Linux系統(tǒng)交換空間的示例分析

小編給大家分享一下Linux系統(tǒng)交換空間的示例分析，希望大家閱讀完這篇文章之后都有所收獲，下面讓我們一起去探討吧！

交換空間是當(dāng)今計(jì)算的一個共同方面，不管操作系統(tǒng)如何。Linux使用交換空間來增加主機(jī)可用的虛擬內(nèi)存量。它可以在常規(guī)文件系統(tǒng)或邏輯卷上使用一個或多個專用交換分區(qū)或交換文件。

在一臺典型的計(jì)算機(jī)中有兩種基本的內(nèi)存類型。第一種類型，隨機(jī)存取存儲器(RAM)，用于存儲數(shù)據(jù)和程序，而這些數(shù)據(jù)和程序正在由計(jì)算機(jī)積極使用。除非程序和數(shù)據(jù)存儲在RAM中，否則計(jì)算機(jī)無法使用它們。RAM是易失性內(nèi)存；也就是說，如果關(guān)閉計(jì)算機(jī)，存儲在RAM中的數(shù)據(jù)就會丟失。
硬盤是用于長期存儲數(shù)據(jù)和程序的磁性介質(zhì).磁性介質(zhì)是非易失性的；存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)即使從計(jì)算機(jī)中移除電源也保持不變。CPU(中央處理單元)不能直接訪問硬盤上的程序和數(shù)據(jù)；必須首先將其復(fù)制到RAM中，這就是CPU可以訪問其編程指令和這些指令要操作的數(shù)據(jù)的地方。在引導(dǎo)過程中，計(jì)算機(jī)將特定的操作系統(tǒng)程序(如內(nèi)核、init或systemd)以及硬盤驅(qū)動器中的數(shù)據(jù)復(fù)制到RAM中，由計(jì)算機(jī)的處理器CPU直接訪問。

交換空間

交換空間是現(xiàn)代Linux系統(tǒng)中的第二種內(nèi)存類型。交換空間的主要功能是當(dāng)實(shí)際內(nèi)存被填滿，需要更多的空間時，用磁盤空間代替RAM內(nèi)存。

例如，假設(shè)您有一個具有8GB RAM的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。如果您啟動的程序不填充該RAM，一切都是好的，不需要交換。但是假設(shè)當(dāng)您添加更多的行時，您正在處理的電子表格會增長，并且，再加上正在運(yùn)行的所有其他內(nèi)容，現(xiàn)在將填充所有的RAM。如果沒有可用的交換空間，您將不得不停止電子表格的工作，直到您可以通過關(guān)閉一些其他程序來釋放一些有限的RAM。

內(nèi)核使用內(nèi)存管理程序來檢測最近沒有使用內(nèi)容的內(nèi)存塊，也就是頁面。內(nèi)存管理程序?qū)⑦@些相對較少使用的內(nèi)存頁交換到專門指定用于“分頁”或交換的硬盤驅(qū)動器上的一個特殊分區(qū)。這將釋放RAM，并為將更多數(shù)據(jù)輸入電子表格騰出空間。內(nèi)核的內(nèi)存管理代碼會跟蹤那些交換到硬盤上的內(nèi)存頁，如果需要的話，可以將它們分頁回RAM。

Linux計(jì)算機(jī)中的內(nèi)存總量是RAM加上交換空間，稱為虛擬存儲器.

Linux交換的類型

Linux提供了兩種類型的交換空間。默認(rèn)情況下，大多數(shù)Linux安裝都會創(chuàng)建交換分區(qū)，但也可以使用特殊配置的文件作為交換文件。交換分區(qū)正是它的名稱所暗示的-一個標(biāo)準(zhǔn)磁盤分區(qū)，由mkswap命令。

如果沒有可用的磁盤空間來創(chuàng)建新的交換分區(qū)，或者在卷組中可以為交換空間創(chuàng)建邏輯卷，則可以使用交換文件。這只是一個常規(guī)文件，它被創(chuàng)建并預(yù)先分配到指定的大小。然后mkswap命令將其配置為交換空間。除非絕對必要，否則我不建議使用文件作為交換空間。

震蕩

當(dāng)整個虛擬內(nèi)存(包括RAM和交換空間)幾乎滿時，就會發(fā)生震蕩。系統(tǒng)在交換空間和RAM之間花費(fèi)大量的時間分頁內(nèi)存塊，然后再分頁，這樣就只剩下很少的時間用于實(shí)際的工作了。這方面的典型癥狀是顯而易見的：系統(tǒng)變得緩慢或完全沒有響應(yīng)，硬盤驅(qū)動器的活動幾乎不斷地亮著。

如果您能夠設(shè)法發(fā)出如下命令free這顯示了CPU負(fù)載和內(nèi)存使用情況，您將看到CPU負(fù)載非常高，可能是系統(tǒng)中CPU核心數(shù)量的30至40倍。另一個癥狀是RAM和交換空間幾乎都被完全分配了。

之后，查看SAR(系統(tǒng)活動報告)數(shù)據(jù)也可以顯示這些癥狀。我在我工作的每一個系統(tǒng)上安裝了SAR，并使用它進(jìn)行修復(fù)后的法醫(yī)分析。

適當(dāng)?shù)慕粨Q空間是多少？

許多年前，應(yīng)該在硬盤上分配的交換空間數(shù)量的經(jīng)驗(yàn)法則是計(jì)算機(jī)中安裝的RAM數(shù)量的2倍(當(dāng)然，大多數(shù)計(jì)算機(jī)的RAM是以KB或MB計(jì)算的)。因此，如果計(jì)算機(jī)有64 KB的RAM，128 KB的交換分區(qū)將是最佳大小。這條規(guī)則考慮到了這樣一個事實(shí)，即當(dāng)時RAM的大小通常很小，為交換空間分配超過2X的RAM并不能提高性能。由于交換內(nèi)存超過兩倍，大多數(shù)系統(tǒng)花費(fèi)的時間比實(shí)際執(zhí)行有用的工作花費(fèi)的時間更多。

RAM已經(jīng)成為一種廉價的商品，現(xiàn)在大多數(shù)電腦都有大量的RAM，可以擴(kuò)展到幾十GB。我的大多數(shù)較新的計(jì)算機(jī)至少有8GB的RAM，一臺有32 GB，我的主工作站有64 GB。我的舊電腦有4到8GB的內(nèi)存。

當(dāng)處理具有大量RAM的計(jì)算機(jī)時，交換空間的限制性能因子遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于2X乘法器。Fedora 28，定義了當(dāng)前交換空間分配的思路。我在下面列出了該文件中的一些討論和建議表。

下表提供了交換分區(qū)的推薦大小，這取決于系統(tǒng)中的RAM數(shù)量以及是否需要為系統(tǒng)冬眠提供足夠的內(nèi)存。推薦的交換分區(qū)大小是在安裝期間自動確定的。但是，為了允許休眠，您需要在自定義分區(qū)階段編輯交換空間。

表1：Fedora 28文檔中推薦的系統(tǒng)交換空間

在上面列出的每個范圍之間的邊界(例如，具有2GB、8GB或64 GB系統(tǒng)RAM的系統(tǒng))，對選擇的交換空間和休眠支持使用謹(jǐn)慎。如果您的系統(tǒng)資源允許的話，增加交換空間可能會帶來更好的性能。

當(dāng)然，大多數(shù)Linux管理員對于交換空間的適當(dāng)數(shù)量有自己的想法-以及幾乎所有其他的東西。下表2是我根據(jù)個人在多種環(huán)境中的經(jīng)驗(yàn)提出的建議。這些可能不適用于您，但與表1一樣，它們可能會幫助您開始工作。

表2：作者推薦的系統(tǒng)交換空間

這兩個表中的一個考慮因素是，隨著RAM數(shù)量的增加，超過某個點(diǎn)，添加更多的交換空間只會在交換空間幾乎被填滿之前就會導(dǎo)致混亂。如果您在遵循這些建議的同時，虛擬內(nèi)存太少，則應(yīng)該在可能的情況下添加更多的RAM，而不是更多的交換空間。與影響系統(tǒng)性能的所有建議一樣，請使用對特定環(huán)境最有效的建議。這將需要時間和精力來根據(jù)您的Linux環(huán)境中的條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行更改。

將更多的交換空間添加到非lvm磁盤環(huán)境中。

由于已經(jīng)安裝了Linux的主機(jī)上對交換空間的需求發(fā)生了變化，可能需要修改為系統(tǒng)定義的交換空間的數(shù)量。此過程可用于任何需要增加交換空間的一般情況。它假定有足夠的可用磁盤空間。此過程還假定磁盤在“原始”EXT 4和交換分區(qū)中分區(qū)，不使用邏輯卷管理(LVM)。

要采取的基本步驟很簡單：

1. 關(guān)閉現(xiàn)有的交換空間。

2. 創(chuàng)建一個所需大小的新交換分區(qū)。

3. 重新讀取分區(qū)表。

4. 將分區(qū)配置為交換空間。

5. 添加新的分區(qū)/etc/fSTAB。

6. 打開交換。

不應(yīng)該需要重新啟動。

為了安全起見，在關(guān)閉交換之前，您至少應(yīng)該確保沒有運(yùn)行應(yīng)用程序，也沒有使用交換空間。這，這個，那，那個free或top命令可以告訴您是否正在使用交換空間。為了更安全，您可以恢復(fù)到運(yùn)行級別1或單用戶模式。

使用關(guān)閉所有交換空間的命令關(guān)閉交換分區(qū)：

swapoff -a

現(xiàn)在，在硬盤上顯示現(xiàn)有分區(qū)。

fdisk -l

這將顯示每個驅(qū)動器上的當(dāng)前分區(qū)表。按編號標(biāo)識當(dāng)前交換分區(qū)。

啟動fdisk在與命令交互的模式下：

fdisk /dev/<device name>


例如：

fdisk /dev/sda


在這一點(diǎn)上，fdisk現(xiàn)在是交互式的，并且將只在指定的磁盤驅(qū)動器上運(yùn)行。

使用fdiskp子命令來驗(yàn)證磁盤上是否有足夠的空閑空間來創(chuàng)建新的交換分區(qū)。硬盤上的空間以512字節(jié)塊和起始和結(jié)束柱面數(shù)表示，因此您可能需要做一些計(jì)算來確定分配分區(qū)之間和末尾的可用空間。

使用n命令創(chuàng)建一個新的交換分區(qū)。fdisk會問你啟動汽缸的問題。默認(rèn)情況下，它選擇編號最低的可用圓柱.如果希望更改，請鍵入起始?xì)飧椎臄?shù)目。

這，這個，那，那個fdisk命令現(xiàn)在允許您以多種格式輸入分區(qū)的大小，包括最后一個圓柱號或以字節(jié)、KB或MB為單位的大小。輸入4000米，這將在新分區(qū)上提供大約4GB的空間(例如)，然后按Enter鍵。

使用p子命令，以驗(yàn)證分區(qū)是否按您指定的方式創(chuàng)建。注意，除非使用結(jié)束圓柱號，否則分區(qū)可能不是您指定的。這，這個，那，那個fdisk命令只能在整個圓柱上以增量方式分配磁盤空間，因此分區(qū)可能比指定的要小或大一些。如果分區(qū)不是您想要的，您可以刪除它并再次創(chuàng)建它。

現(xiàn)在有必要指定新分區(qū)為交換分區(qū)。分命令t允許您指定分區(qū)的類型。所以進(jìn)入t，指定分區(qū)號，當(dāng)它請求十六進(jìn)制代碼分區(qū)類型時，類型82，即Linux交換分區(qū)類型，然后按Enter鍵。

當(dāng)您對所創(chuàng)建的分區(qū)感到滿意時，請使用w命令將新分區(qū)表寫入磁盤。這，這個，那，那個fdisk程序在完成修改后的分區(qū)表后將退出并返回到命令提示符。您可能會收到以下消息：fdisk完成編寫新分區(qū)表：

The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.
WARNING: Re-reading the partition table failed with error 16: Device or resource busy.
The kernel still uses the old table.
The new table will be used at the next reboot.
Syncing disks.

此時，您可以使用partprobe命令強(qiáng)制內(nèi)核重新讀取分區(qū)表，以便不需要執(zhí)行重新啟動。

partprobe


現(xiàn)在使用以下命令fdisk -l要列出分區(qū)和新的交換分區(qū)，應(yīng)該在列出的分區(qū)中。確保新的分區(qū)類型是“Linux交換”。

為了指向新的交換分區(qū)，必須修改/etc/fSTAB文件。現(xiàn)有的行可能如下所示：

LABEL=SWAP-sdaX  swap    swap  defaults   0 0

哪里X是分區(qū)號。根據(jù)新交換分區(qū)的位置，添加一個類似于此的新行：

/dev/sdaY     swap    swap  defaults   0 0

確保使用正確的分區(qū)號?，F(xiàn)在，您可以執(zhí)行創(chuàng)建交換分區(qū)的最后一步。使用mkswap命令將分區(qū)定義為交換分區(qū)。

mkswap /dev/sdaY


最后一步是使用以下命令打開交換：

swapon -a


您的新交換分區(qū)現(xiàn)在與以前存在的交換分區(qū)一起聯(lián)機(jī)。您可以使用free或top驗(yàn)證這一點(diǎn)的命令。

將交換添加到lvm磁盤環(huán)境中。

如果您的磁盤安裝程序使用LVM，則更改交換空間將相當(dāng)容易。同樣，這假設(shè)當(dāng)前交換卷所在的卷組中有可用的空間。默認(rèn)情況下，LVM環(huán)境中FedoraLinux的安裝過程會將交換分區(qū)創(chuàng)建為邏輯卷。這很容易，因?yàn)槟梢院唵蔚卦黾咏粨Q卷的大小。

以下是在LVM環(huán)境中增加交換空間所需的步驟：

1. 關(guān)掉所有交換。

2. 增加指定用于交換的邏輯卷的大小。

3. 將調(diào)整大小的卷配置為交換空間。

4. 打開交換。

首先，讓我們使用lvs命令(列出邏輯卷)。

[root@studentvm1 ~]# lvs
 LV   VG        Attr    LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert
 home  fedora_studentvm1 -wi-ao---- 2.00g                           
 pool00 fedora_studentvm1 twi-aotz-- 2.00g        8.17  2.93              
 root  fedora_studentvm1 Vwi-aotz-- 2.00g pool00    8.17                  
 swap  fedora_studentvm1 -wi-ao---- 8.00g                           
 tmp  fedora_studentvm1 -wi-ao---- 5.00g                           
 usr  fedora_studentvm1 -wi-ao---- 15.00g                           
 var  fedora_studentvm1 -wi-ao---- 10.00g                           
[root@studentvm1 ~]#

您可以看到當(dāng)前交換大小為8GB。在本例中，我們希望將2GB添加到此交換卷中。首先，停止現(xiàn)有的交換。如果正在使用交換空間，則可能必須終止正在運(yùn)行的程序。

swapoff -a


現(xiàn)在增加邏輯卷的大小。

[root@studentvm1 ~]# lvextend -L +2G /dev/mapper/fedora_studentvm1-swap
 Size of logical volume fedora_studentvm1/swap changed from 8.00 GiB (2048 extents) to 10.00 GiB (2560 extents).
 Logical volume fedora_studentvm1/swap successfully resized.
[root@studentvm1 ~]#

運(yùn)行mkswap命令將整個10 GB分區(qū)放入交換空間。

[root@studentvm1 ~]# mkswap /dev/mapper/fedora_studentvm1-swap
mkswap: /dev/mapper/fedora_studentvm1-swap: warning: wiping old swap signature.
Setting up swapspace version 1, size = 10 GiB (10737414144 bytes)
no label, UUID=3cc2bee0-e746-4b66-aa2d-1ea15ef1574a
[root@studentvm1 ~]#

打開掉包。

[root@studentvm1 ~]# swapon -a
[root@studentvm1 ~]#

現(xiàn)在，使用List塊設(shè)備命令驗(yàn)證新的交換空間是否存在。同樣，不需要重新啟動。

[root@studentvm1 ~]# lsblk 
NAME                 MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda                  8:0  0  60G 0 disk 
|-sda1                 8:1  0  1G 0 part /boot
`-sda2                 8:2  0  59G 0 part 
 |-fedora_studentvm1-pool00_tmeta  253:0  0  4M 0 lvm 
 | `-fedora_studentvm1-pool00-tpool 253:2  0  2G 0 lvm 
 |  |-fedora_studentvm1-root    253:3  0  2G 0 lvm /
 |  `-fedora_studentvm1-pool00   253:6  0  2G 0 lvm 
 |-fedora_studentvm1-pool00_tdata  253:1  0  2G 0 lvm 
 | `-fedora_studentvm1-pool00-tpool 253:2  0  2G 0 lvm 
 |  |-fedora_studentvm1-root    253:3  0  2G 0 lvm /
 |  `-fedora_studentvm1-pool00   253:6  0  2G 0 lvm 
 |-fedora_studentvm1-swap      253:4  0  10G 0 lvm [SWAP]
 |-fedora_studentvm1-usr      253:5  0  15G 0 lvm /usr
 |-fedora_studentvm1-home      253:7  0  2G 0 lvm /home
 |-fedora_studentvm1-var      253:8  0  10G 0 lvm /var
 `-fedora_studentvm1-tmp      253:9  0  5G 0 lvm /tmp
sr0                  11:0  1 1024M 0 rom 
[root@studentvm1 ~]#

您還可以使用swapon -s命令，或top, free，或者其他幾個命令中的任何一個來驗(yàn)證這一點(diǎn)。

[root@studentvm1 ~]# free
       total    used    free   shared buff/cache  available
Mem:    4038808   382404   2754072    4152   902332   3404184
Swap:   10485756      0  10485756
[root@studentvm1 ~]#

注意，不同的命令以不同的形式顯示或要求設(shè)備特殊文件作為輸入。在/dev目錄中訪問特定設(shè)備的方式有很多種。

看完了這篇文章，相信你對“Linux系統(tǒng)交換空間的示例分析”有了一定的了解，如果想了解更多相關(guān)知識，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！