Linux中的内存回收：Swap机制(图文并茂)

1、Swap机制是什么 ：

        Swap机制是一种利用磁盘空间来扩展内存的方法。当系统的物理内存不足时，可以把一些不常用的内存数据写入到磁盘上的Swap分区，从而释放出更多的内存给其他需要的进程。当这些内存数据再次被访问时，系统会把它们从磁盘读回到内存中，这个过程称为换入（swap in）。相反，把内存数据写入到磁盘的过程称为换出（swap out),应用程序实际可以使用的内存空间将远远超过系统的物理内存。Swap 就是把一块磁盘空间或者本地文件，当成内存来使用。

Swap换入换出过程如下：

2、哪些内存能被回收：

• 文件页的回收：文件页就是我们类似于正常的文件，有具体记录，从磁盘中读取过来的。当回收干净页（没有修改过的文件）时，直接将其内存释放就好，等下次需要时再从磁盘读取。但是如果是脏页（有被修改过的文件），我们需要将其先写入磁盘，改变磁盘中的源文件，再进行内存释放。
• 匿名页的回收：匿名页没有实际载体，不像文件缓存有硬盘文件这样一个载体，像是堆、栈这种程序运行数据。这些页的回收我们就需要用到Swap进制，将这个部分的内存先写入到Swap分区，再进行内存释放。

从回收的过程中我们可以看到除了回收干净文件页外，其他的都有磁盘io的过程，所以这个回收的过程是会损耗系统性能的。

3、内存回收什么时候触发：

再介绍什么时候触发前，先介绍两种内存回收的方式：

• 后台内存回收（kswapd）：在物理内存紧张的时候，会唤醒 kswapd 内核线程来回收内存，这个回收内存的过程异步的，不会阻塞进程的执行。
• 直接内存回收（direct reclaim）：如果后台异步回收跟不上进程内存申请的速度，就会开始直接回收，这个回收内存的过程是同步的，会阻塞进程的执行。

在内存中有三个阈值，分别是“页高阈值”、“页低阈值”、“最小阈值”。再内存空闲大小低于页低阈值时，会进行后台内存回收，直至空闲内存大小高于页低阈值。当这种回收方式无法跟上程序需要内存的需求，空闲内存大小低于最小阈值时则会直接触发直接内存回收。因为这个回收是同步的，会阻塞程序执行。这样的话太影响系统性能了。

4、如何降低内存对系统性能的损耗：

1. 从回收页类型看，回收干净页不需要磁盘io。所以通过配置文件，尽量倾向于回收文件页。
2. 通过调整页低阈值，将kswapd回收时机提前，避免直接内存回收的产生，因为直接内存回收是同步回收，太损耗性能了。