交换分区的配置
# 什么是交换分区
交换分区 (Swap Partition) 是硬盘上的一块区域，被操作系统用作虚拟内存。 它在 RAM (物理内存) 不足时，用于临时存放不常用的数据。 可以把它理解为 RAM 的一个“备用空间”。
- RAM 的作用: RAM 是计算机中用于快速存储和访问数据的内存。 应用程序和操作系统使用 RAM 来存储正在运行的程序、打开的文件和其他数据。 RAM 的优点是读写速度非常快，但缺点是价格昂贵且容量有限。
- 交换分区的目的: 当 RAM 不足以容纳所有正在运行的程序和数据时，操作系统会将一些不常用的数据从 RAM 移动到交换分区。 这样可以释放 RAM，让更重要的程序或数据可以继续运行。
虚拟内存
虚拟内存是一种内存管理技术，允许操作系统为每个运行的程序提供一个独立的、看似连续的内存空间。它通过将物理内存（RAM）和磁盘存储结合起来，让程序感觉自己拥有比实际物理内存更多的可用内存。
优点： 程序可以运行在比物理内存更大的空间中、提供内存隔离，防止进程之间相互干扰、提高多任务处理的效率。
警告
使用 swap 空间可能会降低系统性能，因此在依赖 swap 空间前，优化物理内存的使用可能会更有利。
# 交换分区工作流程
内存不足时触发：当物理内存使用量接近饱和，操作系统会根据内存管理算法（比如LRU，即“最近最少使用”算法）选择哪些页面需要被移出内存。
数据写入交换分区：被选中的内存页面会被写入交换分区。这通常涉及将数据从RAM复制到硬盘上的交换空间。
释放内存：一旦数据被成功写入交换分区，相应的内存空间就会被释放，供其他活跃进程使用。
换回内存：当某个进程需要访问被换出的数据时，操作系统会将这些数据从交换分区“换回”（swapped in）内存。如果此时内存仍然不足，可能会再次换出其他页面。
# 交换分区类型
交换分区（Swap Partition）的类型主要取决于操作系统的实现方式以及用户的需求配置。在不同的系统中，交换空间的表现形式和使用方式可能有所不同。以下是交换分区的常见类型及其特点：
专用交换分区（Dedicated Swap Partition）
描述：在硬盘上预先分配一个独立的磁盘分区专门用于交换空间。
特点：
需要在安装操作系统时或通过分区工具（如fdisk或gparted）手动创建。
通常格式化为“swap”类型（例如Linux下的mkswap命令）。
大小固定，除非重新分区调整。
优点：
性能较稳定，因为它是连续的磁盘空间。
与文件系统分离，不受文件系统碎片影响。
缺点：
- 不够灵活，调整大小需要重新分区。
适用场景：Linux系统常用这种方式，尤其在服务器或需要高稳定性的环境中。
交换文件（Swap File）
描述：在现有文件系统（如ext4、NTFS等）中创建一个普通文件作为交换空间。
特点：
不需要独立分区，可以直接在已有分区上创建。
大小可以动态调整（通过创建新文件或扩展现有文件）。
在Linux中可用dd命令创建并用mkswap激活，例如：
dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1M count=1024 mkswap /swapfile swapon /swapfile1
2
3
优点：
- 灵活性高，无需重新分区即可启用或调整。
- 适合磁盘分区已满或临时需要增加交换空间的场景。
缺点：
- 性能可能略低于专用分区，因为受文件系统开销和碎片化的影响。
适用场景：现代Linux发行版（如Ubuntu）默认支持，Windows的页面文件（pagefile.sys）也属于此类。
动态交换空间（Dynamic Swap Space）
描述：某些操作系统支持根据内存需求动态分配交换空间，而不是固定大小的分区或文件。
特点：
- 交换空间大小可以随系统负载自动扩展或收缩。
- 实现上可能是多个交换文件或分区组合。
优点：
- 更高效地利用磁盘空间。
- 适应性强，适合内存使用模式变化大的系统。
缺点：
- 管理复杂，可能需要额外配置。
- 动态扩展可能导致性能不稳定。
适用场景：某些嵌入式系统或特殊配置的高级服务器。
其他还有：混合交换（Hybrid Swap）、基于设备的交换（Device-based Swap）等等
# 优缺点
优点
- 扩展可用内存
- 描述：当物理内存（RAM）不足时，交换分区允许系统继续运行程序，避免因内存耗尽导致的崩溃。
- 意义：对于内存较小的设备（如老旧PC或低配服务器），交换分区是经济实惠的解决方案。
- 稳定性保障
- 描述：通过将不活跃的内存页面换出，交换分区为关键进程（如系统内核或高优先级应用）腾出空间。
- 意义：在高负载场景下（如多任务处理或内存泄漏），系统仍能保持基本功能。
- 专用空间的高效性
- 描述：交换分区是硬盘上预分配的连续区域，不受文件系统碎片化的影响。
- 意义：相比交换文件，专用分区的读写性能更稳定，尤其在机械硬盘（HDD）上。
- 支持休眠功能
- 描述：在支持休眠（hibernation）的系统中，交换分区可以存储内存中的全部数据，以便关机后恢复。
- 意义：对于笔记本电脑等设备，交换分区的大小通常需大于等于物理内存以支持此功能。
- 配置简单
- 描述：在安装操作系统时可以一次性设置好（如Linux分区），无需频繁调整。
- 意义：适合长期稳定运行的系统，如服务器。
缺点
- 性能瓶颈
- 描述：硬盘（包括SSD）的读写速度远低于RAM，频繁使用交换分区会导致系统变慢。
- 影响：当系统过度依赖交换（出现“交换抖动”），响应速度显著下降，用户体验变差。
- 空间浪费
- 描述：交换分区是固定分配的，即使不使用也会占用磁盘空间。
- 影响：在内存充足的系统中，交换分区可能长期闲置，浪费存储资源。
- 调整不灵活
- 描述：专用交换分区的大小在创建后难以动态调整，需重新分区或格式化。
- 影响：相比交换文件，扩展或缩减交换空间的操作更复杂，可能会中断系统运行。
- 对硬件寿命的影响
- 描述：频繁的读写操作会增加硬盘的损耗，尤其是对SSD（固态硬盘）的寿命有潜在影响。
- 影响：在高负载场景下，SSD的写入次数可能迅速累积，导致耐久性下降。
- 不适合所有场景
- 描述：在内存充足的高性能系统中，交换分区可能完全无用，甚至可能因误用降低性能。
- 影响：现代系统（如配备大容量RAM的工作站）可能更倾向于禁用交换或使用动态交换文件。
# swap 分区大小选择
推荐的 swap 分区的大小取决于系统中的 RAM 量，以及是否需要足够的内存供系统休眠。推荐的 swap 分区大小在安装过程中自动设置。但是，为了允许休眠，您需要在自定义分区阶段编辑交换空间。
以下建议对于内存不足的系统（如 1 GB 或更小）特别重要。无法在这些系统上分配足够的 swap 空间可能会导致问题，如不稳定，甚至导致安装的系统无法引导。
根据 Red Hat Enterprise Linux (opens new window) 推荐：
| 系统中的 RAM 量 | 推荐的 swap 空间 | 如果允许休眠则推荐使用 swap 空间 |
|---|---|---|
| ⩽ 2 GB | RAM 量的 2 倍 | RAM 量的 3 倍 |
| > 2 GB – 8 GB | 与 RAM 量相等 | RAM 量的 2 倍 |
| > 8 GB – 64 GB | 至少 4 GB | RAM 量的 1.5 倍 |
| > 64 GB | 至少 4 GB | 不推荐休眠 |
对于边界值，如 2 GB、8 GB 或 64 GB 系统 RAM，请根据您的需要或偏好选择 swap 大小。如果您的系统资源允许此操作，增加 swap 空间可提高性能。
请注意，将交换空间分布到多个存储设备也可以提高交换空间的性能，特别是在具有快速驱动器、控制器和接口的系统上。
# 设置交换分区
# 方法一：专用交换分区
这种方法需要使用磁盘分区工具分配一个独立的交换分区，通常在系统安装时或有未分配磁盘空间时使用。
检查当前交换分区状态
swapon -s free -h1
2分区磁盘
使用分区工具（如
fdisk或gparted）分配交换分区。以
fdisk为例：sudo fdisk /dev/sdX # 替换 sdX 为你的磁盘（如 /dev/sdb）1- 输入n创建新分区。
- 选择分区类型为primary（主分区）或根据需要。
- 设置大小（例如+4G表示4GB）。
- 输入t更改分区类型，选择82（Linux swap）。
- 输入w保存并退出。
格式化为交换分区
对新分区进行格式化：
sudo mkswap /dev/sdX1 # 替换 sdX1 为新分区（如 /dev/sdb1）1输出类似：
Setting up swapspace version 1, size = 4 GiB1启用交换分区
激活新建的交换分区：
sudo swapon /dev/sdX11验证是否有效：
swapon --show1永久启用
sudo vim /etc/fstab1添加一行（替换/dev/sdX1为你的分区）：
/dev/sdX1 none swap sw 0 01sudo swapoff -a && sudo swapon -a1
# 方法二：交换文件
如果不想重新分区，可以在现有文件系统上创建交换文件，操作更灵活。
检查当前交换分区状态
swapon -s free -h1
2创建交换文件
使用
fallocate（推荐，速度快）或dd创建文件：sudo fallocate -l 4G /swapfile # 创建4GB交换文件 # 或者 sudo dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1M count=4096 # 4GB1
2
3
4设置文件权限（防止非root访问）：
sudo chmod 600 /swapfile1格式化为交换空间
sudo mkswap /swapfile1输出类似：
Setting up swapspace version 1, size = 4 GiB (4294963200 bytes) no label, UUID=c7ecd599-d301-4075-b106-1b3b568088151
2启用交换文件
激活交换文件
sudo swapon /swapfile1验证一下：
swapon --show1永久启用
sudo vim /etc/fstab1添加一行：
/swapfile none swap sw 0 01测试：
sudo swapoff -a && sudo swapon -a1
# 调整swap优先级
如果系统中存在多个交换分区或文件，可以设置优先级：
swapon -s
Filename Type Size Used Priority
/dev/dm-1 partition 2113532 0 -2
/swapfile file 4194300 0 -3
2
3
4
编辑/etc/fstab，添加pri参数（值越高优先级越高，范围-1到32767）：
/dev/mapper/rl-swap none swap sw,pri=3 0 0
/swapfile none swap sw,pri=5 0 0
2
生效：
[root@ ~]# sudo swapoff -a && sudo swapon -a
[root@ ~]# swapon -s
Filename Type Size Used Priority
/dev/dm-1 partition 2113532 0 3
/swapfile file 4194300 0 5
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# 调整Swappiness参数
swappiness控制系统使用交换分区的倾向（0-100，默认通常为60）：
查看当前值：
cat /proc/sys/vm/swappiness1临时调整（例如设为10，减少交换使用）：
sudo sysctl vm.swappiness=101永久调整：
编辑
/etc/sysctl.conf添加或修改：vm.swappiness=101应用：
sudo sysctl -p1
# 删除或禁用swap
临时禁用：
sudo swapoff /dev/sdX1 # 或 /swapfile
永久删除：
- 从
/etc/fstab中删除对应行。 - 如果是分区，可用fdisk删除并重新分配空间。
# 总结
交换分区是硬盘上的虚拟内存，用于在RAM不足时存储数据，扩展内存并维持系统稳定。其类型包括专用分区、交换文件和动态空间，优点是增加内存和支持休眠，缺点是性能下降和空间浪费。大小根据RAM量调整，如RAM≤2GB时建议2倍RAM。可通过分区或文件设置，并优化优先级与swappiness参数，但在高性能系统可能无需使用。
三个核心命令
- mkswap
- swapon
- swapoff