Swap是什麼

• Swap就是把一塊磁碟空間或者一個本地檔案，當成記憶體來使用。
• 換出，就是把程序暫時不用的記憶體資料儲存到磁碟中
• 換入，就是在程序再次訪問這些記憶體的時候，從磁碟中讀取到記憶體
• Swap其實是把系統的可用記憶體變大了，這樣即使伺服器的記憶體不足，也可以騰出空間來執行大記憶體的應用程式。
• 既然Swap是為了回收記憶體，那麼Linux會在什麼時候需要回收記憶體呢？它又是怎麼來衡量記憶體是不是緊張或者壓力大呢？

記憶體回收是什麼？

• 記憶體回收是子系統釋放掉可以回收的記憶體
• 快取和緩衝區，他們在記憶體管理中，叫做檔案頁
• 大部分檔案頁可以直接回收，有需要的時候再從磁碟讀取
• 至於髒頁，就得先寫入磁碟，然後才能進行記憶體釋放
• 髒頁的回收，可以在應用程式中，通過系統呼叫fsync，或者有系統核心現成pdflush負責重新整理到磁碟
• Swap，應用程式動態分配的堆記憶體，他們在記憶體管理中叫做匿名頁

如何衡量記憶體是不是緊張了呢？

• 定期回收記憶體的核心執行緒kwapd0，定義了三個記憶體閥值，然後根據記憶體剩餘值的範圍來程序對應記憶體操作
• 頁最小閥值，記憶體壓力很大，無法進行正常分配
• 頁低閥值，記憶體有一定的壓力，但是可以進行正常分配
• 頁高閥值，記憶體無壓力
• 如果剩餘記憶體小於頁低閥值，就會出發記憶體回收了
• 頁低閥值可以檢視 /proc/sys/vm/min_free_kbytes
• min_free_kbytes設定了頁最小閥值，根據這個閥值可以計算另外兩個數值
• pages_low = pages_min*5/4
• pages_high = pages_min*3/2

記憶體閥值引數

• pages中的min、low、high，就是三個記憶體閥值
• free就是剩餘記憶體頁數，它跟後面的nr_free_pages相同
• nr_active_anon和nr_inactive_anon，分別是活躍和非活躍的匿名頁數
• nr_active_file和nr_inactive_file，分別是活躍和非活躍的檔案頁數
• 那記憶體引數裡面的Node0和Node1又是什麼呢？

NUMA架構

• 處理器的NUMA架構，在這種架構下，多個處理器被劃分到不同的Node上，同時每個Node都擁有自己的本地記憶體空間
• 當某個Node記憶體不足時，系統可以從本地記憶體中回收記憶體，也可以從其他Node尋找空閒記憶體。具體什麼模式，可以通過zone_reclaim_mode引數來調整
• 預設0，既可以本地回收記憶體，也可以從其他Node尋找空閒記憶體
• 1、2、4都表示只回收本地記憶體，2表示可以回寫髒資料回收記憶體，4表示可以用Swap方式回收記憶體

記憶體回收機制

• 到這裡，我們就可以理解記憶體回收機制了。這些回收的記憶體既包括了檔案頁，又包括了匿名頁
• 對檔案頁的回收，就是直接回收快取，或者把髒頁寫回磁碟後再回收
• 對匿名頁的回收，其實就是通過Swap機制，把它們寫入磁碟後再釋放記憶體
• 這兩種不同的記憶體回收機制，在實際的記憶體回收過程中，到底應該先回收哪一種呢

swapiness

• Linux提供了一個swapiness選項，用來調整使用swap的積極程度
• 範圍是0-100，數值越大，表示越積極使用Swap，也就是更傾向於回收匿名頁數
• 數值越小，越消極使用Swap，也就是更傾向於回收檔案頁
• 預設的60是一個比較中和的值，系統會根據實際執行情況，選擇合適的記憶體回收型別，比如回收不活躍的匿名頁，或者不活躍的檔案頁

Swap被哪些應用佔用

• 可以使用以下命令來檢視系統的Swap被哪些應用所佔用

關掉Swap會發生什麼

• 當記憶體足夠的時候，關掉Swap，Swap佔用的空間大小會儲存在記憶體當中去
• 當記憶體不夠的時候，沒法強行關掉Swap

解答十個問題

• 為什麼系統在可用記憶體還有很多的情況下，會用到swap？ 答案：這個受numa架構引數值，swapiness引數值以及檔案頁和匿名頁不同記憶體物件的影響。
• swap到磁碟中的匿名頁，當再次被換入到記憶體中，那磁碟中的匿名頁會被釋放掉嗎？ 答案：會的。
• 如果swap到磁碟中的匿名頁一直沒被使用，磁碟中如何進行釋放？ 答案：會根據程序生命週期來進行釋放。
• 如果系統不開啟Swap，那匿名頁還怎麼回收？ 答案：會一直儲存在記憶體中。
• 如果大量匿名頁把Swap都寫滿了，這個時候怎麼選擇從swap裡清理哪些匿名頁？ 答案：大量匿名頁把Swap都寫滿了，說明記憶體不夠了，可能會出現OOM了。
• 核心中swapness使用的預設值是60，如果配置為0還會使用swap嗎？ 答案：會的。這個值只是一個傾向值，即使為0，在記憶體緊張的情況下，還是有可能會用到。
• 當Swap升高時，系統性能會受到影響嗎？ 答案：會的，Swap升高，說明系統中本來和記憶體打交道的一些操作會涉及到和磁碟打交道，IO效能會受到影響。
• 如果沒有swap，系統記憶體不夠了怎麼辦？ 答案：OOM。
• cache、buffer和swap回收的記憶體物件有什麼不同？ 答案：cache和buffer回收的是檔案頁，Swap回收的是匿名頁。
• 哪些應用或者服務應該關閉swap？ 答案：對IO有很高要求的應用或者服務都應該關閉Swap，比如DB等。