在Linux上使用和不使用交換空間的區(qū)別

我們知道Linux內(nèi)核使用交換空間而不是RAM內(nèi)存的時(shí)候會(huì)嚴(yán)重降低性能。那么，有人可能會(huì)問，既然我有足夠多的可用內(nèi)存，刪除交換空間不是更好嗎？

簡短的回答是不會(huì)。反而啟用交換空間會(huì)帶來性能優(yōu)勢。即使您的Linux服務(wù)器有足夠多的可用內(nèi)存，您也會(huì)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)Linux服務(wù)器長時(shí)間運(yùn)行后會(huì)使用交換空間。

在本教程中，我們將說明為什么你應(yīng)該添加交換空間swap，使用swap交換空間的優(yōu)點(diǎn)，在不使用交換空間時(shí)將有那些區(qū)別與缺點(diǎn)。

如何在內(nèi)存和交換空間使用上作出取舍，理解頻繁使用交換空間帶來的性能影響。

如何配置vfs_cache_pressure與swappiness值，應(yīng)優(yōu)先調(diào)整內(nèi)存回收速度，如何確定頻繁使用交換空間。

交換空間是否降低Linux性能

請查看以下數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是從運(yùn)行一個(gè)月后的實(shí)時(shí)聊天服務(wù)器獲取的。以下數(shù)據(jù)來自free命令的結(jié)果。

total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           3.7G        1.0G        445M         84M        2.2G        2.2G
Swap:          1.8G        308M        1.5G

free -h

這里的數(shù)據(jù)顯示使用了308M的交換空間。當(dāng)我運(yùn)行swapping檢查時(shí)，沒有跡象表明進(jìn)行或不合時(shí)宜使用交互空間I/O的活動(dòng)。

除此之外kswap服務(wù)并沒有消耗太多CPU時(shí)間。使用top命令按CPU時(shí)間排序的查找頂級(jí)進(jìn)程中也找不到kswap進(jìn)程。

為了確認(rèn)kswap進(jìn)程是否繁忙。我們還使用了ps命令并通過grep過濾輸出來確認(rèn)。

所以在這種情況下，swap使用不會(huì)降低Linux服務(wù)器的性能?，F(xiàn)在，讓我們看看交換空間實(shí)際上如何改善Linux服務(wù)器性能。

ps -A | grep kswap
40 ? 00:00:29 kswapd0

使用swap交換空間的優(yōu)點(diǎn)

Linux系統(tǒng)使用一些swap是正常的事，也是一件好事。Linux內(nèi)核會(huì)將幾乎從未使用過的內(nèi)存頁面移動(dòng)到交換空間中，以確保內(nèi)存為更頻繁使用內(nèi)存頁面的進(jìn)程提供更多可用的緩存空間。

當(dāng)內(nèi)核被迫不斷地將內(nèi)存頁面移入和移出內(nèi)存和交換空間swap時(shí)，交換空間使用會(huì)成為一個(gè)性能問題。

另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是交換空間swap讓管理員有時(shí)間對低內(nèi)存問題做出反應(yīng)。我們經(jīng)常會(huì)注意到服務(wù)器運(yùn)行緩慢，并且在登錄時(shí)會(huì)注意到大量使用交換空間。如果沒有交換空間，內(nèi)存不足會(huì)產(chǎn)生更加突然和嚴(yán)重的連鎖反應(yīng)。

所以我們會(huì)建議將交換空間設(shè)置為您最大進(jìn)程的大小。比如mysql在my.cnf中配置的內(nèi)存。

有些人建議不要使用交換空間或交換空間大小略大于總內(nèi)存。如果您能為此提出正當(dāng)理由，那么這可能是您的選擇。

但是，這在服務(wù)器上幾乎不是這種情況，您應(yīng)該在交換空間對您的應(yīng)用程序的影響之間取得平衡。交換空間不會(huì)改變服務(wù)器所需的內(nèi)存總量。它旨在改善系統(tǒng)的性能。

總的來說，即使仍有足夠多可用的內(nèi)存RAM，Linux內(nèi)核也會(huì)將幾乎從未使用過的內(nèi)存頁面移動(dòng)到交換空間。

換出一段時(shí)間不活動(dòng)的內(nèi)存頁面，將經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)保留在緩存中，這發(fā)生在服務(wù)器最空閑的時(shí)候。

這是Linux內(nèi)核該做的事。也避免將交換空間設(shè)置得過大，否則會(huì)導(dǎo)致性能問題、中斷或響應(yīng)時(shí)間加長。

交換空間與不使用交換空間區(qū)別

上面所說是你有足夠多可用內(nèi)存。但實(shí)際情況是我們經(jīng)常會(huì)遇到內(nèi)存不夠用的時(shí)候。

當(dāng)您的服務(wù)器沒有足夠的內(nèi)存時(shí)，在內(nèi)存需求高峰期間，交換空間將被頻繁使用并且明顯增多。

如果您沒有足夠的內(nèi)存并且沒有交換空間，這通常會(huì)導(dǎo)致無法為需要更多內(nèi)存的進(jìn)程分配內(nèi)存。

作為最后的手段，內(nèi)核將部署OOM殺手來終止高內(nèi)存使用的進(jìn)程，比如MySQL、Java。

要更詳細(xì)地了解Linux交換空間Swap，請閱讀Linux內(nèi)核文檔中的交換空間管理和Page Frame回收文檔。

如果您的交換空間已使用始終為0，那么您確實(shí)有大量空閑可用的內(nèi)存RAM，在這種情況下，刪除交換空間可能是最好的。

總的來說交換空間I/O的性能很差。如果Linux服務(wù)器確實(shí)有大量空閑可用的內(nèi)存RAM，則應(yīng)調(diào)整或禁用交換空間。

禁用交換空間后，當(dāng)服務(wù)器急劇需要內(nèi)存時(shí)，將缺少更多的反應(yīng)時(shí)間，OOM可能會(huì)不等你反應(yīng)過來，就將消耗大量內(nèi)存的進(jìn)程殺死。

內(nèi)核緩存壓力和交換空間

假設(shè)您已啟用交換空間?？梢钥紤]按照以下教程調(diào)整服務(wù)器的緩存壓力和交換空間的swappiness值。

vfs_cache_pressure控制內(nèi)核回收內(nèi)存的頻率，用于緩存頁面和inode對象。默認(rèn)值是100。我們推薦設(shè)置50到200。

swappiness此值用于定義內(nèi)核交換內(nèi)存頁面的頻繁程度。較高的值會(huì)導(dǎo)致頻繁使用交換空間，從而影響Linux服務(wù)器性能。

較低的值會(huì)減少使用交換空間的頻率。默認(rèn)值是60，我們推薦設(shè)置1到60之間。如果你需要改變vfs_cache_pressure和swappiness的值。

請使用你喜歡的編輯器打開etc/sysctl.conf文件。在本教程中我們將使用vim打開文件。添加或替換vm.swappiness和vm.vfs_cache_pressure值。

sudo vim etc/sysctl.conf

vm.swappiness=10
vm.vfs_cache_pressure=200

例如，如果您在內(nèi)存不足時(shí)，您可以嘗試將swappiness值設(shè)置為10，vfs_cache_pressure的值設(shè)置200。

這將會(huì)使內(nèi)存回收變得更快，增加內(nèi)存緩存壓力。我們知道緩存對性能有好處，快速的內(nèi)存回收會(huì)適得其反。

但是與過于頻繁的使用交換空間相比，增大vfs_cache_pressure值會(huì)更好一點(diǎn)。

因此，不在內(nèi)存中保留盡可能多的緩存將有助于減少使用交換空間的頻率。此外，將vm.swappiness設(shè)置為10，將減少交換空間的使用。

假如你的Linux服務(wù)器在具有大量空閑可用的內(nèi)存，你可以嘗試將swappiness和vfs_cache_pressure修改為以下值。

vm.swappiness=10
vm.vfs_cache_pressure=50

這將降低緩存壓力。由于緩存對性能有好處，我們希望將緩存數(shù)據(jù)在內(nèi)存中保留更長時(shí)間。由于緩存會(huì)變大，我們?nèi)匀幌Ｍ麥p少交換空間的使用，從而降低磁盤I/O。

你可以使用以下cat命令查看swappiness和vfs_cache_pressure的當(dāng)前值：

sudo cat /proc/sys/vm/swappiness
sudo cat /proc/sys/vm/vfs_cache_pressure

如果你要在不重新啟動(dòng)Linux服務(wù)器的情況下臨時(shí)啟用并設(shè)置swappiness和vfs_cache_pressure的值，請運(yùn)行以下sysctl命令：

sudo sysctl -w vm.swappiness=10
sudo sysctl -w vm.vfs_cache_pressure=50

結(jié)論

至此，你應(yīng)該了解在Linux上使用和不使用交換空間的區(qū)別，在使用交換空間時(shí)你將獲得更多反應(yīng)時(shí)間與更好的Linux服務(wù)器性能。

如何在交換空間和內(nèi)存的使用上作出取舍，如你有任何疑問，請?jiān)谠u(píng)論反饋。