内存性能篇-swap的概念_swap和内存

1.swap内存优缺点

背景Swap 把不常访问的内存先写到磁盘中， 然后释放这些内存，给其他更需要的进 程使用再次访问这些内存时，重新从 磁盘读入内存 有新的大块内存分配请求，但是剩余内存不足 这个时候系统就需要回收一部分内存（比如前 面提到的缓存），进而尽可能地满足新内存请求。

2.swap内存是什么意思

这个过程通常被称为直接内存回收 除了直接内存回收，还有一个专门的内核线程 用来定期回收内存，也就是 kswapd0kswapd0为了衡量内存的使用情况，kswapd0 定义了三个内存阈值 （watermark，也称为水位），分别是页最小阈值（pages_min） 、页低阈值（pages_low）和页高阈值（pages_high）。

3.swap内存和zram

剩余内存，则使用 pages_free 表示

4.swap是内存的两倍

kswapd0 定期扫描内存的使用情况，并根据剩余内存落在这三个阈值 的空间位置，进行内存的回收操作 剩余内存小于页最小阈值，说明进程可用内存都耗尽了，只有内核才可 以分配内存 剩余内存落在页最小阈值和页低阈值中间，说明内存压力比较 大，剩余内存不多了。

5.swap内存使用率

这时 kswapd0 会执行内存回收，直到剩 余内存大于高阈值为止 剩余内存落在页低阈值和页高阈值中间，说明内存有一定压力，但还可以满 足新内存请求 剩余内存大于页高阈值，说明剩余内存比较多，没有内存压力 这个页低阈值，其实可以通过内核选项 /proc/sys/vm/min_free_kbytes 来间 接设置。

6.swap使用率高内存使用率不高

min_free_kbytes 设置了页最小阈值，而其他两个阈值，都是根据页 最小阈值计算生成的，计算方法如下: pages_low = pages_min*5/4 pages_high = pages_min*3/2。

7.swap内存不足解决方案

为什么剩余内存很多但是swap却在升高处理器的 NUMA （Non-Uniform Memory Access）架构导致的 在 NUMA 架构下，多个处理器被划分到不同 Node 上，且每个 Node 都拥有自己的本地内存空间。

8.swap内存释放

而同一个 Node 内部的 内存空间，实际上又可以进一步分为不同的内存域（Zone）， 比如直接内存访问区（DMA）、普通内存区（NORMAL）、伪内 存区（MOVABLE）等，如下图所示

9.swap运存

然 NUMA 架构下的每个 Node 都有自己的本地内存空间，那么，在分析 内存的使用时，我们也应该针对每个 Node 单独分析你可以通过 numactl 命令，来查看处理器在 Node 的分布情况，以及每个 Node 的 内存使用情况。

10.swap和memory

比如，下面就是一个 numactl 输出的示例 # 需要安装apt install numactl root@ubuntu:~# numactl --hardware available: 1 nodes (0) node 0 cpus: 0 1 2 3 node 0 size: 7953 MB node 0 free: 5699 MB node distances: node 0 0: 10 我的系统中只有一个 Node，也就是 Node 0 ，而且编号为 0 、 1、2、3 的四个 CPU， 都位于 Node 0 上。

另外，Node 0 的内存大小为 7953 MB，剩余内存为 4416 MB内存阈值查看root@ubuntu:~# cat /proc/zoneinfo Node 0, zone DMA per-node stats nr_inactive_anon 2668 nr_active_anon 232344 nr_inactive_file 99975 nr_active_file 97279 nr_unevictable 4 nr_slab_reclaimable 14518 nr_slab_unreclaimable 17376 nr_isolated_anon 0 nr_isolated_file 0 workingset_refault 0 workingset_activate 0 workingset_nodereclaim 0 nr_anon_pages 232008 nr_mapped 64949 nr_file_pages 200270 nr_dirty 52 nr_writeback 0 nr_writeback_temp 0 nr_shmem 3017 nr_shmem_hugepages 0 nr_shmem_pmdmapped 0 nr_anon_transparent_hugepages 0 nr_unstable 0 nr_vmscan_write 0 nr_vmscan_immediate_reclaim 0 nr_dirtied 35872 nr_written 29016 pages free 3968 min 33 low 41 high 49 spanned 4095 present 3997 managed 3976 protection: (0, 2911, 7878, 7878, 7878) nr_free_pages 3968 nr_zone_inactive_anon 0 nr_zone_active_anon 0 nr_zone_inactive_file 0 nr_zone_active_file 0 nr_zone_unevictable 0 nr_zone_write_pending 0 nr_mlock 0 上面参数单位是多杀？ pages 处的 min、low、high，就是上面提到的三个内存阈值， 而 free 是剩余内存页数，它跟后面的 nr_free_pages 相同。

nr_zone_active_anon 和 nr_zone_inactive_anon，分别是活 跃和非活跃的匿名页数nr_zone_active_file 和 nr_zone_inactive_file， 分别是活跃和非活跃的文件页数。

从这个输出结果可以发现，剩 余内存远大于页高阈值，所以此时的 kswapd0 不会回收内存Node 扩充内存的方法某个 Node 内存不足时，系统可以从其他 Node 寻找空闲内存， 也可以从本地内存中回收内存。

具体选哪种模式，你可以通过 /proc/sys/vm/zone_reclaim_mode 来调整 它支持以下几个选项：默认的 0 ，也就是刚刚提到的模式， 表示既可以从其他 Node 寻找空闲内存，也可以从本地回收内存。

1、2、4 都表示只回收本地内存，2 表示可以回写脏数据回收 内存，4 表示可以用 Swap 方式回收内存 查看命令： root@ubuntu:~# cat /proc/sys/vm/zone_reclaim_mode 0 。

swappiness 权重配置内存回收的机制了这些回收的内存既包括了文件页， 又包括了匿名页 对文件页的回收，当然就是直接回 收缓存，或者把脏页写回磁盘后再回收 而对匿名页的回收，其实就是通过 Swap 机制， 把它们写入磁盘后再释放内存。

既然有两种不同的内存回收机制， 那么在实际回收内存时，到底该先回收哪一种呢？ 其实，Linux 提供了一个 /proc/sys/vm/swappiness 选 项，用来调整使用 Swap 的积极程度。

swappiness 的范 围是 0-100，数值越大，越积极使用 Swap，也就是更倾 向于回收匿名页；数值越小，越消极使用 Swap，也就是 更倾向于回收文件页虽然 swappiness 的范围是 0-100， 不过要注意，这并不是内存的百分比，而是调整 Swap 积极 程度的权重，即使你把它设置成 0，当剩余内存 + 文件页小 于页高阈值时，还是会发生 Swap。

总结在内存资源紧张时，Linux 通过直接内存回收和定期扫描 的方式，来释放文件页和匿名页，以便把内存分配给更需 要的进程使用 文件页的回收比较容易理解，直接清空，或者把脏数据写 回磁盘后再释放 而对匿名页的回收，需要通过 Swap 换出到磁盘中，下次访 问时，再从磁盘换入到内存中。