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2006 年 12 月 31 日
配置交換空間（包括在緊急情況下添加空間）以充分利用您的系統(tǒng)。在本文中，您將了解如何監(jiān)視系統(tǒng)以確定有效的交換空間配置數(shù)據(jù)，并研究將交換空間不只是用作輔助隨機(jī)訪問存儲器 (RAM) 的方法。
關(guān)于本系列
典型的 UNIX? 管理員擁有一套經(jīng)常用于輔助管理過程的關(guān)鍵實(shí)用工具、訣竅和系統(tǒng)。存在各種用于簡化不同過程的關(guān)鍵實(shí)用工具、命令行鏈和腳本。其中一些工具來自于操作系統(tǒng)，而大部分的訣竅則來源于長期的經(jīng)驗(yàn)積累和減輕系統(tǒng)管理員工作壓力的要求。本系列文章主要專注于最大限度地利用各種 UNIX 環(huán)境中可用的工具，包括簡化異構(gòu)環(huán)境中的管理任務(wù)的方法。
UNIX 如何使用交換空間
所有 UNIX 操作系統(tǒng)都支持某種虛擬內(nèi)存 (VM) 系統(tǒng)。使用 VM 系統(tǒng)，您有兩個(gè)主要區(qū)域來存儲有關(guān)活動應(yīng)用程序及其使用的數(shù)據(jù)的信息——物理隨機(jī)訪問存儲器 (RAM) 和硬盤驅(qū)動器上分配的空間。
在具有 VM 的計(jì)算機(jī)中，可加載到內(nèi)存中的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)量可以大于物理 RAM，因?yàn)闆]有活動地使用的應(yīng)用程序和信息被交換 到了磁盤上（交換空間 這個(gè)術(shù)語由此得名）。
VM 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，物理 RAM 得到了更有效的利用——這是因?yàn)樗鼉H包含正在執(zhí)行的應(yīng)用程序和正在使用的數(shù)據(jù)。由于 RAM 比硬盤空間快，您從活動地加載的應(yīng)用程序中獲得了所需的性能，同時(shí)還得益于能夠運(yùn)行比通常所支持的更多的應(yīng)用程序。
其結(jié)果是您獲得了大得多的可尋址內(nèi)存空間（在 32 為系統(tǒng)上為 4GB，在 64 位系統(tǒng)上則更大），從而使得應(yīng)用程序開發(fā)更加容易，同時(shí)仍然提供高性能。
設(shè)置交換空間值
您在計(jì)算機(jī)上配置的交換空間量主要取決于應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)。如果交換空間太小，則可能無法運(yùn)行您希望運(yùn)行的所有應(yīng)用程序，而如果交換空間太大，則可能在浪費(fèi)那些從未使用的磁盤空間。您可能還會間接地使得系統(tǒng)過載，因?yàn)榕c太小的交換空間相比，太大的交換空間會導(dǎo)致糟糕的性能，這是由于與系統(tǒng)執(zhí)行實(shí)際處理所花的時(shí)間相比，它在換入和換出頁面上所花的時(shí)間更多。
不同的 UNIX 變體以不同的方式使用它們的交換空間。有些變體僅在已經(jīng)使用完物理內(nèi)存時(shí)才使用交換空間。其他變體則對所有非活動的應(yīng)用程序和未使用的頁面使用交換空間。有些變體保留所有應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)副本——同時(shí)包括內(nèi)存和交換空間中的應(yīng)用程序。缺省情況下，有些變體避免使用交換空間，并盡可能提供某種機(jī)制來允許您調(diào)整交換空間的使用方式。許多變體使用這些不同安排的組合來充分利用它們的交換空間。
例如在 Linux? 中，當(dāng)您使用 2.6 內(nèi)核時(shí)，可以通過設(shè)置 /etc/sysctl.conf 中的 vm.swappiness 值來調(diào)整系統(tǒng)的 swappiness。較高的值導(dǎo)致交換更多頁面，較低的值導(dǎo)致將更多應(yīng)用程序保留在內(nèi)存中（即使這些應(yīng)用程序處于空閑狀態(tài)）。
除了這些基礎(chǔ)之外，還有許多關(guān)于應(yīng)該如何配置 VM 和應(yīng)該分配多少磁盤空間的觀點(diǎn)和規(guī)則。下面總結(jié)了其中一些方法：
- 有些管理員認(rèn)為，您的交換空間決不應(yīng)該少于物理 RAM。由于其中的 VM 使用方式，這是較舊的 UNIX 版本（尤其是 SunOS）的一個(gè)要求。從理論上講，擁有比物理 RAM 更多的 VM 可以使操作系統(tǒng)能夠在系統(tǒng)變得空閑時(shí)將所有當(dāng)前進(jìn)程換出到磁盤上，并且能夠提高系統(tǒng)的性能，因?yàn)榭梢詫⑿逻M(jìn)程直接加載到 RAM 中，而不必預(yù)先交換應(yīng)用程序。
- 對于開發(fā)系統(tǒng)，許多管理員都贊成應(yīng)該有與 RAM 一樣多的 VM。采用這種方法的原因在于，交換空間還在系統(tǒng)故障期間用作轉(zhuǎn)儲活動內(nèi)存的位置；然后可以在啟動期間重新加載所存儲的內(nèi)存轉(zhuǎn)儲，并將其保存為內(nèi)核核心文件。如果所配置的交換空間小于物理 RAM，此類轉(zhuǎn)儲就無法實(shí)現(xiàn)。
- 在高性能部署環(huán)境中，由于您只希望將應(yīng)用程序活動地保留在內(nèi)存中，并且不需要大量的交換，您可以配置盡可能小的 VM。崩潰恢復(fù)不是必需的，而確定物理 RAM 的潛在缺乏（由于交換空間用盡）的能力可以提供警告，使您知道應(yīng)用程序環(huán)境未得到優(yōu)化或者您需要升級 RAM。
- 對于桌面環(huán)境，擁有非常大的 VM 分配可能對您有利，因?yàn)樗鼓軌蜻\(yùn)行大量的應(yīng)用程序（其中許多應(yīng)用程序可能是空閑的，可以容易地交換，從而使更多 RAM 對活動應(yīng)用程序可用）。
選擇正確的交換空間量很大程度上取決于您所配置的平臺——其預(yù)期用途和您希望如何處理可用 VM 缺乏的情況。
下面是一些保守值：
- 在桌面系統(tǒng)上，至少分配與物理 RAM 一樣多的交換空間。
- 在服務(wù)器上，至少分配可用 RAM 的 50% 作為交換空間。一旦頭腦中有了大體數(shù)字，您就需要配置交換空間。
配置交換空間
所有 UNIX 系統(tǒng)都有多種類型的交換空間。主交換空間是通常在啟動時(shí)配置的交換空間，并且通常是作為操作系統(tǒng)安裝的一部分來設(shè)置的。所有 UNIX 系統(tǒng)通常都有一個(gè)主交換空間分配。
交換空間的創(chuàng)建和配置方式隨不同的系統(tǒng)而異。在 Linux 下，用于交換的磁盤分區(qū)是通過分區(qū) ID 來標(biāo)識的，該分區(qū)必須通過 mkswap 命令來初始化：
在大多數(shù)傳統(tǒng) UNIX 環(huán)境中，您可以使用任何可用分區(qū)而無需進(jìn)行任何準(zhǔn)備工作。在 HP-UX、AIX? 和 Linux 上，您可以使用 swapon 命令來將分區(qū)添加到可用的交換空間：
在 Solaris 上，您可以使用 swap 命令來將交換空間添加到系統(tǒng)：
$ swap -a /dev/dsk/c0t0d0s2
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請注意，以這種方式添加的交換空間在重新啟動后不會保留。若要永久地將交換空間添加到系統(tǒng)，您必須配置啟動配置文件之一來自動啟用交換空間分配。
添加啟動時(shí)交換空間
在大多數(shù) UNIX 變體下，交換空間都是作為內(nèi)核初始化的一部分在啟動時(shí)自動添加的。大多數(shù)變體使用文件系統(tǒng)安裝文件（/etc/fstab、/etc/vfstab 或 /etc/filesystems）中的行來指定要用作交換空間的分區(qū)。您可以從 Solaris 的 /etc/vfstab 文件中看到這樣一個(gè)示例（請參見清單 1）。
清單 1. 在 Solaris 中指定要用作交換空間的分區(qū)
#device device mount FS fsck mount mount
#to mount to fsck point type pass at boot options
#
fd - /dev/fd fd - no -
/proc - /proc proc - no -
/dev/dsk/c0d0s1 - - swap - no -
/dev/dsk/c0d0s0 /dev/rdsk/c0d0s0 / ufs 1 no -
/dev/dsk/c0d0s7 /dev/rdsk/c0d0s7 /export/home ufs 2 yes -
/devices - /devices devfs - no -
ctfs - /system/contract ctfs - no -
objfs - /system/object objfs - no -
swap - /tmp tmpfs - yes -
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清單 2 顯示了 Linux 中的 /etc/fstab 文件示例。
清單 2. 在 Linux 中指定要用作交換空間的分區(qū)
# <fs> <mountpoint> <type> <opts>
<dump/pass>
/dev/sda1 /boot ext2 noauto,noatime 1 1
/dev/sda3 / ext3 noatime 0 0
/dev/sda2 none swap sw 0 0
/dev/hda1 /var/lib/mysql ext3 noatime 1 2
/dev/hdb1 /export/data ext3 noatime 1 2
/dev/hde1 /export/home ext3 noatime 1 2
/dev/hde2 /var/tmp ext3 noatime 1 2
/dev/hde3 /usr/portage/distfiles ext3 noatime 1 2
/dev/hde4 /tmp ext3 noatime 1 2
/dev/cdroms/cdrom0 /mnt/cdrom iso9660 noauto,ro 0 0
none /proc proc defaults 0 0
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最后，您可以在 AIX 中使用 /etc/swapspaces 文件來配置交換空間分區(qū)（請參見清單 3）。
清單 3. 使用 /etc/swappspaces 文件來配置交換空間分區(qū)
* This file is modified by the chps, mkps and rmps commands and referenced
* by the lsps and swapon commands.
hd6:
dev = /dev/hd6
paging00:
dev = /dev/paging00
paging01:
dev = /dev/paging01
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您應(yīng)該使用對應(yīng)的命令或 Smitty 工具來修改該文件內(nèi)容，而不要直接編輯該文件。
若要?jiǎng)h除額外的交換空間，您可以使用對應(yīng)的 swapoff 或 swap -d 命令來禁用該交換分區(qū)。然而要注意，您只能禁用當(dāng)前未使用的交換分區(qū)，并且不能禁用主交換分區(qū)。
添加臨時(shí)交換容量
有時(shí)您可能會用盡已配置的交換空間分區(qū)，從而在短時(shí)間內(nèi)需要更多 VM，直到您能夠組織某種更永久性的解決方案。如果有某個(gè)分區(qū)可用，您可以按照上面在配置交換分區(qū)部分中的介紹來準(zhǔn)備它。
如果沒有空余的分區(qū)可用，您可以創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)文件，并將它們臨時(shí)添加到可用交換池中。大多數(shù)系統(tǒng)甚至允許您在 NFS 安裝的文件系統(tǒng)上使用交換文件，當(dāng)您沒有本地磁盤空間可用時(shí)，就可以使用這樣的文件系統(tǒng)。
若要將文件用于交換空間，請首先創(chuàng)建一個(gè)適當(dāng)?shù)奈募?code>mkfile> 命令在這里最合適，因?yàn)樗峁┝藙?chuàng)建大型文件的簡單方法。您可以在命令行指定文件名和文件大?。?
$ mkfile 512m /export/data/swapfile
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然后可以像添加分區(qū)一樣添加該文件：
$ swap -a /export/data/swapfile
or
$ swapon /export/data/swapfile
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以這種方式使用的交換文件通常決不是針對交換空間問題的長期解決方案。您應(yīng)該盡快為交換空間配置專用分區(qū)。
監(jiān)視交換空間使用情況
交換空間及其使用情況的監(jiān)視包括兩個(gè)方面：當(dāng)前使用情況和活動使用情況。您可以在各種 UNIX 變體中找到一批不同的工具，它們報(bào)告可用空閑內(nèi)存和 VM 使用情況以及當(dāng)前使用情況。
在 Solaris 下，swap 工具提供了大多數(shù)交換接口功能，包括報(bào)告使用情況和可用設(shè)備。例如，若要獲得已配置的交換設(shè)備列表，可參見清單 4。
清單 4. 在 Solaris 下監(jiān)視交換空間使用情況
$ swap -l
swapfile dev swaplo blocks free
/dev/dsk/c0d0s1 102,1 8 1220928 1220928
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在 清單 4 中，您可以看到您有一個(gè)完全未使用的交換設(shè)備。
在 AIX 下，您可以使用 lsps 工具來獲得同樣的信息（請參見清單 5）。
清單 5. 在 AIX 下使用 lsps 來監(jiān)視交換空間
$ lsps -a
Page Space Physical Volume Volume Group Size %Used Active Auto
hd6 hdisk0 rootvg 2048MB 3 yes yes
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在 Linux 下，您可以使用 swapon 工具，如清單 6 所示。
清單 6. 在 Linux 下使用 swapon 工具
$ swapon -s
Filename Type Size Used Priority
/dev/sda2 partition 1004052 319744 -1
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對于 HP-UX，您可以使用 swapinfo，如清單 7 所示。
清單 7. 使用 swapinfo 來監(jiān)視交換空間
swapinfo -t
Kb Kb Kb PCT START/ Kb
TYPE AVAIL USED FREE USED LIMIT RESERVE PRI NAME
dev 2097152 0 2097152 0% 0 - 1 /dev/vg00/lvol2
reserve - 1468224 -1468224
memory 3299740 1220268 2079472 37%
total 5396892 2688492 2708400 50% - 0 -
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在上述每個(gè)示例中，您都可以看到可用交換空間位置列表及其用途，并大致了解交換空間的當(dāng)前使用量情況。
這些快照視圖非常有用，但它們僅顯示了當(dāng)前使用情況。其中有關(guān)交換空間的定期或全面使用情況的信息非常少。出于性能的考慮，或者在診斷您懷疑可能與交換空間有關(guān)的問題時(shí)，您通常需要內(nèi)存和分頁使用情況的更加交互式的視圖。
活動 VM 監(jiān)視
vmstat 命令可以提供虛擬內(nèi)存使用情況的長期視圖，包括提供有關(guān)交換空間與 RAM 之間正在活動地交換的內(nèi)存量的信息。在命令行上，您需要指定要在報(bào)告統(tǒng)計(jì)信息時(shí)使用的間隔（以秒為單位）。結(jié)果輸出顯示了大量的信息，并且可用于做出有關(guān) VM 配置和分配的決策。
清單 8 顯示了針對 Solaris 計(jì)算機(jī)的輸出示例（間隔為五秒）。
清單 8. 針對 Solaris 計(jì)算機(jī)的示例輸出
kthr memory page disk faults cpu
r b w swap free re mf pi po fr de sr cd cd cd cd in sy cs us sy id
0 0 0 945932 385632 9 36 13 0 1 0 100 3 0 0 0 413 172 87 0 36 63
0 0 0 944616 384068 0 8 3 0 0 0 0 0 0 0 0 654 21 51 0 1 99
0 0 0 944612 384064 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 596 21 52 0 1 99
0 0 0 944612 384064 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 694 12 48 0 1 99
0 0 0 944612 384064 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 658 11 50 0 1 99
0 0 0 944612 384064 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 576 18 52 0 1 99
0 0 0 944500 383988 115 850 1 0 0 0 0 0 0 0 0 612 1656 120 1 5 94
0 0 0 942060 382444 6 62 0 0 0 0 0 0 0 0 0 669 256 146 0 2 98
0 0 0 942048 382432 9 105 0 0 0 0 0 0 0 0 0 699 414 188 0 2 98
0 0 0 946188 388188 481 2400 10 10 10 0 0 5 0 0 0 595 12613 6082 6 18 76
0 0 0 944488 386308 769 4753 1 8 8 0 0 7 0 0 0 625 15705 6285 8 29 63
0 0 0 943128 385104 839 5194 176 9 9 0 0 14 0 0 0 579 16077 6304 8 32 60
0 0 0 937692 377628 32 209 2 0 0 0 0 2 0 0 0 654 403 131 0 2 97
0 0 0 937228 377208 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 647 38 63 0 1 99
0 0 0 937220 377200 121 980 0 0 0 0 0 0 0 0 0 623 1246 218 1 6 93
0 0 0 937348 377320 126 1044 2 1 1 0 0 3 0 0 0 667 1266 228 1 7 93
0 0 0 937428 377408 57 686 0 0 0 0 0 0 0 0 0 702 890 180 1 5 94
0 0 0 937436 377404 72 861 0 0 0 0 0 54 0 0 0 689 1113 295 1 6 93
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其中存在許多列——有些列比另一些列更重要。關(guān)鍵的列包括：
- swap——顯示可用的總交換空間
- free——顯示空閑的交換空間量
- pi——換入的千字節(jié)數(shù)
- po——換出的千字節(jié)數(shù)
- fr——空閑的千字節(jié)數(shù)
非常低的空閑空間量和較高的換入或換出頁數(shù)可能表明 VM 不足，非常高的換入和換出頁數(shù)可能表明物理 RAM 不足。
將交換空間用于臨時(shí)存儲
在某些 UNIX 變體下，特別是 Solaris 和 Linux，您可以使用 tmpfs 文件系統(tǒng)；該文件系統(tǒng)使用 VM 作為存儲空間。當(dāng)您有充足的 RAM 時(shí)，這提供了支持超快速磁盤訪問的理想方法；未使用的文件將交換到磁盤上。其結(jié)果是實(shí)現(xiàn)了快速訪問最常用文件的高效解決方案，并且它可以顯著提高應(yīng)用程序速度，例如軟件開發(fā)，其中要在編譯過程期間創(chuàng)建大量的臨時(shí)文件。
總結(jié)
正確配置交換空間可以對計(jì)算機(jī)效率產(chǎn)生巨大的影響。大多數(shù)人設(shè)置并遺忘他們的交換空間設(shè)置，不過在本文中，您研究了幾種添加和調(diào)整交換空間的方法。您還看到了如何向您的配置永久地添加交換空間，以及如何在內(nèi)存不足時(shí)緊急添加交換空間。
參考資料
學(xué)習(xí)
獲得產(chǎn)品和技術(shù)
- IBM 試用軟件：使用 IBM 軟件開發(fā)您的下一個(gè)項(xiàng)目，可直接從 developerWorks 下載這些試用軟件。
關(guān)于作者
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Martin Brown 成為一名職業(yè)作家已經(jīng)有 8 年多的時(shí)間了。他是很多書籍和文章的作者，內(nèi)容涉及很多主題。他的特長包括很多開發(fā)語言和平臺 —— Perl、Python、Java、JavaScript、Basic、Pascal、Modula-2、C、C++、Rebol、Gawk、Shellscript、Windows、Solaris、Linux、BeOS、Mac OS/X 等等 —— 還包括 Web 編程、系統(tǒng)管理和集成。他會定期為 ServerWatch.com、LinuxToday.com 和 IBM developerWorks 撰寫文章，在 Computerworld、Apple Blog 以及其他站點(diǎn)都會定期更新自己的 blogger，同時(shí)還為 Microsoft 撰寫一些主題文章。您可以通過 questions@mcslp.com 與他聯(lián)系。
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