那里苟延残喘的好。
从上面能够看出，对服务器来讲，彷佛不配置swap更好，可让有问题的进程尽快重启，缩短业务受影响的时间。
而且，就算没有配置监控程序，咱们还有cgroups中的内存控制模块，能够控制一组进程所能使用的最大内存数，当超过这个数的时候，能够触发相应的行为，好比重启进程等。
总的来讲，对于桌面环境来讲，通常内存没有服务器端那么充裕，而且因为使用场景缘由，会打开不少不一样类型的GUI窗口，但前台的进程只有一个，大部分都是在后台待命，因此配置swap对提高性能仍是有必要的；对于服务器来讲，配置的内存都比较充裕，启动起来的进程也都是要干活的进程(否则就不该该被启动起来)，而且也没有休眠的需求，再加上有了cgroups以后，能够更轻松的限制进程的内存使用，我的认为配置swap基本没什么必要了，看看coreos，默认就没有swap。
既然配置swap对桌面系统有帮助，那么配置多少大小的swap比较合适呢？下面是ubuntu给出的建议：
当物理内存小于1G且不须要休眠时，设置和内存一样大小的swap空间便可；当须要休眠时，建议配置两倍物理内存的大小，但最大值不要超过两倍内存大小
当物理内存大于1G且不须要休眠时，建议大小为round(sqrt(RAM))，其中RAM为物理内存大小；当须要休眠时，建议大小是RAM+round(sqrt(RAM))，但最大值不要超过两倍内存大小
若是两倍物理内存大小的swap空间还不够用，建议增长内存而不是增长swap
下面是详细的不一样物理内存状况下的建议，第一列是物理内存的大小，第二列和第三列是不须要和须要休眠两种状况下推荐的大小，第四列是不要超过的最大值
物理内存(MB) 不须要休眠 须要休眠 最大值 256 256 512 512 512 512 1024 1024 1024 1024 2048 2048 物理内存(GB) 不须要休眠 须要休眠 最大值 1 1 2 2 2 1 3 4 3 2 5 6 4 2 6 8 5 2 7 10 6 2 8 12 8 3 11 16 12 3 15 24 16 4 20 32 24 5 29 48 32 6 38 64 64 8 72 128 128 11 139 256
当咱们肯定好配置多大的swap空间后，具体应该怎么配置呢？固然能够在系统安装的时候分配好，但若是对安装时分配的大小不满意，咱们还能够在后面进行调整。在这里将不介绍安装的时候怎么配，只介绍如何往系统中添加更多的swap空间。
Linux下有两种类型的swap空间，swap分区和swap文件，他们有各自的特色：
swap分区上面因为没有文件系统，因此至关于内核直接访问连续的磁盘空间，效率相对要高点，但因为swap分区通常安装系统时就分配好了了，后期要缩减空间和扩容都很不方便。
swap文件放在指定分区的文件系统里面，因此有可能受文件系统性能的影响，但听说2.6版本之后的内核能够直接访问swap文件对应的物理磁盘地址，至关于跳过了文件系统直接访问磁盘，不过若是swap文件在磁盘上的物理位置不连续时，仍是会对性能产生不利影响，但其优势就是灵活，随时能够增长和移除swap文件。
使用命令swapon -s便可查看系统中在用的swap
dev@dev:~$ swapon -s Filename Type Size Used Priority /dev/dm-1 partition 524284 0 -1
若是配置有多个swap分区或者文件的话，这里将会有多行，每行表明一个正在被系统使用的swap分区或文件，下面是每一个字段的意思：
Filename：若是swap类型是分区，这里将是分区的路径，若是swap类型是文件，这里将是文件的路径
Type：swap的类型，partition表明这是一个swap分区，file表明这是一个swap文件
Size：swap的大小，单位是k，这里524284表示的差很少是512M
Used：已经被使用的大小，这里0表示尚未被使用到
Priority：优先级，优先级高的swap将会被优先使用，同等优先级的swap将会被均匀的使用（round-robin算法），优先级能够经过“swapon -p”命令来设置
并非swap空间占用多就必定性能降低，真正影响性能是swap in和out的频率，频率越高，对系统的性能影响越大，咱们能够经过vmstat命令来查看swap in/out的频率
#参数2表示每两秒统计一次，si和so两列就是每秒swap in和out的次数 dev@ubuntu:~$ vmstat 2 procs------------memory--------------swap----io-----system-----------cpu----- r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st 0 0 70232 75620 7940 209476 0 0 0 0 111 180 0 1 99 0 0 0 0 70232 75620 7940 209476 0 0 0 0 116 186 1 1 99 0 0 0 0 70228 75620 7940 209476 2 0 2 0 120 193 1 1 98 1 0 0 0 70228 75620 7940 209476 0 0 0 0 117 186 0 0 100 0 0 0 0 70228 75620 7940 209476 0 0 0 0 113 184 0 1 99 0 0
在添加swap分区前，首先得有一个空闲的分区，若是是一块新的磁盘，能够用fdisk来建立一个新的分区用于swap。
注意：磁盘分区操做必定要当心，弄很差就会形成数据丢失、系统挂掉的后果。磁盘分区操做不是本篇要介绍的内容，因此这里不会讨论fdisk怎么用。
#本篇使用的测试环境是虚拟机，/dev/sdb是一块新加的硬盘而且已经用fdisk建立好了一个分区 #本例中将使用/dev/sdb1这个分区 dev@dev:~$ sudo fdisk -l /dev/sdb Device Boot Start End Sectors Size Id Type /dev/sdb1 2048 4194303 4192256 2G 83 Linux #建立swap分区 dev@dev:~$ sudo mkswap /dev/sdb1 Setting up swapspace version 1, size = 2 GiB (2146430976 bytes) no label, UUID=d69621de-618a-4bea-9a96-b8e8b0d0ea40 #查看系统中如今正在使用的swap，以便于和添加后作比较 dev@dev:~$ swapon -s Filename Type Size Used Priority /dev/dm-1 partition 524284 0 -1 #将新的分区加入到系统中 dev@dev:~$ sudo swapon /dev/sdb1 #这时候能够看到新的swap分区已经被加入到系统中了，而且优先级比原来的要低 dev@dev:~$ swapon -s Filename Type Size Used Priority /dev/dm-1 partition 524284 0 -1 /dev/sdb1 partition 2096124 0 -2 #为了保证系统重启后会自动加载咱们新的swap分区，须要修改/etc/fstab文件 dev@dev:~$ sudo sh -c 'echo "/dev/sdb1 none swap sw 0 0" >> /etc/fstab' #查看一下，确保写入成功，这里的第一条是原来的系统的swap分区，第二条是咱们刚添加的 dev@dev:~$ grep swap /etc/fstab /dev/mapper/dev--vg-swap_1 none swap sw 0 0 /dev/sdb1 none swap sw 0 0
添加swap文件就简单多了，也没有分区操做那么有风险。
#先建立一个新的512M的文件，用来做为swap文件，文件路径能够随便
#fallocate这个命令依赖于文件系统，有些老的文件系统不支持这个命令，好比ext2，
#这种状况下能够用dd来实现一样的效果：
#sudo dd if=/dev/zero of=/mnt/512MiB.swap bs=1024 count=524288
#fallocate和dd的区别在于：
#fallocate是先声明这么多，而后在具体用到的时候文件系统才分配真正的物理磁盘空间，就是用一点分配一点，
#而dd是一开始就实实在在的写了512m的数据到物理磁盘空间。
#因此做为测试来讲fallocate方便些，由于刚开始不用写任何数据，要快
dev@dev:~$ sudo fallocate -l 512m /mnt/512MiB.swap
#修改文件的权限，避免其余用户对这个文件进行误操做
dev@dev:~$ sudo chmod 600 /mnt/512MiB.swap
#格式化为swap文件
dev@dev:~$ sudo mkswap /mnt/512MiB.swap
#将新的文件加入到系统中
dev@dev:~$ sudo swapon /mnt/512MiB.swap
#这时候能够看到新的swap文件已经被加入到系统中了，类型为file
#这里能够看到因为优先级最高，第一个swap分区/dev/dm-1已经被使用了24K
dev@dev:~$ swapon -s
Filename Type Size Used Priority
/dev/dm-1 partition 524284 24 -1
/dev/sdb1 partition 2096124 0 -2
/mnt/512MiB.swap file 524284 0 -3
#从free命令的输出能够看到，通过前面两轮添加swap分区和文件，
#如今系统的交换空间已经变成3G(3144692K)了
dev@dev:~$ free
total used free shared buff/cache available
Mem: 500192 39112 9564 1996 451516 430820
Swap: 3144692 24 3144668
#一样为了保证系统重启后会自动加载咱们新的swap文件，须要修改/etc/fstab文件
dev@dev:~$ sudo sh -c 'echo "/mnt/512MiB.swap none swap sw 0 0" >> /etc/fstab'
注意：不是全部的文件系统都支持建立swap文件，如btrfs，在btrfs分区里建立swap文件将失败。
若是通过深思熟虑以后，肯定再也不须要swap，那么能够将全部的swap分区和文件从系统中移除，步骤和上面的恰好相反
#停掉全部系统正在使用的swap
dev@dev:~$ sudo swapoff -a
#swapon -s命令没有任何输出，free命令显示swap空间为0，说明swapoff成功
dev@dev:~$ swapon -s
dev@dev:~$ free
total used free shared buff/cache available
Mem: 500192 35924 348888 2004 115380 433924
Swap: 0 0 0
#固然咱们还须要修改/etc/fstab，不然下次重启后，系统又会从新挂载相应的swap分区和文件
#使用本身喜欢的编辑器，将/etc/fstab中跟swap相关的三行删掉便可(本例中是三行，请根据实际状况调整)
怎么配置swap可让它的性能更好呢？
尽可能使用swap分区，相对于swap文件来讲，分区确定是连续的物理磁盘空间，而swap文件有可能不是
将swap分区和系统所在的分区放在不一样的磁盘上，这样就不会和系统盘抢同一个磁盘的I/O带宽
若是有多块磁盘的话，能够在每一个盘上建立一个swap分区，而且将它们的优先级设置的同样，这样内核就会平均的访问这些swap分区，性能至关于原来的N倍(这里N是磁盘的数量)
不过话又说回来了，若是频繁的访问swap的话，怎么优化swap都没用，跟内存比仍是低几个数量级，性能仍是降低的厉害，若是不频繁访问swap的话，优化swap又有啥意义呢？因此其实优化swap性能的实际意义不大，这里了解一下就好。
有时咱们桌面环境确实配置了比较充裕的内存，而且也配置了swap空间，这个时候就但愿尽可能减小swap空间的使用，避免对系统性能形成影响，Linux早就帮咱们考虑到这种状况了，在2.6内核中，增长了一个叫作swappiness的参数，用于配置须要将内存中不经常使用的数据移到swap中去的紧迫程度。这个参数的取值范围是0～100，0告诉内核尽量的不要将内存数据移到swap中，也即只有在无可奈何的状况下才这么作，而100告诉内核只要有可能，尽可能的将内存中不常访问的数据移到swap中。
Ubuntu的desktop和server的默认配置都是60(可能会随着版本变化)，对于桌面环境来讲，界面的响应速度直接关系到系统的流畅程度，若是内存比较充裕的话，能够将这个值设置的小一点，这样就尽量的把数据留在内存中，从而唤醒后台界面程序会更快一些，Ubuntu desktop建议将该值设置为10，固然你们能够根据swap空间的实际使用状况，任意调整这个参数，直到本身满意的水平为止。对于服务器来讲，主要性能衡量标准是总体的处理能力，而不是具体某一次的响应速度，能把更多的内存用来作I/O cache可能效果更好，因此Ubuntu server建议保持60的默认值。
查看当前系统中swappiness的值
dev@dev:~$ cat /proc/sys/vm/swappiness 60
修改当前系统中swappiness的值
dev@dev:~$ sudo sysctl vm.swappiness=10 vm.swappiness = 10 dev@dev:~$ cat /proc/sys/vm/swappiness 10
上面经过sysctl修改的swappiness值在系统重启后会失效，要想重启后继续生效，须要修改配置文件/etc/sysctl.conf，将下面这行修改为10，若是文件中找不到这行的话，在文件末位加上这行就能够了
vm.swappiness=10