大家好，我是良許。

熟悉計算機的小伙伴都知道，我們常說的主機三大件分別是主板，CPU，內(nèi)存，可見內(nèi)存在計算機主機中的角色也非同一般，喜歡 DIY 主機的小伙伴對這三大件的了解更是精益求精。

編寫過程序的小伙伴對于程序的執(zhí)行過程，也是耳熟能詳了，先從硬盤加載到內(nèi)存，然后 CPU 與內(nèi)存進行數(shù)據(jù)交換與處理，完成相應(yīng)的操作(真實執(zhí)行細(xì)節(jié)相當(dāng)復(fù)雜)，從而實現(xiàn)相應(yīng)的功能。

但是內(nèi)存的容量非常有限，由于內(nèi)存的造價較高(目前常用的內(nèi)存為雙倍速 SDRAM )，計算機用戶升級內(nèi)存容量也是一筆不小的開支。

那么良許就和大家來討論下計算機的內(nèi)存如果不夠用了, 虛擬內(nèi)存技術(shù)的應(yīng)用，虛擬內(nèi)存的出現(xiàn)，讓機器內(nèi)存不夠的情況得到部分解決，大家需要注意的是有些資料也將虛擬內(nèi)存稱之為交換內(nèi)存。

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1. 討論虛擬內(nèi)存前的熱身

我們需要知道的是計算機對內(nèi)存分為物理內(nèi)存與虛擬內(nèi)存(注意虛擬內(nèi)存和虛擬地址空間的區(qū)別)。物理內(nèi)存就是計算機的實際內(nèi)存大小，由 RAM 芯片組成的。虛擬內(nèi)存則是虛擬出來的、使用磁盤代替內(nèi)存。

2. 虛擬內(nèi)存的工作原理

正如前面所描述的，當(dāng)系統(tǒng)的物理內(nèi)存不夠用的時候，就需要將物理內(nèi)存中的一部分空間釋放出來，以供當(dāng)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么操作的程序，這些被釋放的空間被臨時保存到交換空間中，等到那些程序要運行時，再從交換空間中恢復(fù)保存的數(shù)據(jù)到內(nèi)存中。

3. Linux 虛擬內(nèi)存的實現(xiàn)方式

Linux 系統(tǒng)實現(xiàn)虛擬內(nèi)存有兩種方法，分別是交換分區(qū)( swap 分區(qū))和交換文件。

• 交換分區(qū)：交換分區(qū)其實就是新建一個分區(qū)，然后將該分區(qū)掛載作為交換空間，方法步驟與傳統(tǒng)的新建分區(qū)一樣。只不過格式化分區(qū)和掛載分區(qū)分別采用 mkswap 和 swapon 命令。
• 交換文件：硬盤驅(qū)動器中沒有足夠的空間來創(chuàng)建交換分區(qū)，我們就會手動創(chuàng)建一個交換文件以將 RAM 的非活動內(nèi)容交換到其中。

4. 理想的交換權(quán)重

Linux 允許我們自行設(shè)置交換的權(quán)重，也就是說我們可以設(shè)置交換過程發(fā)生的頻率。小伙伴們可以根據(jù)需要在0到100之間設(shè)置交換的權(quán)重。值越小則代表會讓內(nèi)核盡量少用交換，值越大會使內(nèi)核更多的去使用交換空間。

交換權(quán)重的默認(rèn)值和建議值為60，有興趣的小伙伴可以具體去學(xué)習(xí) swappiness ，這個 Linux 內(nèi)核參數(shù),這里不做過多的描述了。

5. 使用虛擬內(nèi)存的好處

• 它可以輕松地保存那些幾乎不使用而又被占用的 RAM 塊。然后可以將釋放的 RAM 用于容納更多具有更高優(yōu)先級的程序。
• 防止 RAM 空間用完，無法執(zhí)行其他程序的局面。
• 虛擬內(nèi)存充當(dāng)了 RAM 的備份，從而增大了 RAM 的實際空間。
• 在休眠過程中，RAM 的所有內(nèi)容均寫入交換空間。因此，成功進行休眠，虛擬內(nèi)存是必需的。
• 它提高了系統(tǒng)的整體性能。(在內(nèi)核參數(shù) swappiness 設(shè)置合理的情況下)

6. 結(jié)論

在本文中，我們學(xué)習(xí)了交換內(nèi)存以及它的許多好處，RAM 空間不足時，它將作為 RAM 的擴充進行使用，避免我們的應(yīng)用程序因內(nèi)存不足而崩潰。

其實，Swap的調(diào)整對 Linux 服務(wù)器，特別是 Web 服務(wù)器的性能至關(guān)重要。通過調(diào)整 Swap，有時可以越過系統(tǒng)性能瓶頸，節(jié)省系統(tǒng)升級費用。

本文授權(quán)轉(zhuǎn)載自公眾號「良許Linux」。良許，世界500強外企Linux開發(fā)工程師，公眾號里分享大量Linux干貨，歡迎關(guān)注!