swap简介
swap是啥
首先，swap是硬盘上的一块空间。
其次，当内存没有多余空间的时候，可以将一部分数据交换到swap空间。也就是将内存中的一部分数据放到硬盘中，并释放内存空间。这样，释放出的内存空间就又可以被利用来存储其他数据了。
这样，本来只有4G的内存，如果swap有2G的话，可使用的内存可以认为是6G。
但是，硬盘的速度比内存慢太多太多了。因此swap只是对内存的一种补充，是在内存不足时对内存的扩充，但是不能代替内存使用。
swap与内存的交换策略
内存不足时，操作系统会选择最久没被使用的内存数据，交换到swap空间。
注意，交换操作是由操作系统来进行的。
什么时候使用swap
系统在什么情况或条件下才会使用Swap分区的空间呢？ 其实是Linux通过一个参数swappiness来控制的。当然还涉及到复杂的算法。
这个参数值可为 0-100，控制系统 swap 的使用程度。
0告诉内核尽可能的不要将内存数据移到swap中，也即只有在迫不得已的情况下才这么做，而100告诉内核只要有可能，尽量的将内存中不常访问的数据移到swap中。默认值为 60。注意：这个只是一个权值，不是一个百分比值，涉及到系统内核复杂的算法
查看当前系统中swappiness的值
cat /proc/sys/vm/swappiness
修改当前系统中swappiness的值
sudo sysctl vm.swappiness=10
上面通过sysctl修改的swappiness值在系统重启后会失效，要想重启后继续生效，需要修改配置文件/etc/sysctl.conf，将下面这行修改成10，如果文件中找不到这行的话，在文件末位加上这行就可以了
vm.swappiness=10
swap设置
swap大小
既然配置swap对桌面系统有帮助，那么配置多少大小的swap比较合适呢？下面是ubuntu给出的建议：
- 当物理内存小于1G且不需要休眠时，设置和内存同样大小的swap空间即可；当需要休眠时，建议配置两倍物理内存的大小，但最大值不要超过两倍内存大小
- 当物理内存大于1G且不需要休眠时，建议大小为round(sqrt(RAM))，其中RAM为物理内存大小；当需要休眠时，建议大小是RAM+round(sqrt(RAM))，但最大值不要超过两倍内存大小
- 如果两倍物理内存大小的swap空间还不够用，建议增加内存而不是增加swap
开启/关闭swap
Linux下有两种类型的swap空间，swap分区和swap文件，他们有各自的特点：
swap分区上面由于没有文件系统，所以相当于内核直接访问连续的磁盘空间，效率相对要高点，但由于swap分区一般安装系统时就分配好了了，后期要缩减空间和扩容都很不方便。
swap文件放在指定分区的文件系统里面，所以有可能受文件系统性能的影响，但据说2.6版本以后的内核可以直接访问swap文件对应的物理磁盘地址，相当于跳过了文件系统直接访问磁盘，不过如果swap文件在磁盘上的物理位置不连续时，还是会对性能产生不利影响，但其优点就是灵活，随时可以增加和移除swap文件。
查看系统中已经配置的swap
dev@dev:~$ swapon -s
Filename Type Size Used Priority
/dev/dm-1 partition 524284 0 -1
#注：如果没有任何输出的话，说明没有swap
如果配置有多个swap分区或者文件的话，这里将会有多行，每行代表一个正在被系统使用的swap分区或文件，下面是每个字段的意思：
-
Filename：如果swap类型是分区，这里将是分区的路径，如果swap类型是文件，这里将是文件的路径 -
Type：swap的类型，partition代表这是一个swap分区，file代表这是一个swap文件 -
Size：swap的大小，单位是k，这里524284表示的差不多是512M -
Used：已经被使用的大小，这里0表示还没有被使用到 -
Priority：优先级，优先级高的swap将会被优先使用，同等优先级的swap将会被均匀的使用（round-robin算法），优先级可以通过“swapon -p”命令来设置
查看系统中swap in/out的情况
并不是swap空间占用多就一定性能下降，真正影响性能是swap in和out的频率，频率越高，对系统的性能影响越大，我们可以通过vmstat命令来查看swap in/out的频率
#参数2表示每两秒统计一次，si和so两列就是每秒swap in和out的次数
dev@ubuntu:~$ vmstat 2
procs------------memory--------------swap----io-----system-----------cpu-----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st
0 0 70232 75620 7940 209476 0 0 0 0 111 180 0 1 99 0 0
0 0 70232 75620 7940 209476 0 0 0 0 116 186 1 1 99 0 0
0 0 70228 75620 7940 209476 2 0 2 0 120 193 1 1 98 1 0
0 0 70228 75620 7940 209476 0 0 0 0 117 186 0 0 100 0 0
0 0 70228 75620 7940 209476 0 0 0 0 113 184 0 1 99 0 0
添加swap分区
在添加swap分区前，首先得有一个空闲的分区，如果是一块新的磁盘，可以用fdisk来创建一个新的分区用于swap。
注意：磁盘分区操作一定要小心，弄不好就会造成数据丢失、系统挂掉的后果。磁盘分区操作不是本篇要介绍的内容，所以这里不会讨论fdisk怎么用。
#本篇使用的测试环境是虚拟机，/dev/sdb是一块新加的硬盘并且已经用fdisk创建好了一个分区
#本例中将使用/dev/sdb1这个分区
dev@dev:~$ sudo fdisk -l /dev/sdb
Device Boot Start End Sectors Size Id Type
/dev/sdb1 2048 4194303 4192256 2G 83 Linux
#创建swap分区
dev@dev:~$ sudo mkswap /dev/sdb1
Setting up swapspace version 1, size = 2 GiB (2146430976 bytes)
no label, UUID=d69621de-618a-4bea-9a96-b8e8b0d0ea40
#查看系统中现在正在使用的swap，以便于和添加后做比较
dev@dev:~$ swapon -s
Filename Type Size Used Priority
/dev/dm-1 partition 524284 0 -1
#将新的分区加入到系统中
dev@dev:~$ sudo swapon /dev/sdb1
#这时候可以看到新的swap分区已经被加入到系统中了，并且优先级比原来的要低
dev@dev:~$ swapon -s
Filename Type Size Used Priority
/dev/dm-1 partition 524284 0 -1
/dev/sdb1 partition 2096124 0 -2
#为了保证系统重启后会自动加载我们新的swap分区，需要修改/etc/fstab文件
dev@dev:~$ sudo sh -c 'echo "/dev/sdb1 none swap sw 0 0" >> /etc/fstab'
#查看一下，确保写入成功，这里的第一条是原来的系统的swap分区，第二条是我们刚添加的
dev@dev:~$ grep swap /etc/fstab
/dev/mapper/dev--vg-swap_1 none swap sw 0 0
/dev/sdb1 none swap sw 0 0
添加swap文件
添加swap文件就简单多了，也没有分区操作那么有风险。
#先创建一个新的512M的文件，用来作为swap文件，文件路径可以随便
#fallocate这个命令依赖于文件系统，有些老的文件系统不支持这个命令，比如ext2，
#这种情况下可以用dd来实现同样的效果：
#sudo dd if=/dev/zero of=/mnt/512MiB.swap bs=1024 count=524288
#fallocate和dd的区别在于：
#fallocate是先声明这么多，然后在具体用到的时候文件系统才分配真正的物理磁盘空间，就是用一点分配一点，
#而dd是一开始就实实在在的写了512m的数据到物理磁盘空间。
#所以作为测试来说fallocate方便些，因为刚开始不用写任何数据，要快
dev@dev:~$ sudo fallocate -l 512m /mnt/512MiB.swap
#修改文件的权限，避免其他用户对这个文件进行误操作
dev@dev:~$ sudo chmod 600 /mnt/512MiB.swap
#格式化为swap文件
dev@dev:~$ sudo mkswap /mnt/512MiB.swap
#将新的文件加入到系统中
dev@dev:~$ sudo swapon /mnt/512MiB.swap
#这时候可以看到新的swap文件已经被加入到系统中了，类型为file
#这里可以看到由于优先级最高，第一个swap分区/dev/dm-1已经被使用了24K
dev@dev:~$ swapon -s
Filename Type Size Used Priority
/dev/dm-1 partition 524284 24 -1
/dev/sdb1 partition 2096124 0 -2
/mnt/512MiB.swap file 524284 0 -3
#从free命令的输出可以看到，经过前面两轮添加swap分区和文件，
#现在系统的交换空间已经变成3G(3144692K)了
dev@dev:~$ free
total used free shared buff/cache available
Mem: 500192 39112 9564 1996 451516 430820
Swap: 3144692 24 3144668
#同样为了保证系统重启后会自动加载我们新的swap文件，需要修改/etc/fstab文件
dev@dev:~$ sudo sh -c 'echo "/mnt/512MiB.swap none swap sw 0 0" >> /etc/fstab'
关闭swap
#停掉所有系统正在使用的swap
dev@dev:~$ sudo swapoff -a
#swapon -s命令没有任何输出，free命令显示swap空间为0，说明swapoff成功
dev@dev:~$ swapon -s
dev@dev:~$ free
total used free shared buff/cache available
Mem: 500192 35924 348888 2004 115380 433924
Swap: 0 0 0
#当然我们还需要修改/etc/fstab，否则下次重启后，系统又会重新挂载相应的swap分区和文件
#使用自己喜欢的编辑器，将/etc/fstab中跟swap相关的三行删掉即可(本例中是三行，请根据实际情况调整)
如何查哪些进程使用了Swap
通过如下命令，能查看所有进程的使用swap情况
cat /proc/$(pid)/smaps
查看某个进程swap占用内存大小脚本：
grep "Swap" /proc/$pid/smaps | awk -F':' '{print $2}' | awk -F' ' 'BEGIN{sum=0}{if($1>0)sum+=$1} END{print sum}'
查看所有进程使用swap情况脚本：
pids=$(cd /proc; ls | grep "^[0-9]")
for pid in $pids;
do
if [[ $pid -lt 100 ]];then
continue
fi
echo -n "pid=$pid====="
grep "Swap" /proc/$pid/smaps | awk -F':' '{print $2}' | awk -F' ' 'BEGIN{sum=0}{if($1>0)sum+=$1} END{print sum}'
done
参考
- 调整linux内核尽量用内存，而不用swap
- linux 查看哪些进程用了swap
- Linux交换空间（swap space）
- Linux 统计当前所有进程使用swap分区的情况