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Swap

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本文档提供了 GNU/Linux 上 Swap 空间和分页的介绍。它涵盖了 Swap 分区和 Swap 文件的创建与激活。

来自 Linux Swap 空间全攻略

Linux 将其物理 RAM（随机存取存储器）划分为称为页的内存块。Swap 是一个将内存页复制到硬盘上预先配置的空间（称为 Swap 空间）的过程，以便释放该内存页。物理内存和 Swap 空间的总和是可用的虚拟内存量。

Swap 的支持由 Linux 内核和来自 util-linux 包的用户空间实用工具提供。

交换空间

Swap 空间可以采用磁盘分区或文件的形式。用户可以在安装过程中或之后根据需要随时创建 Swap 空间。Swap 空间可用于两种目的：将虚拟内存扩展到已安装的物理内存（RAM）之外，以及支持 磁盘休眠。

是否通过 Swap 扩展虚拟内存是有益的，取决于已安装的物理内存量。如果物理内存量不足以运行所有期望的程序，那么启用 Swap *可能*是有益的。这可以避免 内存不足的情况，在这种情况下，Linux 内核 OOM 杀手机制会通过终止进程来自动尝试释放内存。要将虚拟内存量增加到所需水平，请添加必要的 Swap 空间差值（或更多）。

当内存不足时使用 Swap 的最大缺点是其较低的性能，请参阅 #性能 部分。因此，启用 Swap 是个人偏好问题：有些人宁愿程序被终止也不愿启用 Swap，而有些人则宁愿启用 Swap 并在物理内存耗尽时系统变慢。

要检查 Swap 状态，请使用

$ swapon --show

或者显示物理内存和 Swap 使用情况

$ free -h

Swap 分区

可以使用大多数 GNU/Linux 分区工具创建一个 Swap 分区。Swap 分区在 GPT 上使用分区类型 GUID 0657FD6D-A4AB-43C4-84E5-0933C84B4F4F（对于 gdisk 为 0657FD6D-A4AB-43C4-84E5-0933C84B4F4F 类型 GUID，对于 gdisk 为 8200 类型，对于 fdisk 为 swap 类型）进行标识，在 MBR 上使用类型 ID 82。

要将分区设置为 Linux Swap 区域，请使用 mkswap(8) 命令。例如

# mkswap /dev/sdxy
警告 指定分区上的所有数据都将丢失。

启用设备进行分页

# swapon /dev/sdxy

有关选项语法，请参阅 swapon(8)。

启动时启用

要在启动时启用 Swap 分区，请执行以下操作之一：

其中 device_UUID 是 Swap 空间的 UUID。

有关文件语法，请参阅 fstab，有关挂载，请参阅 systemd#systemd.mount - 挂载。

禁用 Swap

要停用特定的 Swap 空间

# swapoff /dev/sdxy

或者使用 -a 选项停用所有 Swap 空间。

由于 Swap 由 systemd 管理，它将在下次系统启动时再次激活。要永久禁用已检测到的 Swap 空间的自动激活，请运行 systemctl --type swap 以找到负责的 .swap 单元并对其进行 掩码。

Swap 文件

作为创建整个分区的替代方案，Swap 文件提供了即时更改其大小的能力，并且更容易完全删除。如果磁盘空间有限（例如，一个尺寸适中的 SSD），这可能尤其可取。

文件系统 支持 Swap 文件
Bcachefs 否
Btrfs 是
F2FS 是
ext4 是
JFS 是
NILFS2 否
NTFS3 是
ReiserFS 是
XFS 是
ZFS 否

Swap 文件创建

注意 对于 Btrfs，请按照 Btrfs#Swap 文件中描述的步骤进行操作，而不是下面的步骤。

使用 mkswap(8) 创建您选择大小的 Swap 文件（有关建议，请参阅 Partitioning#Swap）。例如，创建一个 4 GiB 的 Swap 文件

# mkswap -U clear --size 4G --file /swapfile

激活 Swap 文件

# swapon /swapfile

最后，编辑 fstab 配置以添加 Swap 文件的条目

/etc/fstab
/swapfile none swap defaults 0 0

作为 fstab 的替代方案，可以创建 Swap 单元（请参阅 systemd.swap(5)）

/etc/systemd/system/swapfile.swap
[Swap]
What=/swapfile

[Install]
WantedBy=swap.target

执行 daemon-reload 并 启用 swapfile.swap。

有关更多信息，请参阅 fstab#Usage。

注意 Swap 文件必须按其在文件系统中的位置指定，而不是按其 UUID 或 LABEL。

Swap 文件移除

要移除 Swap 文件，必须先将其关闭，然后才能移除

# swapoff /swapfile
# rm -f /swapfile

最后，从 /etc/fstab 中移除相应的条目。

Swap 加密

请参阅 dm-crypt/Swap 加密。

性能

Swap 操作通常比直接访问 RAM 中的数据慢得多。然而，完全禁用 Swap 以提高性能有时反而会导致性能下降。如果可用的物理内存不足以容纳所有内容，则不 Swap 出任何内容会为文件系统缓存留下更少的内存，导致更频繁和代价高昂的磁盘使用。

可以调整 Swap 值以帮助提高性能

Swappiness

当内存使用量达到一定阈值时，内核会开始查看活动内存，看看可以释放什么。文件数据可以被写回文件系统（如果已更改），然后稍后重新加载；其他数据必须被写入 Swap 才能被卸载。

Swappiness sysctl 参数表示内核倾向于写入 Swap 而不是文件。它可以取 0 到 200 之间的值（Linux < 5.8 时最大为 100）；默认值为 60。较低的值会导致内核倾向于释放打开的文件，较高的值会导致内核尝试使用 Swap 空间，值为 100 表示 IO 成本被假定相等。

注意 存在一个常见的误解，认为 swappiness 影响内存阈值或阻止使用 Swap 空间，但它仅影响优先释放文件页而非 Swap。有关更详细的解释，请参阅：本文，或 内核源代码，其中使用了它。

要检查当前的 swappiness 值

$ sysctl vm.swappiness

或者，可以读取文件 /proc/sys/vm/swappiness 来获取原始整数值。

要临时设置 swappiness 值

# sysctl -w vm.swappiness=35

要永久设置 swappiness 值，请创建一个 sysctl.d(5) 配置文件。例如

/etc/sysctl.d/99-swappiness.conf
vm.swappiness = 35

要让 引导加载程序在加载内核时设置 swappiness，请添加一个 内核参数，例如 sysctl.vm.swappiness=35。

选择不同 swappiness 值的原因可能包括

  • 降低 swappiness 已被建议用于桌面响应性。理由是，由于大部分可感知的性能（响应性）取决于程序响应用户输入的响应速度，因此匿名页（程序内存）应保留在 RAM 中，并优先释放打开的文件，即使这会牺牲一些*实际*性能。
    • 最低合理的 swappiness 是 1，因为 swappiness 为 0 会导致对匿名页逐出的极端偏见，阻止它们被扫描以进行回收或 Swap，除非在内存竞争最极端的情况下。通常不希望不回收真正未使用的匿名页。
  • 当 Swap 的 IO 成本等于或低于从文件读取的成本时，（按定义）需要更高的 swappiness 值（100 或更高）。这可能发生在 Swap 不由磁盘支持的情况下，尤其是在 zram 的情况下。当 Swap IO 被拦截/缓存到成本较低的机制（如 zswap）时，也可能发生这种情况。

VFS 缓存压力

另一个影响 Swap 性能的 sysctl 参数是 vm.vfs_cache_pressure，它控制内核回收用于缓存 VFS 缓存的内存的倾向，相对于 pagecache 和 swap。增加此值会提高 VFS 缓存被回收的速率。有关其功能的更多信息，请参阅 Linux 内核文档。

默认值为 100，这表明文件系统缓存与其他缓存的重要性大致相等，因此它们应该以大致相等的权重被回收。在桌面上，有人认为 文件系统缓存比其他缓存更重要，因为文件系统浏览时间比其他缓存对操作延迟（可感知的响应性）影响更大，因此建议值为 50。另一方面，当 VFS 缓存持有大量不再被访问的小文件的元数据时，建议使用更高的值。有关调整此参数的更多信息，请参阅 OpenSUSE 调优指南（该指南建议进行实验并通过 slaptop 检查缓存类型）。

优先级

如果您有一个以上的 Swap 文件或 Swap 分区，您应该考虑为每个 Swap 区域分配一个优先级值（0 到 32767）。系统将优先使用优先级较高的 Swap 区域，然后再使用优先级较低的 Swap 区域。例如，如果您有一个较快的磁盘和一个较慢的磁盘，请为位于最快设备上的 Swap 区域分配较高的优先级。可以在 fstab 中通过 pri 参数分配优先级

UUID=f9fe0b69-a280-415d-a03a-a32752370dee none swap defaults,pri=100 0 0
UUID=d7eb6062-01c8-4367-ac1d-3bf1167de8bb none swap defaults,pri=10  0 0

或通过 swapon 的 --priority 参数

# swapon --priority 100 /dev/sda1

如果两个或更多区域具有相同的最高优先级，则它们之间会以轮循方式分配页面。

条带化

没有必要为了 Swap 性能原因而使用 RAID。内核本身可以在多个设备上对 Swap 进行条带化，如果您在 /etc/fstab 文件中为它们分配了相同的优先级。有关详细信息，请参阅 The Software-RAID HOWTO。

Discard (又名 trim)

请参阅 Solid state drive#swap。

RAM 中的压缩块设备

请参阅 Improving performance#Swap on zram or zswap。

仅将 Swap 空间用于休眠

如果您只需要 Swap 作为休眠镜像存储空间，那么您可以使用 zswap 并禁用其回写功能，这样就不会有常规 Swap 使用产生的磁盘写入。请参阅 Power management/Suspend and hibernate#禁用 zswap 回写以仅将 Swap 空间用于休眠。

参见

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