Ubuntu Swapper如何监控系统

Ubuntu Swapper监控指南

一 概念澄清

• 在 Linux 中，swapper通常指内核空闲线程（PID 0），当某个 CPU 没有其他可运行任务时会运行该线程；它并不“主动做交换”，交换是否发生由内核的页面置换机制决定。另有一个容易混淆的概念是swap（交换空间），即磁盘上的交换分区/文件，用于内存不足时换出页面。监控“swapper”多指观察其在 CPU 空闲上的行为；监控“swap”则是查看交换空间的使用与压力。

二 快速查看交换空间使用

• 查看总体内存与交换概况：free -h（关注 Swap 行）
• 列出已启用的交换设备：swapon --show 或 cat /proc/swaps
• 虚拟内存与换页统计：vmstat -s | grep -i swap
• 图形界面：GNOME 系统监视器（内存/Swap 页签）
• 以上命令可快速判断是否存在内存压力以及交换是否被使用及其规模。

三 实时与历史监控

• 实时资源与进程：top/htop（查看整体资源与 Swap 使用；htop界面更友好）
• 系统级综合：vmstat 1（观察 si/so（换入/换出）是否持续非零，判断是否发生活跃换页）
• 磁盘 I/O 视角：iostat -xz 1（当 swap 位于磁盘/NVMe 上时，持续读写可能意味着内存紧张）
• 历史与报表：sar -S（查看历史 swap 统计，需预先安装并启用 sysstat 服务）
• 这些工具组合能从不同维度观察是否因内存不足导致swap 活动与 I/O 压力。

四 深入观测 swapper 进程行为

• 使用 SystemTap 观察 CPU 空闲切换（swapper 出现即 CPU 空闲）：
  • 安装：sudo apt-get install systemtap
  • 脚本示例（swapper_monitor.stp）：

    probe scheduler.cpu_off {
        printf("%20s (%5d) %5s %20s (%5d), idle:%d\n",
               task_execname(task_prev), task_pid(task_prev),
               "==>", task_execname(task_next), task_pid(task_next), idle)
    }
    

  • 运行：sudo stap swapper_monitor.stp
  • 说明：idle==1 表示 CPU 进入空闲，即 swapper 在运行；该方式用于性能分析与故障排查，普通监控不必使用。
• 使用 perf 进行采样/剖析（适合定位与 swapper 相关的调度与缓存行为场景）：
  • 示例：sudo perf top 或针对特定工作负载进行采样分析（如 sudo perf record -a sleep 10 后 perf report）
  • 提示：perf 可帮助理解 CPU 空闲与调度路径，但对 swapper 的直接剖析需结合具体问题与内核符号。

五 告警与优化建议

• 告警思路
  • 当 free 或 vmstat 显示 Swap used 持续增长，或 vmstat 的 si/so 持续非零，说明存在内存压力与活跃换页。
  • 若 iostat 显示 swap 所在磁盘 await/svctm 升高，说明换页引发 I/O 瓶颈。
• 优化路径
  • 优先减少内存占用：优化应用、限制缓存/进程、清理无用服务。
  • 调整 swappiness（默认通常为 60）：临时 sudo sysctl vm.swappiness=10；永久写入 /etc/sysctl.d/99-swappiness.conf 为 vm.swappiness=10（数值越低越倾向使用物理内存）。
  • 增加或减少 swap（分区/文件/swapfile），或迁移至更快的存储（如 NVMe）以降低换页延迟。
  • 结合 sar -S 的历史数据判断调优效果与趋势。