Solaris性能監控的Swap空間管理
凱思信得 王昱
隨著電子商務如火如荼的開展，網站伺服器的性能變得尤其重要。一旦伺服器的能力不能滿足用戶的需要，就會對用戶的服務大打折扣，那麼就需要對伺服器進行升級擴容。但是，有些時候只需對伺服器進行一些適當的性能調整，便可以越過性能的瓶頸，大大提高伺服器的吞吐能力，從而減少伺服器升級的費用。
本文介紹了在Solaris平台上Swap（交換）空間的基本概念、實現的原理以及對Swap（交換）空間進行監控的方法和調整的策略。
什麼是SWAP（交換）空間
對於一般的Solaris系統管理員來說，很少會接觸Swap（交換）空間，在他們看來Swap區只不過是磁碟上的一兩個分區或是幾個Swap（交換）文件，當系統沒有足夠的物理內存來處理當前進程的時候，就利用Swap（交換）空間作為虛擬內存的臨時存儲空間，這種說法從技術角度來說是沒有錯的，但Solaris在實現Swap時有其非常獨特的地方。
WAP空間作用
眾所周知，現代操作系統都實現了「虛擬內存」這一技術，不但在功能上突破了物理內存的限制，使程序可以操縱大於實際物理內存的空間，更重要的是「虛擬內存」是隔離每個進程的安全保護網，使每個進程不受其他程序的干擾。
Swap空間的作用可簡單描述為：當系統的物理內存不夠用的時候，就需要將物理內存中的一部分空間釋放出來，以供當前運行的程序使用。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序，這些被釋放的空間被臨時保存到Swap空間中，等到那些程序要運行時，再從Swap中恢復保存的數據到內存中。這樣，系統總是在物理內存不夠時，才進行Swap交換。這種現象對於計算機使用者是經常遇到的。
有一點要聲明的是，並不是所有從物理內存中交換出來的數據都會被放到Swap中（如果這樣的話，Swap會不堪重負），有相當一部分的數據直接交換到文件系統。例如，有的程序會打開一些文件，對文件進行讀寫(其實每個程序都至少打開一個文件，那就是運行程序本身)，當這些程序的內存空間需要交換出去時，文件部分的數據就沒有必要放到Swap空間中了，如果是讀文件操作，那麼內存數據直接就釋放了，不需要交換出來，因為下次需要時，直接從文件系統就能恢復;如果是寫文件，只需要將變化的數據保存到文件中，以便恢復。但是那些用malloc(3C)和new函數生成的對象的數據則不同，需要Swap空間，因為它們在文件系統中沒有相應的「儲備」文件，因此被稱為「匿名」(Anonymous)的內存數據，這類數據還包括堆棧中的一些狀態和變數數據等，所以說，Swap空間是「匿名」數據的交換空間。
Swap的配置對性能的影響
太多的Swap空間會浪費磁碟的空間，而太少的Swap空間，系統則會發生錯誤。
如果系統的物理內存用光了，你的系統就會跑得慢，但仍能運行；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進程(或線程)，如果Swap空間用完，則服務進程無法進動，通常會出現"application is out of memory"的錯誤，嚴重時會造成服務進程的死鎖。因此Swap空間的分配是很重要的。
通常情況下，Swap空間應大於或等於物理內存的大小，最小不應小於64M，通常Swap空間的大小應是物理內存的2－2.5倍(Solaris 2以上的版本有所變化，見下文)。但根據不同的應用，應有不同的配置：如果是小的桌面系統，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伺服器會隨著訪問量的增加，對Swap 空間的要求也會增加，具體配置參見各自伺服器產品的說明。
另外，Swap分區的數量對性能也有很大的影響。因為Swap交換的操作是磁碟I/O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I/O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，使系統大多數時間位於等待狀態，效率很低，用性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I/O上，依靠提高CPU的速度是解決不了問題的。
性能監視
Swap空間的分配固然很重要，而系統在運行時的性能監控卻更加有價值，通過性能監視工具可以檢查系統的各項性能指標，找到系統性能的瓶頸。本文只介紹一下在Solaris下和Swap相關的一些命令和用途。
最常用的是Vmstat命令，在大多數Unix平台下都有此命令，此命令可以查看大多數性能的指標。
另外使用swap －s 也能簡單的查看當前swap資源的使用情況。例如：
＃ swap －s
total: 65896k bytes allocated ＋ 56840k reserved = 122736k used, 1069456k available
能夠方便的看出swap空間的已用和未用資源的大小。應該使Swap保持30％的負載以下，才能保證系統的良好性能。
Solaris中Swap的特點
? 虛擬Swap空間
本來Swap空間就是為虛擬內存服務的，現在Solaris的Swap空間也成為虛擬，這到底是怎麼回事呢？
讓我們看一個例子就明白了，當在Solaris 2以前版本的Solaris(或其它Unix， 如Linux)上編程時經常會出現一個問題：
假設系統當前還有可用的內存空間為30M，而只剩下10M的Swap空間了，這時，如果有一個進程開始運行並企圖執行Malloc(15＊1024＊1024)的命令(分配15M空間)，這個進程會因為這個命令而失敗。
為什麼呢？系統不是有30M可用的內存空間嗎？原因在於：你的Swap空間不足，系統認為你在分配空間以後，沒有能力(空間)在發生頁面交換時，將這部分數據保存起來，因此認為你沒有資格分配這塊空間。這不是太不公平了吧！也許這15M空間根本不用交換，當前系統可是還有30M內存空間的富餘啊!
還有更不公平的呢?有些大型系統配備了海量的內存，1G或4G，配了這麼多內存就是為了避免交換，提高運行速度，可是系統還要為這個系統分配並不需要的Swap空間，佔用了大量磁碟資源。
為了彌補這個缺陷，Sun為Solaris 2 以後的版本設計了虛擬Swap空間。所謂虛擬的Swap空間，概念其實很簡單，swap空間再也不是單指硬碟的分區或文件。虛擬Swap空間包含兩個部分：部分物理內存和傳統上的Swap分區。經過適當的配置，可以使系統需要Swap空間時，先使用內存部分的swap空間，如果內存部分的swap空間不夠，再使用磁碟部分的Swap空間。這樣，也許你硬碟上的Swap空間很少得到使用了，甚至根本不需要Swap分區。
? Swap空間與TMPFS文件系統的關係
你知道嗎？虛擬Swap空間與 /tmp目錄有相當大的關係。Sun在實現 /tmp目錄時，充分考慮了應用程序運行的效率。許多應用程序，特別是資料庫服務都會頻繁使用 /tmp目錄作為臨時數據保存區，而Solaris將 /tmp目錄下的文件都放在內存中而不是硬碟里，這樣會大大提高應用程序的效率。
但是/tmp目錄的空間是從系統虛擬空間里擠出來的，是虛擬Swap空間的一部分。如果說，你用完了/tmp空間，也就是用完了Swap空間，所以要小心監視系統的/tmp目錄的使用情況，千萬別用光了，否則系統會癱瘓!下面兩點建議作為參考：
1.在Mount /tmp目錄時，使用(－o Size)選項來控制/tmp目錄的大小。
2.當使用編譯器編譯文件時，如果不想佔用Swap空間，則用TMPDIR環境變數指向另外一個臨時目錄，而不是/tmp目錄。
有關Swap空間操作的系統命令
? 增加Swap空間
1.成為超級用戶 ＄su － root
2.創建Swap文件 ＃mkfile nnn[klblm] filename
如：＃mkfile 100m swapfile1
3.激活Swap文件
＃/usr/sbin/swap －a /path/filename
Swap文件必須以絕對路徑來指定，filename指的是上一步創建的文件。
4.現在新加的Swap文件已經起作用了，但系統重新啟動以後，並不會記住前幾步的操作。因此要在/etc/vfstab文件中記錄文件的名字，和Swap類型，如：
/path/filename － － Swap － no －
5.效驗Swap文件是否加上 /usr/sbin/swap －l
? 刪除多餘的Swap空間
1.成為超級用戶
2.使用swap －d 命令收回swap空間。
＃/usr/sbin/swap －d /path/filename
3.編輯/etc/ufstab文件，去掉此Swap(交換)文件的實體。
4.從文件系統中回收此文件。
＃rm swap－filename
5.當然，如果此Swap(交換)空間不是一個文件，而是一個分區，則需創建一個新的文件系統，再掛接到原來的文件系統上。
