CentOS Swap与资源分配策略

一、Swap的定义与核心作用

Swap（交换空间）是CentOS系统中磁盘上的一块专用区域，作为物理内存（RAM）的扩展。当物理内存不足以支持当前运行的所有进程时，操作系统会将部分不活跃的内存数据（如缓存、后台进程）临时移动到Swap空间，从而释放RAM供关键进程（如数据库、Web服务）使用。其主要作用包括：

• 防止内存耗尽：避免系统因内存不足而崩溃，保障服务连续性；
• 支持休眠功能：将内存状态保存到Swap中，实现系统快速恢复；
• 虚拟内存管理：扩展系统可寻址的内存空间，支持运行大型应用程序。

二、Swap大小的合理配置策略

Swap的大小需根据物理内存容量、工作负载类型及性能需求综合确定，以下是常见场景的推荐配置：

1. 按物理内存划分的基础规则

• 物理内存≤4GB：Swap大小设置为物理内存的2倍（如4GB内存配8GB Swap），满足基本内存扩展需求；
• 4GB＜物理内存≤8GB：Swap大小等于物理内存（如8GB内存配8GB Swap），平衡内存与磁盘使用；
• 8GB＜物理内存≤64GB：Swap大小固定为8GB（避免过大Swap占用过多磁盘空间）；
• 物理内存＞64GB：Swap大小设置为物理内存的1/4至1/2（如64GB内存配16-32GB Swap），满足极端负载下的内存缓冲需求。

2. 特殊场景的调整建议

• 内存密集型应用（如数据库、科学计算、图形渲染）：若应用需要频繁处理大量数据，可适当增加Swap大小（如物理内存的1.5-2倍），防止内存溢出；
• SSD设备：若Swap存放在SSD上，可适当减小Swap大小（如物理内存的1-1.5倍），因为SSD的高速读写能降低Swap带来的性能损耗；
• 虚拟化环境（如VMware、KVM）：由于虚拟机共享宿主机内存，建议将Swap大小设置为虚拟机内存的1.5-2倍，保障虚拟机的稳定性。

三、Swap性能优化关键参数——swappiness

vm.swappiness是CentOS内核控制Swap使用倾向的核心参数，取值范围为0-100：

• 值越高（如100）：系统越倾向于使用Swap（即使物理内存充足），可能导致频繁磁盘I/O，降低性能；
• 值越低（如0）：系统越倾向于保留数据在物理内存中，仅在内存耗尽时使用Swap，提升性能但增加内存溢出（OOM）风险。

推荐配置

• 桌面系统/内存充足场景：设置为10-30，减少Swap使用，提升响应速度；
• 服务器系统/内存紧张场景：设置为10-60，平衡性能与稳定性（如数据库服务器可设为10，Web服务器可设为30）；
• 禁用Swap：若系统内存足够大（如≥128GB）且无需休眠功能，可设置为0（但需注意内存溢出风险）。

配置方法

• 临时生效（重启失效）：sysctl vm.swappiness=30；
• 永久生效：编辑/etc/sysctl.conf文件，添加vm.swappiness=30，然后执行sysctl -p使配置生效。

四、Swap的创建与管理操作

1. 创建Swap空间

（1）创建Swap分区（适用于传统磁盘布局）

• 使用fdisk或parted工具创建新分区（如/dev/sdb1）；
• 格式化分区为Swap格式：mkswap /dev/sdb1；
• 启用Swap分区：swapon /dev/sdb1；
• 持久化配置：编辑/etc/fstab文件，添加/dev/sdb1 swap swap defaults 0 0，实现开机自动挂载。

（2）创建Swap文件（适用于虚拟机/灵活配置）

• 创建指定大小的文件（如4GB）：dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1M count=4096；
• 设置文件权限（仅root可读写）：chmod 600 /swapfile；
• 格式化文件为Swap格式：mkswap /swapfile；
• 启用Swap文件：swapon /swapfile；
• 持久化配置：编辑/etc/fstab文件，添加/swapfile swap swap defaults 0 0，实现开机自动挂载。

五、Swap使用监控与维护

1. 监控Swap使用情况

• 查看Swap总量与使用量：free -h（显示内存与Swap的总大小、已用空间、可用空间）；
• 实时监控Swap使用率：top（按Shift+M按内存排序，查看Swap使用率）；
• 详细分析Swap活动：vmstat 1 5（每1秒刷新一次，查看si/so列，分别表示每秒从Swap读入/写入内存的数据量，数值过高说明Swap使用频繁）。

2. 维护与优化技巧

• 清理Swap空间：若Swap使用率长期过高，可先关闭Swap（swapoff /swapfile），再重新启用（swapon /swapfile），释放Swap中的旧数据；
• 调整Swap文件大小：若需扩大Swap空间，可创建新的Swap文件并添加到/etc/fstab；若需缩小，需先备份数据，再调整分区大小（如使用lvreduce命令调整LVM逻辑卷）；
• 迁移Swap到SSD：若系统使用HDD，可将Swap文件迁移到SSD（如/mnt/ssd/swapfile），提升Swap读写速度，减少性能损耗。

六、与其他资源管理的协同策略

1. 与内存管理的配合

• 启用Overcommitment（过度提交）：默认情况下，CentOS的vm.overcommit_memory设置为0（内核自动管理内存分配），可根据需求调整为1（允许进程申请超过物理内存的内存，提高内存利用率，但需注意OOM风险）；
• 调整OOM Killer行为：当内存耗尽时，OOM Killer会终止占用内存最多的进程。可通过vm.overcommit_ratio（设置内存过度提交的比例，默认50%）和/proc/<pid>/oom_score_adj（调整进程的OOM优先级）控制OOM Killer的选择。

2. 与Cgroups的集成

使用Cgroups（控制组）限制特定进程组的Swap使用量，避免单个进程占用过多Swap导致系统不稳定。例如，通过cgroup-tools创建内存限制组：

cgcreate -g memory:/mygroup
echo "1G" > /sys/fs/cgroup/memory/mygroup/memory.limit_in_bytes
echo "500M" > /sys/fs/cgroup/memory/mygroup/memory.memsw.limit_in_bytes  # 限制内存+Swap的总使用量
cgexec -g memory:mygroup <command>  # 在该组中运行命令

3. 与缓存管理的协同

合理使用缓存（如drop_caches）可释放内存，减少Swap使用。例如：

• 清除页缓存（不影响正在运行的进程）：echo 1 > /proc/sys/vm/drop_caches；
• 清除目录项和inode缓存：echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches；
• 清除所有缓存（需谨慎使用，可能导致性能短暂下降）：echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches。