如果我有足够多的 RAM，我是否需要交换空间？

Question

据我了解，Linux 中交换分区的目的是从 RAM 中释放一些“不经常访问”的信息，并将其移动到硬盘驱动器上的特定分区（代价是读取或写入速度变慢）到），本质上允许主动应用程序更多的“高速内存”。

这非常适合当您使用的是 RAM 量较小的机器并且不想在用完时遇到问题时。但是，如果您的系统有16 GB或32 GB的 RAM，并且假设您没有为 StackExchange 运行 MySQL 数据库或在 Linux 中编辑 1080p 全长电影，是否应该使用交换分区？

Answer 1

是的。

您绝对应该始终启用交换，除非有非常令人信服的、令人生畏的原因（例如，根本没有磁盘，或者只有网络磁盘）。您是否应该按照经常推荐的荒谬大小（例如，两倍的 RAM）进行交换？嗯，没有。

原因是交换不仅在您的应用程序消耗的内存多于物理 RAM 时才有用（实际上，在这种情况下，交换根本不是很有用，因为它会严重影响性能）。现在交换的主要动机不是神奇地将 16GiB 的 RAM 变成 32GiB，而是更有效地使用已安装的可用 RAM。

在现代计算机上，RAM 不会闲置。未使用的 RAM 是您也可以不购买并存钱的东西。因此，您加载的任何内容或以其他方式进行内存映射的任何内容，任何可能在以后任何时候（受安全约束限制）被任何人重用的内容都将被缓存。机器启动后不久，所有物理 RAM 都将用于某些用途。

每当您从操作系统请求新的内存页面时，内存管理器必须做出明智的决定：

1. 从缓冲区缓存中清除页面
2. 从映射中清除页面（在大多数系统上实际上与 #1 相同）
3. 移动一个长时间未访问的页面——最好永远不要——交换（这实际上甚至可能主动发生，不一定在最后一刻）
4. 杀死你的进程，或者杀死一个随机进程（OOM）
5. 内核恐慌

选项 #4 和 #5非常不受欢迎，只有在操作系统绝对没有其他选择时才会发生。选项 #1 和 #2 意味着你扔掉了一些你可能很快就会再次需要的东西。这会对性能产生负面影响。

选项 #3 意味着您将（可能）很快不需要的东西移到慢速存储上。这很好，因为现在您确实需要的东西可以使用快速 RAM。

通过删除选项 #3，您有效地限制了操作系统执行 #1 或 #2。从磁盘重新加载页面与从交换区重新加载页面相同，除了通常不太可能从交换区重新加载（由于做出了正确的分页决策）。

换句话说，通过禁用交换，您将一无所获，但会限制操作系统在处理内存请求时有用的选项数量。这可能不是，但很可能是劣势（永远不会是优势）。

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在中细心的读者mmap 手册页，专门的描述MAP_NORESERVE，会发现另一个很好的理由，为什么互换是有些必要的，甚至与“足够”的物理内存的系统：

“当没有保留交换空间时，如果没有可用的物理内存，则在写入时可能会收到 SIGSEGV。”

——等一下，什么意思？

如果你映射一个文件，你可以直接访问该文件的内容，就好像该文件不知何故，神奇地，在你的程序地址空间中。对于只读访问，操作系统原则上只需要一页物理内存，每次访问不同的虚拟页面时，它可以用不同的数据重新填充（出于效率原因，这当然不是这样做的，但是原则上，您可以使用单页物理内存访问数 TB 的数据）。现在如果你也写入文件映射？在这种情况下，操作系统必须有一个物理页面——或交换空间——为写入的每个页面做好准备。在脏页写回过程完成其工作（可能需要几秒钟）之前，没有其他方法可以保留数据。出于这个原因，操作系统保留（但不一定永远提交）交换空间，因此，如果您在写入映射时碰巧没有未使用的物理页面（这是一种很可能的正常情况），您再次保证它仍然有效。

现在如果没有交换怎么办？这意味着不能保留交换（duh！），这意味着一旦没有可用的物理页面，并且您正在写入页面，您就会以流程接收的形式获得惊喜分段错误，并且可能被杀死。

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然而，传统的建议将交换区的大小设为 RAM 的两倍是无意义的。尽管磁盘空间很便宜，但分配那么多交换空间是没有意义的。浪费便宜的东西仍然是浪费，而且您绝对不想不断地换入和换出数百兆字节（或更大）大小的工作集。

没有单一的“正确”交换大小（“正确”大小与用户和意见一样多）。我通常会分配一个固定的 512MiB，不管 RAM 大小如何，这对我来说效果很好。背后的原因是为512MiB的东西，你可以随时买得起的今天，即使在一个小的磁盘。另一方面，添加几 GB 的交换也没有什么好办法。您不会使用它们，除非出现严重问题。

即使在 SSD 上，swap 也比 RAM 慢几个数量级（由于总线带宽和延迟），虽然移动一些可能不再需要的东西来交换是非常可以接受的（即你很可能不会再次交换它，所以你的可用页面池实际上免费扩大了），如果你真的需要大量的交换（也就是说，你有一个使用例如 50GiB 数据集的应用程序），你几乎迷路了。

一旦您的计算机开始换入和换出千兆字节的页面，一切都将进入爬行状态。因此，对于大多数人（包括我）来说，这不是一种选择，因此进行那么多交换是没有意义的。

Answer 2

我将不同意我在此处看到的一些观点。我仍然会创建一个 SWAP 分区，尤其是在生产环境中。我也为我的家用机器和 VM 做这件事。

这些天我将它们的大小调整为内存的 1-1.5 倍。2 倍内存曾经是经验法则。交换磁盘“便宜”，因为它不需要备份或保护。

如果您的内存不足，那么您的交换空间会给您一些时间和缓冲来解决问题。

意识到 /tmp 之类的东西可以驻留在交换空间中。

交换区可以保存部分内核转储，以便在下次重新启动时恢复。这对于您被要求执行的某些未来调试紧急情况可能会很好。

Answer 3

也许：

我对这个话题进行了很多思考，看到争论双方的意见出现的次数多得我数不过来。我的方法是开发一种方法来找出答案。

从您认为足够大的活动交换分区开始。

然后，在工作区中打开一个终端并发出命令free -hs 1，该命令将每秒报告一次使用情况。

可选择切换到其他工作区。

做你可能会做的每一件事，然后再做一些。一次运行所有常用应用程序，浏览多个选项卡并拼命尝试为系统提供真正的锻炼，这可能意味着在运行编译操作和检查电子邮件或其他任何内容时重新编码 1/2 打视频。让我们面对事实，这完全取决于您如何使用您的系统。

当您觉得系统处于高负载（或可能达到您可能达到的高负载，然后再高）时，请查看终端并检查结果。或者更好的是通过添加>output.txt到命令将输出重定向到文件，以便您可以检查完整运行。如果您使用的 Swap 从未超过 Mem free，则您不需要交换。如果是，你会。

我不需要交换。也许你会。为什么不知道呢？

就大小交换而言，经验法则通常被高估，因为这是基于使用的问题。

Answer 4

注意：这发生在我身上，在一个特定的、不寻常的情况下。如果您正在对问题进行故障排除，这可能很有用。我并不是暗示所有机器都必须交换。

也许！

过去我曾遇到过我构建的运行 Linux 的“设备”的问题 - 在紧凑型闪存设备上运行，我不想通过使用交换来佩戴我的 CF，并且有足够的内存用于应用程序。

大多数这些设备运行良好，但在一个特别繁忙的盒子上，我遇到了一个问题：

内存碎片

没有交换空间，内存逐渐变得越来越碎片化，尤其是在长时间运行的进程中（尽管我有很多空闲内存，但都是很小的一点）。我放入了一些交换空间，并告诉 Linux 不要使用它，除非它必须；这完全解决了问题。

除了其他一切，交换空间还允许移动内存，对其进行碎片整理。如果您有碎片内存，并且您需要一个大块，则这些碎片将被换出；当它们被换回时，它们被有效地进行了碎片整理。

查看 /proc/buddyinfo - 我的现在看起来像这样：

Node 0, zone      DMA      9      5      3      4      2      3      2      2      3      3      1 
Node 0, zone    DMA32  33901   1149      0      0      0      0      0      0      0      0      1 
Node 0, zone   Normal   2414   1632    259     22      3      0      2      0      1      1      0 

数字代表不同大小的块；每个大小是下一个块大小的一半，从左侧的 4mb 块到右侧的 4kb（即 4mb、2mb、1mb 等等）。新启动的机器应该在左边有所有的块，右边很少（= 没有碎片）。还要记住，相同数量的内存（例如 4mb）将在各列中表示为不同的数字 - 最左侧列中的 1 个块，最右侧列中的 1024 个。

内存从尽可能最右边的池中分配；例如，如果您的程序需要 12kb 的内存（一次性），它将从 16kb 列中获取；剩余部分将出现在 4kb 列中。如果没有 16kb 块，那么它将从 32kb 块中取出，导致剩下 16kb 和 4kb，依此类推。

如果没有足够大的内存块，并且您有交换空间，那么例如，如果您想要 16kb 的内存，它将找到最少使用的 16kb 块（例如，它可能包含一个 4kb 的已用块，一个 4kb 的可用块，和另外 2 个使用过的 4kb 块），将使用的部分仅移动到交换，并将释放的内存分配给新应用程序。

在崩溃的盒子里，我有成百上千的 4kb 和 8kb 块，其他的不多。

据我所知（通过崩溃的机器！）内核将从内存移动到交换，然后交换到内存，但永远不会从内存移动到内存。

Answer 5

您永远不应该让交换大于您能够容忍的等待内核换入/换出的最大大小；否则，您只是在为您的系统创建一个新的故障模式（在交换中无法恢复地陷入困境）。请注意，尽管现代驱动器能够以 GB/秒的数量级进行传输，但 Linux 通常只能以每秒数百 kB 或最多几 MB 的速率移动交换。如此巨大的交换会使您的系统在几分钟、几小时甚至几天内无法使用。

如果您有足够的物理内存用于您的工作，交换的理想大小是将其与保留但从未使用的“垃圾数据”进程的数量相匹配。这可能在几兆到几百兆的范围内。此策略允许您将所有物理内存用于缓存有用信息，而不是永久存储可能永远不会再次使用的数据。

如果您没有足够的物理内存，则需要评估您是否可以容忍大量交换造成的严重减速。如果是这样，最多 1-2 GB 的交换可能是有意义的，如果您有极快的驱动器，可能最多 4 GB。但除此之外只会使您的系统故障模式变得更糟，您应该考虑购买更多 RAM。

Answer 6

交换分区具有重要的价值，而不仅仅是在您用完时充当一些额外的 RAM。

一方面，Linux 使用尽可能多的内存来缓存文件和 IO 操作，如果您有一些交换，您可能会发现更多的内存用于缓存 IO 并使其更快（通过最小化磁盘访问并降低 SSD 的磨损），而不是保存某些程序已分配但每 12 小时仅使用一次的数据，某些守护程序可能就是这种情况。

此外，Linux 使用乐观内存分配策略，即使不确定是否有实际内存来填充页面，它也允许名义上分配页面。这比进行适当的检查和映射每个分配更有效，并且通常不会导致问题。然而，内核用来确定允许分配是否合理的启发式方法包括系统上可用的交换级别，因此如果系统有足够的交换，分配可能会更快，即使它没有被使用太多。

这些因素共同使我个人认为，最好在几乎每个普通系统上进行一些交换，但是对于大内存，我忽略了 ram * 2 规则并简单地将交换限制在 4-8GB（取决于磁盘的大小） ）。

Answer 7

仅当您希望能够休眠以进行交换时（此功能也称为“挂起到磁盘”，涉及保存 RAM 的全部内容并关闭电源）。通常，这仅用于笔记本电脑和其他移动设备，因此视情况而定。

Answer 8

没有通用且明确的答案，因为这取决于您将要执行的任务。如果您要运行数据库、HTTP、虚拟化或缓存服务器，无论您拥有多少内存，都不应启用任何类型的交换。如果您有台式机或混合任务主机，并且拥有 16 Gb 以上的快速 RAM - 请查看此处：zRam

Answer 9

如果我们知道的唯一参数是安装的 RAM 量，则无法判断您是否需要交换空间。

在任何情况下，都有一个普遍的误解，即拥有交换空间会对系统性能产生负面影响。这是不正确的。只要您有足够的 RAM，无论大小如何，交换区域都不会影响性能。影响性能的是 RAM 不足和有效使用交换空间。

• 情况 1：如果您没有交换空间并且碰巧内存不足，Linux 内核将选择一个或多个它认为合适的进程并杀死它们。

• 情况 2：如果您有一个交换空间并且内存不足，内核将挑选较少使用的内存页面并将它们放在交换区域以释放 RAM。这会减慢系统速度，但您的应用程序不会受到其他影响。

我总是喜欢情况 2，因为我觉得丢失部分或全部工作不舒服，因为内核认为我的应用程序值得杀死。此外，由于当前平均磁盘的大小在 TB 范围内，因此为交换保留几个百分比应该不是问题。