【IT工程师问答】你真的了解内存SWAP吗？

你好。
我是 Nomushin，公司里最大的硬件极客（自称）。

内存交换？你认识这个词吗？现代计算机变得越来越复杂并且具有充足的内存，因此您在一般使用计算机时可能没有意识到这一点。

我们的一项服务，服务器监控，包括SWAP监控，如果SWAP消耗量增加，就会发出警报。

“SWAP是邪恶的！SWAP应该死！！”

我想也有一些委员这么认为。 …图片？你在吗？ ？

然而，令人惊讶的是，很少有人了解 SWAP 的工作原理以及为什么需要这种机制。
那么，SWAP背后的逻辑是什么，为什么需要监控呢？我将简要解释一下如果没有 SWAP 会发生什么。
请注意，本文不讨论SWAP的具体设置。

计算机的结构（PC、服务器） * 超粗略的解释

给您一个非常粗略的解释，计算机由三个主要部分组成：
・CPU
・内存（DRAM）
[主存储]・存储（SSD、HDD等） [辅助存储]

大家知道，CPU是计算机的大脑，是控制计算的部分。
内存是CPU暂时存储输入数据以进行计算的地方，而存储是永久存储数据的地方（DRAM断电时会丢失数据。）

这里需要注意的是
CPU不能直接访问存储（辅助存储） 有些人可能会想，“不对，我写的程序是读取磁盘上的文件！！”，但在这种情况下，操作是先将存储上的文件扩展到内存，然后再读取磁盘上的文件。磁盘，CPU 处理它。

还有一件事。
内存和存储之间的主要区别在于速度。
当我用 SSD 替换 HDD 进行存储时，我惊讶于它的运行速度！我想有些人有过这样的经历。 （现在配备HDD的电脑越来越少了……）

应该是这样。 SSD 的速度明显快于 HDD。
那么如何比较内存（DRAM）和SSD呢？
DRAM 是迄今为止最快的。数字不同。
速度有多种标准，例如访问时间和传输速度，但 DRAM 是所有标准中最快的。

更具体地说，CPU 配备了多层高速缓存 (SRAM)，其速度比 DRAM 快几个数量级，但这超出了本主题的范围，所以我们暂时将其放在一边。

关于互换

你了解计算机的一般结构吗？
现在进入主题：SWAP。

你知道SWAP这个词是什么意思吗？
当我问谷歌时，它说
“交换”和“替换” 那么，当SWAP发生时，就意味着某些东西正在被某些东西取代......？ ？ ？

首先什么是SWAP区？
简单来说，在存储上创建的“虚拟内存区域” 。
虽然是“虚拟内存区域”，但它是在存储上创建的，因此访问数据的速度与存储相当，“与内存相比非常慢”。

另外，该SWAP区域是保留用于SWAP发生时使用的，因此文件不能被其他操作写入该区域。因此，例如，如果您预留1GB的SWAP空间，则目标存储的可用空间将减少1GB。

那么这个SWAP区什么时候使用呢？
那就是你内存不足的时候。
如果您同时运行多个程序，或者某个特定程序消耗大量内存，您可能会注意到运行该程序所需的数据无法存储在内存中。溢出来了！ ！ ’是时候了。

如上所述，CPU无法直接访问存储（辅助存储） ，因此运行程序所需的所有数据都必须存储在内存中。如果内存溢出，程序将无法正常运行。由于内存不足，会出现错误。

但是，如果启用了 SWAP 并且有足够的 SWAP 空间（足够大以存储从内存中溢出的数据），它将起作用。

这个技巧
如下： 1）为了让CPU获取必要的数据，将内存中不经常使用的数据写入SWAP区域（存储）
2）将数据从存储写入到成为的区域。 1) 的结果是释放内存。这是通过加载过程实现的

在内存和存储之间 SWAP!! 。

这允许计算机执行处理，就好像内存量增加了一样。

然而，当然也有一些权衡。
正如我之前多次说过的，存储速度很慢。如果每次内存不足时都频繁读写数据，处理自然会变慢。磁盘 I/O 也会增加。
结果，你最终陷入了一种
可以移动但很不舒服的境地。但这比因错误而陷入困境要好。

这就是SWAP发生时操作变慢的原因。
因此，你不应该忽视SWAP的出现，但它是一个有用的功能，可以让一些没有它就无法工作的东西发挥作用。

是的， 是我母亲在有限的家庭预算内维持收支平衡的智慧……！

*顺便说一句，上面的解释是针对Linux的，但Windows也有相当于SWAP的东西，称为
“虚拟内存”。 ↓就是这个了。

在初始状态下，Windows应该根据安装的内存大小计算推荐值并自动分配。

结论

结论如下。

• 当SWAP频繁发生时，系统运行会变得非常缓慢。
• 但如果不设置SWAP，则存在因内存不足而导致程序无法启动的情况。
• 如果没有足够的内存供 Linux 运行，则可能会出现 OOM Killer。

基于以上所述，

• 需要根据系统内存消耗设置合适的SWAP区大小。
• 经常消耗 SWAP 空间的系统应该首先考虑扩大内存大小。
• 如果SWAP消耗继续无限制地扩大，则可能是程序存在问题（内存泄漏等）或设置不正确，因此需要排查。

我想你可以这么说。
适当配置SWAP，构建稳定的系统！

最后

这里是我所属的系统开发服务网站SEKARAKU Lab。

SEKARAKU 实验室： https://sekarakulab.beyondjapan.com

Beyond是从服务器设计搭建到运营的一站式服务，所以如果您在服务器端开发方面遇到任何问题，请随时联系我们。

感谢您阅读到最后。
近年来，硬件变得越来越复杂，软件也引入了有效处理内存的机制，所以我们可能不再知道SWAP了。
然而，即使在今天，它仍然是每个操作系统中包含的重要功能。
本文仅提供了粗略的解释，但如果您有兴趣，请深入挖掘并了解更多信息。

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