Linux Swap 详解 (2) - 配置与优化

详细讲解内核的 swap 行为机制 、常用调优开关 、在 SLES 上怎么查配置与用量/怎么改 。最后附实战小抄 与常见场景建议。

1) 内核的 Swap 行为（怎么决定"换出/换入"）

目标：在内存紧张时回收匿名页（anonymous pages）以维持可用内存与缓存命中率，避免 OOM。
优先回收顺序（简化理解）
1. 回收页缓存（file cache：可从磁盘重读的页面）。
2. 如果匿名页压力仍高 → 换出（swap out）匿名页，把其内容写到 swap 空间。
3. 如果回收/换出仍无法满足水位线（watermarks） → 触发 direct reclaim ，甚至 OOM Killer。
参与组件
- kswapd：后台页面回收守护，按水位线扫描 LRU（active/inactive 列表）。
- LRU 列表：匿名页/文件页各有 active 与 inactive 两套 LRU，内核按访问频率和脏页情况移动页面。
- Direct reclaim：分配内存的进程自己参与回收，可能导致明显延迟。
- NUMA：优先在本节点回收，不足才跨节点迁移/回收。
- THP（透明大页）被换出前通常会被拆分为 4K 页。
换入/换出指标
- swap out ：把匿名页写到 swap（vmstat 中 so）。
- swap in ：访问换出的页，再从 swap 读回（vmstat 中 si）。
- 高 si/so 长时间持续通常意味着内存压力大或参数不合适。

2) 关键调优开关（/proc/sys/vm/*）

vm.swappiness（0--100，默认 60）
- 数值高：更积极换出匿名页，留更多页缓存。
- 数值低：尽量少换匿名页（但不是完全不换）。
- 经验：数据库/延迟敏感应用 1--10；通用服务器 30--60；桌面 60 附近。
vm.vfs_cache_pressure（默认 100）
- 越大越积极回收 inode/dentry 缓存。I/O 密集型可适当降低以保留缓存。
vm.watermark_scale_factor / vm.min_free_kbytes
- 控制回收触发的"余量"。在高内存主机上，适当调大 min_free_kbytes 可减轻抖动。
vm.dirty_*（dirty_ratio / dirty_background_ratio 等）
- 影响脏页回写节奏，与 swap 没直接关系，但会影响整体回收压力。
vm.page-cluster
- 影响 swap 的读聚合大小（换入时的预读页数），默认 3（2^3=8 页）。
zswap / zram（可选）
- zswap：匿名页先压缩后放内存后备区，必要时才写物理 swap，减少 I/O。
- zram：在内存中创建压缩块设备作为 swap，适合 I/O 受限环境。

3) 在 SLES 上如何查看与管理 Swap

3.1 查看当前 swap 配置与用量

bash 复制代码

# 列出所有 swap 设备/文件（含优先级）
cat /proc/swaps
# 或
swapon --show --bytes --priority

# 汇总：总量/已用/剩余
free -h
grep -E 'Swap(Total|Free|Cached)' /proc/meminfo

# 实时换入/换出速率
vmstat 1       # 看 si/so 列
# 或：sar（需 sysstat）
sar -W 1

# 看整体内存/回收状态
cat /proc/meminfo | egrep 'Active|Inactive|Swap|MemFree|Cached'

3.2 看系统挂载与 fstab

bash 复制代码

# 所有 swap 单元（systemd）
systemctl list-units --type=swap
# fstab 配置
grep -n swap /etc/fstab

3.3 查看/调整内核参数

bash 复制代码

# 当前 swappiness
cat /proc/sys/vm/swappiness
# 临时调整（立即生效，重启丢失）
sudo sysctl vm.swappiness=10
# 持久化（新建/修改）
echo "vm.swappiness = 10" | sudo tee /etc/sysctl.d/99-swap-tuning.conf
sudo sysctl --system

3.4 每进程使用了多少 swap？

ini 复制代码

# 列出最占 swap 的进程（需要 root）
sudo bash -c 'for f in /proc/[0-9]*/status; do
  pid=${f#/proc/}; pid=${pid%/status}
  name=$(grep -m1 ^Name: $f | awk "{print $2}")
  vswap=$(grep -m1 ^VmSwap: $f | awk "{print $2}")
  [[ -n "$vswap" ]] && echo -e "$vswap\t$pid\t$name"
done | sort -nr | head -50'

3.5 启用/关闭 swap（谨慎）

bash 复制代码

# 立刻启用所有 fstab 定义的 swap
sudo swapon -a
# 关闭所有 swap（可能触发大量换入，谨慎）
sudo swapoff -a

3.6 新建一个 swap 文件（SLES 通用）

bash 复制代码

# 例：创建 32G swapfile
sudo fallocate -l 32G /swapfile      # 或 dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1M count=32768
sudo chmod 600 /swapfile
sudo mkswap /swapfile
sudo swapon /swapfile

# 持久化到 fstab（优先级 100）
echo '/swapfile none swap defaults,pri=100 0 0' | sudo tee -a /etc/fstab

3.7 使用 zswap（若内核/发行版支持，SLES15 可用）

bash 复制代码

# 查看是否启用
cat /sys/module/zswap/parameters/enabled   # Y/N
# 临时启用
echo 1 | sudo tee /sys/module/zswap/parameters/enabled
# 或加到内核参数：zswap.enabled=1（下次引导生效）

统计信息通常在 debugfs：/sys/kernel/debug/zswap/（需挂载 debugfs）。

3.8 使用 zram 作为压缩内存 swap（可选）

bash 复制代码

# 加载并创建一个 16G 的 zram 设备
sudo modprobe zram
sudo zramctl -f -s 16G
# 格式化为 swap 并启用
sudo mkswap /dev/zram0
sudo swapon /dev/zram0

持久化可用 systemd-zram-generator（若 SLES 仓库提供）或开机脚本。

3.9 多个 swap 的"优先级"和并发

相同优先级：Linux 会**条带化（striping）**使用它们，提高并行吞吐。
不同优先级：总是先用高优先级（数值越大优先级越高）。
查看优先级：cat /proc/swaps 的 Priority 列。
设置优先级：/etc/fstab 加 pri=200，或 swapon --priority 200 /dev/...。

3.10 cgroup 对 swap 的限制（容器/服务）

cgroup v2（SLES 15 多为 v2）：
- 目录下的 memory.swap.max 设置可用 swap 上限；memory.swap.current 查看已用。
判断是否 v2：mount | grep cgroup2。
Systemd 单元里可用 MemorySwapMax=（v2）限制服务可用的 swap。

4) 实战小抄（现场排查顺序）

有没有 swap？够不够？
c 复制代码
```
swapon --show; free -h
```
是否在"抖"（频繁换入/换出）？
bash 复制代码
```
vmstat 1      # 看 si/so 是否持续非零
```
谁在用 swap？
- 用上面的 per-process 脚本找大头。
是否 swappiness 太高/太低？
bash 复制代码
```
cat /proc/sys/vm/swappiness
```
I/O 是否跟不上（swap 设备很慢）？
- iostat -xz 1（来自 sysstat 包），看 swap 设备的等待。
是否需要启用 zswap/zram 来减 I/O？
- 适合云主机/慢盘场景。

5) 常见场景建议

数据库/低延迟服务 ：vm.swappiness=1~10，尽量避免匿名页换出；swap 只作保险。
通用应用服务器 ：vm.swappiness=30~60，保留一定页缓存。
容器平台 ：考虑用 cgroup v2 控制每个服务的 MemoryMax/MemorySwapMax。
I/O 受限（云盘/机械盘） ：启用 zswap 或小容量 zram，减少物理交换写入。
超大内存主机 ：适当增大 vm.min_free_kbytes（保持更高的可用水位，降低抖动）。