機器配置：2 CPU，8GB 內存
需要預先安裝 sysstat 等工具，如 yum install sysstat
終端中運行 free 命令，查看 Swap 的使用情況。
$ free
total used free shared buff/cache available
Mem: 8169348 331668 6715972 696 1121708 7522896
Swap: 0 0 0
從這個 free 輸出你可以看到，Swap 的大小是 0，這說明我的機器沒有配置 Swap。為了繼續 Swap 的案例， 就需要先配置、開啟 Swap。如果你的環境中已經開啟了 Swap，那你可以略過下面的開啟步驟，繼續往后走。要開啟 Swap，我們首先要清楚，Linux 本身支持兩種類型的 Swap，即 Swap 分區和 Swap 文件。以 Swap 文件為例，在第一個終端中運行下面的命令開啟 Swap，這里配置 Swap 文件的大小為 8GB：
# 創建Swap文件 $ fallocate -l 8G /mnt/swapfile # 修改權限只有根用戶可以訪問 $ chmod 600 /mnt/swapfile # 配置Swap文件 $ mkswap /mnt/swapfile # 開啟Swap $ swapon /mnt/swapfile
再執行 free 命令，確認 Swap 配置成功：
$ free
total used free shared buff/cache available
Mem: 8169348 331668 6715972 696 1121708 7522896
Swap: 8388604 0 8388604
現在，free 輸出中，Swap 空間以及剩余空間都從 0 變成了 8GB，說明 Swap 已經正常開啟。接下來，在第一個終端中，運行下面的 dd 命令，模擬大文件的讀取：
# 寫入空設備，實際上只有磁盤的讀請求 $ dd if=/dev/sda1 of=/dev/null bs=1G count=2048
接着，在第二個終端中運行 sar 命令，查看內存各個指標的變化情況。
# 間隔1秒輸出一組數據 # -r表示顯示內存使用情況，-S表示顯示Swap使用情況 $ sar -r -S 1 04:39:56 kbmemfree kbavail kbmemused %memused kbbuffers kbcached kbcommit %commit kbactive kbinact kbdirty 04:39:57 6249676 6839824 1919632 23.50 740512 67316 1691736 10.22 815156 841868 4 04:39:56 kbswpfree kbswpused %swpused kbswpcad %swpcad 04:39:57 8388604 0 0.00 0 0.00 04:39:57 kbmemfree kbavail kbmemused %memused kbbuffers kbcached kbcommit %commit kbactive kbinact kbdirty 04:39:58 6184472 6807064 1984836 24.30 772768 67380 1691736 10.22 847932 874224 20 04:39:57 kbswpfree kbswpused %swpused kbswpcad %swpcad 04:39:58 8388604 0 0.00 0 0.00 … 04:44:06 kbmemfree kbavail kbmemused %memused kbbuffers kbcached kbcommit %commit kbactive kbinact kbdirty 04:44:07 152780 6525716 8016528 98.13 6530440 51316 1691736 10.22 867124 6869332 0 04:44:06 kbswpfree kbswpused %swpused kbswpcad %swpcad 04:44:07 8384508 4096 0.05 52 1.27
sar 的輸出結果是兩個表格，第一個表格表示內存的使用情況，第二個表格表示 Swap 的使用情況。其中，各個指標名稱前面的 kb 前綴，表示這些指標的單位是 KB。
大部分指標我們都已經見過了，剩下的幾個新出現的指標，簡單介紹一下。
kbcommit，表示當前系統負載需要的內存。它實際上是為了保證系統內存不溢出，對需要內存的估計值。%commit，就是這個值相對總內存的百分比。
kbactive，表示活躍內存，也就是最近使用過的內存，一般不會被系統回收。
kbinact，表示非活躍內存，也就是不常訪問的內存，有可能會被系統回收。
清楚了界面指標的含義后，再結合具體數值，來分析相關的現象。可以清楚地看到，總的內存使用率（%memused）在不斷增長，從開始的 23% 一直長到了 98%，並且主要內存都被緩沖區（kbbuffers）占用。具體來說：
剛開始，剩余內存（kbmemfree）不斷減少，而緩沖區（kbbuffers）則不斷增大，由此可知，剩余內存不斷分配給了緩沖區。
一段時間后，剩余內存已經很小，而緩沖區占用了大部分內存。這時候，Swap 的使用開始逐漸增大，緩沖區和剩余內存則只在小范圍內波動。
還得看看進程緩存的情況。cachetop 正好能滿足這一點。
在第二個終端中，按下 Ctrl+C 停止 sar 命令，然后運行下面的 cachetop 命令，觀察緩存的使用情況：
$ cachetop 5 12:28:28 Buffers MB: 6349 / Cached MB: 87 / Sort: HITS / Order: ascending PID UID CMD HITS MISSES DIRTIES READ_HIT% WRITE_HIT% 18280 root python 22 0 0 100.0% 0.0% 18279 root dd 41088 41022 0 50.0% 50.0%
通過 cachetop 的輸出，dd 進程的讀寫請求只有 50% 的命中率，並且未命中的緩存頁數（MISSES）為 41022（單位是頁）。這說明，正是案例開始時運行的 dd，導致了緩沖區使用升高。
這種情況，還得進一步通過 /proc/zoneinfo ，觀察剩余內存、內存閾值以及匿名頁和文件頁的活躍情況。
可以在第二個終端中，按下 Ctrl+C，停止 cachetop 命令。然后運行下面的命令，觀察 /proc/zoneinfo 中這幾個指標的變化情況：
# -d 表示高亮變化的字段
# -A 表示僅顯示Normal行以及之后的15行輸出
$ watch -d grep -A 15 'Normal' /proc/zoneinfo
Node 0, zone Normal
pages free 21328
min 14896
low 18620
high 22344
spanned 1835008
present 1835008
managed 1796710
protection: (0, 0, 0, 0, 0)
nr_free_pages 21328
nr_zone_inactive_anon 79776
nr_zone_active_anon 206854
nr_zone_inactive_file 918561
nr_zone_active_file 496695
nr_zone_unevictable 2251
nr_zone_write_pending 0
可以發現，剩余內存（pages_free）在一個小范圍內不停地波動。當它小於頁低閾值（pages_low) 時，又會突然增大到一個大於頁高閾值（pages_high）的值。'
再結合剛剛用 sar 看到的剩余內存和緩沖區的變化情況，我們可以推導出，剩余內存和緩沖區的波動變化，正是由於內存回收和緩存再次分配的循環往復。當剩余內存小於頁低閾值時，系統會回收一些緩存和匿名內存，使剩余內存增大。其中，緩存的回收導致 sar 中的緩沖區減小，而匿名內存的回收導致了 Swap 的使用增大。緊接着，由於 dd 還在繼續，剩余內存又會重新分配給緩存，導致剩余內存減少，緩沖區增大。
其實還有一個有趣的現象，如果多次運行 dd 和 sar，可能會發現，在多次的循環重復中，有時候是 Swap 用得比較多，有時候 Swap 很少，反而緩沖區的波動更大。換句話說，系統回收內存時，有時候會回收更多的文件頁，有時候又回收了更多的匿名頁。顯然，系統回收不同類型內存的傾向，似乎不那么明顯。你應該想到了上節課提到的 swappiness，正是調整不同類型內存回收的配置選項。
還是在第二個終端中，按下 Ctrl+C 停止 watch 命令，然后運行下面的命令，查看 swappiness 的配置：
$ cat /proc/sys/vm/swappiness 60
swappiness 顯示的是默認值 60，這是一個相對中和的配置，所以系統會根據實際運行情況，選擇合適的回收類型，比如回收不活躍的匿名頁，或者不活躍的文件頁
到這里，已經找出了 Swap 發生的根源
還是推薦 proc 文件系統，用來查看進程 Swap 換出的虛擬內存大小，它保存在 /proc/pid/status 中的 VmSwap 中（推薦你執行 man proc 來查詢其他字段的含義）。
第二個終端中運行下面的命令，就可以查看使用 Swap 最多的進程。
# 按VmSwap使用量對進程排序，輸出進程名稱、進程ID以及SWAP用量
$ for file in /proc/*/status ; do awk '/VmSwap|Name|^Pid/{printf $2 " " $3}END{ print ""}' $file; done | sort -k 3 -n -r | head
dockerd 2226 10728 kB
docker-containe 2251 8516 kB
snapd 936 4020 kB
networkd-dispat 911 836 kB
polkitd 1004 44 kB
從這里你可以看到，使用 Swap 比較多的是 dockerd 和 docker-containe 進程，所以，當 dockerd 再次訪問這些換出到磁盤的內存時，也會比較慢。這也說明了一點，雖然緩存屬於可回收內存，但在類似大文件拷貝這類場景下，系統還是會用 Swap 機制來回收匿名內存，而不僅僅是回收占用絕大部分內存的文件頁。最后，如果你在一開始配置了 Swap，不要忘記在案例結束后關閉。你可以運行下面的命令，關閉 Swap：
$ swapoff -a
實際上，關閉 Swap 后再重新打開，也是一種常用的 Swap 空間清理方法，比如：
$ swapoff -a && swapon -a
在內存資源緊張時，Linux 會通過 Swap ，把不常訪問的匿名頁換出到磁盤中，下次訪問的時候再從磁盤換入到內存中來。你可以設置 /proc/sys/vm/min_free_kbytes，來調整系統定期回收內存的閾值；也可以設置 /proc/sys/vm/swappiness，來調整文件頁和匿名頁的回收傾向。當 Swap 變高時，你可以用 sar、/proc/zoneinfo、/proc/pid/status 等方法，查看系統和進程的內存使用情況，進而找出 Swap 升高的根源和受影響的進程。反過來說，通常，降低 Swap 的使用，可以提高系統的整體性能。也總結了幾種常見的降低方法。禁止 Swap，現在服務器的內存足夠大，所以除非有必要，禁用 Swap 就可以了。隨着雲計算的普及，大部分雲平台中的虛擬機都默認禁止 Swap。如果實在需要用到 Swap，可以嘗試降低 swappiness 的值，減少內存回收時 Swap 的使用傾向。響應延遲敏感的應用，如果它們可能在開啟 Swap 的服務器中運行，你還可以用庫函數 mlock() 或者 mlockall() 鎖定內存，阻止它們的內存換出。