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【51CTO.com快譯】許多Linux發(fā)行版(包括Red Hat)建議所有系統(tǒng)使用交換(swap)內(nèi)存。然而，如果您看一下各種發(fā)行版的大多數(shù)云實(shí)例，會(huì)發(fā)現(xiàn)沒有交換內(nèi)存。

概況介紹

交換內(nèi)存在大多數(shù)系統(tǒng)上作為磁盤上的一個(gè)分區(qū)而存在。分區(qū)后，管理員用mkswap格式化分區(qū)，用swapon啟用它，內(nèi)核立即看到可用的交換內(nèi)存。沒有可用分區(qū)的系統(tǒng)可使用交換文件，這是用mkswap格式化并啟用的現(xiàn)有文件系統(tǒng)上的一個(gè)文件而已。

這兩種方法都很好，但在分區(qū)上設(shè)置交換內(nèi)存可帶來更好的性能，因?yàn)槟苊饬爽F(xiàn)有分區(qū)上交換文件的開銷。

系統(tǒng)RAM不足時(shí)，Linux可將內(nèi)存頁存儲(chǔ)到交換空間中，避免進(jìn)程殺死、系統(tǒng)崩潰。磁盤的速度比系統(tǒng)RAM慢得多，這降低了系統(tǒng)性能，直到系統(tǒng)RAM釋放出來。如果內(nèi)存使用量繼續(xù)攀升到系統(tǒng)RAM和交換內(nèi)存完全耗盡的地步，致命的內(nèi)存不足(OOM)就會(huì)出現(xiàn)，并開始?xì)⑺肋M(jìn)程，直到足夠的RAM可用。

交換空間大小方面歷來的建議是系統(tǒng)RAM大小的兩倍。比如，為擁有1GB系統(tǒng)RAM的系統(tǒng)分配2GB的交換空間。該比率適用于較小的系統(tǒng)，無法適用于擁有數(shù)百GB系統(tǒng) RAM的系統(tǒng)。

贊成為云設(shè)置交換空間的理由

微服務(wù)的興起促使許多公司部署大量較小的實(shí)例。較小的實(shí)例隨帶較少的系統(tǒng)RAM，這增加了致命的OOM出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)：殺死進(jìn)程，直到系統(tǒng)有足夠的可用內(nèi)存。

為這些系統(tǒng)添加交換空間在兩個(gè)方面有幫助：

首先，進(jìn)程可以在高負(fù)載期間從系統(tǒng)RAM臨時(shí)轉(zhuǎn)入到交換空間。管理員可從監(jiān)控系統(tǒng)了解這些事件，他們有時(shí)間分析系統(tǒng)上發(fā)生這種情況的原因。萬一內(nèi)存泄漏，開發(fā)人員可以檢查進(jìn)程，在進(jìn)程仍運(yùn)行期間了解出了什么問題。這也可能表明：隨著應(yīng)用程序變龐大，管理員需要為它分配更大的實(shí)例。

其次，Linux內(nèi)核會(huì)監(jiān)視很少使用的內(nèi)存頁，并將它們發(fā)送到交換空間，以保留寶貴的系統(tǒng)RAM。sysctl設(shè)置vm.swappiness可控制內(nèi)核將內(nèi)存頁發(fā)送到交換空間的愿望。這可以通過將最活躍的頁留在系統(tǒng)RAM中，而將很少使用的頁發(fā)送到交換內(nèi)存來幫助云實(shí)例。

反對(duì)為云設(shè)置交換空間的理由

管理員禁止交換空間，因?yàn)樗麄兛梢宰詣?dòng)用新的實(shí)例替換異常的實(shí)例。隨著時(shí)間的推移，他們的監(jiān)控指標(biāo)顯示因OOM導(dǎo)致應(yīng)用程序下線而需要更換的實(shí)例有所增加。解決方案可能是更大的實(shí)例或進(jìn)一步調(diào)查高負(fù)載下的內(nèi)存泄漏。Systemd也會(huì)在可能的情況下快速重啟這些進(jìn)程。

在云實(shí)例上選擇交換內(nèi)存位置需要更全面的思考和規(guī)劃。在物理服務(wù)器上，本地連接的非易失性內(nèi)存快速(NVMe) 磁盤上的交換內(nèi)存足夠快，但是裝有外部存儲(chǔ)的云實(shí)例(比如AWS的彈性塊存儲(chǔ)即EBS)又如何?EBS上的性能取決于您選擇哪種類型的EBS和系統(tǒng)上的鄰居。系統(tǒng)出現(xiàn)RAM溢出時(shí)，遠(yuǎn)程存儲(chǔ)系統(tǒng)上的交換內(nèi)存可能導(dǎo)致實(shí)例性能欠佳。管理員可以選擇RAM溢出時(shí)忽略交換內(nèi)存并替換這些實(shí)例，而不是應(yīng)對(duì)性能糟糕的處理請(qǐng)求的服務(wù)器。

最后，許多云實(shí)例成為Kubernetes和OpenShift集群的一部分，它們?cè)谔幚斫粨Q內(nèi)存時(shí)面臨難題。關(guān)于適當(dāng)處理交換內(nèi)存，GitHub上有一個(gè)問題單。

部署使用交換內(nèi)存的云實(shí)例

如果您認(rèn)為提供交換內(nèi)存對(duì)應(yīng)用程序有益，cloud-init 使您能夠使用mounts模塊在第一次啟動(dòng)時(shí)提供交換內(nèi)存。只需為現(xiàn)有的cloud-config用戶數(shù)據(jù)添加幾行：

swap: 
    filename: /swapfile 
    size: auto 
    maxsize: 4294967296 

該配置告訴cloud-init在/swapfile創(chuàng)建一個(gè)自動(dòng)大小(接近或小于4GB)的交換文件。自動(dòng)交換大小的調(diào)整格式在cloud-init的源代碼中：

formulas = [ 
    # < 1G: swap = double memory 
    (1 * GB, lambda x: x * 2), 
    # < 2G: swap = 2G 
    (2 * GB, lambda x: 2 * GB), 
    # < 4G: swap = memory 
    (4 * GB, lambda x: x), 
    # < 16G: 4G 
    (16 * GB, lambda x: 4 * GB), 
    # < 64G: 1/2 M up to max 
    (64 * GB, lambda x: x / 2), 
] 

Red Hat建議的交換大小略有不同：

• 2GB或更少的系統(tǒng)RAM：2x RAM
• 大于2GB至8GB: 1x RAM
• 大于8GB至 64GB：至少4 GB
• 大于64GB：至少4GB

您可以在cloud-config中用size：參數(shù)手動(dòng)指定交換內(nèi)存(以字節(jié)為單位)

swap: 
    filename: /swapfile 
    size: 2147483648  # 2 GiB 

配置現(xiàn)有云實(shí)例上的交換內(nèi)存

針對(duì)現(xiàn)有實(shí)例，交換文件常常是啟用交換內(nèi)存的最容易的方法。在該例中，將2GB交換文件放入到/swapfile中：

# BTRFS only ################################################################# 
# We must disable copy-on-write updates for swap files on btrfs file systems. 
# The 'swapon' step fails if you skip these steps. 
truncate -s 0 /swapfile 
chattr +C /swapfile 
# BTRFS only ################################################################# 
# A 2 GiB swap file. 
dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1MiB count=2048 
# Set the correct permissions on the swap file. 
chmod 0600 /swapfile 
# Format the swapfile. 
mkswap /swapfile 
# Enable the swapfile. 
swapon /swapfile 
# Add it to /etc/fstab to enable it after reboot. 
echo "/swapfile none swap defaults 0 0" >> /etc/fstab 

查看交換內(nèi)存是否準(zhǔn)備就緒：

$ cat /proc/swaps 
Filename        Type    Size      Used    Priority 
/swapfile       file    2097148   0       -2 

原文標(biāo)題：Analyzing cases for and against setting swap space on cloud instances，作者：Major Hayden (Red Hat)

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