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學(xué)習(xí)如何修改你的系統(tǒng)上的交換空間的容量，以及你到底需要多大的交換空間。

當(dāng)今無論什么操作系統(tǒng)交換Swap空間是非常常見的。Linux 使用交換空間來增加主機(jī)可用的虛擬內(nèi)存。它可以在常規(guī)文件或邏輯卷上使用一個(gè)或多個(gè)專用交換分區(qū)或交換文件。

典型計(jì)算機(jī)中有兩種基本類型的內(nèi)存。***種類型，隨機(jī)存取存儲器 (RAM)，用于存儲計(jì)算機(jī)使用的數(shù)據(jù)和程序。只有程序和數(shù)據(jù)存儲在 RAM 中，計(jì)算機(jī)才能使用它們。隨機(jī)存儲器是易失性存儲器；也就是說，如果計(jì)算機(jī)關(guān)閉了，存儲在 RAM 中的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失。

硬盤是用于長期存儲數(shù)據(jù)和程序的磁性介質(zhì)。該磁介質(zhì)可以很好的保存數(shù)據(jù)；即使計(jì)算機(jī)斷電，存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)也會(huì)保留下來。CPU（中央處理器）不能直接訪問硬盤上的程序和數(shù)據(jù)；它們必須首先復(fù)制到 RAM 中，RAM 是 CPU 訪問代碼指令和操作數(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）以及硬盤上的數(shù)據(jù)復(fù)制到 RAM 中，在 RAM 中，計(jì)算機(jī)的處理器 CPU 可以直接訪問這些數(shù)據(jù)。

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)全部的 RAM 被占用并且需要更多內(nèi)存時(shí)，用磁盤空間代替 RAM 內(nèi)存。

例如，假設(shè)你有一個(gè) 8GB RAM 的計(jì)算機(jī)。如果你啟動(dòng)的程序沒有填滿 RAM，一切都好，不需要交換。假設(shè)你在處理電子表格，當(dāng)添加更多的行時(shí)，你電子表格會(huì)增長，加上所有正在運(yùn)行的程序，將會(huì)占用全部的 RAM 。如果這時(shí)沒有可用的交換空間，你將不得不停止處理電子表格，直到關(guān)閉一些其他程序來釋放一些 RAM 。

內(nèi)核使用一個(gè)內(nèi)存管理程序來檢測最近沒有使用的內(nèi)存塊（內(nèi)存頁）。內(nèi)存管理程序?qū)⑦@些相對不經(jīng)常使用的內(nèi)存頁交換到硬盤上專門指定用于“分頁”或交換的特殊分區(qū)。這會(huì)釋放 RAM，為輸入電子表格更多數(shù)據(jù)騰出了空間。那些換出到硬盤的內(nèi)存頁面被內(nèi)核的內(nèi)存管理代碼跟蹤，如果需要，可以被分頁回 RAM。

Linux 計(jì)算機(jī)中的內(nèi)存總量是 RAM + 交換分區(qū)，交換分區(qū)被稱為虛擬內(nèi)存.

Linux 交換分區(qū)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 在安裝時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)交換分區(qū)，但是也可以使用一個(gè)特殊配置的文件作為交換文件。交換分區(qū)顧名思義就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)磁盤分區(qū)，由 mkswap 命令指定交換空間。

如果沒有可用磁盤空間來創(chuàng)建新的交換分區(qū)，或者卷組中沒有空間為交換空間創(chuàng)建邏輯卷，則可以使用交換文件。這只是一個(gè)創(chuàng)建好并預(yù)分配指定大小的常規(guī)文件。然后運(yùn)行 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來做交換空間。（LCTT 譯注：Ubuntu 近來的版本采用了交換文件而非交換空間，所以我對于這種說法保留看法）

頻繁交換

當(dāng)總虛擬內(nèi)存（RAM 和交換空間）變得快滿時(shí)，可能會(huì)發(fā)生頻繁交換。系統(tǒng)花了太多時(shí)間在交換空間和 RAM 之間做內(nèi)存塊的頁面切換，以至于幾乎沒有時(shí)間用于實(shí)際工作。這種情況的典型癥狀是：系統(tǒng)變得緩慢或完全無反應(yīng)，硬盤指示燈幾乎持續(xù)亮起。

使用 free 的命令來顯示 CPU 負(fù)載和內(nèi)存使用情況，你會(huì)發(fā)現(xiàn) CPU 負(fù)載非常高，可能達(dá)到系統(tǒng)中 CPU 內(nèi)核數(shù)量的 30 到 40 倍。另一個(gè)情況是 RAM 和交換空間幾乎完全被分配了。

事實(shí)上，查看 SAR（系統(tǒng)活動(dòng)報(bào)告）數(shù)據(jù)也可以顯示這些內(nèi)容。在我的每個(gè)系統(tǒng)上都安裝 SAR ，并將這些用于數(shù)據(jù)分析。

交換空間的正確大小是多少？

許多年前，硬盤上分配給交換空間大小是計(jì)算機(jī)上的 RAM 的兩倍（當(dāng)然，這是大多數(shù)計(jì)算機(jī)的 RAM 以 KB 或 MB 為單位的時(shí)候）。因此，如果一臺計(jì)算機(jī)有 64KB 的 RAM，應(yīng)該分配 128KB 的交換分區(qū)。該規(guī)則考慮到了這樣的事實(shí)情況，即 RAM 大小在當(dāng)時(shí)非常小，分配超過 2 倍的 RAM 用于交換空間并不能提高性能。使用超過兩倍的 RAM 進(jìn)行交換，比實(shí)際執(zhí)行有用的工作的時(shí)候，大多數(shù)系統(tǒng)將花費(fèi)更多的時(shí)間。

RAM 現(xiàn)在已經(jīng)很便宜了，如今大多數(shù)計(jì)算機(jī)的 RAM 都達(dá)到了幾十億字節(jié)。我的大多數(shù)新電腦至少有 8GB 內(nèi)存，一臺有 32GB 內(nèi)存，我的主工作站有 64GB 內(nèi)存。我的舊電腦有 4 到 8GB 的內(nèi)存。

當(dāng)操作具有大量 RAM 的計(jì)算機(jī)時(shí)，交換空間的限制性能系數(shù)遠(yuǎn)低于 2 倍。Fedora 28 在線安裝指南 定義了當(dāng)前關(guān)于交換空間分配的方法。下面內(nèi)容是我提出的建議。

下表根據(jù)系統(tǒng)中的 RAM 大小以及是否有足夠的內(nèi)存讓系統(tǒng)休眠，提供了交換分區(qū)的推薦大小。建議的交換分區(qū)大小是在安裝過程中自動(dòng)建立的。但是，為了滿足系統(tǒng)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(gè)范圍之間的邊界(例如，具有 2GB、8GB 或 64GB 的系統(tǒng) RAM)，請根據(jù)所選交換空間和支持休眠功能請謹(jǐn)慎使用。如果你的系統(tǒng)資源允許，增加交換空間可能會(huì)帶來更好的性能。

當(dāng)然，大多數(shù) Linux 管理員對多大的交換空間量有自己的想法。下面的表2 包含了基于我在多種環(huán)境中的個(gè)人經(jīng)歷所做出的建議。這些可能不適合你，但是和表 1 一樣，它們可能對你有所幫助。

表 2: 作者推薦的系統(tǒng)交換空間

這兩個(gè)表中共同點(diǎn)，隨著 RAM 數(shù)量的增加，超過某一點(diǎn)增加更多交換空間只會(huì)導(dǎo)致在交換空間幾乎被全部使用之前就發(fā)生頻繁交換。根據(jù)以上建議，則應(yīng)盡可能添加更多 RAM，而不是增加更多交換空間。如類似影響系統(tǒng)性能的情況一樣，請使用最適合你的建議。根據(jù) Linux 環(huán)境中的條件進(jìn)行測試和更改是需要時(shí)間和精力的。

向非 LVM 磁盤環(huán)境添加更多交換空間

面對已安裝 Linux 的主機(jī)并對交換空間的需求不斷變化，有時(shí)有必要修改系統(tǒng)定義的交換空間的大小。此過程可用于需要增加交換空間大小的任何情況。它假設(shè)有足夠的可用磁盤空間。此過程還假設(shè)磁盤分區(qū)為 “原始的” EXT4 和交換分區(qū)，而不是使用邏輯卷管理（LVM）。

基本步驟很簡單:

1. 關(guān)閉現(xiàn)有的交換空間。
2. 創(chuàng)建所需大小的新交換分區(qū)。
3. 重讀分區(qū)表。
4. 將分區(qū)配置為交換空間。
5. 添加新分區(qū)到 /etc/fstab。
6. 打開交換空間。

應(yīng)該不需要重新啟動(dòng)機(jī)器。

為了安全起見，在關(guān)閉交換空間前，至少你應(yīng)該確保沒有應(yīng)用程序在運(yùn)行，也沒有交換空間在使用。free 或 top 命令可以告訴你交換空間是否在使用中。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)在查看硬盤上的現(xiàn)有分區(qū)。

fdisk -l

這將顯示每個(gè)驅(qū)動(dòng)器上的分區(qū)表。按編號標(biāo)識當(dāng)前的交換分區(qū)。

使用以下命令在交互模式下啟動(dòng) fdisk：

fdisk /dev/<device name>

例如：

fdisk /dev/sda

此時(shí)，fdisk 是交互方式的，只在指定的磁盤驅(qū)動(dòng)器上進(jìn)行操作。

使用 fdisk 的 p 子命令驗(yàn)證磁盤上是否有足夠的可用空間來創(chuàng)建新的交換分區(qū)。硬盤上的空間以 512 字節(jié)的塊以及起始和結(jié)束柱面編號的形式顯示，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 子命令創(chuàng)建新的交換分區(qū)。fdisk 會(huì)問你開始柱面。默認(rèn)情況下，它選擇編號***的可用柱面。如果你想改變這一點(diǎn)，輸入開始柱面的編號。

fdisk 命令允許你以多種格式輸入分區(qū)的大小，包括***一個(gè)柱面號或字節(jié)、KB 或 MB 的大小。例如，鍵入 4000M ，這將在新分區(qū)上提供大約 4GB 的空間，然后按回車鍵。

使用 p 子命令來驗(yàn)證分區(qū)是否按照指定的方式創(chuàng)建的。請注意，除非使用結(jié)束柱面編號，否則分區(qū)可能與你指定的不完全相同。fdisk 命令只能在整個(gè)柱面上增量的分配磁盤空間，因此你的分區(qū)可能比你指定的稍小或稍大。如果分區(qū)不是您想要的，你可以刪除它并重新創(chuàng)建它。

現(xiàn)在指定新分區(qū)是交換分區(qū)了 。子命令 t 允許你指定定分區(qū)的類型。所以輸入 t，指定分區(qū)號，當(dāng)它要求十六進(jìn)制分區(qū)類型時(shí)，輸入 82，這是 Linux 交換分區(qū)類型，然后按回車鍵。

當(dāng)你對創(chuàng)建的分區(qū)感到滿意時(shí)，使用 w 子命令將新的分區(qū)表寫入磁盤。fdisk 程序?qū)⑼顺觯⒃谕瓿尚薷暮蟮姆謪^(qū)表的編寫后返回命令提示符。當(dāng) fdisk 完成寫入新分區(qū)表時(shí)，會(huì)收到以下消息:

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(shí)，你使用 partprobe 命令強(qiáng)制內(nèi)核重新讀取分區(qū)表，這樣就不需要執(zhí)行重新啟動(dòng)機(jī)器。

partprobe

使用命令 fdisk -l 列出分區(qū)，新交換分區(qū)應(yīng)該在列出的分區(qū)中。確保新的分區(qū)類型是 “Linux swap”。

修改 /etc/fstab 文件以指向新的交換分區(qū)。如下所示：

LABEL=SWAP-sdaX   swap        swap    defaults        0 0

其中 X 是分區(qū)號。根據(jù)新交換分區(qū)的位置，添加以下內(nèi)容：

/dev/sdaY         swap        swap    defaults        0 0

請確保使用正確的分區(qū)號。現(xiàn)在，可以執(zhí)行創(chuàng)建交換分區(qū)的***一步。使用 mkswap 命令將分區(qū)定義為交換分區(qū)。

mkswap /dev/sdaY

***一步是使用以下命令啟用交換空間：

swapon -a

你的新交換分區(qū)現(xiàn)在與以前存在的交換分區(qū)一起在線。您可以使用 free 或top 命令來驗(yàn)證這一點(diǎn)。

在 LVM 磁盤環(huán)境中添加交換空間

如果你的磁盤使用 LVM ，更改交換空間將相當(dāng)容易。同樣，假設(shè)當(dāng)前交換卷所在的卷組中有可用空間。默認(rèn)情況下，LVM 環(huán)境中的 Fedora Linux 在安裝過程將交換分區(qū)創(chuàng)建為邏輯卷。您可以非常簡單地增加交換卷的大小。

以下是在 LVM 環(huán)境中增加交換空間大小的步驟:

1. 關(guān)閉所有交換空間。
2. 增加指定用于交換空間的邏輯卷的大小。
3. 為交換空間調(diào)整大小的卷配置。
4. 啟用交換空間。

首先，讓我們使用 lvs 命令（列出邏輯卷）來驗(yàn)證交換空間是否存在以及交換空間是否是邏輯卷。

[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 ~]#

你可以看到當(dāng)前的交換空間大小為 8GB。在這種情況下，我們希望將 2GB 添加到此交換卷中。首先，停止現(xiàn)有的交換空間。如果交換空間正在使用，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(gè) 10GB 分區(qū)變成交換空間。

[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 ~]#

重新啟用交換空間。

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

現(xiàn)在，使用 lsblk 命令驗(yàn)證新交換空間是否存在。同樣，不需要重新啟動(dòng)機(jī)器。

[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 ~]#

您也可以使用 swapon -s 命令或 top、free 或其他幾個(gè)命令來驗(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 ~]#

請注意，不同的命令以不同的形式顯示或要求輸入設(shè)備文件。在 /dev 目錄中訪問特定設(shè)備有多種方式。在我的文章 在 Linux 中管理設(shè)備 中有更多關(guān)于 /dev 目錄及其內(nèi)容說明。