Linux Swap 详解 (1)

我们来系统性地讲解 Linux Swap，包括概念、实现机制、配置、优化、查看方法、常见问题以及实战练习。

📘 Linux Swap 详解

1. 什么是 Swap？

Swap（交换空间）是 Linux 内核在 物理内存不足 时，将部分不活跃的内存页（page）临时换出到 磁盘上的交换空间 的机制。

本质：虚拟内存扩展技术，将内存压力转移到磁盘。
形式：
- Swap 分区：专用磁盘分区（常见于传统安装方式）。
- Swap 文件：普通文件，挂载后作为 swap 使用（灵活，易扩容）。

📌 类比：物理内存是高速办公桌，swap 就像临时放到文件柜里，不常用的资料会被搬走，腾出桌面空间。

2. 内核的 Swap 行为

Linux 内核通过 Page Frame Reclamation（页面回收机制）决定何时启用 swap：

Page Aging：内核给页面打分（活跃/不活跃列表）。
LRU（Least Recently Used）链表：
- Active List（活跃页）
- Inactive List（可回收页）
Swap-out 条件：
- 内存不足，或内核检测到内存紧张。
- 内核扫描 inactive list，将不常用页写入 swap。
Swap-in 条件：
- 进程再次访问已 swap 出的页，触发缺页异常（page fault）。
- 内核将该页从 swap 读回内存。

3. SLES（SUSE Linux Enterprise Server）中的 Swap 配置

3.1 查看 Swap 使用情况

bash 复制代码

# 总览
free -h

# 查看详细使用情况
swapon --show

# 查看内存/Swap 页面的内核统计
cat /proc/meminfo | grep -i swap

示例输出：

bash 复制代码

NAME      TYPE SIZE  USED PRIO
/dev/dm-1 partition 8G  1G   -2

3.2 添加 Swap 分区

bash 复制代码

# 创建分区 (fdisk 或 parted)
mkswap /dev/nvme0n1p3
swapon /dev/nvme0n1p3

# 永久启用 (写入 /etc/fstab)
echo "/dev/nvme0n1p3 swap swap defaults 0 0" >> /etc/fstab

3.3 添加 Swap 文件

bash 复制代码

# 创建 4G swap 文件
fallocate -l 4G /swapfile

# 设置权限
chmod 600 /swapfile

# 格式化
mkswap /swapfile

# 启用
swapon /swapfile

# 永久启用
echo "/swapfile swap swap defaults 0 0" >> /etc/fstab

4. Swap 优化与内核参数

4.1 swappiness 参数

控制内核使用 swap 的倾向（0-100，默认 60）。

0：尽可能不使用 swap，除非 OOM。
100：积极使用 swap，将文件缓存留在内存。

查看：

bash 复制代码

cat /proc/sys/vm/swappiness

临时修改：

ini 复制代码

sysctl -w vm.swappiness=10

永久修改：

bash 复制代码

echo "vm.swappiness=10" >> /etc/sysctl.conf

4.2 vm.overcommit_memory

控制内核内存分配策略：

0：启发式分配（默认）。
1：总是允许超过物理内存分配。
2：严格模式，不允许超过 swap+物理内存。

查看：

bash 复制代码

cat /proc/sys/vm/overcommit_memory

5. 常见问题 (FAQ)

Q1: Swap 是否越大越好？

❌ 不一定。Swap 过大不会提高性能，反而可能掩盖内存不足问题。

👉 建议：内存 ≤ 8GB 时，Swap=2×内存；内存 > 8GB 时，Swap≈内存或 1/2。

Q2: Swap 和 zram 有什么区别？

Swap：基于磁盘（SSD/HDD），速度慢。
zram：基于内存压缩，比 swap 快，但仍然占用部分 RAM。

Q3: 如何判断系统是否在频繁使用 Swap？

复制代码

vmstat 1

si（swap in）和 so（swap out）字段长时间不为 0 → 内存压力大。

Q4: swap 导致性能下降怎么办？

增加物理内存。
调低 vm.swappiness。
使用 zram 替代 swap。

6. 实战练习

练习 1：查看当前 swap 使用情况

sql 复制代码

free -h
swapon --show

练习 2：新建 2G swap 文件并启用

bash 复制代码

fallocate -l 2G /swap_test
chmod 600 /swap_test
mkswap /swap_test
swapon /swap_test
swapon --show

练习 3：调节 swappiness 并观察效果

css 复制代码

sysctl -w vm.swappiness=90
stress --vm 2 --vm-bytes 1G --timeout 60s
vmstat 1

7. 总结

Swap：扩展内存的重要机制，但速度远慢于内存。
关键参数 ：vm.swappiness、vm.overcommit_memory。
SLES 管理工具 ：swapon/swapoff、zram 支持。
优化建议：适度配置 swap，不要依赖过大 swap，合理调节 swappiness。