SA299學習筆記 第四章 管理交換配置(1)

虛擬記憶體

現代作業系統都實現了“虛擬記憶體”這一技術，不但在功能上突破了實體記憶體的限制，使程式可以操縱大於實際實體記憶體的空間，更重要的是，“虛擬記憶體”是隔離每個程式的安全保護網，使每個程式都不受其它程式的干擾。

Swap空間的作用

Swap空間的作用可簡單描述為：當系統的實體記憶體不夠用的時候，就需要將實體記憶體中的一部分空間釋放出來，以供當前執行的程式使用。那些被釋放的空間可能來自一些很長時間沒有什麼操作的程式，這些被釋放的空間被臨時儲存到Swap空間中，等到那些程式要執行時，再從Swap中恢復儲存的資料到記憶體中。這樣，系統總是在實體記憶體不夠時，才進行Swap交換。

需要說明一點，並不是所有從實體記憶體中交換出來的資料都會被放到Swap中（如果這樣的話，Swap就會不堪重負），有相當一部分資料被直接交換到檔案系統。例如，有的程式會開啟一些檔案，對檔案進行讀寫（其實每個程式都至少要開啟一個檔案，那就是執行程式本身），當需要將這些程式的記憶體空間交換出去時，就沒有必要將檔案部分的資料放到Swap空間中了，而可以直接將其放到檔案裡去。如果是讀檔案操作，那麼記憶體資料被直接釋放，不需要交換出來，因為下次需要時，可直接從檔案系統恢復；如果是寫檔案，只需要將變化的資料儲存到檔案中，以便恢復。但是那些用malloc和new函式生成的物件的資料則不同，它們需要Swap空間，因為它們在檔案系統中沒有相應的“儲備”檔案，因此被稱作“匿名”(Anonymous)記憶體資料。這類資料還包括堆疊中的一些狀態和變數資料等。所以說，Swap空間是“匿名”資料的交換空間。

什麼是匿名記憶體頁

使用者空間中未被對映到檔案中的頁都是匿名頁。堆和棧就是匿名頁。匿名頁最顯著的特點是能被交換到swap中.一般的來說就是程式中的私有資料或者堆疊資訊，這個都不能備對映到任何的檔案系統中。

Conversely, a page is said to be anonymous if it belongs to an anonymous memory region of a process (for instance, all pages in the User Mode heap or stack of a process are anonymous). In order to reclaim the page frame, the kernel must save the page contents in a dedicated disk partition or disk file called "swap area" (see the later section "Swapping"); therefore, all anonymous pages are swappable.

Swap配置對效能的影響

分配太多的Swap空間會浪費磁碟空間，而Swap空間太少，則系統會發生錯誤。

如果系統的實體記憶體用光了，系統就會跑得很慢，但仍能執行；如果Swap空間用光了，那麼系統就會發生錯誤。例如，Web伺服器能根據不同的請求數量衍生出多個服務程式（或執行緒），如果Swap空間用完，則服務程式無法啟動，通常會出現“application is out of memory”的錯誤，嚴重時會造成服務程式的死鎖。因此Swap空間的分配是很重要的。

通常情況下，Swap空間應大於或等於實體記憶體的大小，最小不應小於64M，通常Swap空間的大小應是實體記憶體的2-2.5倍。但根據不同的應用，應有不同的配置：如果是小的桌面系統，則只需要較小的Swap空間，而大的伺服器系統則視情況不同需要不同大小的Swap空間。特別是資料庫伺服器和Web伺服器，隨著訪問量的增加，對Swap空間的要求也會增加，具體配置參見各伺服器產品的說明。

另外，Swap分割槽的數量對效能也有很大的影響。因為Swap交換的操作是磁碟IO的操作，如果有多個Swap交換區，Swap空間的分配會以輪流的方式操作於所有的Swap，這樣會大大均衡IO的負載，加快Swap交換的速度。如果只有一個交換區，所有的交換操作會使交換區變得很忙，使系統大多數時間處於等待狀態，效率很低。用效能監視工具就會發現，此時的CPU並不很忙，而系統卻慢。這說明，瓶頸在IO上，依靠提高CPU的速度是解決不了問題的。

系統效能監視