耗盡實體記憶體觀查swap
在講效能最佳化的時侯，我常常模擬一些cpu，io比較高以及如何監控和診斷的一些案例，有一次一位學員問是否可以模擬一下實體記憶體耗盡出現swap的情況，這個要比模擬cpu和io高的情況稍微複雜一點。下面是詳細的過程：
[@more@]直接在主機上能否把記憶體耗盡我想也可以，無非就是儘可能啟動多的程式，而且讓起來的程式
儘可能消耗多的記憶體，對主機沒有對oracle熟悉，所以下面還是透過oracle來消耗記憶體觀查swap的情況，
oracle消耗的記憶體無非就是sga和pga，sga消耗的記憶體是固定的，但是由於在windows和linux都不支援
引數lock_sga，所以在模擬的時侯可能也會帶來一些不確定性。
--主機的實體記憶體和交換空間配置如下：
[root@node2 ~]# uname -a
Linux node2 2.6.9-42.EL #1 Wed Jul 12 23:16:43 EDT 2006 i686 i686 i386 GNU/Linux
[root@node2 ~]#
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 225 238 0 15 135
-/+ buffers/cache: 75 388
Swap: 1961 0 1961
[root@node2 ~]# su - oracle
[oracle@node2 ~]$ sqlplus / as sysdba
SQL*Plus: Release 10.2.0.1.0 - Production on Fri Jan 6 21:45:06 2012
Copyright (c) 1982, 2005, Oracle. All rights reserved.
Connected to an idle instance.
SQL> startup
ORACLE instance started.
Total System Global Area 167772160 bytes
Fixed Size 1218316 bytes
Variable Size 62916852 bytes
Database Buffers 100663296 bytes
Redo Buffers 2973696 bytes
Database mounted.
Database opened.
SQL> show parameter sga
NAME TYPE VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
lock_sga boolean FALSE
pre_page_sga boolean FALSE
sga_max_size big integer 160M
sga_target big integer 160M
SQL> exit
Disconnected from Oracle Database 10g Enterprise Edition Release 10.2.0.1.0 - Production
With the Partitioning, OLAP and Data Mining options
[oracle@node2 ~]$ exit
logout
--===============================
oracle啟動之後再次觀查一下主機剩餘的實體記憶體有63m，其實真真可用的記憶體是361m，原因大家
可以找一些linux有關記憶體的資料看看。在這裡只要我們能夠把361m左右的實體記憶體消耗掉正常應該可以觀查到swap
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 400 63 0 16 282
-/+ buffers/cache: 102 361
Swap: 1961 0 1961
[root@node2 ~]#
--===============================
SQL> select * from v$version;
BANNER
----------------------------------------------------------------
Oracle Database 10g Enterprise Edition Release 10.2.0.1.0 - Prod
PL/SQL Release 10.2.0.1.0 - Production
CORE 10.2.0.1.0 Production
TNS for Linux: Version 10.2.0.1.0 - Production
NLSRTL Version 10.2.0.1.0 - Production
SQL> show parameter pga
NAME TYPE VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
pga_aggregate_target big integer 40M
SQL> alter system set pga_aggregate_target=4g;
系統已更改。
SQL> show parameter work
NAME TYPE VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------------
fileio_network_adapters string
workarea_size_policy string AUTO
--=================================
--下面我們主要是透過程式對pga的使用，準確的說是對uga裡工作區的使用來消耗記憶體。
下面2個隱含引數在欄位KSPPDESC裡已經描述清楚了（一個程式允許使用的pga的最大值，以及
工作區的最大值）
SQL> select ksppinm, ksppstvl, ksppdesc
2 from x$ksppi x, x$ksppcv y
3 where x.indx = y.indx and ksppinm in ('_pga_max_size','_smm_max_size');
KSPPINM KSPPSTVL KSPPDESC
-------------------- -------------------- --------------------------------------------------
_pga_max_size 209715200 Maximum size of the PGA memory for one process
_smm_max_size 8192 maximum work area size in auto mode (serial)
SQL>
這裡注意_pga_max_size的單位是位元組，而_smm_max_size的單位是k
--=================================
SQL> alter system set "_smm_max_size" = 512000 scope=spfile;
系統已更改。
--這裡512000的單位是k，也就是500m
SQL> shutdown immediate
資料庫已經關閉。
已經解除安裝資料庫。
ORACLE 例程已經關閉。
SQL> startup
ORACLE 例程已經啟動。
Total System Global Area 167772160 bytes
Fixed Size 1218316 bytes
Variable Size 62916852 bytes
Database Buffers 100663296 bytes
Redo Buffers 2973696 bytes
資料庫裝載完畢。
資料庫已經開啟。
SQL> col KSPPSTVL format a20
SQL> col ksppdesc format a50
SQL> col ksppinm format a20
SQL> select ksppinm, ksppstvl, ksppdesc
2 from x$ksppi x, x$ksppcv y
3 where x.indx = y.indx and ksppinm in ('_pga_max_size','_smm_max_size');
KSPPINM KSPPSTVL KSPPDESC
-------------------- -------------------- --------------------------------------------------
_pga_max_size 209715200 Maximum size of the PGA memory for one process
_smm_max_size 512000 maximum work area size in auto mode (serial)
SQL>
--==========================
--為了執行方便，在plsql developer裡執行下面sql：
select a.* from dba_objects a,dba_objects b where rownum<5000000 order by 1;
執行之前查詢一下當前session是144，在執行sql的過程中透過其他session監控該sql對工作區的使用情況：
SQL> select operation_type,policy,sid,work_area_size,expected_size,actual_mem_used,max_mem_used,number_passes,tablespace
2 from v$sql_workarea_active where sid=144;
OPERATION_TYPE POLICY SID WORK_AREA_SIZE EXPECTED_SIZE ACTUAL_MEM_USED MAX_MEM_USED NUMBER_PASSES TABLESPACE
-------------------- ------------ ---------- -------------- ------------- --------------- ------------ ------------- ------------------------------
SORT (v2) AUTO 144 524288000 524288000 523884544 523884544 0
HASH-JOIN AUTO 144 1256448 1255424 475136 1055744 0
HASH-JOIN AUTO 144 2161664 2160640 1048576 1048576 0
很顯然都是記憶體排序，因為TABLESPACE和NUMBER_PASSES欄位都為null，而且WORK_AREA_SIZE
的值是524288000
SQL> select 524288000/1024/1024 from dual;
524288000/1024/1024
-------------------
500
SQL>
上面計算的結果正好是500m，也就是我們最開始設定的_smm_max_size的值512000
--=============================
在排序sql執行期間，我們監控記憶體的使用情況，這裡主要透過free和vmstat來監控：
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 107 356 0 0 59
-/+ buffers/cache: 47 416
Swap: 1961 140 1820
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 107 356 0 0 59
-/+ buffers/cache: 47 416
Swap: 1961 140 1820
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 59
-/+ buffers/cache: 402 62
Swap: 1961 140 1820
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 1 0 0 51
-/+ buffers/cache: 411 52
Swap: 1961 163 1797
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 1 0 0 49
-/+ buffers/cache: 413 50
Swap: 1961 166 1794
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 0 0 0 42
-/+ buffers/cache: 420 43
Swap: 1961 174 1786
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 0 0 0 31
-/+ buffers/cache: 431 32
Swap: 1961 177 1783
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 2 0 0 24
-/+ buffers/cache: 437 26
Swap: 1961 178 1782
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 22
-/+ buffers/cache: 439 24
Swap: 1961 180 1780
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 2 0 0 20
-/+ buffers/cache: 441 22
Swap: 1961 182 1778
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 15
-/+ buffers/cache: 447 17
Swap: 1961 195 1765
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 0 0 0 14
-/+ buffers/cache: 448 15
Swap: 1961 197 1763
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 461 2 0 0 15
-/+ buffers/cache: 446 17
Swap: 1961 205 1755
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 15
-/+ buffers/cache: 446 17
Swap: 1961 215 1745
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 2 0 0 15
-/+ buffers/cache: 446 17
Swap: 1961 216 1744
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 15
-/+ buffers/cache: 446 17
Swap: 1961 222 1738
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 1 0 0 28
-/+ buffers/cache: 433 30
Swap: 1961 295 1665
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 0 0 0 29
-/+ buffers/cache: 433 30
Swap: 1961 295 1665
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 28
-/+ buffers/cache: 433 30
Swap: 1961 297 1663
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 0 0 0 30
-/+ buffers/cache: 432 31
Swap: 1961 297 1663
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 29
-/+ buffers/cache: 433 30
Swap: 1961 297 1663
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 28
-/+ buffers/cache: 434 29
Swap: 1961 298 1662
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 14
-/+ buffers/cache: 447 16
Swap: 1961 343 1617
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 0 0 0 14
-/+ buffers/cache: 448 15
Swap: 1961 348 1612
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 0 0 0 14
-/+ buffers/cache: 448 15
Swap: 1961 351 1609
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 14
-/+ buffers/cache: 448 15
Swap: 1961 352 1608
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 14
-/+ buffers/cache: 448 15
Swap: 1961 353 1607
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 463 0 0 0 14
-/+ buffers/cache: 448 15
Swap: 1961 354 1606
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 19
-/+ buffers/cache: 442 21
Swap: 1961 422 1538
[root@node2 ~]#
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 462 1 0 0 12
-/+ buffers/cache: 449 14
Swap: 1961 495 1465
--=================================
上面是排序sql沒有結束之前free的監控結果，我們清楚的可以觀察到free列的值一直在減少
，swap對應的used的值一直在增加。下面free的監控結果是排序sql執行完的情況，很顯然
free列的值差不多又回到了執行排序sql之前的狀態。
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 146 317 0 0 103
-/+ buffers/cache: 41 422
Swap: 1961 157 1803
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 146 317 0 0 103
-/+ buffers/cache: 41 422
Swap: 1961 157 1803
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 146 317 0 0 103
-/+ buffers/cache: 41 422
Swap: 1961 157 1803
[root@node2 ~]# free -m
total used free shared buffers cached
Mem: 464 146 317 0 0 103
-/+ buffers/cache: 41 422
Swap: 1961 157 1803
[root@node2 ~]#
觀查vmstat裡memory和swap的情況，主要觀查si和so以及swapd和free的值：
[root@node2 ~]# vmstat 2 1000
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
1 0 144216 364896 492 61232 13 74 151 167 1026 192 2 10 84 3
0 0 144216 364896 492 61232 0 0 0 0 1015 167 2 3 96 0
0 0 144216 364896 492 61232 0 0 0 24 1016 177 2 2 97 0
0 0 144216 364896 500 61232 0 0 0 42 1033 189 1 5 93 1
1 0 144192 339872 500 61256 42 0 42 0 1027 118 5 60 34 1
2 0 144192 302112 500 61256 0 0 0 24 1016 88 6 95 0 0
2 0 144192 263456 508 61256 0 0 0 30 1017 88 6 94 0 0
1 0 144192 227808 508 61256 0 0 0 10 1017 84 6 94 0 0
2 0 144192 193952 508 61256 0 0 0 24 1016 80 5 95 0 0
2 0 144192 154976 516 61256 0 0 0 40 1019 95 5 95 0 0
2 0 144192 75040 516 61256 0 0 0 0 1015 82 5 95 0 0
--這之前是未執行排序sql前vmstat的結果
2 1 144484 852 324 60516 2 96 2 120 1021 121 5 85 0 9
1 1 168832 852 348 51780 8 10502 76 10544 1172 260 7 89 0 5
2 1 180732 1336 160 40420 8 1682 16 1682 1078 223 5 68 0 27
1 1 183244 1448 120 24628 4 1980 12 2004 1053 194 6 83 0 12
3 0 192272 1792 80 15576 0 10098 12 10154 1152 194 7 93 0 0
2 3 210056 1788 108 15676 202 8814 612 8814 1125 211 6 94 0 0
2 1 228660 744 120 16084 170 9464 448 9488 1089 235 6 90 0 5
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
3 0 246512 1864 124 15908 0 8920 0 8976 1083 178 8 92 0 0
2 0 263340 1372 124 15892 10 8420 100 8420 1068 173 6 92 0 2
0 2 280620 1896 156 17264 1070 8646 1820 8670 1129 274 7 75 0 18
0 3 293224 1384 156 19184 5756 6626 6666 6656 1258 447 2 18 0 81
0 2 300208 2520 168 23120 2016 4880 4270 4880 1156 363 2 22 0 77
0 6 300308 2340 192 25828 540 224 2212 248 1141 282 2 12 0 87
0 8 303056 1640 244 29300 500 1468 2400 1478 1098 293 1 10 0 89
0 7 304648 1448 300 29944 536 888 2450 914 1119 358 2 17 0 82
0 4 305656 2004 300 28108 2212 722 3590 746 1152 443 2 13 0 84
0 3 305900 1256 276 30740 1898 88 4654 120 1158 362 3 18 0 80
0 2 306916 2484 200 27036 2404 896 4078 920 1186 409 3 20 0 78
1 2 309220 808 132 22324 5324 1354 5892 1378 1254 456 3 20 0 78
1 2 321492 1520 96 19104 9692 6226 9838 6238 1397 648 4 39 0 58
0 5 324312 1448 120 20224 1368 1478 2422 1502 1132 343 3 20 0 78
0 5 325872 960 132 22204 1620 1252 2754 1252 1156 380 2 13 0 85
1 2 327224 1432 156 24452 738 392 3844 416 1150 324 2 16 0 82
0 2 330200 2036 156 15804 8770 2276 9244 2284 1356 595 2 27 0 70
1 3 341092 936 116 15988 7462 5508 7918 5532 1324 632 2 34 0 64
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
1 3 349992 916 64 14660 8156 4530 8354 4530 1335 633 2 29 0 69
0 2 353268 872 132 15212 2984 1486 3864 1510 1200 464 3 23 0 74
0 2 359304 1384 152 15320 3414 3042 3484 3098 1165 507 3 30 0 68
1 2 362444 808 132 14592 3876 1966 4210 1966 1181 503 2 22 0 76
0 2 367668 1672 128 14716 3860 2566 4064 2616 1189 501 2 21 0 77
0 3 371732 996 112 14588 3782 2028 3846 2034 1232 505 3 22 0 75
0 1 375048 1988 92 13980 2914 1724 2968 1748 1180 443 4 29 0 67
0 3 378368 1476 92 13844 3306 1670 3356 1694 1152 429 3 25 0 72
0 3 381388 788 88 13980 3438 1522 3612 1534 1161 452 2 21 0 78
0 2 386900 1748 84 13956 4014 2836 4112 2860 1197 513 2 22 0 76
0 4 390536 1376 104 14952 4572 1848 5334 1872 1229 488 2 25 0 74
2 3 392036 724 112 18252 2660 1248 4082 1256 1181 443 2 19 0 79
0 2 395584 872 108 15956 5202 1824 5304 1848 1240 512 2 23 0 76
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0 1 553552 1852 184 25064 1842 658 2026 658 1212 424 3 18 0 79
1 1 554360 1568 188 22868 1568 192 1986 216 1191 416 3 18 0 79
0 2 554640 1184 188 20992 1460 176 1518 206 1208 473 3 24 0 74
0 2 555016 1944 160 17596 3108 664 3434 664 1314 511 3 28 0 69
0 3 554572 1988 468 18168 718 206 1520 230 1152 371 3 18 0 79
0 1 555192 1416 452 16084 2694 374 2710 466 1289 549 2 16 0 83
0 2 555712 1736 404 15016 2870 516 3014 540 1307 504 1 18 0 81
0 3 555932 1312 336 15592 1784 576 2584 600 1253 470 2 17 0 82
0 6 556096 1240 396 19092 156 278 2600 284 1112 333 1 11 0 88
0 4 556332 1816 276 19556 378 162 2808 186 1137 327 2 14 0 84
0 8 556340 984 300 22184 426 34 2730 34 1119 303 2 11 0 87
0 6 556272 656 304 22156 550 10 2442 72 1127 311 3 13 0 83
2 6 556368 976 276 21260 686 178 2154 234 1124 296 2 13 0 85
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
2 5 556272 908 204 21368 228 56 3280 56 1143 300 2 13 0 85
0 4 556000 992 220 21144 410 68 3264 104 1165 347 2 16 0 82
0 5 555316 1688 284 20284 494 18 2412 42 1164 385 3 20 0 77
1 2 554080 964 240 19504 1648 26 3164 26 1227 432 3 19 0 78
0 1 554456 2032 176 14984 2560 398 2566 470 1311 523 2 32 0 66
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r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
1 14 556440 1416 124 12340 328 58 1480 60 1106 251 2 13 0 85
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1 14 556444 1836 92 11516 434 110 1506 134 1120 203 1 14 0 86
2 12 556392 1120 64 12392 454 136 1632 136 1126 252 2 13 0 85
0 16 556432 2056 96 11456 374 94 1594 100 1119 284 2 14 0 85
0 12 556432 1960 76 11528 488 140 1486 142 1141 265 2 16 0 83
0 14 556472 1392 88 12104 444 128 2206 128 1124 200 0 13 0 87
0 16 556584 1416 108 12004 466 194 1734 194 1133 163 0 9 0 91
0 15 556656 2156 104 11772 406 254 1652 254 1159 162 0 9 0 91
0 12 557944 1664 128 13096 372 1802 1322 1802 1182 135 0 3 0 97
0 12 560948 2008 140 14312 146 3082 824 3082 1162 80 0 3 0 98
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0 12 564260 1056 160 18640 166 1264 1384 1264 1183 86 0 3 0 97
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r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
1 8 567488 2004 176 20392 300 0 646 0 1251 69 0 1 0 99
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1 3 565048 2164 208 28568 1186 44 2256 52 1141 354 3 12 0 85
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1 5 562968 2064 184 27228 1154 22 2512 38 1142 375 3 14 0 84
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procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
1 3 563236 1516 180 26264 844 124 2414 126 1143 321 3 12 0 86
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0 2 174964 358520 604 75192 1008 0 1848 20 1142 380 3 14 0 84
0 1 173336 354680 684 78336 794 0 1592 28 1144 390 3 16 0 82
0 1 172072 353016 696 79812 714 0 812 58 1135 418 2 22 0 77
1 1 170516 343544 720 88912 928 0 3418 2 1145 381 3 17 0 81
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
2 1 167652 337468 728 93964 1954 0 2058 554 1160 410 4 19 0 78
0 1 166044 332868 744 98020 1060 0 1358 716 1124 360 4 20 0 76
2 0 164768 330632 748 100428 566 0 822 24 1131 347 3 26 0 71
1 2 163572 328712 760 102096 714 0 824 70 1117 380 3 26 0 71
0 1 162748 326728 764 103904 502 0 716 84 1103 365 2 28 0 69
0 0 161752 327240 764 106016 458 0 976 2 1075 263 2 22 35 41
--這以後是排序sql執行結束後vmstat監控的結果，很明顯在sql執行期間系統發生了嚴重的swap
0 0 161752 327248 772 106016 0 0 0 34 1024 218 2 4 94 1
0 0 161752 327256 772 106016 0 0 0 24 1022 214 1 3 96 1
0 0 161752 327256 780 106016 0 0 0 8 1016 168 1 3 95 0
0 0 161752 327256 780 106016 0 0 0 24 1024 212 2 4 94 0
0 0 161752 327260 780 106016 0 0 0 24 1024 210 2 5 94 0
1 0 161752 327260 788 106016 0 0 0 10 1017 172 1 3 96 0
[root@node2 ~]#
--==================================================
我們知道實體記憶體耗盡以後，系統會變的非常慢。在之前測試的整個過程中，我遇到了一個問題，那就是當出現交換時，
oracle例項會crash，錯誤是：ORA-00470: LGWR process terminated with error
，搜了一下原因是/etc/sysctl.conf裡
kernel.shmmax 設定的不夠大，由於是在虛擬機器下的linux折騰oracle，我當時在安裝oracle時
並沒有嚴格安裝文件設定sysctl.conf裡面的相關引數，所以出現允許程式使用的記憶體的值不夠大
導致oracle的後臺程式LGWR被os kill例項crash...設定kernel.shmmax=實體記憶體的2倍oracle例項不再crash...
測試期間我也透過網上一個哥們的辦法在linux下鎖定了sga，不過鎖定sga對觀查swap沒有影響，
這裡不介紹了。
來自 “ ITPUB部落格 ” ，連結：http://blog.itpub.net/19602/viewspace-1057062/，如需轉載，請註明出處，否則將追究法律責任。
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